专利名称：热光耦合光磁效应磁场电流传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于物理技术领域，更进一步涉及一种测量磁变量的热光耦合光磁效应磁场电流传感器。
目前电磁场的光学测量多应用以下一些传感器，如1、Faraday Effect传感器(G.W.Day et al.，SPIE Vol.985Feber Optics&Laser Sensors VI，138(1983)；2、磁致伸缩效应传感器(Thomas G.Giallorenziet al.，IEEE Journal of Quantum Electionics，Vol.QE—18，NO4，April1982，P.626.)3、光泵(Optical pump)(《地球物理学》，科学出版社)。其中第1、3两种都必须用偏振光，由于保偏光纤对环境敏感，野外使用时信噪比低，不实用；第2种通过测量光的相位变化来测磁场，也易受环境干扰。
本发明的目的在于提供一种不需偏振光，光纤和光纤阵列传递的是能量和能量变化，信噪比高的，可用于高电压大电流和磁场测量仪的热光耦合光磁效应磁场电流传感器。
本发明包括磁场和电流信号感受部分、处理与显示电路以及计算机，磁场和电流信号感受部分中激光器与磁流体薄片之间分设两只聚焦用透镜，两只透镜之间设有光连接用光纤，远场透镜置于磁流体薄片与光纤阵列之间，光电二极管阵列与隔离电阻阵列串连后连接时分选通门和光纤阵列，时分选通门的输出端接处理与显示电路，处理与显示电路和光纤温度计与计算机相连接。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明的结构示意图。
本发明的实施例中激光器1采用激光二极管(DH—1)，它置于自聚焦透镜2的前方，激光二极管1发出的激光经透镜2聚焦进入光纤3，自聚焦透镜4置于光纤3与磁流体薄片5之间，自聚焦透镜4将经光纤3传输来的激光聚焦到磁流体薄片5中。远场透镜6置于磁流体薄片5与光纤阵列7之间，远场透镜6将磁流体薄片5中载有磁场强度H信息的衍射光环投影到光纤阵列7端面。光电二极管阵列8中的光电二极管为光敏管阵列(100PC、十只并联)，光电二极管阵列8与隔离电阻阵列9对接后将光纤阵列7与时分选通门10相连接，信号数字处理与显示电路11与时分选通门10相连，并将处理结果馈送给计算机12，光纤温度计13与磁流体薄片5装配在一起，测量的温度数据馈送入计算机12作磁流体薄片的温度系数补偿之用。
本发明磁流体薄片5为20～100um的磁流体封装于透明层之中。传感器的温度效应采用光纤温度计实时测量温度进行计算机补偿。本发明用于测量电流I时，效应与I2成正比，与离电流的距离r成反比，因此可以通过增大r来增大电流量程。
本发明制作的热光耦合光磁效应磁场电流传感器，其磁场分辨率为0.2G(高斯)，测量范围为0至15G，响应时间快于1ms；用来测电流时，当距电流为2cm时，分辨率为2A，测量范围为0至150A，将这种传感器阵列距电流按一定距离安排，测量范围可扩大到0至2×108A。
本发明采用了磁流体热透镜耦合光磁效应，它令聚焦激光束通过吸收磁流体时，在其中产生径向(r向)温度梯度，于是沿轴向(Z向)产生透镜效应，形成衍射光环。由于温度梯度场中超顺磁体微粒在磁场中取向按布里渊函数受到温度制约，从而造成磁致折射率差异，由此差异所产生的折射率分布迭加在由热透镜效应形成的折射率分布上，使衍射光环半径随磁场变化而变化。在低场区域(0—15GS)内，光环半径R正于磁场平方H2。
本发明根据新颖的磁流体热透镜耦合光磁效应研制的磁场(电流)磁流体光学传感器，在技术上具有结构简单，成本低廉，温漂确定，灵敏度较高，寿命长等优点，而且还具有不需要偏振光而避免光纤双折射干扰的特点。
权利要求
1.热光耦合光磁效应磁场电流传感器，它包括磁场和电流信号感受部分、处理与显示电路以及计算机，其特征在于所述的磁场和电流信号感受部分中的激光器(1)与磁流体薄片(5)之间分设两只聚焦用透镜(2)、(4)，两只透镜(2)、(4)之间设有光连接用光纤(3)，远场透镜(6)置于磁流体薄片(5)与光纤阵列(7)之间，光电二极管阵列(8)与隔离电阻阵列(9)串连后连接时分选通门(10)和光纤阵列(7)，时分选通门(10)的输出端接处理与显示电路(11)，处理与显示电路(11)和光纤温度计(13)与计算机(12)相连接。
2.如权利要求1所述的热光耦合光磁效应磁场电流传感器，其特征在于所述的磁流体薄片(5)为20～100um的磁流体封装于透明层之中。
3.如权利要求1所述的热光耦合光磁效应磁场电流传感器，其特征在于传感器的温度效应采用光纤温度计实时测量温度进行计算机补偿。
4.如权利要求1所述的热光耦合光磁效应磁场电流传感器，其特征在于用来测量电流I时，效应与I2成正比，与离电流的距离r成反比，增大r可增大电流量程。
全文摘要
本发明公开一种物理技术领域的测量变量的热光耦合光磁效应磁场电流传感器。激光器与磁流体薄片之间分设两只以光纤连接的透镜，远场透镜置于磁流体薄片与光纤阵列之间，光电二极管阵列与隔离电阻阵列串连后接时分选通门和光纤阵列，时分选通门的输出端接处理与显示电路，处理与显示电路和光纤温度计与计算机相连。本发明具有结构简单、灵敏度高，不需要偏振光的优点。
文档编号G01R15/24GK1115030SQ9510644
公开日1996年1月17日 申请日期1995年7月1日 优先权日1995年7月1日
发明者袁绥华 申请人:西安交通大学