CN203705627U - 一种基于sms结构和磁性液体的光纤磁场传感器 - Google Patents

一种基于sms结构和磁性液体的光纤磁场传感器 Download PDF

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范涌涛
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金永兴
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Abstract

本实用新型涉及一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器是利用一定范围内的透射谱波长偏移量或传输损耗与外界待测磁场强度满足线性关系的原理制成的。包括输入单模光纤、无芯多模光纤、磁性液体、毛细管、输出单模光纤。外界磁场强度的变化引起磁性液体与多模光纤交界面附近倏逝场的衰减因子和磁性液体折射率变化，继而改变倏逝场吸收系数和传播常数，导致光谱仪透射谱发生波长偏移，通过测量偏移量或传输损耗即可得到待测磁场强度。该实用新型利用波长偏移量或传输损耗与待测磁场强度满足线性关系的特性，具有低成本，高灵敏度，制作简单等特点。

Description

一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器。 
背景技术
磁场测量已经逐渐形成为一门独立的科学。在科学研究、国防建设、工业生产、医疗仪器、日常生活等领域得到广泛运用且常常起着极其重要的作用。例如，工业上用探磁法找矿、探测底下管道；在国防上、磁性扫雷、舰艇消磁、搜索潜艇；在医学上，通过探测人体磁场得到“心磁图”、“脑磁图”来诊断疾病等等。目前比较成熟的磁场测量方法有电磁感应法，磁力法，电磁效应法，磁共振法，磁光效应法，另外还有磁饱和法，超导效应法等方法。随着技术的发展，人们对磁场测量的精度和准确度等有了更高的要求。 
光纤传感器具有抗电磁干扰、易微型化、耐腐蚀、测量精度高、适于易燃易爆环境下使用以及远距离稳定传感等优点。目前使用光纤进行磁场传感的主要方法有：利用光纤光栅结合磁致伸缩材料；磁光效应；利用洛伦兹力效应，结合光纤光栅和悬臂梁；光纤与磁流体相结合等。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，以解决磁场测量问题。 
所述的一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，其特征是包括输入单模光纤、无芯多模光纤、磁性液体、毛细管、输出单模光纤，所述的无芯多模光纤的两端与输入单模光纤、输出单模光纤用熔接机无偏心熔接，所述的输入单模光纤、无芯多模光纤和输出单模光纤构成SMS结构浸泡在磁性液体中，所述的磁性液体和SMS结构封装在毛细管中，毛细管两端与输入单模光纤用无影胶黏合。 
所述的一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，其特征在于所述的无芯多模光纤为纯二氧化硅，直径为62.5微米，长度为9.4厘米，磁性液体中磁性颗粒直径小于10纳米，毛细管内径为0.3毫米，长度为10厘米。 
本实用新型专利的优点在于：利用外界磁场强度变化引起磁性液体折射率和衰减因子改变，从而导致透射谱波长偏移的特性，具有低成本，高灵敏度，制作简单等特点。 
附图说明
图1是本实用新型一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器的结构示意图 
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型进一步说明： 
如图1所示，一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，包括输入单模光纤1、无芯多模光纤2、磁性液体3、毛细管4、输出单模光纤5。无芯多模光纤2的两端与输入单模光纤1、输出单模光纤5用熔接机无偏心熔接。磁性液体3和SMS结构封装在毛细管4中，毛细管两端与单模光纤用无影胶黏合。 
本实用新型装置的工作方式为：光波从宽带光源经输入单模光纤1进入无芯多模光纤2，再经输出单模光纤5进入光谱仪从而得到透射光谱。光波从输入单模光纤1进入无芯多模光纤2时，基模分解为一系列的线性偏振模LPnm，由于光纤的圆对称性且光纤间的熔接视为理想熔接，只有对称模LP0m能被激发，在透射谱中形成谐振峰。当外界磁场强度变化时，磁性液体折射率发生变化，从而改变倏逝场吸收系数和传播常数，导致传感器透射谱中谐振峰波长偏移。通过光谱仪测量波长偏移量或衰减强度即可得到待测磁场强度。 
本实用新型能够测量磁场强度的关键为：在SMS光纤结构表面均匀充满磁性液体，当外界磁场发生变化时，磁性液体的介电常数发生变化，从而导致SMS结构的包层等效折射率的变化。 

Claims (2)

1.一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，其特征是包括输入单模光纤(1)、无芯多模光纤(2)、磁性液体(3)、毛细管(4)、输出单模光纤(5)，所述的无芯多模光纤(2)的两端与输入单模光纤(1)、输出单模光纤(5)用熔接机无偏心熔接，所述的输入单模光纤(1)、无芯多模光纤(2)和输出单模光纤(5)构成SMS结构浸泡在磁性液体(3)中，所述的磁性液体(3)和SMS结构封装在毛细管(4)中，毛细管(4)两端与输入单模光纤(1)用无影胶黏合。 
2.根据权利要求1所述的一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，其特征在于所述的无芯多模光纤(2)为纯二氧化硅，直径为62.5微米，长度为9.4厘米，磁性液体(3)中磁性颗粒直径小于10纳米，毛细管(4)内径为0.3毫米，长度为10厘米。 
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