[实用新型]一种基于新型微型光纤光栅传感器的超磁致伸缩磁场传感器

说明书

本实用新型提供了一种基于新型微型光纤光栅传感器的超磁致伸缩磁场传感器，属于光纤传感技术领域。该传感器包括超磁致伸缩材料，长度L；微型光纤光栅传感器，包括均匀光纤Bragg光栅，其中光纤光栅长度为l；封装套管，长度为(L‑l)/2；沿超磁致伸缩材料纵向布置，即磁致伸缩方向；可拆换微型光纤光栅传感器夹具，包括夹板和螺栓。本实用新型具有灵敏度大，稳定性好，响应速度快，结构简单，安装方便，适用性强等优点。

技术领域

本实用新型属于光纤光栅传感技术领域，涉及到一种基于新型微型光纤光栅传感器的超磁致伸缩磁场传感器。

背景技术

随着科学技术不断发展，磁场的应用越来越广泛，在矿藏探测、地震预测，医疗成像、电气工程等领域日渐凸显了其重要性。因此对磁场进行精确有效的测量具有重要意义。目前我国常用的磁场测量方法主要有磁力法、电磁感应法、磁饱和法、霍尔效应法、磁阻效应法等，不同原理的磁场传感器具有不同的特点，相应地也有不同的应用场合和使用条件，如磁阻效应法，由于受其非线性和对温度的依赖性限制，一般仅适用于低温环境以及较强磁场。本实用新型将磁场变化转化为超磁致伸缩材料的应变变化，通过光纤光栅传感技术测量应变变化来间接测定磁场变化，充分发挥光纤光栅传感技术的优势，测量精度高，响应速度快，长期稳定性好；且所述磁场传感器结构简单，适用性强，应用前景好。

然而，目前使用较多的基于光纤光栅的超磁致伸缩磁场传感器是将光纤光栅直接粘贴在超磁致伸缩棒上，超磁致伸缩棒的长度通常较小，通常存在着灵敏度低，稳定性差等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于新型微型光纤光栅传感器的超磁致伸缩磁场传感器，以提高检测灵敏度和稳定性，相比裸光纤光栅直接粘贴方式，灵敏度可提高L/l倍，其中L为超磁致伸缩材料的长度，l为光纤光栅的长度，且传感器采用夹具形式固定，安拆简便，稳定性好。

本实用新型的技术方案：

一种基于新型微型光纤光栅传感器的超磁致伸缩磁场传感器，所述的基于新型微型光纤光栅传感器的超磁致伸缩磁场传感器包括超磁致伸缩材料1和沿其磁致伸缩方向布置的微型光纤光栅传感器2；

所述的超磁致伸缩材料1是采用TeDyFe材料制成的圆柱体或长方体，通过夹具与微型光纤光栅传感器固定；所述的超磁致伸缩材料1的长度方向为磁致伸缩方向，磁致伸缩系数为1500～2000ppm；所述的超磁致伸缩材料1沿长度方向做开槽处理，槽截面为半圆形，直径d_g与封装套管5直径D相等；

所述的微型光纤光栅传感器2包括均匀光纤Bragg光栅4和封装套管5；所述的微型光纤光栅传感器长度L_w与超磁致伸缩材料1长度L相等，微型光纤光栅传感器沿超磁致伸缩材料1长度方向布置于其槽内；

所述的封装套管5布置在均匀光纤Bragg光栅4两端，长度为(L-l)/2；

所述的微型光纤光栅传感器夹具包括夹板6和螺栓7，通过螺栓7将夹板6 紧密固定于超磁致伸缩材料1长度方向两端。

所述的超磁致伸缩材料1的长度L根据实际使用选定，且大于微型光纤光栅传感器中的均匀光纤Bragg光栅的长度l。

微型光纤光栅传感器夹具的夹板6的上部做开槽处理，槽截面为半圆形，截面直径d_b与封装套管5直径D相等。

所述的封装套管5，由弹性模量较高的钢管制成，E≈200GPa；所述的封装套管5，与均匀光纤Bragg光栅4光纤部分通过环氧树脂或丙烯酸酯类胶粘实现紧密结合。

所述的微型光纤光栅传感器夹具可拆换。