[發明專利]基于磁光耦合的弱磁傳感器及磁場測量方法

有效

• 申請號: 201610090226.4
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN105487024B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 羅志會;劉亞;陳思;譚超;潘禮慶;楊先衛;陳小剛;肖焱山;何慧靈;曾曙光;王習東
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 李娜

1.一種基于磁光耦合的弱磁傳感器，其特征在于：包括基座(1)、磁致伸縮體(2)、雙面法拉第反射鏡(3)和等臂長邁克爾遜干涉儀，所述磁致伸縮體(2)的一端與基座(1)機械固定連接，另一端與雙面法拉第反射鏡(3)粘接，當磁致伸縮體(2)在外磁場的作用下產生長度變化時，改變雙面法拉第反射鏡(3)的位置，雙面法拉第反射鏡(3)的位置變化量被等臂長邁克爾遜干涉儀檢測和處理后，將相應的磁致伸縮體(2)的長度變化量轉換為磁場的大小。

2.如權利要求1所述的基于磁光耦合的弱磁傳感器，其特征在于：所述雙面法拉第反射鏡(3)包括2個法拉第旋光片(301)和雙面反射鏡(302)，所述雙面反射鏡(302)夾在2個法拉第旋光片(301)之間。

3.如權利要求1所述的基于磁光耦合的弱磁傳感器，其特征在于：所述等臂長邁克爾遜干涉儀包括一對光纖準直探頭(4)、光纖(5)以及邁克爾遜干涉裝置(6)，所述光纖準直探頭固定在所述面法拉第反射鏡(3)的兩側的基座上，所述光纖準直探頭通過光纖(5)與邁克爾遜干涉裝置(6)連接，所述一對光纖準直探頭(4)以及雙面法拉第反射鏡(3)的中心在同一條軸線上。

4.如權利要求3所述的基于磁光耦合的弱磁傳感器，其特征在于：所述邁克爾遜干涉裝置(6)包括激光光源(601)、光隔離器(602)、光耦合器(603)、光探測器(604)、相位解調電路(605)；所述激光光源(601)的輸出端口與光隔離器(603)的輸入端口連接，所述光隔離器(602)的輸出端口與光耦合器(603)的第一端口連接，所述光耦合器(603)的第二端口與光纖(5)連接，光耦合器(603)的第三端口與光纖(5)連接，光耦合器(603)的第四端口與光探測器(604)的輸入端口連接，光探測器(604)輸出端口與相位解調電路(605)電連接。

5.如權利要求4所述的基于磁光耦合的弱磁傳感器，其特征在于：所述相位解調電路(605)采用數字PGC解調電路提取相位信息。

6.一種基于磁光耦合的弱磁傳感器的磁場測量方法，其特征在于包括如下步驟：

將如權利要求4-5中任意一項所述的弱磁傳感器置于標準磁場環境中，檢測此時信號的相位輸出，設定為參考相位；

將所述弱磁傳感器置于外磁場中，磁致伸縮體(2)長度發生變化，帶動雙面法拉第反射鏡(3)產生水平位移，使雙面法拉第反射鏡(3)的兩路反射光的光程發生變化；

反射光光程的變化導致等臂長邁克爾遜干涉裝置(6)中電信號的相位發生變化，通過數字PGC解調電路提取相位的變化，計算出法拉第反射鏡的位移；電信號的相位變化ΔΦ與雙面法拉第反射鏡(3)位移量Δx之間的按如下公式換算：

其中λ是激光光源的波長；

根據測算的雙面法拉第反射鏡(3)位移量和已知磁致伸縮體(2)的伸縮系數，計算出當前磁場的強度；比較外磁場中的相位值相對于參考相位值的變化趨勢，進而確定外磁場的方向。