一种基于Li‑Fi的全光传输磁场检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于Li‑Fi的全光传输磁场检测系统，涉及光纤传感器技术领域。本发明专利技术包括光纤定向耦合器、LD光源、磁场传感器、匹配液和Li‑Fi模块。光纤定向耦合器，其配置成2*2光纤定向耦合器，具有第一端口至第四端口。LD光源用于向磁场检测系统发射预设频率的调制激光，其输出端与所述第一端口连接。磁场传感器，与第二端口通过Y型光纤本体连接，用于检测磁场的强度。Li‑Fi模块包括Li‑Fi发射单元和Li‑Fi接收单元，所述Li‑Fi发射单元通过匹配光栅与第三端口连接，所述Li‑Fi接收单元与光电探测器连接，以建立所述光电探测器与所述磁场传感器之间的无线传输网络。本发明专利技术工作在全光激励下，不会对待测磁场产生干扰，体积小，适用于狭小的空间使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统
本专利技术涉及光纤传感器
，特别是涉及一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统。
技术介绍
目前的磁场传感器主要基于霍尔效应、磁阻效应、磁通门效应、隧道效应和核磁共振效应等机理，这些传统的磁场传感器均需要电信号激励，电信号激励产生的磁场会对被测磁场产生干扰，从而限制了传感器检测精度的进一步提高。传统磁场传感器体积较大，难以对狭小空间的磁场进行检测。光纤磁场传感器不影响待测电磁场，并且有耐腐蚀、重量轻、体积小等优点，有利于在航空、航天领域以及狭小空间的应用。光纤悬臂梁磁场传感器结合了光纤磁场传感器和悬臂梁的特点，有微型化、易实现多点式分布检测、远距离检测、高精度、低功耗和全光传输等优点。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统。特别地，本专利技术提供了一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统，包括：光纤定向耦合器，其配置成2*2光纤定向耦合器，具有第一端口至第四端口；LD光源，用于向磁场检测系统发射预设频率的调制激光，其输出端与所述第一端口连接；磁场传感器，与第二端口通过Y型光纤本体连接，用于检测磁场的强度；匹配液，其与所述第四端口连接，以防止产生菲涅尔反射；Li-Fi模块，包括Li-Fi发射单元和Li-Fi接收单元，所述Li-Fi发射单元通过匹配光栅与第三端口连接，所述Li-Fi接收单元与光电探测器连接，以建立所述光电探测器与所述磁场传感器之间的无线传输网络。进一步地，所述Li-Fi发射单元包括第一LED灯和信号调制器，通过所述信号调制器将透射过所述匹配光栅的中心波长信号调制成高频光波信号并通过所述第一LED灯发射。进一步地，所述Li-Fi接收单元包括第二LED灯和信号解调器，通过所述信号解调器解调光波信号中加载的所述中心波长信号。进一步地，所述磁场传感器包括温度补偿探头和磁场检测探头，所述温度补偿探头用于检测磁场内的环境温度以作所述磁场检测探头的温度补偿基础。进一步地，所述温度补偿探头直接构造在Y型光纤本体第一端部处，其呈第一D型光纤光栅悬臂梁结构。进一步地，所述磁场检测探头包括：第二D型光纤光栅悬臂梁，直接构造在所述Y型光纤本体的第二端部处；金属薄膜，镀设在所述第二D型光纤光栅悬臂梁上表面处；超磁致伸缩薄膜，布置在所述金属薄膜表面处，以感应磁场的强度；F-P谐振腔，其由所述第二D型光纤光栅悬臂梁与光纤端面构成，所述光纤端面外侧设有所述超磁致伸缩薄膜。进一步地，所述磁场检测探头与所述Y型光纤本体为一体化结构。进一步地，所述超磁致伸缩薄膜的厚度为0.5μm-2μm。进一步地，所述金属薄膜为金或铬。本专利技术的磁场检测系统包括光纤定向耦合器、LD光源、磁场传感器、匹配液和Li-Fi模块，其中所述磁场传感器包括温度补偿探头和磁场检测探头。本专利技术通过磁场检测探头实时检测磁场的强度，再通过光纤回路返回到所述匹配光栅处，最后通过Li-Fi模块将所述磁场传感器采集到的信息传输到所述光电探测器进行处理，本专利技术采用全光传输，不会对待测磁场产生干扰，体积小，适用于狭小的空间使用。进一步地，本专利技术在第二D型光纤光栅悬臂梁外表面处依次设有金属薄膜和超磁致伸缩薄膜形成双层敏感谐振结构。超磁致伸缩薄膜具有较大的磁致伸缩系数，能产生较大的磁致伸缩，从而有效地提高了对磁场的检测精度。进一步地，本专利技术的磁场检测探头即可以通过所述第二D型光纤光栅悬臂梁返回的中心波长信息进行磁场强度检测，也可以用过F-P谐振腔返回的反向信号频率变化计算磁场强度。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是本专利技术一个实施例的基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统的结构示意图。具体实施方式图1是本专利技术一个实施例的基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供了一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统，包括光纤定向耦合器2、LD光源1、磁场传感器、匹配液5和Li-Fi模块11。光纤定向耦合器2其配置成2*2光纤定向耦合器，具有第一端口21至第四端口24。LD光源1用于向磁场检测系统发射预设频率的调制激光，其输出端与所述第一端口21连接。磁场传感器与第二端口22通过Y型光纤本体连接，用于检测磁场的强度。匹配液5，其与所述第四端口24连接，以防止产生菲涅尔反射。Li-Fi模块11，包括Li-Fi发射单元110和Li-Fi接收单元111，所述Li-Fi发射单元110通过匹配光栅4与第三端口23连接，所述Li-Fi接收单元111与光电探测器连接，以建立所述光电探测器3与所述磁场传感器之间的无线传输网络。本专利技术的磁场检测系统包括光纤定向耦合器2、LD光源1、磁场传感器、匹配液5和Li-Fi模块11，其中所述磁场传感器包括温度补偿探头和磁场检测探头。本专利技术通过磁场检测探头实时检测磁场的强度，再通过光纤回路返回到所述匹配光栅4处，最后通过Li-Fi模块11将所述磁场传感器采集到的信息传输到所述光电探测器3进行处理，本专利技术采用全光传输，不会对待测磁场产生干扰，体积小，适用于狭小的空间使用。在一实施例中，本专利技术的所述Li-Fi发射单元110包括第一LED灯和信号调制器，通过所述信号调制器将透射过所述匹配光栅4的中心波长信号调制成高频光波信号并通过所述第一LED灯发射。所述Li-Fi接收单元111包括第二LED灯和信号解调器，通过所述信号解调器解调光波信号中加载的所述中心波长信号。本专利技术采用全光传输，不会对待测磁场产生干扰，体积小，适用于狭小的空间使用。如图1所示，所述磁场传感器包括温度补偿探头8和磁场检测探头9，所述温度补偿探头8用于检测磁场内的环境温度以作所述磁场检测探头9的温度补偿基础。所述温度补偿探头8直接构造在Y型光纤本体第一端部6处，其呈第一D型光纤光栅悬臂梁结构。所述磁场检测探头9包括：第二D型光纤光栅悬臂梁、金属薄膜102、超磁致伸缩薄膜103和F-P谐振腔。第二D型光纤光栅悬臂梁，直接构造在所述Y型光纤本体的第二端部7处。金属薄膜102，镀设在所述第二D型光纤光栅悬臂梁上表面处。超磁致伸缩薄膜103，布置在所述金属薄膜102表面处，以感应磁场的强度。F-P谐振腔，其由所述第二D型光纤光栅悬臂梁与光纤端面构成，所述光纤端面外侧设有所述超磁致伸缩薄膜103。本专利技术在第二D型光纤光栅悬臂梁外表面处依次设有金属薄膜102和超磁致伸缩薄膜103形成双层敏感谐振结构。超磁致伸缩薄膜103具有较大的磁致伸缩系数，能产生较大的磁致伸缩，从而有效地提高了对磁场的检测精度。进一步地，本专利技术的磁场检测探头9即可以通过所述第二D型光纤光栅悬臂梁返回的中心波长信息进行磁场强度检测，也可以用过F-P谐振腔返回的反向信号频率变化计算磁场强度。本专利技术的所述磁场检测探头9与所述Y型光纤本体为一体化结构。所述超磁致伸缩薄膜103的厚度为0.5μm-2μm。所述金属薄膜102为金或铬。本专利技术的磁场检测系统工作原理如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Li‑Fi的全光传输磁场检测系统，包括：光纤定向耦合器，其配置成2*2光纤定向耦合器，具有第一端口至第四端口；LD光源，用于向磁场检测系统发射预设频率的调制激光，其输出端与所述第一端口连接；磁场传感器，与第二端口通过Y型光纤本体连接，用于检测磁场的强度；匹配液，其与所述第四端口连接，以防止产生菲涅尔反射；Li‑Fi模块，包括Li‑Fi发射单元和Li‑Fi接收单元，所述Li‑Fi发射单元通过匹配光栅与第三端口连接，所述Li‑Fi接收单元与光电探测器连接，以建立所述光电探测器与所述磁场传感器之间的无线传输网络。

【技术特征摘要】
1.一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统，包括：光纤定向耦合器，其配置成2*2光纤定向耦合器，具有第一端口至第四端口；LD光源，用于向磁场检测系统发射预设频率的调制激光，其输出端与所述第一端口连接；磁场传感器，与第二端口通过Y型光纤本体连接，用于检测磁场的强度；匹配液，其与所述第四端口连接，以防止产生菲涅尔反射；Li-Fi模块，包括Li-Fi发射单元和Li-Fi接收单元，所述Li-Fi发射单元通过匹配光栅与第三端口连接，所述Li-Fi接收单元与光电探测器连接，以建立所述光电探测器与所述磁场传感器之间的无线传输网络。2.根据权利要求1所述的基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统，其特征在于，所述Li-Fi发射单元包括第一LED灯和信号调制器，通过所述信号调制器将透射过所述匹配光栅的中心波长信号调制成高频光波信号并通过所述第一LED灯发射。3.根据权利要求2所述的基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统，其特征在于，所述Li-Fi接收单元包括第二LED灯和信号解调器，通过所述信号解调器解调光波信号中加载的所述中心波长信号。4.根据权利要求1所述的基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：于盟盟，
申请(专利权)人：于盟盟，
类型：发明
国别省市：广东,44