[实用新型]一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器，包括激光器、光纤磁场传感器、磁致伸缩套管、信号处理装置；所述光纤磁场传感器为一段多模光纤两端分别无偏心熔接单模光纤并封装在磁致伸缩套管中；激光器发出光源，经耦合器传输到光纤磁场传感器中，在外部环境磁场变磁场作用下，引起光纤长度变化而导致光相位改变，经信号处理装置对光纤磁场传感器随着磁致伸缩套管射率的变化而变化，对于不同波长的光波，其耦合损耗不同，因此当磁致伸缩套管折射率发生变化时，光纤磁场传感器的透射谱也将发生变化。通过解析光相位波长的变化，就可以对磁场的磁波进行测量。

技术领域

本实用新型涉及磁场传感器技术领域，具体是一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器。

背景技术

光纤传感器成本低和抗电磁干扰强而被广泛应用，近些年来，科研机构和高校提出了一种基于模间干涉原理的光纤传感器，其传感臂和干涉臂都在同一根光纤，且结构简单无需过多光学元件，正是这种独特的特性设计，使其得到了社会各研究机构的重视与研究，相比传统干涉的光纤传感器，此类全光纤干涉仪在实际应用中的系统稳定性和可靠性均有不错的表现。

利用稀土超磁致伸缩材料作为光纤传感器上的敏感单元，使光纤传感器能够检测到电流、磁场的细微变化，从而得出磁场强度和材料伸缩的关系。传统的磁场传感器在实际应用中存在环境要求高、响应区间小，结构复杂等缺陷，无法满足高精密测控应用高温、高压等复杂场景条件下的需求，而基于光纤传感器的磁场传感器，具有纯电气传感器无法取代的优势。因此，研究微弱磁场光纤传感器对促进在智能驱动、石油探测、汽车制造等领域的发展具有重要作用。

实用新型内容

本实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种在磁场作用下其长度发生变化，具有应变大、快速反应、能量转换效率高等优点的基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器，包括激光器、光纤磁场传感器、磁致伸缩套管、信号处理装置；所述光纤磁场传感器为一段多模光纤两端分别无偏心熔接单模光纤并封装在磁致伸缩套管中；

所述激光器发出光源，经耦合器传输到光纤磁场传感器中，在外部环境磁场变磁场作用下，引起光纤长度变化而导致光相位改变，经信号处理装置对光纤磁场传感器随着磁致伸缩套管射率的变化而变化，对于不同波长的光波，其耦合损耗不同，因此当磁致伸缩套管折射率发生变化时，光纤磁场传感器的透射谱也将发生变化。通过解析光相位波长的变化，就可以对磁场的磁波进行测量。

所述磁致伸缩套管是Terfenol-D合金，工作温度超过380℃磁致伸缩特性暂时消失，温度冷却到低于380℃后磁致伸缩特性恢复。

有益效果：本实用新型具有抗电磁干扰、响应速度快，光纤磁场传感器耦合系数大，有利于光纤磁场传感器的高频率工作；采用磁致伸缩套管封装的光纤磁场传感器，有利于结构小型化设计；磁致伸缩套管耐高温，对大功率应用需求而言，磁致伸缩特性是暂时消失，温度冷却后磁致伸缩特性恢复。

附图说明

图1是光纤磁场传感器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器，包括激光器、光纤磁场传感器、磁致伸缩套管、信号处理装置；所述光纤磁场传感器为一段多模光纤两端分别无偏心熔接单模光纤并封装在磁致伸缩套管中；激光器发出光源，经耦合器传输到光纤磁场传感器中，在外部环境磁场变磁场作用下，引起光纤长度变化而导致光相位改变，经信号处理装置对光纤磁场传感器随着磁致伸缩套管射率的变化而变化，对于不同波长的光波，其耦合损耗不同，因此当磁致伸缩套管折射率发生变化时，光纤磁场传感器的透射谱也将发生变化。通过解析光相位波长的变化，就可以对磁场的磁波进行测量。