Способ измерения электрической и/или магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей

 

Изобретение относится к импульсной технике, предназначено для измерения импульсных электрических или/и магнитных полей и может найти применение в научных исследованиях при эксплуатации электрофизических и энергетических установок. Цель изобретения - повышение точности измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсных электромагнижых полей путем расширения динамического диапазона и снижения искажений, вносимых в результаты измерений - достигается тем, что по способу формируют выходной сигнал,

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1552140 (21) 4696294/21 (22) 06,04.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Московский авиационный технологический институт им. К,Э,Циолковского (72) О.В.Трифонов, О.П.Глудкин и

Ю.Ф.Опадчий (53) 621.317.44(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1492324, кл. G 01 RЗЗ/032,,14.07.87.

Авторское свидетельство СССР

М 1552140, кл, G 01 R 33/032, .19.05.88. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И/ИЛИ МАГНИТНОЙ СОСТАВЛЯЮSU, 1689893 А2 (ss)s G 01 R ЗЗ/032

ЩЕЙ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (57) Изобретение относится к импульсной технике, предназначено для измерения импульсных электрических или/и магнитных полей и может найти применение в научных исследованиях при эксплуатации злектрофизических и энергетических установок. Цель изобретения — повышение точности измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсных электромагнигных полей путем расширения динамического диапазона и снижения искажений, вносимых в результаты измерений — достигается тем, что по способу формируют выходной сигнал, 1689893 пропорциональный разности первого и второго электрических сигналов, из которого выделяют низкочастотныл сигнал вплоть до верхней граничной частоты, из сигнала, пропорционального сумме- первого и второго электрических сигналов, выделяют высокочастотный сигнал, формируют второй управляющий сигнал, пропорционально второму управляющему сигналу синхронно изменяют коэффициент преобразования светового потока во второй электрический сигнал, при

Изобретение относится к импульсной технике, предназначено для измерений импульсных электрических или/и магнитных полей и может найти применение в научных исследованиях при эксплуатации электрофизических и энергетических установок.

Целью изобретения является, ювышение тбчности измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей путем расширения динамического диапазона и снижения искажений, вносимых в результаты измерений.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 плоскополяризованного света, через чувствительный оптический активный элемент 2 соединен ный с двулучепреломляющим анализатором 3, оптические выходы которого сопряжены славинными фотоприемниками 4 и 5, выходы которых соединены с соответствующими входами суммирующего 6 и первого вычитающего 7 блоков, выход первого вычитающего блока 7 соединен с выходом устройства и входом фильтра 8 низкой частоты. Выход суммирующего блока 6 подключен к входу фильтра 9 высокой частоты и первому входу операционного усилителя 10, второй вход которого соединен с источником эталонного напряжения U -., а выход подсоединен к входу напряжения питания первого лавинного фотоприемника 4. Входы второго вычитающего блока 11 подключены соответственно к выходам фильтра 8 низкой частоты и фильтра 9 высокой частоты, а его выход соединен с входом напряжения питания второго лавинного фотоприемника 5, При этом верхняя 1фдц фильтра 8 и нижняя 1ф ц фильтра 9 границы определяются соотношением, тфкц=тфвц< тн.ил< fa.øóè р где fH. — нижняя граничная частота спектра измеряемых составляющих импульсных полей;. этом частоты низкочастотного и высокочастотного сигналов определяют из приведенного математического выражения, Устройство, реализующее данный способ, содержит источник 1 плоскополяризованного света, чувствительный оптический элемент 2, двулучепреломляющий анализатор

3. лавинные фотоприемники 4, 5, суммирующий блок 6, вычитающие блоки 7, 11, фильтр

8 низкой-частоты, фильтр 9 высокой частоты и операционный усллитель 10, 1 ил, f>.щу — верхняя граница спектра шумовых составляющих, Способ осуществляется следующим образом.

5 Если двулучспреломляющий анализатор

3 повернут таким образом, что в отсутствии измеряемого поля плоскость поляризации падающего света расположена симметрич. но относительно плоскостей ортогонально

10 поляризованных компонент прошедшего через него света и на оптический активный элемент 2 воздействует импульс электрического (магнитного) поля, то интенсивности ортогонально поляризованных компонент

15 света, прошедшего через анализатор 3, содержат две составляющие. Первая составляющая не зависит от напряженности измеряемого поля и пропорциональна полной оптической мощности, прошедшей через устройство.

20 Вторая составляющая пропорциональна произведению полной оптической мощности на синус угла результирующего поворота плоскости поляризации, пропорционального напряженности измеряемого поля. Если угол

25 поворота не превышает x/10, вторую составляющую можно считать пропорциональной произведению полной оптической мощности, прошедшей через устройство, на напряженность измеряемого поля. Таким

30 образом, низкочастотные флуктуации полной оптической мощности являются источником мультипликативнай и аддитивной помехи одновременно, спектр которой сосредоточен в полосе частот 0 Гц — 100 кГц,.

35 Сигналы на выходах фотоприемников4и

5 U< и Uz соответственно также имеют две составляющие; первая — синфазная и пропорциональна полной оптической мощности, а вторая — парафазная и пропооциональна

i 40 произведению полной оптической мощности на напряженность измеряемого поля.

Для выделения синфазной составляющей

-служит суммирующий блок 6, выходной сигнал которого (U>+U2 сравнивается Hb Входе

45 операционного усилителя 10 с эталонным

165,9y93 напряжением, Выходной сигнал операционного усилителя 10

Uynp1=VIUai К1(131 02)) Оэт, где К и К вЂ” коэффициенты пропорциональности, исполb3уют для питания первого лавинного фотоприемника 4., что обеспечивает поддержание оптимального режима его работы.

Для лавинных фотоприемников характерна сильная индивидуальная зависимость коэффициента преобразования S от многих внешних дестабилизирующих факторов (температуры, пространственных смешений луча, оптического старения и т,д.). Зависит он и от напряжения питания Ui >

Я =.

So (. пит о ) где So — коэффициент преобра-ования без лавинного умножения;

Uo — напряжение лавинного пробоя;

n — технологический коэффициент, n=1...3.

Таким образом, изменение синфазной составляющей на выходе суммирующего блока 6 приводит к непосредственному изменению коэффициента преобразования лавинного фотоприемника 4, что способствует восстановлению исходного значения сигнала, пропорционального полной оптической мощности светового потока. Одновременно выходной сигнал суммирующего блока 6 через фильтр 9 высокой частоты поступает, например, на вход "Вычитаемое" второго вычитающего блока 11.

Выходной сигнал первого вычитающего блока 7, равный, например, разности сигналов первого 4 и второго 5 лавинных фотоприемников, пропорционален только парафазной составляющей светового потока. Низкочастотные составляющие этого сигнала, полученные на выходе фильтра 8 низкой частоты, поступают на вход "Уменьшаемое" второго вычитающего блока 11, Этот сигнал пропорционален низкочастотным составляющим ошибки, обусловленной неидентичностью параметров лавинных фотоприемников, вызванных, например, технологическими погрешностями или действием сигнала операционного усилителя 10. В ыходной сигнал фильтра 9 высокой частоты этих составляющих не содержит, поэтому на выходе второго вычитающего блока 11-устанавливается напряжение, при котором коэффициенты преобразования лавинных фотоприемников 4 и 5 выравниваются.

55 ра измеряемых составляющих импульсных полей;

1в.my — верхняя граничная частота спектра шумовых составляющих.

5 0

15 эп

Выходной сигнал суммируюгцего блока

6, пропорциональный флуктуациям светового потока источника 1 плоскополяризованного света, поступает непосредственно на первыл вход операционного усилителя 10 и через фи ibTp 9 высокой частоты íà вход "Вычитаемое" второго вычитаюц,его блока 11.

Этот сигнал обуславливает синхронность изменения коэффициентов преобразования лавинных фотоприемников 4 и 5, что компенсирует погрешности, обусловленные фл, ктуациями собственно светового потоК=" .

Таким образом, создаются дв" "".oí óðà регулирования, первый из которых уменьша8Т гюгрешности, вь;званные еидентичностьа свойств лавинных фотоприемников 4

5, H второй компенсирует погрешности, обуслс элен ные флуктуациями исходного светового потока, повышая тем самы то нос ь из- ерений. Наличие раздельных контуров ре:.Улирования позволяет компенсировать температурный, временной и т.д. дрейф, статические различия индивидуальных характеристик преобразования лавинных фотоприемников 4 и 5, дополнительно повышая точность измерений, Формула изобретения

Способ измерения злектри :вской и/или магнитной составляющей импульсных электром" ãíèòíûõ полей по авт.св. М

1552140, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, формируют выходной сигнал, пропорциональный разности псрвого и второго электрических сигналов, из которого выделяют низкочастотный сигнал вплоть до верхней граничной частоты, из сигнала, пропорционального сумме первого и второго электрических сигналов, выделяют

BbicG!ño÷àñòoTíûé сигнал, формируют второй управляющий сигнал, пропорциональный разности низкочастотного и высокочастотного сигналов, пропорционально второму управляющему сигналу синхронно изменяют коэффициент преобразования светового потока во второй электрик.-:=кий сигнал при совпадении знаков приращений второго управляющего сигнала и козфф, циента преобразования светового потока во второй электрический сигнал, при этом частоты низкочастотного 1фнч и высокочастотного сигналов Гфвч определяют из соотношения фнч= фвч< н.ип< в.шум, где fH.нп — нижняя граничная частота спект