[發明專利]基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統

在審

• 申請號: 202111491069.5
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114325510A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 于長秋;王曉旭;燕玉明;馬世昌;陳志遠;金蒙豪;周鐵軍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 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

1.基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于，包括：激光器、分束器、偏振控制器、YIG材料、微帶線、矢量網絡分析儀、耦合器、光電探測器、PZT壓電陶瓷換能器、信號發生器、DAQ數據采集器、計算機、電流源、線圈；

所述的激光器輸出的光通過分束器，分束至光纖干涉儀的兩段光纖臂中，兩段光纖臂分別為光纖干涉儀的傳感臂和參考臂。其中一束入射光通過一個光學偏振器送入由YIG材料外圍纏繞的光纖中；同時電流源驅動線圈產生直流磁場信號、網絡分析儀輸出射頻磁場信號送入微帶線，直流磁場信號與射頻磁場信號方向垂直，微帶線中的射頻磁場信號會激發YIG材料的鐵磁共振，增強基于光纖干涉儀的磁場傳感系統靈敏度；同時磁場的作用導致YIG材料產生形變，實現纏繞在YIG上光纖的長度調制進而改變光纖中相位；參考臂一端激光入射通過光學偏振器送入緊密纏繞在PZT壓電陶瓷換能器外壁的光纖中，信號發生器產生交流電壓供給到PZT壓電陶瓷換能器上，通過供給電壓導致PZT的直徑發生改變進而實現纏繞在PZT上光纖的長度調制，實現光纖中光的相位調制；傳感臂和參考臂輸出的光通過耦合器送入光電探測器，光電探測器輸出電信號送入DAQ數據采集設備，DAQ數據采集設備與計算機連接，實現信號的數據采集、分析、頻譜分析、時域分析、相位載波解調以及結果顯示等功能。

2.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：用微帶線耦合的YIG材料與光纖干涉儀相結合，并將YIG材料置于直流磁場和射頻磁場中激發鐵磁共振，使得光纖干涉儀磁場傳感系統在高頻段的磁場傳感靈敏度得到提升。

3.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的YIG材料為柱形或矩形塊；取向為110或100晶向。微帶線與YIG材料緊貼，微帶線表面幾何中心與YIG材料表面幾何中心一致。

4.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所施加的微波磁場和直流磁場相互垂直、場強和頻率使YIG薄膜產生鐵磁共振。

5.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的光纖干涉儀光纖干涉儀為光纖Mach-Zehnder干涉儀，干涉儀的參考臂和傳感臂中非傳感區可使用波導，波導要保證光的低損耗傳播。

6.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的光纖耦合器的分束比為50:50。

7.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的激光器為分布式反饋激光器、其波長與探測器的探測波段一致、與光纖低損耗波段一致。

8.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的光電探測器要具有寬探測頻帶，響應頻率均大于鐵磁共振頻率，滿足探測需求；所述的網絡分析儀的探測頻帶選擇覆蓋探測信號頻段。

9.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的偏振控制器中光的偏振態要調到光學品質因數最大，在探測過程中均保持不變。

10.根據權利要求1所述的基于光纖干涉儀和鐵磁共振的磁場傳感系統，其特性在于：所述的數據采集系統和計算機實現信號的數據采集、分析、頻譜分析、時域分析、相位載波解調以及結果顯示功能。