微弱信號檢測裝置實驗報告

❶ 光纖里帶信息的光速降低了嗎

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光纖傳輸信息速度真的能到光速嗎？

首先光纖內部是有透明材料的，而光在材料中的傳播速度必然小於真空中的光速，並且光在光纖中並不是以直線，或者說直接沿著光纖傳播的，要經過很多次的反射，這會加長光程。所以光纖的信息傳播速度是小於光速的。但是這個速度仍然很快（我想應該是c這一數量級的）。

編輯於 2020-10-25 · 著作權歸作者所有
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❷ 光纖中傳輸的信息可以被竊聽嗎 實驗報告需要

論據支持：航船電子工程 2011年第四期 光纖通訊技術防竊聽技術現狀與展望

作者：譚聯群 吳俊

注意：以下文字並非直接從參考論據中引用。

隨著現代社會對光纖網路通信的依賴性不斷增強，光纖通信的保密性已成為許多領域內通信業務關注的重點之一。隨著光通信技術的快速發展，光纖傳輸數據的能力變得越來越強，光纖到戶的進程也在積極推進。與此同時，針對光纖信號的竊聽技術也日趨成熟，對光纖通信進行全程實時竊聽已不存在技術障礙，光纖通信的所謂保密性已不再有效，所有這些因素都促使光纖通信竊聽及其檢測技術成為人們關注的重點。

由於傳統的光纜線路監測方法根據光功率的變化來反映傳輸線路的變化狀況，但是這並不能有效地起到檢測竊聽的效果。比如，如果一個光纖信道的功率在減小，與此同時，其他光纖信道的功率在增加，總的功率可能保持不變，這樣就很難有效地檢測信道變化的真實情況。因此，在深入研究傳統檢測手段有效性的同時，探討新型的檢測技術也具有十分重要的實際意義。

光纖竊聽方法：

通過改變光纖的某些物理特性可以獲得在光纖中傳輸的信號，但是大部分竊聽手段都將對光纖信號產生一定的可以被檢測出來的破壞性影響。根據是否對光纖或光纖信號產生破壞性影響來區分，光纖竊聽可以分為隱蔽竊聽和非隱蔽竊聽兩類。目前，光纖竊聽的方法主要包括光纖彎曲法、V型槽切口法、散射法、光束分離法、漸近耦合法等。

1、光纖彎曲法(FiberBending)：將裸纖適當地彎曲，迫使在其中以完全反射方式前進的光信號的傳輸路徑發生改變，並泄露部分信號到光纖外面，，泄露的光信號能量取決於彎曲半徑和夾角，通過檢測在彎曲處泄露的光信號，實現對光纖信號的竊聽。光纖彎曲法是最容易實現的隱蔽竊聽方式，利用光纖彎曲損耗輻射出的約1%光功率就可以將源信號恢復出來。光纖彎曲法示意這種方法對源信號沒有影響，也不需要破壞光纖，因此隱蔽性強。對於具有較高解析度的光纖彎曲法竊聽器，由於引入的信號衰減十分微小，利用實時的全在線網路監控器和測試儀器也很難識別出來。

2、V型槽切口法(V-grooves)：V型槽切口法是通過一個接近纖心的V型槽導出光纖信號進行竊聽的方法。它要求V型槽的切面與光纖信號傳輸方向之間的夾角大於完全反射的臨界角。當達到這個條件後，在保護層中傳輸的部分信號和在V型槽切面發生迭加效應的信號發生完全反射，導致信號通過光纖邊界泄露。由於這種竊聽方法導致的信號衰減很小，因此很難被發現。V型槽切口法需要精確的切割和切面拋光設備，竊聽部署需要持續較長時間，因此，光纖保護層的切割和拋光過程將面臨被發現的危險。

3、散射法(Scattering)：散射法是採用光纖Bragg光柵技術實現的一種隱蔽竊聽方法，它採用一個紫外光激態激光器產生紫外光的迭加並影響目標光纖信號，通過在目標光纖纖心形成的Bragg光柵反射出的一部分光信號實現對目標光纖的隱蔽竊聽，。圖2散射法示意散射法是目前最先進的光纖竊聽技術，常規的網路檢測和監控手段都很難識別這種竊聽行為。散射法不需要對光纖進行彎曲、切割或拋光，但是它需要更精密的竊聽設備並且部署非常困難，比如產生有效的外部干擾干涉光束，並在目標光纖纖心產生光柵耀斑都需要精密的控制技術，而對於光柵耀斑反射出的光信號的檢測也需要精密的檢測技術。

4、光束分離法(Splitting)：光束分離法是一種需要切斷光纖的竊聽方法，即切斷光纖並接入光分束器，。使目標信號分為兩個完全相同的信號，其中一個信號仍然在原來的光纖中傳輸，另一個信號被竊聽。這種方法通常都將造成幾分鍾的光纖通信中斷。因此，光束分離法是一種非隱蔽竊聽方法，很容易被發現。

5、漸近耦合法(EvanescentCoupling)：漸近耦合法首先拋光光纖的保護層，使竊聽光纖纖心盡可能貼近目標光纖纖心，通過減少保護層的反射引出部分信號到竊聽光纖裡面。由於光纖纖心非常細，實施這種方法非常困難，又由於光纖的保護層被拋光將產生1~2dB的光纖損耗，因此很難實現隱蔽的竊聽。

以上幾種竊聽光纖信號的方法都可以通過一些技術手段得到光纖信號，特別是光纖彎曲法、V型槽切口法，能夠實現隱蔽竊聽，又由於實施相關竊聽相對容易一些，因此具有較高的實戰應用價值。但是，如何隱蔽地精確部署竊聽裝置，如何探測和分析導出的部分微弱光信號並獲得有用的信息，是各種竊聽方法必須解決的關鍵問題。相應地，如何快速精確地檢測一些精確部署的竊聽(比如光纖彎曲法只需要光束的1%左右，甚至更少的信號能量)是光纖通信安全必須解決的實際問題。

❸ 急求一份大學物理實驗報告《壓力感測器和CCD的使用》的數據和處理結果

本課題研究的意義：（填寫課題在理論上和應用上的價值）

本課題研究的是壓力電纜感測器與CCD系統在防盜，監視，監測等需求中的結合運用。針對其特徵，可將其應用在監獄，勞改所，戒毒所，用於監測。也可用於博物館，家庭等，起到防盜作用。在這些應用領域中，要求感測器的隱蔽性和對現場情況的及時了解，所以將壓力電纜感測器和CCD結合一起運用，此感測器不易被發現，與CCD一起運用，可起到更好的防盜，監測作用。
隨著科技的發展，人們對於用於公共事業或者是私人需求的防盜監視產品的要求越來越高，人們要求高效率，高性能（例如能同時適應高溫和低溫等特殊環境），低成本，操作簡單等，本課題正是為適應這種社會需求而產生的。
調研（社會調查）情況：

感測器技術是現代測量和自動化系統的重要技術之一，從宇宙開發到海底探秘，從生產的過程式控制制到現代文明生活，幾乎每一項技術都離不開感測器，因此，許多國家對感測器技術的發展十分重視。如日本把感測器技術列為六大核心技術（計算機、通信、激光、半導體、超導體和感測器）之一。
在各類感測器中壓力感測器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩定可靠、成本低、便於集成化的優點，可廣泛用於壓力、高度、加速度、液體的流量、流速、液位、壓強的測量與控制。除此以外，還廣泛應用於水利、地質、氣象、化工、醫療衛生等方面。由於該技術是平面工藝與立體加工相結合，又便於集成化,所以可用來製成血壓計、風速計、水速計、壓力表、電子稱以及自動報警裝置等。壓力感測器已成為各類感測器中技術最成熟、性能最穩定、性價比最高的一類感測器。
CCD廣泛應用在數碼攝影、天文學，尤其是光學遙測技術、光學與頻譜望遠鏡，和高速攝影技術如Lucky imaging。CCD在攝像機、數碼相機和掃描儀中應用廣泛，只不過攝像機中使用的是點陣CCD，即包括x、y兩個方向用於攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個方向，y方向掃描由掃描儀的機械裝置來完成。
CCD的加工工藝有兩種，一種是TTL工藝，一種是CMOS工藝，現在市場上所說的TTL和CMOS其實都是CCD，只不過是加工工藝不同，前者是毫安級的耗電量，而後者是微安級的耗電量。TTL工藝下的CCD成像質量要優於CMOS工藝下的CCD。CCD廣泛用於工業，民用產品。
擬採用研究方法：（具體寫本課題的研究方法和實施方案）
（1）根據壓力電纜感測器的特性，設計檢測前端電路，電路滿足耐高溫和耐低溫的特點，如出現越界情況時，壓力電纜感測器檢測出情況後報警，同時CCD監測到現場情況，將感測器報警信號與CCD監測信號發送到同一網關節點，然後網關節點將信號通過無線方式發送到上位機。
其中精簡 51 內核作為網關結點的微處理器。
整體結構圖如下：

（2）前端電路主要包括壓力模塊，CCD模塊。其中，壓力模塊包括壓力感測器單元和信號放大單元，其中壓力感測器模塊用於感應外部壓力，並將壓力轉換成差分電壓值，信號放大單元主要用於放大輸入的電壓信號，並由差分信號轉換為單路電壓信號。

研究計劃：（填寫課題的研究內容和時間節點）

（階段時間表：
2012年3月15日 畢業設計開題，學生交畢業設計開題報告，答辯
2012年5月9日；學院進行畢業設計中期檢查，交譯文
2012年5月30日；交畢業設計論文，學院集中審閱
2012年6月11-15學生畢業答辯)

文獻綜述（不少於1000字正文+15篇參考文獻，其中應包含英文參考文獻）
1．在電子計算機、機器人、自動控制技術等技術中應用廣泛。實際應用十分廣泛，大至數控機床 、汽車小至家用電器都有感測器。感測器的安裝、連接方式等多方面因素都能影 響感測器的測量結果。只有通過實踐，親自動手使用感測器，才能知道感測器的應該與其他電路如何連接，怎樣才能正常工作。我們通常使用 的壓力感測器主要是利用壓電效應製造而成的，這樣的感測器也稱壓電感測器
壓電感測器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發現的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之後，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的「居里點」）。
壓電效應是壓電感測器的主要工作原理，壓電感測器不能用於靜態測量，因為經過外力作用後的電荷，只有在迴路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電感測器只能夠測量動態的應力。
壓電感測器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度感測器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度感測器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建築的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式感測器也可以用來測量發動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用於軍事工業，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。
2.CCD圖像感測器,也就是電荷耦合器件圖像感測器。可以將圖像資料由光信號轉換成電信號,是一種進入影像世界不可缺少的取像元件。CCD圖像感測器與傳統的攝像管比較,具有體積小、重量輕、用電省、價格低、壽命長、防震性強以及不受磁場影響等優點。
對於多監控攝像機系統，希望所有的視頻輸入信號是垂直同步的，這樣在變換攝像機輸出時，不會造成畫面失真，但是由於多攝像機系統中的各台攝像機供電可能取自三相電源中的不同相位，甚至整個系統與交流電源不同步，此時可採取的措施有：均採用同一個外同步信號發生器產生的同步信號送入各台攝像機的外同步輸入端來調節同步，從而獲得合適的垂直同步，相位調整范圍0~360度。
CCD感光元件的核心是感光二極體 (photodiode)，該二極體在接受光線照射後產生輸出電流，電流強度與光照強度相對應。
CCD感光元件除包括感光二極體之外，在其周邊還包括一個用於控制相鄰電荷的存儲單元，但感光二極體占據了絕大數面積，也就是說CCD感光元件中的有效感光面積較大，在同等條件下可接收到較強的光信號，對應的輸出電流也較強，表現在輸出結果上即捕捉的圖像內容豐富、清晰；
工作原理：在接受光照後，感光元件產生相對應的電流，電流大小與光強相對應，因此感光元件輸出的電信號是模擬的。在CCD中，每個感光元件並不對此做進一步處理，而是將電信號直接輸出到下一個感光元件的存儲單元，結合該元件生成的模擬信號後在輸出給第三個感光元件，依次類推，知道結合最後一個感光元件的信號最終形成統一的輸出。由於感光元件生成的電信號很微弱，無法直接進行模數轉換工作，因此這些輸出數據必須做統一的放大處理，這項任務由感測器中的放大器專門負責，經放大器處理之後，每個像點的電信號強度都獲的同樣幅度的增大，但由於CCD本身無法進行AD轉換，因此還需要一個專門的模數轉換晶元進行處理，最終以、二進制數字圖像矩陣的形式輸出給專門的DSP處理晶元。
3.以計算機、單片機實驗開發系統完成程序編輯、編譯、下載程序等任務。
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[15]Piezo Polymer Coax Cable