CN111487568A - 一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器 - Google Patents

一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器 Download PDF

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刘博�
吴婧
赵立龙
孙婷婷
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Abstract

本发明涉及一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，该传感器包括呈“T”字型的铽镝铁支架和设置于铽镝铁支架上的光纤干涉仪，所述光纤干涉仪由单模光纤弯曲而成。本发明由于采用了比传统的镍钴等合金的磁致伸缩应变量高几十倍的铽镝铁材料，使得磁场传感的灵敏度显著提高；同时，超磁材料铽镝铁材料在10‑5～10‑6秒的极短时间内，可精密、稳定地形成与磁场静、动态特性相匹配的无滞后型响应，其响应稳定，速度敏捷，使铽镝铁材料作为驱动元件的传感系统反应滞后时间显著降低。

Description

一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器
技术领域
本发明涉及一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，属于光纤磁场传感器领域。
背景技术
光纤具有体积小，质量轻，易弯曲，绝缘和耐化学腐蚀性能，因此，光纤传感技术特别适用于其他传统电子传感器无法发挥作用的易燃，易爆，高温，高湿，高压和化学腐蚀，远程检测，极限空间环境。经过不断发展，光纤传感技术已经取得了长足的进步。
在自然界和人类社会生活中，与磁场有关的信息很多，由人造永磁体产生的磁场可以用作多种信息的载体。在信息社会中，磁场传感器已成为信息技术和工业中不可或缺的基本要素。在工业中，磁场传感器可用于检测矿产资源和地下管道。在国防领域，排雷、消磁、寻找武器和潜艇探测都取决于磁场测量技术。在医学上，可以通过测量心跳和头部的磁场来获取心电图和脑磁图来诊断疾病。因此，检测，收集，存储，转换，再现和监视各种磁场的任务自然落在磁场传感器上。现有的光纤磁场传感器大多结构比较复杂，制作起来比较困难，灵敏度较低，很多时候无法满足实际需求。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种具有高磁场灵敏度、便于应用且制作简单的基于超磁材料铽镝铁的光纤磁场传感器。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，包括呈“T”字型的铽镝铁支架和设置于铽镝铁支架上的光纤干涉仪，所述光纤干涉仪由单模光纤弯曲而成。
对上述技术方案的进一步设计为：所述铽镝铁支架由横杆和竖杆两块长条状铽镝铁固定而成，所述竖杆上端固定在横杆上。
所述光纤干涉仪通过紫外固化胶固定在铽镝铁支架上。
所述光纤干涉仪与铽镝铁支架的固定点分别位于横杆两端和竖杆的下端。
所述单模光纤的两端分别固定在竖杆下端。
本发明具有的有益效果为：
本发明通过引入一种新型超磁材料铽镝铁材料，与传统的镍钴（Ni-Co）等磁致伸缩合金的应变量相比，铽镝铁磁致伸缩应变量高镍钴等材料几十倍，这使其应用于磁场传感时显著提高系统的灵敏度。同时，超磁材料铽镝铁材料在10-5～10-6秒的极短时间内，可精密、稳定地形成与磁场静、动态特性相匹配的无滞后型响应，其响应稳定，速度敏捷，使铽镝铁材料作为驱动元件的传感系统反应滞后时间显著降低。此外，我们提出的光纤磁场传感在制作过程中不需要光纤熔接机和光纤切割刀等设备，极大的简化了制作过程和节省了制作成本，利于生产与实际应用。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中单模光纤干涉示意图；
图3为本发明实施例的工作示意图。
图中：1-铽镝铁支架，2-单模光纤，3-紫外固化胶。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例的一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，包括呈“T”字型的铽镝铁支架1和设置于铽镝铁支架上的光纤干涉仪，所述光纤干涉仪由单模光纤2弯曲而成；单模光纤2通过紫外固化胶固定在铽镝铁支架1上。
本实施例中所述铽镝铁支架1由横杆和竖杆两块长条状铽镝铁固定而成，所述竖杆上端固定在横杆上，从而形成“T”形支架。单模光纤2一端固定在竖杆下端，另一端绕过横杆，并分别与横杆两端固定，端部绕回并固定在竖杆下端，单模光纤2的两端分别形成光纤传感头。单模光纤2弯曲的形状是为了使在纤芯传播的光束激发到包层，同时可以使激发到包层的光束最终耦合到纤芯，形成干涉，如图2所示。
如图3所示，本实施例的基于超磁材料铽镝铁的光纤磁场传感器工作示意图。将宽带光源与光纤传感头一端连接，将光谱仪与光纤传感头另一端相连接。通过改变磁场的大小使得铽镝铁支架1形变，进而改变光纤干涉的光程差，最终使光谱仪接收到的干涉谱线发生偏移。因为超磁材料铽镝铁的磁致伸缩系数很大，所以我们提出的传感器对磁场变化灵敏。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，其特征在于：包括呈“T”字型的铽镝铁支架和设置于铽镝铁支架上的光纤干涉仪，所述光纤干涉仪由单模光纤弯曲而成。
2.根据权利要求1所述基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，其特征在于：所述铽镝铁支架由横杆和竖杆两块长条状铽镝铁固定而成，所述竖杆上端固定在横杆上。
3.根据权利要求2所述基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，其特征在于：所述光纤干涉仪通过紫外固化胶固定在铽镝铁支架上。
4.根据权利要求3所述基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，其特征在于：所述光纤干涉仪与铽镝铁支架的固定点分别位于横杆两端和竖杆的下端。
5.根据权利要求4所述基于超磁材料铽镝铁的光纤高灵敏度磁场传感器，其特征在于：所述单模光纤的两端分别固定在竖杆下端。
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