基于磁流体光偏振调制的磁场传感器研究
发布时间：2020-12-19 00:11
物联网技术不断发展给人类带来高效便捷的生活,同时社会进步对信息感知元件的需求也逐渐增强。传感器作为信息感知与传递的工具,受到当今科研工作者的高度关注。磁场传感器因在社会生产、日常生活中应用普遍,具有非常重要的研究意义。近十几年,基于磁流体的磁光特性,众多的磁场传感器已经被设计出来,但这类磁场传感器仍存在响应速度慢、成本昂贵等不足。本文利用磁流体的磁光二向色性效应,设计基于光偏振态检测的新颖磁场传感结构。主要研究内容如下:（1）简述磁场传感器的研究价值与在新兴技术中的应用,介绍几种不同原理的磁场传感器并分析其优缺点;阐述磁流体研究背景、组成与分类、光学特性,并总结基于磁流体的光学性质设计磁场传感器的研究现状。（2）基于磁流体与侧面抛磨光纤的磁场传感器设计。采用侧面弧型槽抛磨法制作D形光纤,将其侧抛面浸入磁流体中,在垂直光纤方向施加平行于侧抛面的外磁场,设计一种响应速度快、鲁棒性好的光纤磁场传感器。基于光偏振调制,研究磁流体浓度、磁场强度对光纤磁场传感器灵敏度的影响。研究发现,增加磁流体浓度可以改善磁场传感器的灵敏度;外部磁场的增大使光偏振调制深度增大。当磁流体与水体积比为1:6,磁场在1...
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
霍尔效应原理图[14]
第1章绪论21.2.1霍尔效应磁场传感器图1.1霍尔效应原理图[14]霍尔效应原理图如图1.1所示[14]，将通电导体放置于外部磁场（B）中，因洛伦兹力的作用，在垂直于外部磁场和电流方向将产生电压VH，VH与B成正比，其符号与外部磁场方向相关。通过检测该电压，即可实现外部磁场的测量。由于霍尔元件良好的传感性能，已被广泛应用于磁场传感的设计。2007年，郭玲基于霍尔效应设计一种高精度的磁场测量仪器[15]，仪器结构如图1.2所示。将磁场信息基于霍尔效应转变为电信号，经放大器、模拟数字转换器的处理，使其以数字形式在电子屏幕中显示，该仪器测量精度高，测量误差在0.5%以内。图1.2基于霍尔效应设计的磁场测量仪器总体结构图[15]1.2.2电磁感应磁场传感器图1.3基于电磁感应原理的磁场测量系统框图[16]电磁感应磁场传感器是以探测线圈作为传感元件，以法拉第电磁感应定律为基础设计的。它是实验室环境中最常用的磁场测量方法，可用于恒定、交变磁尝脉冲磁场的测量。依据探测线圈中感应磁场的变化，实现外部磁场信息测量。按照使用探测线圈的不同又可分为固定线圈、运动线圈、积分线圈等磁场传感器。
第1章绪论21.2.1霍尔效应磁场传感器图1.1霍尔效应原理图[14]霍尔效应原理图如图1.1所示[14]，将通电导体放置于外部磁场（B）中，因洛伦兹力的作用，在垂直于外部磁场和电流方向将产生电压VH，VH与B成正比，其符号与外部磁场方向相关。通过检测该电压，即可实现外部磁场的测量。由于霍尔元件良好的传感性能，已被广泛应用于磁场传感的设计。2007年，郭玲基于霍尔效应设计一种高精度的磁场测量仪器[15]，仪器结构如图1.2所示。将磁场信息基于霍尔效应转变为电信号，经放大器、模拟数字转换器的处理，使其以数字形式在电子屏幕中显示，该仪器测量精度高，测量误差在0.5%以内。图1.2基于霍尔效应设计的磁场测量仪器总体结构图[15]1.2.2电磁感应磁场传感器图1.3基于电磁感应原理的磁场测量系统框图[16]电磁感应磁场传感器是以探测线圈作为传感元件，以法拉第电磁感应定律为基础设计的。它是实验室环境中最常用的磁场测量方法，可用于恒定、交变磁尝脉冲磁场的测量。依据探测线圈中感应磁场的变化，实现外部磁场信息测量。按照使用探测线圈的不同又可分为固定线圈、运动线圈、积分线圈等磁场传感器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Polarization in D-shaped fiber modulated by magneto-optical dichroism of magnetic fluid[J]. 马任德,万鲁雪,刘秀浩,李晓平,江俊峰,夏云杰. Chinese Optics Letters. 2020(01)
[2]磁致伸缩效应的研究现状及其应用[J]. 董俊威. 柴油机设计与制造. 2019(04)
[3]APP控制智能电磁门锁系统的设计与实现[J]. 张潇,王锋,马海华. 物联网技术. 2019(02)
[4]磁流体包覆薄包层光纤光栅磁场传感研究[J]. 梁星,杨武海,刘鑫,张伟,刘颖刚. 压电与声光. 2019(01)
[5]智能可穿戴纺织品的安全性测试要求[J]. 张宇群,罗胜利. 纺织科技进展. 2018(05)
[6]基于法拉第磁光效应测量空间磁场[J]. 叶子沐,张来,董国波,熊畅,唐芳,李华. 大学物理. 2018(04)
[7]基于光透射特性的磁流体传感器研究[J]. 李永倩,张浩,杨志,苑宝义,苑泽,薛海龙. 光通信技术. 2017(11)
[8]海战场高灵敏度电磁场传感器研究动向与发展[J]. 吕俊军,张琼,刘跃雷. 计算机测量与控制. 2015(11)
[9]磁流体的折射率可调谐特性分析[J]. 吴迪,赵勇,吕日清,英宇. 东北大学学报(自然科学版). 2014(07)
[10]基于磁流体和无芯光纤的磁场传感器[J]. 盛朝霞,陈耀飞,韩群. 光电子.激光. 2014(06)
硕士论文
[1]磁流体制备及分选特性研究[D]. 黄志远.东北大学 2015
[2]基于磁阻传感器的无线车辆检测系统研究与设计[D]. 文志东.重庆理工大学 2015
[3]纳米磁流体的磁光性质及其在新型光学材料和器件上的应用研究[D]. 张冬琛.上海交通大学 2010
本文编号：2924867
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
霍尔效应原理图[14]
第1章绪论21.2.1霍尔效应磁场传感器图1.1霍尔效应原理图[14]霍尔效应原理图如图1.1所示[14]，将通电导体放置于外部磁场（B）中，因洛伦兹力的作用，在垂直于外部磁场和电流方向将产生电压VH，VH与B成正比，其符号与外部磁场方向相关。通过检测该电压，即可实现外部磁场的测量。由于霍尔元件良好的传感性能，已被广泛应用于磁场传感的设计。2007年，郭玲基于霍尔效应设计一种高精度的磁场测量仪器[15]，仪器结构如图1.2所示。将磁场信息基于霍尔效应转变为电信号，经放大器、模拟数字转换器的处理，使其以数字形式在电子屏幕中显示，该仪器测量精度高，测量误差在0.5%以内。图1.2基于霍尔效应设计的磁场测量仪器总体结构图[15]1.2.2电磁感应磁场传感器图1.3基于电磁感应原理的磁场测量系统框图[16]电磁感应磁场传感器是以探测线圈作为传感元件，以法拉第电磁感应定律为基础设计的。它是实验室环境中最常用的磁场测量方法，可用于恒定、交变磁尝脉冲磁场的测量。依据探测线圈中感应磁场的变化，实现外部磁场信息测量。按照使用探测线圈的不同又可分为固定线圈、运动线圈、积分线圈等磁场传感器。
第1章绪论21.2.1霍尔效应磁场传感器图1.1霍尔效应原理图[14]霍尔效应原理图如图1.1所示[14]，将通电导体放置于外部磁场（B）中，因洛伦兹力的作用，在垂直于外部磁场和电流方向将产生电压VH，VH与B成正比，其符号与外部磁场方向相关。通过检测该电压，即可实现外部磁场的测量。由于霍尔元件良好的传感性能，已被广泛应用于磁场传感的设计。2007年，郭玲基于霍尔效应设计一种高精度的磁场测量仪器[15]，仪器结构如图1.2所示。将磁场信息基于霍尔效应转变为电信号，经放大器、模拟数字转换器的处理，使其以数字形式在电子屏幕中显示，该仪器测量精度高，测量误差在0.5%以内。图1.2基于霍尔效应设计的磁场测量仪器总体结构图[15]1.2.2电磁感应磁场传感器图1.3基于电磁感应原理的磁场测量系统框图[16]电磁感应磁场传感器是以探测线圈作为传感元件，以法拉第电磁感应定律为基础设计的。它是实验室环境中最常用的磁场测量方法，可用于恒定、交变磁尝脉冲磁场的测量。依据探测线圈中感应磁场的变化，实现外部磁场信息测量。按照使用探测线圈的不同又可分为固定线圈、运动线圈、积分线圈等磁场传感器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Polarization in D-shaped fiber modulated by magneto-optical dichroism of magnetic fluid[J]. 马任德,万鲁雪,刘秀浩,李晓平,江俊峰,夏云杰. Chinese Optics Letters. 2020(01)
[2]磁致伸缩效应的研究现状及其应用[J]. 董俊威. 柴油机设计与制造. 2019(04)
[3]APP控制智能电磁门锁系统的设计与实现[J]. 张潇,王锋,马海华. 物联网技术. 2019(02)
[4]磁流体包覆薄包层光纤光栅磁场传感研究[J]. 梁星,杨武海,刘鑫,张伟,刘颖刚. 压电与声光. 2019(01)
[5]智能可穿戴纺织品的安全性测试要求[J]. 张宇群,罗胜利. 纺织科技进展. 2018(05)
[6]基于法拉第磁光效应测量空间磁场[J]. 叶子沐,张来,董国波,熊畅,唐芳,李华. 大学物理. 2018(04)
[7]基于光透射特性的磁流体传感器研究[J]. 李永倩,张浩,杨志,苑宝义,苑泽,薛海龙. 光通信技术. 2017(11)
[8]海战场高灵敏度电磁场传感器研究动向与发展[J]. 吕俊军,张琼,刘跃雷. 计算机测量与控制. 2015(11)
[9]磁流体的折射率可调谐特性分析[J]. 吴迪,赵勇,吕日清,英宇. 东北大学学报(自然科学版). 2014(07)
[10]基于磁流体和无芯光纤的磁场传感器[J]. 盛朝霞,陈耀飞,韩群. 光电子.激光. 2014(06)
硕士论文
[1]磁流体制备及分选特性研究[D]. 黄志远.东北大学 2015
[2]基于磁阻传感器的无线车辆检测系统研究与设计[D]. 文志东.重庆理工大学 2015
[3]纳米磁流体的磁光性质及其在新型光学材料和器件上的应用研究[D]. 张冬琛.上海交通大学 2010
本文编号：2924867
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