Способ оптического измерения напряженности импульсного электрического или/ и магнитного поля

 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей. Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном упрощении устройства реализации способа. В устройстве, реализующем способ, световой поток источника плоско-поляризованного света 1 проходит через оптический активный элемент 2 и двулучепреломляющим анализатором 3 преобразуется в два парафазно-модулированных полезным сигналом луча, которые лавинными фотоприемниками 4 и 5 преобразуются в выходные электрические сигналы U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB>, суммируемые далее сумматором 6. Поставленная цель достигается тем, что на выходе операционного усилителя 8, своим инвертирующим входом через резистор 7 подключенного к выходу сумматора 6, с которым через резистор 9 соединен также и выход операционного усилителя 8, формируется напряжение U<SB POS="POST">упр</SB> = K [U<SB POS="POST">эт</SB> - K<SB POS="POST">1</SB>(U<SB POS="POST">1</SB>+U<SB POS="POST">2</SB>)] + U<SB POS="POST">эт</SB>, где U<SB POS="POST">эт</SB> - эталонное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 8, K и K<SB POS="POST">1</SB> - коэффициенты пропорциональности, которое синхронно и синфазно управляет коэффициентами преобразования фотоприемников 4 и 5. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 R 33 032

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4446108/24-21 (22) 19.05.88 (46) 23.03.90. Бюл. Ф 11 (71) Московский авиационный техноло.гический институт им. К.Э.Циолковского (72) В.А. Алмазов, Э.Ф. Веселков, О.П.Глудкин, Ю. Ф. Опадчий и О.В. Трифонов (53) 621 .317(088.8) (56) Massey G.А. et al, Appl.Optics, 1975, ч.14, Ф 11, р. 27I2-2719.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1492324, кл. С 01 R 33/032, 1987. (54) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО .ИЛИ/И МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей.. Цель изобретения — повышение точности измерения при одно.временном упрощении устройства реали зации способа. В устройстве, реализу- ;

Л0„„ 1552140 А 1

2 ющем способ, световой поток источника плоско-поляризованного света 1 проходит через оптический активный эле1 мент 2 и дв улуч еп реломляющим а нализатором 3 преобразуется в два парафазно-модулированных полезным сигналом луча, которые лавинными фотоприемниками 4 и 5 преобразуются в выходные электрические сигналы U, и U, суммируемые далее сумматором 6. Поставленная цель достигается тем, что на выходе операционного усилителя 8, своим инвертирунщим входом через резистор 7 подключенного к выходу сумматора 6, с которым через резистор 9 соединен также и выход операционного усилителя 8, формируется напряU yap — K(U эт K „(U1 + U<)PU> где U — эталонное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 8, К и К „ — коэффициенты пропорциональности, которое синхронно и синфазно управляет коэффициентами преобразования фотоприемников

4 и 5. 1 ил.

1552140

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсного электромаг5 нитного поля.

11елью изобретения является понышение точности измерений при одновременном упрощении устройства реализации способа. 10

На чертеже приведена Функциональная схема устройства, реализуюшего способ.

Устройство содержит источник 1

nJIocKo-ïoëÿðHçoâàííoãо света, свет от которого попадает в оптический акl тивный элемент 2 и затем анализиру(, ется двулучепреломляющим анализато ромм 3, лучи света иэ которого падают на лавинные фотоприемники 4 и 5, вы- 20 .ходы которых являются выходами устройства. К ним же подключены входы суммирующего устройства 6, сигнал с выхода которого через резистор 7 поступает на инвертирующий вход опера- 25 ционного усилителя (ОУ) 8. На неиннертирукщий вход ОУ 8 подается эталон. ное напряжение U а выходным сигналом ОУ 8 питаются лавинные фотоприемники 4 и 5, причем выход ОУ 8 через 3р

: резистор 9 соединен также с его ин( вертирующим входом.

Устройство работает следующим об разом.

Если двулучепреломляющий анализа35 тор 3 ориентирован таким образом, что в отсутствии измеряемого поля плоскость поляризации падающего света источника 1 расположена симметрично относительно плоскостей орто- 40 гонально поляризованных компонент прошедшего через него снета и на оптический активный элемент 2 воздействует импульс электрического (магнитного) поля, то интенсивности ортогонально поляризованных компонент света, прошедшего через анализатор

3, содержат по две, составляющие. Первая составляющая не зависит от напряженности измеряемого поля, пропор- 5О циональна полной оптической мощности, прошедшей через устройство.

Вторая составляющая пропорциональна произведению полной оптической мощности на синус угла р, результирующего поворота плоскости поляризации, пропорционального напряженности измеряемого полл. Если угол поворота не превышает 7lt/10, вторую состав»p = K (U» K„(U + П ц +

+ П (3) где U, — эталонное напряжение, К=К /R 1 — коэффициент передачи операции вычитания, R,è R< — сопротивление резистороров 7 и 9.

При малых Флуктуациях ЙР световой мощности около ее среднего значения

P (P = Р, + dP, dP аР ) соответствующим образом согласно (2)флуктуирует сигнал на выходе сумматора 6

ГБ = Ua + dU„, dU«Uo). Если

Пэ = U, то согласно (2) и (3) йа выходе ОУ 8 имеет место П ЭТ т.е. Флуктуации световой мощности вызывают противофаэные Флуктуации напряжения Б, питающего Фотоприемники 4 и 5. С учетом вида коэффициенляющую можно считать пропорциональной произведению полной оптической мощности, прошедшей через устройство на напряженность измеряемого поля.

Сигналы на выходах фотоприемников

4 и 5 также имеют по две составляющие. Первая — синфазная — пропорциональна полной оптической мощности, а вторая — парафазная — пропорциональна произведению полной оптической мощности на напряженность измеряемого поля. При суммиронании этих сигналов на выходе сумматора 6 возникает сигнал, пропорциональный полной оптической мощности. Этот сигнал, поступая на инвертирующий вход

ОУ 8, нычитается из опорного сигнала Uz, поданного на неинвертирующий вход.

Выходные сигналы фотоприемников

4 и 5 в приближении равенства их коэффициентов преобразования 8 и нагрузочных сопротивлений В. для малых измеряемых сигналов (yc К/10) равны

1соответственно

Цт 2- — S R. P (l 1 Ч), (1) где Р— световая мощность.

Сигнал на выходе сумматора 6 не зависит от измеряемой величины (от ip)

Uy = К,(п „+ U ) = S R P „(2) где К, — коэффициент передачи при суммировании.

Напряжение на выходе ОУ 8 имеет вид:

l552l40 псстоянное напряжение, величина которого прямопропорциональна произведеник средней мощности светового потока на номинальный коэФФициент преобразования светсвого потока в электричегде U

2Гъ ский сигнал, — коэФФициенты пропорции I(1

Формула изобретения

Способ оптического измерения напряженности импульсного электричеСоставитель И. Коновалов

Техред JI.Îëèéíüï< Корректор М.Максимишинец

Редактор 3. Ругренкова

Заказ 329

Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г1НТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 та преобразования лавинного Фотоприемника Б с (1-(U „ /U„) 1, где

U„. — напряжение пробоя, n = (1-3) технологический коэФФициент, ясно, что сФормированный по алгоритму (3) управляющий сигнал обеспечивает синхронную компенсацио влияния Флуктуаций световой мощности на гыходные сигналы (1).

Подбором коэФФициента К (в конкретной реализации .— отношения сопротивлений резисторов 7 и 9) и стабильность этих сигналов выводится на уровень, определяемый главным образом стабильностью эталонного напряжения .(1 + )

2К. чем обеспечивается повьш ение точности измерений по известному способу

При этом, для реализации предлагаемого способа нет необходимости в вычитакщем устройстве и аналоговом делителе, принципиально необходимых в известном устройстве. PQMHMo упрощения устройства реализации, исключение указанных блоков исклкчает и вносимые ими погрешности, т.е. дополнительно повышает точность измерений ° ского или/и магнитного поля. заключающийся в там, что поляризов;:нный световой поток пропускают через оптический активный элемент, после этого светсвсй поток преобразую в дн-! параФазна-модулированных полезным сигналом световых потока, оба готока преобразукт B соответствукщие выходные электрические сигналы П, и Uz, которые затем суммируют, о т л и ч а ющ H и с я тем что с це ью повь?не ния точности при одновременном упроше -ии устройства реализации способа, формиру,эт управляюций сигнал Uy согласно выражению ональности, 30 в соответствии с которым синхронно изменяют коэФФициенr преобразования световых готоков в электрические сигналы при совпадении знакоь приращений управляющего сигнала и коэФФи3 . циента преобразования световых истоков в электрические сигналы.