【摘 要】
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本文基于马赫曾德干涉原理和磁性纳米颗粒在光纤周围呈现各项异性分布的特点,设计出单模光纤-D形空芯光纤-单模光纤（D-SHS）光纤结构的传感器用于光纤矢量磁场传感器。文中首先介绍该光纤矢量磁场传感器的传感原理、制作方法,然后通过实验对矢量磁场的测量结果与D-SHS光纤结构参数对传感器性能的影响进行分析,主要研究内容及创新点为:1、充分利用D形空芯光纤的光传输特点,提出基于磁流体和D-SHS光纤结构的
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本文基于马赫曾德干涉原理和磁性纳米颗粒在光纤周围呈现各项异性分布的特点,设计出单模光纤-D形空芯光纤-单模光纤（D-SHS）光纤结构的传感器用于光纤矢量磁场传感器。文中首先介绍该光纤矢量磁场传感器的传感原理、制作方法,然后通过实验对矢量磁场的测量结果与D-SHS光纤结构参数对传感器性能的影响进行分析,主要研究内容及创新点为:1、充分利用D形空芯光纤的光传输特点,提出基于磁流体和D-SHS光纤结构的光纤矢量磁场传感器,实现了对磁场强度和磁场方向的测量。阐述该光纤矢量磁场传感器的基本结构和制作流程,对该光纤矢量磁场传感器的传感原理进行了理论分析。2、通过实验研究了光纤矢量磁场传感器对磁场强度和磁场方向的响应,并且对两个不同光纤结构参数光纤矢量磁场传感器的测量,经实验探究和数据分析可得:在磁场范围32 mT-42 mT内,磁场强度为38 mT时,D形空芯光纤侧抛深度为7.86μm的光纤矢量磁场传感器的磁场强度最大灵敏度为0.24 nm/mT,磁场方向最大灵敏度约为0.102 nm/°。D形空芯光纤的侧抛深度为18.49μm的光纤矢量磁场传感器的磁场强度最大灵敏度为-0.9 nm/mT,磁场方向最大灵敏度为0.06743 nm/°。3、对磁流体浓度、D形空芯光纤侧抛深度及D形空芯光纤长度三项参数对光纤矢量磁场传感器性能的影响进行详细探究。得到以下重要结论:随着磁流体被稀释,D形空芯光纤侧抛深度增加,得到的透射光谱漂移方向均逐渐从红移变为蓝移;随着D形空芯光纤长度的增加,透射光谱漂移方向不变,但灵敏度逐渐提高。最后探究外界温度对光纤矢量磁场传感器的干扰情况,通过实验得知该光纤矢量磁场传感器对温度的灵敏度为0.06667 nm/℃,并提出消除外界温度影响的拟解决方案。
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