Волоконно-оптический датчик электрических напряжений
Изобретение относится, в частности , к измерению электрических напряжений с помощью оптических средств и может быть использовано в системах дистанционного контроля. Волоконно-оптический датчик (ВОД) электрических напряжений содержит закрепленные на общем основании 6 пьезокерамические пластины 4,5 и волоконные световоды.(ВС) 2,3 со ступенчатым профилем, оси которых смещены в плоскости, перпендикулярной основанию одна относительно другой на величину Л х, равную (tg-arcsin(NA) dz + a) -а V, где NA и а - числовая апертура и радиус сердцевины ВС соответственно, а также фотоприемник 1. ВОД имеет повьшенную чувствительность. 1 ил. с (О
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1406544 А 1 (511 4 С 01 К 33/032
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ И»
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4168105/24-21 (22) 24.12.86 (46) 30.06.88. Бюл. Ф 24 (72) M.M.Áóòócîâ, С.Л.Галкин, Г.В.Комаров, В.А.Николаев и В.r..måñòåðèêoâ (53) 621 .31 7, 44(088.8) (56) J. Kuhura. et al., В$0/Fibегоptic voltmeter with ezellent temperature stability. — Electron Lett, v. 12, У 24, 1055-1056,.1982;
Заявка ФРГ Р 3338051, кл. С 01 К 33/032, опублик. 02.05.85, (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится, в частности, к измерению электрических напряжений с помощью оптических средств и может быть использовано в системах дистанционного контроля.
Волоконно-оптический датчик (ВОД) электрических напряжений содержит закрепленные на общем основании 6 пьезокерамические пластины 4,5 и волоконные световоды.(ВС) 2,3 со ступенчатым профилем, оси которых смещены в плоскости, перпендикулярной основанию одна относительно другой на величину d х, равную )(tg arcsin(NA) D z + а) - а 1, где
NA и а - числовая апертура и радиус сердцевины ВС соответственно, а также фотоприемник 7. ВОД имеет повыщенную чувствительность. 1 ил.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1406544 определяется из выражения
BHHHIIH Заказ 3189/42 Тираж 772 Подписное
Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Изобретение относится к оптике, в частности к измерению электрических напряжений с помощью оптических средств, и может быть использовано, например, в системах дистанционного контроля.
Целью изобретения является повышение чувствительности оптического датчика. 10
На чертеже приведен предлагаемый датчик электрических напряжений.
Датчик содержит источник 1 излучения, оптически связанный с вхоцным волоконным световодом 2, например, . с помощью:микролинэы, который торец
: в торец, с технологическим зазором
hz, состыкован с выходным волоконным световодом 3. Выходной конец входно го световоца 2 и входной конец выходного световода 3 закреплены на соответствующих пьезокерамических пластинах 4,5, которые, в свою очередь, крепятся на общем основании 6, Конструкция основания обеспечивает на- 25 чальное смещение световодов 2,3 в плоскости, перпендикулярной основанию, которое, например, может быть в виде ступеньки с высотой, обеспечи: вающей оптимальное начальное смеще,ние световодов 2,3, Выходной торец выходного световода 3 сопряжен с фо— топриемником 7, Датчик работает следующим образом.
Свет от источника 1 излучения вводится во входной светсвод 2, который оптически связан с выходным световодом 3. Измеряемое электрическое напряжение подводится к пьезоке40 рамическим пластинам 4,5 таким образом, что торцы волоконных световодов смещаются встречно друг относительно друга, тем самым вызывая изменение связи между световодами 2,3, При этом интенсивность света на выходе
45 световода 3 меняется и эти изменения регистрируются фотоприемником 7. Максимальная чувствительность датчика обеспечивается при установке начального сМещения 4х согласно выражению х = tgarcsin(NA) ах + а ) -ч )
1П где NA - числовая апертура светово— дав 55 а — радиус его сердцевины;
4 z — расстояние между торцами световодов.
Работа пьезокерамических пластин в противофазе позволяет увеличить чувствительность датчика в два раза при использовании пластин одного типа. Действительно, поскольку пьезокерамические пластины, рабочая в противофазе, меняют свои линейные размеры в противоположные стороны, то общее изменение линейных размеров пьезокерамических пластин, а следовательно, и поперечное рассогласование торцов световодов будет суммироваться, что, в свою очередь, приводит к увеличению чувствительности устройства, которая пропорциональна величине рассогласования световодов. формула и з о б р е т е н и я
Волоконно-оптический датчик электрических напряжений, содержащий две закрепленные на общем основании пьезокерамические пластины и два, волоконных световода со ступенчатым профилем, показатели преломления, каждый из которых закреплен на соответствующей пьезокерамической пластине, оси волоконных световодов параллельны, а торцы расположены на расстоянии Л z друг от друга, причем вхоцной торец одного из световодов оптически связан с источником оптического излучения, а выходной торец другого световода — с фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности датчика, оси волоконных световодов смещены в плоскости, перпендикулярной основанию, одна относитель но другой на величину d х, которая
4х = ((tgarcsin(NA) ° 4z + а) -а ) где NA — числовая апертура световода; а — радиус сердцевины световода, а пьезоэлектрические пластины подключены к источнику измеряемого напряжения в противофазе.
