Senzor magnetnega polja lahko zazna podatke o magnetnem polju v okolju in ima pomembno vlogo pri geološkem raziskovanju, prenosu moči, vesoljskih in drugih poljih. Kot napredni magnetno občutljiv nanomaterial MHD ne kaže le bogate magneto-optične lastnosti (kot sta nastavljivost loma in indeks in učinek birefrenja), ampak se tudi brezhibno integrira z optičnimi vlakni zaradi svoje tekoče tekoče, ki prikazuje širok potencial uporabe na področju zaznavanja optičnega magnetnega polja. V zadnjih letih so raziskovalci doma in v tujini široko zaskrbljeni senzor magnetnega polja MHD zaradi svoje močne sposobnosti anti-elektromagnetnih motenj, korozijske odpornosti, visoke varnosti in podpore za daljinsko spremljanje.
Trenutno skupne senzorske strukture magnetnega polja MHD vlakna vključujejo stožčasta vlakna, fotonsko kristalno vlakno, napolnjeno z MHD [8], eno mode, ki ni v enem načinu, enodelne vlaknine in dolgoročne rešetke vlaken. Ti senzorji so demodulirani z dvema glavnima metodama: zaznavanje vrednosti moči in zaznavanje odmika valovne dolžine, da bi dosegli merjenje magnetnega polja. Vendar na senzor, ki temelji na zaznavanju vrednosti moči, zlahka vpliva na nihanje moči svetlobnega vira, kar lahko povzroči, da se poveča meritev. Senzorji, ki temeljijo na zaznavanju odmika valovne dolžine, se za merjenje sprememb valovne dolžine zanašajo na spektrometre, ki ne samo povečajo stroške, ampak tudi zahtevajo večjo opremo za optično analizo. Poleg tega obstoječi senzorji pogosto ponujajo le eno samo točko meritve.
Za reševanje teh težav je v tem prispevku predlagano dvokanalni sistem za zaznavanje magnetnega polja, ki temelji na magnetnem polju, ki temelji na časovni delitvi (TDM). Sistem je zasnovan tako, da premaga omejitve obstoječe tehnologije in zagotavlja natančnejšo večtočkovno rešitev za merjenje magnetnega polja.
Načelo sistema za zaznavanje magnetnega polja z dvojnim kanalom
Prenos, sprejem, fotoelektrična pretvorba in obdelava podatkov impulzne svetlobe se izvaja s fazno občutljivo optično časovno domeno reflektometra (φ-OTDR), ki se nahaja na levi strani slike. Zaradi visoke energije začetnega impulza, ko naprava φ-OTDR pošlje preskusni impulz, sprejemnik morda ne bo mogel natančno prepoznati ali obdelati vrnjenega signala v kratkem času. Za rešitev te težave je z izhodom OTDR povezano vlakno zakasnitve. Specifični delovni postopek je naslednji: impulzna svetloba, ki jo ustvari naprava φ-OTDR, se najprej prenese skozi zakasnjeno vlakno, da se zmanjša vpliv začetne impulzne energije na nadaljnjo obdelavo signala.
Impulzna svetloba se nato poveže z vrat 2 kroka, prenaša se skozi notranjo optično pot kroka in izhod iz vrat 3 krožnega obtoka. Nato impulzna svetloba vstopi v spenjač 1 (OC1), kjer je 1% impulzne svetlobe dodeljene zaznavanju kanala 1, ki je sestavljen iz OC1 in OC2, medtem ko se 99% svetlobe prenaša na zaznavanje kanala 2, ki sta sestavljena iz OC3 in OC4. V Sensing Channel 1 se impulzna luč vrne v OC2 po prehodu skozi senzorsko enoto (SU), kjer 99% svetlobe še naprej kroži v zaznavnem kanalu 1, 1% svetlobe pa se prenaša nazaj v φ-otdr prek kroka. Podobno v Sensing Channel 2 svetloba sledi tudi isti poti do cikla. Usmerjenost impulzne svetlobe prikazuje puščice na sliki. Pulzirana svetloba je večkrat kolesarjena v senzorskem kanalu in vsakič, ko gre skozi magnetno polje SU, bo doživela določeno izgubo.
Stabilnost test
Prvič, v nemagnetnem okolju je bil naklon impulza senzorskega sistema in izhodno optično moč laserja ponovljen za 3 0, da smo dosegli povprečni naklon oslabljenosti sistema, kot je prikazano na sliki. 4 (a). Vidimo, da je povprečna izhodna optična moč laserja 1,21 MW, standardni odklon pa 0. 051 6 MW, kar je enakovredno 4,26% povprečja. V 3 0 ponavljajoči se poskusi so povprečna slabljenja pobočja senzorja 1 in kanala 2 -11. 57 db/km in -18. predstavljajo 0,942% oziroma 0,684% njihovih srednjih vrednosti. To kaže, da tudi če moč svetlobnega vira niha, sistem še vedno kaže dobro stabilnost in rezultati meritev so zanesljivi.
Drugič, senzorski kanali 1 in 2 smo postavili pod konstantno intenzivnost magnetnega polja 5 mt, da smo ocenili stabilnost odziva sistema zaznavanja magnetnega polja. Eksperimentalni rezultati so prikazani na sliki. 4 (b). Vidimo, da je povprečni naklon slabljenja senzibilnega kanala 1 -14. 85 dB/km, standardni odklon pa 0. 131 dB/km, ki predstavlja 0. 882% povprečne vrednosti. Povprečni naklon slabljenja senzorja kanala 2 je -30. 94 dB/km, standardni odklon pa 0. 315 dB/km, ki predstavlja 1,02% srednje vrednosti. Ti podatki dokazujejo, da ima odziv senzorskega sistema pod vplivom magnetnega polja visoko doslednost in stabilnost.
Inovativni sistem za zaznavanje magnetnega polja z dvojnim kanalom, ki temelji na tehnologiji multipleksiranja (TDM) Time Delitve (TDM), znatno izboljša sposobnost multipleksiranja sistemov za zaznavanje magnetnega polja. Sistem zazna hitrost slabljenja impulzne svetlobe v senzorskem kanalu natančno in združuje tehnologijo TDM, da uresniči hkratno merjenje večtočkovnega magnetnega polja.
V primerjavi s tradicionalnim senzorjem magnetnega polja MHD vlakna ima sistem ne le močnejšo sposobnost ponovne uporabe, ampak ima tudi večjo toleranco do nihanja moči svetlobnega vira. Eksperimentalni rezultati kažejo, da občutljivost magnetnega polja v obeh senzorskih kanalih doseže -1. 09 db/(km • mt) in -3. Ti podatki kažejo, da lahko sistem zagotavlja visoke rezultate meritve natančnosti v širokem razponu magnetnih polj.
Sistem senzorjev ima številne prednosti: preprost proizvodni proces, močna sposobnost ponovne uporabe, odlična zmogljivost anti-elektromagnetnih motenj, dobra stabilnost, podpora za daljinsko spremljanje in tako naprej. Zato je še posebej primeren za aplikacije, ki zahtevajo oddaljeno večtočkovno spremljanje magnetnega polja, kot so daljnovodi moči, velike mehanske naprave in znanstvena raziskovalna področja, ki prikazujejo široke možnosti uporabe.