Sensor medan magnet dapat mengesan maklumat medan magnet di alam sekitar, dan memainkan peranan penting dalam penerokaan geologi, penghantaran kuasa, aeroangkasa dan bidang lain. Sebagai nanomaterial sensitif magnetik yang maju, MHD bukan sahaja mempamerkan sifat-sifat magneto-optik yang kaya (seperti keterujaan indeks refraktif dan kesan birefringence), tetapi juga mengintegrasikan dengan lancar dengan serat optik kerana ketidakstabilan cecairnya, yang menunjukkan potensi aplikasi yang luas dalam bidang penderiaan medan magnet optik. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, sensor medan magnet serat MHD telah banyak disedari oleh penyelidik di rumah dan di luar negara kerana keupayaan gangguan anti-elektromagnetik yang kuat, rintangan kakisan, keselamatan dan sokongan yang tinggi untuk pemantauan jauh.
Pada masa ini, struktur sensor medan magnet yang biasa serat MHD termasuk serat kerucut, serat kristal fotonik yang diisi dengan MHD [8], serat tunggal mod tanpa mod dan parut serat jangka panjang. Sensor ini dibentangkan oleh dua kaedah utama: pengesanan nilai kuasa dan pengesanan mengimbangi panjang gelombang, untuk mencapai pengukuran medan magnet. Walau bagaimanapun, sensor berdasarkan pengesanan nilai kuasa mudah dipengaruhi oleh turun naik kuasa sumber cahaya, yang boleh menyebabkan ralat pengukuran meningkat. Sensor berdasarkan pengesanan mengimbangi panjang gelombang bergantung kepada spektrometer untuk mengukur perubahan panjang gelombang, yang bukan sahaja meningkatkan kos, tetapi juga memerlukan peralatan analisis optik yang lebih besar. Di samping itu, sensor sedia ada sering menawarkan hanya satu titik keupayaan pengukuran.
Untuk menyelesaikan masalah ini, sistem penderiaan medan magnet gentian dwi-saluran berdasarkan teknologi multiplexing bahagian (TDM) dicadangkan dalam kertas ini. Sistem ini direka untuk mengatasi batasan teknologi sedia ada dan menyediakan penyelesaian pengukuran medan magnet yang lebih tepat, pelbagai titik.
Prinsip Sistem Pengesan Medan Magnet Serat Serat Dual Saluran
Penghantaran, penerimaan, penukaran fotoelektrik dan pemprosesan data cahaya berdenyut dilakukan oleh reflekometer domain masa sensitif fasa (φ-OTDR) yang terletak di sebelah kiri imej. Oleh kerana tenaga tinggi nadi awal apabila peranti φ-OTDR menghantar nadi ujian, penerima mungkin tidak dapat mengenal pasti atau memproses isyarat yang dikembalikan secara tepat dalam tempoh masa yang singkat. Untuk menyelesaikan masalah ini, serat kelewatan disambungkan ke output OTDR. Proses kerja khusus adalah seperti berikut: Lampu berdenyut yang dihasilkan oleh peranti φ-OTDR pertama kali diluluskan melalui serat tertunda untuk mengurangkan kesan tenaga denyut awal pada pemprosesan isyarat berikutnya.
Cahaya berdenyut kemudian ditambah ke port 2 peredaran, dihantar melalui laluan optik dalaman peredaran, dan output dari port 3 peredaran. Seterusnya, cahaya berdenyut memasuki Coupler 1 (OC1), di mana 1% cahaya berdenyut diperuntukkan untuk mengesan saluran 1 yang terdiri daripada OC1 dan OC2, manakala 99% cahaya dihantar ke SENSING CHANNEL 2 yang terdiri daripada OC3 dan OC4. Dalam Sensing Channel 1, cahaya berdenyut dikembalikan kepada OC2 selepas melewati unit penderiaan (SU), di mana 99% cahaya terus beredar dalam penginderaan saluran 1, dan 1% cahaya dihantar kembali ke φ-OTDR melalui peredaran. Begitu juga, dalam Sensing Channel 2, cahaya juga mengikuti jalan yang sama untuk kitaran. Trajektori cahaya berdenyut ditunjukkan oleh anak panah dalam angka tersebut. Cahaya berdenyut berkitar banyak kali dalam saluran penderiaan, dan setiap kali ia melalui medan magnet SU, ia akan mengalami kerugian tertentu.
Kestabilan ujian
Pertama, dalam persekitaran medan bukan magnet, cerun nadi sistem penderiaan dan kuasa optik output laser diulangi selama 3 0 kali untuk mendapatkan cerun pelemahan purata sistem, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 4 (a). Ia dapat dilihat bahawa kuasa optik output purata laser adalah 1.21 mW, dan sisihan piawai adalah 0. 051 6 mW, yang bersamaan dengan 4.26% daripada purata. Dalam 3 0 eksperimen berulang, lereng pelemahan purata saluran sensor 1 dan saluran 2 adalah -11. 57 dB/km dan {14}}. Perakaunan untuk 0.942% dan 0.684% daripada nilai min masing -masing. Ini menunjukkan bahawa walaupun kuasa sumber cahaya berubah -ubah, sistem masih menunjukkan kestabilan yang baik dan hasil pengukuran boleh dipercayai.
Kedua, saluran sensor 1 dan 2 diletakkan di bawah intensiti medan magnet yang tetap 5 mt untuk menilai kestabilan tindak balas sistem penderiaan medan magnet. Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Rajah. 4 (b). Ia dapat dilihat bahawa cerun pelemahan purata saluran pengesan 1 adalah -14. 85 dB/km, dan sisihan piawai adalah 0. 131 dB/km, menyumbang 0. Cerun pelemahan purata saluran sensor 2 ialah -30. 94 dB/km, dan sisihan piawai adalah 0. 315 dB/km, menyumbang 1.02% daripada nilai min. Data -data ini membuktikan bahawa tindak balas sistem sensor di bawah pengaruh medan magnet mempunyai konsistensi dan kestabilan yang tinggi.
Sistem penderiaan medan magnet gentian dwi-saluran yang inovatif berdasarkan teknologi multiplexing pembahagian masa (TDM) dengan ketara meningkatkan keupayaan multiplexing sistem penderiaan medan magnet serat. Sistem ini mengesan kadar pelemahan cahaya berdenyut dalam saluran penderiaan dengan tepat dan menggabungkan teknologi TDM untuk merealisasikan pengukuran serentak medan magnet multi-titik.
Berbanding dengan sensor medan magnet serat MHD tradisional, sistem ini bukan sahaja mempunyai keupayaan penggunaan semula yang lebih kuat, tetapi juga mempunyai toleransi yang lebih tinggi terhadap turun naik kuasa sumber cahaya. Hasil eksperimen menunjukkan bahawa kepekaan medan magnet dari dua saluran penginderaan mencapai -1. 09 dB/(km • mt) dan -3. Data -data ini menunjukkan bahawa sistem dapat memberikan hasil pengukuran ketepatan yang tinggi ke atas pelbagai medan magnet.
Sistem sensor mempunyai banyak kelebihan: proses pengeluaran mudah, keupayaan penggunaan semula yang kuat, prestasi gangguan anti-elektromagnetik yang sangat baik, kestabilan yang baik, sokongan untuk pemantauan jauh dan sebagainya. Oleh itu, ia amat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pemantauan medan magnet multi-titik jauh, seperti talian penghantaran kuasa, peranti mekanikal yang besar dan bidang penyelidikan saintifik, menunjukkan prospek aplikasi yang luas.