自动消除磁滞模糊的光纤测磁传感仪

光纤测磁传感仪根据Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪原理制作，适用于测量静态弱磁场。传感仪的传感臂和参考臂由两条单模光纤组成，传感臂的光纤上粘合了一段磁滞伸缩材料作为传感头．当被测静态场与交变的偏置场共同作用于传感头时，磁滞伸缩材料所产生的纵向应变将导致光纤中的光相位发生变化，利用相位探测装置和锁相放大器就可得出被测场的大小。本系统可探测的最小静态场为７９．５７×１０Ｅ－７（Ａ／ｍ）。     

具有相位补偿的全光纤弱磁场传感仪

本传感仪可用于低频弱磁场或静态场的测量。本系统利用敷置在光纤上的磁致伸缩材料作为敏感元件,把磁场信号转变为光相位信号,然后采用具有相位补偿的全光纤Mach Zehnder干涉仪将相位调制转换为振幅调制;使用零差检测跟踪相位即可得到被测信号。本系统可探测到的最小场为10~(-9)T/m。     

光纤磁场传感器信号解调方法及仿真研究

为了减少相位随机漂移和1/f噪声对信号检测灵敏度的影响,基于磁致伸缩效应的光纤干涉型磁场传感器必需在传感臂或参考臂施加高频调制磁场;考虑负载效应、退磁效应,给出了光纤/磁致伸缩耦合结构的等效应变;采用相位载波(PGC)外调制方案,在参考臂施加高频调制磁场,根据贝塞尔函数展开式,建立了被测磁场与载波磁场振幅、调制磁场振幅之间的关系式;借助Matlab/Simu-link,对相位解调方法进行仿真,仿真结果与理论分析结果十分吻合;研究了输出信号幅值随调制磁场幅值变化的趋势,得到高频调制磁场幅值的最优值。     

超磁致伸缩薄膜/光纤的制备及其磁探测性能

采用磁控溅射工艺在光纤表面制备了厚度均匀的TbDyFe超磁致伸缩薄膜。利用马赫 曾德尔干涉仪对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试。结果表明:在调制频率f=1kHz附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1kA/m的条件下,输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50kA/m的直流磁场范围内,传感器(对应1m长传感臂)可探测的最小磁场变化Hmin=8.6×10-2A/m,若采用分辨力为10-6rad的干涉仪并增加镀膜光纤的长度和薄膜厚度,则可进一步提高传感器的磁探测灵敏度。     

基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究

对基于压电换能器PZT(Piezoelectric Transducer)的外调制相位生成载波PGC(Phase-Generated Carrier)法进行了深入的理论分析和实验研究.PZT光纤相位调制器利用电致伸缩效应来改变缠绕在其上面的光纤的长度,进而实现对光纤中光相位的周期性调制.在马赫曾德尔光纤干涉仪MZI(Mach-Zehnder Interferometer)的参考臂中加入该光纤相位调制器便可以将载波信号调制到光纤干涉仪的输出信号当中.计算机仿真分析了调制参数对PGC解调结果的影响.并通过实验验证了这种调制解调方案的可行性.利用美国国家仪器公司的数据采集系统及Labview编写的解调算法,在臂长为200 m的MZI中成功实现了相位解调,恢复出MZI传感臂中的原始相位信息,解调信号与原始信号的相关系数在0.99以上.     

消除磁滞干扰的光纤磁敏传感器

利用双臂Mach-Zehnder光纤干涉仪测量磁场强度的结构是将其一臂涂覆某种磁致伸缩材料作为敏感臂,另一臂作为参考臂.假如把它们同置于待测磁场中,则通过两者的光束将出现光程差或相移,可据此测定磁场强度.实际上,铁磁材料都存在磁滞性和剩磁性,以致后续的测量值不确定.为解决这个问题,作者们将敏感臂置在V_0和V_s电源所激励的交变磁场中,见图1.V_0所激励的正弦交变磁场幅值较小,频率选用远高于常规干扰信号的基频,作     

基于M-Z干涉仪的光纤电流传感器应用研究

介绍了M-Z(Mach-Zehnder)干涉仪原理,分析了磁致伸缩材料的性质,提出了在正方形磁致伸缩材料上粘贴光纤的正交结构,构成了双臂对称型的M-Z干涉仪,使基于磁致伸缩材料的光纤电流传感器得到了温度补偿,消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响.传感头在环境温度为5～65℃时,测量误差为0.8%,表明了该结构能达到温度补偿的效果.     

微波场中光纤探头温升的研究

当把光纤温度传感器置于微波场中测温时，由于受电磁场的作用，传感头内部将有能量损耗，以致发生测温偏差。本文将传感头简化成有限长圆柱，计算出在微波场中传感头的能量损耗和温度变化。最后还分析了一种实际热色效应光纤温度传感器。     

实用的在线光纤电流传感器

提出了一种由磁致伸缩材料管和光纤光栅构成的新型光纤光栅电流传感器。实验结果表明该传感器有良好的线性响应 ,并且不受磁滞效应的影响。波长漂移对线电流的灵敏度为 0 .0 0 0 74nm/A     

Terfenol-D高频磁滞特性测试与分析

目前对超磁致伸缩材料Terfenol-D的研究,主要集中于静态或准静态条件下的磁滞特性的测试和分析.为了更好的探究材料的高频磁滞特性,将Terfenol-D制成方形环状薄片样品,在不同驱动磁场频率和磁密幅值的条件下,测量其动态磁滞回线,分析磁损耗的数值和变化趋势,探究剩磁和矫顽力等磁特性参数随频率和磁密幅值的变化规律.测试结果表明:当驱动磁场频率或磁密幅值增加时,动态磁滞回线横向变宽、面积增大,剩磁、矫顽力和损耗也都随之增大.此项研究为超磁致伸缩材料Terfenol-D高频磁滞特性和电磁损耗的理论分析提供了实验数据基础.     

一种基于光纤传感脉冲磁场传感器的研究

光纤传感器具有许多优点,它已应用到很多领域.本文介绍了基于光纤传感的脉冲磁场传感器的基本原理,提出了脉冲磁场测量系统的设计方案.分析了光纤脉冲磁场测量系统的带宽.结果表明此系统设计可行、方案选择合理.     

基于非晶合金的位移/位置传感技术新进展

非晶合金是一种具有长程无序、短程有序微观结构的新型软磁材料,以其独特性能在传感领域具有很大的应用潜力。按照磁致伸缩的强度不同,详细介绍高磁致伸缩和近零磁致伸缩非晶合金位移/位置传感器,重点对传感机理进行分析和比较,指出该传感技术发展的特点和趋势。     

Magnetostrictive composite-fiber Bragg grating (MC-FBG) magnetic field sensor

We report a magnetostrictive composite-fiber Bragg grating (MC-FBG) magnetic field sensor based on the direct coupling of the magnetostrictive strain in an epoxy-bonded Terfenol-D particle pseudo-1-3 MC actuator with a FBG strain sensor. The MC-FBG sensor exhibits a large and fairly linear quasistatic peak wavelength shift of 0.68 nm under an applied magnetic field of 146 kA/m and a wide extrinsic magneto-optical signal frequency range up to at least 60 kHz. These quasistatic and dynamic characteristics, together with the electromagnetic interference immunity, large-scale multiplexing potential and self-reference capability, enable the application of the MC-FBG sensor in distributed magnetic field sensing over long distances.     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

光纤激光腔内的传感技术研究进展

光纤激光腔内的传感技术已广泛应用于温度、应变、声波、振动、磁场和电压等物理量的检测,与传统的光纤传感器相比,光纤激光传感器具有抗电磁干扰、窄线宽和高信噪比等优势,其应用前景广阔.在此,综述激光腔内光纤传感技术的研究进展,阐述环形腔和线性腔两种不同的腔内结构,总结基于不同腔内结构光纤激光传感器的工作原理;此外,按照温度、溶液、磁场、应力/应变的分类对光纤激光传感器性能进行介绍,并对未来的应用前景进行展望.     

一种新型传感结构的光纤直流电流传感器

提出了一种用于高压直流电流测量的光纤传感器的新结构,采用这种光学结构的传感器能够克服原有传感器光路在光输出不对称时,测量误差较大,无法实现对被测量高准确度解调的缺点。实验结果表明:即使双光路间的衰减系数差异5倍时,被测直流电流的相对误差小于0.2%。     

Terfenol-D/SAW谐振器/Terfenol-D复合磁传感器

设计了一种由超磁致伸缩材料Terfenol-D和SAW谐振器构成的复合磁传感器,在磁场作用下,Terfenol-D沿长度方向伸缩,并将应力应变传递至SAW谐振器,使其产生应变,造成谐振频率改变,通过测量SAW谐振器谐振频率的变化来测量磁场强度.分析了该磁传感器的传感原理,建立了该复合磁传感器的静态模型,对弹性敏感元件进行了受力分析,根据压磁方程和受力平衡得到该磁传感器的静态特性.实验结果表明:该复合磁传感器灵敏度可达341.6Hz/Oe,较Terfenol-D/SAW谐振器结构灵敏度提高了3倍;测量谐振频率的分辨率为1Hz,SAW谐振器频率稳定度为0.1×10-6时,该磁传感器对磁场的分辨率为10-6T.