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专利号: 2024112254055
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双光路的磁场传感系统,其特征在于,包括:

双光束偏振光路生成模块:用于生成第一偏振光信号和第二偏振光信号;

传感光路传输模块:用于对所述第一偏振光信号进行放大及滤波处理,获得第一增益结果;

所述传感光路传输模块包括:

第一分光镜:用于根据预设比例对所述第一偏振光信号进行分束,获得第一高功率光束和第一低功率光束;

法拉第旋转片:用于感应环境磁场,并传输所述第一高功率光束;

聚焦透镜:用于对所述第一高功率光束进行聚焦;

第一半导体光放大器:用于对聚焦后的所述第一高功率光束进行放大;

第一探测放大滤波模块:用于分别对放大后的所述第一高功率光束和所述第一低功率光束进行滤波和放大处理,获得第一处理信号和第二处理信号;

第一比较器:用于对所述第一处理信号和所述第二处理信号进行对比,确定所述第一偏振光信号被放大以后的增益大小,输出第一增益结果;

参考光路传输模块:用于对所述第二偏振光信号进行放大及滤波处理,获得第二增益结果;

所述参考光路传输模块包括:

第二分光镜:用于根据预设比例对所述第二偏振光信号进行分束,获得第二高功率光束和第二低功率光束;

聚焦透镜:用于对所述第二高功率光束进行聚焦;

第二半导体光放大器:用于对聚焦后的所述第二高功率光束进行放大;

第二探测放大滤波模块:用于分别对放大后的所述第二高功率光束和所述第二低功率光束进行滤波和放大处理,获得第三处理信号和第四处理信号;

第二比较器:用于对所述第三处理信号和所述第四处理信号进行对比,确定所述第二偏振光信号被放大以后的增益大小,输出第二增益结果;

光信号处理与显示模块:用于对所述第一增益结果和所述第二增益结果的增益差进行处理与判断,根据判断结果确定外界磁场方向,对步进电机的输入信号进行相应的处理,并进行显示;

所述光信号处理与显示模块包括:

第三比较器:用于计算所述第一增益结果和所述第二增益结果的增益差,并将所述增益差发送至所述处理与显示装置;

处理与显示装置:用于显示所述第三比较器输出的增益差;

控制器:用于根据所述增益差作为输入信号,以调节步进电机的输入信号;

所述第三比较器分别与所述处理与显示装置、所述控制器连接,所述控制器与所述处理与显示装置连接;

所述控制器基于所述输入信号,对步进电机施加正向或反向脉冲信号,促使半导体光放大器在旋转支架的带动下顺时针或逆时针旋转小于10°的角度,根据旋转过程中第三比较器得到的增益结果判断环境磁场引起的法拉第旋转片旋转的方向,从而确定外界磁场的方向。

2.根据权利要求1所述的双光路的磁场传感系统,其特征在于,所述双光束偏振光路生成模块包括激光器和偏振分束器;所述激光器用于发射光信号,所述偏振分束器用于将所述光信号分解为所述第一偏振光信号和所述第二偏振光信号;其中,所述第一偏振光信号与所述第二偏振光信号互相垂直。

3.根据权利要求1所述的双光路的磁场传感系统,其特征在于,若所处的待测磁场环境有平行于光束传输方向的磁场作用于所述法拉第旋转片,则所述第一偏振光信号将产生不超过90°角的旋转,旋转后的第一偏振光信号聚焦到第一半导体光放大器进行单程放大,并与参考光路的偏振光方向不再正交;其中,所述法拉第旋转片的厚度根据待测磁场环境的大小范围进行设计。

4.根据权利要求1所述的双光路的磁场传感系统,其特征在于,所述第一半导体光放大器上设置有可旋转支架,所述可旋转支架上设有步进电机,所述步进电机的转轴带动所述可旋转支架旋转,使得半导体光放大器在垂直于光路方向上逆时针或顺时针方向旋转;其中,所述半导体光放大器通过若干紧固螺钉固定在所述可旋转支架上。

5.根据权利要求1所述的双光路的磁场传感系统,其特征在于,所述第一半导体光放大器的有源区和所述第二半导体光放大器的有源区互相垂直放置;所述第一探测放大滤波模块和所述第二探测放大滤波模块均包括探测器、放大器和滤波电路,所述探测器、放大器和所述滤波电路依次连接。

6.一种信号解调方法,应用于权利要求1‑5任一项所述的双光路的磁场传感系统,其特征在于,包括:对双光路的磁场传感系统施加大小不同、方向确定的磁场,获得第一偏振光信号的旋转角度;

标定第三比较器输出的增益差一与法拉第旋转片引起第一偏振光信号的旋转角度之间的对应关系;

解除人为施加的磁场,并测定待测磁场作用下第三比较器输出的增益差二,通过所述第三比较器输出的增益差一与所述法拉第旋转片引起第一偏振光信号的旋转角度之间的对应关系确定所述待测磁场引起的旋转角,基于所述旋转角计算待测磁场的大小;

确定步进电机的输入信号,并根据所述第三比较器输出的增益差的变化情况,获得增益差的变化与所述步进电机输入信号之间的关系,标定正反向脉冲与待测磁场方向的关系;

基于所述正反向脉冲与待测磁场方向的关系,根据第三比较器输出的增益差的变化确定待测磁场的方向。