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《电子科技大学》 2001年
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光纤微弱磁场传感器技术

薛志英  
【摘要】: 磁场测量技术已经在工业、农业、国防,以及生物、医学、宇航等各个部门 获得重要应用。本论文概述了国内外光纤微弱磁场传感器的发展与研究现状。介 绍了非晶态合金的磁致伸缩原理,导出了磁场、应力、测量方向任意时碰致伸缩 与磁场的计算公式,并经试验证实。设计并建立了基于马赫—然得干涉仪的光纤 微弱磁场传感器系统,对马赫—然得干涉仪、磁致伸缩换能器、高频调制与最小 理论可测磁场进行了理论分析;讨论了峰—峰值法测量磁场的原理及应用范围; 分析了误差来源。通过对系统的深入分析研究,创造性地提出用三点法来处理信 号,并用Borland C++ Builder5.0编制了一可运行于windows环境下的程序,用来 实现三点法的自动测量,使系统的响应时间缩短,测量动态范围扩大,并分析了 三点法的优缺点。创新性地提出用遗传算法来拟合传感器输出信号,以达到探测 磁场的目的,为了能够对各种典型情况下传感器输出信号的模拟仿真,笔者编制 了一程序,通过很多次试验,证实了把遗传算法应用到光纤弱磁检测中是可行的。 本文 所作研究对将来系统的实用化打下了一定的理论基础,具有重要的参考价值。
【关键词】:光纤;传感器;磁场测量;Mach-Zehnder于涉仪;遗传算法
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP212.1
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2001.007319
【目录】:
  • 第一章 绪论7-14
  • 1.1 光纤磁场传感器的发展及研究现状7-10
  • 1.1.1 基于Fabry-Perot干涉仪的光纤磁场传感器8-9
  • 1.1.2 基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤磁场传感器9
  • 1.1.3 基于Michelson干涉仪的光纤磁场传感器9-10
  • 1.2 光纤弱磁场传感器所面临的问题10-11
  • 1.3 本文的主要工作及安排11-14
  • 第二章 磁致伸缩及其测量14-20
  • 2.1 磁致伸缩14-17
  • 2.1.1 相干旋转模型14-15
  • 2.2.2 应力对磁致伸缩的影响15-16
  • 2.2.3 磁场沿任意方向时的磁致伸缩公式16-17
  • 2.2 磁致伸缩的测量17-19
  • 2.2.1 测量原理17-18
  • 2.2.2 磁致伸缩的测量18-19
  • 2.3 本章小结19-20
  • 第三章 光纤微弱磁场传感器20-34
  • 3.1 系统组成20
  • 3.2 理论分析20-27
  • 3.2.1 光纤Mach-Zehnder干涉仪20-22
  • 3.2.2 磁致伸缩换能器22-26
  • 3.2.3 高频调制26-27
  • 3.2.4 理论最小可测磁场27
  • 3.3 峰—峰值法信号检测27-30
  • 3.3.1 输出信号特点28
  • 3.3.2 测量原理28-29
  • 3.3.3 检测电路29
  • 3.3.4 信号处理29-30
  • 3.4 误差分析30-32
  • 3.4.1 系统误差30-31
  • 3.4.2 随机误差31-32
  • 3.5 本章小结32-34
  • 第四章 三点法光纤微弱磁场传感器信号处理34-42
  • 4.1 原理34-37
  • 4.1.1 系统组成34-35
  • 4.1.2 信号分析35-37
  • 4.2 程序编制37-39
  • 4.2.1 程序流程37-38
  • 4.2.2 程序制作38-39
  • 4.2.3 程序应用39
  • 4.3 测量结果39-40
  • 4.4 存在问题40-41
  • 4.5 本章小结41-42
  • 第五章 遗传算法及其在光纤弱磁检测中的应用42-55
  • 5.1 遗传算法简介42-46
  • 5.1.1 遗传算法框架42-44
  • 5.1.2 交配、变异及选择44-46
  • 5.2 遗传算法在光纤微弱磁场传感器中的应用46-54
  • 5.2.1 遗传算法模拟求解程序流程46-47
  • 5.2.2 程序功能47-50
  • 5.2.3 程序运行结果分析50-54
  • 5.3 本章小结54-55
  • 结束语55-56
  • 致谢56-57
  • 参考文献57-61
  • 附录一61-62
  • 附录二62-66
  • 附录三66-69
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【引证文献】
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2 刘德峰;周王民;魏光虎;李文博;王浩;魏志武;;一种改进的双光纤光栅大电流传感器[J];传感器与微系统;2008年10期
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1 薛青;干涉型光纤磁场传感器稳定性研究[D];上海交通大学;2006年
2 陈菽莹;基于软件解调方法的干涉型光纤传感器信号处理研究[D];上海交通大学;2007年
3 都智刚;干涉型光纤弱磁传感器解调系统稳定性研究[D];上海交通大学;2008年
4 张思立;多用户OFDMA系统同步算法研究[D];上海交通大学;2008年
5 余飞;光纤传感器灵敏度与探头机械性能关系的研究[D];上海交通大学;2007年
【参考文献】
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【共引文献】
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2 黄伟;何华辉;冯则坤;黄爱萍;谭福清;李喜雄;;高磁导率、高直流叠加MnZn软磁铁氧体材料研究[J];磁性材料及器件;2005年06期
3 苏海林,胡国光,姚学标;(NiZnCo)_2-W型复合钡铁氧体吸波特性研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年01期
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9 戴问民,尹红,叶闽军;矩形回线软磁合金损耗谱的分形性质[J];材料研究学报;1997年01期
10 程圣华,胡国光,娄明连;BaMnZnCo-W型铁氧体微波吸收特性的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年04期
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2 黄爱萍;冯则坤;何华辉;熊惟皓;;Co_2Z型铁氧体材料磁谱的解析计算与仿真设计[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
3 毛健;陈家钊;涂铭旌;黄婉霞;谢宁;;微细铁粉/聚乙烯复合材料复磁导率研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
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1 侯纪新;液态金属结构演变及等效磁导率变化的相关研究[D];山东大学;2008年
2 於乾英;多自旋Co离子诱导La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3体系的反常输运行为研究[D];上海大学;2008年
3 黄照华;Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米复合永磁材料的制备工艺、结构和磁性能研究[D];上海大学;2008年
4 唐可;超高密度图案化磁记录介质中偶极作用与热辅助磁化研究[D];电子科技大学;2007年
5 庞鹏飞;无线磁弹性化学/生物传感器的研制及应用研究[D];湖南大学;2008年
6 李震;光磁混合记录介质物性表征和测量技术研究[D];华中科技大学;2006年
7 孙建荣;高频用尖晶石结构Mn-Zn铁氧体薄膜制备与性能研究[D];兰州大学;2007年
8 潘晓燕;稀磁半导体氧化物的结构和磁性能研究[D];华东师范大学;2006年
9 阳俊;新型芳杂环聚合物及其金属配合物的设计合成与磁性能研究[D];浙江大学;2008年
10 周明善;用于毫米波无源干扰的石墨层间化合物研究[D];南京理工大学;2007年
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1 王康;交直流磁致伸缩测量仪的研制[D];吉林大学;2009年
2 陈卓耿;室温固相法制备钴掺杂纳米γ-Co_xFe_(2-x)O_3及表征研究[D];苏州大学;2009年
3 薛青;干涉型光纤磁场传感器稳定性研究[D];上海交通大学;2006年
4 史学芳;铁—氧化铁及氮化铁复合材料的微波吸收特性研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 高军科;基于巨磁阻抗效应的地磁导航研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 李吉丹;离子液体中以PAA为模板电沉积镍的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 李秀玲;高密度磁记录磁头材料Fe-Co薄膜的微结构和磁特性研究[D];河北师范大学;2008年
8 张建;La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3薄膜的溶胶凝胶法制备、Cd掺杂及其电磁性质的研究[D];华中科技大学;2007年
9 赵喜鸽;扩展的DM自旋模型的蒙特卡罗研究[D];华中科技大学;2007年
10 陈健;稀土掺杂六角晶系铁氧体材料电磁特性研究[D];华中科技大学;2007年
【同被引文献】
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1 苑立波,FarhadAnsari;光纤光栅原理与应用(一)──光纤光栅原理[J];光通信技术;1998年01期
2 廖延彪,黎敏;光纤传感器的今日与发展[J];传感器世界;2004年02期
3 皮广禄;国外传感器技术的现状与发展[J];传感器世界;1998年12期
4 傅海威,乔学光,贾振安,傅君眉;高灵敏度的光纤光栅压强传感器[J];光学学报;2004年02期
5 张翼;陈建平;薛青;施长海;洪琳;叶爱伦;李新碗;;Michelson干涉型光纤弱磁场传感器信号检测电路研究[J];半导体光电;2006年02期
6 薛青;陈建平;张翼;施长海;洪琳;李新碗;;Michelson干涉型光纤磁场传感器稳定性研究[J];光纤与电缆及其应用技术;2006年02期
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2 刘京诚;任小宇;陈小强;李彦刚;;基于光纤F-P传感器变压器铁心在线监测研究[J];传感器与微系统;2009年05期
3 原安娟;柴常;;基于迈克尔逊干涉原理的光纤传感器研究[J];山西大同大学学报(自然科学版);2008年01期
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【二级参考文献】
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