一種基于sms結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器是利用一定范圍內(nèi)的透射譜波長(zhǎng)偏移量或傳輸損耗與外界待測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足線性關(guān)系的原理制成的。包括輸入單模光纖、無(wú)芯多模光纖、磁性液體、毛細(xì)管、輸出單模光纖。外界磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化引起磁性液體與多模光纖交界面附近倏逝場(chǎng)的衰減因子和磁性液體折射率變化，繼而改變倏逝場(chǎng)吸收系數(shù)和傳播常數(shù)，導(dǎo)致光譜儀透射譜發(fā)生波長(zhǎng)偏移，通過(guò)測(cè)量偏移量或傳輸損耗即可得到待測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。該實(shí)用新型利用波長(zhǎng)偏移量或傳輸損耗與待測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足線性關(guān)系的特性，具有低成本，高靈敏度，制作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場(chǎng)測(cè)量已經(jīng)逐漸形成為一門獨(dú)立的科學(xué)。在科學(xué)研究、國(guó)防建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療儀器、日常生活等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用且常常起著極其重要的作用。例如，工業(yè)上用探磁法找礦、探測(cè)底下管道；在國(guó)防上、磁性掃雷、艦艇消磁、搜索潛艇；在醫(yī)學(xué)上，通過(guò)探測(cè)人體磁場(chǎng)得到“心磁圖”、“腦磁圖”來(lái)診斷疾病等等。目前比較成熟的磁場(chǎng)測(cè)量方法有電磁感應(yīng)法,磁力法，電磁效應(yīng)法,磁共振法,磁光效應(yīng)法,另外還有磁飽和法,超導(dǎo)效應(yīng)法等方法。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量的精度和準(zhǔn)確度等有了更高的要求。
[0003]光纖傳感器具有抗電磁干擾、易微型化、耐腐蝕、測(cè)量精度高、適于易燃易爆環(huán)境下使用以及遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳感等優(yōu)點(diǎn)。目前使用光纖進(jìn)行磁場(chǎng)傳感的主要方法有:利用光纖光柵結(jié)合磁致伸縮材料；磁光效應(yīng)；利用洛倫茲力效應(yīng)，結(jié)合光纖光柵和懸臂梁；光纖與磁流體相結(jié)合等。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器，以解決磁場(chǎng)測(cè)量問(wèn)題。
[0005]所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器,其特征是包括輸入單模光纖、無(wú)芯多模光纖、磁性液體、毛細(xì)管、輸出單模光纖，所述的無(wú)芯多模光纖的兩端與輸入單模光纖、輸出單模光纖用熔接機(jī)無(wú)偏心熔接，所述的輸入單模光纖、無(wú)芯多模光纖和輸出單模光纖構(gòu)成SMS結(jié)構(gòu)浸泡在磁性液體中，所述的磁性液體和SMS結(jié)構(gòu)封裝在毛細(xì)管中，毛細(xì)管兩端與輸入單模光纖用無(wú)影膠黏合。
[0006]所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器,其特征在于所述的無(wú)芯多模光纖為純二氧化硅，直徑為62.5微米，長(zhǎng)度為9.4厘米，磁性液體中磁性顆粒直徑小于10納米，毛細(xì)管內(nèi)徑為0.3毫米，長(zhǎng)度為10厘米。
[0007]本實(shí)用新型專利的優(yōu)點(diǎn)在于:利用外界磁場(chǎng)強(qiáng)度變化引起磁性液體折射率和衰減因子改變，從而導(dǎo)致透射譜波長(zhǎng)偏移的特性，具有低成本，高靈敏度，制作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)不意圖【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明:
[0010]如圖1所不,一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器,包括輸入單模光纖1、無(wú)芯多模光纖2、磁性液體3、毛細(xì)管4、輸出單模光纖5。無(wú)芯多模光纖2的兩端與輸入單模光纖1、輸出單模光纖5用熔接機(jī)無(wú)偏心熔接。磁性液體3和SMS結(jié)構(gòu)封裝在毛細(xì)管4中，毛細(xì)管兩端與單模光纖用無(wú)影膠黏合。
[0011]本實(shí)用新型裝置的工作方式為:光波從寬帶光源經(jīng)輸入單模光纖I進(jìn)入無(wú)芯多模光纖2，再經(jīng)輸出單模光纖5進(jìn)入光譜儀從而得到透射光譜。光波從輸入單模光纖I進(jìn)入無(wú)芯多模光纖2時(shí)，基模分解為一系列的線性偏振模LPnm,由于光纖的圓對(duì)稱性且光纖間的熔接視為理想熔接，只有對(duì)稱模LPtlm能被激發(fā)，在透射譜中形成諧振峰。當(dāng)外界磁場(chǎng)強(qiáng)度變化時(shí)，磁性液體折射率發(fā)生變化，從而改變倏逝場(chǎng)吸收系數(shù)和傳播常數(shù)，導(dǎo)致傳感器透射譜中諧振峰波長(zhǎng)偏移。通過(guò)光譜儀測(cè)量波長(zhǎng)偏移量或衰減強(qiáng)度即可得到待測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0012]本實(shí)用新型能夠測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)鍵為:在SMS光纖結(jié)構(gòu)表面均勻充滿磁性液體，當(dāng)外界磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，磁性液體的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致SMS結(jié)構(gòu)的包層等效折射率的變化。
【權(quán)利要求】
1.一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器,其特征是包括輸入單模光纖(I)、無(wú)芯多模光纖(2)、磁性液體(3)、毛細(xì)管(4)、輸出單模光纖(5)，所述的無(wú)芯多模光纖(2)的兩端與輸入單模光纖(I)、輸出單模光纖(5)用熔接機(jī)無(wú)偏心熔接，所述的輸入單模光纖(I)、無(wú)芯多模光纖(2)和輸出單模光纖(5)構(gòu)成SMS結(jié)構(gòu)浸泡在磁性液體(3)中，所述的磁性液體(3)和SMS結(jié)構(gòu)封裝在毛細(xì)管(4)中，毛細(xì)管(4)兩端與輸入單模光纖(I)用無(wú)影膠黏合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)和磁性液體的光纖磁場(chǎng)傳感器,其特征在于所述的無(wú)芯多模光纖(2)為純二氧化硅，直徑為62.5微米，長(zhǎng)度為9.4厘米，磁性液體(3)中磁性顆粒直徑小于10納米，毛細(xì)管(4)內(nèi)徑為0.3毫米，長(zhǎng)度為10厘米。
【文檔編號(hào)】G01R33/032GK203705627SQ201320895370
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】范涌濤, 安佳麗, 金永興 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院