基于磁致伸縮復合材料的光纖激光磁場傳感器研究.pdf

1、近年來，由于光纖磁場傳感器的諸多性能優(yōu)勢，如抗電磁干擾能力強，重量輕，體積小以及帶寬大等等，在研究中受到了越來越多的關(guān)注。一些物理現(xiàn)象，如法拉第效應、磁力等等，都可以用于制作光纖磁場傳感器，這其中，最流行的莫過于基于磁致伸縮材料的光纖磁場傳感器的研究。然而，磁致伸縮材料非常脆弱，在高頻工作狀態(tài)下會因低電阻率而產(chǎn)生較強的渦流效應。因此，本課題提出了一種磁致伸縮復合材料，以求性能上的提高。
　　在本文中，我們設計了一種新型的微型光纖磁

2、場傳感器，通過將 DBR光纖激光器嵌入環(huán)氧樹脂與Terfenol-D粉末混合的磁致伸縮復合材料中而制得。DBR光纖光柵激光器是利用一個193nm準分子激光器，在摻鉺光纖上分別刻寫長度為6.5mm和5.5mm的光柵，光柵間距為5mm而制得。磁致伸縮復合材料是按照Terfenol-D粒子、E44環(huán)氧樹脂和650聚酰胺固化劑體積比為1:10:10混合制備而成。當施加橫向磁場時，磁場誘導磁致伸縮復合材料發(fā)生形變。磁場傳感器的機械結(jié)構(gòu)將形變轉(zhuǎn)換成

3、橫向應力施加于嵌入的DBR光纖激光器上。然后，激光的雙折射發(fā)生改變，最終表現(xiàn)為拍頻信號的變化。通過鑒別拍頻信號頻率的變化，來測量施加的磁場強度。經(jīng)測量，本文提出的磁場傳感器的靈敏度可達10.5 Hz/μT，磁場測量范圍高達約0.3T。
　　本論文的主要內(nèi)容如下：
　　首先，我們研究雙偏振光纖激光器的制備。利用相位掩膜法及193nm準分子激光器，在摻餌光纖上直接刻寫與模板波長相匹配的光纖光柵對，進而研制出了具有兩個正交偏振態(tài)的

4、單縱模DBR光纖光柵激光器，并通過退火處理提升了DBR光纖激光器的性能。
　　其次，利用Terfenol-D粉末，環(huán)氧樹脂E44及其固化劑，對磁致伸縮復合材料進行了制備，建立了樹脂基磁致伸縮復合材料的受力模型，并進行了公式推導。對制備過程中的工藝與注意事項進行了簡短的討論。
　　再次，實現(xiàn)了基于磁致伸縮復合材料的DBR光纖磁場傳感器，根據(jù)光纖中的雙折射效應，推導了光纖激光器的拍頻漂移與待測磁場之間的關(guān)系，實驗上實現(xiàn)了對磁場的