[發(fā)明專利]光纖磁場(chǎng)傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010519861.2
• 申請(qǐng)日: 2010-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN102455418A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍;夏肆華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/032
• 分類號(hào): G01R33/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術(shù)，特別涉及一種基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器及基于該傳感器的磁場(chǎng)測(cè)試儀。

背景技術(shù)

磁性液體是一種由納米級(jí)的強(qiáng)磁性顆粒彌散在基液中所形成的穩(wěn)定的膠體體系，它既具有固體物質(zhì)的磁性，又具有液體的流動(dòng)性，是一種新型的功能材料。在外部磁場(chǎng)的作用，磁性液體具有很強(qiáng)的磁光效應(yīng)，是一種新型的光學(xué)材料。

光纖是一種很好的光傳輸波導(dǎo)，具有重量輕、體積小、傳輸距離長(zhǎng)、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，使其在通信中可得到廣泛的應(yīng)用。但是外界因素往往引起光纖中光強(qiáng)的變化，利用該特性可以來測(cè)量各種物理量。因此，光纖傳感在軍事、工業(yè)、民用等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和研究。目前，改變光纖中光強(qiáng)的變化主要有以下幾種：改變光纖的彎曲狀態(tài)；改變光纖的耦合條件；改變光纖對(duì)光波的吸收特性；改變光纖中的折射率分布等等。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，J.J.Chieh等在《Journal?of?Applied?Physics》2005年上發(fā)表了“Dynamic?response?of?optical-fiber?modulator?by?using?magnetic?fluid?as?cladding?layer”，該文中提出了，利用磁性液體作為腐蝕后的光纖包層，光纖的出射光強(qiáng)隨磁場(chǎng)大小變化而變化特性進(jìn)行光傳感，其不足光纖腐蝕不好控制。2006年上海交通大學(xué)的樸勝利等人在《Journal?of?Applied?Physics》發(fā)表了“Fiber-optic?evanescent?field?modulator?using?a?magnetic?fluid?as?the?cladding”，該文中指出在光纖拉伸處包裹上磁性液體，光纖的出射光強(qiáng)亦隨磁場(chǎng)的變化而變化。它們都是利用磁性液體的折射率隨磁場(chǎng)的變化而變化，從而引起光纖內(nèi)部的光在光纖表面與磁性液體之間的交界面處傳輸變化，從而相應(yīng)地光纖在該段的傳輸特性發(fā)生了變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于光纖的腐蝕和拉伸的不易控制，提供一種基于光纖彎曲損耗原理的光纖磁場(chǎng)傳感的裝置，通過光纖的光強(qiáng)度變化檢測(cè)磁場(chǎng)的目的。磁性液體的折射率可以通過施加外部磁場(chǎng)來調(diào)節(jié)，導(dǎo)致光纖內(nèi)部的部分光在光纖和磁性液體交界面處的光透射特性變化，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)檢測(cè)的目的。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制型光纖磁場(chǎng)傳感器，在裸露的多模(或單模)光纖包覆上磁性液體，再把該段光纖彎曲到臨界彎曲半徑，從而形成了光纖磁場(chǎng)傳感器。

所述的振幅調(diào)制性光纖磁場(chǎng)傳感器如圖2。

一種基于該光纖磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)測(cè)試儀，該磁場(chǎng)測(cè)試儀包：LD光源、3dB光纖耦合器、光纖磁場(chǎng)傳感器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)接收及信號(hào)處理裝置。其中LD光源發(fā)出的光通過3dB光纖耦合器將光分成兩束，分別傳輸?shù)酱艌?chǎng)傳感器和參考光路；磁場(chǎng)傳感器的光信號(hào)和參考光路中的光信號(hào)分別傳送到兩個(gè)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，電信號(hào)送入數(shù)據(jù)接收及信號(hào)處理裝置。

若干個(gè)磁場(chǎng)傳感器可以通過并聯(lián)組網(wǎng)形成準(zhǔn)分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明提供的基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器具有體積小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、安全可靠、容易組網(wǎng)、傳感器性能可根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)計(jì)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

附圖1為本發(fā)明基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器；

圖中：基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器1(包括有保護(hù)套的光纖8、光纖裸露段9、封裝膠10、封裝細(xì)管(阻燃、有韌性)11、磁性液體12)、LD光源2、有保護(hù)套的連接光纖3、3dB光纖耦合器4、光電探測(cè)器5和6、數(shù)據(jù)接收及信號(hào)處理裝置7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

附圖2分別是本發(fā)明基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖1分別是本發(fā)明基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，本實(shí)施例為一基于磁性液體的彎曲光纖振幅調(diào)制傳感型光纖磁場(chǎng)傳感器：一根有保護(hù)套的多模(或單模)光纖8、光纖裸露段9、封裝膠10、封裝細(xì)管(阻燃、有韌性)11、磁性液體12。