基于磁性液體的微納光纖磁場(chǎng)傳感器設(shè)計(jì).pdf

1、集成化、微型化、高性能是新時(shí)代傳感器的發(fā)展方向及發(fā)展要求，基于光學(xué)技術(shù)的光纖傳感器相比于傳統(tǒng)傳感器，具有抗電磁干擾、靈敏度高、體積小等諸多優(yōu)勢(shì)，是取代傳統(tǒng)傳感器的最佳方案。光纖磁場(chǎng)傳感突破了傳統(tǒng)磁場(chǎng)傳感方法電磁干擾等問(wèn)題的限制，在磁場(chǎng)探測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了非常大的發(fā)展?jié)摿?。隨著光纖工藝的迅速發(fā)展，微納光纖憑借其特殊的微納結(jié)構(gòu)，擁有比傳統(tǒng)光纖更優(yōu)越的光學(xué)傳感特性，因而得到了研究人員的廣泛青睞。本論文在對(duì)常規(guī)光纖磁場(chǎng)傳感器改進(jìn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合磁流體

2、及微納光纖技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種光纖磁場(chǎng)傳感系統(tǒng)，具體工作內(nèi)容包括:
　　1.詳細(xì)研究了磁流體的光學(xué)特性，理論分析了微納光纖的基本特性及傳感原理。通過(guò)數(shù)學(xué)建模及理論推導(dǎo)分析了圓柱形和錐形微納光纖的模場(chǎng)特性，得到了微納光纖的倏逝場(chǎng)強(qiáng)度分布規(guī)律。為微納光纖基于倏逝場(chǎng)理論的傳感提供了理論依據(jù)。
　　2.在理論研究的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計(jì)了一種結(jié)合微納光纖技術(shù)及磁流體的磁場(chǎng)傳感結(jié)構(gòu)，采用化學(xué)腐蝕法制作了微納光纖倏逝場(chǎng)傳感元件，利用磁流體作為倏逝

3、場(chǎng)介質(zhì)，采用了直通式光路對(duì)該傳感結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了0.02μW/mT的磁場(chǎng)探測(cè)靈敏度。
　　3.針對(duì)光纖磁場(chǎng)傳感器高靈敏度高穩(wěn)定性的發(fā)展要求，論文結(jié)合光纖環(huán)形腔衰蕩技術(shù)，采用磁流體-微納光纖倏逝場(chǎng)磁場(chǎng)傳感結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)完成了一種高靈敏度、抗光源波動(dòng)影響的光纖磁場(chǎng)傳感系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)理論分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)光路進(jìn)行了優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了靈敏度95.Sns/mT的穩(wěn)定傳感系統(tǒng)。
　　論文從理論研究出發(fā)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提供了一