Датчик магнитного поля может обнаружить информацию о магнитном поле в окружающей среде и играть важную роль в геологическом исследовании, передаче власти, аэрокосмической и других областях. Как усовершенствованный магнитно чувствительный наноматериал, MHD не только демонстрирует богатые магнитооптические свойства (такие как настроение показателя преломления и эффект двуметрости), но и плавно интегрируется с оптическим волокном из-за его жидкости, что показывает широкий потенциал применения в поле оптического магнитного поля. В последние годы датчик магнитного поля MHD широко обеспокоен исследователями в домашних условиях и за рубежом из-за его сильной антиэлектромагнитной способности помех, коррозионной устойчивости, высокой безопасности и поддержки удаленного мониторинга.
В настоящее время общие структуры датчиков магнитного поля волокна MHD включают коническое волокно, фотонное кристаллическое волокно, заполненное MHD [8], одномодовым одномодовым волокном и длиннопериодным волокном. Эти датчики демодулированы двумя основными методами: обнаружение значения мощности и обнаружение смещения длины волны, чтобы достичь измерения магнитного поля. Тем не менее, датчик, основанный на обнаружении значения мощности, легко влияет на колебание мощности источника света, что может привести к увеличению ошибки измерения. Датчики, основанные на обнаружении смещения длины волны, основаны на спектрометрах для измерения изменений длины волны, что не только увеличивает стоимость, но также требует более крупного оборудования для оптического анализа. Кроме того, существующие датчики часто предлагают только одну точку возможности измерения.
Чтобы решить эти проблемы, в этой статье предлагается двойное канатное восприятие магнитного поля. Система предназначена для преодоления ограничений существующей технологии и обеспечения более точного, многоточечного решения измерения магнитного поля.
Принцип двойного канала конического волоконного магнитного поля системы
Передача, прием, фотоэлектрическое преобразование и обработка данных импульсного света выполняются с помощью фаз-чувствительного рефлектометра оптического домена (φ-OTDR), расположенного слева от изображения. Из-за высокой энергии начального импульса, когда устройство φ-OTDR отправляет тестовый импульс, приемник может не может точно идентифицировать или обработать возвращенный сигнал в течение короткого периода времени. Чтобы решить эту проблему, задержка волокна подключена к выходу OTDR. Конкретный рабочий процесс заключается в следующем: импульсный свет, генерируемый устройством φ-OTDR, сначала проходит через заложенное волокно, чтобы уменьшить влияние начальной энергии импульса на последующую обработку сигнала.
Импульсный свет затем соединяется с портом 2 циркулятора, передается через внутренний оптический путь циркулятора, и вывод из порта 3 циркулятора. Затем импульсный свет входит в соединитель 1 (OC1), где 1% импульсного света выделяется на зондирующий канал 1, состоящий из OC1 и OC2, в то время как 99% света передаются на чувствительный канал 2, состоящий из OC3 и OC4. В зондовом канале 1 пульсированный свет возвращается в OC2 после прохождения через сенсорную единицу (SU), где 99% света продолжают циркулировать в зондовом канале 1, а 1% света передается обратно в φ-OTDR через циркулятор. Точно так же в Sensing Channel 2 Light также следует по тому же пути к циклу. Траектория импульсного света показана стрелками на рисунке. Импульсенный свет много раз проживает велосипед в чувствительном канале, и каждый раз он проходит через SU магнитного поля, он будет испытывать определенную потерю.
Стабильность тест
Во-первых, в не магнитной полевой среде наклоны импульса системы сенсорной системы и выходной оптической мощности лазера повторялись в течение 3 0 раз для получения среднего наклона ослабления системы, как показано на рис. 4 (а). Можно видеть, что средняя выходная оптическая мощность лазера составляет 1,21 мВт, а стандартное отклонение - 0. 051 6 MW, что эквивалентно 4,26% от среднего. В 3 0 Повторяемые эксперименты средние наклоны ослабления канала 1 и канала 2 - -11. 57 дБ/км и -18. 117 дБ/км соответственно, а соответствующие стандартные отклонения - {2 0}}}}}}. составляют 0,942% и 0,684% от их соответствующих средних значений соответственно. Это показывает, что даже если мощность источника света колеблется, система по -прежнему показывает хорошую стабильность, и результаты измерения надежны.
Во -вторых, датчики 1 и 2 были помещены под постоянную интенсивность магнитного поля 5 тонн для оценки стабильности отклика системы зондирования магнитного поля. Экспериментальные результаты показаны на рис. 4 (б). Можно видеть, что средний наклон ослабления канала зондирования 1 равен -14. 85 дБ/км, а стандартное отклонение равно 0. 131 дБ/км, учитывая 0. 882% от среднего значения. Средний наклон затухания канала датчика 2 равен -30. 94 дБ/км, а стандартное отклонение равно 0. 315 дБ/км, составляя 1,02% от среднего значения. Эти данные доказывают, что реакция сенсорной системы под влиянием магнитного поля имеет высокую согласованность и стабильность.
Инновационная система двойного канатного восприятия магнитного поля, основанная на технологии мультиплексирования времени деления (TDM), значительно улучшает способность мультиплексирования систем зондирования магнитного поля. Система обнаруживает скорость затухания импульсного света в чувствительном канале точно и объединяет технологию TDM для реализации одновременного измерения многоточечного магнитного поля.
По сравнению с традиционным датчиком магнитного поля MHD, система не только обладает более сильной способностью повторного использования, но также имеет более высокую толерантность к колебаниям мощности источника света. Результаты эксперимента показывают, что чувствительность магнитного поля достигает -1. 09 дБ/(км • MT) и -3. 466 дБ/(км • MT) соответственно в диапазоне интенсивности поля 3 ~ 14 мт и 2 ~ 7 мт. Эти данные показывают, что система может обеспечить высокие результаты измерения точности в широком диапазоне магнитных полей.
Система датчиков имеет много преимуществ: простой производственный процесс, сильное повторное использование, превосходная антиэлектромагнитная производительность помех, хорошую стабильность, поддержка удаленного мониторинга и так далее. Следовательно, он особенно подходит для приложений, требующих удаленного мониторинга многоточечного магнитного поля, такого как линии передачи электроэнергии, крупные механические устройства и области научных исследований, демонстрируя широкие перспективы применения.