一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置制造方法
【專利摘要】一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，包括超連續(xù)光源、兩塊電磁鐵、光譜儀、可調(diào)節(jié)電壓裝置、單模光纖和浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)。超連續(xù)光源通過單模光纖與浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)連接，浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)的另一端通過單模光纖連接到光譜儀上，其中浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)放置在可調(diào)節(jié)電壓裝置調(diào)節(jié)的兩塊電磁鐵間構(gòu)成的磁場中。磁場作用在磁流體上，將使得磁流體的折射率發(fā)生變化，干涉譜會隨著磁場的變化而發(fā)生漂移，通過檢測到的干涉譜變化可以獲得所加磁場的大小。本發(fā)明提供的磁場變化檢測裝置具有制作工藝簡單、成本低、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點，可以廣泛應(yīng)用于傳感器和惡劣環(huán)境中的磁場領(lǐng)域。
【專利說明】一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，它是一種基于光纖模式干涉的裝置，特別是涉及一種無芯光纖浸沒于磁流體作為傳感器件對外界環(huán)境進(jìn)行磁場測量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場測量在日常工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的許多領(lǐng)域有很大的應(yīng)用，磁場的測量技術(shù)也與人們的生活密切相關(guān)。近幾年來，該研究方向得到越來越多的關(guān)注。相對一些傳統(tǒng)的磁場測量裝置(如:基于霍爾效應(yīng)和電磁感應(yīng)原理磁場測量裝置)，基于光纖的磁場測量裝置具有體積小、靈敏度高、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，得到廣泛的重視和研究。
[0003]磁流體(magnetic liquid),是一種利用表面活性劑將IOnm左右大小的磁性顆粒均勻分散在基液中所形成的穩(wěn)定磁性膠體。其具有明顯的磁光效應(yīng)，在外磁場的作用下，磁流體中的磁性顆粒在一定程度上沿著外磁場的方向作定向的排列，使得磁流體的電介質(zhì)常數(shù)發(fā)生改變，進(jìn)而其折射率會發(fā)生變化，且變化的大小與外加磁場的大小有關(guān)。磁流體作為磁敏感性材料，其可調(diào)諧折射率的特性可用來制作可調(diào)諧光子器件，在傳感領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用價值。
[0004]無芯光纖(NCF, no-core fiber),是一類均勻材質(zhì)的石英纖維。與普通的光纖相t匕，其沒有光纖包層。而無芯光纖構(gòu)成的干涉儀是以所處外部介質(zhì)作為無芯光纖段的包層，對外界折射率變化極為敏感。當(dāng)光在無芯光纖中傳播，其能夠使光在無芯光纖中激發(fā)多個模式并引發(fā)模式干涉，并且這些模式干涉會隨外界介質(zhì)的折射率變化而變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高的基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)對周圍環(huán)境磁場的大小檢測。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，包括超連續(xù)光源、兩塊電磁鐵、光譜儀、可調(diào)節(jié)電壓裝置、單模光纖、浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)。所述的超連續(xù)光源通過用單模光纖與浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)連接，浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)的另一端通過單模光纖連接到光譜儀上，其中浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)放置在由可調(diào)節(jié)電壓裝置調(diào)節(jié)電壓大小的兩塊電磁鐵間構(gòu)成的磁場中。
[0008]所述的浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)是，無芯光纖的兩端與單模光纖連接后，置于石英毛細(xì)管中，并在石英毛細(xì)管中注入磁流體，使無芯光纖部分置于磁流體環(huán)境中，石英毛細(xì)管的兩端用石蠟封裝；
[0009]所述的浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)放入到兩塊電磁體的中央處；
[0010]所述的光源為超連續(xù)光源。
[0011]本發(fā)明制作的基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置的工作原理:[0012]本發(fā)明制作的基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置的工作原理為:當(dāng)光由單模光纖進(jìn)入無芯光纖，會在無芯光纖內(nèi)部激發(fā)出一系列高階本征模，當(dāng)外界的磁場發(fā)生變化，磁流體的折射率就相應(yīng)發(fā)生變化，即無芯光纖結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境折射率發(fā)生變化，這樣無芯光纖內(nèi)部的傳輸光場會受到調(diào)制，干涉譜會隨著磁場的變化而發(fā)生漂移，通過檢測到的干涉譜變化可以獲得所加磁場的大小。
[0013]磁場的變化是由改變可調(diào)節(jié)電壓裝置的電壓來改變，磁場作用在磁流體上，調(diào)制了磁流體的折射率，這樣干涉譜會隨著磁場的變化而變化。
[0014]當(dāng)光進(jìn)入無芯光纖，會有一系列的高階模式ILPcJ被激發(fā)，LPtlm的輸入光場為:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，其特征在于:該裝置包括超連續(xù)光源、兩塊電磁鐵、光譜儀、可調(diào)節(jié)電壓裝置、單模光纖和浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)；所述的超連續(xù)光源通過單模光纖與浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)連接，浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)的另一端通過單模光纖連接到光譜儀上，其中浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)放置在由可調(diào)節(jié)電壓裝置調(diào)節(jié)電壓大小的兩塊電磁鐵間構(gòu)成的磁場中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場測量裝置，其特征在于:所述的浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)是，無芯光纖的兩端與單模光纖連接后，置于石英毛細(xì)管中，并在石英毛細(xì)管中注入磁流體，使無芯光纖置于磁流體環(huán)境中，石英毛細(xì)管的兩端用石蠟封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場測量裝置，其特征在于:所述的浸沒于磁流體的無芯光纖結(jié)構(gòu)放入到兩塊電磁鐵的中央處。
【文檔編號】G01R33/032GK103823194SQ201410084329
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】苗銀萍, 藺際超, 林煒, 張楷亮, 張昊, 劉波, 袁育杰 申請人:天津理工大學(xué)