Le capteur de champ magnétique peut détecter les informations de champ magnétique dans l'environnement et joue un rôle important dans l'exploration géologique, la transmission de puissance, l'aérospatiale et d'autres domaines. En tant que nanomatériau avancé magnétiquement sensible, la MHD présente non seulement de riches propriétés magnéto-optiques (telles que l'accordabilité de l'indice de réfraction et l'effet de biréfringence), mais s'intègre également de manière transparente à la fibre optique en raison de sa fluidité liquide, qui montre un large potentiel d'application dans le domaine de la détection de champ magnétique optique. Ces dernières années, le capteur du champ magnétique des fibres MHD a été largement préoccupé par les chercheurs au pays et à l'étranger en raison de sa forte capacité d'interférence antiéclagnétique, de sa résistance à la corrosion, de sa sécurité élevée et de son soutien à la surveillance à distance.
À l'heure actuelle, les structures de capteurs de champ magnétique communes de la fibre de MHD comprennent la fibre conique, les fibres de cristal photoniques remplies de MHD [8], de fibre monomode simple en mode et de réseau de fibres à longue période. Ces capteurs sont démodulés par deux méthodes principales: détection de la valeur de puissance et détection de décalage de longueur d'onde, afin d'atteindre la mesure du champ magnétique. Cependant, le capteur basé sur la détection de la valeur de puissance est facilement affecté par la fluctuation de puissance de la source de lumière, ce qui peut entraîner l'augmentation de l'erreur de mesure. Les capteurs basés sur la détection de décalage de longueur d'onde reposent sur des spectromètres pour mesurer les changements de longueur d'onde, ce qui augmente non seulement le coût, mais nécessite également un équipement d'analyse optique plus important. De plus, les capteurs existants n'offrent souvent qu'un seul point de mesure de mesure.
Pour résoudre ces problèmes, un système de détection de champ magnétique en fibre de fibre à double canal basé sur la technologie de multiplexage de division temporelle (TDM) est proposé dans cet article. Le système est conçu pour surmonter les limites de la technologie existante et fournir une solution de mesure du champ magnétique multi-points plus précise.
Principe du système de détection de champ magnétique en fibre conique à canal à canal à canal à canal
La transmission, la réception, la conversion photoélectrique et le traitement des données de la lumière pulsée sont effectués par le réflectomètre du domaine temporel optique sensible à la phase (φ-OTDR) situé à gauche de l'image. En raison de l'énergie élevée de l'impulsion initiale lorsque le dispositif φ-OTDR envoie l'impulsion de test, le récepteur peut ne pas être en mesure d'identifier ou de traiter avec précision le signal retourné en peu de temps. Afin de résoudre ce problème, une fibre de retard est connectée à la sortie de l'OTDR. Le processus de travail spécifique est le suivant: la lumière pulsée générée par le dispositif φ-OTDR est d'abord passé par la fibre retardée pour réduire l'impact de l'énergie d'impulsion initiale sur le traitement ultérieur du signal.
La lumière pulsée est ensuite couplée au port 2 du circulatrice, transmise par le chemin optique interne du circulateur, et sortira du port 3 du circulateur. Ensuite, la lumière pulsée pénètre dans le coupleur 1 (OC1), où 1% de la lumière pulsée est allouée au canal de détection 1 composé d'OC1 et d'OC2, tandis que 99% de la lumière est transmise au canal de détection 2 composé d'OC3 et d'OC4. Dans le canal de détection 1, la lumière pulsée est retournée à OC2 après avoir traversé l'unité de détection (SU), où 99% de la lumière continue de circuler dans le canal de détection 1, et 1% de la lumière est transmise au φ-OTDR via le circulateur. De même, dans le canal de détection 2, la lumière suit également le même chemin vers le cycle. La trajectoire de la lumière pulsée est représentée par les flèches de la figure. La lumière pulsée est à vélo plusieurs fois dans le canal de détection, et chaque fois qu'il passe à travers le champ magnétique Su, il subira une certaine perte.
Stabilité test
Premièrement, dans un environnement de champ non magnétique, la pente d'impulsion du système de détection et la puissance optique de sortie du laser ont été répétées pendant 3 0} pour obtenir la pente d'atténuation moyenne du système, comme le montre la Fig. 4 (a). On peut voir que la puissance optique de sortie moyenne du laser est de 1,21 MW, et l'écart type est 0. 051 6 MW, ce qui équivaut à 4,26% de la moyenne. Dans 3 0 expériences répétées, les pentes d'atténuation moyennes du canal du capteur 1 et du canal 2 sont -11. 57 dB / km et -18. 117 dB / km respectivement, et les écarts-types correspondants sont {{2 0}}. Comptabilité de 0,942% et 0,684% de leurs valeurs moyennes respectives, respectivement. Cela montre que même si la puissance de la source lumineuse fluctue, le système montre toujours une bonne stabilité et que les résultats de mesure sont fiables.
Deuxièmement, les canaux du capteur 1 et 2 ont été placés sous une intensité de champ magnétique constante de 5 MT pour évaluer la stabilité de la réponse du système de détection du champ magnétique. Les résultats expérimentaux sont présentés sur la fig. 4 (b). On peut voir que la pente d'atténuation moyenne du canal de détection 1 est -14. 85 dB / km, et l'écart type est 0. 131 dB / km, représentant 0. 882% de la valeur moyenne. La pente d'atténuation moyenne du canal du capteur 2 est -30. 94 dB / km, et l'écart type est 0. 315 dB / km, représentant 1,02% de la valeur moyenne. Ces données prouvent que la réponse du système de capteurs sous l'influence du champ magnétique a une cohérence et une stabilité élevées.
Un système de détection de champ magnétique à fibres à double canal innovant basé sur la technologie de multiplexage de division Time (TDM) améliore considérablement la capacité de multiplexage des systèmes de détection de champ magnétique de fibre. Le système détecte précisément le taux d'atténuation de la lumière pulsée dans le canal de détection et combine la technologie TDM pour réaliser la mesure simultanée du champ magnétique multi-points.
Par rapport au capteur traditionnel de champ magnétique des fibres MHD, le système a non seulement une capacité de réutilisation plus forte, mais a également une tolérance plus élevée à la fluctuation de puissance de la source lumineuse. Les résultats expérimentaux montrent que la sensibilité du champ magnétique des deux canaux de détection atteint -1. 09 dB / (km • mt) et -3. 466 dB / (km • Mt) respectivement dans la plage d'intensité de champ de 3 ~ 14 mt et 2 ~ 7 mt. Ces données montrent que le système peut fournir des résultats de mesure de haute précision sur une large gamme de champs magnétiques.
Le système de capteurs présente de nombreux avantages: processus de production simple, forte capacité de réutilisation, excellente performance d'interférence anti-électromagnétique, bonne stabilité, prise en charge de la surveillance à distance, etc. Par conséquent, il est particulièrement adapté aux applications nécessitant une surveillance de champ magnétique multi-points à distance, telles que les lignes de transmission de puissance, les grands dispositifs mécaniques et les domaines de recherche scientifique, montrant de larges perspectives d'application.