[实用新型]一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器。 

背景技术

磁场测量已经逐渐形成为一门独立的科学。在科学研究、国防建设、工业生产、医疗仪器、日常生活等领域得到广泛运用且常常起着极其重要的作用。例如，工业上用探磁法找矿、探测底下管道；在国防上、磁性扫雷、舰艇消磁、搜索潜艇；在医学上，通过探测人体磁场得到“心磁图”、“脑磁图”来诊断疾病等等。目前比较成熟的磁场测量方法有电磁感应法，磁力法，电磁效应法，磁共振法，磁光效应法，另外还有磁饱和法，超导效应法等方法。随着技术的发展，人们对磁场测量的精度和准确度等有了更高的要求。 

光纤传感器具有抗电磁干扰、易微型化、耐腐蚀、测量精度高、适于易燃易爆环境下使用以及远距离稳定传感等优点。目前使用光纤进行磁场传感的主要方法有：利用光纤光栅结合磁致伸缩材料；磁光效应；利用洛伦兹力效应，结合光纤光栅和悬臂梁；光纤与磁流体相结合等。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，以解决磁场测量问题。 

所述的一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，其特征是包括输入单模光纤、无芯多模光纤、磁性液体、毛细管、输出单模光纤，所述的无芯多模光纤的两端与输入单模光纤、输出单模光纤用熔接机无偏心熔接，所述的输入单模光纤、无芯多模光纤和输出单模光纤构成SMS结构浸泡在磁性液体中，所述的磁性液体和SMS结构封装在毛细管中，毛细管两端与输入单模光纤用无影胶黏合。 

所述的一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，其特征在于所述的无芯多模光纤为纯二氧化硅，直径为62.5微米，长度为9.4厘米，磁性液体中磁性颗粒直径小于10纳米，毛细管内径为0.3毫米，长度为10厘米。 

本实用新型专利的优点在于：利用外界磁场强度变化引起磁性液体折射率和衰减因子改变，从而导致透射谱波长偏移的特性，具有低成本，高灵敏度，制作简单等特点。 

附图说明

图1是本实用新型一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器的结构示意图 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进一步说明： 

如图1所示，一种基于SMS结构和磁性液体的光纤磁场传感器，包括输入单模光纤1、无芯多模光纤2、磁性液体3、毛细管4、输出单模光纤5。无芯多模光纤2的两端与输入单模光纤1、输出单模光纤5用熔接机无偏心熔接。磁性液体3和SMS结构封装在毛细管4中，毛细管两端与单模光纤用无影胶黏合。 

本实用新型装置的工作方式为：光波从宽带光源经输入单模光纤1进入无芯多模光纤2，再经输出单模光纤5进入光谱仪从而得到透射光谱。光波从输入单模光纤1进入无芯多模光纤2时，基模分解为一系列的线性偏振模LP_nm，由于光纤的圆对称性且光纤间的熔接视为理想熔接，只有对称模LP_0m能被激发，在透射谱中形成谐振峰。当外界磁场强度变化时，磁性液体折射率发生变化，从而改变倏逝场吸收系数和传播常数，导致传感器透射谱中谐振峰波长偏移。通过光谱仪测量波长偏移量或衰减强度即可得到待测磁场强度。 

本实用新型能够测量磁场强度的关键为：在SMS光纤结构表面均匀充满磁性液体，当外界磁场发生变化时，磁性液体的介电常数发生变化，从而导致SMS结构的包层等效折射率的变化。