物联网技术不断发展给人类带来高效便捷的生活,同时社会进步对信息感知元件的需求也逐渐增强。传感器作为信息感知与传递的工具,受到当今科研工作者的高度关注。磁场传感器因在社会生产、日常生活中应用普遍,具有非常重要的研究意义。近十几年,基于磁流体的磁光特性,众多的磁场传感器已经被设计出来,但这类磁场传感器仍存在响应速度慢、成本昂贵等不足。本文利用磁流体的磁光二向色性效应,设计基于光偏振态检测的新颖磁场传感结构。主要研究内容如下:(1)简述磁场传感器的研究价值与在新兴技术中的应用,介绍几种不同原理的磁场传感器并分析其优缺点;阐述磁流体研究背景、组成与分类、光学特性,并总结基于磁流体的光学性质设计磁场传感器的研究现状。(2)基于磁流体与侧面抛磨光纤的磁场传感器设计。采用侧面弧型槽抛磨法制作D形光纤,将其侧抛面浸入磁流体中,在垂直光纤方向施加平行于侧抛面的外磁场,设计一种响应速度快、鲁棒性好的光纤磁场传感器。基于光偏振调制,研究磁流体浓度、磁场强度对光纤磁场传感器灵敏度的影响。研究发现,增加磁流体浓度可以改善磁场传感器的灵敏度;外部磁场的增大使光偏振调制深度增大。当磁流体与水体积比为1:6,磁场在100 Oe-200 Oe变化时,光偏振度变化为0.282×10-3/Oe。该磁场传感器信号处理系统由偏振分束器与光电探测器组成,与其他类型磁场传感器相比,结构简单,成本较低。(3)基于磁流体空间光偏振调制的磁场传感器设计。由于D形光纤的制作步骤较为复杂,制作难度大,本文在原有研究基础上,简化磁场传感器结构,设计一种结构更为简单、传感灵敏度更高的磁场传感器。将装有磁流体的比色皿放置于两块磁铁之间,光线垂直入射比色皿并与外部磁场垂直,外部磁场诱导磁流体产生磁光二向色性效应,使得平行与垂直于磁场方向振动的光电场分量衰减率不同。当光线通过比色皿时,其偏振态将被调制。根据光电探测器的输出电压,计算光的偏振态,可实现对外部磁场的测量。基于光偏振态检测,对磁流体浓度、磁场强度与磁场传感系统灵敏度的关系做出研究。研究发现,高浓度的磁流体可以改善磁场传感器的灵敏度;当磁流体浓度为1%,磁场在25 Oe-50 Oe变化时,光偏振度变化为0.384×10-3/Oe。该磁场传感器结构在原有基础改善传感器灵敏度。此外,文中还对浓度为3%的磁流体进行重复磁场测量实验,以测试磁滞现象对磁场传感器的影响。