Magneettikenttäanturi voi havaita magneettikenttätiedot ympäristössä, ja sillä on tärkeä rooli geologisessa etsinnässä, voimansiirrossa, ilmailu- ja muissa kentissä. Edistyneinä magneettisesti herkinä nanomateriaalina MHD: llä ei ole vain rikkaita magneto-optisia ominaisuuksia (kuten taitekertoimen virittämättömyys ja kahtaistumisvaikutus), vaan myös saumattomasti integroituna optisen kuidun kanssa nestemäisen juoksevuutensa vuoksi, joka osoittaa laajan käyttöpotentiaalin optisen magneettikentän tunnistamisen kentällä. Viime vuosina kotona ja ulkomailla tutkijat ovat huolestuttaneet MHD-kuitumagneettikenttäanturia, koska sen anti-elektromagneettinen häiriökyky, korroosionkestävyys, korkea turvallisuus ja etävalvonnan tuki.
Tällä hetkellä MHD-kuidun yleisiin magneettikenttäanturirakenteisiin kuuluvat kartiomainen kuitu, MHD: llä täytetty fotoninen kidekuitu, yksimuotoinen yksimuotoinen kuitu ja pitkäjakson kuitujen ritilä. Nämä anturit demoduloidaan kahdella päämenetelmällä: tehon arvon havaitseminen ja aallonpituuden siirtymän havaitseminen magneettikentän mittauksen saavuttamiseksi. Valonlähteen tehonvaihtelu vaikuttaa kuitenkin voimanarvojen havaitsemiseen perustuvaan anturiin, mikä voi aiheuttaa mittausvirheen lisääntymisen. Aallonpituuteen perustuvat anturit perustuvat spektrometreihin aallonpituusmuutosten mittaamiseksi, mikä ei vain lisää kustannuksia, vaan vaatii myös suurempia optisia analyysilaitteita. Lisäksi olemassa olevat anturit tarjoavat usein vain yhden mittauspisteen.
Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tässä artikkelissa ehdotetaan kaksikanavaista kapenevaa kuitumagneettikentän tunnistusjärjestelmää, joka perustuu ajanjako-multipleksointi (TDM) -teknologiaan. Järjestelmä on suunniteltu voittamaan olemassa olevan tekniikan rajoitukset ja tarjoamaan tarkempi, monikohtainen magneettikentän mittausratkaisu.
Kaksikanavan kartiomagneettikentän anturijärjestelmä
Pulssivalon lähetys, vastaanotto, fotoelektrinen muuntaminen ja tietojenkäsittely suoritetaan kuvan vasemmalla puolella sijaitsevalla vaiheherkillä optisella aika-alueella heijastusmittarilla (φ-OTDR). Alkuperäisen pulssin korkean energian vuoksi, kun φ-otdr-laite lähettää testipulssin, vastaanotin ei ehkä pysty tunnistamaan tai käsittelemään palautettua signaalia tarkasti lyhyessä ajassa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi viivekuitua on kytketty OTDR: n ulostuloon. Erityinen työprosessi on seuraava: φ-OTDR-laitteen tuottama pulssivalo kulkee ensin viivästyneen kuidun läpi alkuperäisen pulssienergian vaikutuksen vähentämiseksi seuraavassa signaalinkäsittelyssä.
Sitten pulssivalo kytketään kiertovirran porttiin 2, välitetään kiertovirran sisäisen optisen reitin läpi ja lähtö verenkierron 3 portista 3. Seuraavaksi pulssivalo saapuu kytkimen 1 (OC1), jossa 1% pulssivalosta allokoidaan kanavan 1 havainnointiin, joka koostuu OC1: stä ja OC2: sta, kun taas 99% valosta siirretään kanavan 2 tunnistamiseen, joka koostuu OC3: sta ja OC4: stä. Kanavan 1 tunnistamisessa pulssivalo palautetaan OC2: een sen jälkeen, kun se on kulunut anturiyksikön (SU) läpi, missä 99% valosta kiertää edelleen tunnistuskanavassa 1 ja 1% valosta siirretään takaisin φ-otdriin kiertolaitteen kautta. Samoin Channel 2: n anturivalo seuraa myös samaa polkua sykliin. Pulssivalon etenemissuunta on esitetty kuvan nuolilla. Pulssivalo pyörii useita kertoja anturikanavassa, ja joka kerta kun se kulkee magneettikentän SU: n läpi, se kokee tietyn menetyksen.
Vakaus testata
Ensinnäkin, ei-magneettisessa kenttäympäristössä, anturijärjestelmän pulssikaltevuus ja laserin lähtöoptinen teho toistettiin 3 0 kertaa järjestelmän keskimääräisen vaimennuskaljuuden saamiseksi, kuten kuvassa 1 esitetään. 4 (a). Voidaan nähdä, että laserin keskimääräinen lähtöoptinen teho on 1,21 mW ja keskihajonta on 0. 051 6 MW, joka vastaa 4,26% keskiarvosta. In 30 repeated experiments, the average attenuation slopes of sensor channel 1 and channel 2 are -11.57 dB/km and -18.117 dB/km respectively, and the corresponding standard deviations are {{20}}.109 dB/km and 0.124 dB/km, vastaa 0,942% ja 0,684% niiden vastaavista keskiarvoista. Tämä osoittaa, että vaikka valonlähteen voima vaihtelee, järjestelmä osoittaa silti hyvää vakautta ja mittaustulokset ovat luotettavia.
Toiseksi anturikanavat 1 ja 2 asetettiin vakiona 5 mt: n magneettikentän voimakkuuden alle magneettikentän anturijärjestelmän vasteen stabiilisuuden arvioimiseksi. Koetulokset on esitetty kuviossa 1. 4 (b). Voidaan nähdä, että Channel 1: n keskimääräinen vaimenemiskalje on -14. 85 dB/km, ja keskihajonta on 0. 131 dB/km, 0}. 882% keskiarvosta. Anturikanavan 2 keskimääräinen vaimenemiskalje on -30. 94 dB/km ja keskihajonta on 0. 315 dB/km, mikä vastaa 1,02% keskiarvosta. Nämä tiedot osoittavat, että anturijärjestelmän vaste magneettikentän vaikutuksesta on korkea johdonmukaisuus ja stabiilisuus.
Innovatiivinen kaksikanava kapeneva kuitumagneettikentän tunnistusjärjestelmä, joka perustuu ajanjako-multipleksointi (TDM) -teknologiaan (TDM), parantaa merkittävästi kuitumagneettikentän tunnistusjärjestelmien multipleksointikykyä. Järjestelmä havaitsee pulssivalon vaimennusnopeuden anturikanavassa tarkasti ja yhdistää TDM-tekniikan monipisteen magneettikentän samanaikaisen mittauksen toteuttamiseksi.
Verrattuna perinteiseen MHD -kuitumagneettikenttäanturiin, järjestelmällä ei ole vain voimakkaampi uudelleenkäyttökyky, vaan myös korkeampi toleranssi valonlähteen tehonvaihteluun. Kokeelliset tulokset osoittavat, että kahden anturikanavan magneettikentän herkkyys saavuttaa -1. 09 db/(km • mt) ja -3. 466 dB/(km • mt) kentän voimakkuusalueella 3 ~ 14 mt ja 2 ~ 7 mt. Nämä tiedot osoittavat, että järjestelmä voi tarjota suuria tarkkuusmittaustuloksia laajalle magneettikentälle.
Anturijärjestelmällä on monia etuja: yksinkertainen tuotantoprosessi, vahva uudelleenkäyttökyky, erinomainen elektromagneettinen häiriöiden suorituskyky, hyvä vakaus, etävalvontaa ja niin edelleen. Siksi se on erityisen sopiva sovelluksiin, jotka vaativat monipisteen magneettikentän etävalvontaa, kuten virransiirtolinjoja, suuria mekaanisia laitteita ja tieteellisiä tutkimuskenttiä, jotka osoittavat laajat sovellusnäkymät.