Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение чувствительности измерений. Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля содержит источник оптического излучения (ИОИ) 1, магниточувствительный датчик (МЧД) корпус 4, фотоприемник 5, регистрирующий прибор 6. Цель достигается тем, что введен электромагнитный экран 8, в котором размещают ИОИ 1, фотоприемник 5 и регистрируюЕтий прибор 6, а МЧД выполнен в виде отрезка диэлектрического световода 2, изготовленного из магнитострикционного материала, например из феррогранатов алюмоиттриевого, железоиттриевого или иттриевогаллиевого, изаключенного в оболочку 3 из материала с меньшим показателем преломления, например кварцевого или халькогенидного стекла. В описании приведены математические формуль для расчета. 1 ил. (О (Л ND vl «vl о d 30

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 01 R 33 032

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р1 ) ) Г к

) И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю(г) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936820/24-21 (22) 02.08.85 (46) 15. 12.86. Бюл. Ф 46 (72) Г.В.Бречкин, A.В.Гусев, А.С.Старцев и В.А.Тетин (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 454511, кл. С 01 R 33/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 995034, кл. G 01 R 33/032, 1983. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение чувствительности измерений. Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля содержит источник оптического излучения (ИОИ)

1, магниточувствительный датчик (МЧД) корпус 4, фотоприемник 5, регистрирующий прибор 6, Цель достигается тем, что введен электромагнитный экран 8, в котором размещают ИОИ 1, фотоприемник 5 и регистрирующий прибор 6, а

МЧД выполнен в виде отрезка диэлектрического световода 2, изготовленного из магнитострикционного материала, например иэ феррогранатов алюмоиттриевого, железоиттриевого или иттриевогаллиевого, и заключенного в оболочку 3 из материала с меньшим показателем преломления, например кварцевого или халькогенидного стекла. В опи- Я сании приведены математические формулы для расчета. 1 ил.

1277028

Источником оптического излучения 1 могут служить, например, оптические квантовые генераторы непрерывного излучения типа ЛГ-126, вырабатывающего оптические излучения с длинами волн 0,63 мкм, 1,15 мкм и

3,39 мкм, ЛГ-65, вырабатывающего оптическое излучение длиной волны

0,63 мкм, и полупроводниковый оптический генератор непрерывного режима работы ИЛПН-103 с излучением в дискретной точке диапазона длин волн

0,82-0,91 мкм.

В качестве магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода 2 могут быть использованы, например, феррогранаты алюмоиттриевый (Y>A150 ), железоиттриевый (У. Ре О,z ), иттриевогаллиевый (Y>Ga О, ) и др °

Б качестве оболочки 3 могут быть использованы различные стекла, выпускаемые отечественной промышленностью и применяемые для изготовления световодов, например кварцевые (КВ, КВ-Р, КИ), халькогенидные ИКС-23, ИКС-24, ИКС-29, ИКС-30 и др.

Корпус 4 может быть изготовлен из немагнитного диэлектрического матерала, например фторопласта Ф-4МБ.

50

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения напряженности импульсного магнитного поля.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений импульсного магнитного поля.

На чертеже приведена функциональная схема устройства (стрелкой показано направление измеряемого импульс- 10 ного магнитного поля Н(1).

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, магниточувствительный датчик, выполненный в виде отрезка диэлектрического световода 2, 15 выполненного из магнитострикционного материала и. заключенного в оболочку

3 из материала с меньшим показателем преломления, корпус 4, фотоприемник

5, регистрирующий прибор 6, волокон- 20 но-оптическую линию связи 7, электромагнитный экран 8, Источник оптического излучения 1, фотоприемник 5 и регистрирующий прибор 6 расположены вне зоны действия исследуемого импульсного магнитного поля и помещены в электромагнитный экран 8.

I лучения, проходя по волоконно-оптической линии связи 7 через отрезок диэлектрического световода 2, преобразуется фотоприемником 5 в электрический сигнал и регистрируется с помощью регистрирующего прибора 6 как исходный уровень отсчета измеряемого поля. При возникновении импульса магнитного поля,в области которого находится отрезок диэлектрического световода 2, в магнитострикционном материале возникает упругая деформация, приводящая к возрастанию потерь оптического излучения, определяемых зависимостью

k„, 5 ° а ° а где (потери оптического излучения на микроизгибах; постоянная; радиус отрезка диэлектрического световода 2; радиус оболочки 3; относительная разность показателей преломления, равная а о

n,-n, )

В качестве фотоприемника 5 могут быть использованы, например, фотоэлектронные умножители ФЭУ-83, ФЭУ-79 а также полупроводниковые фотодиоды

ФД-252, ФД-252-1. Регистрирующим прибором 6 могут служить запоминающие осциллографы

СВ-13, С8-14 или осциллографы СРГ-5, С9-4А с фотоприставкой СФР-21.

В качестве волоконно-оптической линии связи 7 могут быть использованы, например, волоконно-оптические гибкие жгуты 0-ВХ-1-1 0 или О-ИК-ВС-11,0 ОСТ3-3990-77.

В основу работы устройства положена амплитудная модуляция оптического излучения, проходящего по отрезку диэлектрического световода, за счет потерь на микроизгибах, дифракции оптического излучения на ультразвуке и уменьшения числовой апертуры отрезка световода, под воздействием упругих колебаний, вызванных в магнитострикционном материале отрезка световода изменением напряженности измеряемого импульсного магнитного поля.

В исходном состоянии при отсутствии магнитного поля оптическое излучение от источника 1 оптического из1277028

sin H = nã где n — показатель преломления ма1 териала отрезка диэлектрического световода 2; и . — показатель преломления мат териала оболочки 3 ° 5

Упругие колебания также вызывают модуляцию по амплитуде проходящего по отрезку диэлектрического световода 2 оптического излучения за счет дифракции на ультразвуке, определяе- 10 мую выражением

ХИР

I = 1 sln2 (- ° е о 2S де I — интенсивность дифрагирован г е ного оптического излучения;

I — интенсивность излучения на о входе отрезка ступенчатого световода; 20 — постоянная, равна 3,14; — длина волны оптического излучения;

2 — длина отрезка диэлектрического световода 2; 25

И вЂ” акустооптическое качество материала отрезка световода;

P — мощность упругих колебаний;

S — площадь поперечного сечения отрезка диэлектрического Зб световода.

Кроме того, потери оптического излучения возникают за счет уменьшения числовой апертуры NA отрезка диэлектрического световода 2 при воздействииз упругих колебаний, возникших в магнитострикционном материале, которая равна где 6, — предельный угол падения оптического излучения на торцовую поверхность отрезка диэлектрического световода .

2, соответствующий максимальному углу полного внутреннего отражения; п, — показатель преломления материала отрезка диэлектрического световода 2;

n — показатель преломления матег риала оболочки 3.

Так как величина упругой деформа- 55 ции магнитострикционного материала отрезка диэлектрического волновода 2 является функцией магнитного поля где 8 — упругая деформация магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода 2; константа, определяющая прямой магнитострикционный эффект;

tlat — магнитная проницаемость магнитострикционного материала;

Н вЂ” напряженность измеряемого импульсного магнитного поля;

И вЂ” модуль упругости магнитострикционного материала, то поглощение оптического излучения в отрезке диэлектрического световода

2 является мерой величины регистрируемого импульсного магнитного поля.

Применение указанных стандартных приборов и элементов, а также в качестве магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода алюмоиттриевого феррограната (75А150 |z ) с диапазоном прозрачности 0,24-6 мкм и показателем преломления п 1 = 1,8222 на длине волны

Ъ = 0,9 мкм, а в качестве оболочки отрезка световода стекло ТФ10 1 с показателем преломления и = 1,6522 (разность показателей преломления сердцевины и оболочки составляет 10K) позволило повысить чувствительность по сравнению с прототипом примерно в

10г раз.

Формула из обре те ния

Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля, содержащее источник оптического излучения, магниточувствительный датчик и Ьотоприемник, соединенные волоконно-оптической линией связи, и регистрирующий прибор, соединенный с фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е " с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, в него вве1 ден электромагнитный экран, а магниточувствительный датчик выполнен в виде отрезка диэлектрического световода, выполненного из магнитострикционного материала и заключенного в оболочку из материала с меньшим, чем у материала световода, показателем преломле1277028 регистрирующий прибор размещены в электромагнитном экране. ния,и размещен в Kopyce,а источник оптического излучения, фотоприемник и

Составитель В.Зюбин

Техред В.Кадар Корректор A,Îáðó÷àð

Редактор К.Волощук

Заказ 6662/38 Тираж 728 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4,