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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，包括超連續光源、兩塊電磁鐵、光譜儀、可調節電壓裝置、單模光纖和浸沒于磁流體的無芯光纖結構。超連續光源通過單模光纖與浸沒于磁流體的無芯光纖結構連接，浸沒于磁流體的無芯光纖結構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構放置在可調節電壓裝置調節的兩塊電磁鐵間構成的磁場中。磁場作用在磁流體上，將使得磁流體的折射率發生變化，干涉譜會隨著磁場的變化而發生漂移，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、可操作性強等優點，可以廣泛應用于傳感器和惡劣環境中的磁場領域。
【專利說明】一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于光纖傳感【技術領域】，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境進行磁場測量的裝置。
【背景技術】
[0002]磁場測量在日常工業生產和科學研究的許多領域有很大的應用，磁場的測量技術也與人們的生活密切相關。近幾年來，該研究方向得到越來越多的關注。相對一些傳統的磁場測量裝置(如:基于霍爾效應和電磁感應原理磁場測量裝置)，基于光纖的磁場測量裝置具有體積小、靈敏度高、成本低、結構緊湊、耐高溫、耐腐蝕等優點，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定磁性膠體。其具有明顯的磁光效應，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常數發生改變，進而其折射率會發生變化，且變化的大小與外加磁場的大小有關。磁流體作為磁敏感性材料，其可調諧折射率的特性可用來制作可調諧光子器件，在傳感領域具有很好的應用價值。
[0004]無芯光纖(NCF, no-core fiber),是一類均勻材質的石英纖維。與普通的光纖相t匕，其沒有光纖包層。而無芯光纖構成的干涉儀是以所處外部介質作為無芯光纖段的包層，對外界折射率變化極為敏感。當光在無芯光纖中傳播，其能夠使光在無芯光纖中激發多個模式并引發模式干涉，并且這些模式干涉會隨外界介質的折射率變化而變化。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種結構緊湊、靈敏度高的基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，其能夠實現對周圍環境磁場的大小檢測。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:
[0007]一種基于無芯光纖和磁流體的磁場測量裝置，包括超連續光源、兩塊電磁鐵、光譜儀、可調節電壓裝置、單模光纖、浸沒于磁流體的無芯光纖結構。所述的超連續光源通過用單模光纖與浸沒于磁流體的無芯光纖結構連接，浸沒于磁流體的無芯光纖結構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構放置在由可調節電壓裝置調節電壓大小的兩塊電磁鐵間構成的磁場中。
[0008]所述的浸沒于磁流體的無芯光纖結構是，無芯光纖的兩端與單模光纖連接后，置于石英毛細管中，并在石英毛細管中注入磁流體，使無芯光纖部分置于磁流體環境中，石英毛細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構放入到兩塊電磁體的中央處；
[0010]所述的光源為超連續光源。
[0011]本發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:當光由單模光纖進入無芯光纖，會在無芯光纖內部激發出一系列高階本征模，當外界的磁場發生變化，磁流體的折射率就相應發生變化，即無芯光纖結構所處的環境折射率發生變化，這樣無芯光纖內部的傳輸光場會受到調制，干涉譜會隨著磁場的變化而發生漂移，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節電壓裝置的電壓來改變，磁場作用在磁流體上，調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]當光進入無芯光纖，會有一系列的高階模式ILPcJ被激發，LPtlm的輸入光場為:
[0015]
【權利要求】
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:該裝置包括超連續光源、兩塊電磁鐵、光譜儀、可調節電壓裝置、單模光纖和浸沒于磁流體的無芯光纖結構；所述的超連續光源通過單模光纖與浸沒于磁流體的無芯光纖結構連接，浸沒于磁流體的無芯光纖結構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構放置在由可調節電壓裝置調節電壓大小的兩塊電磁鐵間構成的磁場中。
2.根據權利要求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構是，無芯光纖的兩端與單模光纖連接后，置于石英毛細管中，并在石英毛細管中注入磁流體，使無芯光纖置于磁流體環境中，石英毛細管的兩端用石蠟封裝。
3.根據權利要求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構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 優先權日:2014年3月10日
【發明者】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