Волоконно-оптический датчик электрических напряжений Советский патент 1988 года по МПК G01R33/32 

W///////////////M

О)

4ik.

тту/т/.

Изобретение относится к оптике, в частности к измерению электрически напряжений с помощью оптических средств, и может быть использовано, например, в системах дистанционного контроля.

Целью изобретения является повышение чувствительности оптического датчика.

На чертеже приведен предлагаемый датчик электрических напряжений.

Датчик содержит источник 1 излучения, оптически связанный с входным волоконным световодом 2, например, с помощью микролинзы, который торец- в торец, с технологическим зазором, &Z, состыкован с выходным волоконным световодом 3. Выходной конец входного световода 2 и входной конец вы- ходного световода 3 закреплены на соответствующих пьезокерамическГих пластинах 4,5, которые, в свою очередь, крепятся на общем основании 6, Конструкция основания обеспечивает на- чальное смещение световодов 2,3 в плоскости, перпендикулярной основа- ,нию, которое, например, может быть в виде ступеньки с высотой, обеспечивающей оптимальное начальное смеще

ние световодов 2,3. Выходной торец выходного световода 3 сопряжен ,с фотоприемником 7.

Датчик работает следуюпщм образом.

Свет от источника 1 излучения вводится во входной световод 2, который оптически связан с выходным световодом 3. Измеряемое электрическое напряжение подводится к пьезоке- рамическим пластинам 4,5 образом, что торцы волоконных световодов смещаются встречно друг относительно друга, тем самым вызывая изменение . связи между световодами 2,3. При этом интенсивность света на выходе световода 3 меняется и эти изменения регистрируются фотоприемником 7. Максимальная чувствительность датчика обеспечивается при установке началь

него смещения х согласно выражению Лк tgarcsin(NA) + а )

где NA - числовая апертура световода;

5 0 5

0

0

5

0

5

а - радиус его сердцевины; Л Z - расстояние между торцами

световодов.

Работа пьезокерамических пластин в противофазе позволяет увеличить чувствительность датчика в два раза при использовании пластин одного типа. Действительно, поскольку пьезо- керамические пластины, рабочая в противофазе, меняют свои линейные.размеры в противоположные стороны, то общее изменение линейных размеров пьезокерамических пластин, а следовательно, и поперечное рассогласование торцов световодов будет суммироваться, что, в свою очередь, привЪ- дит к увеличению чувствительности устройства, которая пропорциональна величине рассогласования световодов.

Формула изобретения

Волоконно-оптический датчик электрических напряжений, содержащий две закрепленные на общем основании пьезокерамические пластины и дв% волоконных световода со ступенчатым профилем, показатели преломления, каждый из которых закреплен на соответствующей пьезокерамической- пластине, оси волоконных световодов параллельны, а торцы расположены на расстоянии ЛZ.друг от друга, причем входной торец одного из световодов оптически связан с источником оптического излучения, а выходной торец другого световода - с фотоприемником, о тличающийся тем, что, с целью повьшгения чувствительности датчика, оси волоконных свето-. водов смещены в плоскости, перпендикулярной основанию, одна относительно другой на величину 4х, которая определяется из выражения

ИХ (tgarcsin(NA) uz + а),

где NA - числовая апертура световода;

а - радиус сердцевины световода,

а пьезоэлектрические пластины подключены к источнику измеряемого напряжения в противофазе.

Изобретение относится, в частности, к измерению электрических напряжений с помощью оптических средств и может быть использовано в системах дистанционного контроля. Волоконно-оптический датчик (ВОД) электрических напряжений содержит закрепленные на общем основании 6 пьезокерамические пластины 4,5 и волоконные световоды.(ВС) 2,3 со ступенчатым профилем, оси которых смещены в плоскости, перпендикулярной основанию одна относительно другой на величину Л х, равную (tg-arcsin(NA) dz + a) -а V, где NA и а - числовая апертура и радиус сердцевины ВС соответственно, а также фотоприемник 1. ВОД имеет по- вьшенную чувствительность. 1 ил. с (О

ВНИИПИ Заказ 3189/42 Тираж 772

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное