Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля Советский патент 1986 года по МПК G01R33/32 

«

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения напряженности импульсного магнитного поля.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений импульсного магнитного поля.

На чертеже приведена функциональная схема устройства (стрелкой показано направление измеряемого импульс ного магнитного поля H(t).

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, магниточувст- вительный датчик, вьшолненный в виде отрезка диэлектрического световода 2 выполненного из магнитострикционного материала и.заключенного в оболочку 3 из материала с меньшим показателем преломления, корпус 4, фотоприемник 5, регистрирующий прибор 6, волоконно-оптическую линию связи 7, электро магнитньй экран 8. Источник оптического излучения 1, фотоприемник 5 и регистрирующий прибор 6 расположены вне зоны действия исследуемого импульсного магнитного поля и помещены в электромагнитный экран 8. I

1

Источником оптического излучения 1 могут служить, например, оптические квантовые генераторы непрерывного излучения типа ЛГ-126, вырабатывающего оптические излучения с длинами волн 0,63 мкм, 1,15 мкм и 3,39 мкм, ЛГ-65, выра0аты)зающего оптическое излучение длиной волны 0,63 мкм, и полупроводниковый оптический генератор непрерывного режима работы ИЛПН-103 с излучением в дискретной точке диапазона длин волн 0,82-0,91 мкм.

В качестве магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода 2 могут быть использованы, например, Леррогранаты алюмоиттрие- вый (YjAljO,) железоиттриевый (YjFegO,2) иттриевогаллиевый (,..) и др.

Б качестве оболочки 3 могут быть использованы различные стекла, выпускаемые отечественной промышленностью и применяемые для изготовлени световодов, например кварцевые (KB, КВ-Р, КИ), халькогенидные ИКС-23, ИКС-24, ИКС-29, ИКС-30 и др.

Корпус А может быть изготовлен из немагнитного диэлектрического материала, например фторопласта Ф-4МБ,

10

5

20

2770282

В качестве фотоприемника 5 могут быть использованы, например, фотоэлектронные умножители ФЭУ-83, ФЭУ-79 а также полупроводниковые фотодиоды 5 ФД-252, ФД-252-1.

Регистрирующим прибором 6 могут служить запоминающие осциллографы СВ-13, С8-14 или осциллографы СРГ-5, С9-4А с фотоприставкой СФР-21.

В качестве волоконно-оптической линии связи 7 могут быть использованы, например,волоконно-оптические гибкие жгуты О-ВХ-1-1,0 или О-ИК-ВС-1- 1,0 ОСТЗ-3990-77.

В основу работы устройства положена амплитудная модуляция оптического излучения, проходящего по отрезку диэлектрического световода, за счет потерь на микроизгибах, дифракции оптического излучения на ультразвуке и уменьшения числовой апертуры отрезка световода, под воздействием упругих колебаний, вызванных в магни- тострикционном материале отрезка световода изменением напряженности измеряемого импульсного магнитного поля.

В исходном состоянии при отсутствии магнитного поля оптическое излучение от источника 1 оптического из- 30 лучения, проходя по волоконно-оптической линии связи 7 через отрезок диэлектрического световода 2, преобразуется фотоприемником 5 в электрический сигнал и регистрируется с помощью регистрирующего прибора 6 как исходный уровень отсчета измеряемого поля. При возникновении импульса магнитного поля,в области которого находится отрезок диэлектрического световода 2, в магнитострикционном материале возникает упругая деформация, приводящая к возрастанию потерь оптического излучения, определяемых зависимостью

25

35

40

5

где

Ут ,

-1

,-5/г

0

km- а Л 5

потери оптического .излучения на микроизгибах; постоянная;

радиус отрезка диэлектрического световода 2; радиус оболочки 3; относительная разность показателей преломления, равная

Л

П, -Пз

где n - показатель преломления материала отрезка диэлектрического световода 2; п. .- показатель преломления материала оболочки 3. Упругие колебания также вызывают модуляцию по амплитуде проходящего по отрезку диэлектрического световода 2 оптического излучения за счет дифракции на ультразвуке, определяемую выражением

sin

2S

15

25

интенсивность дифрагированного оптического излучения; интенсивность излучения на входе отрезка ступенчатого световода;

постоянная, равна 3,14; длина волны оптического излучения;

длина отрезка диэлектрического световода 2; акустооптическое качество материала отрезка световода; мощность упругих колебаний; площадь поперечного сечения отрезка диэлектрического световода.

того, потери оптического изозникают за счет уменьшения апертуры NA отрезка диэлектсветовода 2 при воздействии олебаний, возникших в магни- онном материале, которая

30

NA S in и, - п - п ,

де 0.

п, п,, предельный угол падения оптического излучения на торцовую поверхность отрезка диэлектрического световода 2, соответствующий максимальному углу полного внутреннего отражения; показатель преломления материала отрезка диэлектрического световода 2; показатель преломления материала оболочки 3.

Так как величина упругой деформации магнитострикционного материала отрезка диэлектрического волновода 2 является функцией магнитного поля

0

5

0

5

0

(-g,

где 0 - упругая деформация магнито- стрикционного материала отрезка диэлектрического световода 2;

у - константа, определяющая прямой магнитострикционный эффект;

Ш - магнитная проницаемость маг- нитострикционного материала; Н - напряженность измеряемого импульсного магнитного поля; М- - модуль упругости магнитострикционного материала, то поглощение оптического излучения в отрезке диэлектрического световода 2 является мерой величины регистрируемого импульсного магнитного поля.

Применение указанных стандартных приборов и элементов, а также в качестве магнитострикционного материала отрезка диэлектрического световода алюмоиттриевого феррограната (,) с диапазоном прозрачности 0,24-6 мкм и показателем преломления п 1,8222 на длине волны Л 0,9 мкм, а в качестве оболочки отрезка световода стек ло TOtOI с показателем преломления П2 1,6522 (разность показателей преломления сердцевины и оболочки составляет 10%),, позволило повысить чувствительность по сравнению с прототипом примерно в 10 раз.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля, содержащее источник оптического

излучения, магниточувствительный датчик и фотоприемник, соединенные волоконно-оптической линией связи, и регистрирующий прибор, соединенный с фотоприемником, отличающее- с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, в него введен электромагнитный экран, а магниточувствительный датчик выполнен в виде отрезка диэлектрического световода, вьшолненного из магнитострикционного материала и заключенного в оболочку из материала с меньшим,чем у материала световода,показателем преломле

512770286

ния,и размещен в корусе,а источник оп- регистрирующий прибор размещены в тического излучения, фотоприемник и электромагнитном экране о

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение чувствительности измерений. Устройство для измерения напряженности импульсного магнитного поля содержит источник оптического излучения (ИОИ) 1, магниточувствительный датчик (МЧД) корпус 4, фотоприемник 5, регистрирующий прибор 6. Цель достигается тем, что введен электромагнитный экран 8, в котором размещают ИОИ 1, фотоприемник 5 и регистрируюЕтий прибор 6, а МЧД выполнен в виде отрезка диэлектрического световода 2, изготовленного из магнитострикционного материала, например из феррогранатов алюмоиттри- евого, железоиттриевого или иттриево- галлиевого, и- заключенного в оболочку 3 из материала с меньшим показателем преломления, например кварцевого или халькогенидного стекла. В описании приведены математические фор- муль для расчета. 1 ил. (О (Л ND vl «vl о d 30