摘要：光纖Bragg光柵（FBG）傳感技術較其它光纖傳感技術有獨特的優(yōu)點，因此更具有研究的價值。本文基于光纖Bragg光柵的應變敏感性和磁性材料的磁致伸縮效應，提出了將光纖Bragg光柵應用于磁場傳感測量的方案，并論證了其可行性。 關鍵詞：光纖Bragg光柵；傳感器；磁致伸縮效應；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，在光纖纖芯內部寫入的一定周期的光柵。自1989年側向紫外寫入法[1]出現之后，整個光纖通信和光纖傳感領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，有著極其廣闊的應用前景。它極大地拓寬了傳統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。與傳統傳感器相比，FBG具有抗干擾能力強、穩(wěn)定性重復性好、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對外應力的敏感性，在FBG與磁致伸縮材料相結合形成磁場傳感頭，通過磁力效應，達到磁場探測的目的。光纖光柵技術應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傳感系統設計方案 FBG從本質上講是通過波導與光波的相互作用，將在光纖中傳輸的特定頻率的光波從原來前向傳輸的限定在纖芯中的模式耦合到前向或后向傳輸的限定在包層或纖芯中的模式，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制周期以及纖芯折射率有關，而外界溫度或應變的變化會影響光纖光柵的折射率調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，它們構成了其它各種物理量傳感的基礎，其它各種物理量的傳感都是以光纖光柵的應變溫度傳感為基礎間接衍生出來的。例如，基于應變傳感功能，結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、電場等電學量。 一般的FBG傳感系統由光源、信號傳輸線（光纜）、傳感器件、光電轉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。光波作為載波經入射光纖傳輸到傳感頭，其某些特征參量在傳感頭內被外界物理參量調制，含有被調制信息的光波經出射光纖傳輸到光電轉換部分，經解調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，FBG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化為機械能，通過機械能作用進而可以改變FBG中的應力，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，從而達到磁場探測的目的。 [b][align=center]詳細內容請點擊： 基于FBG磁場傳感方案的研究[/align][/b]