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本文在对几种光纤磁场传感器进行分析的基础上,确定了基于磁致伸缩的偏振无关光纤Michelson干涉型微弱磁场传感方案,对该方案的工作原理进行了详细分析,设计了传感器的传感头结构,并搭建实验系统,进行了实验检测。首先,本文从光纤干涉仪的工作原理入手,讨论了影响光纤干涉仪干涉可见度的主要因素,并针对各因素给出了相应的改进方案。其中,本文详细分析了光波偏振态的随机漂移对干涉仪输出的影响,介绍了目前几种消偏振衰落技术的原理,着重讨论了在光纤Michelson干涉仪末端加两个法拉第旋转镜的消偏振衰落的原理,该方法不需要任何附加的信号处理就可以消除偏振衰落,使干涉仪输出稳定。然后,本文阐述了传感器系统,详细分析了传感器的光路噪声和输出信号,得出了传感器的直流磁场和交流磁场测试方案。在分析影响传感器的传感头灵敏度的因素的基础上,本文对传感器传感头结构进行了改进,整个传感头都采用Ф80μm的细径光纤,通过特殊的骨架结构,实现了体积小、灵敏度高、频率响应范围宽的磁场传感器传感头。接着,本文搭建了微弱磁场传感器实验系统,在稳定了系统工作点的前提下,对系统频率响应进行了测试,并对传感器在不同交流调制磁场下的直流磁场探测时系统的输出进行了测试,实验结果表明,当被测磁场较小时,系统输出信号与被测信号成正比关系。当交流调制磁场为4000nT时,系统直流磁场探测相位灵敏度为1.4×10-3 rad/nT,最小可探测直流磁场为0.57nT。然后,验证了本文提出的交流磁场测试方案,即先加高频交流调制磁场对未知的直流偏置磁场进行测试,再通过改变螺线管上所加直流磁场使总的直流偏置磁场(螺线管上所加直流磁场和地磁场之和)保持恒定,最后利用该恒定的直流偏置磁场对交流磁场进行测试。实验结果表明,当直流偏置磁场为6000nT时,系统交流磁场探测相位灵敏度为5.33×10-4rad/nT。由于硬件条件限制,探测交流磁场时,信号直接从前级放大器处提取,故系统基底噪声较大,最小可探测交流磁场为8.9nT。最后,对本文所作的工作进行了总结,对光纤磁场传感器进一步的改进提出了建议。