[发明专利]磁场传感器及其制备方法

说明书

本发明提出一种磁场传感器及其制备方法，该磁场传感器包括入射单模光纤、出射单模光纤、硼锗共掺光纤和毛细管，硼锗共掺光纤熔接在入射单模光纤和出射单模光纤之间，激光器直接在硼锗共掺光纤上刻写接近色散拐点的长周期光纤光栅，长周期光纤光栅封装在毛细管内，毛细管内注射磁流体材料进行填充，毛细管的端口通过紫外固化胶密封。根据本发明提供的磁场传感器当外界磁场发生变化时，磁流体的折射率会随之改变，光谱上的两个波谷都会产生漂移，通过测量偏移后两个波谷的波长差，可实现对磁场的测量，具有高灵敏度、良好稳定性的优势。

技术领域

本发明涉及磁场和电流检测领域，特别涉及一种磁场传感器及其制备方法。

背景技术

在电力工业的发展中，关于智能电网系统中电磁或漏磁的检测已变得不可或缺，随着传感技术不断小型化、智能化的发展，利用电信号进行传感的磁场传感器就暴露了体积大、结构复杂、适应力低等缺陷，光纤光栅磁场传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、体积小、适用于恶劣环境等优势，因此在智能电网的未来发展过程中有着重要的应用。

目前光纤光栅磁场传感器主要有基于法拉第效应、基于磁致伸缩材料、基于磁流体磁场传感器。基于法拉第效应的磁场传感器，在整个系统中，除了部分光学器件之外都是光纤，但由于二氧化硅的维尔德常数过低，一般需要将光纤环绕好多圈来增大偏振旋转角度，当环绕圈数过多时，光纤的双折射就会对测量结果带来影响，在实验中也较容易产生误差，并且其对光纤长度的要求较高。基于磁致伸缩材料的磁场传感器，通常是将光纤光栅直接粘贴在超磁致伸缩棒上，超磁致伸缩棒的长度通常较小，存在着灵敏度低，稳定性差的问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提出一种磁场传感器及其制备方法，以解决现有光纤光栅磁场传感器存在的灵敏度低，稳定性差的问题。

本发明提出的一种磁场传感器，包括入射单模光纤、出射单模光纤、硼锗共掺光纤和毛细管，所述硼锗共掺光纤的传入端和输出端分别与所述入射单模光纤和所述出射单模光纤的一端连接，所述入射单模光纤和所述出射单模的另一端分别连接可调谐激光器和光功率检测仪器，所述硼锗共掺光纤上设有接近色散拐点的长周期光纤光栅，所述长周期光纤光栅设于毛细管内，所述毛细管内还设有磁流体，所述毛细管设于磁场发生器之间，所述磁场发生器与稳定电源连接。

本发明提出的磁场传感器，利用磁流体在磁场作用下具有可调谐性，当外界磁场发生变化时，磁流体的折射率会随之改变，在光功率检测仪器显示出的光谱的谷会产生偏移，通过测量偏移就可实现对磁场的测量，极大的提高了光纤光栅传感器的灵敏度。

进一步的，所述硼锗共掺光纤的包层直径范围为120-130微米，所述硼锗共掺光纤的纤芯直径为6-7微米。

进一步的，所述磁场发生器内设有磁力计。

进一步的，所述长周期光线光栅的周期范围为100-2000微米。

进一步的，所述长周期光纤光栅的工作波长范围为600-2400纳米。

进一步的，所述磁流体为水基磁流体。

本发明还提出的一种磁场传感器制备方法，方法包括：

刻写接近于色散拐点的长周期光纤光栅：将预设长度的硼锗共掺光纤熔接在入射单模光纤和出射单模光纤之间，通过激光器在硼锗共掺光纤上刻写接近色散拐点的长周期光纤光栅；

将长周期光纤光栅设于毛细管内，利用紫外固化胶封装所述毛细管的一端，待所述紫外固化胶固化后利用注射器将磁流体导入所述毛细管内，施加轴向压力保持长周期光纤光栅处于伸直状态，将所述毛细管的另一端通过紫外固化胶进行密封。