[发明专利]基于磁光耦合的弱磁传感器及磁场测量方法

权利要求书

1.一种基于磁光耦合的弱磁传感器，其特征在于：包括基座(1)、磁致伸缩体(2)、双面法拉第反射镜(3)和等臂长迈克尔逊干涉仪，所述磁致伸缩体(2)的一端与基座(1)机械固定连接，另一端与双面法拉第反射镜(3)粘接，当磁致伸缩体(2)在外磁场的作用下产生长度变化时，改变双面法拉第反射镜(3)的位置，双面法拉第反射镜(3)的位置变化量被等臂长迈克尔逊干涉仪检测和处理后，将相应的磁致伸缩体(2)的长度变化量转换为磁场的大小。

2.如权利要求1所述的基于磁光耦合的弱磁传感器，其特征在于：所述双面法拉第反射镜(3)包括2个法拉第旋光片(301)和双面反射镜(302)，所述双面反射镜(302)夹在2个法拉第旋光片(301)之间。

3.如权利要求1所述的基于磁光耦合的弱磁传感器，其特征在于：所述等臂长迈克尔逊干涉仪包括一对光纤准直探头(4)、光纤(5)以及迈克尔逊干涉装置(6)，所述光纤准直探头固定在所述面法拉第反射镜(3)的两侧的基座上，所述光纤准直探头通过光纤(5)与迈克尔逊干涉装置(6)连接，所述一对光纤准直探头(4)以及双面法拉第反射镜(3)的中心在同一条轴线上。

4.如权利要求3所述的基于磁光耦合的弱磁传感器，其特征在于：所述迈克尔逊干涉装置(6)包括激光光源(601)、光隔离器(602)、光耦合器(603)、光探测器(604)、相位解调电路(605)；所述激光光源(601)的输出端口与光隔离器(603)的输入端口连接，所述光隔离器(602)的输出端口与光耦合器(603)的第一端口连接，所述光耦合器(603)的第二端口与光纤(5)连接，光耦合器(603)的第三端口与光纤(5)连接，光耦合器(603)的第四端口与光探测器(604)的输入端口连接，光探测器(604)输出端口与相位解调电路(605)电连接。

5.如权利要求4所述的基于磁光耦合的弱磁传感器，其特征在于：所述相位解调电路(605)采用数字PGC解调电路提取相位信息。

6.一种基于磁光耦合的弱磁传感器的磁场测量方法，其特征在于包括如下步骤：

将如权利要求4-5中任意一项所述的弱磁传感器置于标准磁场环境中，检测此时信号的相位输出，设定为参考相位；

将所述弱磁传感器置于外磁场中，磁致伸缩体(2)长度发生变化，带动双面法拉第反射镜(3)产生水平位移，使双面法拉第反射镜(3)的两路反射光的光程发生变化；

反射光光程的变化导致等臂长迈克尔逊干涉装置(6)中电信号的相位发生变化，通过数字PGC解调电路提取相位的变化，计算出法拉第反射镜的位移；电信号的相位变化ΔΦ与双面法拉第反射镜(3)位移量Δx之间的按如下公式换算：

其中λ是激光光源的波长；

根据测算的双面法拉第反射镜(3)位移量和已知磁致伸缩体(2)的伸缩系数，计算出当前磁场的强度；比较外磁场中的相位值相对于参考相位值的变化趋势，进而确定外磁场的方向。