干涉型光纖弱磁傳感器解調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是一種成熟的傳感器技術(shù)，它具有很多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度（sensitivity）高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)（可用于高壓、高溫、電磁干擾等工作環(huán)境）、安裝方便（可以根據(jù)各類儀器或應(yīng)用結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)）、遠(yuǎn)程傳感（可用光纖傳輸信息進(jìn)行遙測(cè)）等等。而光纖微弱磁場(chǎng)傳感器是光纖傳感技術(shù)中一個(gè)重要的研究方向。本論文研究重點(diǎn)是干涉型光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室原有研究工作的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了整套系統(tǒng)，具體包括：對(duì)磁場(chǎng)換能器的磁致伸縮材料、光纖長(zhǎng)度、骨架形狀等工藝進(jìn)

2、行實(shí)驗(yàn)探討及設(shè)計(jì)，對(duì)傳感信號(hào)的處理電路進(jìn)行了穩(wěn)定性、靈敏度兩個(gè)方面的改進(jìn)，并且利用磁場(chǎng)換能器的方向性對(duì)三維矢量磁場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量。同時(shí)還和其他同學(xué)合作，參與了電場(chǎng)換能器設(shè)計(jì)等工作。 本文分別從光路穩(wěn)定性和電路穩(wěn)定性兩個(gè)方面對(duì)干涉型微弱磁場(chǎng)傳感器進(jìn)行了詳細(xì)研究。在光路穩(wěn)定性分析中，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的干涉儀（M-Z干涉儀和Michelson干涉儀）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較，驗(yàn)證了帶法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡的干涉儀具有很好的穩(wěn)定性。在電路穩(wěn)定性分析中，主要針對(duì)弱

3、磁解調(diào)系統(tǒng)的電路特性穩(wěn)定性進(jìn)行分析，具體包括：通過(guò)電路自相關(guān)和互相關(guān)解調(diào)方法的理論比較，得出采用互相關(guān)解調(diào)的鎖定放大技術(shù)對(duì)微弱光傳感信號(hào)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換后端處理具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，與此同時(shí)，采用了基于反相放大技術(shù)的閉環(huán)反饋電路設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性及靈敏度有了較大的提高，傳感系統(tǒng)更具實(shí)用性。最后經(jīng)過(guò)改進(jìn)的干涉型磁場(chǎng)傳感器系統(tǒng)能夠有效地測(cè)試微弱磁場(chǎng)，重復(fù)性非常好，系統(tǒng)的靈敏度可達(dá)49.4μV/nT，在1Hz時(shí)系統(tǒng)的本底噪聲為2.5×10-5V/