一种基于F-P干涉的磁场测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于F

【技术实现步骤摘要】
一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，特别是涉及一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统。

技术介绍

[0002]目前磁场测量技术已广泛应用于地球物理学、空间科学、生物医学、军事技术、工业探伤等领域，成为不可或缺的手段。磁场测量常以磁场强度的大小作为度量标准，针对不同场合下磁场强度的不同，需要采用不同的测量方法。目前研制的磁场传感器主要基于霍尔效应、电磁互感、磁光效应(如法拉第效应、克尔效应、塞曼效应、棉花效应等)、磁致伸缩效应等原理。对于磁场强度中等、传感器尺寸较小的应用场合，基于霍尔效应和磁致伸缩效应的传感器比较合适，但易受电磁干扰。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中磁场传感器的磁场测量易受电磁干扰的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统，所述测量系统包括：宽带光源，
[0004]连接所述宽带光源的环形器，所述环形器分别连接光纤F
‑
P磁场传感器和光谱仪；
[0005]其中，所述光纤F
‑
P磁场传感器包括磁致伸缩材料基片，第一单模光纤和第二单模光纤，所述第一单模光纤的第一端和所述第二单模光纤的第二端分别嵌套在毛细管中，所述第一单模光纤的第一端和所述第二单模光纤的第二端之间形成F
‑
P腔；
[0006]所述毛细管固定在所述磁致伸缩材料基片上。
[0007]优选地，所述宽带光源为ASE光源，波段为1510nm
‑
1595nm，功率为20mW。
[0008]优选地，所述磁致伸缩材料为铁镓丝，尺寸为宽0.6mm
×
长0.8mm。
[0009]优选地，所述第一单模光纤的第一端和所述第二单模光纤的第二端分别镀有至少一层反射率为30％复合介质膜。
[0010]优选地，所述复合介质膜为SiO2/Ta2O5薄膜、Si3N4/Ta2O5薄膜或SiO2/Ta2O5/Si3N4薄膜中的至少一种薄膜。
[0011]本专利技术提供的一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统，具有抗电磁干扰、耐腐蚀等恶劣环境、体积小、灵敏度高、响应快的优势，可实现多点测量和遥感。
[0012]本专利技术提供的一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统，体积小、结构稳定、反应速度快且测量精度高，能够进行高精度的磁场测量。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1示意性示出了本专利技术一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统的结构示意图。
[0015]图2示出了本专利技术光纤F
‑
P磁场传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0017]如图1所示本专利技术一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统的结构示意图，根据本专利技术的实施例提供一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统，包括：宽带光源1，连接宽带光源1的环形器2，环形器2分别连接光纤F
‑
P磁场传感器3和光谱仪4。
[0018]在一个优选的实施例总，宽带光源1为ASE光源，波段为1510nm
‑
1595nm，功率为20mW。
[0019]如图2所示本专利技术光纤F
‑
P磁场传感器的结构示意图，光纤F
‑
P磁场传感器3包括磁致伸缩材料基片7，第一单模光纤5和第二单模光纤5
’
，第一单模光纤5的第一端8和第二单模光纤5
’
的第二端9分别嵌套在毛细管6中，第一单模光纤5的第一端8和第二单模光纤5
’
的第二端9之间形成F
‑
P腔。毛细管6固定在磁致伸缩材料基片7上。
[0020]根据本专利技术的实施例，第一单模光纤5的第一端和8第二单模光纤5
’
的第二端9进行预处理。具体为，第一单模光纤5的第一端8和第二单模光纤5
’
的第二端9分别镀有至少一层反射率为30％复合介质膜。第一单模光纤5和第二单模光纤5
’
与毛细管6的连接处用1C
‑
LV胶水固定。
[0021]在进一步优选的实施例中，复合介质膜为SiO2/Ta2O5薄膜、Si3N4/Ta2O5薄膜或SiO2/Ta2O5/Si3N4薄膜中的至少一种薄膜。磁致伸缩材料为铁镓丝，尺寸为宽0.6mm
×
长0.8mm。
[0022]根据本专利技术的实施例，光纤F
‑
P磁场传感器3封装固定前，通过读取光谱仪4的波长漂移，调整第一单模光纤5的第一端8和第二单模光纤5
’
的第二端9之间的间隙，从而调整F
‑
P腔长在合适的位置。
[0023]根据本专利技术的实施例，第一单模光纤5的第一端8和第二单模光纤5
’
的第二端9之间形成F
‑
P腔，F
‑
P腔由空气间隙构成，折射率n0可近似为1。光经第一单模光纤5入射到F
‑
P腔后，在第二单模光纤5
’
的第二端9发生反射后返回至第一单模光纤形成F
‑
P干涉，反射光强表示为：
[0024][0025][0026]其中，R1为第一单模光纤5的第一端8的反射率，R2为第二单模光纤5
’
的第二端9的反射率，二者之间的F
‑
P有效腔长为h，I0入射光强，λ反射波长，n0折射率，φ是反射光产生的相移。
[0027]当第一单模光纤5的第一端8和第二单模光纤5
’
的第二端9的反射率一定时，磁场发生改变引起磁致伸缩材料基片7伸缩，仅F
‑
P有效腔长为h发生改变，F
‑
P有效腔长为h的改变可以引起反射光的波长漂移变化。
[0028]根据本专利技术的实施例，将光纤F
‑
P磁场传感器3置于可变磁场的环境中，改变磁场强度的大小，例如磁场强度从0T开始，以0.5T递增逐渐增加至10T。采集不同磁场强度下，相
应的反射光的波长漂移，拟合磁场强度与反射光的波长漂移的关系，对光纤F
‑
P磁场传感器3进行标定。
[0029]当需要进行磁场测量时，将光纤F
‑
P磁场传感器3置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于F
‑
P干涉的磁场测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：宽带光源，连接所述宽带光源的环形器，所述环形器分别连接光纤F
‑
P磁场传感器和光谱仪；其中，所述光纤F
‑
P磁场传感器包括磁致伸缩材料基片，第一单模光纤和第二单模光纤，所述第一单模光纤的第一端和所述第二单模光纤的第二端分别嵌套在毛细管中，所述第一单模光纤的第一端和所述第二单模光纤的第二端之间形成F
‑
P腔；所述毛细管固定在所述磁致伸缩材料基片上。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝连庆，王帅，董明利，祝静，张旭，夏嘉斌，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：