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基于酒精与磁流体填充的单模-空芯-单模光纤结构温度磁场双参数传感器

赵勇 蔡露 李雪刚 吕日清

基于酒精与磁流体填充的单模-空芯-单模光纤结构温度磁场双参数传感器

赵勇, 蔡露, 李雪刚, 吕日清
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  • 提出了一种基于空芯光纤模间干涉原理的环境温度和磁场双参数传感器,为了使光入射进空芯光纤壁中,将空芯光纤与单模光纤错位熔接,传感部分用毛细玻璃管封装,空芯光纤内外分别填充酒精和磁流体.除了光纤材料的热光效应和热膨胀效应外,环境温度变化会引起两种溶液折射率的变化,而磁场变化仅引起空芯光纤外的磁流体折射率变化.理论计算可知空芯光纤壁中可支持多个模式传输并相互干涉,各模式传输相位对内外溶液折射率变化灵敏程度不同.因此,干涉谱中两个含有不同模式成分的波谷,即波谷1和波谷2,它们的漂移可以作为指示信号,通过建立敏感矩阵可同时解调出周围环境温度与磁场的变化.实验中,在2858℃范围内,温度传感灵敏度可达-468 pm/℃;在0169 Oe范围内磁场传感灵敏度可达82 pm/Oe.该传感器具有高灵敏度与高机械强度,并且能够实现温度与磁场的同时测量,有效消除了温度波动对磁场测量信号的干扰.
      通信作者: 赵勇, zhaoyong@ise.neu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61425003,61273059,51607028)资助的课题.
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    Zhao Y, Hu T 2010Sensors and Detection Technology (Beijing:China Machine Press) p106(in Chinese)[赵勇, 胡涛2010传感器与检测技术(北京:机械工业出版社)第106页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-09
  • 修回日期:  2016-12-07
  • 刊出日期:  2017-04-05

基于酒精与磁流体填充的单模-空芯-单模光纤结构温度磁场双参数传感器

  • 1. 东北大学信息科学与工程学院, 沈阳 110819;
  • 2. 东北大学 流程工业综合自动化国家重点实验室, 沈阳 110819
  • 通信作者: 赵勇, zhaoyong@ise.neu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61425003,61273059,51607028)资助的课题.

摘要: 提出了一种基于空芯光纤模间干涉原理的环境温度和磁场双参数传感器,为了使光入射进空芯光纤壁中,将空芯光纤与单模光纤错位熔接,传感部分用毛细玻璃管封装,空芯光纤内外分别填充酒精和磁流体.除了光纤材料的热光效应和热膨胀效应外,环境温度变化会引起两种溶液折射率的变化,而磁场变化仅引起空芯光纤外的磁流体折射率变化.理论计算可知空芯光纤壁中可支持多个模式传输并相互干涉,各模式传输相位对内外溶液折射率变化灵敏程度不同.因此,干涉谱中两个含有不同模式成分的波谷,即波谷1和波谷2,它们的漂移可以作为指示信号,通过建立敏感矩阵可同时解调出周围环境温度与磁场的变化.实验中,在2858℃范围内,温度传感灵敏度可达-468 pm/℃;在0169 Oe范围内磁场传感灵敏度可达82 pm/Oe.该传感器具有高灵敏度与高机械强度,并且能够实现温度与磁场的同时测量,有效消除了温度波动对磁场测量信号的干扰.

English Abstract

参考文献 (27)

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