[发明专利]一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场探测器

说明书

本发明提供了一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场探测器，在光纤端面和气泡微腔外设置腔体，腔体内填充磁致伸缩材料，在待测磁场作用下，磁致伸缩材料膨胀，从而改变气泡微腔的体积，从而改变气泡微腔的共振波长，通过共振波长的变化，确定待测磁场。由于本发明不需要电信号，所以不受电信号产生的磁场的干扰，另外，由于微腔的共振波长对微腔的尺寸非常敏感，所以本发明有灵敏度高、探测准确的优点。本发明仅仅改造了光纤头部，增加的体积小，所以能够针对狭小空间的磁场进行探测。此外，本发明中，探测的核心部件气泡微腔被包覆在腔体内，保护了核心部件免受外界干扰和损害。

技术领域

本发明涉及磁场探测领域，具体涉及一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场探测器。

背景技术

传统的磁场探测器主要是基于磁阻效应、霍尔效应，磁通门效应及隧道效应的，这些传统的磁场探测器均需要电信号激励，容易产生对磁场的干扰，限制了磁场探测精度的提高。传统磁场传感器体积较大，不利于在狭小空间的应用。

中国发明专利201610194409.0“一种基于超磁致伸缩薄膜的光纤悬臂梁磁场传感探头”提出在光纤端面设置光纤悬臂梁，光纤悬臂梁与光纤端部固定连接，光纤悬臂梁外表面设置磁致伸缩薄膜；在待测磁场下，磁致伸缩薄膜的伸缩导致光纤悬臂梁的桡曲，从而法布里-波罗谐振腔的宽度，改变反射光的谐振频率。该发明中，形成的法布里-波罗谐振腔设置在外，容易受到外界环境影响，所以系统稳定性差并且容易产生测量误差。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场探测器，该光纤磁场探测器包括连续谱光源、光谱仪、耦合器、光纤、气泡微腔、包覆层、腔体、磁致伸缩材料。光纤包括包层和纤芯。气泡微腔置于光纤的端面，纤芯连接气泡微腔，包覆层包覆气泡微腔。腔体包围光纤的端部和包覆层。腔体与包层固定连接。腔体内填充有磁致伸缩材料。光纤的另一端面连接耦合器，耦合器连接连续谱光源和光谱仪。

更进一步地，磁致伸缩材料为镍合金、铁基合金、铁氧体材料。

更进一步地，腔体为方形。

更进一步地，腔体的一边平行于纤芯，腔体关于纤芯对称设置。

更进一步地，腔体的腔壁与包覆层根部之间的距离大于腔体的腔壁与包覆层端部之间的距离。

更进一步地，与包覆层端部相邻的腔体的腔壁为弹性材料。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于磁致伸缩效应的光纤磁场探测器，在光纤端面和气泡微腔外设置腔体，腔体内填充磁致伸缩材料，在待测磁场作用下，磁致伸缩材料膨胀，从而改变气泡微腔的体积，从而改变气泡微腔的共振波长，通过共振波长的变化，确定待测磁场。由于本发明不需要电信号，所以不受电信号产生的磁场的干扰，另外，由于微腔的共振波长对微腔的尺寸非常敏感，所以本发明有灵敏度高、探测准确的优点。本发明仅仅改造了光纤头部，增加的体积小，所以能够针对狭小空间的磁场进行探测。此外，本发明中，探测的核心部件气泡微腔被包覆在腔体内，保护了核心部件免受外界干扰和损害。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于磁致伸缩效应的光纤磁场探测器的示意图。

图2是磁致伸缩材料膨胀后本发明形貌变化的示意图。

图中：1、纤芯；2、包层；3、气泡微腔；4、包覆层；5、腔壁、6、磁致伸缩材料；7、包覆层根部；8、包覆层端部；9、包层管道。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1