[發明專利]一種基于超磁致伸縮薄膜的磁場檢測系統

在審

• 申請號: 201710801839.9
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107632276A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 于盟盟
• 申請（專利權）人: 于盟盟
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所44242
• 代理人: 馮筠

技術領域

本發明涉及光纖傳感器技術領域，特別是涉及一種基于超磁致伸縮薄膜的磁場檢測系統。

背景技術

磁場測量是電磁測量技術的一個重要分支。在工業生產和科學研究的許多領域都要涉及到磁場測量問題。如：電流測量、磁探礦、磁懸浮列車、地質勘探、同位素分離、質譜儀、電子束和離子束加工裝置、受控熱核反應，以及人造地球衛星等，甚至在醫學和生物學方面也有應用。例如，磁場療法治病，用“心磁圖”、“腦磁圖”來診斷疾病，環境磁場對生物和人體的作用，以及磁現象與生命現象的研究等都需要磁場測量技術和測磁儀器的研制，因此，磁場的測量技術與人們的生活密切相關。

目前的磁場傳感器主要基于霍爾效應、磁阻效應、磁通門效應、隧道效應和核磁共振效應等機理，這些傳統的磁場傳感器均需要電信號激勵，電信號激勵產生的磁場會對被測磁場產生干擾，從而限制了傳感器檢測精度的進一步提高。傳統磁場傳感器體積較大，難以對狹小空間的磁場進行檢測。光纖磁場傳感器不影響待測電磁場，并且有耐腐蝕、重量輕、體積小等優點，有利于在航空、航天領域以及狹小空間的應用。光纖懸臂梁磁場傳感器結合了光纖磁場傳感器和懸臂梁的特點，有微型化、易實現多點式分布檢測、遠距離檢測、高精度、低功耗和全光傳輸等優點。

發明內容

本發明的一個目的是針對現有技術的缺陷，提供了一種基于超磁致伸縮薄膜的磁場檢測系統。

特別地，本發明提供了一種基于超磁致伸縮薄膜的磁場檢測系統，包括LD光源、光纖定向耦合器、光電探測器、匹配液、Y型光纖本體和磁場傳感器，其中，所述磁場傳感器包括：

第一傳感探頭，直接構造在Y型光纖本體第一端部處，用于檢測磁場內的溫度以作溫度補償基礎；和

第二傳感探頭，用于檢測磁場內的磁場強度，其中，所述第二傳感探頭包括：

D型光纖光柵懸臂梁，直接構造在Y型光纖本體第二端部處，

金屬薄膜，涂覆在所述D型光纖光柵懸臂梁上表面處，

超磁致伸縮薄膜，布置在所述金屬薄膜表面處，以感應磁場的強度。

進一步地，所述光纖定向耦合器為2*2光纖定向耦合器，其具有第一端口至第四端口，所述第一端口與所述LD光源連接，所述第二端口與所述Y型光纖本體的輸入端連接，第三端口通過光纖與所述光電探測器連接，所述第四端口與所述匹配液連接。

進一步地，所述第三端口與所述光電探測器連接之間的光纖上設有匹配光柵。

進一步地，所述D型光纖光柵懸臂梁構由所述Y型光纖本體的第二端部通過微機械加工出D型懸臂梁，再在所述D型懸臂梁處的纖芯處光刻光柵結構。

進一步地，所述光柵結構構造成傾斜光柵結構。

進一步地，所述第二傳感探頭與所述Y型光纖本體為一體化結構。

進一步地，所述超磁致伸縮薄膜的厚度為0.5μm-2μm。

進一步地，所述超磁致伸縮薄膜呈長條狀，所述超磁致伸縮薄膜的寬度按等于纖芯的直徑。

進一步地，所述金屬薄膜為金或鉻。

本發明的磁場檢測系統包括LD光源、光纖定向耦合器、光電探測器、匹配液和具Y型光纖本體和和磁場傳感器。其中，所述磁場傳感器包括第一傳感探頭和第二傳感探頭。本發明通過第一傳感探頭檢測磁場環境溫度以作溫度補償基礎，通過第二傳感探頭檢測磁場的強度。本發明的磁場傳感器工作在全光激勵下，不會對待測磁場產生干擾，體積小，適用于狹小的空間使用。

進一步地，本發明在D型光纖光柵懸臂梁外表面處依次設有金屬薄膜和超磁致伸縮薄膜形成雙層敏感諧振結構。超磁致伸縮薄膜具有較大的磁致伸縮系數，能產生較大的磁致伸縮，從而有效地提高了對磁場的檢測精度。

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是本發明一個實施例的超磁致伸縮薄膜的磁場檢測系統結構示意圖。

具體實施方式