一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置，其特征在于：包括依次连接的光源模块、隔离器、耦合器、光电探测模块和信号处理模块，以及与耦合器连接的磁感应模块；所述磁感应模块，是由光纤、以等间距均匀布置在光纤上的光栅、粘贴于光栅上的磁致伸缩薄膜、装充在磁致伸缩薄膜所封闭的光栅间隔中的光纤匹配液，以及贴在磁致伸缩薄膜外表面的保护层所组成。本实用新型专利技术具有不受电磁干扰、测量精度高、结构简单、成本较低、使用方便等突出优点。

Magnetic field intensity measuring device based on optical fiber grating

The utility model discloses a magnetic field measuring device based on fiber grating, which is characterized in that includes a light source module, isolator, coupler, photoelectric detection module and signal processing module is connected, and connected with the coupler of the magnetic induction module; the magnetic sensing module is composed of optical fiber, with evenly spaced arrangement in the fiber grating, the grating pasted on the magnetostrictive film, charging in the magnetostrictive film of the closed interval of the optical fiber grating, liquid, paste and formed in the protective layer on the outer surface of the magnetostrictive film. The utility model has the advantages of no electromagnetic interference, high measuring precision, simple structure, low cost, convenient use, etc..

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种磁场测量装置，特别是一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置。
技术介绍
磁场测量方法有很多，如磁通门法、磁光泵法、超导量子器件干涉法等。采用这些方法的测量仪器基本都是由电子器件组成，造成测量仪器抗电磁干扰和耐高温能力差，无法在恶劣的环境下工作，极大地限制了应用范围。具体而言，电子线路耐高温性能差，在温度150℃环境下使用时，测量仪器的工作时间都需要严格限制，无法长时间测量，不能满足高温长时间测量要求。其次，在电磁干扰严重的环境下测量信号容易受到干扰，测量误差大，导致所采集的信息可靠性和准确性无法得到保障。与电子器件相比，光纤传感器在高灵敏度、高精度、大动态范围、抗电磁干扰、耐高温高压等性能方面更具技术优势。因而在磁场测量，特别是微弱磁场测量方面倍受关注。现有磁场测量方法都不适于磁场的高精度测量，同时其测量仪器制作复杂成本较高，尚无高精度的磁场测量装置，这是市场的缺欠。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置，这种装置具有不受电磁干扰、测量精度高、结构简单、成本较低、使用方便的突出优点。本技术采用的技术方案如下：本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，包括依次连接的光源模块、隔离器、耦合器、光电探测模块和信号处理模块，以及与耦合器连接的磁感应模块；所述磁感应模块包括光纤、以等间距均匀布置在光纤上的光栅、粘贴于光栅上的磁致伸缩薄膜、装充在磁致伸缩薄膜所封闭的光栅间隔中的光纤匹配液，以及贴在磁致伸缩薄膜外表面的保护层。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述磁感应模块，其光栅为Bragg光栅、光栅间距为2mm，光纤光栅的厚度为2mm，光纤光栅的反射光谱带宽在6nm-8nm。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述光源模块为半导体光源；所述信号处理模块采用嵌入式计算机，安装有测量软件。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述光电探测模块包括PIN光电转换电路、除法器、低通滤波器和电压放大电路；所述PIN光电转换电路连接耦合器，用于将光信号转化成电流，再转化成电压；所述除法器连通PIN光电转换电路和低通滤波器，用于消除光源波动的影响；所述低通滤波器连接电压放大电路，用于进行滤波处理，减少输出电路中的噪声；所述电压放大电路，用于将处理的信号进行放大。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述PIN光电转换电路包括PIN光电二极管、电阻和运算放大器，所述PIN光电二极管串联电阻，再连接运算放大器。以上PIN光电转换电路，PIN光电二极管完成光信号到电流信号的转换，转换效率高，电阻与运算放大器组成的放大器将电流信号转换为电压信号；同时PIN光电转换电路能够减小漏电电流，提高检测灵敏度。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述除法器包括运算放大器、电阻和模拟四象限乘法器。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述电压放大电路包括三运放和可调电阻。以上电压放大电路，由于从除法器输出的信号较小，在经过低通滤波器的衰减，信号很弱，不便于采集，需要对信号进行放大；所采用的三运放的输入端的三极管提供差分双极输入，并采用低输入偏置电流，通过输入级内部运放的反馈，保持输入三极管的集电极电流恒定，并使输入电压加到外部增益控制的电阻上，调节电阻的阻值，可使电压放大很多倍数，同时增益控制精度高。本技术的基于光纤光栅的磁场强度测量装置的测量方法：接通设备，将磁感应模块放置于非磁场中，通过光电探测模块收集反射光，并转化为信号处理模块可读取的数字信号，进行测量装置的标定；将磁感应模块放置于磁场中进行测量，所测的结果与标定的结果进行对比，找到磁场强度与波长之间的关系，检测波长就可以测得磁场强度。本技术的工作原理是：从半导体光源发出的光经过隔离器、耦合器入射到置于测量磁场中的磁感应模块中，其超磁致伸缩薄膜受磁场作用产生形变，光纤光栅对薄膜形变非常敏感，入射光在光纤光栅中发生反射，反射光携带超磁致伸缩薄膜形变信息回到耦合器中，同时被光电探测模块收集转化，形成数字信号发送到信号处理模块，进行处理，就能通过计算得到磁场的强度。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：测量不受电磁干扰、测量精度高。理由是：(1)本测量装置中的光源、隔离器、耦合器、光电探测模块和信号处理模块，都可以屏蔽电磁干扰，而磁感应模块主体为光纤光栅结构具有良好屏蔽电磁干扰的作用。(2)测量精度高，是因为：隔离器减小反射光对光源提供的入射光的影响，降低反射光的损耗；光纤匹配液吸收光纤光栅输出的透射光，减少对反射光的影响；超磁致伸缩薄膜感应磁场作用形变，而光纤光栅对薄膜形变非常敏感，磁致伸缩薄膜受磁场作用形变量越大，光纤光栅的测量就越明显，就能得到更好的处理结果，从而计算出更精准的磁场强度，有利于磁场强度的测量。附图说明图1是本技术一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置结构示意图。图2是本技术一种基于光纤光栅的磁感应模块结构示意图。图中标记：1为光纤、2为光栅、3为光栅间隔、4为光纤匹配液、5为超磁致伸缩薄膜、6为保护层。图3是PIN光电转换电路的电路图。图4是除法器的电路图。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术包括依次连接的光源模块、隔离器、耦合器、光电探测模块和信号处理模块，以及与耦合器连接的磁感应模块；如图2，所述磁感应模块包括光纤1、以等间距均匀布置在光纤1上的光栅2、粘贴于光栅2上的磁致伸缩薄膜5、装充在磁致伸缩薄膜5所封闭的光栅间隔3中的光纤匹配液4，以及贴在磁致伸缩薄膜外表面的保护层6。本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述磁感应模块，其光栅为Bragg光栅、光栅间距为2mm，光纤光栅的厚度为2mm，光纤光栅的反射光谱带宽在6nm-8nm。本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述光源模块为半导体光源；所述信号处理模块采用嵌入式计算机，安装有测量软件。本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述光电探测模块包括PIN光电转换电路、除法器、低通滤波器和电压放大电路；所述PIN光电转换电路连接耦合器，用于将光信号转化成电流，再转化成电压；所述除法器连通PIN光电转换电路和低通滤波器，用于消除光源波动的影响；所述低通滤波器连接电压放大电路，用于进行滤波处理，减少输出电路中的噪声；所述电压放大电路，用于将处理的信号进行放大。如图3，本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述PIN光电转换电路包括PIN光电二极管、电阻和运算放大器，所述PIN光电二极管串联电阻，再连接运算放大器。如图4，本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述除法器包括运算放大器、电阻和模拟四象限乘法器。本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，所述电压放大电路包括三运放和可调电阻。本技术基于光纤光栅的磁场强度测量装置，还包括测量方法：接通设备，将磁感应模块放置于非磁场中，通过光电探测模块收集反射光，并转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置，其特征在于：包括依次连接的光源模块、隔离器、耦合器、光电探测模块和信号处理模块，以及与耦合器连接的磁感应模块；所述磁感应模块包括光纤、以等间距均匀布置在光纤上的光栅、粘贴于光栅上的磁致伸缩薄膜、装充在磁致伸缩薄膜所封闭的光栅间隔中的光纤匹配液，以及贴在磁致伸缩薄膜外表面的保护层。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置，其特征在于：包括依次连接的光源模块、隔离器、耦合器、光电探测模块和信号处理模块，以及与耦合器连接的磁感应模块；所述磁感应模块包括光纤、以等间距均匀布置在光纤上的光栅、粘贴于光栅上的磁致伸缩薄膜、装充在磁致伸缩薄膜所封闭的光栅间隔中的光纤匹配液，以及贴在磁致伸缩薄膜外表面的保护层。2.根据权利要求1所述基于光纤光栅的磁场强度测量装置，其特征在于：所述磁感应模块，其光栅为Bragg光栅、光栅间距为2mm，光纤光栅的厚度为2mm，光纤光栅的反射光谱带宽在6nm-8nm。3.根据权利要求1所述基于光纤光栅的磁场强度测量装置，其特征在于：所述光源模块为半导体光源；所述信号处理模块采用嵌入式计算机，安装有测量软件。4.根据权利要求1所述基于光纤光栅的磁场强度测量装置，其特征在于：所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪诚甫，
申请(专利权)人：成都市和平科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51