光纤光栅传感器制备技师考试试卷及答案

光纤光栅传感器制备技师考试试卷及答案一、填空题（每题1分，共10分）1.光纤光栅的两种主要类型是光纤布拉格光栅（FBG）和______。2.制备光纤光栅常用的光敏处理方法是______。3.氢载处理的主要目的是提高光纤的______。4.FBG的布拉格波长公式为λ_B=______（n为纤芯有效折射率，Λ为光栅周期）。5.制备FBG最常用的刻写光源是______准分子激光。6.光栅刻写后，通常进行______处理以消除残余应力。7.FBG的应变灵敏度系数一般约为______（单位：pm/με）。8.长周期光栅（LPG）的耦合模式是纤芯模与______。9.光纤光栅封装常用的金属材料是______（如铝、钢等）。10.影响FBG波长的主要外部因素是应变和______。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种光纤最适合制备高灵敏度光纤光栅？A.普通单模光纤B.光敏光纤C.多模光纤D.保偏光纤2.氢载处理的温度通常控制在：A.20-50℃B.100-150℃C.200-250℃D.300-350℃3.FBG的布拉格波长随轴向应变增加而：A.红移B.蓝移C.不变D.不确定4.以下哪种刻写方法不需要相位掩模板？A.相位掩模法B.逐点写入法C.干涉法D.全息法5.长周期光栅（LPG）的周期一般在：A.10-100μmB.0.1-1μmC.1-10μmD.100-1000μm6.光纤光栅制备中，紫外曝光的能量密度通常控制在：A.10-100mJ/cm²B.100-1000mJ/cm²C.1-10J/cm²D.10-100J/cm²7.以下哪种因素不会影响FBG的波长稳定性？A.温度变化B.应变加载C.光纤老化D.光源类型8.FBG传感器在应变测量中，若要提高灵敏度，可采用：A.增加光栅长度B.减小光栅周期C.采用高折射率光纤D.以上都对9.氢载处理后，光纤需要进行：A.立即刻写B.退火C.冷却至室温D.清洗10.以下哪种封装方式能有效隔离温度干扰？A.金属封装B.聚合物封装C.绝热封装D.无封装三、多项选择题（每题2分，共20分）1.光纤光栅制备的关键工艺包括：A.光敏处理B.紫外刻写C.退火D.封装E.熔接2.影响FBG布拉格波长的因素有：A.纤芯折射率B.光栅周期C.温度D.应变E.光源波长3.光敏光纤的光敏性来源包括：A.锗掺杂B.硼掺杂C.氢载D.紫外曝光E.退火4.FBG传感器的主要应用领域包括：A.结构健康监测B.温度测量C.应变测量D.压力测量E.气体检测5.光纤光栅刻写的常用方法有：A.相位掩模法B.逐点写入法C.干涉法D.激光直写法E.化学刻蚀法6.氢载处理的操作要点包括：A.高压氢气环境B.特定温度C.一定时间D.无氧环境E.高湿度环境7.退火处理对光纤光栅的作用是：A.消除残余应力B.稳定波长C.提高灵敏度D.降低损耗E.增加折射率变化8.FBG与LPG的区别包括：A.周期不同B.耦合模式不同C.波长范围不同D.应用场景不同E.制备方法不同9.光纤光栅封装的目的是：A.保护光纤B.提高机械强度C.隔离环境干扰D.增加灵敏度E.便于安装10.以下属于光纤光栅传感器特性的是：A.抗电磁干扰B.分布式测量C.高灵敏度D.多参数测量E.易损坏四、判断题（每题2分，共20分）1.所有光纤都可以直接制备光纤光栅，无需光敏处理。（）2.FBG的布拉格波长仅随应变变化，与温度无关。（）3.相位掩模法制备FBG的波长重复性较高。（）4.长周期光栅（LPG）的波长随温度变化的灵敏度比FBG高。（）5.氢载处理会降低光纤的机械强度。（）6.退火处理温度越高，光纤光栅的稳定性越好。（）7.FBG传感器可以同时测量应变和温度。（）8.多模光纤无法制备光纤光栅。（）9.紫外刻写时，光源的相干性对刻写质量无影响。（）10.封装材料的热膨胀系数会影响FBG的温度灵敏度。（）五、简答题（每题5分，共20分）1.简述光纤布拉格光栅（FBG）与长周期光栅（LPG）的核心区别。2.说明氢载处理在光纤光栅制备中的作用及关键操作参数。3.简述FBG布拉格波长偏移与轴向应变的关系及灵敏度计算。4.列举三种光纤光栅刻写方法的原理及适用场景。六、讨论题（每题5分，共10分）1.分析光纤光栅制备中波长重复性差的主要原因及改进措施。2.探讨如何降低FBG传感器的应变-温度交叉敏感问题。---答案部分一、填空题答案1.长周期光栅（LPG）2.氢载处理3.光敏性4.2nΛ5.ArF（193nm）6.退火7.1.28.包层模9.铝（或钢，合理即可）10.温度二、单项选择题答案1.B2.B3.A4.B5.A6.B7.D8.D9.C10.C三、多项选择题答案1.ABCD2.ABCD3.ABC4.ABCD5.ABCD6.ABC7.AB8.ABCD9.ABCDE10.ACD四、判断题答案1.×2.×3.√4.√5.×6.×7.√8.×9.×10.√五、简答题答案1.核心区别：①周期：FBG为10-1000nm，LPG为10-100μm；②耦合模式：FBG耦合纤芯前/后向模（反射型），LPG耦合纤芯模与同向包层模（透射型）；③光谱：FBG为窄带反射峰，LPG为宽带透射谷；④应用：FBG多用于应变/温度单参数测量，LPG多用于折射率/压力等多参数高灵敏度测量。2.作用：提高光纤光敏性，增强紫外曝光后的折射率变化；关键参数：①氢气压力10-20MPa；②温度100-150℃；③时间数小时至数十小时；④环境需无氧（避免氧化）。3.关系：轴向应变ε使Λ拉伸（ΔΛ=Λε）、n变化（Δn≈-νnε，ν为泊松比），Δλ_B≈λ_B(1-ν)ε；灵敏度：k=Δλ_B/ε≈λ_B(1-ν)，1550nm波长时约1.2pm/με。4.刻写方法：①相位掩模法：紫外光经掩模板产生干涉条纹曝光，适用批量制备（波长重复性高）；②逐点写入法：激光聚焦逐点刻写折射率变化，适用特殊周期/任意形状光栅；③干涉法：两束紫外光干涉形成条纹曝光，适用实验室周期可调制备。六、讨论题答案1.原因：①光敏光纤批次差异（掺杂不均）；②氢载参数波动（压力/温度/时间）；③刻写光源稳定性差；④相位掩模板损伤；⑤退火工艺不一致。改进措施：①选批次稳定的光敏光纤；②严格控制氢载参数（恒温恒压）；③用稳频稳能光源；④定期校准/更换掩模板；⑤标准化退火工艺（温度