[发明专利]一种基于自参考谐振反射光波导的温度补偿光纤磁场传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于自参考谐振反射光波导的温度补偿光纤磁场传感器及其制备方法，其中制备方法包括逐一将两个空芯硅管Ⅰ的两端分别与标准单模光纤熔接；将其中一个空芯硅管Ⅰ同轴插入第一空芯硅管Ⅱ内，并将同轴的空芯硅管Ⅰ和第一空芯硅管Ⅱ的一端封装后放入酒精中，当酒精进入第一空芯硅管Ⅱ内并包裹对应的空芯硅管Ⅰ后，将同轴的空芯硅管Ⅰ和第一空芯硅管Ⅱ的另一端封装；将另一个空芯硅管Ⅰ同轴插入第二空芯硅管Ⅱ内，并将同轴的空芯硅管Ⅰ和第二空芯硅管Ⅱ的一端封装后放入磁流体中，当磁流体进入第二空芯硅管Ⅱ内并包裹空芯硅管Ⅰ后，将同轴的空芯硅管Ⅰ和第二空芯硅管Ⅱ的另一端封装。本发明能够消除磁场测量时的温度串扰。

技术领域

本发明涉及一种基于自参考谐振反射光波导的温度补偿光纤磁场传感器及其制备方法，属于光纤传感技术领域。

背景技术

磁场测量在诸多科学研究和工程技术领域具有重要意义，特别是在电力系统、电磁兼容及微波技术等领域具有广泛应用。例如，在电磁科学研究中，磁场测量可以作为检验电磁理论计算是否准确的有效手段，为许多难以计算的磁场环境提供测量数值；在电力工业中，磁场测量可用于电力系统状态检测、电气设备内外磁场分布测量等；在电磁兼容领域研究中，磁场测量可用于检测电气、电子设备的对外电磁辐射与干扰，以及研究环境磁场对电子仪器运行的影响；在微波技术中，需要对微波发射与接收设备周围磁场进行测量。

传统的磁场传感器一般是通过霍尔效应、法拉第磁光效应、巨磁感应效应、磁饱和效应等实现磁场的测量计算，但是有源金属探头会扰乱被测磁场的分布，使得测量不准确，同时传输信号的电缆会产生噪声，给探测信号的处理分析带来不便，因此，传统的磁场传感器具有抗电磁干扰性低、灵敏度低、损耗大等缺点。

微纳光纤磁场传感器由于其周围倏逝场对外界环境折射率变化非常敏感，因而能提高测量磁场灵敏度，这种微纳光纤磁场传感器采用磁流体包裹微纳光纤的方法制备磁场传感头。但是微纳光纤制备价格昂贵，且微纳光纤机械强度低，容易断裂。

近年来还报道了带有磁流体填充锥形微结构和横向偏移结构光纤干涉仪的全光纤磁场传感器，基于磁流体可调谐折射率特性的全光纤磁场传感器具有灵敏度高、线性响应、体积小等优点。然而，由于光纤的泊松效应，光纤类传感器往往存在严重的温度交叉敏感问题。另外，温度也会改变磁流体的折射率值，影响磁场的测量精度。

针对现有技术的不足，本申请设计一种基于自参考谐振反射光波导的温度补偿光纤磁场传感器，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于自参考谐振反射光波导的温度补偿光纤磁场传感器及其制备方法，能够消除磁场测量时的温度串扰。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种基于自参考谐振反射光波导的温度补偿光纤磁场传感器的制备方法，包括以下步骤：

获取标准单模光纤、第一空芯硅管Ⅰ和第二空芯硅管Ⅰ，将获取的标准单模光纤、第一空芯硅管Ⅰ和第二空芯硅管Ⅰ的涂覆层剥去后，用酒精擦拭备用；

逐一将备用的第一空芯硅管Ⅰ的两端和第二空芯硅管Ⅰ的两端分别与标准单模光纤熔接，第一空芯硅管Ⅰ与第二空芯硅管Ⅰ相对设置；

将与标准单模光纤熔接的第一空芯硅管Ⅰ同轴插入第一空芯硅管Ⅱ内，并将同轴的第一空芯硅管Ⅰ和第一空芯硅管Ⅱ的一端封装后放入酒精中，当酒精进入第一空芯硅管Ⅱ内并包裹第一空芯硅管Ⅰ后，将同轴的第一空芯硅管Ⅰ和第一空芯硅管Ⅱ的另一端封装；

将与标准单模光纤熔接的第二空芯硅管Ⅰ同轴插入第二空芯硅管Ⅱ内，并将同轴的第二空芯硅管Ⅰ和第二空芯硅管Ⅱ的一端封装后放入磁流体中，当磁流体进入第二空芯硅管Ⅱ内并包裹第二空芯硅管Ⅰ后，将同轴的第二空芯硅管Ⅰ和第二空芯硅管Ⅱ的另一端封装。

进一步地，所述标准单模光纤长度为1.5cm。