微弱信号检测装置实验报告

❶ 光纤里带信息的光速降低了吗

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光纤传输信息速度真的能到光速吗？

首先光纤内部是有透明材料的，而光在材料中的传播速度必然小于真空中的光速，并且光在光纤中并不是以直线，或者说直接沿着光纤传播的，要经过很多次的反射，这会加长光程。所以光纤的信息传播速度是小于光速的。但是这个速度仍然很快（我想应该是c这一数量级的）。

编辑于 2020-10-25 · 著作权归作者所有
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❷ 光纤中传输的信息可以被窃听吗 实验报告需要

论据支持：航船电子工程 2011年第四期 光纤通讯技术防窃听技术现状与展望

作者：谭联群 吴俊

注意：以下文字并非直接从参考论据中引用。

随着现代社会对光纤网络通信的依赖性不断增强，光纤通信的保密性已成为许多领域内通信业务关注的重点之一。随着光通信技术的快速发展，光纤传输数据的能力变得越来越强，光纤到户的进程也在积极推进。与此同时，针对光纤信号的窃听技术也日趋成熟，对光纤通信进行全程实时窃听已不存在技术障碍，光纤通信的所谓保密性已不再有效，所有这些因素都促使光纤通信窃听及其检测技术成为人们关注的重点。

由于传统的光缆线路监测方法根据光功率的变化来反映传输线路的变化状况，但是这并不能有效地起到检测窃听的效果。比如，如果一个光纤信道的功率在减小，与此同时，其他光纤信道的功率在增加，总的功率可能保持不变，这样就很难有效地检测信道变化的真实情况。因此，在深入研究传统检测手段有效性的同时，探讨新型的检测技术也具有十分重要的实际意义。

光纤窃听方法：

通过改变光纤的某些物理特性可以获得在光纤中传输的信号，但是大部分窃听手段都将对光纤信号产生一定的可以被检测出来的破坏性影响。根据是否对光纤或光纤信号产生破坏性影响来区分，光纤窃听可以分为隐蔽窃听和非隐蔽窃听两类。目前，光纤窃听的方法主要包括光纤弯曲法、V型槽切口法、散射法、光束分离法、渐近耦合法等。

1、光纤弯曲法(FiberBending)：将裸纤适当地弯曲，迫使在其中以完全反射方式前进的光信号的传输路径发生改变，并泄露部分信号到光纤外面，，泄露的光信号能量取决于弯曲半径和夹角，通过检测在弯曲处泄露的光信号，实现对光纤信号的窃听。光纤弯曲法是最容易实现的隐蔽窃听方式，利用光纤弯曲损耗辐射出的约1%光功率就可以将源信号恢复出来。光纤弯曲法示意这种方法对源信号没有影响，也不需要破坏光纤，因此隐蔽性强。对于具有较高分辨率的光纤弯曲法窃听器，由于引入的信号衰减十分微小，利用实时的全在线网络监控器和测试仪器也很难识别出来。

2、V型槽切口法(V-grooves)：V型槽切口法是通过一个接近纤心的V型槽导出光纤信号进行窃听的方法。它要求V型槽的切面与光纤信号传输方向之间的夹角大于完全反射的临界角。当达到这个条件后，在保护层中传输的部分信号和在V型槽切面发生迭加效应的信号发生完全反射，导致信号通过光纤边界泄露。由于这种窃听方法导致的信号衰减很小，因此很难被发现。V型槽切口法需要精确的切割和切面抛光设备，窃听部署需要持续较长时间，因此，光纤保护层的切割和抛光过程将面临被发现的危险。

3、散射法(Scattering)：散射法是采用光纤Bragg光栅技术实现的一种隐蔽窃听方法，它采用一个紫外光激态激光器产生紫外光的迭加并影响目标光纤信号，通过在目标光纤纤心形成的Bragg光栅反射出的一部分光信号实现对目标光纤的隐蔽窃听，。图2散射法示意散射法是目前最先进的光纤窃听技术，常规的网络检测和监控手段都很难识别这种窃听行为。散射法不需要对光纤进行弯曲、切割或抛光，但是它需要更精密的窃听设备并且部署非常困难，比如产生有效的外部干扰干涉光束，并在目标光纤纤心产生光栅耀斑都需要精密的控制技术，而对于光栅耀斑反射出的光信号的检测也需要精密的检测技术。

4、光束分离法(Splitting)：光束分离法是一种需要切断光纤的窃听方法，即切断光纤并接入光分束器，。使目标信号分为两个完全相同的信号，其中一个信号仍然在原来的光纤中传输，另一个信号被窃听。这种方法通常都将造成几分钟的光纤通信中断。因此，光束分离法是一种非隐蔽窃听方法，很容易被发现。

5、渐近耦合法(EvanescentCoupling)：渐近耦合法首先抛光光纤的保护层，使窃听光纤纤心尽可能贴近目标光纤纤心，通过减少保护层的反射引出部分信号到窃听光纤里面。由于光纤纤心非常细，实施这种方法非常困难，又由于光纤的保护层被抛光将产生1~2dB的光纤损耗，因此很难实现隐蔽的窃听。

以上几种窃听光纤信号的方法都可以通过一些技术手段得到光纤信号，特别是光纤弯曲法、V型槽切口法，能够实现隐蔽窃听，又由于实施相关窃听相对容易一些，因此具有较高的实战应用价值。但是，如何隐蔽地精确部署窃听装置，如何探测和分析导出的部分微弱光信号并获得有用的信息，是各种窃听方法必须解决的关键问题。相应地，如何快速精确地检测一些精确部署的窃听(比如光纤弯曲法只需要光束的1%左右，甚至更少的信号能量)是光纤通信安全必须解决的实际问题。

❸ 急求一份大学物理实验报告《压力传感器和CCD的使用》的数据和处理结果

本课题研究的意义：（填写课题在理论上和应用上的价值）

本课题研究的是压力电缆传感器与CCD系统在防盗，监视，监测等需求中的结合运用。针对其特征，可将其应用在监狱，劳改所，戒毒所，用于监测。也可用于博物馆，家庭等，起到防盗作用。在这些应用领域中，要求传感器的隐蔽性和对现场情况的及时了解，所以将压力电缆传感器和CCD结合一起运用，此传感器不易被发现，与CCD一起运用，可起到更好的防盗，监测作用。
随着科技的发展，人们对于用于公共事业或者是私人需求的防盗监视产品的要求越来越高，人们要求高效率，高性能（例如能同时适应高温和低温等特殊环境），低成本，操作简单等，本课题正是为适应这种社会需求而产生的。
调研（社会调查）情况：

传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器，因此，许多国家对传感器技术的发展十分重视。如日本把传感器技术列为六大核心技术（计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器）之一。
在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点，可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外，还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合，又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。
CCD广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜，和高速摄影技术如Lucky imaging。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。
CCD的加工工艺有两种，一种是TTL工艺，一种是CMOS工艺，现在市场上所说的TTL和CMOS其实都是CCD，只不过是加工工艺不同，前者是毫安级的耗电量，而后者是微安级的耗电量。TTL工艺下的CCD成像质量要优于CMOS工艺下的CCD。CCD广泛用于工业，民用产品。
拟采用研究方法：（具体写本课题的研究方法和实施方案）
（1）根据压力电缆传感器的特性，设计检测前端电路，电路满足耐高温和耐低温的特点，如出现越界情况时，压力电缆传感器检测出情况后报警，同时CCD监测到现场情况，将传感器报警信号与CCD监测信号发送到同一网关节点，然后网关节点将信号通过无线方式发送到上位机。
其中精简 51 内核作为网关结点的微处理器。
整体结构图如下：

（2）前端电路主要包括压力模块，CCD模块。其中，压力模块包括压力传感器单元和信号放大单元，其中压力传感器模块用于感应外部压力，并将压力转换成差分电压值，信号放大单元主要用于放大输入的电压信号，并由差分信号转换为单路电压信号。

研究计划：（填写课题的研究内容和时间节点）

（阶段时间表：
2012年3月15日 毕业设计开题，学生交毕业设计开题报告，答辩
2012年5月9日；学院进行毕业设计中期检查，交译文
2012年5月30日；交毕业设计论文，学院集中审阅
2012年6月11-15学生毕业答辩)

文献综述（不少于1000字正文+15篇参考文献，其中应包含英文参考文献）
1．在电子计算机、机器人、自动控制技术等技术中应用广泛。实际应用十分广泛，大至数控机床 、汽车小至家用电器都有传感器。传感器的安装、连接方式等多方面因素都能影 响传感器的测量结果。只有通过实践，亲自动手使用传感器，才能知道传感器的应该与其他电路如何连接，怎样才能正常工作。我们通常使用 的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称压电传感器
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。
2.CCD图像传感器,也就是电荷耦合器件图像传感器。可以将图像资料由光信号转换成电信号,是一种进入影像世界不可缺少的取像元件。CCD图像传感器与传统的摄像管比较,具有体积小、重量轻、用电省、价格低、寿命长、防震性强以及不受磁场影响等优点。
对于多监控摄像机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄像机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄像机系统中的各台摄像机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄像机的外同步输入端来调节同步，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围0~360度。
CCD感光元件的核心是感光二极管 (photodiode)，该二极管在接受光线照射后产生输出电流，电流强度与光照强度相对应。
CCD感光元件除包括感光二极管之外，在其周边还包括一个用于控制相邻电荷的存储单元，但感光二极管占据了绝大数面积，也就是说CCD感光元件中的有效感光面积较大，在同等条件下可接收到较强的光信号，对应的输出电流也较强，表现在输出结果上即捕捉的图像内容丰富、清晰；
工作原理：在接受光照后，感光元件产生相对应的电流，电流大小与光强相对应，因此感光元件输出的电信号是模拟的。在CCD中，每个感光元件并不对此做进一步处理，而是将电信号直接输出到下一个感光元件的存储单元，结合该元件生成的模拟信号后在输出给第三个感光元件，依次类推，知道结合最后一个感光元件的信号最终形成统一的输出。由于感光元件生成的电信号很微弱，无法直接进行模数转换工作，因此这些输出数据必须做统一的放大处理，这项任务由传感器中的放大器专门负责，经放大器处理之后，每个像点的电信号强度都获的同样幅度的增大，但由于CCD本身无法进行AD转换，因此还需要一个专门的模数转换芯片进行处理，最终以、二进制数字图像矩阵的形式输出给专门的DSP处理芯片。
3.以计算机、单片机实验开发系统完成程序编辑、编译、下载程序等任务。
参考文献：
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[15]Piezo Polymer Coax Cable