摘要：光纖Bragg光柵（FBG）傳感技術(shù)較其它光纖傳感技術(shù)有獨特的優(yōu)點，因此更具有研究的價值。本文基于光纖Bragg光柵的應(yīng)變敏感性和磁性材料的磁致伸縮效應(yīng)，提出了將光纖Bragg光柵應(yīng)用于磁場傳感測量的方案，并論證了其可行性。 關(guān)鍵詞：光纖Bragg光柵；傳感器；磁致伸縮效應(yīng)；磁場 一、引言 光纖Bragg光柵（FBG）是指利用紫外光照射引起光纖折射率永久性變化的方法，在光纖纖芯內(nèi)部寫入的一定周期的光柵。自1989年側(cè)向紫外寫入法[1]出現(xiàn)之后，整個光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域都受到了極大的影響。FBG帶來了光纖器件的一次革命，尤其在光纖傳感方面，有著極其廣闊的應(yīng)用前景。它極大地拓寬了傳統(tǒng)光纖傳感器的傳感機理，是繼強度型、干涉型和偏振型光纖傳感器之后又一類嶄新的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，F(xiàn)BG具有抗干擾能力強、穩(wěn)定性重復(fù)性好、易于分析測量等優(yōu)點。本文提出采用FBG來探測磁場的方案。基于FBG對外應(yīng)力的敏感性，在FBG與磁致伸縮材料相結(jié)合形成磁場傳感頭，通過磁力效應(yīng)，達(dá)到磁場探測的目的。光纖光柵技術(shù)應(yīng)用于磁場的傳感與檢測，為磁場測量提供了一個新穎的手段。 二、FBG傳感系統(tǒng)設(shè)計方案 FBG從本質(zhì)上講是通過波導(dǎo)與光波的相互作用，將在光纖中傳輸?shù)奶囟l率的光波從原來前向傳輸?shù)南薅ㄔ诶w芯中的模式耦合到前向或后向傳輸?shù)南薅ㄔ诎鼘踊蚶w芯中的模式，從而得到特定的透射和反射光譜特性。其工作原理如圖1所示。 光纖光柵的反射或透射峰的波長與光柵的折射率調(diào)制周期以及纖芯折射率有關(guān)，而外界溫度或應(yīng)變的變化會影響光纖光柵的折射率調(diào)制周期和纖芯折射率，從而引起光纖光柵的反射或透射峰波長的變化，這就是光纖光柵傳感器的基本工作原理[2]。溫度和應(yīng)變（力）是光纖光柵能夠直接傳感測量的兩個最基本的物理量，它們構(gòu)成了其它各種物理量傳感的基礎(chǔ)，其它各種物理量的傳感都是以光纖光柵的應(yīng)變溫度傳感為基礎(chǔ)間接衍生出來的。例如，基于應(yīng)變傳感功能，結(jié)合彈性膜片等輔助敏感元件，光纖光柵即可用來傳感壓強、流量、位移等；若將光纖光柵緊密粘貼在磁致伸縮材料或反壓電材料上，則可用于測量磁場、電場等電學(xué)量。 一般的FBG傳感系統(tǒng)由光源、信號傳輸線（光纜）、傳感器件、光電轉(zhuǎn)換及信號處理器四部分組成。圖2為FBG傳感器的工作原理示意圖。光波作為載波經(jīng)入射光纖傳輸?shù)絺鞲蓄^，其某些特征參量在傳感頭內(nèi)被外界物理參量調(diào)制，含有被調(diào)制信息的光波經(jīng)出射光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換部分，經(jīng)解調(diào)后就能得到被測物理量的大小和狀態(tài)。 本文擬建立的FBG磁場傳感實驗裝置如圖3所示。圖中，F(xiàn)BG的兩端被夾緊在臺面上，其中一端固定，而另一端可以在臺面上自由滑動。隨著外界磁場強度的改變，磁致伸縮材料的伸縮量也發(fā)生改變，從而將外界磁場作用于磁致伸縮材料的電磁能轉(zhuǎn)化為機械能，通過機械能作用進而可以改變FBG中的應(yīng)力，使FBG的Bragg波長發(fā)生改變。Bragg波長的變化可以直接由光譜分析儀讀出。因此，通過Bragg波長的變化（ΔλB）可以間接反映磁場（H）的變化，從而達(dá)到磁場探測的目的。 [b][align=center]詳細(xì)內(nèi)容請點擊： 基于FBG磁場傳感方案的研究[/align][/b]