[发明专利]磁致折变光纤折射率测量系统

说明书

本发明公开了一种磁致折变光纤折射率测量系统，包括光源101，通过分光装置102将光源101的光分为两束，一束光作为参考光，另一束作为测量光，待测光纤105置于磁场中，测量光经过待测光纤105透射后和参考光进入光路干涉模块108。激光光源通过单模光纤连接输出到分光设备，分光设备分路器将光源分为两束，经反光镜改变路径后将经过磁致折变光纤的物光与参考光进行耦合合束，CCD感光界面形成干涉，通过调整分路器可以调节物光波与参考光波角度，光线聚焦获取清晰的全息图。通过干涉信息处理从而获取磁敏感光纤磁场下的折射率变化情况，进一步验证磁敏感掺杂元素光纤的磁致折变特性。

技术领域

本发明涉及一种用于测量光纤在不同磁场下折射率变化的装置。

背景技术

磁场探测技术广泛应用于军事工程、资源勘探、地震预警、科学研究、工业检测、医疗等领域。然而传统的电学磁场传感器在实际应用中存在一些缺陷，在小型化、功耗、成本、稳定性、复用能力和远程监控等方面存在明显不足。高灵敏度，可应用于复杂环境磁探测技术，是目前磁场目标探测核心难题。相较于电子器件，光纤传感器具有高灵敏度、高精度、大动态范围、抗电磁干扰以及耐高温高压等显著技术优势，在磁场测量，特别是微弱磁场测量方面受到了广泛关注。随着光纤传感等技术的发展，各种磁性材料通过涂覆、粘贴、拼接等手段与光纤耦合，实现高灵敏度的磁场测量。

折射率作为衡量光纤性能的一个重要指标，不同于磁致伸缩效应导致材料形变不可逆，也区别与磁致旋光效应需要复杂系统增加成本，磁致折变效应可以进行无损测试以及多次重复测试，具有较高的稳定性和灵敏度，在光纤磁场传感应用方面均具有巨大优势。与传统的光纤磁场传感相比，通过在光纤中掺杂磁性材料，利用磁致折变特性实现磁场传感，以光纤本身作为敏感元不仅弥补了磁场传感中磁流体易挥发易沉积、制备困难等不足，而且在体积、灵敏度、灵活性、使用寿命等方面更具有优势。光纤的磁致折变特性测量系统可以解决现有磁探测仪灵敏度较低、体积大、需要供电、组网困难、无法满足复杂环境如水下长期工作的难题，为未来的基于光纤折射率磁场传感提供了新的解决方案。

但是目前鲜少有关于磁致折变光纤的相关研究。如何高精度的测量磁场下光纤的折射率变化，是目前光纤磁致折变特性研究的空白。在光纤中掺杂磁感应材料提高光纤的磁特性，通过光纤折射率变化来反映磁场大小，并且光纤本身抗电磁干扰可以强磁场恶劣环境下工作，具有测试范围广、抗电磁干扰、测试精度高的优势，在磁场传感领域具有广泛的研究意义和普遍的应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前没有专门用于测量光纤磁致折变特性装置的问题，提出一种磁致折变光纤折射率分布测量系统，为研究光纤的磁致折变特性提供新思路，在光纤磁场传感领域开创新道路。

本发明的技术方案是：

一种磁致折变光纤折射率测量系统，包括光源101，通过分光装置102将光源101的光分为两束，一束光作为参考光，另一束作为测量光，待测光纤105置于磁场中，测量光经过待测光纤105透射后和参考光进入光路干涉模块108。

待测光纤105垂直于测量光光路，测量光沿待测光纤105的横向传播。

待测光纤105安装在光纤自动对焦支架106上，光纤自动对焦支架106置于磁场发生装置2中。

待测光纤105浸没在含匹配液的比色皿中，再由光纤自动对焦支架106固定光纤和比色皿。

采用温控设备3调节待测光纤105的温度。

磁场发生装置2置于电磁屏蔽装置4中。

整个测量系统安装在真空稳定装置5中。

参考光和测量光的光路上安装反光镜103，参考光经反光镜103进入光路干涉模块108，测量光经反光镜103进入待测光纤105折射后进入光路干涉模块108。