基于磁流体磁体积效应的磁场与温度双参量传感器

为了实现磁场与温度的同时测量,提出并制作了一种基于磁流体(magnetic fluid,MF)磁体积效应的法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)腔与光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)级联的复合传感结构。注入空芯光纤(hollow-core fiber,HF)的MF液面与单模光纤端面形成的FP腔同时对磁场和温度敏感,与之级联的FBG只对温度敏感。通过同时监测FP腔特征峰与FBG布拉格反射峰的波长漂移,利用传感器磁场与温度敏感系数矩阵,同时获取温度与磁场信息。实验成功制备了初始腔长为56.1μm的FBG-FP温度磁场双参量传感器,磁场与温度灵敏度分别达到了16.21 pm/Oe和9.96 pm/℃,具有体积微小、结构简单、成本低等特点。该传感器可解决常规光纤磁场传感器的磁场-温度交叉敏感问题。

基于磁流体和无芯光纤的磁场传感器

用无芯光纤(NCF)作为单模-多模-单模(SMS)结构中的多模光波导,并将其浸没在密封于毛细管内的磁流体(MF)中,形成了一种新型的全光纤化磁场传感器。传感器可利用磁场变化时其透射谱中谷值波长的移动或峰值波长处的透射率变化对相应的磁场变化进行测量。完成了传感器的制作并进行了实验研究,在传感器长约9cm时,实验得到的磁场灵敏度分别达到了78pm/Oe和0.129dB/Oe。除了作为磁场传感器,本文装置还可以用来作为磁控可调光衰减器或光调制器。

一种基于磁流体磁致折变效应的新型光纤Sagnac磁场传感器

实现了一种基于磁流体(MF)磁致折变效应的新型光纤Sagnac磁场传感器。在单模-无芯-单模(S-N-S)结构中,当外界折射率小于且接近无芯光纤(NCF)的折射率时,NCF可以看作阶跃型的多模光纤(MMF)。实验测量了传感器在不同外界磁场强度下的透射光谱,研究了其磁场传感特性。结果表明,由于MF的磁致折变效应,随着垂直于传感器方向的外界磁场强度的增加,环绕NCF的MF折射率减小,从而引起透射谱的干涉峰光强增加。整个实验装置处于室温20℃,在波长1 557.5nm处,磁场传感灵敏度为0.33dB/mT;在波长1 580.1nm处,磁场传感灵敏度为0.32dB/mT。本文传感器灵敏度高、无磁滞现象和消光比稳定。搭建了相应的光电检测系统,将某一波长光强的改变转化为电信号,且测得相对误差小于3%,具有很好的应用前景。