一种全矢量光纤磁场传感器

本发明涉及光纤磁场传感器，特别是涉及一种全矢量光纤磁场传感器。

背景技术：

1、磁场作为基本的物理量之一，与人们的种种活动密切相关，是工业、医疗、军事、航天航空领域重要物理参数。磁场传感器根据测量原理可分为光学式和电学式。大多数电学式磁场传感器具有，如霍尔磁强计、磁阻型磁强计和磁通门磁场传感器等，虽然技术已经较为成熟，但仍需要有源金属线缆进行信号的传导，其会干扰被测磁场本身的分布情况，同时电信号又易受到外界电磁噪音的影响，导致错误的测量结果。光纤传感器以光波为信号载体、以光纤为信号的传输介质，具有不带电、抗电磁干扰、体积小、灵敏度高等特点，是电学磁场传感器之外的有力补充，在可穿戴安全环境监测设备、导航设备等领域具有巨大的应用潜力。

2、光纤矢量磁场传感器按照传感机理可分为磁致伸缩型、磁流体型、法拉第旋光效应型。磁致伸缩型光纤磁场传感器是基于磁致伸缩材料在磁场作用下长度的变化，调制光信号的相位、波长、折射率等参数，实现对磁场的测量；磁流体型光纤磁场传感器是基于磁流体折射率对磁场的敏感特性，通过测试折射率变化实现磁场测量；法拉第旋光效应型光纤磁场传感是基于磁光光纤的法拉第旋光效应，通过测量偏振角的变化实现磁场测量。

3、磁致伸缩型、磁流体型光纤磁场传感器，对大小相同，方向相反的磁场具有相同的响应。法拉第旋光效应型光纤磁场传感器，虽然偏振角变化与磁场的正负方向有关，但一般通过测量偏振角变化引起的光强变化测量偏振角，光强变化对磁场正负不敏感。因此由上述光纤磁场传感器通过正交等方式组合的光纤矢量磁场传感器，只能测量出磁场偏转角度，而无法确认该角度指向南北极还是左右舷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种全矢量光纤磁场传感器，通过添加附加磁场的方式，克服磁场方向测量存在的南北向模糊和左右舷模糊问题。

2、一种全矢量光纤磁场传感器，包括光纤磁传感器、附加磁场和基座；所述光纤磁传感器具有单方向敏感性且固定在基座上，所述附加磁场也固定于所述基座上，附加磁场的方向与所述光纤磁传感器敏感方向相同，使光纤磁传感器在测量过程中受到的合磁场在光纤磁传感器敏感方向上的分量只发生大小的变化，不发生方向的变化，实现对磁场南北极的分辨。

3、所述附加磁场通过永磁体、磁性材料或通电线圈添加；

4、作用于光纤磁传感器位置的附加磁场大小大于待测磁场，并保持大小不变。

5、本发明的作用原理是：传统光纤磁传感器对大小相同，方向相反的磁场具有相同的响应，因而无法分辨磁场南北极。本发明通过添加一个方向与光纤磁场传感器敏感方向相同，大小大于待测磁场的附加磁场的方式，使光纤磁传感器在测量过程中受到的合磁场在光纤磁传感器敏感方向上的分量只发生大小的变化，不发生方向的变化。实现对磁场南北极的分辨。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

7、本发明通过添加附加磁场的方式，克服了一般光纤矢量磁场传感器对所测得磁场方向的正负向无法分辨的缺点，实现了对磁场方向的准确测量。

技术特征：

1.一种全矢量光纤磁场传感器，其特征在于，包括光纤磁传感器、附加磁场和基座；所述光纤磁传感器具有单方向敏感性且固定在基座上，所述附加磁场也固定于所述基座上，附加磁场的方向与所述光纤磁传感器敏感方向相同，使光纤磁传感器在测量过程中受到的合磁场在光纤磁传感器敏感方向上的分量只发生大小的变化，不发生方向的变化，实现对磁场南北极的分辨。

2.根据权利要求1所述的全矢量光纤磁场传感器，其特征在于，所述附加磁场通过永磁体、磁性材料或通电线圈添加。

3.根据权利要求1所述的全矢量光纤磁场传感器，其特征在于，作用于光纤磁传感器位置的附加磁场大小大于待测磁场，并保持大小不变。

技术总结
本发明公开了一种全矢量光纤磁场传感器，包括光纤磁传感器、附加磁场和基座；所述光纤磁传感器具有单方向敏感性且固定在基座上，所述附加磁场也固定于所述基座上，附加磁场的方向与所述光纤磁传感器敏感方向相同，使光纤磁传感器在测量过程中受到的合磁场在光纤磁传感器敏感方向上的分量只发生大小的变化，不发生方向的变化，实现对磁场南北极的分辨；本发明以克服现有的光纤矢量磁场传感器对所测得磁场南北极无法分辨的问题，实现对磁场的全矢量测量。

技术研发人员：田野,段超,许军,万文龙,姜晟杰,张建中
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14