[发明专利]一种基于电流热效应的光纤Bragg光栅磁场传感器及其使用方法

摘要

本发明涉及一种基于电流热效应的光纤Bragg光栅磁场传感器及其使用方法，属于光电子测量技术领域。本发明包括直流异步电机、电机转轴、换向器、电刷、矩形线圈、桥式整流二极管、滤波电容、可变电阻、光纤Bragg光栅、康铜片、聚四氟乙烯、外接引出光纤；其中直流异步电机、电机转轴、换向器和矩形线圈固定在一起，电刷与换向器相接触且电刷的触点通过导线与桥式整流二极管相连，桥式整流二极管的引出端与滤波电容、可变电阻相连，光纤Bragg光栅通过聚四氟乙烯粘接在康铜片上，并与外接引出光纤相连。本发明可以调节磁场的测量范围大小及传感器的测量灵敏度；电阻不会随温度的变化而变化；抗干扰能力强；结构简单，使用方便。

主权项

一种基于电流热效应的光纤Bragg光栅磁场传感器的使用方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：A、通过直流异步电机的电机转轴带动矩形线圈切割磁场；通过换向器和电刷，将磁场能转换成电能；将产生的电压通过导线，经过桥式整流二极管的整流，滤波电容的滤波，得到感应电压U与磁场的大小B的关系B、根据感应电压U与磁场的大小B的关系及电流做功的平衡关系，得到电流的大小I与磁场大小B的关系：C、通过可变电阻将导线输出的电压端接在康铜片上，实现了电能和热能之间的转换，根据电流的热效应，得到电流I与温度变化量ΔT的关系：I2Rt＝CmΔT；D、通过电流的大小I与磁场大小B的关系及电流I与温度变化量ΔT的关系得到温度变化量ΔT与磁场大小B的关系E、根据康铜片上的温度发生变化，得到粘接康铜片上的光纤Bragg光栅的中心波长移位量ΔλB与温度变化量ΔT的关系ΔλB＝STλBΔT；通过温度变化量ΔT与磁场大小B的关系及光纤Bragg光栅的中心波长移位量ΔλB与温度变化量ΔT的关系得到光纤Bragg光栅的中心波长移位量ΔλB与磁场大小B的关系其中，N为矩形线圈的匝数，S为矩形线圈的横截面积，W为矩形线圈旋转的角速度，R为康铜片的电阻，t为对康铜片通电加热的时间，C为康铜片的比热容，m为康铜片的质量，ST为传感器的温度系数，λB为光纤Bragg光栅的中心波长，α为光纤的热膨胀系数，ξ为光纤的热光系数；所述基于电流热效应的光纤Bragg光栅磁场传感器，包括直流异步电机(1)及其电机转轴(2)、换向器(3)、电刷(4)、矩形线圈(5)、桥式整流二极管(6)、滤波电容(7)、可变电阻(8)、光纤Bragg光栅(9)、康铜片(10)、聚四氟乙烯(11)、外接引出光纤(12)；其中直流异步电机(1)、电机转轴(2)、换向器(3)和矩形线圈(5)固定在一起，电刷(4)与换向器(3)相接触且电刷(4)的触点通过导线与桥式整流二极管(6)相连，桥式整流二极管(6)的引出端与滤波电容(7)、可变电阻(8)相连，光纤Bragg光栅(9)通过聚四氟乙烯(11)粘接在康铜片(10)上，并与外接引出光纤(12)相连。