[實用新型]一種磁流體披覆側拋光纖的磁場傳感器

有效

• 申請號: 201822200556.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN209707668U
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 陳耀飛;羅云瀚;陳哲;董江莉;盧偉燁;盧惠輝;關賀元;張軍
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 44446 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 林偉斌;凌衍芬<國際申請>=<國際公布>

本實用新型涉及光纖磁場傳感器技術領域，具體提供了一種磁流體披覆側拋光纖的磁場傳感器，包括側邊拋磨光纖、披覆在拋磨區周圍的磁流體、光源以及用于檢測透射光譜的光譜儀，所述拋磨光纖是通過光纖拋磨掉部分包層制作而成；所述拋磨光纖上設有玻璃毛細管以及光學紫外膠，所述磁流體通過玻璃毛細管以及光學紫外膠密封包裹在側邊拋磨光纖周圍；在磁場作用下，納米粒子隨磁場方向匯集或分散，使得納米粒子的折射率受到磁場強度與方向的控制，從而在納米粒子與拋磨光纖之間的倏逝場相互作用下，透射光譜信號會受到磁場強度與方向的控制，構成磁場傳感器。本實用新型在于能靈敏地檢測到磁場強度與方向的變化，有助于實現高靈敏度磁場測量。

技術領域

本實用新型涉及光纖磁場傳感器技術領域，具體涉及一種磁流體披覆側拋光纖的磁場傳感器及其制備與檢測方法。

背景技術

傳感技術、通信技術和計算機技術一同構成了現代信息產業的三大支柱，分別在信息系統中扮演著“感官”、“神經”和“大腦”的角色。其中，傳感技術作為信息獲取的關鍵部件，是后續信息傳輸、處理的基礎，其重要性不言而喻。

光纖傳感器作為現代傳感器領域的一個重要分支，具有體積小、重量輕、靈敏度高、動態范圍大、功耗低、便于復用、便于遠程監測、魯棒性強、抗腐蝕、抗電磁干擾等獨特優點，在易燃易爆、強腐蝕、強電磁場等惡劣環境下具備傳統傳感器無法比肩的優勢。側邊拋磨光纖方法已經成為構造新型全光纖器件和多功能光纖傳感器已成為研究開發的有效途徑之一。該方法原理如下，足夠厚度的光纖包層保證了在纖芯中傳播的光場，在光纖包層中倏逝波場的能量不會泄漏到光纖外面。當用拋磨或化學腐蝕的方法使光纖的包層厚度減小到倏逝波場存在的區域，也就是距纖芯僅幾個微米的區域時，就形成了一個纖芯中傳輸光的倏逝波場的“泄漏窗口”。在此“窗口”處，人們就有可能利用倏逝場來激發、控制、探測光纖纖芯中的傳輸光波的無損傳播或泄漏。

而近些年，利用磁流體對磁場敏感以及易于集成的特性，光纖磁場傳感器有了新的具備良好發展前景的實現方式，基于磁流體的光纖傳感器也成了光纖傳感領域一個重要的研究熱點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種磁流體披覆側拋光纖的磁場傳感器，能靈敏地檢測到磁場強度與方向的變化。

本實用新型采取的技術方案如下：

一種磁流體披覆側拋光纖的磁場傳感器，包括側邊拋磨光纖、披覆在拋磨區周圍的磁流體、光源以及用于檢測透射光譜的光譜儀，所述拋磨光纖是通過拋磨掉光纖的部分包層制作而成；所述拋磨光纖上設有玻璃毛細管以及光學紫外膠，所述磁流體通過玻璃毛細管以及光學紫外膠密封包裹在側邊拋磨光纖周圍。

具體的，本實用新型通過拋磨使得拋磨光纖中的光以倏逝場的方式泄漏出來，拋磨光纖從而能與拋磨區周圍介質通過倏逝場發生相互作用，改變拋磨區周圍介質的折射率，從而改變拋磨光纖的透射光譜信號。在磁場作用下，當磁場方向與光纖側拋面平行時，磁流體中的納米粒子在光纖的側拋表面匯集高密度納米群；當磁場方向與光纖側拋面垂直時，磁流體中的納米粒子在光纖的側拋表面匯集成低密度納米群。這種納米粒子隨磁場方向匯集或分散的行為，使得納米粒子的折射率受到磁場強度與方向的控制，進而影響到納米粒子與拋磨光纖之間的倏逝場相互作用，使得拋磨光纖的透射光譜信號受磁場強度與方向的控制，構成磁場傳感器。

本實用新型利用磁流體中的納米粒子在磁場作用下會發生匯聚或分散從而引起折射率發生變化的特性，再利用納米粒子與拋磨光纖的倏逝場相互作用，通過拋磨光纖的透射光譜反映出披覆在拋磨光纖上的磁流體的折射率變化，從而實現磁場傳感。

優選地，拋磨區的拋磨面到纖芯的距離d為0～2um。

當d小于0時，說明纖芯將被部分拋除，此時光在光纖傳輸時的損耗越大，透射光譜中的光強度也會相應減少(總的數值范圍下降)，光強度的變化幅度也相應減少，使得傳感器的靈敏度下降。而剩余厚度過大，光纖包層會阻礙光以倏逝波的方式泄漏出來。