基于磁流体的干涉型光纤温度与磁场双测量传感器

将一种基于磁流体包覆的单模-大芯径多模光纤-单模-单模错位熔接(SMSS)构成的马赫-曾德干涉仪(MZI)和光纤光栅(FBG)相结合,利用磁流体的磁致折变效应和光纤光栅的温度灵敏特性,实现了低成本的温度与磁场双测量.利用光束传播法模拟分析了传感结构的内部光场,确定多模光纤的选型,熔接并制作了传感结构,建立敏感矩阵,实现温度与磁场的同时测量.实验测试结果表明,该传感结构的磁场与温度灵敏度分别为15.9 pm/Oe和-161.7 pm/℃.     

一种用于同时测量温度和磁场强度的磁流体LPFG-FBG传感器

针对现有光纤传感器测量温度、磁场强度时灵敏度较低的问题,提出了一种基于光信号的光纤温度磁场传感器。传感器以长周期光纤光栅（LPFG）级联光纤布喇格光栅（FBG）作为传感结构,以磁流体作为磁性敏感材料,采用HF溶液腐蚀光纤包层来提高灵敏度。首先介绍了传感器实现温度和磁场强度的双参量测量原理,然后利用Optigrating仿真软件对LPFG-FBG传感单元进行模拟仿真,最后根据仿真结果制作传感器并搭建实验环境进行温度和磁场强度的测量实验。实验结果表明：当温度为35～85℃时,传感器的温度灵敏度为85.7 pm/℃;当磁场强度为4～20 m T时,磁场强度灵敏度为65 pm/m T,且稳定性良好。     

长周期光纤光栅温度传感性能分析

长周期光纤光栅的谐振波长与温度的变化基本呈线性关系,线性拟合的标准差可以表示长周期光纤光栅损耗峰对应波长的波动性。提出了一种初步衡量长周期光纤光栅的温度传感性能优劣的方法,即用长周期光纤光栅温度灵敏度与拟合标准差的比值P的大小来判断长周期光纤光栅的温度传感性能优劣。大量的实验数据证明,长周期光纤光栅温度传感特性的优劣与参数P的大小是一致的,即P值越大则长周期光纤光栅的温度传感特性越好,P值越小则长周期光纤光栅的温度传感特性越差。     

基于菲涅尔反射的磁流体折射率可调谐特性研究

为更好地利用磁流体折射率可调谐特性设计磁流 体光栅、磁流体光纤调制器、磁场传感器等光学器 件,本文通过理论分析,分别从磁场大小、方向、以及温度三个因素对磁流体折射率的可调 谐特性进行研 究。基于菲涅尔反射理论设计了用于测量磁流体折射率的微型封闭反射式传感探头,搭建了 实验系统。采 用已知样品标定法解决系统本征反射的干扰问题,分别调节磁场强度、传感探头与磁场夹角 、温度,对磁 流体折射率进行了测量,并通过磁电效应理论对实验结果进行了分析和验证。结果表明:在 磁场作用下, 磁流体折射率在光束电场与磁场方向呈不同夹角时,磁流体折射率随着磁场强度增大而呈现 出递增和递减 趋势, 平行时递增趋势最明显,磁流体折射率变化0.017,垂直时递 减趋势最明显,磁流体折射率变化 0.015;同时得到了磁流体折射率和温度拟合 优度为0.989的三次多项式方程。该研究结果对磁流体光学器件的结构设计具 有重要意义。     

磁流体包覆薄包层光纤光栅磁场传感研究

利用磁流体替代光纤布喇格光栅(FBG)的部分二氧化硅包层,制作了一种磁流体封装薄包层FBG结构的磁场传感器,研究了传感器对磁场和温度的响应特性。结果表明,在5.0～20.0mT的磁场范围内,传感器的波长灵敏度和功率灵敏度分别为34.9pm/mT和-1.063dBm/mT,波长线性响应度达到了99.2%。封装工艺未改变FBG波长随温度线性变化的特性,但受磁流体磁光效应影响,其温度灵敏度减小到9.2pm/℃。该传感器可实现磁场测量中的温度补偿,方法简单、易于实现。     

基于磁流体的光纤光栅电流传感器

为了满足在电力装备中对电流监测的需求,本文提 出一种基于磁流体的长周期光纤光栅(long period fiber grating,LPFG)光学电流传感器。 外界磁场的变化可以引起磁流体折 射率的变化,LPFG的谐振波长受环境折射率的影响。将磁流体包裹的LPFG封装 结构置于通电导体周围的磁场环境中,通过测量LPFG的波长漂移量即可得到被测电流的情 况。实验证明了电流传感器的可行性及稳定性,其灵敏度约为－2.3 nm/A;该传感器结构简单、 灵敏度高、抗干扰性能良好,同时体积小、无磁滞效应,易于和电力设备集成;在电力系统 的电流监测中具有广阔的应用前景。     

基于长周期光纤光栅的折射率传感器

长周期光纤光栅具有制作成本低、无背向反射、结构紧凑等优点,且对外界折射率变化有较高的敏感性,特别适用于折射率传感．简要概括了长周期光纤光栅折射率传感的基本原理,介绍了基于长周期光纤光栅的折射率传感器的研究进展,目前的研究重点集中在克服温度交叉干扰、提高传感精度以及拓宽传感范围的方面,比较了各种方案的优缺点．     

基于磁流体磁体积效应的磁场与温度双参量传感器

为了实现磁场与温度的同时测量,提出并制作了一种基于磁流体(magnetic fluid, MF)磁体积效应的法布里-珀罗(Fabry-Perot, FP)腔与光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)级联的复合传感结构。注入空芯光纤(hollow-core fiber, HF)的MF液面与单模光纤端面形成的FP腔同时对磁场和温度敏感,与之级联的FBG只对温度敏感。通过同时监测FP腔特征峰与FBG布拉格反射峰的波长漂移,利用传感器磁场与温度敏感系数矩阵,同时获取温度与磁场信息。实验成功制备了初始腔长为56.1μm的FBG-FP温度磁场双参量传感器,磁场与温度灵敏度分别达到了16.21 pm/Oe和9.96 pm/℃,具有体积微小、结构简单、成本低等特点。该传感器可解决常规光纤磁场传感器的磁场-温度交叉敏感问题。     

腐蚀长周期光纤光栅温度稳定性研究

长周期光纤光栅在光纤通信和传感等方面应用广泛,温度稳定性是其在实际应用中一个十分关键的问题。本文分析了腐蚀长周期光纤光栅(LPFG)温度特性,通过测试包层半径分别为62.5μm5、0μm、40.25μm和34.5μm的长周期光纤光栅的温度特性,得到了光栅温度灵敏度随着包层模半径的减小及耦合包层模阶次的升高而灵敏度减小,提出了提高长周期光纤光栅温度稳定性的新方法。     

光子晶体光纤长周期光栅制作技术与应用最新进展

详细介绍了光子晶体光纤长周期光栅几种典型制作方法,包括相位掩模法、CO2激光脉冲激励法,机械压力诱导法、电弧放电法、液晶法和声波诱导法,并且分析了各种方法的优缺点,简单介绍了光子晶体光纤长周期光栅的温度、应变、折射率传感特性。简要介绍了光子晶体光纤长周期光栅在光通信和光传感领域的应用情况,并且展望了基于光子晶体光纤长周期光栅的新型光子器件的未来发展情况。     

方形亥姆霍兹线圈磁场系统均匀性分析

方形亥姆霍兹线圈用于模拟零磁场或量程范围内的任意大小和方向的磁场,其磁场均匀区与线圈结构尺寸有关。为了得到其磁场均匀区与结构尺寸的关系,构建了方形亥姆霍兹线圈的数学模型,导出了线圈内部任意点的磁感应强度矢量表达式,得出了输出电流与产生磁场大小的对应关系,利用程控恒流源和磁强计跟踪补偿动态地模拟出稳恒磁场,对系统产生的磁场的均匀区进行了测定,分析表明,理论计算与实验结果有较好的一致性。     

基于Ansoft的大吨位永磁起重设备磁路设计

永磁起重吊的开发是起重技术的一个新方向,设计研发大吨位永磁起重设备是工业生产的迫切需要.本文利用磁导法设计出吸力为100 t的永磁起重设备.在现有永磁起重设备的磁路结构的基础上设计了新的磁路结构,并对设计的永磁磁路结构进行了二维瞬态有限元分析.通过参数扫描确定影响磁路性能的结构参数及其变化区间,在保证永磁吸盘提供一定吸力的情况下,利用Ansoft软件对磁路结构进行了优化设计,使卸载时工作磁极面处的剩余磁场强度降低了75％,永磁体的用量降低了53.6％.     

Fe-Cr-Si-B非晶磁粉芯的制备与磁性能研究

以水雾法制备的Fe-Cr-Si-B非晶合金粉末为原料制备了非晶磁粉芯,研究了退火温度和成型压力对磁粉芯性能的影响。结果表明:Fe-Cr-Si-B合金粉末具有较高的非晶化程度和良好的热稳定性;当退火温度低于非晶合金的起始晶化温度时,非晶磁粉芯的起始磁导率μi在440℃附近达到峰值44.7,对应的损耗则相对最低(260×10–3W/cm3,50 kHz);当成型压力由30 MPa增大到50 MPa时,磁粉芯的μi由38.6增大到46.4,其损耗则逐渐降低。     

交变磁偶极子辐射磁矩测量方法研究

为了提高谐变磁偶极子辐射磁矩的测试精度,避免测量角度对磁矩测量结果的影响,提出利用三分量磁通门传感器通过在空间多点测量磁场强度来获得磁偶极子辐射磁矩的新方法,与传统的两点法相比,该方法可以在任意角度下实现对辐射源辐射磁矩的测量,而不需要事先确定角度信息,且提高了磁矩的测量精度.     

基于磁流体的一维光子晶体磁场传感器的研究

基于磁流体的折射率对外加变化磁场的敏感特性,提出将磁流体作为缺陷层引入到一维光子晶体中实现磁场传感。由于缺陷的存在,使得光子晶体的透射谱中产生缺陷峰。该传感器可通过测量磁场变化时光子晶体缺陷模波长的移动对相应的磁场进行测量。利用传输矩阵法对不同结构参数下,缺陷模波长随在外加磁场的变化进行了模拟计算,为实际磁场传感器的设计提供了理论参考。     

磁场退火对FePt/Ag薄膜磁性能的影响

采用磁控溅射法室温沉积获得FePt/Ag薄膜,然后在500℃下,于真空磁退火炉中对薄膜进行退火处理。利用XRD和振动样品磁强计(VSM),研究了磁场退火对薄膜结构和磁性能的影响。结果表明,500℃零磁场退火获得了矫顽力为0.763 4 MA.m–1、平均晶粒尺寸21 nm的L10-FePt薄膜。磁场提供了FePt成核生长的驱动力,0.8 MA.m–1磁场退火后FePt的平均晶粒尺寸为26 nm,矫顽力增大至0.804 3 MA.m–1。非磁性Ag的掺杂可有效抑制磁性FePt晶粒的团聚生长。     

FePt纳米粒子有序膜结构的SPM研究

采用化学合成方法制备了单分散的FePt磁性纳米粒子，通过对纳米粒子的操纵与排布制得了磁性纳米粒子单层膜和多层膜，并利用扫描探针显微技术(SPM)和X射线粉末衍射(XRD)考察了磁性纳米粒子膜中FePt纳米粒子的形貌、粒度分布和表面聚集状态。研究结果表明在磁性纳米粒子单层膜中，磁性纳米粒子分布均匀、排列紧密，且多层膜在膜累加方向是具有周期结构的有序组合体。     

准分子激光器脉冲磁压缩开关的设计分析

本文从理论上详细分析了高功率准分子激光器中脉冲磁压缩开关的工作机理,并在此基础上归纳出脉冲磁压缩开关的设计原则,对实际应用有一定的参考价值.     

Fe-Si-B非晶磁粉芯的制备及其软磁性能

采用气流磨破碎的Fe78Si9B13非晶合金粉末制备了非晶磁粉芯,研究了绝缘包覆工艺和热处理工艺对磁粉芯性能的影响。结果表明经磷酸丙酮溶液钝化处理的粉末制备的磁粉芯其性能要优于其他经氧化物粉末、矿物粉、硅酸盐包覆处理的粉末制备的磁粉芯。随着热处理温度的升高,磁粉芯的相对磁导率呈先增大后减小趋势,当热处理温度为400℃时,其所制备的磁粉芯的相对磁导率μe最大(26),损耗Ps最低(11.1 W/kg,50 kHz),相应的矫顽力Hc和品质因数Q分别达到最低值12.1 A/m和最高值273.9。     

磁脉冲压缩器的优化设计

结构体积和能量传输效率是设计磁脉冲压缩器时应考虑的主要因素.据此,本文对两种优化设计方案进行了分析和比较,并发现,当各级压缩比均为2时,磁心的总体积和总损耗均接近最小值.