Волоконно-оптический датчик переменного электрического и магнитного полей

(54) ВОЛОКОННПЕРЕМЕННОГО ЭНОГО ПОЛЕЙ(57) Изобрететельной технидатчик (ВОД) О ОПТИЧЕСКИИ 1 ЕКТРИЧЕСКОГ ЧИКМАГНИТ трукторством ие относится к измерие, Волоконно-оптическийеременного электричесого полей содержит исентного. излучения, чувемент 2 из волоконногоитого на цилиндр 3 изонного металла, имеющийрез вдоль образующей,а 3 размещен заземленн,.Проклов кого и магнит точник 1 коге ствительный э 1 е 1,1 .1 Ьег81. еньшего дна ра из содерк 6 об- О Його металла. ВОД детектор 5 и бло а. ВОД имеет рас води фото ента жн ьные во измерят етры как ного попара агни электрическог лей. При этом поля осуществ тоте, а элект ной частоте и агнитного новнои ча измерени яется на ичес м СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ(71) Специализированное консское бюро с опытным производОтдела теплофизики АН УэССР(56) Патент США У 4477723,кл. С 02 В 5/14, 1981.КаяЫе ц,Ь Б, С. Ма 8 пег с гяепя щ жйЬ а я хщ 1 е-шо 1 еОргхс 1.есгегя, ч, б, 9 1, 1 световода, на магнитострикц щелевидный ра Внутри цилинд ный цилиндр 4 электропро жит также работки сигнал нюе функционал как позволяет го - на удвоеного поля. 1 ил.1 1383267 2 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров электромагнитного поля,5Цель изобретения - расширение функциональных возможностей,На чертеже представлен волоконнооптический датчик переменного элект 3рического и магнитного полей, 10Датчик содержит источник 1 когерентного излучения, чувствительныйэлемент из волоконного световода 2,цилиндр 3 с щелевидным разрезом вдольобразующей и навитым на него световодом 2, внутри которого расположен своздушным зазором заземленный цилиндр4 из электропроводного материала, фотодетектор 5 и блок 6 обработки сигнала. 20Датчик работает следующим образом.При измерении параметров электрического поля когерентное излучениеот источника 1 поступает в световод 2, навитый витком к витку на цилиндр 3. Этот цилиндр вместе с размещенным внутри него заземленным цилиндром 4 помещается в переменноеэлектрическое поле. 30 35Под воздействием переменного электрического поля в этом конденсаторе возникают механические силы, приводяшие к динамическим деформациям цилиндра 3 и к динамическим деформациям навитого на него световода 2. Эти деформации распространяются по всей длине световода 2, навитого на цилиндр 3, и имеют максимальные значения в области разреза. Это пРиводит к модуля ции потерь излучения, распространяющегося в световоде,Модулированное излучение воспринимается фотодетектором 5, расположенным непосредственно перед выходным торцом световода 2,.сигнал, вырабатываемый фотодетектором 5, поступает далее на блок 6 обработки сигнала. Поскольку сила взаимодействия меж ду обкладками конденсатора пропорциональна квадрату напряженности электВНИИПИ Заказ 1293/43 ТиПроизв.-полигр. пр-тие, г. раж 533 Подписное Ужгород, ул. Проектная, 4 Цилиндры 3 и 4 образуют соответственно внешнюю и внутреннюю обкладки цилиндрического конденсатора с воздушным зазором между ними. рического поля, то деформации, вызываемые этой силой, происходят на удвоенной частоте приложенного поля. Следовательно, и модуляция потерь распространяющегося в световоде излучения происходит в этом случае (т.е. при измерении параметров электрического поля) также на удвоенной частоте измеряемого поля.При помещении датчика в магнитное поле в цилиндре 3 возникают механические деформации, вызывающие неоднородные напряжения в световоде 2. Максимальные деформации цилиндра 3 и напряжения в световаде 2 имеют место в области разреза цилиндра. Это приводит к модуляции потерь распространяющегося в световоде излучения, Поскольку магнитострикционная сила, вызывающая деформации цилиндра, прямо пропорциональна напряженности магнитного поля, то модуляция потерь излучения, распространяющегося в навитом на цилиндр световоде, также прямо пропорциональна частоте измеряемого поля.Таким образом, предлагаемый датчик позволяет измерять параметры как электрического, так и магнитного полей, причем измерение магнитного поляосуществляется на основной частоте,а электрического - на удвоенной частоте измеряемого поля. Формула изобретения Волоконно-оптический датчик переменного электрического и магнитного полей, содержащий иСточник когерентногоизлучения, оптически связанный через чувствительный элемент с фотодетектором, выход которого соединен с входом блока обработки сигнала, причем чувствительный элемент состоит из волоконного световода, навитого на цилиндр из магнитострикционного металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика магнитного поля путем измерения электрического поля, вдоль образующей ци-, линдра из магнитострикционного металла содержится щелевидный разрез, а внутри цилиндра из магнитострикционного металла расположен заземленный цилиндр меньшего диаметра из электропроводного металла.