一种基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器及其使用方法

摘要

本发明涉及一种基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器及其使用方法，属于光电子测量技术领域。本发明包括直流异步电机、电机转轴、换向器、电刷、矩形线圈、桥式整流二极管、滤波电容、保护电阻、光纤Bragg光栅、压电陶瓷、粘接点、外接引出光纤；其中直流异步电机、电机转轴、换向器和矩形线圈固定在一起，电刷与换向器相接触且电刷的触点通过导线与桥式整流二极管相连，桥式整流二极管的引出端与滤波电容、保护电阻相连，光纤Bragg光栅通过两个粘接点粘接在压电陶瓷上，并与外接引出光纤相连。本发明提高了压电陶瓷的形变量，扩大了磁场的测量范围；抗干扰能力强；结构简单，使用方便。

主权项

一种基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器的使用方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：A、通过直流异步电机的电机转轴带动矩形线圈切割磁场；通过换向器和电刷，将磁场能转换成电能；将产生的电压通过导线，经过桥式整流二极管的整流，滤波电容的滤波，得到感应电压ΔU与磁场的变化量ΔB的关系式中，N为矩形线圈的匝数，S为矩形线圈的横截面积，W为矩形线圈旋转的角速度；B、通过保护电阻将导线输出的电压端接在压电陶瓷上，根据压电陶瓷的逆压电效应，得到粘贴在压电陶瓷的表面中心轴线上光纤Bragg光栅波长移位量Δλ_B与施加在压电陶瓷Z轴上电压ΔU的关系式中：λ_B为光纤Bragg光栅的中心波长，P_e为有效弹光系数，K为所加电压与压电陶瓷形变量之间的正比系数，l为光纤Bragg光栅所在光纤的长度；C、根据感应电压ΔU与磁场的变化量ΔB的关系及粘贴在压电陶瓷的表面中心轴线上光纤Bragg光栅波长移位量Δλ_B与施加在压电陶瓷Z轴上电压ΔU的关系得到粘贴在压电陶瓷的表面中心轴线上光纤Bragg光栅波长移位量Δλ_B与磁场的变化量ΔB的关系式中：λ_B为光纤Bragg光栅的中心波长，P_e为有效弹光系数，K为所加电压与压电陶瓷形变量之间的正比系数，N为矩形线圈的匝数，S为矩形线圈的横截面积，W为矩形线圈旋转的角速度，l为光纤Bragg光栅所在光纤的长度；所述基于电致伸缩效应的光纤Bragg光栅磁场传感器，包括直流异步电机(1)及其电机转轴(2)、换向器(3)、电刷(4)、矩形线圈(5)、桥式整流二极管(6)、滤波电容(7)、保护电阻(8)、光纤Bragg光栅(9)、压电陶瓷(10)、粘接点(11)、外接引出光纤(12)；其中直流异步电机(1)、电机转轴(2)、换向器(3)和矩形线圈(5)固定在一起，电刷(4)与换向器(3)相接触且电刷(4)的触点通过导线与桥式整流二极管(6)相连，桥式整流二极管(6)的引出端与滤波电容(7)、保护电阻(8)相连，光纤Bragg光栅(9)通过两个粘接点(11)粘接在压电陶瓷(10)上，并与外接引出光纤(12)相连。