Устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности. Устр-во содержит источник 1 оптического излучения, две волоконно-оптические линии 2,4 связи, измерительный зонд 3, фотоприемник 5, регистратор 6, оптическое волокно (ОВ) 7, защитный диэлектрический корпус 9, накидную гайку 10. С целью повышения чувствительности с внешней стороны ОВ 7 расположена диэлектрическая оболочка 8, показатель преломления которой выбран меньше показателя преломления ОВ 7.В основу работы положена амплитудная модуляция оптического излучения, проходящего через зонд 3, за счет потерь на микроизгибах, дифракции оптического излучения на ультразвуке и уменьшения числовой апертуры световода, при воздействии упругих деформаций, вызванных в обладающем обратным пьезоэлектрическим эффектом материале ОВ 7 изменением напряженности измеряемого импульсного электрического поля. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

2 14 А1 (19) (11) 151) 4 G 01 R 29 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) Е(г) (cmg4I

1 (21) 4180992/24-09 (22) 13.01.87 (46) 15.12.89. Бюл. У 46 (72) Г.В.Бречкин, А,В.Гусев и В.Б.Карась (53) 621.317.328(088.8) (56) Fibre optic sensors-futur

light. Main RP — Sensor review, 1985. v. 5, Р 3, р. 133 — 138. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПОЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение чувствительности.

Устр-во содержит источник 1 оптического излучения, две волоконнооптические линии 2 и 4 связи, измерительный зонд 3, фотоприемник 5, 2 регистратор 6, оптическое волокно (ОВ) 7, защитный диэлектрический корпус 9, накидную гайку 10. С целью повышения чувствительности с внешней стороны ОВ 7 расположена диэлектрическая оболочка 8, показатель преломления которой выбран меньше показателя преломления ОВ 7 ° В основу работы положена амплитудная модуляция оптического излучения, проходящего через зонд 3, эа счет потерь на микроизгибах, дифракции оптического излучения на ультразвуке и уменьшения числовой апертуры световода при воздействии упругих деформаций, вызванных в обладающем обратным пьезоэлектрическим эффеКтом материале OB 7 изменением напряженности измеряемого импульсного электрического поля, 1 ич.

1529146

Изобретение относятся к измерительной технике и предназначено для измерения напряженности импульсного электрического поля.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения напряженности импульсного электрического поля.

Устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля содержит источник 1 оптического излучения, первую волоконную оптическую линию 2 связи, измерительный зонд 3, вторую волоконно оптическую линию 4 связи, фотоприемник 5, регистратор 6, оптическое волокно 7, диэлектрическую оболочку 8, защитный диэлек- трический корпус 9, накидную гайку

10.

Устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля работает следующим образом.

В основу работы положена амплитудная модуляция оптического излучения, проходящего через измерительный зонд 3, за счет потерь на микроизгибах, дифракция оптического излучения на ультразвуке и уменьшения числовой апертуры световода при воздействии упругих деформаций, вызванных в обладающем обратным пьезоэлектрическим эффектом материале оптического волокна 7 изменением напряженности измеряемого импульсного электрического поля.

Упругая деформация материала оптического волокна 7 линейно связана с исследуемым электрическим полем

r=d ° Е, где r — - упругая деформация обладающего пьезоэлектрическим эффектом материала оптического волокна 7;

d — пьезоэлектрический модуль, характеризующий величину деформации;

Š— напряженность исследуемого импульсного электрического поля, Главную роль играют потери на микроизгибах, которые описываются следующей зависимостью потери оптического излучения на микроизгибах; постоянная; радиус линии 2; радиус диэлектрической оболочки 8; относительная разность показателей преломления, равная где 3, К аа

10 п,-п

1 п1 (3) (4) Т = I sin (-" -- ), 35 где I< — сила дифрагированного оптического излучения;

I — сила излучения на входе из40 мерительного зонда 3; — постоянная, равная 3,14;

Я - длина волны оптического излучения;

1 — длина измерительного зон45 да 3;

M — акустооптическое количест во материала оптического волокна 7;

P - мощность упругих колебаний, 50 возникших в материале оптического волокна 7;

S - плошадь поперечного сечения оптического волокна 7.

Hs выражения (4) видно, что сила дифрагированного оптического излучения, а значит и потери этого излучения, зависят от мощности упругих колебаний (при условии постоянства остальных составляющих формулы (4), где и< — показатель преломления ма15 териала оптического волокна 7;

n — показатель преломления май териала диэлектрической оболочки 8.

В результате изменений а, а, и 6 при воздействии упругих деформаций возрастают потери оптического излучения, т.е. уменьшается его амплитуда.

Возникшие в материале оптического волокна 7 упругие колебания вызывают амплитудную модуляцию проходящего через измерительный зонд 3 оптического излучения за счет дифракции на ультразвуке.

Сила дифрагированного оптического излучения изменяется по закону

46 6 ний в измерительном зонде 3 уменьшается числовая апертура, а значит возрастают потери оптического излучения. формула и э о б р е т е н и я

NA = sinВ= fn,, - п, (5) Составитель Е. Адамова

Техред Л.Сердюкова Корректор Э. Лончакова, Редактор Т. Парфенова

Подписное

Тираж 714

Заказ 7637/41

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

5 15? 91 которая зависит от напряженности измеряемого импульсного электрического поля.

Кроме того, потери оптического излучения возникают за счет умень5 щения числовой апертуры NA измерительного зонда 3 при воздействии

Упругих колебаний, возникающих в материале оптического волокна 7, 10 которая равна где 8 - предельный угол падения оптического излучения на торцовую поверхность оптического волокна, соответствующую максимальному углу пол" ного внутреннего отражения; 20

n, — показатель преломления материала оптического волокна;

n - показатель преломления маg. . териала диэлектрической оболочки 8.

Из формулы (5) видно, что при изменении коэффициентов преломления п1 и п под воздействием упругих колебаУстройство для измерения напряженности импульсного электрического поля, содержащее последовательно включенные источник оптического Hs лучения, первую волоконно-оптическую линию связи, измерительный зонд, оптическое волокно которого выполнено из материала, обладающего обратным пьезоэлектрическим эффектом, вторую волоконно-оптическую линию связи, фотоприемник и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, с внешней стороны оптического волокна расположена диэлектрическая оболочка, причем показатель преломления материала диэлектрической оболочки Выбран меньшим показателя преломления оптического волокна.