Устройство для измерения напряженности электрического поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 311080 (2 ) 2999579/18-21 сприсоединениемзаявки Йо (23) ПриоритетОпубликовано 30.1132. Бюллетень Hо 44

Дата опубликования описания 30.11я2

РЦМ К з

G 01 R 29/12

IG 01 и 15/07

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (531УДК 621. 317;.7(088.8 ) «

В.И.Владимиров, В.П.Сондаевский и В.В.Уздс 4ский" . - .,"-. -, и

1 Ф

У 1. ., И

=Мь, Ъ. . (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации дистанционного контроля высоких и сверхвысоких электрических полей (напряжений ).

Известно устройство, обеспечивающее измерение напряженности электрического поля и содержащее установленный в зоне контролируемого поля электрический модулятор с уголковым отражателем, а также находящийся под потенциалом земли приемно-передающий блок, в состав которого входят источник монохроматического излучения, 15 оптическая насадка с поляризационной призмой, фазовой пластинкой, телескопической системой, линзой, световодом и светофильтром, фотоприемник,. выполненный в виде формирователя - 20 фототока (1).

Недостаток известного устройства заключается в его значительной конструктивной сложности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения напряженности электрического поля,: содержащее оптически связанные источ ник монохроматического излучений, злектрооптический модулятор, установ- ЗО ленный в зоне контролируемого поля и выполненный в виде ячейки Керра, дефлектор, подключенный к индизидуапьному источнику питания, фотоприемник и блок регистрации, выполненные как единый функциональный узел в виде светочувствительного материала 2).

Недостаток указанного устройства определяЕтся существенными в ряде случаев практического использования погрешностями измерения, обусловленными в основном выбранными исполнениями электрооптического модулятора и фотоприемника.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения рассматриваемого электрического параметра.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения напряженности электрического поля, содержащем источник монохроматического излучения, дефлектор, подключенный к индивидуальному источнику питания, электрооптический модулятор, установленный в зоне контролируемого поля, фотоприемник, соединенный с блоком регистрации, дефлектор расположен непосредственно за источником монохроматического излучения, в качестве электрооптического модулятора

978081

Формула изобретения

50

65 применен блок селекции боковых волн, выполненный в виде параллельно ориентированных реперной и рабочей. призм, а фотоприемник размещен на пути рас- . пространения боковых волн от обеих призм и выполнен в виде формировате- 5 ля временных интервалов между импуль-. сами воспринимаемой энергии.

На чертеже представлена функ циональная схема предлагаемого устройства для измерения напряженности 10 электрического поля.

В состав устройства входят оптически связанные и установленные друг .за другом источник 1 монохроматичес-, кого, излучения (лазер),дефлектор 2, выполненный с возможностью -угловогб перемещения светового пучка, вспомо« гательный расширитель 3 (афокальная оптическая система ), бЛоК 4 Селекции боковых волн, состоящий из параллель- 0 но ориентированных реперной и рабочей призмы, фотонриемник 5 с преоб- разователем импульсов световой энергии в сдвинутые по времени последо-, вательности импульсов электрического тока, блок б регистрации, осуществляющий фиксацию сформированных временных интервалов.

Работа устройства базируется на двух физических эффектах: электрооптическом (Поккельса ) и боковой волны ..

Линейный электрооптический эффект заключается, как известно,в том, что с изменением нацряженности электрического поля изменяется плотность 35 электрооптического материала. Эффект боковой волны наблюдается при паде-! нии светового монохроматического, коллимированного пучка из оптически более плотной среды на границу pasдела сред под критическим углом. В этом экстремальном случае, кроме отраженной световой энергии, наблюдается световая энергия, распространяющаяся вдоль границы раздела сред (no поверхности }, Она постепенно возвращается назад в оптически более плотную среду, распространяясь строго коллимированным пучком и опять же под критическим углом. Эффект бо» козой волны имеет место в узком yrловом интервале, не превышающем одну угловую секунду. Показатель преломления, а следовательно, и критический угол реперной призмы являются неизменными Параметры рабочей приз- мы, изготовленной из электрооптического материала, изменяются пропорционально изменению электрического поля.

Использование двух отмеченных эффектов в сочетании с синхронным вра-, щением светового пучка позволяет производить измерения напряженности электрического поля во временных ве-. личинах.

Световой пучок, генерируемый лазером 1, направляется в дефлектор 2, которым он перемещается с равномерной угловой скоростью. Далее световой пучок направляется в расширитель 3, где увеличивается по сечению.

При прохождении расширителя 3 одновременно повышается коллимированность пучка и уменьшается угол прокачки, задаваеьнй дефлектором 2. Блок 4 селекции боковых волн, как уже указывалось, содержит две призмы: реперную,изготовленную из электронейтраль-, ного оптического стекла и рабочую - изготовленную из электрооптического материала. Световой пучок при своем угловом перемещении попадает в реперную и рабочую призмы и при совпадении угла падения с критическим значением в обеих призмах генерируютря боковые световые волны. Фотоприемник 5 преобразует импульсы световой энергии в сдвинутые по времени последовательности импульсов электрического тока. Блок 6 регистрации фиксирует сформированные временные интервалы (интервалы сдвига ), которые в конечном счете отображают ве» личину контролируемой напряженности электрического поля.

В тех случаях, когда зона измеряемой напряженности электрического поля оказывается недостаточной для прямого распространения световых пу»ков, на пути последних устанавливаются отклоняющие плоские отражатели.

Кроме того, фотоприемник может быть соединен с блоком селекции боковых волн 4 с помощью световодов.

Устройство для измерения напряженности электрического поля, содержащее источник монохроматического излучения, дефлектор, подключенный к индивидуальному источнику питания, электрооптический модулятор, установленный в зоне контролируемого поля, фотоприемник, соединенный с. блоком регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем дефлектор расположен непосредственно за источником монохроматического излучения, в качестве электрооптического модулятора применен блок селекции боковых волн, выполненный в виде параллельно ориентированных реперной и рабочей призм, а фотоприемник размещен на пути распространения боковых волн от обеих призм и выполнен в виде формирователя временных интервалов между импульсами восприниемой энергии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 240836, кл.,G 01 R 15/02, 1966.

978081

Составитель Я.Морозов

Редактор H.Áåçðîäíàÿ Техред ф;Кастелевич.Корректор о.Билак

° юйг Ъе м

Заказ 9209/61 Тирах 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

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

Филиал ППП "Патент",:.r.ухгорад, ул.Проектная, 4

2. Кассиди Э.С. Прибор на основе импульсного лазера и ячейки Керра для измерения параметров переходных электрических процессов.-"Приборы для научных исследований", 1972, т. 43, 9 б, с. 32-40. г