Устройство для измерения электрической или магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения импульсных электромагнитных полей в научных исследованиях при эксплуатации электрофизических и энергетических установок. Цель изобретения - повышение точности измерений без сужения их частотного диапазона. Устройство содержит источник 1 плоскополяризованного света, который через оптический активный элемент 2 и двулучепреломляющий анализатор 3 оптически связан с двумя фотоприемниками 4,5. Выходы последних подключены к соответствующим входам вычитающего устройства 6, выход которого подключен к входу "Делимое" аналогового делителя 10, к входу "Делитель" которого подключен выход суммирующего устройства 9. Введение фильтров нижних частот 7 и 8 по одному между выходом каждого из фотоприемников 4 и 5 и соответствующим входом суммирующего устройства 9 снижает вносимые последним нелинейные искажения результатов измерения в высокочастотной части диапазона рабочих частот. 1 ил.
СОЮЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 С 01 R 33/032
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4284690/24-21 (22) 14.07.87 (46) 07.07.89. Бюл. Р 25 (71) Московский авиационный технологический институт. (72) В.Ф.Веселков, F..P .Ãåðìàöêàÿ, О.П.Глудкин и О.В.Трифонов (53) 621.317 (088.8) (56) Т1ЫЭР, 1977, т ° 65, 1(- 11, с. 35-37.
Арр1. optics, 1975, v. 14, .1(11, р. 2712-2719. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЛИ МАГНИТНОЙ
СОСТАВЛЯЮП1ЕЙ ИМПУЛЬС1П!Х ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛКЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения импульсных электромагнитных полей в научных исследованиях при эксплуатации электрофизических и энергетических установок.
Цель изобретения — повышение точности измерений без сужения их частотного диапазона. Устройство содержит источник 1 плоскополяриэованного света, который через оптический активный элемент 2 и двулучепреломляющий анализатор 3 оптически связан с двумя фотоприемниками 4, 5.
Выходы последних подключены к соответствующим входам вычитающаго устройства 6, выход которого подключен к входу "Делимое" аналогового делителя 10 к входу "Делитель" которого подключен выход суммирующего блока 9. Введение фильтров нижних частот 7 и 8 по одному между выходом каждого иэ фотоприемников 4 и 5 и соответствующим входом суммирующего блока 9 снижает вносимые последним нелинейные искажения результатов измерения в высокочастотной части диапазона рабочих частот. 1 ил.
1492324
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения электрической или магнитной составляющей импульсных электро5 магнитных полей и может найти применение в научных исследованиях, при эксплуатации электрофизических и энергетических установок, 1(ель изобретения — повышение точ- 10 ности измерений без сужения их частотного диапазона.
На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит источник 1 15 плоскополяризованного света, свет от которого падает на оптический . активный элемент 2, и затем анализируется двулучепреломляющим анализатором 3, лучи света иэ которых падают 20 на фотоприемники 4 и 5, выходы которых подключены к входам вычитающего блока 6, а также через фильтры 7 и
Я нижних частот подключены к входам суммирующего блока 9, Выход вычитающего блока 6 подключен к входу "Делимое, а выход суммирующего блока
9 — к входу "Делитель" аналогового делителя 10, выход которого является выходом устройства.
Устройство работает следующим образом, Если двулучепреломляющий анализатор 3 повернут так, что в отсутствии измеряемого поля плоскость поляризации падающего света расположена симметрично относительно плоскостей ортогонально поляризованных компонент прошедшего через него света и на оптический активный элемент 2 воздей- 40 ствует импульс электрического (магнитного) поля, то интенсивности оргогонально поляризованных компонент света, прошедшего через анализатор
3, содержат две составляющие ° Первая 45 составляющая не зависит от напряженности измеряемого поля, пропорциональна полной оптической мощности, прошедшей через устройство. Вторая составляющая пропорциональна произведению полной оптической мощности на синус угл» результирук)щего поворота плоскости поляризации, пропорционального напряженности измеряемого поля. Если угол поворота не превышает Ti /10, вторую составляющую можно считать пропорциональной произведению полной оптической мощности, прошедшей через устройство, на нащие: (cJ! = -HRP, ((+ ° in (kA sin (tst+V)1f
1 (и) = -БРР, fi — sin(kAsin(got ))), 1 коэффициент преобразования фотоприемников; сопротивление нагрузки фотоприемников; полная световая мощность; коэффйциент пропорциональности, определяемый конструктивными и технологическими параметрами оптического где S
P о
i элемента
А — амплитуда измеряемого поля; круговая частота; время;
4 — фазовая погрешность канала, Для простоты и определенности измеряемое поле положено изменяющимся по гармоничному закону, один из каналов имеет поло)ю(тельную, а другой отрицательную фазовую погрешность, При вычитании сигналов (1) в блоке 6 аддитивные низкочастотные шумовые составляющие компенсируются> а информационный широкополосный сигнал искажается незначительно.
Во время суммирования сигналов (1) в блоке 9, в принципе, должно происходить выделение аддитивных низкочастотных шумовых составляющих, Однако из-эа погрешности суммирования в широкой полосе частот (О Гц—
100 ИГц) часть парафазного широкополосного сигнала остается ие скомпенсированной и адцитивные шумовые составляющие на выходе блока 9 искажены. Это приводит к возникновению нелинейных искажений информационного сигнала, выделяемого на выходе аналогового, делителя 10 причем искажения тем больше, чем шире диапазон измерений устройства:
Ilg(tn) kA sintA(t) neet((I
kAcosQC 81пЧ)
1+ kAcоs(A)t 81пЧ 1 (2) пряженность измеряемого поля . Таким образом, низкочастотные флуктуации полной оптической мощности являются источником мультипликативной и аддитивнсй помехи, спектр которой сосредоточен в полосе частот 0 Гц — 100 кГц.
Сигналы на выхоцах фотоприемников
4 и 5 также имен)т по две составляю1492324
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Р, о,ог.
0пс та витель И, Коновалов
Редактор И.Горная техред Л.Олийнык Корректор И.!!угренкова
Заказ 3874/49 тираж 713 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина 101
Введение фильт!к в 7 и 8 нижних частот приводит к тому, что нисокочас тотние составляющие парафаэного широкополосного сигнала на входе блока
9 ослаблены, а выходной сигнал блока 6 остается беэ изменений. Суммирование сигналов происходит в суженной полосе частот (О Гц — 1ОЭкГц)> и нелинейные искажения н полосе ра- lg бочих частот на выходе аналогового делителя 10 уменьюаются.
При условии идентичцо<:ти амплитудно-частотных характеристик обоих фотоприемников и каналов сумматора 15 во всем диапазоне рабочих частот устройства (1 кГц — 100 1!Гц) и неидентичности фазочастотных характеристик н высокочастотной его части ()r 1 МГц),оценка относительной не в 20 линейности — добавка к 1 в виражении (2) — дает величину 11 - 0,2, если принять относительную фазовую погрещность каналов 10 рад/Гц, а угол поворота кА = п /10. ействие фильтров 7 и 8 низких частот, обслабляющих високочастотние составляющие в каналах блока 9, формально проявляется заменой (кА) н» (А) в нелинейной добавке к 1 выражения (2)> ЭО причем Р есть величина пропускания фильтров, Фильтры первого порядка с частотой среза 1 МГц, на частотах около 100 МГц имеют препускание
К> 0,01, Относитепьная нелинейность при этом !! 0,002. Теоретическая нелинейность при идеальных каналах
Таким образом, введение фильтров
7 и 8 нижних частот снижает характерные для известного устройства нелинейные искажения, вносимые в результаты измерений суммирукщим блоком 9 в высокочастотной части диапазона рабочих частот, вплоть до их теоретического предела.
Устройство для измерения электрической или магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей, содержащее источник плоскополяриэованного света, который через последовательно расположенные оптический активный элемент и двулучепреломляющий анализатор оптически связан с двумя фотоприемниками, выходы каждого из которых, подключены к соответствующим входам вычитающего блока, выход которого подключен к входу "Делимое" аналогового делителя, суммирующий блок, выход которого подключен к входу "Делитель" аналогового делителя, выход которого соединен с выходным выводом, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений без сужения диапазона, в него введены дна фильтра нижних частот, первый из которых включен между выходом первого фотоприемника и первым входом суммирующего блока, а второй включен между выходом второго фотоприемника и вторым входом суммирующего блока,
