O sensor de campo magnético pode detectar informações de campo magnético no ambiente e desempenha um papel importante na exploração geológica, transmissão de energia, aeroespacial e outros campos. Como um nanomaterial magneticamente sensível avançado, o MHD não apenas exibe propriedades magneto-ópticas ricas (como a ajuste do índice de refração e o efeito da birrefringência), mas também se integra perfeitamente à fibra óptica devido à sua fluidez líquida, que mostra amplo potencial de aplicação no campo da sensação de campo magnético óptico. Nos últimos anos, o sensor de campo magnético de fibra de MHD tem sido amplamente preocupado com os pesquisadores em casa e no exterior devido à sua forte capacidade de interferência anti-eletromagnética, resistência à corrosão, alta segurança e suporte para monitoramento remoto.
Atualmente, as estruturas comuns do sensor de campo magnético da fibra de MHD incluem fibra cônica, fibra de cristal fotônico preenchida com MHD [8], fibra de modo único sem modo único e grade de fibra de período longo. Esses sensores são desmodulados por dois métodos principais: detecção de valor de potência e detecção de deslocamento de comprimento de onda, de modo a obter medição de campo magnético. No entanto, o sensor baseado na detecção de valor de potência é facilmente afetado pela flutuação de energia da fonte de luz, o que pode causar o aumento do erro de medição. Os sensores baseados na detecção de deslocamento do comprimento de onda dependem de espectrômetros para medir alterações no comprimento de onda, o que não apenas aumenta o custo, mas também requer equipamentos de análise óptica maiores. Além disso, os sensores existentes geralmente oferecem apenas um único ponto de capacidade de medição.
Para resolver esses problemas, um sistema de detecção de campo magnético de fibra de fibra de canal duplo com base na tecnologia de multiplexação por divisão de tempo (TDM) é proposto neste artigo. O sistema foi projetado para superar as limitações da tecnologia existente e fornecer uma solução de medição de campo magnética mais precisa e multi-ponto.
Princípio do canal duplo Sistema de detecção de campo magnético de fibra cônica
A transmissão, a recepção, a conversão fotoelétrica e o processamento de dados da luz pulsada são realizados pelo refletômetro de domínio óptico sensível à fase (φ-Otdr) localizado à esquerda da imagem. Devido à alta energia do pulso inicial quando o dispositivo φ-Otdr envia o pulso de teste, o receptor pode não ser capaz de identificar ou processar com precisão o sinal retornado em um curto período de tempo. Para resolver esse problema, uma fibra de atraso é conectada à saída do OTDR. O processo de trabalho específico é o seguinte: A luz pulsada gerada pelo dispositivo φ-Otdr é passada pela primeira vez através da fibra atrasada para reduzir o impacto da energia inicial do pulso no processamento subsequente de sinal.
A luz pulsada é então acoplada à porta 2 do circulador, transmitido através do caminho óptico interno do circulador e saída da porta 3 do circulador. Em seguida, a luz pulsada entra no acoplador 1 (OC1), onde 1% da luz pulsada é alocada para detectar o canal 1 que consiste em OC1 e OC2, enquanto 99% da luz é transmitida ao canal 2 consistindo em OC3 e OC4. No canal 1, a luz pulsada é retornada ao OC2 após passar pela unidade de detecção (SU), onde 99% da luz continua circulando no canal 1 e 1% da luz é transmitida de volta ao φ-Otdr através do circulador. Da mesma forma, ao sensor do canal 2, a luz também segue o mesmo caminho para o ciclo. A trajetória da luz pulsada é mostrada pelas setas na figura. A luz pulsada é ciclada muitas vezes no canal de detecção e, cada vez que passa pelo campo magnético SU, experimenta uma certa perda.
Estabilidade teste
Primeiro, em um ambiente de campo não magnético, a inclinação do pulso do sistema de detecção e a potência óptica de saída do laser foram repetidas por 3 0 vezes para obter a inclinação média de atenuação do sistema, como mostrado na Fig. 4 (a). Pode -se observar que a potência óptica média de saída do laser é de 1,21 MW e o desvio padrão é 0. 051 6 MW, que é equivalente a 4,26% da média. Em experimentos repetidos 3 0, as inclinações médias de atenuação do canal 1 e do canal 2 são -11. 57 dB/km e -18. 117 db/km, respectivamente, e os desvios padrão correspondentes. representando 0,942% e 0,684% de seus respectivos valores médios, respectivamente. Isso mostra que, mesmo que a potência da fonte de luz flutua, o sistema ainda mostra boa estabilidade e os resultados da medição são confiáveis.
Em segundo lugar, os canais de sensor 1 e 2 foram colocados sob uma intensidade constante do campo magnético de 5 MT para avaliar a estabilidade da resposta do sistema de detecção de campo magnético. Os resultados experimentais são mostrados na FIG. 4 (b). Pode -se observar que a inclinação média de atenuação do canal de detecção 1 é -14. 85 dB/km, e o desvio padrão é 0. 131 db/km, representando 0. 882% do valor médio. A inclinação média da atenuação do canal do sensor 2 é -30. 94 dB/km, e o desvio padrão é 0. 315 dB/km, representando 1,02% do valor médio. Esses dados provam que a resposta do sistema de sensores sob a influência do campo magnético tem alta consistência e estabilidade.
Uma inovadora sistema de detecção de campo magnético de fibra de fibra de canal duplo com base na tecnologia de multiplexação por divisão de tempo (TDM) melhora significativamente a capacidade de multiplexação dos sistemas de detecção de campo magnético de fibra. O sistema detecta a taxa de atenuação da luz pulsada no canal de detecção com precisão e combina a tecnologia TDM para realizar a medição simultânea do campo magnético de vários pontos.
Comparado com o sensor de campo magnético de fibra MHD tradicional, o sistema não apenas tem uma capacidade de reutilização mais forte, mas também tem maior tolerância à flutuação de potência da fonte de luz. Os resultados experimentais mostram que a sensibilidade do campo magnético dos dois canais de detecção atinge -1. 09 dB/(km • mt) e -3. Esses dados mostram que o sistema pode fornecer resultados de medição de alta precisão em uma ampla gama de campos magnéticos.
O sistema de sensores tem muitas vantagens: processo de produção simples, forte capacidade de reutilização, excelente desempenho de interferência anti-eletromagnética, boa estabilidade, suporte para monitoramento remoto e assim por diante. Portanto, é particularmente adequado para aplicações que requerem monitoramento de campo magnético de vários pontos remotos, como linhas de transmissão de energia, grandes dispositivos mecânicos e campos de pesquisa científica, mostrando amplas perspectivas de aplicação.