干涉型光纖弱磁傳感器解調系統(tǒng)穩(wěn)定性研究.pdf

1、光纖傳感技術是一種成熟的傳感器技術，它具有很多優(yōu)點：靈敏度（sensitivity）高、環(huán)境適應性強（可用于高壓、高溫、電磁干擾等工作環(huán)境）、安裝方便（可以根據(jù)各類儀器或應用結構形狀設計）、遠程傳感（可用光纖傳輸信息進行遙測）等等。而光纖微弱磁場傳感器是光纖傳感技術中一個重要的研究方向。本論文研究重點是干涉型光纖傳感器解調系統(tǒng)，在實驗室原有研究工作的基礎上，改進了整套系統(tǒng)，具體包括：對磁場換能器的磁致伸縮材料、光纖長度、骨架形狀等工藝進

2、行實驗探討及設計，對傳感信號的處理電路進行了穩(wěn)定性、靈敏度兩個方面的改進，并且利用磁場換能器的方向性對三維矢量磁場進行了測量。同時還和其他同學合作，參與了電場換能器設計等工作。 本文分別從光路穩(wěn)定性和電路穩(wěn)定性兩個方面對干涉型微弱磁場傳感器進行了詳細研究。在光路穩(wěn)定性分析中，對不同結構的干涉儀（M-Z干涉儀和Michelson干涉儀）進行了實驗比較，驗證了帶法拉第旋轉反射鏡的干涉儀具有很好的穩(wěn)定性。在電路穩(wěn)定性分析中，主要針對弱

3、磁解調系統(tǒng)的電路特性穩(wěn)定性進行分析，具體包括：通過電路自相關和互相關解調方法的理論比較，得出采用互相關解調的鎖定放大技術對微弱光傳感信號經(jīng)過光電轉換后端處理具有較強的適應性，與此同時，采用了基于反相放大技術的閉環(huán)反饋電路設計，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性及靈敏度有了較大的提高，傳感系統(tǒng)更具實用性。最后經(jīng)過改進的干涉型磁場傳感器系統(tǒng)能夠有效地測試微弱磁場，重復性非常好，系統(tǒng)的靈敏度可達49.4μV/nT，在1Hz時系統(tǒng)的本底噪聲為2.5×10-5V/