一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器及其使用方法，属光电子测量【技术领域】。本发明包括聚四氟乙烯外壳、光纤Bragg光栅、光纤固定凸点、聚四氟乙烯套管、外接光纤、超磁致伸缩材料Ⅰ、超磁致伸缩材料Ⅱ、超磁致伸缩材料Ⅲ；其中超磁致伸缩材料Ⅰ、超磁致伸缩材料Ⅱ、超磁致伸缩材料Ⅲ分别位于聚四氟乙烯外壳内的三个正交边线上且3个超磁致伸缩材料的表面两端分别有两个光纤固定凸点，超磁致伸缩材料Ⅱ与聚四氟乙烯外壳采用弹性环氧胶连接，两个光纤固定凸点中间为光纤Bragg光栅，光纤Bragg光栅通过有聚四氟乙烯套管保护的小孔引出并于外接光纤相连。本发明实现了空间磁场强度的实时在线监测。
【专利说明】一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器及其使用方法，属于光电子测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]磁场传感器是传感器领域的一个重要组成部分，已经广泛地应用在工业、农业、国防、生物、医学、宇航等许多领域。当前的磁场传感器主要是基于霍尔器件、磁敏电阻、磁通门、核磁共振等，但传统传感器存在着不能电绝缘等频率响应窄等弱点。光纤磁场传感器有着电绝缘、全光通信等优势，能够在恶劣的环境中稳定工作。超磁致伸缩材料是一种在磁场中会发生体积、长度变化的定向结晶材料，Tba3Dya7Feh92材料具有以下几个显著特性:响应频率范围宽(DC?20kHz);且机械响应速度快(微秒级);较高的居里温度(150°C );静态和动态下具有良好的稳定性等。
[0003]光纤Bragg光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护等特点，是波长调制的元件。采用光纤Bragg光栅作为传感元件，Tba3Dya7Feh92作为敏感元件，可以在一个较宽的温度范围内(_40°C?150°C)快速响应磁场的变化，并通过解调仪解调出反射光的波长来测量磁场强度。通过笛卡尔空间坐标系上的三个这样的传感臂，可以实时监测空间磁场强度的大小和方向。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器及其使用方法，以用于解决对空间磁场强度的实时在线监测的问题。
[0005]本发明的技术方案是:一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器，包括聚四氟乙烯外壳1、光纤Bragg光栅2、光纤固定凸点3、聚四氟乙烯套管4、外接光纤5、超磁致伸缩材料I 7、超磁致伸缩材料II 8、超磁致伸缩材料III9 ;其中超磁致伸缩材料I 7、超磁致伸缩材料II 8、超磁致伸缩材料III 9分别位于聚四氟乙烯外壳I内的三个正交边线上且3个超磁致伸缩材料的表面两端分别有两个光纤固定凸点3，超磁致伸缩材料II 8与聚四氟乙烯外壳I采用弹性环氧胶连接，两个光纤固定凸点3中间为光纤Bragg光栅2，光纤Bragg光栅2通过有聚四氟乙烯套管4保护的小孔引出并于外接光纤5相连。
[0006]还包括四个平衡螺母底座6和一个万向水泡10 ;其中平衡螺母底座6位于聚四氟乙烯外壳I底部的四个角上，万向水泡10位于聚四氟乙烯外壳I的上表面正中间。
[0007]—种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器的使用方法,所述方法的具体步骤如下:
A、将传感器放置在空间磁场环境中，调节平衡螺母底座6并观察万向水泡10使传感器处于平衡状态；空间磁场通过矢量分解到3个超磁致伸缩材料上使3个超磁致伸缩材料长度发生变化，并带动粘贴在上面的光纤Bragg光栅2发生拉伸；利用光纤解调仪分析得到3支光纤Bragg光栅2的反射波长的变化值
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【权利要求】
1.一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器,其特征在于:包括聚四氟乙烯外壳(I)、光纤Bragg光栅(2)、光纤固定凸点(3)、聚四氟乙烯套管(4)、外接光纤(5)、超磁致伸缩材料I (7)、超磁致伸缩材料II (8)、超磁致伸缩材料III(9);其中超磁致伸缩材料I (7)、超磁致伸缩材料II (8)、超磁致伸缩材料111(9)分别位于聚四氟乙烯外壳(I)内的三个正交边线上且3个超磁致伸缩材料的表面两端分别有两个光纤固定凸点(3)，超磁致伸缩材料II (8)与聚四氟乙烯外壳(I)采用弹性环氧胶连接，两个光纤固定凸点(3)中间为光纤Bragg光栅(2)，光纤Bragg光栅(2)通过有聚四氟乙烯套管(4)保护的小孔引出并于外接光纤(5)相连。
2.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器，其特征在于:还包括四个平衡螺母底座(6)和一个万向水泡(10);其中平衡螺母底座(6)位于聚四氟乙烯外壳(I)底部的四个角上，万向水泡(10)位于聚四氟乙烯外壳(I)的上表面正中间。
3.一种基于超磁致伸缩材料的光纤Bragg光栅空间磁场强度传感器的使用方法,其特征在于:所述方法的具体步骤如下: A、将传感器放置在空间磁场环境中，调节平衡螺母底座(6)并观察万向水泡(10)使传感器处于平衡状态；空间磁场通过矢量分解到3个超磁致伸缩材料上使3个超磁致伸缩材料长度发生变化，并带动粘贴在上面的光纤Bragg光栅(2)发生拉伸；利用光纤解调仪分析得到3支光纤Bragg光栅(2)的反射波长的变化值
; B、根据粘贴在超磁致伸缩材料I(7)、超磁致伸缩材料II (8)、超磁致伸缩材料111(9)上的光纤Bragg光栅(2)波长的变化值、M53与磁场强度Hx、Hy> Hz的关系式
【文档编号】G01R33/032GK103760504SQ201410019718
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】李川, 肖元强, 曹敏, 陈富云, 赵成均, 赵振刚 申请人:昆明理工大学