[发明专利]一种基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器及其使用方法

权利要求书

1.一种基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器，其特征在于：包括直流异步电机（1）、电机转轴（2）、换向器（3）、电刷（4）、矩形线圈（5）、桥式整流二极管（6）、滤波电容（7）、保护电阻（8）、光纤Bragg光栅（9）、压电陶瓷（10）、粘接点（11）、外接引出光纤（12）；其中直流异步电机（1）、电机转轴（2）、换向器（3）和矩形线圈（5）固定在一起，电刷（4）与换向器（3）相接触且电刷（4）的触点通过导线与桥式整流二极管（6）相连，桥式整流二极管（6）的引出端与滤波电容（7）、保护电阻（8）相连，光纤Bragg光栅（9）通过两个粘接点（11）粘接在压电陶瓷（10）上，并与外接引出光纤（12）相连。

2.根据权利要求1所述的基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器，其特征在于：所述光纤Bragg光栅（9）通过环氧胶粘贴在叠堆型压电陶瓷（10）的表面中心轴线上。

3.一种基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器的使用方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：

A、通过直流异步电机的电机转轴带动矩形线圈切割磁场；通过换向器和电刷，将磁场能转换成电能；将产生的电压通过导线，经过桥式整流二极管的整流，滤波电容的滤波，得到感应电压ΔU与磁场的变化量ΔB的关系ΔU=                                               ；式中，N为矩形线圈的匝数，S为矩形线圈的横截面积，W为矩形线圈旋转的角速度；

B、通过保护电阻将导线输出的电压端接在压电陶瓷上，根据压电陶瓷的逆压电效应，得到粘接在X轴上光纤Bragg光栅波长移位量与施加在压电陶瓷Z轴上电压ΔU的关系；式中：为光纤Bragg光栅的中心波长，P_e为有效弹光系数，K为所加电压与压电陶瓷形变量之间的正比系数，l为光纤Bragg光栅所在光纤的长度；

C、根据感应电压ΔU与磁场的变化量ΔB的关系及粘接在X轴上光纤Bragg光栅波长移位量与施加在压电陶瓷Z轴上电压ΔU的关系得到粘接在X轴上光纤Bragg光栅波长移位量与磁场的变化量ΔB的关系；式中：为光纤Bragg光栅的中心波长，P_e为有效弹光系数，K为所加电压与压电陶瓷形变量之间的正比系数，N为矩形线圈的匝数，S为矩形线圈的横截面积，W为矩形线圈旋转的角速度，l为光纤Bragg光栅所在光纤的长度。

4.根据权利要求3所述的基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器的使用方法，其特征在于：直流驱动电机的转轴与安装换向器与电刷的转轴必须以同轴安装，确保中心旋转在同一方向上，使得同轴的转速传递达到最佳值。