[實用新型]一種磁流體和磁致伸縮套管的雙磁敏光纖磁場傳感探頭

有效

• 申請號: 201920552223.7
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN210427777U
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 劉玉嬋;劉月明;孔嘉浩
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型是一種磁流體和磁致伸縮套管的雙磁敏光纖磁場傳感探頭。包括激光光源、第一光纖跳線、環形器、第二光纖跳線、傳感探頭、第三光纖跳線、探測器，所述的傳感探頭包括第一單模光纖、第一陶瓷插針、紫外膠、磁致伸縮套管、磁流體、第二陶瓷插針、第二單模光纖，第一陶瓷插針和第二陶瓷插針相對插入磁致伸縮套管中，形成F?P腔結構，陶瓷插針的兩端面之間的距離作為F?P腔的腔長，磁場作用下磁流體的折射率改變且磁致伸縮套管軸向伸縮，從而使F?P腔的腔長發生變化，通過解調輸出光的信息即可實現磁場測量。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，特別涉及一種磁流體和磁致伸縮套管的雙磁敏光纖磁場傳感探頭，利用磁致伸縮套管的磁致伸縮效應和磁流體的磁致折射率可調特性實現磁場的探測。

背景技術

磁傳感器是把磁場、電流、應力應變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉換成電信號，以這種方式來檢測相位物理量的器件。傳統的磁場傳感器，如霍爾傳感器、磁阻傳感器、磁通門傳感器和感應線圈傳感器等雖然具有較為成熟的技術，但是由于其功耗大、體積大、結構復雜、易于受電磁干擾、對周圍環境要求高等特點，使其在一些領域難以應用，不能夠滿足探測需求。而光纖磁場傳感器繼承了光纖傳感器的優點，具有體積小、耐腐蝕、抗電磁干擾能力強、便于分布式多點探測、全光傳輸等突出優點，已成為磁場傳感領域的研究熱點。基于光纖的磁場傳感器有多種，如基于光纖光柵結構的磁場傳感器、基于F-P干涉結構的磁場傳感器、基于倏逝波機理的磁場傳感器和基于表面等離子體共振的磁場傳感器等等，依據不同的傳感性能可應用于不同的磁場合。

目前基于光纖的磁場傳感器按照不同的傳感機理主要有：基于磁致伸縮材料的光纖磁場傳感器，主要利用磁致伸縮效應實現磁場傳感，當存在磁場時，由于材料磁化狀態的改變，材料的長度會發生微小的變化。通常采用在光纖傳感區域鍍膜的方法鍍上一層具有正磁致伸縮特性（如Tb-Fe）的薄膜或者負磁致伸縮特性（Sm-Fe）的薄膜，或者采用粘接的方法將磁致伸縮套管和光纖結合起來，當在長度方向外加磁場時，正磁致伸縮薄膜伸長，負磁致伸縮薄膜縮短，從而帶動光纖發生軸向的伸縮變化，進而改變光纖的光學長度，通過解調出相位量的變化，從而獲得外界磁場的大小；基于磁流體的光纖磁場傳感器，主要利用磁流體的磁致折射率可調特性實現磁場傳感，由于磁流體的磁致折射率可調特性，磁流體的折射率在外加磁場下會發生變化，當外加磁場平行于傳輸光的方向時，磁流體的折射率隨外加磁場的增加而增加，當外加磁場的方向垂直于傳輸光的方向時，磁流體的折射率隨外加磁場的增加而減小，一般采用在光纖端面刻槽或者制作F-P腔體將磁流體和光纖相結合，當存在磁場時，磁流體的折射率發生變化，從而改變輸出光的波長，通過解調輸出光的變化，實現磁場的探測。

本實用新型采用將磁流體和磁致伸縮套管相結合的光纖磁場傳感探頭結構，利用磁流體的磁致折射率可調特性和磁致伸縮套管的磁致伸縮效應實現磁場的探測，可有效提高磁場探測靈敏度。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種磁流體和磁致伸縮套管雙磁敏效應的光纖磁場傳感探頭的設計方案，能實現對磁場的探測。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：