[发明专利]一种磁场和温度同测的光纤传感器及检测方法、制作方法

说明书

本发明公开了一种磁场和温度同测的光纤传感器及检测方法、制作方法，其包括：第一段单模光纤，与空芯布拉格光纤一端相连接；空芯布拉格光纤，其内部设置于磁流体；第二段单模光纤，与所述空芯布拉格光纤的另一端相连接；获取反谐振模式；光谱检测阶段，光进入第二段单模光纤后，被光谱仪检测；将空芯布拉格光纤两端切平整，将磁流体注入空芯布拉格光纤内，将第一段单模光纤和第三段单模光纤端口切平，按第一段单模光纤、注有磁流体的空芯布拉格光纤和第二段单模光纤的结构放入熔接机中进行熔接。不仅能够实现磁场和温度同时传感，而且传感器的制作简单，经济适用性更强。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及了一种磁场和温度同测的光纤传感器及检测方法、制作方法。

背景技术

磁场传感在电力设备监测、军事工程、生物医学工程等领域都非常重要。基于光纤的传感器具有结构小巧、高灵敏度以及响应速度快等特点，所以光纤传感器广泛应用于磁场传感。磁流体作为一种特殊的功能材料，纳米级磁性粒子包裹在表面活性剂中，均匀分散在基液中，形成稳定的胶体溶液；磁流体兼具液体的流动性和磁性材料的磁致折射特性，使其常作为磁敏材料与光纤传感器结合并用于磁场测量。磁场强度改变时，磁流体的折射率会发生变化，从而使得传感器的透射谱发生漂移，可以通过观察透射谱的波长漂移量完成磁场测量。但是磁流体的折射率除了会随着磁场的改变而发生变化外，温度的变化也会导致磁流体的折射率发生变化。所以，为了得到更加准确的测量结果，需要对磁场及温度进行同时测量。

基于反谐振反射制导的空芯光纤由于其独特的结构可以将磁流体注入光纤内部，以此达到增加传感灵敏度的目的。空芯布拉格光纤的包层由四对双包层以及一个低折的最外包层组成，多包层结构使在空芯布拉格光纤中传输的光能被更多的束缚在光纤内。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有基于磁场及温度同测的光纤传感器和检测方法存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种基于磁场及温度同测的光纤传感器和检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：第一段单模光纤，与空芯布拉格光纤一端相连接；所述空芯布拉格光，其内部设置于磁流体；第二段单模光纤，与所述空芯布拉格光纤的另一端相连接。

作为本发明所述基于磁场及温度同测的光纤传感器的一种优选方案，其中：所述第一段单模光纤和所述第二段单模光纤的纤芯直径为9μm，纤芯折射率为1.4681，包层直径为125μm，包层折射率为1.4628。

作为本发明所述基于磁场及温度同测的光纤传感器的一种优选方案，其中：所述所述空芯布拉格光纤的纤芯直径为32μm，纤芯折射率为1，包层直径为125μm，包层由四个高低折射率交替分布的双包层与最外低折层组成，单个高折层厚度为1.06μm，高折层折射率为1.454，单个低折层厚度为3.07μm，低折层折射率为1.444，所述空芯布拉格光纤203长设置在3mm～1cm之间。

作为本发明所述基于磁场及温度同测的光纤传感器的一种优选方案，其中：宽带光源发出超连续光源进入所述第一段单模光纤，并穿过所述空芯布拉格光纤和所述第二段单模光纤；其中，宽带光源200的波长为470nm～2400nm。

作为本发明所述基于磁场及温度同测的光纤传感器和检测方法的一种优选方案，其中：穿过所述第二段单模光纤的光被光谱仪检测。

为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：获取反谐振模式；光谱检测阶段，光进入第二段单模光纤后，被光谱仪检测。