现代物理测试技术作业题.docx

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现代物理测试技术作业题

现代测试技术?

作业题

第一章：

绪论

一、简述计量、测量、检验及测试的区别和联系。

1-1

二、为什么电磁波在介质中的传播速度一般小于在真空中的传播速度？

1-5

三、在大多数介质中频率越高的射线越可以以接近真空中的速度传播的原因？

1-5

四、多普勒效应在机械波和电磁波中的不同及原因？

1-6

五、多普勒效应在测试技术中的作用是什么？

1-6

六、论述题1：

联系实际谈一谈学习现代测量技术〔?

现代物理测试技术?

〕的目的、意义、对个人开展的作用以及如何学好这门课程？

〔2000字以上〕1-8

七、论述题2：

请参考国内外最新资料谈一谈现代物理测试技术的开展现状及开展动态。

〔2000字以上〕1-x

八、论述题3：

请通过现代社会中人与客观世界的关系以及人的信息器官与对应的信息技术来论述说明现代物理测试技术的应用和开展前景。

〔书：

p1页〕

第二章：

微波测试技术

一、微波检测技术的根本原理及原理实质分别是什么？

1-13

二、推导题：

试写出频域中的微波波动方程的表达形式及其推导过程。

1-15

三、均匀平面波在无损介质中的传播特性及其理论依据是什么？

1-16

四、平面波在有损介质中传播时，其电场—磁场的幅值沿传播方向按指数规律减小的原因是什么？

1-18

五、对于良导体来说，微波只能在其表层传播的原因？

1-19

六、平面波在有损介质中的传播特性及其理论依据是什么？

1-18

七、用波导传输电磁波的优、缺点是什么？

1-20

八、哪些电磁波适用波导来传输？

1-20

九、推导题：

试说明满足什么条件下的波适合在波导中传播？

并证明该结论的正确性。

1-22

十、在微波测试技术中，最根本的测量量为微波波长、频率、功率的测量，试说明测功率的原因？

1-26

十一、波导波长驻波法测量其误差产生的原因及其解决方法是什么？

1-27

十二、推导题：

试说明微波波长谐振腔法测量原理的根本依据和该依据中在谐振条件下波长与腔长的关系式的推倒过程是什么？

1-28

十三、微波波长谐振腔法中最大读数法与最小读数法的特点是什么？

1-29

十四、微波波长测量的实质是什么？

1-26

十五、新的时间标准是由频率标准来定义的原子时标，即频率与时间在概念上是统一的。

试述原子秒的定义是什么？

1-31

十六、推导题：

试说明微波频率谐振腔法测量的关系式及其推倒过程是什么？

1-33

十七、微波功率测量的单位及该单位的优点是什么？

1-33

十八、在微波功率测量中所使用的功率计的构成及各局部的功能各是什么？

1-34

十九、简述微波网络特性测试的特点？

1-35

二十、试说明对微波介质参数测量主要是测它们的什么物理量？

1-37二十一、试写出微波遥感中主动遥感的双基地雷达方程和单基地雷达方程以及面扩散目标的雷达方程？

1-42

二十二、设计题1：

设计微波波长测量的波导波长驻波法测量系统，并画图分析说明。

〔书：

p22，图2-3、2-4〕

二十三、设计题2：

设计微波频率测量的记数式频率计的原理框图并

分析说明其工作过程。

〔书p25，图2-9〕

第三章：

红外测试技术

一、使真实物体不能起到黑体作用的三个因素是什么？

1-46

二、简述红外检测的物理根底？

1-47

三、试述红外检测〔测试〕技术的优、缺点。

1-47~48

四、试述红外检测〔测试〕仪器的主要组成局部及各局部功能？

1-48~49

五、物质的分子要发射或吸收红外辐射的条件是什么？

2-2

六、物质分子吸收红外辐射的具体条件是什么？

2-3

七、使红外辐射在其传输方向上衰减的大气因素是什么？

2-3

八、利用物质对辐射的吸收、反射和透射原理来说明绝对黑体、镜体、绝对白体、透明体的分类依据。

2-3

九、红外线探测器的重要参数之一为比探测率D*，试说明它的物理意义以

及D*〔500，800，3〕所表示的含义？

2-7

十、简述红外系统中最重要的组成局部——红外探测器中热探测器的特

点、种类以及其探测原理的实质是什么？

〔红外测温〕2-9~12

十一、简述红外系统中最重要的组成局部一一红外探测器中光子探测器

的特点、种类以及其探测原理的实质是什么？

2-13~16

十二、红外探测器中热探测器与光子探测器相比的优、缺点。

2-15~16

十三、简述红外测温技术的优点。

2-16~17

十四、简述红外测温技术中测量黑体温度及灰体温度的方法、原理？

2-17~18

十五、试说明红外测温技术中亮温测温法与比色测温法的根本思路及其

区别是什么？

2-18~19

十六、简述红外热成像技术的分类及其特点。

2-20

十七、简述主动式红外无损检测的根本方法。

2-23

十八、试说明红外薄膜厚度测试的原理及需特别注意的问题是什么？

2-23~24

十九、红外防盗报警装置是依据人体辐射的中心波长〔9〜10」m〕而制

做的，简述其原理。

2-24

二十、设计题1:

设计一光机扫描红外热成像系统的工作过程原理图并

表达其工作过程。

〔书p59,图3-17〕

二十一、设计题2:

设计一热释电红外线报警器装置的原理框图并说

明其工作过程。

〔书p66,图3-27〕

第四章：

光与激光测试技术

一、简述近代光学测试的研究领域及其主要内容？

2-25

二、简述近代光学测试的技术特色及其技术现状？

2-26

三、简述近代光学测试的技术开展方向？

2-27

四、简述干预测试技术的特点？

2-27

五、试说明干预测试技术的原理？

2-27

六、试说明促进干预测试技术进一步开展的主要因素？

2-28

七、干预测长的根本原理？

2-28~29

九、计算题1:

在一激光干预装置中，用干预计数法测量某一微小位移，测量开始时计数器示数为500,测量结束是计数器示数增大到1000。

所用激光光源为He-Ne激光器〔中心波长为0.6328g〕,求这一

微小位移的大小。

〔利用L=K二£=〔1000-500〕*0.6328/2口〕2-29〔计算〕

十、干预仪系统的组成及适合做相干光源的物质是什么及其原因？

2-30

十一、干预光路所遵循的原那么是“共路原那么〞，简述其内容及特点？

2-32

十二、为什么说获得高质量的干预信号是保证测量系统稳定性和测量精

度的必要条件？

2-33

十三、计算题2：

在一激光小角度干预仪中，采用双角锥棱镜的测量装

置，可逆计数器采用四倍频，棱镜转动半径R=0.03778cm，所使

用He-Ne激光器的中心波长为0.6328g,测量开始时计数器示数为0,结束时示数为1000,求这一微小角度为多大？

2-37〔利用

计算

.kZ

:

二arcsin

32R

十四、为什么说激光干预测角度的实质即为干预测位移？

2-36

十五、试说明一般激光干预仪的缺点及克服方法？

2-38

十六、简述全息干预测量技术的应用领域？

2-40

十七、简述全息干预测量技术的特点？

2-40~41

十八、试表达全息图记录物体信息的物理过程。

2-41~43〔推导说明〕

十九、常用的全息干预测量方法有实时法、二次曝光法和时间平均法。

试说明二次曝光法的原理？

2-47

二十、试说明激光散斑干预测量技术中散斑的实质是什么？

2-48

二十一、是说明用激光照射毛玻璃能产生散斑的原因是什么？

2-48

二十二、衍射测试技术中衍射的分类依据、类型及其特点是什么？

3-1~2

二十三、推导题：

激光衍射测量的根本原理是利用激光的夫琅和费衍

射原理，是说明其测量原理？

3-2~3〔推导说明〕

二十四、计算题3:

在一激光衍射装置中，光阑和观察屏之间的距离

L=1000mm,光阑的直径b=0.1mm,入射光波的波长■=0.63g,所选

取的衍射级次k=4，通过衍射，使光阑的直径b的变化量放大了多少

倍？

如果第K级暗条纹中心距中央零级条纹中心的距离xk的测量分

辨力是0.1mm，那么衍射测量能到达的分辨力有多大？

3-6〔计算〕

二十五、推导题：

用图解、公式及语言说明别离间隙法进行衍射测量

的物理原理？

3-11〔推导说明〕

二十六、可以对各种细金属丝〔如漆包线、钟表游丝等〕和薄带的尺

寸进行高精度的非接触测量的衍射测量方法是什么？

〔互补测量法〕

3-13

二十七、试说明利用克尔效应可以制作电光调制器和电光开关的原

因？

3-16

二十八、推导题：

利用克尔效应可以制作电光调制器和电光开关，所

谓电光调制就是用电信号来改变光强，试说明其调制原理？

3-16〔推

导说明〕

二十九、试说明电开关的控制原理？

3-16〔推导说明〕

三十、试说明电光效应中克尔效应又称平方〔二级〕电光效应，泡克尔斯效应又称线性〔一级〕电光效应的原因？

3-17

三^一、与克尔效应相比，泡克尔斯效应的半波电压值明显减小，它

的优点是什么？

3-18

三十二、横向泡克尔斯效应与纵向泡克尔斯效应相比的优点是什么？

3-18

三十三、利用光弹效应测力的原理是什么？

3-19〔推导说明〕

三十四、旋光效应中天然旋光是互易的，其方向由物质决定；磁致旋

光与天然旋光是否相同？

〔它是互易的还是非互易的？

〕|3-20

三十五、在日常生活中，站在火车站的站台上，当火车鸣着汽笛从身

边经过的一瞬间，所听到的汽笛声调突然由高变低了，这是否属于多普勒效应？

3-20

三十六、激光多普勒测速术是基于什么原理工作的？

〔运动物体散射

光线的多普勒效应〕3-21

三十七、推导题：

简述多普勒效应的物理解释。

〔即多普勒频移方程

的解释〕3-21~22〔推导说明、图示〕

卜八、计算题4：

对于用He—Ne激光器做光源的多普勒测速仪〔光

波的频率为2*1015Hz〕，当散射体运动速度方向与入射方向反方向及

与散射光方向均一致时〔即二！

-匕=0〕，测得多普勒频移为

1.4*107Hz，那么物体运动的速度为多大？

〔利用公式

LV■-v0—〔coSi■coS2〕进行计算〕3-24〔计算〕

c

三十九、激光多普勒测速仪的本质是什么？

〔利用检测流体中和流体

一同一速度运动的微小颗粒的散射光束测定流体速度的仪器〕3-25

四十、试说明激光多普勒测速仪中双散射光束型光路的主要测试思路是什么？

〔将被两束入射光照射后所形成的沿同一方向的散射光送入探测器，因此光学外差检测的两束光波相对于激光器均出现了多普勒频移。

〕3-27

四十一、推导题：

试说明激光多普勒测速仪中双散射光束型光路和单

光束型光路的原理？

〔.计=2匕sin三的意义〕3-27~28〔推导说明〕

九2

四十二、试说明激光多普勒测速仪背向散射光束型光路主要优点是克

服了其它光路的什么缺点？

〔防止了测量过程中必须经常调节光路的

困难。

〕3-29

四十三、试说明激光多普勒测速仪的任务〔测量流速的大小和方向〕

以及零差干预法的局限性〔不能判断速度的方向〕？

3-31

四十四、外差技术的原理是什么？

3-31

四十五、推导题：

试说明激光多普勒测速中移相法和移频法是如何判

断速度方向的？

3-33〔推导说明〕

四十六、计算题：

为了在激光多普勒测速仪中产生副载波fs，所应用

的声光调制中的布拉格衍射能使一级光的功率到达入射光的100%试

说明实现布拉格衍射的条件是什么？

假设光源使用He—Ne激光器

〔■=0.6328皿〕，用钼酸铅做声光介质〔n=2.37〕，应用40MHz超

声波输入，钼酸铅的声速v=3.75*105cm/s，那么布拉格角珀的值为多

少？

3-32〔计算〕

四十七、

推倒题1:

画图分析说明激光干预测位移的公式及其来源。

2-29

四十八、推倒题2:

画图分析说明激光干预测角度的公式及其来源。

2-36

四十九、设计题1：

设计一全息干预无损检测检验缺陷的原理图并加

以说明。

五十、设计题2：

设计一利用激光衍射测量细丝直径的原理图并加以说

明。

3-13

五十一、设计题3：

设计一利用偏振测试技术中的旋光效应中的天然

旋光测量糖溶液浓度的原理图并加以说明。

〔书p85〕

第五章：

光纤传感测试技术

、光纤传感器的分类及其特点？

3-34

、计算题：

均匀光纤芯与包层的折射率指数分别为

n,=1.50，n2=1.45,试计算以下各题：

〔1〕、光纤芯与包层的折射率指数差△=?

〔2〕、光纤的数值孔径NA=?

〔3〕、在1m长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差

〔4〕、假设将△“as减小为每km光纤值为50ns,n2应选何值？

此时光纤的带宽因子=?

、计算题：

均匀光纤芯的折射率n,=1.5，相对折射率差.1=0.01，芯

半径a=25」m，假设■0=1」m，试计算光纤的归一化频率V以及其中

传输的模数量N各等于多少？

四、计算题：

芯的折射率n,=1.5，长度未知的弱波导光纤，传输脉冲重复

频率f°=8MHz的光脉冲，经过光纤后，信号被延迟1.5个脉冲周期,

试计算光纤的长度L=？

五、计算题：

均匀光纤，假设6=1.5，■0=1.3^m，试计算：

〔1〕、假设也=0.25，为保证单膜传输，其芯半径a应为多大？

〔2〕、假设取a=54m，为保证单膜传输，心应取多大？

〔3〕、假设该光纤的m=85ps/km.nm，注入谱宽心¥心=2nm的激光，问此时的材料色散."■：

.n=？

六、光纤损耗产生的原因及其危害是什么？

3-42

七、光纤色散产生的原因及其危害是什么？

3-43

八、当光源采用发光管〔LED、时，多膜光纤中的色散主要有那几种？

3-44

九、引起单膜光纤偏振态不稳定的原因是什么？

偏振态不稳定有什么危

害？

十、计算题：

单膜光纤工作在长波长•=1.30」m，其有效折射率

nx=「553,ny=1.554。

求其偏振双折射.■：

■-=?

拍长L=？

十一、试说明剃度型〔渐变型〕光纤比阶跃型光纤色散减小的原因是什么？

3-47

十二、光纤由纤芯、包层、涂敷层以及套塑所组成，纤芯的成分为99.99999%的二氧化硅，并掺有少量掺杂剂〔五氧化二磷、二氧化锗〕，其作用

是什么〔提高纤芯的折射率〕？

包层的成分为高纯度的二氧化硅，并

掺有少量掺杂剂〔氟或硼〕，其作用是什么〔降低包层的折射率〕？

涂敷层以及套塑的作用分别是什么？

〔增强和加强光纤的机械强度〕

十三、试分别说明强度调制光纤、相位调制光纤、波长调制光纤、频率调制光纤、偏振态调制光纤的传感原理？

十四、作图题：

会画阶跃型和梯度型光纤的横截面折射率分布图。

〔即教材

95页图5-3〕——〔作图题〕3-36

十五、作图题：

会画各场结构〔模斑图〕对应的图形并且知道各自的特点。

〔即教材99页图5-9〕――〔作图题〕4-1~2

第六章：

X射线测试测试技术

一、请归纳一下X射线的本质？

4-19

二、试推倒说明在X射线管中随管电压增加，短波限向短波方向移动，且

同时短波限只与管电压有关的原因？

4-21〔推导〕

三、试说明X射线测试技术中，K光子的能量比K..光子的能量大，而

K强度却约是K［的5倍的原因？

4-21

四、试说明饿歇效应的解释及饿歇跃迁符号KL1L3的含义？

4-24

五、X射线在晶体中的衍射现象，实质是什么？

4-25

六、试说明X射线测试技术中布拉格方程出发的模型是什么？

4-26

七、X射线产生的条件是什么？

八、X射线CT的全名、原理以及建立的物理根底各是什么？

第七章：

放射线测试技术

一、放射线测试技术的根底及其原因分别是什么？

4-37

二、_：

:

射线与物质发生相互作用与弘射线与物质发生相互作用的不同点

及其原因是什么？

4-39

三、核辐射的探测基于的原理是什么？

4-42

四、放射性元素放出的三种射线及其各自特点是什么？

〔141〕

五、核衰变的是如何定义的？

〔139〕

157）

六、放射线测试技术应用中进行厚度测量基于哪两个特性？

〔

第八章：

声与声测试技术

一、声的分类及其标准是什么？

5-2

二、声作为测试手段的原因是什么？

5-2

三、振动与声的关系是什么？

5-3

四、声的定义及约束其传播行为的方面是什么？

5-4

五、换能器的定义？

5-5

六、声检测设备的组成及各局部功能是什么？

5-5、5-65-7

七、计算机辅助断层扫描技术〔CT〕的工作原理是什么？

八、声学显微镜产生的原因及其特点是什么？

5-8

九、光声显微镜的原理是什么？

5-9十、声发射技术的根本思想是什么？

5-10

计：

论述题－2/3〔20〕；设计题－2/7〔20〕；推导题－1/2〔10〕；计算题－1/4〔10〕；简答题－6个〔30〕；填空题－6个〔6〕；选择题－4个〔4〕