Магнитооптический измеритель максимальных значений индукции импульсного магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 1511 СО 1 КЗ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ЗОБРЕТЕНИЯ, " ЕЛЬСТВУ(53) 621.317.421 (088.8)1, Иесзе 1 К, Ецг Егвеп 8 цп 8 цпйВезГ 1,шшцп 8 чоп ша 8 пеГ 1 зсЬеп1 щрц 1 зейеИегп.-"Ехрег 1 шепее 11 еТес 11 пНс бег РпУз 11ХП, 1964,Тцйг 4, з,259-267.2. Авторское свидетельство СССР .У 866513, кл. С 01 К 33/02,1981(54)(57) МЛГНИТООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАКСИМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ИНДУКЦИИИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащий оптически связанные между собойустановленные на одной оси источниклинейно-поляризованного света, измерительный преобразователь фарадея спервым анализатором, фотодетекторс нагрузочным резистором, генераторпитания фотодетектора, индукционнуюобмотку и первый регистратор, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения диапазона измеряеОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ мых значений индукции импульсногополя и уменьшения габаритов устройства, в него дополнительно введены оптически связанные между собой установленные наодной осимежду источником линейно-поляризованного света и измерительным преобразователем фарадея электрооптическиймодулятор с вторым анализатором,последовательно соединенные блок выделения второй полуволны индуцированного сигнала и формирователь прямоугольного. импульса, конденсатор, второй регистратор, а также последовательно соединенные генератор постоянного напряжения и ключ, второйконтакт которого связан с управляющимвходом модулятора, при этом входблока выделения второй полуволныиндуцированного сигнала подключен киндукционной обмотке, выход формирователя прямоугольного импульса -к управляющему входу ключа, выходгенератора постоянного напряжения -к второму регистратору, а выход фотодетектора - к генератору питанияфотодетектора и резистору через конденсатор, соединенный с первым регистратором.1087929 Изобретение относится к магнитнымизмерениям и южет быть использованодля измерений максимальных значенийиндукции импульсных магнитных полей,для градуировки и поверки тесламетров импульсных полей, для 1 радуировкигальваномагнитных преобразователей всильных импульсных полях, а такжедля аттестации и поверки индуктивныхмер импульсного магнитного поля, 1 ОИзвестно устройство для измерения максимальных значений индукцииимпульсных магнитных полей, основан.ное на эффекте Фарадея, содержащееисточник света, поляризатор, измерительный преобразователь Фарадея,анализатор, фотодетектор с нагрузочным резистором и осциллограф вкачестве регистрирующего устройства.Поляризатор и анализатор могут быть 20повернуты относительно друг другана некоторый угол 1Недостатком этого устройства яв" ляется большая погрешность измерений индукции импульсных магнитных 25полей, которая в основном определяется погрешностью измерения максимальных значений напряжения и погрешностью, связанной с нестабильностьюсветового потока источника. 30Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения максимальных значений индукции импульсного магнитного поля, содержащее оптически связанные между собой установленные на одной оси источник линейно-поляризованного света, измерительный преобразователь Фарадея с анализатором, фотодетектор с нагрузочным ру эистором, индукционную обмотку и регистратор, а также меру магнитной индукции, генератор прямоугольных импульсов выход которого подключен к фотодетектору через конденсатор,и дифференциальный усилитель.Известное устройство основано на компенсации угла поворота плоскости поляризации линейно-поляризованного света в измерительном преобразователе50 Фарадея в импульсном поле углом поворота плоскости поляризации в преобразователе, расположенном в постоянном магнитном поле меры 121 Недостатками известного устройства являются ограниченный диапазон из меряемых индукций импульсных магнитных полей, а также большие габариты 2 .и все меры магнитной индукции, входящие в состав устройства.Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых значений индукции импульсного поля и уменьшение габаритов устройства.Поставленная цель достигается тем, что в магнитооптический измеритель максимальных значений индукции импульсного магнитного поля, содержащий оптически связанные между собой установленные на одной оси источник линейно-поляриэованного света, измерительный преобразователь Фарадея с первым анализатором, фотодетектор с нагрузочным резистором, генератор пи. тания фотодетектора, индукционную обмотку и первый регистратор, дополнительно введены оптичесКи связанные между собой установленные на одной оси между источником линейно-поляризованного света и измерительным преобразователем Фарадея электро- оптический модулятор с вторым анализатором, последовательно соединенные блок выделения второй полуволны индуцированного сигнала и формирователь прямоугольного импульса, конденсатор, второй регистратор, а . также последовательно соединенные генератор постоянного напряжения и ключ, второй контакт которого связан с управляющим входом модулятора, при этом вход блока выделения второй полуволны индуцированного сигнала подключен к индукционной обмотке, выход формирователя прямоугольного импульса - к управляющему входу ключа, выход генератора постоянного напряжения - к второму регистратору. а выход фотодетектора подключен к генератору питания фотодетектора и, резистору через конденсатор, соединенный с первым регистратором.На фиг.1 представлена блок-схема магнитооптического измерителя; на фиг,2 - зависимость интенсивности света 11 на входе фотодетектора от углаОмежду осями поляризатора и первого анализатора; на фиг.З - форма сигналов индукции В , ЭДС Е (й) на концах индукционной обмотки, напряжения 0 на выходе блока выделения второй полуволны индуцированного сигнала и напряжения 11 на выхоИ де формирователя прямоупольного импульса; на фиг.4 -зависимость интенсивности света на выходе модулятора 1 от напряжения Б, приложенно10879зго к модулятору; на фиг.5 - формакривой, фиксируемая на экране осцил-. лографа в режиме компенсации.Магнитооптический измеритель мак-.симальных значений индукции импульсного. магнитного оля содержит оптически связанные между собой установленные на одной оси источник 1 линейно-поляризованного света, измерительный преобразователь 2 Фарадея с Опервым анализатором 3, фотодетектор 4 с нагрузочным резистором 5,индукционную обмотку 6 и первый регистратор 7, оптически связанные.между собой установленные на одной 5 оси между источником 1 линейно-поляризованного света и измерительнымпреобразователем 2 Фарадея электрооптический модулятор 8 с вторым анализатором 9, последовательно соединенные блок 10 выделения второй полуволны индуцированного сигнала и формирователь 11 прямоугольного импульса, а также последовательнЬ соеди ненные генератор 12 постоянного нап ряжения и ключ 3, второй контакт которого связан с управляющим входом модулятора 8, при этом вход блока 10 выделения второй полуволны индуцированного сигнала подключен к индукционной обмотке 6, выход формирователя 11 прямоугольного импульса - к управляющему входу ключа 13, а выход генератора 12 постоянного напряжения - к второму регистрато 35 ру 14, при этом генератор 15 питания фотодетектора подключен к резистору 5, через конденсатор 16, связанный с первым регистратором 7.Устройство работает следующим образом.Линейно-поляризованный луч света от источника,1 света направляют на фотодетектор 4 через электрооптический модулятор 8, второй анализатор 9,45 измерительный преобразователь 2 Фа-, радея и первый анализатор 3. В от( сутствие импульсного магнитного поля, и нулевом напряжении на электрооптическом модуляторе 8 (ключ 13 разомк 50 нут) на нагрузке фотодетектора 4 имеется уровень постоянного напряжения, обусловленный интенсивностью света 1 на входе фотодетектора 4, который определяется выражением55 со ф,о 1, (1) "о ЯюаЪ 29где 1 - интенсивность света навходе модулятора;ш,а,Ь - коэффициенты затуханиясвета соответственно в мо;дуляторе 8, втором анализаторе 9 и в. системе преобразователь 2 Фарадея -первый анализатор 3 припараллельных осях второго 9 и первого 3 анализат.оров;1 - постоянная составляющая интенсивности света на входефотодетектора 4 при перпендикулярном направлении осейвторого 9 и первого 3 анализаторов(интенсивность засвет, -ки);Мо - угол между осями второго 9и первого 3 анализаторов,Подают измеряемое импульсное поле и фиксируют на экране первого регистратора 7 (осциллографа) приращение напряжения 6 Ю, обусловленноеприращением ийтенсивности света 41на входе фотодетектора 4 за счетповорота плоскости поляризации света.в преобразователе 2 Фарадея на уголЧй) = ЧСВ,где 7 - постоянная Верде и длинапреобразователя 2 Фарадея;В(С) - индукция измеряемого импульсного поля (фиг.2)Максимальное изменение интенсивности света на входе фотодетектора 4определяется выражениемо 1(Аиох= в .- ОО оотчснхф+ - - Ьсоб ооД э (2)1 о 3где 1 - интенсивность света на вхооде модулятора;в,а,Ь - коэффициент затухания света соответственно в модуляторе 8, анализаторе 9,преобразователе 2 Фарадейи анализаторе 3;1 - постоянная составляющая ин-.тенсивности света на входефотодетектора.Во время действия импульса .магнитного поля на индукционной обмотке 6 получают ЭДС, пропорциональнуюпервой производной индукции поля по времени (фиг.3 а,Б) ЭДС Е (С) подают на вход блока 1 О выделения второй полу- волны индуцированного сигнала, на1 выходе блока 10 получают сигнал 0 И)(фиг.3), который подают на Вход формирователя 11 прямоугольного импульса, Сформированный прямоугольный импульс (фиг.3 г) подают на управляющий контакт ключа 13 и таким 5 образом замыкают его на времяравное длительности второй полуволны Е(с), В течение времег.и сс на управляющий контакт электрооптического модулятора 8 подают импульс нап О ряжения Б от генератора 12 постояноного напряжения. При этом в момент времени со ,соответствующий максимуму индукции измеряемого поля, интенсивность света на выходе второго ана лизатора 9 изменяется согласно закону Поккельса и описывается выражениемсо 51Ос 5 Р (3)1.осГде 00 5 - полуволновое напряжение;10,1 -интенсивность света на0,5 г 1выходе второго анализатора 9 при полуволновом 25напряжении на модуляторе 8.В момент 1 =+ Г интенсивность свеОта на выходе второго анализатора 9 становится первоначальной 30гй =о ь = -од,. (4)Абсолютное значение изменения интенсивности света в моментС равно 35Щ-а г о При напряжении У=У =Ок - напряжении компенсации осуществляют компенсацию изменения интенсивности о. 4 О света от воздействия импульсного магнитного поля в измерительном преобразователе 2 Фарадея изменением интенсивности света за счет одновременного воздействия на интен сивность света двух эффектов, т.е, эффекта Поккельса в электрооптическом модуляторе 8 и эффекта Фарадея в измерительном преобразователе 2 в импульсном поле, Для режима комнен сации справедливо соотношениеО 2Ыомвп, х Йп -- сов оС -ЧЕВ(б)РЯ Ох РеоЬ 2 Оо 5 " мд" отсюдасов ело Выдидс.агссод --- - 0 Т Ок соб -- "Оо,5 ЬПри напряжении на управляющем контакте модулятора 8,равном напряжению компенсации, т,е. 0 о= 0, на экране первого регистратора 7 (осциллографа)фиксируют кривую (фиг.5 ) В режиме компенсации точка перегиба кривой (фиг 5) - точка.К совпадает с нулевым уровнем на экране осциллографа,Измерив значение напряжения Бс. при замкнутом ключе 13 с помощью второго регистратора 14 (вольтметра постоянного тока), вычисляют максимальное значение индукции.В помох формуле (7), При этом удобно пользоваться графической или табличной зависимостью В,цхсд Г(У), определяемой при градуировке устройства в постоянном поле,Суммарная погрешность измерений максимального значения индукции импульсного поля с помощью предлагаемого устройства определяется в основном погрешностью его градуировки, погрешностью определения момента компенсации интенсивностей, температурной погрешностью, погрешностью измерения постоянного напряжения 0, и составляет 2 ъ 3%,Применение электрооптического модулятора 8 с анализатором 9 на выходе и с системой, обеспечивающей подачу на управляющий контакт модулятора 8 прямоугольного импульса напряжения длительностью, равной длительности второй полуволны индуцированного сигнала, позволяет измерять индукцию импульсных магнитных полей в широком динамическом диапазоне - от десятых долей до десяти тесла и в десятки раз снизить вес и габаритыустройства.1087929 Составитель М.КлыкоРедактор О.Черниченко Техред А,Ач орректор В. Синицка акаэ 2652/42 Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 1.3035, Москва, Ж,Подпис комитетаоткрытийаушская д.4/5 Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород. ул, Проектная,4