Датчик магнитного поля

ЗОБ ОПИСАН И К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ растей расГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к оптическоймагнитометрии и предназначено для использования в устройствах измерения магнитного поля высоковольтных линийэредачи электроэнергии, системах магнитИзобретение относится к оптическои магнитометрии и предназначено для использования в устройствах измерения магнитного поля выСоковольтных линий передачи электроэнергии. системах магнит. ной 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 на каркас 2, например, конической формы), Мининой фокусировки, Цель иэобретения - ширение функциональных возможно путем измерения пространственного пределения магнитного поля вдоль ос тушки при стационарном положе датчика - достигается тем, что витки с вода выполнены с изменяющимся едал катушки радиусом, Устройство содержи тушку одномодового волоконного свет да, каркас. Устройство с использова датчика содержит источник широкоп ного оптического излучения, линзу, м хроматор, блок перестройки, поляриз объектив, датчик магнитного поля, пол зационный анализатор, фотоприем блок регистрации сигнала. 2 ил. и ка нии ветоь оси т ка- овонием олос- оновтор, яриник,мальный Я 1 и максимальный В 2 радиусы виткое таковы, что А 1 81 =12 й 2 = к г . где г - радиус световода: М - числовой коэффициент, зависящий от материала световода; Ь и А 2 - граничные длины волн спектрального диапазона в пределах области магнито. оптической чувствительности материала сеетовода.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 анализатор 10 и фотоприемник 11.электрическим выходом соединенный с блоком 12 регистрации сигнала, который соединен также с блоком 6 перестройки лспнохроматора 5, Возможен вариант устройства. в котором отсутствует моиохпоматор, а на выходе поляризациан1589796 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 Л - Л 2 (последовательно или параллельно во времени).Пространственное разрешение характеризуется числом разрешимых состояний 10 Широкополосное излучение источника 3 с помощью линзы 4 вводят В монохрома" тор 5. Монохроматическое излучение с длиной волны Л, выбранной в диапазоне длин волн Л 1- Л 2, пропускают через паляриэатор 7 и с помощью обьектйвэ 8 вводят в световод 1 датчика 9, Под воздействием магнитного поля вследствие эффекта Фара-. дея состояние поляризации оп гического излучения, распространяющегося в световоде, изменяется, При этом наиболее эффективно магнитооптическое взаимодействие для данной длины волны происходит при прохождении оптического излучения по 2 виткам световодэ, радиус й которых равен или близок значению. Определяемому выражением Л = 1(Г/В, Излучение с выхода световода 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 фотоприемник, пропорционально напряженности магнитного поля на том участке, где находятся витки катушки указанного радиуса, При изменении длины волны излучения, вводимого в световодэффективное магнитооптическое взаимодействие происходит при прохождении излучения по другим виткам световода. Таким образом, изменяя длину волны излучения в диапазоне Л -А 2 и регистрируя при этом блоком 12 величину сигнала на выходе фотоприемника 11, получают зависимость НЯ), где Н - напряженность магнитноо поля, воздействующего на датчик 9, а по ней восстанавливают пространственное распределение напряженности вдоль его оси, Информация об искомом распределении регистрируется последовательно во времени со скоростью перестройки монохроматорэ 5 блоком 6.В упомянутом выше варианте устройства, включаОщем спектроанализатор, а не чи 25 стФ о р мул изобретен ыполненныи волоконного я тем,что,с альных возпространст" НОГО ПОЛЯ П(положении нены с измедиусом, при ьный радиу- оотношения Датчик магнитного поля, в в виде катушки одномодового световода. о тл и ч а ю щи й с целью расширения функцион 35 можностей путем измерения венного распределения магнит оси катушки при стационарном датчика, витки световода выпол няющимся вдоль оси катушки ра 40 этом минимальный и максимал сы витков определяются иэ с Л В = Л 282 = 3( г 2,где г - радиус световода; Й 1,82 минималЬный и м радиусы витков катушки соотв К - числовой коэффициен от материала световода; Л 1, Л 2 - граничные длины рального диапазона в преде магнитооптической чувствитедь риала световода.аксимальныйетственно;т, зависящий волн спектах области ности матеЪного анализатора 10 установлей оптическийспектроанэлизэтор,устройство работает следующим обраЗом. Й 2 г й/21(,р) где Вср - радиусльной части катушки; й - число вит ков,Эксперимент показал, что для типичного одномодового, изначально иэотропного гветовода с кварцевой основой минимальный и максимальной радиусы намотки могут составлять соответственно В " 3,4 мм, В 2 = 4,4 мм. В этом случае перекрываетСя оптический диапазон 700 - 520 мкм, При й= = 400 общая длина катуйки с г - 0,1 мм составляет 80 мм, а д =7.Таким образом, данный датчик в отлие от прототипа позволяет измерять прорэнственное распределение магнитного поля вдоль его оси при Стационарном положении.Составитель Л.Устиноваедактор Т.Лощкарева Техред М.Моргентал Корректор Н,Король Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина. 1 аказ 2823 Тираж1 ВНИИПИ Государственного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, РаушскПодписноеям и открытиям при ГКНТ СССнаб., 4/5