Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 11 1 К 33 03 51 ОС ОД ИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕП ЕТЕНИ П К АВТОР ОИ)(МД)ируем,очн СССР974.СР1983 СТРОИСТВО ДЛЯ ТИ ИМПУЛЬСНОГ зобретение от й технике. Цел ительности из ля измерения ого магнитног РЯ ЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНО сится кповышй у Г ЖЕННОС (57) И тельно чувств ство д пульсн мери ение стройсти им ержит тел ерени апряж поля АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельствоУ 454511, кл. С 01 К 33/00,Авторское свидетельство ССУ 995034, кл. С 01 К 33/032,ист ик оптического излучения (И1, магниточувствительный датчиккорпус 4, фотоприемник 5, регистрющий прибор 6. Цель достигается тчто введен электромагнитный экран 8,в котором размещают ИОИ 1, фотоприемник 5 и регистрирующий прибор 6, аМЧД выполнен в виде отрезка диэлектрического световода 2, изготовленного из магнитострикционного материала,например иэ феррогранатов алюмоиттриевого, железоиттриевого или иттриевогаллиевого, и заключенного в оболочку 3 из материала с меньшим показаем преломления, например кварцевого или халькогенидного стекла, В описании приведены математические формулы для расчета. 1 ил,Источником оптического излучения 1 могут служить, например, оптические квантовые генераторы непрерывного излучения типа ЛГ, вырабатывающего оптические излучения с длинами волн 0,63 мкм, 1,15 мкм и 3,39 мкм, ЛГ, вырабатывающего оптическое излучение длиной волны 0,63 мкм, и полупроводниковый оптический генератор непрерывного режима работы ИЛПНс излучением в дискретной точке диапазона длин волн 0,82-0,91 мкм.В качестве магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода 2 могут быть использованы, например, феррогранаты алюмоиттриевый (У А 10,), железоиттриевый (УГеО, ), иттриевогаллиевый(УГа О, ) и др.В качестве оболочки 3 могут быть использованы различные стекла, выпускаемые отечественной промышленностью и применяемые для изготовления световодов, например кварцевые (КВ, КВ-Р, КИ), халькогенидные ИКС, ИКС, ИКС, ИКСи др.Корпус 4 может быть изготовлен из немагнитного диэлектрического материала, например фторопласта ФМБ,ЗО 50 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения напряженности импульсногомагнитного поля,Целью изобретения является повышение чувствительности измерений импульсного магнитного поля,На чертеже приведена функциональная схема устройства (стрелкой показано направление измеряемого импульсного магнитного поля Н(1:).Устройство содержит источник 1оптического излучения, магниточувствительный датчик, выполненный в видеотрезка диэлектрического световода 2, 15выполненного из магнитострикционногоматериала и. заключенного в оболочку3 из материала с меньшим показателемпреломления, корпус 4, фотоприемник5, регистрирующий прибор 6, волоконно-оптическую линию связи 7, электромагнитный экран 8, Источник оптического излучения 1, фотоприемник 5 ирегистрирующий прибор 6 расположенывне зоны действия исследуемого импульсного магнитного поля и помещеныв электромагнитный экран 8.лучения, проходя по волоконно-оптической линии связи 7 через отрезокдиэлектрического световода 2, преобразуется фотоприемником 5 в электрический сигнал и регистрируется с помощью регистрирующего прибора 6 какисходный уровень отсчета измеряемогополя, При возникновении импульсамагнитного поля,в области которогонаходится отрезок диэлектрическогосветовода 2, в магнитострикционномматериале возникает упругая деформация, приводящая к возрастанию потерьоптического излучения, определяемыхзависимостью 1 с, Ьаа гдепотери оптического излучения на микроизгибах;постоянная;радиус отрезка диэлектрического световода 2;радиус оболочки 3;относительная разность показателей преломления, равная а о бп,-п, и В качестве фотоприемника 5 могутбыть использованы, например, фотоэлектронные умножители ФЭУ, ФЭУ а также полупроводниковые фотодиодыФД, ФД-1.Регистрирующим прибором 6 могутслужить запоминающие осциллографыСВ, С 8-14 или осциллографы СРГ,С 9-4 А с фотоприставкой СФР,В качестве волоконно-оптическойлинии связи 7 могут быть использованы, например, волоконно-оптические гибкие жгуты О-ВХ-1,0 или О-ИК-ВС,0 ОСТ 3-3990-77,В основу работы устройства положена амплитудная модуляция оптического излучения, проходящего по отрезку диэлектрического световода, засчет потерь на микроизгибах, дифракции оптического излучения на ультразвуке и уменьшения числовой апертурыотрезка световода, под воздействиемупругих колебаний, вызванных в магнитострикционном материале отрезка световода изменением напряженности измеряемого импульсного магнитного поля.В исходном состоянии при отсутствии магнитного поля оптическое излучение от источника 1 оптического из1277028 НГгде и -показатель преломления материала отрезка диэлектрического световода 2;и , - показатель преломления материала оболочки 35Упругие колебания также вызывают модуляцию по амплитуде проходящего по отрезку диэлектрического световода 2 оптического излучения за счет дифракции на ультразвуке, определяе мую выражением ХИР зпг (" е о Э 28де 1 - интенсивность дифрагированеного оптического излучения;1 - интенсивность излучения наовходе отрезка ступенчатогосветовода; 207 - постоянная, равна 3,14;- длина волны оптического излучения;2 - длина отрезка диэлектрического световода 2; 25И - акустооптическое качествоматериала отрезка световода;Р - мощность упругих колебаний;Я - площадь поперечного сеченияотрезка диэлектрического ЗОсветовода,Кроме того, потери оптического излучения возникают за счет уменьшения числовой апертуры ИА отрезка диэлектрического световода 2 при воздействииз упругих колебаний, возникших в магнитострикционном материале,которая равна МА= з 1 п 6,= п -п где 6, - предельный угол падения оптического излучения на торцовую поверхность отрезкадиэлектрического световода 452, соответствующий максимальному углу полного внутреннего отражения;п, - показатель преломления материала отрезка диэлектри Оческого световода 2; и - показатель преломления материала оболочки 3. Так как величина упругой деформации магнитострикционного материалаотрезка диэлектрического волновода 2является функцией магнитного поля где 6 - упругая деформация магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода 2;константа, определяющая прямой магнитострикционный эффекте1 - магнитная проницаемость магнитострикционного материала;Н - напряженность измеряемого импульсного магнитного поля;И - модуль упругости магнитострикционного материала, то поглощение оптического излучения в отрезке диэлектрического световода 2 является мерой величины регистрируемого импульсного магнитного поляПрименение указанных стандартных приборов и элементов, а также в качестве магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода алюмоиттриевого феррограната (У 5 А 150, ) с диапазоном прозрачности 0,24-б мкм и показателем преломления и= 1,8222 на длине волны= 0,9 мкм, а в качестве оболочки отрезка световода стекло ТФ 101 с показателем преломления и = 1,6522 (разность показателей преломления сердцевины и оболочки составляет 107) позволило повысить чувствительность по сравнению с прототипом примерно в 10 раз. Формула из обре те ния Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля, содержащее источник оптического излучения, магниточувствительный датчик и Ьотоприемник, соединенные волоконно-оптической линией связи, и регистрирующий прибор, соединенный с фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е " с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, в него введен электромагнитный экран, а магниточувствительный датчик выполнен в виде отрезка диэлектрического световода, выполненного из магнитострикционного материала и заключенного в оболочку из материала с меньшим, чем у материала световода, показателем преломле1277028 регистрирующий прибор размещены вэлектромагнитном экране,ния,и размещен в корусе,а источник оптического излучения, фотоприемник иФ Составитель В.ЗюбинТехред В.Кадар Корректор А.Обручар Редактор К,Волощук Заказ 6662/38 Тираж 728 Подписное ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5