摘要：光纖Bragg光柵（FBG）傳感技術(shù)較其它光纖傳感技術(shù)有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此更具有研究的價(jià)值。本文基于光纖Bragg光柵的應(yīng)變敏感性和磁性材料的磁致伸縮效應(yīng)，提出了將光纖Bragg光柵應(yīng)用于磁場(chǎng)傳感測(cè)量的方案，并論證了其可行性。 關(guān)鍵詞：光纖Bragg光柵；傳感器；磁致伸縮效應(yīng)；磁場(chǎng) 一、引言 光纖Bragg光柵（FBG）是指利用紫外光照射引起光纖折射率永久性變化的方法，在光纖纖芯內(nèi)部寫(xiě)入的一定周期的光柵。自1989年側(cè)向紫外寫(xiě)入法[1]出現(xiàn)之后，整個(gè)光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域都受到了極大的影響。FBG帶來(lái)了光纖器件的一次革命，尤其在光纖傳感方面，有著極其廣闊的應(yīng)用前景。它極大地拓寬了傳統(tǒng)光纖傳感器的傳感機(jī)理，是繼強(qiáng)度型、干涉型和偏振型光纖傳感器之后又一類(lèi)嶄新的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，F(xiàn)BG具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性重復(fù)性好、易于分析測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。本文提出采用FBG來(lái)探測(cè)磁場(chǎng)的方案?；贔BG對(duì)外應(yīng)力的敏感性，在FBG與磁致伸縮材料相結(jié)合形成磁場(chǎng)傳感頭，通過(guò)磁力效應(yīng)，達(dá)到磁場(chǎng)探測(cè)的目的。光纖光柵技術(shù)應(yīng)用于磁場(chǎng)的傳感與檢測(cè)，為磁場(chǎng)測(cè)量提供了一個(gè)新穎的手段。 二、FBG傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 FBG從本質(zhì)上講是通過(guò)波導(dǎo)與光波的相互作用，將在光纖中傳輸?shù)奶囟l率的光波從原來(lái)前向傳輸?shù)南薅ㄔ诶w芯中的模式耦合到前向或后向傳輸?shù)南薅ㄔ诎鼘踊蚶w芯中的模式，從而得到特定的透射和反射光譜特性。其工作原理如圖1所示。 光纖光柵的反射或透射峰的波長(zhǎng)與光柵的折射率調(diào)制周期以及纖芯折射率有關(guān)，而外界溫度或應(yīng)變的變化會(huì)影響光纖光柵的折射率調(diào)制周期和纖芯折射率，從而引起光纖光柵的反射或透射峰波長(zhǎng)的變化，這就是光纖光柵傳感器的基本工作原理[2]。溫度和應(yīng)變（力）是光纖光柵能夠直接傳感測(cè)量的兩個(gè)最基本的物理量，它們構(gòu)成了其它各種物理量傳感的基礎(chǔ)，其它各種物理量的傳感都是以光纖光柵的應(yīng)變溫度傳感為基礎(chǔ)間接衍生出來(lái)的。例如，基于應(yīng)變傳感功能，結(jié)合彈性膜片等輔助敏感元件，光纖光柵即可用來(lái)傳感壓強(qiáng)、流量、位移等；若將光纖光柵緊密粘貼在磁致伸縮材料或反壓電材料上，則可用于測(cè)量磁場(chǎng)、電場(chǎng)等電學(xué)量。 一般的FBG傳感系統(tǒng)由光源、信號(hào)傳輸線（光纜）、傳感器件、光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理器四部分組成。圖2為FBG傳感器的工作原理示意圖。光波作為載波經(jīng)入射光纖傳輸?shù)絺鞲蓄^，其某些特征參量在傳感頭內(nèi)被外界物理參量調(diào)制，含有被調(diào)制信息的光波經(jīng)出射光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換部分，經(jīng)解調(diào)后就能得到被測(cè)物理量的大小和狀態(tài)。 本文擬建立的FBG磁場(chǎng)傳感實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。圖中，F(xiàn)BG的兩端被夾緊在臺(tái)面上，其中一端固定，而另一端可以在臺(tái)面上自由滑動(dòng)。隨著外界磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變，磁致伸縮材料的伸縮量也發(fā)生改變，從而將外界磁場(chǎng)作用于磁致伸縮材料的電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)機(jī)械能作用進(jìn)而可以改變FBG中的應(yīng)力，使FBG的Bragg波長(zhǎng)發(fā)生改變。Bragg波長(zhǎng)的變化可以直接由光譜分析儀讀出。因此，通過(guò)Bragg波長(zhǎng)的變化（ΔλB）可以間接反映磁場(chǎng)（H）的變化，從而達(dá)到磁場(chǎng)探測(cè)的目的。 [b][align=center]詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊： 基于FBG磁場(chǎng)傳感方案的研究[/align][/b]