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第１７卷第１０期
２００９年１０月
光学精细工程
ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖ０１．１７Ｎ０．１０
Ｏｃｔ．２００９
文章编号１００４—９２４Ｘ（２００９）１０—２４４５—０５
光纤磁流体Ｆ－Ｐ电磁场传感器
胡
涛１，赵
勇２，吕志伟１，陈菁菁２
（１．哈尔滨工业大学自动化测试与控制系，黑龙江哈尔滨１５０００１；
２．东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０００４）
纲要：鉴于磁流体的可控折射率特征，以磁流体纳米功能资料为腔内介质，提出一种构造简单、无挪动零件的新式光纤Ｆ－Ｐ电磁场传感器，实现了电磁场的丈量。同时，给出了鉴于光纤光栅波长解调技术对光纤Ｆ－Ｐ滤波器输出波进步行解调检测的方法。剖析了磁流体的可控折射率特征及其用于丈量电磁场的原理，介绍了传感器系统的构造和原理。对所提出的方法以及影响丈量结果的要素进行了初步的实验，结果表示，环境温度和磁流体薄膜厚度都会对丈量结果有影响。在磁流体薄膜厚度为１２．７肚ｍ时，丈量特征拥有较好的线性度。重点词：光纤Ｆ－Ｐ滤波器，磁流体，光纤传感器，电磁场丈量
中图分类号：ＴＮ２５３
文件表记码：Ａ
Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ｓｅｎｓｏｒ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｌｕｉｄ
ＨＵＴａ０１，ＺＨＡＯＹｏｎ９２，ＬＵＺｈｉ—ｗｅｉｌ，ＣＨＥＮＪｉｎｇ－ｊｉｎ９２
（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃ
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ
１１０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆａ
ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ，ａｎｏｖｅｌｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃＦ－Ｐ
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ｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ｓｅｎｓｏｒ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
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ｍｏｖｅａｂｌｅｐａｒｔｓｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇ
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ｏｎ
ｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｃａｎｎｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ—ＣＯＮ—
ｔｒｏｌｌｅｄｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
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ｓｙｓｔｅｍｉｓｇｉｖ—
ｅｎ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
ａｒｅ
ｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｏｂｔａｉｎｅｄｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ
ｆｉｌｍａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｍａｇ—
ｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄｆｉｌｍｉｓ１２．７ｆ｜ｍ，ｔｈｅｒｅｉｓ
ａ
ｆａｉｒｌｙｇｏｏｄｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃＦ—Ｐｆｉｌｔｅｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ；ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
收稿日期：２００８—１卜２１；订正日期：２００８—１２—２３．
基金项目：黑龙江省博士后基金资助项目；辽宁省自然科学基金资助项目（Ｎｏ
万方数据
光学精细工程
第１７卷
前言
电力系统中的电流丈量长久依赖传统的电磁式电流互感器，而这类丈量存在以下问题：在电网故障时，大的冲击及工频电流会造成互感器的磁路饱和；高电压等级的电流互感器绝缘技术困难、体积笨莺，绝缘花费也很大；油作为绝缘及传热介质存在爆炸的危险。所以，多年来好多国家都在踊跃追求非电磁式的高电压大电流丈量方法。当前光磁式电流互感器（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｃｕｒｒｅｎｔ
Ｔｒａｎｓ－
ｆｏｒｍｅｒ，简称ＯＣＴ）已经研制成功，有些已进入适用阶段。ＯＣＴ可能成为传统电磁式电流互感器的代替产品，但是，当前大多数光学电流互感器都依赖对偏振光信号的检测和办理，因此需要复杂的保偏装置。
磁流体即磁性液体（ｍａｇｎｅｔｉｃｌｉｑｕｉｄ），也称磁性流体（ｍａｇｎｅｔｉｃ
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