10.3.8　磁致伸缩磁强计

某些金属（如铁、镍）在磁场作用下其尺寸或形状发生改变的现象称为磁致伸缩。

磁致伸缩型光纤磁强计是利用紧贴在光纤上的铁磁材料如镍、金属玻璃等，在磁场中的磁致伸缩效应下测量磁场。这类铁磁材料在磁场作用下其长度发生变化，与它紧贴的光纤会产生纵向应变，使得光纤的折射率和长度发生变化，因而引起光的相位发生变化，用光学中的干涉仪测得此相位变化，从而求出被测磁场。

磁致伸缩型光纤磁强计中的传感器结构大致分为轴型、涂层型和带状型，如图10-21所示。其中，图10-21（a）为轴型，将光纤紧绕在具有磁致伸缩特性的圆柱体上；图10-21（b）为涂层型，将磁致伸缩材料用真空蒸发或电镀在光纤上，形成很薄的薄膜；图10-21（c）为带状型，将光纤粘在金属玻璃薄带上。

图10-21　磁致伸缩型光纤传感器

（a）轴型；（b）涂层型；（c）带状型

磁致伸缩型光纤磁强计的检测系统，主要采用光学干涉仪来测量光的相位变化。图10-22所示为测量磁场的全光纤马赫-泽德干涉仪。由激光器发出的光经耦合器1分成两束光，进入由光纤构成的测量臂和参考臂，这两个臂的长度相等，测量臂上沉积有磁致伸缩材料，当放入被测磁场中时，由于磁致伸缩效应使得测量臂长度变化，从而两臂之间出现磁致光程差或相位差Δφ，而Δφ正比于B，测出Δφ便能求得磁场B。然而，光的相位变化是不容易直接测量的。实用中，将光的相位变化转变为电信号以便测量。为此，将磁场作用后两臂的光耦合在一起发生干涉，经耦合器2又分为两束光，再分别由光电二极管VD1和VD2接收，产生电压信号U1和U2，最后处理电路得出正比于被测磁场B的电压U3。(https://www.daowen.com)

磁致伸缩型光纤磁强计用于测量微弱磁场，灵敏度高达5×10-12 T/m。

图10-22　测量磁场的全光纤型马赫-曾德尔干涉仪