磁流体光纤光栅磁场传感器：理论与实验研究

"物联网-智慧传输-基于磁流体包覆复合光纤光栅的磁场传感器研究" 本文探讨了物联网智慧传输领域中的一种创新技术——基于磁流体包覆的复合光纤光栅磁场传感器。物联网的发展推动了对智能化设备性能提升的需求，而光纤光栅传感器因其诸多优势，如抗干扰性强、测量精度高、体积小巧、响应灵敏，成为科研人员关注的焦点。文章主要集中在三个关键方面： 首先，提出了一种磁流体包覆的减小包层直径的布拉格光纤光栅磁场传感器设计。通过特殊腐蚀工艺调整布拉格光栅的包层直径，使光纤基模模式与环境介质相互作用。实验表明，当磁场强度变化时，波长漂移量与磁场强度呈现良好的响应关系，这为精确的磁场测量提供了可能。 其次，利用高频CO2激光器制作倾斜长周期光纤光栅，这种光栅可以将光从纤芯模耦合到包层模，同时与非对称包层模式发生耦合。实验观察到了LP0m和LP1m模式对应的谐振峰，磁流体包覆后，光谱特性随外界磁场强度变化，传输损耗与磁场强度之间存在线性关系，增强了磁场检测的灵敏度。 最后，设计了一种结合长周期光纤光栅和多模光纤的双参数（温度和磁场）测量传感器。通过HF溶液腐蚀去除多模光纤的包层，并与长周期光纤光栅熔接级联。这种结构利用长周期光栅的模式耦合和多模光纤的干涉现象，构建了一个双参数传感矩阵，有效地解决了磁场传感中的温度交叉干扰问题，实现了宽范围磁场的探测。 总结起来，本文的研究成果为物联网智慧传输领域提供了新的传感器设计方案，特别是在复杂环境下对磁场的精准、抗干扰测量方面，这些技术对于物联网设备的智能化和性能优化有着重要的意义。关键词包括：磁流体、折射率可调谐、磁场传感器、复合光纤光栅、多模光纤和包层模耦合。这些关键词反映了研究的核心内容和技术手段，为未来相关领域的研究提供了参考方向。