CN205484747U - 一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，涉及光纤磁场传感领域。包括光源、传感器、磁场发生装置和光谱仪。在磁性液体的基础上，结合微纳光纤技术，采用单模‑无芯‑单模的结构，基于多模干涉原理，实现磁场检测，本实用新型采用无芯光纤实现多模干涉，灵敏度高，成本低，并且结构紧凑，稳定性高，有利于光纤磁场检测技术的实用化研究。本实用新型适用于高精度磁场检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感领域，具体涉及一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统。
背景技术
磁流体（Magnetic Fluid，简称MF）是一种具有高稳定性的特殊聚合物胶体悬浮液状的磁光敏感材料，主要由纳米级固体磁性颗粒、基载液和表面活性剂组成，是一种新型的功能材料，纳米级铁磁性颗粒通过借助表面活性剂的包裹和空间布朗运动，均匀稳定地分散在基载液中，由于表面活性剂的性质，磁性固体颗粒可以完全稳定的、高度的分散在基载液中而不会发生团聚或分层现象，磁流体具有固体材料和液体材料所不具有的特性，使其具有很高的学术研究价值，所以对磁流体的研究逐年增多。
磁光效应是磁流体的一个极其重要的光学特性，是磁流体在很多磁光器件中的应用基础，磁光效应一般指磁流体的双折射效应、线性二色性、法拉第旋转、法拉第椭圆率和圆二色性，这些特性决定了它在光纤传感方面极其广泛的应用。
磁光传感器（Magneto-optical Current
Sensor）是利用一种磁性功能材料所特有的磁光效应制作的传感器，具有重量轻、体积小、灵敏度高、抗电磁干扰等优点，磁光传感器中的磁光材料能够直接或者间接影响光路中光的参数，如光强、相位、偏振态等，是传感器的重要组成部分。
光纤作为传输光的波导，具有重量轻、体积小、耐腐蚀、防电磁干扰等优点，与磁流体结合起来的光纤磁光传感器具有抗干扰、抗腐蚀、灵敏度高等优点，能够工作在极其恶劣的环境下实现精确探测，因此得到了研究者们越来越多的关注和探索，随着激光加工技术的不断发展进步，微纳加工技术越来越受到研究人员的关注，其应用范围也越来越广泛，现代传感器的发展方向为微型化、轻量化、低能耗、耐恶劣环境能力，微纳加工的传感器能够满足其发展的需求，成为当今国际上重大的科技前沿热点之一，因此，将磁流体与微纳光纤传感相结合用于磁场传感对光纤磁场传感器的实用化发展具有重要意义。
发明内容
针对现有光纤磁场传感技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提出一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，包括：光源、传感器、磁场发生装置和光谱仪；
所述各器件的连接如下：
光源通过单模光纤跳线与传感器输入端相连，传感器输出端通过单模光纤跳线与光谱仪相连；
所述传感器由磁性液体、腐蚀无芯光纤、单模光纤、玻璃毛细管构成；
所述磁性液体为水基或者油基铁磁流体，所述无芯光纤外径为50-200μm、内径为30-180μm、长度为2-5cm，所述玻璃毛细管内径与无芯光纤外径相同；
所述无芯光纤采用氢氟酸进行腐蚀处理，腐蚀部分外径为35-185μm；
所述磁场传感器由腐蚀无芯光纤两端放电塌陷之后分别与单模光纤进行熔接，将腐蚀部分置于玻璃毛细管中并充入磁性液体；
所述光源为ASE宽频带光源，中心波长为1550nm；
所述磁场发生装置由两块距离可调节永磁铁构成；
所述传感器与磁场发生装置平行放置，即所述无芯光纤垂直于磁场方向放置；
本实用新型的有益效果具体如下：
本实用新型提出一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统；
将磁性液体与微纳光纤技术相结合，实现光纤磁场传感器灵敏度在现有基础上提高了一个数量级对光纤磁场传感器的实用化研究具有重要意义。
附图说明
图1为一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统；
图2传感器结构。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，它包括光源（1）、传感器（2）、磁场发生装置（4）、光谱仪（3）；
光源（1）发出的宽频带光信号经单模光纤跳线输入传感器（2），经过传感器（2）后，在传感器（2）的输出端输出干涉信号，并由单模光纤跳线输入光谱仪（3），检测过程中通过调节磁场发生装置（4）中两块永磁铁之间的距离调节磁场的大小；
本实施方式所述光源（1）为ASE宽带光源，带宽为40nm，中心波长为1550nm；
本实施方式中磁场大小由高斯计测量。
具体实施方式二：图2，所述传感器（2）结构包括：磁性液体（2-1）、无芯光纤（2-2）、输入单模光纤（2-3）、输出单模光纤（2-5）玻璃毛细管（2-4）；
本实施方式所述传感器（2）中无芯光纤（2-2）内径为100μm，外径为130μm，腐蚀部分外径为105μm，长度为3cm，磁性液体为水基铁磁流体；
本实施方式所述无芯光纤（2-2）采用浓度为44%的氢氟酸（HF）溶液进行腐蚀工作；
本实施方式所述传感器（2）由无芯光纤（2-2）两端放电塌陷之后分别与输入、输出单模光纤进行熔接，将腐蚀部分置于玻璃毛细管（2-4）中并充入磁性液体（2-1）实现；
工作原理：
基于磁性液体的光纤磁场检测系统：
工作过程：如图1所示，光源（1）发出的宽频带光信号经单模光纤跳线输入传感器（2），并在单模光纤与无芯光纤熔接处激发出多种模式，并在输出端熔接处发生干涉，在传感器（2）的输出端输出干涉信号，并由单模光纤跳线输入光谱仪（3），检测过程中通过调节磁场发生装置（4）中两块永磁铁之间的距离调节磁场的大小，由于磁流体的磁控性，干涉光谱会随着磁场的改变而发生漂移。
Claims (8)
1.一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于，所述光纤磁场检测系统包括：光源（1）、传感器（2）、磁场发生装置（4）、光谱仪（3）；
所述各器件连接如下：
光源（1）通过单模光纤跳线与传感器（2）输入端相连，传感器（2）输出端通过单模光纤跳线与光谱仪（3）相连，磁场发生装置（4）平行放置于传感器（2）的两侧。
2.根据权利要求1所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于：所述传感器（2）由磁性液体（5）、腐蚀无芯光纤（6）、单模光纤（7）、玻璃毛细管（8）构成。
3.根据权利要求2所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于：所述磁性液体（5）为水基或者油基铁磁流体，所述腐蚀无芯光纤（6）外径为50-200μm、内径为30-180μm、长度为2-5cm，所述玻璃毛细管内径与无芯光纤外径相同。
4.根据权利要求2所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于：所述无芯光纤（6）采用化学腐蚀法。
5.根据权利要求1所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于：所述传感器（2）由腐蚀无芯光纤（6）两端放电塌陷之后分别与单模光纤进行熔接，将腐蚀部分置于玻璃毛细管（8）中并充入磁性液体（5）。
6.根据权利要求1所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于：所述光源（1）为ASE宽频带光源，中心波长为1550nm。
7.根据权利要求1所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于：所述磁场发生装置（4）由两块距离可调节永磁铁构成。
8.根据权利要求1所述一种基于磁性液体的光纤磁场检测系统，其特征在于，所述传感器（2）与磁场发生装置（4）平行放置，即所述传感器中无芯光纤（6）垂直于磁场方向放置。
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2016
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