基于PVA/Fe3O4水凝膠的錐形光纖磁傳感

郭彩蓉，蔣睿鋮，張大偉，劉世杰，陶春先

（1 上海理工大學 光電信息與計算機工程學院， 上海 200093）

（2 恒邁光學精密機械（杭州）有限公司，杭州 311421）

0 引言

在工業生產、航天航空、電力系統等領域，磁場對儀器設備的正常運行有很大的影響，及時監測磁場強度對保障設備穩定運行有重要意義。光纖磁場傳感器因具有安全性好、靈敏度高、響應快、體積小以及抗電磁干擾能力強等優點而被廣泛應用在磁場傳感領域。光纖與磁敏材料結合，可將外界磁場的變化轉換為光纖中光的波長、頻率等可監測的參量變化，實現對磁場的測量。當前，磁流體（Magnetic fluid， MF）由于其折射率可調特性，作為磁敏材料被廣泛地應用于光纖磁場傳感領域［1-2］。ZHENG Y Z 等［3］提出了基于微纖維模式干涉儀的磁流體磁場傳感器，磁場的變化引起磁流體折射率變化［4-5］，使得光纖輸出光的中心波長偏移，實現磁場的傳感。該類傳感器具有靈敏高、質量輕、可遠程探測等優點，但其磁場測量范圍受到磁流體的飽和磁化強度影響，高磁場感測范圍有限。基于磁流體的光纖磁場傳感器件通常在0～30 mT 強度范圍內探測。但工業生產中電解鋁工藝會產生較高磁場， 有可能達到50 mT，在無人環境中遠程探測時需要傳感器具有較好的響應靈敏度，并具備較大的線性響應區間。

水凝膠以水為介質，通過共價鍵、范德華力或氫鍵等與親水基團互相作用交聯形成三維網狀結構［6］。在水凝膠基質中針對性添加有機或無機材料，可以制備功能型復合水凝膠［7］。……