[發明專利]一種基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統

在審

• 申請號: 201710902600.0
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107703369A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 楊慧;朱奎寶;呂英進
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 張然

1.一種基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，包括：激光器、隔離器、第一耦合器、傳感臂、參考臂、第二耦合器、探測器以及信號檢測電路；

激光器作為光源，激光器輸出的激光首先通過隔離器，到達第一耦合器后分束成兩路，分別進入傳感臂和參考臂的光纖中，傳感臂作為系統磁場敏感部分，其光纖表面涂覆磁致伸縮材料，在有外磁場作用時，磁致伸縮材料內部會產生隨磁場變化的應力，從而傳遞到傳感臂光纖上，引起傳感臂光纖內傳輸的激光相位發生變化，使傳感臂和參考臂內傳輸的激光產生相位差，相位差經第二耦合器傳輸到探測器，探測器檢測光強干涉信號，并將光信號轉變為電信號，進入信號檢測電路進行信號處理，通過檢測到達探測器的干涉光強信號解調出外界磁場的大小，最后經上位機采集輸出測量結果。

2.如權利要求1所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，信號檢測電路通過相位調制反饋給傳感臂，相位補償反饋給參考臂。

3.如權利要求2所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，信號檢測電路的相位調制包括：對傳感臂的線圈施加高頻正弦激勵信號,激勵線圈產生高頻磁場,將低頻待測弱磁場信號通過磁致伸縮材料的非線性效應調制到高頻場上。

4.如權利要求2所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，信號檢測電路的相位補償包括：采用π/2相位調制，參考臂的壓電陶瓷對參考臂的光纖進行相位補償，使傳感臂和參考臂的激光相位保持π/2的固定偏置。

5.如權利要求1所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，還包括：兩偏振控制器分別對應設置在傳感臂和參考臂與第二耦合器之間。

6.如權利要求1所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，傳感臂的高靈敏傳感頭為磁致伸縮材料，通過光纖與磁致伸縮材料結合。

7.如權利要求1所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，偏振控制器類型為包括波片型、擠壓光纖型、光纖環形或鈮酸鋰晶體型。

8.如權利要求1所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，信號檢測模塊電路包括：差分放大器、鎖定放大電路、閉環數字信號處理電路、反饋輸出電路以及信號發生電路；

電信號從差分放大器輸出后進入鎖定放大電路進行檢測和濾波，再送入閉環數字信號處理電路，閉環數字信號處理電路輸出給反饋輸出電路，反饋輸出電路的輸出作為負反饋信號，輸出電壓信號，用于控制參考臂上的壓電陶瓷線圈上通過的電流信號，從而改變參考臂上纏繞的光纖激光相位，信號發生電路產生的高頻交流激勵信號通過激勵輸出電路加到傳感臂的線圈上進行磁激勵。

9.如權利要求1所述的基于磁致伸縮的光纖微弱磁場檢測系統，其特征在于，探測器為光電轉換模塊。