Магнитооптический тесламетр (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09 (1)зш О О 1 В 33/032 ГОСУД АРСПО ДЕЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТ АВ ного фазометр 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленинаполитехнический институтим. М.И. Калйнина(57) 1, Магнитооптический тесламетр,содержащий двухчастотный лазер,светоделитель, два оптическихфильтра, два фотоприемника, магнитооптический зонд, состояший из ячейки Фарадея и двух четвертьволноныхпластинок, два световода, соединенных с магнитооптическим зондом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измерений,в него введены второй светоделитель;два оптических смесителя, отражатель,третий и четвертый световоды и разностньп фазометр, причем первьп выход лазера через первый оптическийфильтр и первый светоделитель оптически связан через два световодас противоположными входами магнитооптического зонда, первый выход которого через третий световод и первыйвход первого оптического смесителясвязан с входом первого фотоприемника, втордй выход зонда через четвертый световод и первый вход второго, оптического смесителя связан с входо второго фотоприемника, второй выход лазера через второй оптический фильт оптически связан с входом второго светоделителя, . первый выход которого через отражатель связан с вторым входом первого смесителя, второй выход второго светоделителя связан с вторым входом второго смесителя, а выходы фотоприемников подключены к входам разностного фазометра.2. Магнитооптический тесламетр, содержапщй двухчастотный лазер с противоположными круговыми поляризациями компонент излучения, два оптических фильтра, два фотоприемника, магнитооптический зонд, состо. - щий иэ ячейки Фарадея, два световода, соединенных с магнитооптическим зондом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены разностньпЪ фазометр и третий и четвертый световоды, причем выходы лазера через два световода связаны с входами магнитооптического зонда, первый и второй выходы которого через третий и четвертый световоды и оптические фильтры оптически связаны с входами первого и второго фотоприемников соответ ственно, выходы которых соединены с входами разност 1130808Изобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использовано для измерений магнитной индукциипостоянного магнитного поля.Известен магнитооптический тесламетр, содержащий последовательно соединенные источник света, модулятор,поляризатор - анализатор в виде приз -мы Глана-Томпсона, ячейку Фарадея,отражатель, светоделитель, два фото -приемника, синхронный детектор и регистрирующий прибор 1,Недостатками тесламетра являютсяузкий динамический диапазон измере -ний из-за низкой частоты модуляции,которую способен обеспечить мехаью -ческий модулятор, а также недостаточную точность, ограниченную низко -частотными колебаниями интенсивности 10 излучения источннка света, 20Наиболее близким техническим реше -нием к предлагаемому является магни -тооптический тесламетр, содержащий.источник света в виде двухчастотноголазера, светоделитель, два оптичес -ких фильтра, два фотоприемника,магнитооптический зонд, состоящийиз ячейки Фарадея и двух четверть -волновых пластинок, два световода,соединенных с магнитооптическим зон 30дом, и мостовая схема, входы которойподключены к выходам фотоприемников 2 .Недостатками известного тесла -метра являются высокая чувствитель -ность к изменению коэффициентов пере- З 5дачи фотоприемников, а также к из -менению параметров ячейки Фарадея,что ограничивает его точность величиной порядка 0,37.Цель изобретения - повышение точ -ности измерений.Поставленная цель достигается тем,что в магнитооптический тесламетр,содержащий двухчастотный лазер, све -тоделитель, два оптических фильтра,два фотоприемника, магнитооптическийзонд, состоящий из ячейки Фарадеяи двух четвертьволновых пластинок,два светонода, соединенных с магнитооптическим зондом, введены второйсветоделитель, два оптических смесителя, отражатель, третий и четвертый световоды и разностный фазометр,причем первый выход лазера черезпервый оптический фильтр и первый 55светоделитель оптически связан черездва светонода с противоположнымивходами магнитооптического зонда,первый выход которого через третийснетонод и первый вход первого оптического смесителя связан с входомпервого фотоприемника, второй выходзонда через четвертый снетовод ипервый вход второго оптического сме -сителя связан с входом второго фото -приемника, второй выход лазера черезвторой оптический фильтр оптическисвязан с входом второго снетодели -теля, первый выход которого через от -ражатель связан с вторым входом первого смесителя, второй выход второгоснетоделителя связан с вторым входомвторого смесителя, а выходы фотоприемников подключены к входам раз -ностного фазометра,Поставленная цель достигается также. тем, что в магнитооптический тес -ламетр, содержащий двухчастотный лазер с противоположными круговыми поляризациями компонент излучения,два оптических фильтра, дна фото -приемника, магнитооптический зонд,состоящий из ячейки Фарадея, днасветовода, соединенных с магнитооптическим зондом, введены разност -ный фазометр и третий и четвертыйсветоводы, причем выходы лазера че -рез два светонода связаны с входамимагнитооптического зонда, первый ивторой выходы которого через третийи четвертый снетоводы и оптическиефильтры оптически связаны с входамипервого и второго фотоприемниковсоответственно, выходы которых сое -динены с входами разностного фаэо -метра.На фиг. 1 представлена схема магнитооптического тесламетра, первыйвари ант; на фи г, 2 - то же, второйвариант. Тесламетр содержит двухчастотныйлазер 1, первый выход которого че -реэ первый оптический фильтр 2 и первый светоделитель 3, где луч делит -ся на два, оптически связан с дву -мя светонодами 4 и 5, посредствомкоторых два встречных луча подаютсяна магнитооптический зонд б; Иагнитооптический зонд 6 состоит из двухчетвертьволновых пластинок 7 и 8 иячейки 9 Фарадея. Выходы магнитооп -тического зонда 6 через световоды10 и 11 связаны с перными входамиоптических смесителей 12 и 3, с вы -хода которых лучи подаются на входыфотоприемникон 14 и 5. Второй ны3 1 ход лазерачерез второй оптический фильтр 16, второй светоделитель 17 и отражатель 18 оптически свя - зан с вторыми входами оптических смесителей 12 и 13, Сложенные лучи поступают на фотоприемники 14 и 15, выходы которых соединены с входа. ми разностного фазометра 19.По второму варианту магнитооп - тический тесламетр содержит двух - частотный лазер 1 и оптический фильтр 2. Выходы лазера 1 через световоды 4 и 5 подаются на входы магнитооптического зонда 6, состоящего из ячейки Фарадея 9. Выходы магнитооп - тического зонда через световоды 10 и 11 и оптические фильтры оптически связа,ы с входами соответствующих фотоприемников 14 и 15, при этом к входу фотоприемника 14 выходом подключен оптический фильтр 16, Вы - ходы фотоприемников 14 и 15 соеди - иены с входами разностного фазометра 19, выход которого является ин - формационным выходом устройства.Тесламетр фиг. 1) работает сле - дующим образом. Лазер 1 генерирует двухмодовое излучение, представляющее собой две линейно поляризованные взаимно орто - гональные волны, разность частот которых может устанавливаться в йнтер - вале 10 - 10 Гц. Естественно, что9приняты обычные меры для обеспечения стабильности характеристик излучения ( стабилизация частот и мощности) .Луч из первого выхода лазера 1 про - ходит оптический фильтр 2, который также, как и фильтр 16 может представлять собой просто анализатор, пропускающий одну из двух ортогональных мод, и попадает на светоделитель 3, который представляет собой, например, полупрозрачное зеркало, На светоделителе 3 первый луч лазера разщепляется на два луча, которыес помощью световодов 4 и 5 подводятся к противоположным сторонам маг - нитооптического зонда 6 и образуют пару встречных лучей, Лучи, прошедшие магнитооптический зонд 6, через световоды 10 и 11 подаются на опти - ческие смесители 12 и 13 соответственно, которые так же как светоделитель 17 могут быть выполнены в видеполупрозрачных зеркал. Луч из второ -го выхода лазера 1 проходит черезвторой оптический фильтр 16 и направ 30808 4ляется на светоделитель 17, где лучделится на два, Один из разделенныхлучей подается на оптический смеситель 12, а второй через отражатель 18 - на оптический смеситель 13. Отражатель 18 можетпредставлять собой, например, "глухое" зеркало или призму полного внутреннего отражения. Фильтр 16 выделя -ет вторую моду, которая на оптических смесителях 12 и 13 смешиваетсяс встречными лучами первой моды. Этисмешанные лучи попадают .на фотоприемники 14 и 15 соответственно, где 5преобразуются в электрический сигнал биений.Фазометр 19 выделяет разность фаздвух электрических сигналов однойчастоты. При включении прибора магнитооптический зонд 6 экранируют ивыставляют начальное значение фазового. сдвига, например нулевое. Припомещении магнитооптического зонда6 в магнитное поле возникает оптическая разность хода встречных лучей,которая приводит к фазовому сдвигур =2 ЧаВгде 7 - постоянная Верде;й - толщина активного слоя ячейки Фарадея;В - магнитная индукция.При этом в магнитооптическом зонде происходит следующее, Линейнополяризованный луч, пройдя четвертьволновую пластинку, приобретает круЗ 5 говую поляризацию. Вращение плоскостиполяризации, обусловленное эффекч. ,Фарадея, для встречных лучей имеетразличные знаки, ускоряя один лучи тормозя второй. Пройдя вторую чет О вертьволновую пластинку, луч сновастановится линейно поляризованным.Интенсивность луча на выходе светово.да 10 описывается выражением( Щифф - случайные фазы, обусловлен -ные нестабильностями оптического щи -та в соответствующих световодах отвлияющих факторов температура, дав 55 ление и др.)1,И) - у ай ф, буная влиянием внешних факторов намагнитооптический зонд 6;10 сивал на выходе фотоприемника 14 имеет вид4(12) где фо - начальная разность фаз; 1) - случайная составляющая,обусловленная неидентичностью изменения оптических путей в световодах под влиянием внешних факторов,Динамический диапазон предложенных устройств определяется несущей частотой ( разностной частотой излучения 1. При этом верхняя частота изменения магнитного поля должна быть на один-два порядка ниже несущей частоты.Предлагаемый магнитооптический тесламетр позволяет расширить диапазон измерений и повысить быстродействие, .По сравнению с серийным тесламетром Ш 1-1 производительность возрастает более чем в 2 раза.11 30808. юг г Редактор Е. Л кова За одписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул . Проектная, 4 9604/32 НИИПИ Госуд по делаи 113035, Мосставитель Г, Клитотехнисхред М.Гергель. Корректор И. Эрдеи Тираж 710 ственного комите зобретений и откр а ЖР аушс кая а СССРытий наб д