基于MZ干涉仪的光纤磁场传感器研究

发布时间：2017-07-16 05:03

  本文关键词：基于MZ干涉仪的光纤磁场传感器研究

  更多相关文章： 磁性液体 光纤磁场传感器 腰椎放大 花生形结构 错位结构

【摘要】：本论文主要研究了磁性液体和MZ干涉仪在磁场测量领域的应用。磁性液体薄膜的双折射效应、超顺磁性以及磁控折射率特性等效应使得外加磁场变化时,磁性液体薄膜的折射率、介电常数等属性随之改变。所以将磁性液体薄膜包覆在特定光纤结构或填充在内部有孔的光纤中时,磁场变化会导致传感光纤中光波的相位、波长、光强以及偏正态等参量发生变化。我们通过探测这些物理量的变化量,即可反推出描述磁场属性的参量,达到测量外界磁场的目的。本课题的主要研究内容如下:1、阐述了磁性液体和光纤传感在磁场测量方面的研究状况,介绍了MZ干涉仪、光纤磁场传感器的工作原理和几种常见的光纤磁场传感器,并分析了各自的优缺点。2、详细介绍了磁性液体的组成以及磁性液体的稳定性、双折射效应、磁控折率特性、超顺磁性等特性。阐述了磁性液体的折射率测量方法。此外,还对磁性液体的制备工艺做了详细介绍。3、提出了一种基于双腰椎放大结构的光纤磁场传感器。对该传感器的工作原理作了理论分析,用实验结果证明了采用强度解调的可行性,当外加磁场方向垂直于光束传播方向,磁感应强度从0mT到120mT增加时,该传感器的谐振波长发生微小蓝移,光强减小明显,灵敏度为0.0943dBm/mT,拟合度为0.97918。4、提出了一种基于花生形错位结构的光纤磁场传感器。先以花生形错位结构为光纤传感头(无磁性液体薄膜包覆)进行了折射率和温度测量实验,得出外界折射率或温度变化量和谐振波长变化量的线性拟合关系。测量折射率时,灵敏度为29.68934nm/RIU,拟合度0.99266,对温度的灵敏度为57.86pm/℃,拟合度达0.9903。之后我们进行了基于花生形错位结构的光纤磁场传感器(有磁性液体薄膜包覆)的磁场测量实验。该传感器对磁感应强度的灵敏度为12.227pm/mT,线性拟合度为0.9626。
【关键词】：磁性液体 光纤磁场传感器 腰椎放大 花生形结构 错位结构
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 光纤磁场传感器13-18
• 1.3 课题主要研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 2 磁性液体20-28
• 2.1 概述20-23
• 2.2 磁性液体的特性23-26
• 2.3 磁性液体分类和制备26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 马赫-泽德干涉型光纤传感器28-35
• 3.1 概述28
• 3.2 M-Z干涉仪的基本原理28-29
• 3.3 M-Z干涉仪的应用29-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 基于双腰椎放大结构的光纤磁场传感器35-42
• 4.1 基于腰椎放大结构的光纤磁场传感器的制作35-39
• 4.2 基于腰椎放大结构的光纤磁场传感器的原理39
• 4.3 基于腰椎放大结构的光纤磁场传感器实验及结果分析39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 5 基于花生形错位结构的光纤磁场传感器42-51
• 5.1 基于花生形错位结构的光纤磁场传感器制作42-44
• 5.2 基于花生形错位结构的折射率实验44-46
• 5.3 花生形错位结构的温度实验46-48
• 5.4 基于花生形错位结构的光纤磁场传感器磁场测量实验48-50
• 5.5 本章小结50-51
• 6 总结与展望51-53
• 6.1 主要工作和结论51-52
• 6.2 改进与展望52-53
• 参考文献53-56
• 作者简历56

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本文编号：547123