基于磁流体的光纤磁场传感研究

发布时间：2017-03-20 10:03

  本文关键词：基于磁流体的光纤磁场传感研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁流体是由纳米量级尺寸的磁性颗粒悬浮在基液中形成的稳定的胶状液体。近些年,利用磁流体的光学特性,基于磁流体的光纤传感器以其紧凑的结构、抗腐蚀、抗电磁干扰等优点成为光纤传感领域一个重要的研究热点。本文研究了一种基于包层腐蚀细芯光纤模式干涉仪的高灵敏度磁场传感器。首先对这一传感结构的传感机理以及制备过程进行阐述。然后给出了这一类型传感结构在1550 nm波长附近的磁场传感特性,并比较了不同细芯光纤直径下该类传感结构的表现。本论文还研究了这一传感器的温度特性,通过实验数据证明磁场和温度的交叉敏感问题需要得到解决。本文还提出了利用级联光纤布拉格光栅的包层腐蚀细芯光纤模式干涉仪来实现多参量磁场传感的技术方案。从理论方面阐述这一传感结构实现多参量传感的机理,并介绍了传感器的具体制备过程,研究了传感器的磁场和温度响应。实验结果表明,这一传感器的光栅反射峰强度对磁场与温度敏感,反射峰波长则仅对温度敏感。通过方程联立,可以同时解调出磁场和温度的变化值。接着又研究了传感器的时间响应、重复性及可靠性。
【关键词】：光纤磁场传感 磁流体 细芯光纤模式干涉仪 光纤布拉格光栅 温度交叉敏感
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 磁流体简介10-18
• 1.2.1 磁流体的发展概况12-13
• 1.2.2 磁流体的特性13-16
• 1.2.3 磁流体的应用16-18
• 1.3 磁场传感技术的研究历史及现状18-23
• 1.3.1 磁场传感现状18-19
• 1.3.2 基于磁流体的光纤磁场传感技术的发展19-23
• 1.4 本文的主要内容及创新点23-25
• 1.4.1 本文的主要研究内容23-24
• 1.4.2 本文的主要创新点24-25
• 2 细芯光纤模式干涉仪以及光纤布拉格光栅的传感原理25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 细芯光纤模式干涉仪的传感原理25-28
• 2.2.1 芯光纤模式干涉仪的理论分析25-27
• 2.2.2 细芯光纤模式干涉仪的传感应用27-28
• 2.3 光纤布拉格光栅的传感原理28-34
• 2.3.1 光纤布拉格光栅的理论分析29-33
• 2.3.2 光纤布拉格光栅的传感应用33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 基于细芯光纤模式干涉仪的磁场传感器35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 磁流体包覆的包层腐蚀TCFMI35-41
• 3.2.1 实验装置及分析35-38
• 3.2.2 传感器制备38-41
• 3.3 传感特性及分析41-50
• 3.3.1 磁场响应41-46
• 3.3.2 温度响应46-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 基于级联FBG的细芯光纤模式干涉仪的多参量磁场传感器51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 级联FBG的包层腐蚀TCFMI51-55
• 4.2.1 实验装置及分析51-52
• 4.2.2 传感器制备52-55
• 4.3 传感特性及分析55-60
• 4.3.1 磁场和温度响应55-58
• 4.3.2 时间响应58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 总结和展望61-63
• 参考文献63-73
• 作者简介73

【参考文献】

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本文编号：257567