基于磁流體和FBG的光纖磁場傳感研究.pdf

1、磁場傳感方法發(fā)展至今，傳統(tǒng)磁場傳感方法由于受到電磁干擾等問題受到許多限制，光纖作為一種本質(zhì)絕緣的材料在磁場傳感方面有著獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，除了不受電磁干擾，還有體積輕、重量小、精度高，易于形成分布式測量等優(yōu)點(diǎn)。光纖布喇格光柵(FBG)在應(yīng)變和溫度傳感方面早已發(fā)揮巨大作用，但其本身是不對折射率敏感的，而光纖包層變薄到一定程度的FBG由于纖芯導(dǎo)?？梢耘c環(huán)境介質(zhì)相互作用，因而環(huán)境折射率的變化會影響纖芯導(dǎo)模的有效折射率，即實(shí)現(xiàn)了FBG對環(huán)境折射率的傳感

2、。磁流體作為一種新型功能材料，其既具有固體才有的磁性，又具有液體的流動性，特別是其折射率與外加磁場緊密相關(guān)。基于以上兩點(diǎn)，本文提出了一種基于磁流體和光纖布喇格光柵的磁場傳感方法，將磁流體與薄包層光纖布喇格光柵結(jié)合起來，把磁流體作為薄包層光纖布喇格光柵的外包層，通過磁流體的磁場可控折射率的性質(zhì)再外加可變的磁場改變磁流體的折射率以實(shí)現(xiàn)所加磁場的傳感。
　　 本文從理論上分析并計算了不同包層厚度的光纖對環(huán)境折射率的敏感度，結(jié)果指出包層

3、厚度越小的光纖對折射率越敏感，同時指出環(huán)境折射率在大于包層折射率的某些情況下也能夠形成傳導(dǎo)模式。
　　 本文使用化學(xué)腐蝕的辦法來得到薄包層的光纖光柵，用氫氟酸腐蝕光纖的包層，22％的氫氟酸的腐蝕速率約為0.548μm/min。傳感器探頭的設(shè)計上本文使用有機(jī)玻璃制作了便于進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)及后續(xù)磁場傳感實(shí)驗(yàn)的盒子，有效保護(hù)了腐蝕后的光纖，使其不易損壞。腐蝕完成后本文使用葡萄糖和氯化鈉溶液對薄包層光纖布喇格光柵的折射率傳感能力進(jìn)行了驗(yàn)證，