[发明专利]一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统

说明书

本发明提供了一种基于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。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，特别是涉及一种基于Li-Fi的全光传输磁场检测系统。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明提供了一种基于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。