[发明专利]一种基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统

权利要求书

1.一种基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，包括：激光器、隔离器、第一耦合器、传感臂、参考臂、第二耦合器、探测器以及信号检测电路；

激光器作为光源，激光器输出的激光首先通过隔离器，到达第一耦合器后分束成两路，分别进入传感臂和参考臂的光纤中，传感臂作为系统磁场敏感部分，其光纤表面涂覆磁致伸缩材料，在有外磁场作用时，磁致伸缩材料内部会产生随磁场变化的应力，从而传递到传感臂光纤上，引起传感臂光纤内传输的激光相位发生变化，使传感臂和参考臂内传输的激光产生相位差，相位差经第二耦合器传输到探测器，探测器检测光强干涉信号，并将光信号转变为电信号，进入信号检测电路进行信号处理，通过检测到达探测器的干涉光强信号解调出外界磁场的大小，最后经上位机采集输出测量结果。

2.如权利要求1所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，信号检测电路通过相位调制反馈给传感臂，相位补偿反馈给参考臂。

3.如权利要求2所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，信号检测电路的相位调制包括：对传感臂的线圈施加高频正弦激励信号,激励线圈产生高频磁场,将低频待测弱磁场信号通过磁致伸缩材料的非线性效应调制到高频场上。

4.如权利要求2所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，信号检测电路的相位补偿包括：采用π/2相位调制，参考臂的压电陶瓷对参考臂的光纤进行相位补偿，使传感臂和参考臂的激光相位保持π/2的固定偏置。

5.如权利要求1所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，还包括：两偏振控制器分别对应设置在传感臂和参考臂与第二耦合器之间。

6.如权利要求1所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，传感臂的高灵敏传感头为磁致伸缩材料，通过光纤与磁致伸缩材料结合。

7.如权利要求1所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，偏振控制器类型为包括波片型、挤压光纤型、光纤环形或铌酸锂晶体型。

8.如权利要求1所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，信号检测模块电路包括：差分放大器、锁定放大电路、闭环数字信号处理电路、反馈输出电路以及信号发生电路；

电信号从差分放大器输出后进入锁定放大电路进行检测和滤波，再送入闭环数字信号处理电路，闭环数字信号处理电路输出给反馈输出电路，反馈输出电路的输出作为负反馈信号，输出电压信号，用于控制参考臂上的压电陶瓷线圈上通过的电流信号，从而改变参考臂上缠绕的光纤激光相位，信号发生电路产生的高频交流激励信号通过激励输出电路加到传感臂的线圈上进行磁激励。

9.如权利要求1所述的基于磁致伸缩的光纤微弱磁场检测系统，其特征在于，探测器为光电转换模块。