Способ дистанционного измерения электрических и магнитных величин и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 Ш 1594 С 01 1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ диофизики и электро нко.Ф, и др. Измеритель 84, 11 5, с. 43-45. ия ни к ото кон посту ил. С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт р ники АН УССР(54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ВЕЦИЧИН ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение кааается измеренияэлектрических величин и может бытьиспользовано для дистанционного измерения температуры, давления, механических деформаций и т.п, Изобретениепозволяет повысить чувствительностьи точность измерений путем устранения влияний паразитной флуктуации интенсивности светового пучка. Устройство, реализующее способ, содержитисточник 1 света, входной световид 2,двухлучевой поляризатор 3, фазовуюпластинку 4, активный, элемент 5 модулятора, двухлучевые анализаторы 6 и 7,сигнальные световоды 8-11, парафазныйфотодетектор 12, аналоговый вычислитель 13 и индикатор 14, Способ и уст"ройство обеспечивают уменьшение погрешностей измерений,. обусловленныхошибками при изготовлении и сборке модулятора оптического излучен уменьшение времени, затрачиваемо на подготовку измерений, и упрощ эксплуатации устройства, так ка падает необходимость постоянног роля уровня световой мощности, пающей в модулятор, 2 с,п, ф-льб ф(2 б) 55 1 з 1 пг о Ф1со зл Вх 2 2 в) 2 о Изобретение касается измерения электрических,и магнитных величин и может быть использовано для дистанцио ного измерения температуры, давле 5 н, механических деформаций и т.п.Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений за счет устранения влияний паразитн " флуктуации интенсивности светоно г пучка.На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит источник 1 света, входной световод 2, двухлучевой п яризатор Зфазовую пластинку 4, активный элемент 5 модулятора, двух- лучевые анализаторы б и 7, сигнальнье светоноды 8-11, парафазный фото детектор 12, аналоговый вычислитель 13 и индикатор 14, причем исто ник 1 с ета через входной светонод 2 оптич ски соединен с входом двухлучевого п яризатора 3, дна выхода которого 25 ч еэ последовательно соединенные ф зовую пластинку 4 и активный элем нт 5 модулятора оптически соединень с входами двухлучевых анализатор 6 и 7, первые выходы которых че р 3 световоды 8 и 10, а вторые - чер з световоды 9 и 11 оптически соедин ны соответственно с первым и вторьм входами парафаэного фотодетектор 12, два ныхода которого соединены с соответствующими входами аналоговог вычислителя 13,.выход которого со-. е инеи с индикатором 14.Устройство работает следующим обра-. зоч. 40Световой пучок интенсивностью 1 поступающий от источника 1 света по входному светоноду 2, разделяется дйухлученым поляризатором 3 на два ортогонально поляризованных пучка с 4 интенсивностями 1и 1 2 соответственнс. Пренебрегая потерями на отражение и рассеяние в двухлученом поляризаторе 3, для интенсивностей этих пучков мбжно записать следующие выражения: 50зит нымиодулятора, можно записать следующие выржения;(4 г) где 1 - интенсинность поляризованнолго пучка, поступаюего от источника 1 света на входнойсветонод 2;- пропускание входного светоВквода 2Ю - Фазовый набег для ортогонаольно-поляриз она нных комп онен.тов светового пучка послевходного световода 2,флуктуации Фазового набега Ю опоределяют равные.по величине, противоположные по знаку флуктуации интенсивностей 1и 1 2 пучка, поступающих в активный элемент 5 модулятора,За счет внешнего воздействия со стороны измеряемой электрической, магнитной или другой величины в активномэлементе 5 модулятора ортогональнополяризонанные пучки модулируются впротивофазе. В результате последующе"го разделения с помощью двухлучевыханализаторов 6 и 7 каждого из, этихдвух пучков также на два ортогонально-поляризованных пучка в общем случае образуются две пары световых пучков. Одну из них составляют обыкновенный и необыкновенный лучи с интенсивностями 1 и 1 , а вторую, подобную12 фей, - также обыкновенной и необыкновенный лучи, с интенсивностями 1 2 и1 2 соответственно,Для интенсивностей вновь полученных пучков, пренебрегая парапотерями света в элементах мгде ф - постоянный фазовый набегодля ортогонально-поляризованных компонентов светового пучка в оптических элементах модулятора;,ф - фазовый набег, пропорциональный измеряемой величине,этих же компонентов эа счетвнешнего воздействия.1 ООбразованные световые пучки попарно суммируются на входах парафаэногофотодетектора 12. При этом световоды 8 и 10 передают соответственно необыкновенный луч из первой пары иобыкновенный луч из второй на первыйвход парафаэного фотодетект ора 12, асветоводы 9 и 11 - остальные два лучана его второй вход. После синфазногосложения входных сигналов на выходахпарафазного фотодетектора 12 появляются противофаэные сигналы 1 икоторые можно описать соответствующими выражениями: ц 25соя 2 д х2(5 б) 35где К - коэффициент преобразованияинтенсивности светового сигнала в парафазном Фотодетек Оторе 12.Как видно иэ приведенных выражений (5), при сложении синфазных сигналов обеспечивается компенсация флуктуаций интенсивностей, обусловленных флуктуациями фазового набега р, происходящими при передаче оптического излучения по входному световоду 2, а также устраняются ошибки, обусловленные погрешностями изготовления и сборки модулятора оптического излучения.Противофазные сигналы с выходов парафазного фотодетектора 12 поступают на аналоговый вычислитель 1 Э, который может работать в реальном масштабе времени. Путем выделения разности 1 и суммы д+ входных сигналов и определения их отношения 3 на выхо Р+ ф(7) М = т= = соя(1"-Р) Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления обеспечивают повышение чувствительности и точности измерения благодаря компенсации флуктуаций интенсивностей поляризованных компонентов светового пучка, передаваемого входным световодом, а также уменьшение погрешностей измерений, обусловленных ошибками при изготовлении и сборке модулятора оптического излучения . К преимуществам следует также отнести уменьшение времени, затрачиваемого на подготовку измерений, и упрощение эксплуатации устройства, так как в этом случае отпадает необходимость постоянного контроля уровня световой мощности, поступающей в модулятор. формула изобретения 1. Способ дистанционного измерения электрических и магнитных величин, заключающийся в том, что световой луч1 модулируют пропорционально измеряемой величине таким образом, что амплитуды его ортогональных составляющих модулированы противофазно, измеряют амплитуды этих составляющих, математически обрабатывают результаты измерений и по полученным данным судят о значении измеряемой величины, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, световой луч сначала разделяют на две ортогональные составляющие и модуляцию двух-,лучей осуществляют одновременно пропорционально измеряемой величине, затем каждую ортогональную составляющую разделяют на две ортого 587 4де аналогового вычислителя 13 получают сигнал, зависящий только от фазово-: го набега Ч, пропорционального измеряемой величине, и не зависящей от паразитных флуктуаций интенсивностей светового пучка:1411587 Составитель В, БыковТ ехред Л. Олийнык Редактор Н. Тупица Мщ Корректор О. Кравцова Заказ 3643/36 Тираж 717 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нальные составляющие, из полученных четырех ортогональных составляющих светового луча синфазно модулированые попарно суммируют, получая при5 том две составляющие светового луча,дулированные противофазно. 2. Устройство для дистанционного эмерения электрических и магнитных еличин, содержащее источник света,одной световод, поляризатор, активй элемент модулятора, первый двухчевой анализатор, два сигнальных цветовода и последовательно соединен нье парафазный Фотодетектор, аналоговый вычислитель и индикатор, причемсточник света через входной светов д и последовательно расположенные п ляризатор и активный элемент модулятора оптически соединен с входомдвухлучевого анализатора, дна выходакоторого соединены с входами сигнальных световодов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности измерения и чувствительности, в него введены второй двухлучевой анализатор, третий и четвертыйсигнальные световоды, а поляризаторвыполнен двухлучевым, причем его второй выход через активный элемент модулятора оптически соединен с входомвторого двухлучевого анализатора, выходы которого соединены с входами третьего и четвертого сигнальных световодов, выходы первого - четвертогосигнальных световодов соединены соответственно с первым и вторым входамипарафазного Фотодетектора.