[發明專利]一種矢量磁場傳感器及矢量磁場檢測系統和方法

有效

• 申請號: 202111005998.0
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113740785B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 林啟敬;朱良全;趙娜;孫林;蔣莊德
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種矢量磁場傳感器，其特征在于，包括光纖（1），光纖（1）中間呈環形設置，呈環形設置的部分呈氣球弧形結構，光纖（1）的環形外部套設有圓柱殼體（2），光纖（1）的環形截面與圓柱殼體（2）的軸線垂直，圓柱殼體（2）內填充有磁流體（3），光纖（1）呈環形設置靠近的兩端采用毛細管（4）固定，圓柱殼體（2）管壁與光纖（1）采用UV膠水（5）密封。

2.一種用于權利要求1所述矢量磁場傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，將一段單模光纖的兩末端插入毛細管中，并同時拖拉光纖兩末端，獲得初始環形結構；

S2，將呈環形結構的中心加熱變形、冷卻后固定；

S3，將毛細管與光纖固定后，在光纖中間呈環形設置的部分外圈套設圓柱殼體，中間呈環形設置的光纖平面與圓柱殼體柱面平行；

S4，將光纖與圓柱殼體外壁接觸部分密封，然后向圓柱殼體內注入磁流體后再次密封圓柱殼體即可得到矢量磁場傳感器。

3.一種矢量磁場檢測系統，其特征在于，包括光譜儀（10）、寬帶光源（11）和權利要求1所述的矢量磁場傳感器，矢量磁場傳感器設置于待測磁場內，光譜儀（10）和寬帶光源（11）分別連接于矢量磁場傳感器的兩端，寬帶光源用于產生寬波段的光，光譜儀（10）用于監測干涉光譜的變化。

4.一種基于權利要求3所述矢量磁場檢測系統的矢量磁場檢測方法，包括以下步驟：

S1，將矢量磁場傳感器在已知磁場大小和方向的磁場下進行標定，得到在不同磁場大小下對應的干涉光譜值，然后將標定后的矢量磁場傳感器固定于待測磁場中；

S2，轉動矢量磁場傳感器在待測磁場中的方向，然后利用光譜儀獲取矢量磁場傳感器在待測磁場中干涉光譜，根據干涉光譜的波谷位置以及折射率與標定值對比，即可得到待測磁場的大小和方向。

5.根據權利要求4所述的矢量磁場檢測方法，其特征在于，步驟S1中，將矢量磁場傳感器固定于已知大小和方向的磁場中，將矢量磁場傳感器與光譜儀和寬帶光源連接，利用寬帶光源產生寬波段光，然后利用光譜儀監測在不同磁場大小下干涉光譜的變化，記錄在相應磁場大小下的干涉光譜。