磁場測量技術(shù)已經(jīng)在電力工業(yè)、航空航天、國防軍事和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的需求。與傳統(tǒng)的電學(xué)傳感器相比,光纖傳感器因體積小、靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)勢使其成為傳感領(lǐng)域的熱門課題。而納米磁流體作為一種新型磁敏感材料,在外磁場作用時具有一些良好的光學(xué)特性,如光學(xué)透射特性、雙折射效應(yīng)等�；谝陨蟽烧叩慕Y(jié)合,可以研制出多種基于磁流體的光纖磁場傳感器件。本文先利用飛秒激光微加工技術(shù)制備了一種光纖磁流體薄膜,并在磁場作用下對其透光特性進(jìn)行了研究。然后從提高磁場測量靈敏度和測量精度兩方面出發(fā),結(jié)合磁流體的雙折射效應(yīng),研制了一種基于磁流體的光纖Sagnac干涉磁場傳感器和一種基于磁流體的光纖激光磁場傳感器。本文主要內(nèi)容如下:（1）利用飛秒激光技術(shù),通過設(shè)定自定義的激光掃描路徑,選擇最優(yōu)加工參數(shù)在單模光纖上刻蝕出承載磁流體的微通道進(jìn)而制備磁流體薄膜。理論分析了有、無外部磁場、不同外磁場三種情況下磁流體的微觀結(jié)構(gòu),并通過實驗研究了光以垂直磁場方向入射到磁流體薄膜的透光特性。實驗結(jié)果表明磁場強度從0m T逐漸增大至40.51m T時,光強度變化幅度大約在6.12d B,在0～11.34m T間光強變化... 

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 磁場傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電學(xué)磁場傳感器
        1.2.2 光纖磁場傳感器
    1.3 基于磁流體的光纖磁場傳感器
        1.3.1 磁流體的簡介
        1.3.2 磁流體的性質(zhì)
        1.3.3 基于磁流體的光纖磁場傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究意義及主要內(nèi)容
2 磁流體薄膜的透光特性理論及實驗研究
    2.1 基于蒙特卡洛方法的磁流體微觀結(jié)構(gòu)研究
        2.1.1 磁流體微觀結(jié)構(gòu)的物理模型
        2.1.2 磁流體微觀結(jié)構(gòu)的模擬分析
    2.2 磁流體薄膜的透光特性實驗研究
        2.2.1 磁流體及光纖材料的選擇
        2.2.2 光纖磁流體薄膜的制作
        2.2.3 光纖磁流體薄膜的透光性實驗
    2.3 本章小結(jié)
3 基于磁流體的光纖Sagnac干涉磁場傳感器
    3.1 基于磁流體的光纖Sagnac干涉磁場傳感器的傳感機理
    3.2 基于磁流體的光纖Sagnac干涉磁場傳感系統(tǒng)的搭建
    3.3 實驗結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于磁流體的光纖激光磁場傳感器
    4.1 基于磁流體的光纖激光磁場傳感器的傳感機理
    4.2 基于磁流體的光纖激光磁場傳感系統(tǒng)的搭建
    4.3 實驗結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 下一步計劃
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B.學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Fiber in-line magnetic field sensor based on Mach-Zehnder interferometer integrated with magnetic fluid[J]. 雷雪琴,徐彥超,于雅婷,彭保進(jìn).  Optoelectronics Letters. 2019(01)
[2]可雙參量同時測量的光纖磁場傳感器[J]. 趙月,曹曄,童崢嶸,王艷.  光子學(xué)報. 2016(12)
[3]Magnetostrictive composite material-based polarimetric heterodyning fiber-grating laser miniature magnetic field sensor[J]. 何煒,程凌浩,袁強,梁貽智,金龍,關(guān)柏鷗.  Chinese Optics Letters. 2015(05)
[4]磁流體的光學(xué)特性及其在光電信息傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 趙勇,董俊良,陳菁菁,李星.  光電工程. 2009(07)
[5]磁場測量方法及其應(yīng)用[J]. 胡苗苗,劉海順,李端明,王懷軍.  現(xiàn)代物理知識. 2008(04)
[6]磁場測量技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J]. 姜智鵬,趙偉,屈凱峰.  電測與儀表. 2008(04)
[7]Measurement of the magnetic field-dependent refractive index of magnetic fluids in bulk[J]. 劉婷,陳險峰,狄子昀,張軍鋒,李新碗,陳建平.  Chinese Optics Letters. 2008(03)
[8]光纖激光器技術(shù)及其研究進(jìn)展[J]. 武建芬,陳根祥.  光通信技術(shù). 2006(08)
[9]復(fù)合腔全光纖環(huán)形激光器單縱模雙向同時激射的實驗研究[J]. 彭江得,陳曉鵬,劉小明,唐平生.  光學(xué)學(xué)報. 1998(10)
[10]磁流體磁光特性的研究及其應(yīng)用[J]. 潘學(xué)禮,潘應(yīng)天.  光學(xué)學(xué)報. 1996(12)

碩士論文
[1]基于法拉第效應(yīng)的正交雙頻光纖激光磁場傳感器的敏感特性研究[D]. 余力.暨南大學(xué) 2015
[2]磁流體雙折射特性的研究及應(yīng)用[D]. 李浩.東北大學(xué) 2014
[3]光纖中磁流體在外磁場作用下光透射特性的研究與建模[D]. 湯靜.武漢理工大學(xué) 2012
[4]磁流體光學(xué)透射特性理論與實驗研究[D]. 吳溫龍.東北大學(xué) 2012
[5]光纖微弱磁場傳感器技術(shù)[D]. 薛志英.電子科技大學(xué) 2001



本文編號：3689586