新型光纤磁感应器：基于磁致伸缩复合材料的偏振异频激光微型磁力传感器

"这篇论文介绍了一种基于磁致伸缩复合材料和偏振异频激光光纤布拉格光栅的微型磁场传感器。该传感器利用掺杂Terfenol-D粒子的环氧树脂粘合磁致伸缩复合材料，设计了一个简单的结构，能将磁场诱导的应变转化为横向应力，进而影响光纤激光器的拍频频率，实现磁场测量。实验显示，该传感器具有良好的方向性和线性，灵敏度高达10.5 Hz/μT，并且测量范围可达到约0.3 T。" 本文探讨了一项创新技术，即利用磁致伸缩复合材料来设计和构建一种新型的光纤磁场传感器。传感器的核心是双极化光纤布拉格光栅激光器，这种激光器被嵌入到含有Terfenol-D颗粒的环氧树脂粘合的磁致伸缩复合材料中。Terfenol-D是一种具有高磁致伸缩效应的材料，当受到磁场作用时，其体积会发生微小变化，产生应变。 设计的关键在于一个巧妙的结构，它能够将由磁场引起的材料应变有效地转化为横向应力。这种转化过程直接影响了光纤激光器的运行，具体来说，就是改变了激光器内部的拍频频率。拍频是两个或多个频率相近的信号相互混合产生的差频现象，此处的拍频频率变化与磁场强度成正比，因此可以用来精确地探测磁场变化。 实验结果显示，提出的传感器具有出色的性能特性。它的方向性良好，意味着对于磁场方向的变化有高度的响应一致性，同时保持了良好的线性关系，这意味着传感器的输出信号可以直接与磁场强度对应。其灵敏度达到了10.5 Hz/μT，意味着每微特斯拉的磁场变化会引起10.5 Hz的拍频频率变化，这为高精度磁场测量提供了可能。 此外，该传感器的测量范围相当宽广，可以覆盖到大约0.3特斯拉，这个范围涵盖了大部分实际应用的需求。这些特性使得这种新型的光纤磁场传感器在磁性检测、地质勘探、电力系统、医疗设备以及各种工业应用中具有巨大的潜力。 这项工作为光纤传感器领域带来了一种新型的设计思路，通过结合磁致伸缩材料和光纤技术，实现了微型化、高灵敏度和大范围的磁场测量，有望推动未来光纤传感器在各种复杂环境中的广泛应用。