CN110579726A - 一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤传感技术领域，具体公开了一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，包括依次连接的ASE光源、光纤隔离器、一号单模光纤、传感探头、二号单模光纤和光谱仪，其中，传感探头是由单模光纤和细芯光纤通过光纤熔接机熔接在一起，金膜包覆在去除涂覆层后的细芯光纤上，石墨烯包覆在金膜上方，磁流体涂覆在石墨烯上方；一号单模光纤将接收到的信号光传输给传感探头，传感探头接受到外界磁场的变化，引起磁流体折射率发生变化，进一步地，表面等离子体共振条件发生改变，引起透射光谱发生漂移，实现高灵敏度磁场传感。

Description

一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置。
背景技术
随着现代社会的发展，电子设备发挥着越来越重要的作用，而设备运行的稳定性和可靠性也已经成为各行各业关注的重点。磁场，空间环境中一种重要的测量物理量，对于通信与信息化社会的进步有着不可忽视的影响，关系着众多行业的安全性。
光纤传感器可以对很多物理量进行传感，例如，电场强度、温度、磁场强度、湿度等等，具有广阔的应用前景。此外，光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、可靠性好等优势。传统的磁场传感器利用电信号进行磁场传感，目前，常见的磁场传感方法主要有磁共振法、磁通门法、电磁感应法以及电磁效应法等，此类磁场传感器普遍存在检测灵敏度低，成本较高，操作复杂的问题，已经不能满足现代社会生产所需要的要求。针对上述问题，本发明利用spr技术的高灵敏度等优点提出了一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置。
发明内容
针对现有技术的缺陷以及改进需要，本发明提供了一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，是为了解决现有磁场传感装置的检测灵敏度低、成本高昂、结构复杂、不易操作等问题。
本发明通过以下技术方案实现：一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，其特征在于：它包括ASE光源(1)、光纤隔离器(2)、一号单模光纤(3)、传感探头(4)、二号单模光纤(5)、光谱仪(6)；
所述的传感探头(4)是由单模光纤(4-1)和细芯光纤(4-2)通过光纤熔接机熔接在一起，其中细芯光纤(4-2)经剥纤钳去除涂覆层后，将金膜(4-3)包覆在其上，石墨烯(4-4)包覆在金膜(4-3)上方，磁性敏感材料(4-5)涂覆在石墨烯(4-4)上方。
所述的ASE光源(1)的中心波长为1550nm，带宽为40nm，用于产生连续光。
所述的金膜(4-3)厚度为30nm-50nm。
所述的细芯光纤(4-2)的长度被设定为1.5cm。
所述的磁性敏感材料(4-5)为磁流体。
本发明提供了一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，改善了现有磁场传感装置的检测灵敏度低、成本高昂、结构复杂、不易操作等问题。
本发明的有益效果是：本发明针对现有磁场传感装置的检测灵敏度低、成本高昂、结构复杂、不易操作等不足，提出改进方案。采用光纤熔接机将普通单模光纤和细芯光纤熔接在一起，采用磁控溅镀法在去除涂覆层后的细芯光纤上镀上金膜，在金膜之上包覆石墨烯薄膜，采用滴涂法将磁流体滴覆在石墨烯薄膜上方。当外界磁场强度发生变化时，引起磁流体折射率发生变化，进一步地，表面等离子体共振条件发生改变，引起透射光谱发生漂移，实现高灵敏度磁场传感。该磁场传感装置具有检测灵敏度高、成本较低、结构简单等优点。
附图说明
图1为一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置的结构示意图。
图2为磁场传感探头的微观放大图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明的一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，如图1所示，它包括ASE光源(1)、光纤隔离器(2)、一号单模光纤(3)、传感探头(4)、二号单模光纤(5)、光谱仪(6)；
所述的传感探头(4)是由单模光纤(4-1)和细芯光纤(4-2)通过光纤熔接机熔接在一起，其中细芯光纤(4-2)经剥纤钳去除涂覆层后，将金膜(4-3)包覆在其上，石墨烯(4-4)包覆在金膜(4-3)上方，磁性敏感材料(4-5)涂覆在石墨烯(4-4)上方。
所述的ASE光源(1)的中心波长为1550nm，带宽为40nm，用于产生连续光。
所述的金膜(4-3)厚度为30nm-50nm。
所述的细芯光纤(4-2)的长度被设定为1.5cm。
所述的磁性敏感材料(4-5)为磁流体。
工作原理：
一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置：
工作过程：如图1所示，ASE光源(1)的出射光通过光纤隔离器(2)到达一号单模光纤(3)，经一号单模光纤(3)的出射光经过传感探头(4)到达二号单模光纤(5)，当磁场强度发生变化时，引起磁流体折射率发生变化，进一步地，表面等离子体共振条件发生改变，通过光谱仪(6)可以得到透射光谱的漂移情况，实现高灵敏度磁场传感，与其他类型的磁场传感器相比，本装置具有检测灵敏度高、成本较低、结构简单等优点。

Claims (5)

1.一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，其特征在于：它包括ASE光源(1)、光纤隔离器(2)、一号单模光纤(3)、传感探头(4)、二号单模光纤(5)、光谱仪(6)；
所述的传感探头(4)是由单模光纤(4-1)和细芯光纤(4-2)通过光纤熔接机熔接在一起，其中细芯光纤(4-2)经剥纤钳去除涂覆层后，将金膜(4-3)包覆在其上，石墨烯(4-4)包覆在金膜(4-3)上方，磁性敏感材料(4-5)涂覆在石墨烯(4-4)上方。
2.根据权利要求1所述的一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，其特征在于：所述的ASE光源(1)的中心波长为1550nm，带宽为40nm，用于产生连续光。
3.根据权利要求1所述的一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，其特征在于：所述的金膜(4-3)厚度为30nm-50nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，其特征在于：所述的细芯光纤(4-2)的长度被设定为1.5cm。
5.根据权利要求1所述的一种基于spr的高灵敏度磁场传感装置，其特征在于：所述的磁性敏感材料(4-5)为磁流体。
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