Датчик магнитного поля

 

Изобретение относится к оптической магнитометрии и предназначено для использования в устройствах измерения магнитного поля высоковольтных линий зредачи электроэнергии, системах магнитной фокусировки. Цель изобретения - pjtc- ширение функциональных возможностей путем измерения пространственного распределения магнитного поля вдоль оси катушки при стационарном положении датчика - достигается тем, что витки световода выполнены с изменяющимся вдоль оси катушки радиусом. Устройство содержит катушку одномодового волоконного световода , каркас. Устройство с использованием датчика содержит источник широкополосного оптического излучения, линзу, монохроматор, блок перестройки, поляризатор, обьектив, датчик магнитного поля, поляризационный анализатор, фотоприемник, блок регистрации сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 R 33/032

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ttPB с сс.... с

l (46) 15.07.92.5юл. Н 26 (21) 4494611/21 (22) 14.10,88

:71) Институт радиотехники и электроники

AH СССР (72) С,Н.Антонов (53) 621.317.44(088.8) (56) Козел C.M. и др. Квантовая электроника.

1983, т.10, М 1, с.170-172.

ОЛМ,Оау at аП "Орт. Let", 1982, v.7, t45, р.238-240. (54) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к оптической магнитометрии и предназначено для использования в устройствах измерения магнитного поля высоковольтных линий эредачи электроэнергии, системах магнитИзобретение относится к оптической магнитометрии и предназначено для использования в устройствах измерения магнитного поля выСоковольтных линий передачи электроэнергии. системах магнитной фокусировки и т.п, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения пространственного распределения магнитного поля вдоль оси датчика при его стационарном положении.

На фиг,1 схематически показана конструкция датчика; на фиг.2 — структурно-функциональная схема одного иэ возможных вариантов устройства измерения магнитного поля с использованием датчика.

Датчик магнитного поля (фиг.1) выполнен в виде катушки одномодового волоконного световода 1 с изменяющимся вдоль ее оси радиусом витков (намотанной нз каркас

2, например. конической формы), Мини„„. Ж„„1589796 Al ной фокусировки, Цель изобретения — phcширение функциональных воэможностей путем измерения пространственного распределения магнитного поля вдоль оси катушки при стационарном положении датчика — достигается тем, что витки световода выполнены с изменяющимся вдоль оси катушки радиусом, Устройство содержит катушку одномодового волоконного световодз, каркас. Устройство с использованием датчика содержит источник широкополосного оптического излучения, линзу, монохромзтор. блок перестройки, поляризатор, объектив, датчик магнитного поля, поляризационный анализатор, фотоприемник, блок регистрации сигнала. 2 ил. мальный R> и максимальный Rz радиусы витков таковы, что А R) = 4 Rz = k r, где г— радиус световода: k — числовой коэффициент, зависящий от материала световода; А1 и А2 — граничные длины волн спектрального диапазона в пределах области магнито. оптической чувствительности материала световода.

Устройство измерения магнитного поля (фиг.2) содержит последовательно оптически соединенные источник 3 широкополосного оптического излучения, линзу 4. монохроматор 5 с блоком 5 перестройки. поляризатор 7. объектив 8, датчик 9 магнитного поля, поляриэационный зналиэзтор 10 и фотоприемник 11.электрическим выходом соединенный с блоком 12 регистрации сигнала, который соединен также с блоком 6 перестройки лспнохроматора 5. Возможен вариант усгройствз. в котором отсутствует моиохпомагор. а на выходе поляризацОан1589796 ного анализатора 10установлей оптический спектроанализатор. устройства работает следующим обраЗам.

Широкополосное излучение источника

3 с пОмОщью линзы 4 вводят в монохроматор 5. глонахроматическае излучение с длиной волны Л, выбранной в диапазоне длин волн Л1- Лг, пропускают через поляризатор 7 и с помощью абьектйва 8 вводят s световод 1 датчика 9. Под воздействием магнитного поля вследствие эффекта Фара-. дея состояние поляризации on-гического излучения, распространяющегося в . световоде, изменяется, При этом наиболее эффективно магнитооптическое взаимодействие для данной длины волны происходит при прохождении оптического излучения по виткам световада, радиус R которых равен или близок значению. определяемому выражением Л = 1(Г /й . Излучение с выхода световада 1 проходит через поляриэаицонный анализатор 10, поступает на фотоприемник 11, сигнал. с которого регистрируется блоком 12. Изменение состояния поляризации излучения на выходе световода, а следовательно. изменение интенсивности излучения, поступающего на фатоприемник, пропорционально напря>кенности магнитного поля на том участке, где находятся витки катушки указанного радиуса, При изменении длины волны излучения, вводимого в световод.эффективное магнитооптическое взаимодействие происходит при прохождении излучения по другим виткам светавада. Таким образом, изменяя длину волны излучения в диапазоне Л! -Аг и регистрируя при этом блоком 12 величину сигнала на выходе фотоприемника 11, получают зависимость Н(Л), где Н вЂ” напряженность магнитного паля, воздействующего на датчик 9, а по ней восстанавливают пространственное распределение напряженности вдоль его оси. Информация аб искомом распределении регистрируется последовательно во времени со скоростью перестройки монохроматора 5 блохом 6..

8 упомянутом выше варианте устройства. включа ощем спектроанализатор, а не монохроматор, в световод вводят широко полосное излучение источника 3 и с помощью спектроаналиэатора регистрируют отклик сигнала, связанный с магнитным

5 воздействием, на различных участках спектра в диапазоне Л1 — Лг (последовательна или параллельно во времени).

Пространственное разрешение характеризуется числом разрешимых состояний

10 а= %,рл . центральной части катушки; N — число витков.

Эксперимент показал, что для типично15 ro одномодового, изначально иэотропнаго гветовода с кварцевой основой минимальный и максимальный радиусы намотки могут составлять соответственно R> - 3,4 мм,.

Рг = 4,4 мм. В этом случае перекрывается

20 Оптический диапазон 700 — 520 мкм. При N=

= 400 общая длина катуйки с г - 0,1 мм составляет 80 мм, а >7 =7.

Таким образам, данный датчик в отличие от прототипа позволяет измерять про25 странственное распределение магнитного поля вдоль его аси при Стационарном пало>кении.

Формула изобретения

Датчик магнитного поля, выполненный в виде катушки одномодового волоконного светавода. отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз35 можностей путем измерения пространственного распределения магнитного поля пс оси катушки при стационарном положении датчика, витки световода выполнены с изменяющимся вдоль оси катушки радиусом, при

40 этом минимальный и максимальный радиусы витков определяются иэ соотношения

Л1й1=Лгйг =k r2,, где r — радиус световода;

Я1Яг — минимальный и максимальный радиусы витков катушки соответственно;

К вЂ” числовой коэффициент, зависящий от материала световода;

Л1, Лг — граничные длины волн спектрального диапазона в пределах области магнитооптической чувствител ьн ости материала световада.

Составитель Л.Устинова

Редактор Т.Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Заказ 2823 Тираж - i Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина. 101