[發明專利]一種采用反射式互易光路的光纖磁場傳感器

無效

• 申請號: 201110388071.X
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102508177A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王夏霄;于佳;李傳生;馮秀娟;李立京;鄔戰軍;張晞;李彥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032;G02B6/27;G02B6/255
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及了利用干涉光相位檢測磁場的一種采用反射式互易光路的光纖磁場傳感器，屬于光傳感技術領域。

背景技術

隨著科學技術和社會的發展，弱磁測量技術在國防建設、國民經濟及生物醫學等領域的應用越來越廣泛。在軍事領域，隨著各國潛艇降噪技術的發展，傳統的聲吶探潛已經不能滿足現代反潛戰爭的需要，各種非聲探潛技術成為各國研究的熱點。磁異探測被認為是目標分類和提高對潛攻擊分辨率的最可靠手段，目前幾乎所有先進反潛巡邏機上都裝有靈敏的磁探儀?？臻g磁場是空間環境重要的物理參數之一，空間磁場的變化反映出空間環境變化的顯著特征。國際上已將高精度磁通門磁強計作為荷載在空間衛星上搭載，進行一系列空間與地磁場監測、載體姿態測量與控制的計劃。在地球物理學方面，地磁場是地球的固有資源，為航空、航天、航海提供了天然的參考系。地磁場測量是導航、地磁法探礦及地震預測預報的重要手段。另外弱磁測量在生物磁場及醫療器械、石油管道無損探傷、石油鉆井中的隨鉆測斜儀和連續測斜儀、海底電纜的探測和識別及港口艦船的自主導航等方面也有重要應用。

目前，傳統的微弱磁場傳感器主要包括磁通門式磁強計、質子旋進磁強計、光泵磁強計和超導量子干涉磁強計(SQUID)等。與傳統的弱磁測量儀器相比，基于磁致伸縮原理的干涉型光纖磁場傳感器具有靈敏度高、響應速度快、交直流磁場都可測、體積小、重量輕、成本低、抗電磁干擾等優點，可以在強電磁干擾、高溫高壓、原子輻射、易爆、化學腐蝕等傳統測磁儀器無法工作的惡劣條件下使用。另外，利用磁致伸縮材料與外磁場的非線性響應關系及光纖干涉儀的復用技術，可制作三軸向的光纖磁場傳感器，同時測量矢量磁場的三個正交分量，構建傳感陣列，實現磁場的分布式測量。

光纖微弱磁場傳感器的研究開始于1979年，目前采用的主要方案為基于Michelson干涉儀，基于Mach-Zehnder干涉儀及基于F-P干涉儀的光纖磁場傳感器。由于這三個方案采用的光路結構是為非互易的，因此對外界環境干擾(如溫度、振動等)敏感，環境適應能力較差。。

發明內容

本發明為解決現有的光纖微弱磁場傳感器存在的對外界環境干擾(如溫度、振動等)敏感，環境適應能力較差的問題。為此，本發明提供了一種采用反射式互易光路的光纖磁場傳感器，包括光源、分路器、起偏器、相位調制器、延遲光纖、法拉第旋光器、換能器、補償光纖、反射鏡和光電探測器，光源的尾纖與分路器的第一輸入端光纖熔接在一起，光電探測器的尾纖與分路器的第二輸入端光纖熔接在一起，分路器的輸出端光纖與起偏器熔接，起偏器的輸出端保偏光纖與相位調制器的輸入端保偏光纖以45°熔接，相位調制器的輸出端光纖與延遲光纖的輸入端光纖熔接，延遲光纖的輸出端光纖與法拉第旋光器輸入端光纖熔接，法拉第旋光器輸出端光纖與換能器的傳感光纖的輸入端熔接，換能器的傳感光纖的輸出端與補償光纖的輸入端以90°熔接，補償光纖的輸出端端面采用反射鏡，光電探測器的輸出端與信號處理電路相連接，信號處理電路的第一輸出端給相位調制器提供電信號進行相位調制，信號處理電路的第二輸出端給換能器提供電信號進行偏置調制。

本發明還提供了一種采用反射式互易光路的光纖磁場傳感器，包括光源、分路器、集成相位調制器、偏振分束/合束器、延遲光纖、法拉第旋光器、換能器、補償光纖、反射鏡和光電探測器，光源的尾纖與分路器的第一輸入端光纖熔接在一起，光電探測器的尾纖與分路器的第二輸入端光纖熔接在一起，分路器的輸出端與集成相位調制器熔接，集成相位調制器的第一輸出端保偏光纖與偏振分束/合束器的第一輸入端保偏光纖熔接，集成相位調制器的第二輸出端保偏光纖與偏振分束/合束器的第二輸入端保偏光纖熔接，偏振分束/合束器的輸出端光纖與延遲光纖的輸入端光纖熔接，延遲光纖的輸出端光纖與法拉第旋光器輸入端光纖熔接，法拉第旋光器輸出端光纖與換能器的傳感光纖的輸入端熔接，換能器的傳感光纖的輸出端與補償光纖的輸入端以90°熔接，補償光纖的輸出端端面采用反射鏡，光電探測器的輸出端與信號處理電路相連接，信號處理電路的第一輸出端給相位調制器提供電信號進行相位調制，信號處理電路的第二輸出端給換能器提供電信號進行偏置調制。