本文關(guān)鍵詞：基于MZ干涉儀的光纖磁場傳感器研究

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【摘要】：本論文主要研究了磁性液體和MZ干涉儀在磁場測量領(lǐng)域的應(yīng)用。磁性液體薄膜的雙折射效應(yīng)、超順磁性以及磁控折射率特性等效應(yīng)使得外加磁場變化時,磁性液體薄膜的折射率、介電常數(shù)等屬性隨之改變。所以將磁性液體薄膜包覆在特定光纖結(jié)構(gòu)或填充在內(nèi)部有孔的光纖中時,磁場變化會導(dǎo)致傳感光纖中光波的相位、波長、光強以及偏正態(tài)等參量發(fā)生變化。我們通過探測這些物理量的變化量,即可反推出描述磁場屬性的參量,達到測量外界磁場的目的。本課題的主要研究內(nèi)容如下:1、闡述了磁性液體和光纖傳感在磁場測量方面的研究狀況,介紹了MZ干涉儀、光纖磁場傳感器的工作原理和幾種常見的光纖磁場傳感器,并分析了各自的優(yōu)缺點。2、詳細介紹了磁性液體的組成以及磁性液體的穩(wěn)定性、雙折射效應(yīng)、磁控折率特性、超順磁性等特性。闡述了磁性液體的折射率測量方法。此外,還對磁性液體的制備工藝做了詳細介紹。3、提出了一種基于雙腰椎放大結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器。對該傳感器的工作原理作了理論分析,用實驗結(jié)果證明了采用強度解調(diào)的可行性,當(dāng)外加磁場方向垂直于光束傳播方向,磁感應(yīng)強度從0mT到120mT增加時,該傳感器的諧振波長發(fā)生微小藍移,光強減小明顯,靈敏度為0.0943dBm/mT,擬合度為0.97918。4、提出了一種基于花生形錯位結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器。先以花生形錯位結(jié)構(gòu)為光纖傳感頭(無磁性液體薄膜包覆)進行了折射率和溫度測量實驗,得出外界折射率或溫度變化量和諧振波長變化量的線性擬合關(guān)系。測量折射率時,靈敏度為29.68934nm/RIU,擬合度0.99266,對溫度的靈敏度為57.86pm/℃,擬合度達0.9903。之后我們進行了基于花生形錯位結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器(有磁性液體薄膜包覆)的磁場測量實驗。該傳感器對磁感應(yīng)強度的靈敏度為12.227pm/mT,線性擬合度為0.9626。
【關(guān)鍵詞】：磁性液體 光纖磁場傳感器 腰椎放大 花生形結(jié)構(gòu) 錯位結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 光纖磁場傳感器13-18
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 2 磁性液體20-28
• 2.1 概述20-23
• 2.2 磁性液體的特性23-26
• 2.3 磁性液體分類和制備26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 馬赫-澤德干涉型光纖傳感器28-35
• 3.1 概述28
• 3.2 M-Z干涉儀的基本原理28-29
• 3.3 M-Z干涉儀的應(yīng)用29-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 基于雙腰椎放大結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器35-42
• 4.1 基于腰椎放大結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器的制作35-39
• 4.2 基于腰椎放大結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器的原理39
• 4.3 基于腰椎放大結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器實驗及結(jié)果分析39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 5 基于花生形錯位結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器42-51
• 5.1 基于花生形錯位結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器制作42-44
• 5.2 基于花生形錯位結(jié)構(gòu)的折射率實驗44-46
• 5.3 花生形錯位結(jié)構(gòu)的溫度實驗46-48
• 5.4 基于花生形錯位結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器磁場測量實驗48-50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 6 總結(jié)與展望51-53
• 6.1 主要工作和結(jié)論51-52
• 6.2 改進與展望52-53
• 參考文獻53-56
• 作者簡歷56

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