[发明专利]一种具有温度补偿功能的光纤磁场微纳传感器及制作方法

说明书

本申请公开了一种具有温度补偿功能的光纤磁场微纳传感器及制作方法，光纤磁场微纳传感器包括依次连接的光纤接入段、干涉模块与光纤导出段；干涉模块由内至外依次设有空气空腔、波导层、传感相与空气隔绝层，传感相包括同层设置的温度传感相与磁场传感相，温度传感相用于感应温度变化从而产生相应的光折射率变化，磁场传感相用于感应磁场变化从而产生相应的光折射率变化；光纤接入段连接有宽带光源；光纤导出段连接有光谱仪。通过上述技术方案实现了对温度和磁场进行同时测量，又提高了传感器的抗电磁干扰、灵敏度、电绝缘性与耐腐蚀性，也便于传感器的微型化，有利于复用和组网。

技术领域

本申请涉及微纳传感器技术领域，尤其涉及一种具有温度补偿功能的光纤磁场微纳传感器及制作方法。

背景技术

温度和磁场的监测与我们的生活密切相关，目前，也广泛的应用到国民经济的各个领域，而具有温度补偿功能的磁场传感器应用的领域更为广泛。除此以外，微纳型的传感器由于其本身具有的诸多优点例如：微型化、易集成等，越来越受到行业内的青睐。

但是，随着人们追求微型化的需求越来越高，目前的微纳型的传感器由于材料限制，导致体积较大，不便于操作；同时，微纳型的传感器在抗电磁干扰、灵敏度、电绝缘性、耐腐蚀以及复用和组网方面都存在较大的缺陷。

发明内容

本申请提供了一种具有温度补偿功能的光纤磁场微纳传感器及制作方法，用于解决现有的微纳传感器体积大以及抗电磁干扰、灵敏度、电绝缘性、耐腐蚀、复用和组网性能均较差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种具有温度补偿功能的光纤磁场微纳传感器，包括依次连接的光纤接入段、干涉模块与光纤导出段；

所述干涉模块由内至外依次设有空气空腔、波导层、传感相与空气隔绝层，所述传感相包括同层设置的温度传感相与磁场传感相，所述温度传感相用于感应温度变化从而产生相应的光折射率变化，所述磁场传感相用于感应磁场变化从而产生相应的光折射率变化；

所述光纤接入段连接有宽带光源；

所述光纤导出段连接有光谱仪。

优选地，还包括第一单模光纤与第二单模光纤，所述光纤接入段与所述第一单模光纤熔接，所述第二单模光纤与所述第二单模光纤熔接。

优选地，所述第一单模光纤与所述第二单模光纤的纤芯直径均为10μm，其外径均为125μm。

优选地，所述波导层为石英毛细管，所述石英毛细管的内芯为所述空气空腔。

优选地，所述石英毛细管的长度为3～5cm，所述石英毛细管内径为30～100μm，壁厚为30～50μm。

优选地，所述温度传感相为Nafion薄膜，所述磁场传感相为磁凝胶薄膜。

优选地，所述Nafion薄膜的厚度为10～30μm，所述磁凝胶薄膜的厚度为10～30μm。

优选地，所述空气隔绝层为金膜，所述金膜的厚度为10～100nm。

另一方面，本申请还提供了一种如上述的具有温度补偿功能的光纤磁场微纳传感器的制作方法，包括以下步骤：

S101：在具有空气空腔的波导层上表面沿长度方向依次设置温度传感相与磁场传感相；

S102：在所述温度传感相与所述磁场传感相上设置空气隔绝层；

S103：在所述波导层一端预设的光纤接入段接入宽带光源，并在所述波导层另一端预设的光纤导出段接入光谱仪。

优选地，所述步骤S101～S103具体包括：

S201:在无尘环境下，对石英毛细管进行超声处理后进行干燥处理；