Способ оптического измерения напряженности импульсного электрического или/ и магнитного поля Советский патент 1990 года по МПК G01R33/32 

Изобретение относится к импульсной ехнике и предназначено для измереия электрической или/и магнитной оставляющей импульсного электромаг- е итного поля.

Целью изобретения является повыение точности измерений при одноременном упрощении устройства реаизации способа.fO

На чертеже приведена функциональая схема устройства, реализующего пособ.

Устройство содержит источник 1 плоско-поляризованного света, свет J5 от которого цопадает в оптический активный элемент 2 и затем анализируется двулучепреломляющим анализато- ром 3, лучи света из которого падают на лавинные фотоприемники 4 и 5, вы- 20 ходы которых являются выходами устройства. К ним же подключены входы суммирующего устройства 6, сигнал с выхода которого через резистор 7 поступает на инвертирующий вход опера- 25 ционного усилителя (СУ) 8. На неинвертирующий вход ОУ 8 подается эталонное напряжение U3T, а выходным сигналом ОУ 8 питаются лавинные фотоприемники 4 и 5, причем выход ОУ 8 через 30 резистор 9 соединен также с его ин веертирующим входом.

Устройство работает следующим образом.

Если двулучепреломляющий анализатор 3 ориентирован таким образом, что в отсутствии измеряемого поля плоскость поляризации падающего света источника 1 расположена симметрично относительно плоскостей орто- 0 тонально поляризованных компонент прошедшего через него света и на оптический активный элемент 2 воздействует импульс электрического (магнитного) поля, то интенсивности ор- 45 тогонально поляризованных компонент света, прошедшего через анализатор 3, содержат по две. составляющие. Первая составляющая не зависит от напряженности измеряемого поля, пропор- $д циональна полной оптической мощности, прошедшей через устройство. Вторая составляющая пропорциональна - произведению полной оптической мощности на синус угла у, результи- ,с рующего поворота плоскости поляризации, пропорционального напряженности измеряемого поля. Если угол поворота не превышает 1Г/10, вторую состав35

O

5 0 5 0

0 45 $д ,с

5

ляющую можно считать пропорциональной произведению полной оптической мощности, прошедшей через устройство на напряженность измеряемого поля.

Сигналы на выходах фотоприемников 4 и 5 также имеют по две составляющие. Первая - синфазная - пропорциональна полной оптической мощности, а вторая - парэфазнэя - пропорциональна произведению полной оптической мощности на напряженность измеряемого поля. При суммировании этих сигналов на выходе сумматора 6 возникает сигнал, пропорциональный полной оптической мощности. Этот сигнал, поступая на инвертирующий вход ОУ 8, вычитается из опорного сигна- ; ла UJT, поданного на неинвертирующий вход.

Выходные сигналы фотоприемников

4 и 5 в приближении равенства их коэффициентов преобразования S и нагрузочных сопротивлений F для малых измеряемых сигналов ( ) равны {соответственно

utj2- I s..p( ttf), (i)

где Р - световая мощность. (. Сигнал на выходе сумматора 6 не зависит от измеряемой величины (от yj

U5 K.CU .,. U7) S-R-P , (2)

где К 1 - коэффициент передачи при суммировании. Напряжение на выходе ОУ 8 имеет вид:

U,np К иэт- К, (U, + и) +

+ U

эт

(3)

где иэт - эталонное напряжение, - коэффициент передачи операции вычитания, Rtn R - сопротивление резистороров 7 и 9.

При малых Флуктуациях dp световой мощности около ее среднего значения ро(р Р0 + dP, dP P0) соответствующим образом согласно флуктуирует сигнал на выходе сумматора 6 Ги-j - U 0 + dU , dU «V 0) . Рели U3T U0, то согласно (2) и (3) на выходе ОУ 8 имеет место

U

ур

U эт - KdU,

т.е. флуктуации световой мощности вызывают противофазные Флуктуации напряжения U, питающего фотоприемники 4 и 5. С учетом вида коэффициен5Ч

та преобразования лазинкого фотоприемника Scsfl-CU /U,,)

Упр

где

Un - напряжение пробоя, п (1-3) - технологический коэффициент, ясно, что сформированный по алгоритму (3) управляющий сигнал обеспечивает синхронную компенсацию влияния флуктуации световой мощности на выходные сигналы (1).

Подбором коэффициента К (в кон- кретной реализации - отношения сопротивлений резисторов 7 и 9) и стабильность этих сигналов выводится на уровень, определяемый главным образом стабильностью эталонного напряжения

и., t ,), ,

чем обеспечивается повышение точности измерений по известному способу При этом, для реализации предлагаемого способа нет необходимости в вычитающем устройстве и аналоговом делителе , принципиально необходимых в известном устройстве. Помимо упрощения устройства реализации, исключение указанных блоков исключает и вносимые ими погрешности, т.е. дополнительно повышает точность изме рений.

Формула изобретения

Способ оптического измерения напряженности импульсного электриче

Q

52)406

ского или/и магнитного поля, заключающийся в том, что поляризованный световой поток пропускают через оптический активный элемент, пссле этого световой поток преобразуют в дв парасразно-модулированных полезным сигналом световых потока, оба потока преобразуют в соответствующие выходные

U

2

коэлектрические сигналы и, и торые затем суммируют, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности при одновременном упрощении устройства реализации способа, формирует управляющий сигнал ласно выражению

иу,рсог

U

где

угт о

Т

- , + ut)3 и,т,

ЭТ

- постоянное напряжение, величина КОТОРОГО прямо- пропорциональна произведению средней мощности светового потока на но- минэльны# коэфй ицнет:т преобразования светового потока в электрический сигнал;

К и К1 - коэффициенты пропорциональности,

в соответствии с которым синхронно изменяют коэффициент преобразования световых потоков в электрические сигналы при совпадении знаков приращений управляющего сигнала и коэФфи- циента преобразования световых потоков в электрические сигналы.

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для измерения электрической или/и магнитной составляющей импульсных электромагнитных полей. Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном упрощении устройства реализации способа. В устройстве, реализующем способ, световой поток источника плоско-поляризованного света 1 проходит через оптический активный элемент 2 и двулучепреломляющим анализатором 3 преобразуется в два парафазно-модулированных полезным сигналом луча, которые лавинными фотоприемниками 4 и 5 преобразуются в выходные электрические сигналы U₁ и U₂, суммируемые далее сумматором 6. Поставленная цель достигается тем, что на выходе операционного усилителя 8, своим инвертирующим входом через резистор 7 подключенного к выходу сумматора 6, с которым через резистор 9 соединен также и выход операционного усилителя 8, формируется напряжение U_упр = K [U_эт - K₁(U₁+U₂)] + U_эт, где U_эт - эталонное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 8, K и K₁ - коэффициенты пропорциональности, которое синхронно и синфазно управляет коэффициентами преобразования фотоприемников 4 и 5. 1 ил.