Датчик магнитного поля

 

Изобретение относится к области магнитооптики и может найти применение в энергетике и других областях техники. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет повышения светосилы датчика и упрощения его конструкции. Свет от источника 1 вводится устройством,2 в первый световод 2 и через него попадает в пленку из магнитооптического материала 4 с регулярной доменной структурой. Свет дифрагирует на доменной структуре, при этом лучи нулевого порядка дифракции через второй световод 3 поступают на фотоприемник 5, а при более высоких порядках рассеиваются. Между напряженностью магнитного поля и сигналом фотоприемника существует однозначная зависимость. I з.п. ф-лы, 2 ил. kn

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (fl) ц)) 4 (* 02 F 1/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫ7ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4094288/31-25 (22) 02.06.86 (46) 30.01.89. Бюл. У 4 (71) Симферопольский государственный университет им. М.В. Фрунзе (72) Ю.Ф. Вилесов, С.В. Дубинко, Н.И. Карпенко, А.А. Крупский и В.Б,. Панченко (53) 535.8(088.8) (56) Butler М.А., Nartin S.J., Opti--cal fiber magnetic field sensor with

nanosecond response time.- Proc. Xnternat. Conf. on Solid State Sensor.Philadelphia, 1 985, р. 316-319, Заявка ЕПВ У 0046298, кд. G 02 F 1/09, 1981 ° (54) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к области . .,магнитооптики и может найти применение в энергетике и других областях техники. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет повышения светосилы датчика и упрощения его конструкции. Свет от источника 1 вводится устройством,2 в первый световод 2 и через него попадает в пленку из магнитооптического материала 4 с регулярной доменной структурой, Свет дифрагирует на доменной структуре, при этом лучи нулевого порядка дифракции через второй световод 3 поступают на фотоприемник 5, а при более g высоких порядках рассеиваются. Между напряженностью магнитного поля и сигналом фотоприемника существует однозначная зависимость . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1455332

Ы. 2Я-Й2 . 2 2

I„ e () sin Ft+cos Ft, где I — интенсивность падающих на пад

M0M лучей, 45 о(. — коэффициент поглощения

МОМ; — длина пути света в МОМ;

S — ширина доменов;

F — удельное фарадеевское вра50 щение МОМ.

При внешнем магнитном поле, равном полю насыщения пластины МОМ, доменная структура исчезает, интенсивности первого и более высоких поряд55 ков дифракции становятся равными нулю, при этом практически весь свет, прошедший через пластину 4 МОМ, попадает на фотоприемник 5. При измеИзобретение относится к магнитооптике и может быть применено в измерительной технике для преобразования переменного магнитного поля в эле-5 ктрический сигнал.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет повьппения светосилы д тчика и упрощение его конструкции. 1О

На фиг. 1 и 2 представлены оптические схемы устройства.

Датчик по фиг. !, содержит источник 1 света, устройство для ввода света в световод 2, световод 3, плас-15 тину 4 из магнитооптического материала (MOM) и фотоприемник 5. Датчик по фиг. 2 может также содержать зеркало 6, при этом световод выполнен в виде Y-образногб разветвителя.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника 1 вводится устройством 2 в световад 3 и через него передается на пластину 4 MON. 25

Свет дифрагирует на регулярной доменной структуре в МОМ, и лучи нулевого порядка дифракции через второй отре- зок световода 3 поступают на фотоприемник 5. Лучи более высоких порядков 30 ;;фр;кции рассеиваются в световоде, если,|ля угла дифракции 1п выполняется соотношением )q(> g „ или S /d >

> 2ИА, где 9,1, „ — максимальный угол, под которым распространяется свет в световоде, — длина волны источника 1 света, NA — числовая апертура световода 3.

Интенсивность лучей нулевого порядка дифракции нении внешнего магнитного поля от нуля до поля насыщения пластины 4

МОМ интенсивность падающего на фотоприемник 5 света плавно возрастает.

Между напряженностью внешнего магнитного поля и сигналом фотоприемника существует однозначная зависимость. Измерение магнитного поля осуществляют путем измерения интенсивности падающего на фотоприемник света. Диапазон измеряемых полей определяется полем насьпцения пластины MOM.

Пример 1. Источник света

1 — светодиод типа АЛ 316 А с максимумом излучения на длине волны

0,67 мкм. Световод 3 типа КК 125/50 с диаметром световедущей жилы

50 мкм и числовой апертурой ЯА = 0,17.

Пластина 4 MÎM выполнена в виде пленки состава (Sm,Lu,Bi) (Fe,Ga,Sc) 0« с периодом доменной структуры d

3 мкм, расположена между торцами двух отрезков световода 3 и соедине-, на с ними посредством масляной иммерсии с показателем преломления n = 2.

Пучи нулевого порядка дифракции по световоду 3 поступают на фотоприемник 5 типа ФД-7К. Поле насьпцения пленки 4 МОМ равно 1400 Э, толщина магнитной пленки 4 вместе с подложкой 0,3 мм и расстояние между торцачи отрезков световода 0,3 мм.

Пример 2. Источник 1 света — светодиод типа АЛ 316 А. Световод 3 выполнен в виде Y-образного разветвителя из световода типа КК 125/50 °

Торец его магистрального отрезка соединен посредством масляной иммерсии с пленкойсостава (Sm,Lu,В1) (Ре,Ga, Sc)<0, с периодом доменной структуры

3 мкм и полем насыщения 1400 Э, К одному из торцов разветвленных отрезков световода 3 подсоединен свето-. диод, а к другому — фотоприемник.

Предлагаемый датчик более прост по конструкции, чем прототип, так как не содержит поляризатора и анализатора. Вследствие этого нет потерь при поляризации света и меньше потери на рассеяние, так как расстояние между торцами отрезков световода меньше.

Датчик обладает большей светосилой, что уменьшает влияние собственных шумов фотоприемника на точность измерений. Кроме того, возможно применение датчика магнитного поля в агрессивных средах!

455332 и при высоких температурах, которые отрицательно воздействуют на поляризатор и анализатор.

Фо рмула иэоб ретения 5

ЯМ v 2NA, Составитель В. Рандошкин

Техред М. Ходанич

Корректор Н ° Король

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 7454/54 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Датчик магнитного поля, состоящий иэ последовательно установленных и оптически связанных источника света и устройства для ввода света в 1п световод, а также пластины из магнитооптического материала и фотоприемника, причем пластина оптически связана с устройством для ввода света в световод и фотоприемником с помо- 1 щью световода, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с цельь повышения точности измерения за счет и вышения светосилы датчика и упрощения его конструкции, пластина выполнена из материала с регулярной доменной структурой, период d которой в пластине определяется соотношением где % — длина волны источника света

NA — числовая апертура световода.

2. Датчик по и. l, о т л и ч а юшийся тем, что он дополнительно содержит зеркала, причем световод выполнен в виде У-образного разветвителя, а пластина установлена между зеркалом и световодом.