光纤光栅传感器中磁场测量稳定性研究.pdf

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1、62传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第3期光纤光栅传感器中磁场测量稳定性研究王东升，葛海波，杜琴(1．西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安710061；2．西安邮电大学电子工程学院。陕西西安710061)摘要：为了减小光纤光栅磁场传感器中线性双折射和入射起偏角对系统稳定性的影响，提高测量系统的准确性，提出一种减小线性双折射和起偏角大小对系统输出影响的设计方案。研究了基于法拉第效应的光纤光栅磁场传感器系统，得出系统输出电压与磁场的关系式，并通过降低线性双折射和确定入射起偏角改善

2、了系统的输出特性。仿真表明：该方法可以有效抑制测量过程中线性双折射造成的非线性关系，从而提高磁场测量的稳定性。关键词：光纤光栅；磁场；线性双折射；入射起偏角；法拉第效应；磁场传感器中图分类号：TP929．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)03-0062-04Studyonstabilityofmagnetic·fieldmeasurementoffibergratingsensorWANGDong．sheng，GEHai—bo，DUQin(1．SchoolofTelecommunicationandInformationEngine

3、ering，Xi’anUniversityofPostsandTelecommunication，Xi’an710061，China；2．SchoolofElectronicEngineering，Xi’anUniversityofPostsandTeleconununication，Xi’an710061，China)Abstract：Inordertoreduceeffectoflinearbirefringenceandtheincidentpolarizingangleonstabilityofsystemoffibergratingmagnet

4、ic—fieldsensorandimproveaccuracyofmeasuringsystem，adesignschemeforreducingtheeffectoflinearbirefringenceandincidentpolarizingangleonoutputofsystemisproposed．Fibergratingmagnetic—fieldsensorsystembasedOilFaradayeffectisstudied，andrelationbetweenoutputvoltageandmagneticfieldisderiv

5、ed，improveoutputcharacteristicsofsystembyreducinglinearbirefringenceandconfirmingincidentpolarizingangle．Simulationresuhsshowthatthemethodcansuppressthenonlinearrelationshipcausedbythelinearbirefringencetherebyimprovethestabilityofmagnetic—fieldmeasurement．Keywords：fibergrating；m

6、agnetic—field；linearbirefringence；incidentpolarizingangle；Faradayeffect；magnetic—fieldsensor0引言是在外加磁场作用下，光纤光栅中的左旋和右旋圆偏振光现代电磁环境是各种电磁能量共同作用的复合环境，的Bragg反射波长发生漂移，只需测出此漂移量即可直接既有自然电磁干扰源，如，雷电、静电等，又有强烈的人为干确定磁场的大小。但是由于石英材料的费尔德(Verdet)常扰源，如，雷达、无线电通信、导航、计算机以及与之对抗的量很小，磁场导致的反射谱分裂很小，目前最普遍的光谱分电

7、子战设备、新概念电磁武器等”j。在磁场测量中，最常析仪的精度约50pm，检测起来较困难。理想情况下，法拉见的方法是在光栅外层涂上磁致伸缩材料，通过测量反射第旋转角与磁场强度存在线性关系，通过测量法拉第旋转波长的变化直接对磁场进行测量J。王黎蒙等人分析角即可测得磁场大小。测量法拉第旋转角的方法对温度、了镍和铽2种强磁体条件下的磁致伸缩量，外磁场、Bragg压力等因素不敏感，抗干扰性较强，但这种方法依然存在缺波长位移量和中心波长4个参量之间的相互关系，但磁致点j。在现实测量过程中，为了提高光纤光栅传感器的精伸缩作为机械效应，其高频响应必然较差。1994年，K

8、ersey度，有时需要将光纤光栅缠绕在被测物体上，但由于光纤AD等人提出了一种直