[實用新型]基于Mach?Zehnder干涉的磁場與溫度傳感器

有效

• 申請號: 201720815082.4
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN206847819U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 沈濤;孫濱超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種基于Mach-Zehnder干涉的磁場與溫度傳感器。

背景技術

自然界和人類生活中，磁場與溫度是兩個重要的物理參量。對磁場和溫度的測量是諸多科學領域的基本工具。尤其在電力系統局部放電的檢測中，對電力系統的磁場與溫度同時檢測可及時準確地發現系統的局部放電情況。

目前,多數傳感器很難實現雙參量的測量，對兩個參量同時測量一般需要兩個不同的傳感裝置，無形中增加了設備的投入成本。此外，現階段對磁場的測量多采用電測量法，該方法在實際使用中暴露出很多問題：穩定性較低、靈敏度較差、成本相對高昂、使用過程中存在一定的安全隱患。

隨著光纖傳感技術的日益成熟，光纖磁場傳感器和光纖溫度傳感器發展迅速。光纖傳感器以光學信號作為載體，具有靈敏度高、絕緣性好、相應速度快、成本相對低廉等優點。現有光纖傳感器多數只能實現溫度或磁場單一參量的測量，少有磁場溫度雙參量光纖光感器的報道。Mach-Zehnder干涉儀結構相對簡單，并且在傳感領域具有較高的測量靈敏度。因此，有必要將它們結合，設計出靈敏度更高、穩定性更好的光纖磁場與溫度雙參量傳感器。

發明內容

本實用新型的實施實例提供了基于雙Mach-Zehnder干涉的光纖磁場與溫度傳感器，是為了解決現有光纖傳感器無法實現磁場、溫度雙參量測量，傳感器靈敏度較低，穩定性較差，成本過高，操作復雜的問題。

為達上述目的，本實用新型實施實例采用如下技術方案：

提供了一種基于Mach-Zehnder干涉的磁場與溫度傳感器，該傳感器包括括寬帶光源（1）、磁場與溫度感應系統（2）、光譜儀（3）；

磁場與溫度感應系統（2），所述的磁場與溫度感應系統（2）內包含有一號光纖耦合器（2-1）、二號光纖耦合器（2-2）、磁場與溫度傳感頭（2-3）、一號光纖準直透鏡（2-4）、二號光纖準直透鏡（2-5）、一號光纖跳線（2-6）、二號光纖跳線（2-7）、三號光纖跳線（2-8）、四號光纖跳線（2-9），其中，一號光纖跳線（2-6）一端連接一號光纖耦合器（2-1）另一端連接磁場與溫度傳感頭（2-3），二號光纖跳線（2-7）一端連接磁場與溫度傳感頭（2-3）另一端連接二號光纖耦合器（2-2），三號光纖跳線（2-8）一端連接一號光纖耦合器（2-1）另一端通過固定裝置連接一號光纖準直透鏡（2-4），四號光纖跳線（2-9）一端連接二號光纖耦合器（2-2）另一端通過固定裝置連接二號光纖準直透鏡（2-5）；

磁場與溫度傳感頭（2-3），所述的磁場與溫度傳感頭（2-3）內包含磁性敏感材料（2-3-1）。

所述的寬帶光源（1）的輸出中心波長為1550nm，帶寬40nm。

所述的一號光纖耦合器（2-1）與二號光纖耦合器（2-2）均為2*1光纖耦合器，且兩端口一側其耦合比為1:1，且一號光纖耦合器（2-1）與二號光纖耦合器（2-2）的插入損耗均為3dB。

所述的磁場與溫度傳感頭（2-3）外部帶有尼龍保護殼，內部為經氫氧焰熔融拉錐的單模光纖，且單模光纖長度為10.4cm，錐腰處直徑為28.2μm，且在經氫氧焰熔融拉錐的單模光纖外填充有磁性敏感材料（2-3-1）。

所述的磁性敏感材料（2-3-1）為溫度不敏感的磁性凝膠。

所述的一號光纖準直透鏡（2-4）和二號光纖準直透鏡（2-5）直徑均為18mm，焦距均為50.2mm。

所述的一號光纖跳線（2-6）和二號光纖跳線（2-7）總長度與三號光纖跳線（2-8）和四號光纖跳線（2-9）總長度相同。

所述的寬帶光源（1），磁場與溫度感應系統（2），光譜儀（3）均通過單模光纖連接。

本實用新型專利提供了一種基于雙Mach-Zehnder干涉的光纖磁場與溫度傳感器，該傳感器改善了現有光纖磁場與溫度傳感器靈敏度低、穩定性差、生產成本高、技術難度大的問題。