Sensor medan magnet dapat mendeteksi informasi medan magnet di lingkungan, dan memainkan peran penting dalam eksplorasi geologis, transmisi daya, kedirgantaraan dan bidang lainnya. Sebagai nanomaterial yang sensitif secara magnetis, MHD tidak hanya menunjukkan sifat magneto-optik yang kaya (seperti tunabilitas indeks bias dan efek birefringence), tetapi juga terintegrasi dengan serat optik yang mulus karena fluiditas cairnya, yang menunjukkan potensi aplikasi luas di medan penginderaan medan magnet optik. Dalam beberapa tahun terakhir, sensor medan magnet serat MHD telah banyak prihatin oleh para peneliti di rumah dan di luar negeri karena kemampuan interferensi anti-elektromagnetik yang kuat, resistensi korosi, keamanan tinggi dan dukungan untuk pemantauan jarak jauh.
Saat ini, struktur sensor medan magnet yang umum dari serat MHD termasuk serat kerucut, serat kristal fotonik yang diisi dengan MHD [8], serat mode tunggal-mode tunggal dan serat serat periode panjang. Sensor -sensor ini didemodulasi oleh dua metode utama: deteksi nilai daya dan deteksi offset panjang gelombang, sehingga dapat mencapai pengukuran medan magnet. Namun, sensor berdasarkan deteksi nilai daya mudah dipengaruhi oleh fluktuasi daya sumber cahaya, yang dapat menyebabkan kesalahan pengukuran meningkat. Sensor berdasarkan deteksi offset panjang gelombang bergantung pada spektrometer untuk mengukur perubahan panjang gelombang, yang tidak hanya meningkatkan biaya, tetapi juga membutuhkan peralatan analisis optik yang lebih besar. Selain itu, sensor yang ada sering menawarkan hanya satu titik kemampuan pengukuran.
Untuk mengatasi masalah ini, sistem penginderaan medan serat tapered dual-channel berdasarkan teknologi Division Multiplexing (TDM) yang diusulkan dalam makalah ini. Sistem ini dirancang untuk mengatasi keterbatasan teknologi yang ada dan memberikan solusi pengukuran medan magnet multi-poin yang lebih akurat.
Prinsip Sistem Penginderaan Medan Serat Magnet Ganda Saluran Dual
Transmisi, penerimaan, konversi fotolektrik dan pemrosesan data cahaya berdenyut dilakukan oleh reflektometer domain waktu optik yang peka terhadap fase (φ-OTDR) yang terletak di sebelah kiri gambar. Karena tingginya energi pulsa awal ketika perangkat φ-OTDR mengirimkan pulsa uji, penerima mungkin tidak dapat secara akurat mengidentifikasi atau memproses sinyal yang dikembalikan dalam waktu singkat. Untuk mengatasi masalah ini, serat penundaan terhubung ke output OTDR. Proses kerja spesifik adalah sebagai berikut: Cahaya berdenyut yang dihasilkan oleh perangkat φ-OTDR pertama kali dilewatkan melalui serat tertunda untuk mengurangi dampak energi pulsa awal pada pemrosesan sinyal berikutnya.
Lampu berdenyut kemudian digabungkan ke port 2 dari sirkulator, ditransmisikan melalui jalur optik internal sirkulator, dan output dari port 3 sirkulator. Selanjutnya, cahaya berdenyut memasuki Coupler 1 (OC1), di mana 1% dari cahaya berdenyut dialokasikan untuk merasakan saluran 1 yang terdiri dari OC1 dan OC2, sedangkan 99% cahaya ditransmisikan ke Sensing Channel 2 yang terdiri dari OC3 dan OC4. Dalam Sensing Channel 1, cahaya berdenyut dikembalikan ke OC2 setelah melewati unit penginderaan (SU), di mana 99% dari cahaya terus bersirkulasi dalam saluran penginderaan 1, dan 1% cahaya ditransmisikan kembali ke φ-OTDR melalui sirkulator. Demikian pula, dalam Sensing Channel 2, cahaya juga mengikuti jalur yang sama menuju siklus. Lintasan cahaya berdenyut ditunjukkan oleh panah pada gambar. Cahaya berdenyut berkali -kali di saluran penginderaan, dan setiap kali melewati medan magnet SU, itu akan mengalami kerugian tertentu.
Stabilitas tes
Pertama, dalam lingkungan bidang non-magnetik, kemiringan pulsa dari sistem penginderaan dan daya optik output dari laser diulangi selama 3 0 kali untuk mendapatkan kemiringan atenuasi rata-rata sistem, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4 (a). Dapat dilihat bahwa daya optik output rata -rata laser adalah 1,21 mW, dan standar deviasi adalah 0. 051 6 MW, yang setara dengan 4,26% dari rata -rata. Dalam 3 0 percobaan berulang, lereng atenuasi rata -rata saluran sensor 1 dan saluran 2 adalah -11. 57 db/km dan -18. 117 db/km, dan standar deviasi yang sesuai adalah {2 {{22} {22} {22} {22} {22} {22} {22} {22} {22} {22 {22} {{22 {22 {22 {22} {2 {{2 {22 {22 {22 Akuntansi masing -masing 0,942% dan 0,684% dari nilai rata -rata masing -masing. Ini menunjukkan bahwa bahkan jika kekuatan sumber cahaya berfluktuasi, sistem masih menunjukkan stabilitas yang baik dan hasil pengukuran dapat diandalkan.
Kedua, saluran sensor 1 dan 2 ditempatkan di bawah intensitas medan magnet konstan 5 mt untuk mengevaluasi stabilitas respons sistem penginderaan medan magnet. Hasil eksperimen ditunjukkan pada Gambar. 4 (b). Dapat dilihat bahwa kemiringan atenuasi rata -rata dari saluran penginderaan 1 adalah -14. 85 dB/km, dan standar deviasi adalah 0. 131 dB/km, akuntansi 0. 882% dari nilai rata -rata. Kemiringan atenuasi rata -rata saluran sensor 2 adalah -30. 94 dB/km, dan standar deviasi adalah 0. 315 dB/km, akuntansi untuk 1,02% dari nilai rata -rata. Data ini membuktikan bahwa respons sistem sensor di bawah pengaruh medan magnet memiliki konsistensi dan stabilitas yang tinggi.
Sistem penginderaan medan serat tapered dual-channel yang inovatif berdasarkan teknologi Division Multiplexing (TDM) secara signifikan meningkatkan kemampuan multiplexing sistem penginderaan medan magnet serat. Sistem mendeteksi tingkat atenuasi cahaya berdenyut di saluran penginderaan secara tepat dan menggabungkan teknologi TDM untuk mewujudkan pengukuran simultan medan magnet multi-titik.
Dibandingkan dengan sensor medan magnet serat MHD tradisional, sistem tidak hanya memiliki kemampuan penggunaan kembali yang lebih kuat, tetapi juga memiliki toleransi yang lebih tinggi terhadap fluktuasi daya sumber cahaya. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa sensitivitas medan magnet dari dua saluran penginderaan mencapai -1. 09 dB/(km • mt) dan -3. 466 dB/(km • mt) masing -masing dalam kisaran intensitas bidang 3 ~ 14 mt dan 2 ~ 7 mt. Data ini menunjukkan bahwa sistem dapat memberikan hasil pengukuran presisi tinggi pada berbagai medan magnet.
Sistem sensor memiliki banyak keunggulan: proses produksi sederhana, kemampuan penggunaan kembali yang kuat, kinerja gangguan anti-elektromagnetik yang sangat baik, stabilitas yang baik, dukungan untuk pemantauan jarak jauh dan sebagainya. Oleh karena itu, sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pemantauan medan magnet multi-titik jarak jauh, seperti saluran transmisi daya, perangkat mekanik besar dan bidang penelitian ilmiah, menunjukkan prospek aplikasi yang luas.