本发明属于涉及光纤传感领域，具体涉及一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器及制作方法。
背景技术：
1、磁场传感在导航、电力传输、军事国防和生物医学等许多应用领域发挥着重要作用，传统的电磁传感器体积大、造价高、易受电磁干扰，而光纤磁场传感器具有体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点。光纤本身对磁场不敏感，需要与磁敏感材料结合，常见的磁敏感材料有磁致伸缩材料、磁光晶体、磁流体等，由于磁致伸缩材料与磁光晶体主要以固体为主，固体与光纤结构相融合需要专门的耦合结构或空间光路去耦合，体积较大，结构受限，结合方式不灵活，磁流体既有磁性又有流动性，很容易与各种光纤结构结合实现磁场测量，受到学者的广泛关注。
2、磁流体是一种由纳米级的磁性粒子，基液以及表面活性剂组成的胶体，长时间与空气接触会存在挥发的问题，无法进行长时间的特性研究，同时磁流体对温度敏感，因此在测量磁场的同时消除温度的交叉敏感问题成为近年来的研究热点，2021年，liang等人提出了一种温度和磁场同时测量的传感器，该传感器由侧孔光纤的空气孔中注入磁性离子液体构成，虽然实现了温度的测量，磁场的灵敏度只有-0.0303nm/oe。2022年，yu等人提出一种基于磁流体填充的带有温度补偿的磁场传感结构，该结构由两段单模光纤中间夹着一段暴露型光纤组成，暴露型光纤的一侧填充磁流体并将整个结构用uv胶封装在毛细管中，磁场的灵敏度为-0.18nm/mt；上述的两种结构实现了温度和磁场的同时测量，但磁场灵敏度不高，且磁性液体的填充方式都是基于毛细效应，无法精确的控制填充位置，且两者都是基于mz干涉，所需的磁流体量相对较多，除此之外，uv胶的封装方式无法保证磁流体长期有效。2022年，sun等人提出一种基于法布里珀罗干涉原理的温磁双参数测量传感结构，该结构是利用铁磁性材料与pdms通过掺杂在一起，并通过蘸取方式蘸取到单模光纤端面，控制较难，尺度有限，最终实现的磁场灵敏度为563.2pm/mt。
3、专利“cn 114167323a”提出一种磁流体填充mnf与fbg级联的温度和磁场传感装置，将错位结构封装在充满磁流体的二氧化硅纳米管中并用环氧树脂封装，利用fbg产生的反射尖峰，检测温度的变化。
4、专利“cn211669349u”提出一种基于磁流体填充的三芯空心光纤磁场和温度传感器，在三芯空芯光纤的两个空芯中分别填充磁流体和甘油实现双参数测量。上述两种结构均是基于马赫曾德干涉，填充所需的磁流体用量多，且采用胶进行密封，长久使用胶体可能存在老化问题不利于长久使用。
5、磁流体由于本身具有流动性，能更容易的与光纤进行结合，同时也衍生出一些问题，一是如何实现磁流体长久密封保存的问题，二是消除温度的影响。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器及制作方法，通过将磁流体填充在空芯光纤中形成法布里珀罗腔，实现磁场的高灵敏测量，通过空芯光纤后端熔接密封的方式实现磁流体的长期保存，同时填充温度敏感材料实现温度的测量以消除温度对磁场的影响。
2、一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器，包括单模光纤、空芯光纤、温度敏感材料、磁流体，所述空芯光纤两侧分别与单模光纤熔接在一起，温度敏感材料和磁流体依次填充在空芯光纤中。
3、所述温度敏感材料填充在空芯光纤与单模光纤熔接处的空芯光纤中，磁流体紧挨着温度敏感材料填充在空芯光纤中。
4、所述温度敏感材料为可凝固的液态温度敏感材料。
5、所述光纤温度磁场传感器的原理为：温度敏感材料所组成的温度腔只对温度敏感，磁流体组成的磁流体腔对温度和磁场敏感，当温度升高时，温度敏感材料受热膨胀，从而导致温度腔腔长发生变化，磁流体既对温度敏感也对磁场敏感，当磁场变化时，磁流体的体形效应会导致磁流体腔腔长的长度发生变化，温度腔腔长和磁流体腔腔长的长度变化均会导致干涉光谱发生偏移，通过对光谱进行不同频率的带通滤波处理可以实现温度和磁场的双参数测量。
6、上述基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器的制作方法，具体步骤如下：
7、步骤1：定长切割
8、将端面切割平整的单模光纤和空芯光纤的一端熔接在一起，然后利用定长切割系统对空芯光纤进行定长切割，形成单-空结构；
9、步骤2：制备微型探针
10、将空芯光纤去除涂覆层之后，利用本生灯加热拉锥，得到用于填充的微探针；
11、步骤3：填充
12、将温度敏感材料和磁流体依次填充到空芯光纤中；
13、步骤4：密封
14、将填充完成的空芯光纤的另一端进行密封。
15、所述步骤3中，温度敏感材料和磁流体填充过程为：将装有温度敏感材料的注射器与鼠尾管连接后与步骤2中制作的微探针连接，借助带有显微镜的调整架将微探针伸入单-空结构的空芯光纤与单模光纤熔接处的空芯光纤中，推动注射器使温度敏感材料进入空芯光纤，磁流体采用同样的方式紧挨着温度敏感材料填充在空芯光纤中。
16、所述步骤4中，填充完成的空芯光纤的另一端与另取一根端面切割平整的单模光纤熔接密封。
17、一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器的检测方法，采用上述磁场传感器，包括以下步骤：
18、步骤1：通过磁场实验系统实现传感器磁场的标定与测试，磁场实验系统包括直线电源、线圈、解调仪、高斯计和光纤温度磁场传感器，直线电源给线圈供电从而产生磁场，线圈接入冷凝水循环系统中，由解调仪发出的光经过光纤温度磁场传感器，到达反射面后反射回解调仪，通过改变直线电源的电流大小从而改变磁场大小，高斯计校准光纤温度磁场传感器附近的磁场大小，在室温下进行磁场测量，得到磁场与波长的拟合曲线图；
19、步骤2：通过温度实验系统实现传感器温度的标定与测试，温度实验系统包括恒温槽、解调仪、温度计和光纤温度磁场传感器，光纤温度磁场传感器放置在恒温槽中，由解调仪发出的光传输经过光纤温度磁场传感器后，到达反射面后反射回解调仪，通过调节恒温槽的温度，温度计用于测量恒温槽的温度，从而得到温度与波长的拟合曲线图。
20、本发明采用的技术方案具有以下的技术效果：
21、1、相比于传统毛细玻璃管内填充磁流体结构本发明可以使用少量的磁流体实现磁场的高灵敏测量，节约成本；
22、2、本发明通过微型探针借助六维调整架可以精确控制磁流体及填充的位置和用量；
23、3、本发明在空芯光纤两侧均与单模光纤熔接在一起实现密封熔接，从而实现磁流体的长久保存；
24、4、本发明加入温度敏感材料实现温度测量，消除温度对磁场测量的影响；
25、5、温度敏感材料的填充位置紧贴磁流体，温度的校准更加准确。
1.一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器，其特征在于，包括单模光纤(1)、空芯光纤(4)、温度敏感材料(2)、磁流体(3)，所述空芯光纤(4)两侧分别与单模光纤(1)熔接在一起，温度敏感材料(2)和磁流体(3)依次填充在空芯光纤(4)中。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器，其特征在于，所述温度敏感材料(2)填充在空芯光纤(4)与单模光纤(1)熔接处的空芯光纤(4)中，磁流体(3)紧挨着温度敏感材料(2)填充在空芯光纤(4)中。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器，其特征在于，所述温度敏感材料(2)为可凝固的液态温度敏感材料。
4.一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器的检测方法，采用权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于：包括以下步骤：
5.权利要求1所述的一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器的制作方法，其特征在于，所述步骤3中，温度敏感材料(2)和磁流体(3)填充过程为，将装有温度敏感材料(2)的注射器与鼠尾管连接后与步骤2中制作的微探针连接，借助带有显微镜的调整架将微探针伸入单-空结构的空芯光纤(4)与单模光纤(1)熔接处的空芯光纤(4)中，推动注射器使温度敏感材料(2)进入空芯光纤(4)，磁流体(3)采用同样的方式紧挨着温度敏感材料(3)填充在空芯光纤(4)中。
7.根据权利要求5所述的一种基于磁流体填充的光纤温度磁场传感器的制作方法，其特征在于，所述步骤4中，填充完成的空芯光纤(4)的另一端与另取一根端面切割平整的单模光纤(1)熔接密封。
