基于磁流体包覆光纤光栅的磁场传感器——毕业论文

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1、基于磁流体包覆光纤光栅的磁场传感器摘要光纤光栅是二十一世纪以来光纤传感的重要发展领域。由于具有一些独特的特性，光纤光栅在各种科研领域应用广泛，在光纤通讯、光纤传感等领域具有很高的应用价值。磁流体磁化强度较大，由于其形态优势易于与光纤集成，通过外界环境的磁场的变化对折射率进行影响，实现新型光纤光子器件的设计。本文根据光纤光栅的优良性能与磁流体独有的光学特性相结合，设计了一种基于光纤光栅的新型磁场传感器。经由特殊溶液将实验所用布拉格光栅进行腐蚀，使其包层直径发生改变，使其对外界灵敏。实验中测试了外界磁场变化时布拉格光栅的传输图谱，并对其谐振峰进行实验分析，得出的结论是谐振峰的漂移随着磁场变

2、化而变化。关键词：光纤光栅磁流体磁场传感FiberGratingMagneticFieldSensorBasedOnMagneticFluidABSTRACTFiberBraggGratingisanimportantdevelopmentfieldofopticalfibersensingsincethe21stcentury.Becauseithasthecharacteristicswhichgeneralopticalfiberdoesn’thave,theresearchoffibergratinginvariousresearchfieldshasbeengradually

3、expanded,suchasopticalfibercommunicationandopticalfibersensing.MagneticFluidhasagreatmagnetization,itiseasytocombinedwithopticalfiber.Theenvironmentofthemagneticfieldintensitycantuneitsrefractiveindex,ithasaimportantvalueinthefieldofnewtypefiberphotonicdevices.Inthispaper,wedesignanewtypeofmagne

4、ticfieldsensorbasedonFiberBraggGratingbycombiningwiththeexcellentpropertiesofFiberBraggGratinganduniqueopticalpropertiesofMagneticFluid.ThroughetchingtheFiberBraggGratingwithaspecialsolution,thecladdingdiameterchangeanditissensitivetotheenvironment.Intheexperiment,thetransmissionspectrumandreson

5、ancepeakoftheBraggGratinghavebeenanalyzedwhenmagneticchange.Inconclusion,thedriftamountoftheresonancepeakschangewiththemagneticfield.KeyWords:FiberGratingMagneticFluidMagneticFieldSensor目录第一章绪论11.1传感器的概述11.2光纤磁场传感器的发展历程21.3磁流体的概述41.3.1磁流体的发展史51.3.2磁流体的特性61.3.3磁流体的分类91.4本毕业设计的主要内容10第二章光纤光栅理论及其研究特

6、性102.1光纤光栅的理论112.2光纤光栅的特性132.2.1光纤光栅的分类及制备方法132.2.2光纤光栅的光敏性182.3本章小结19第三章基于磁流体和光纤光栅的磁场传感器的设计203.1基于磁流体和光纤光栅的磁场传感器203.2实验系统的构建及理论213.2.1制备传感器件的流程213.2.2光纤倏逝场的理论基础233.3磁场测量结果与分析24第四章总结与展望264.1总结264.2展望26参考文献27致谢29天津理工大学2016届本科毕业设计说明书第一章绪论1.1传感器的概述我们通常所说的传感器(Sensor)，是一种用于检测的装置，其实就等于我们的五感。例如检测光的传感器代

7、表明亮的双眼，对气体进行测量的传感器则是代表着对于嗅觉十分灵敏的鼻部，监测声音的传感器代表耳听八方的耳朵，触探味觉的传感器代表尝尽天下味道的舌头，而检测压强和湿度等外界因素的传感器代表着敏锐感知力的皮肤部分。正是由于这种原因,人们操纵传感器来代替我们的五感,使得人们的工作压力得以减轻,提升感应与测量精度，同时还能够更进一步的超越我们的感应与测量的本领,从事人体不能够完成或者会受到危险伤害工作[1]。一般地，传感器大致会由转换元件、敏感元件、变换