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专利号: 2019106196634
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:传感系统包括可调谐激光器(1)、衰减器(2)、偏振控制器(3)、光纤锥(4)、磁场传感单元(5)、光电探测器(6)、Bias-Tee(7)、示波器(8)、信号发生器(9)、分束器(10)、电谱仪(11)、网络分析仪(12)、直流磁场(13)、交流磁场(14);所述的信号发生器(9)输出的两路信号一路送入可调谐激光器(1)的电压调谐端口,一路送入到示波器(8);可调谐激光器(1)的光出射端与衰减器(2)的输入端连接,衰减器(2)的输出端与偏振控制器(3)的输入端连接,偏振控制器(3)输出端与光纤锥(4)输入端连接;光纤锥(4)输出的光场通过倏逝波耦合的方式进入磁场传感单元(5)中的空心管腔内,空心管腔内光场经过光纤锥(4)耦合输出至光电探测器(6)的接收端,光电探测器(6)输出的信号进入Bias-Tee(7),Bias-Tee(7)输出的直流信号进入示波器(8)中;Bias-Tee(7)输出的交流信号进入分束器(10)中分别送入电谱仪(11)和网络分析仪(12)中;可调谐激光器(1)、衰减器(2)、偏振控制器(3)、光纤锥(4)、光电探测器(6)之间的连接均采用光纤连接;光电探测器(6)与Bias-Tee(7)、Bias-Tee(7)与示波器(8)、信号发生器(9)与示波器(8)、信号发生器(9)与可调谐激光器(1)、Bias-Tee(7)与分束器(10)、分束器(10)与电谱仪(11)、分束器(10)与网络分析仪(12)之间使用电学线缆连接;直流磁场(13)和交流磁场(14)用于测试磁场传感单元的磁场传感性能,直流磁场(13)通过线圈外接电流源、电压源或磁铁获得,交流磁场(14)通过线圈和信号发生器或网络分析仪获得;其中磁场传感单元(5)包括磁致伸缩介质(15),空心管腔(16),电致伸缩介质(17),支架(18)和胶水(19);其中空心管腔(16)两端分别通过胶水固定在磁致伸缩介质(15)的一端和电致伸缩介质(17)的一端;将磁致伸缩介质(15)/空心管腔(16)/电致伸缩介质(17)的复合结构通过胶水(19)固定在支架(18)上;所述的光纤锥的锥区部分的截面直径为0.5-0.9的输入光波长;所述的空心管腔与光纤锥始终处于耦合状态。2.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的可调谐激光器的调谐范围要覆盖实验所需的探测范围,波段选用通讯波段,且与探测器的接收波段相匹配。3.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的空心管腔为中空结构,壁厚从1微米到1毫米,外径100微米到5厘米。4.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的空心管腔的材料为二氧化硅或其它支持光学模式传输的材料,结构可替换为柱状腔或瓶状腔或气泡状腔,只要保证腔内光场的低损耗传输和腔外表面存在倏逝波即可。5.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的磁致伸缩介质为Terfenol-D或其它的在磁场作用下能够伸缩的介质;形状和位置要保证在磁场作用下能够对腔产生力的作用。6.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的电致伸缩介质为PZT或其它在电压或电场作用下能够伸缩的介质;形状和位置要保证在电压或电场作用下能够对腔产生力的作用。7.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的磁致伸缩介质、空心管腔和电致伸缩介质、支架的相对位置,只要保证

腔长能在磁场作用下发生变化,电致伸缩介质能改变腔力学模式频率位置即可。8.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的偏振控制器的偏振状态要保证光学模式的光学品质因数最高。9.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的光纤要保证所选波段内光信号的低损耗传输。10.根据权利要求1所述的最佳灵敏度频率位置可调谐的光学空心管腔磁场传感系统,其特征在于:所述的衰减器要保证到达探测器的光功率在探测器的可接收的功率范围内。