Способ определения характеристик магнитооптического измерительного преобразователя Советский патент 1992 года по МПК G01R33/32 

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано при метрологической аттестации магнитооптического измерительного преобразователя напряженности импульсного магнитного поля (МОИП)

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже изображена структурная схема устройства реализации способа (пример).

МОИП 1 состоит из оптически связанных излучателя 2 оптического излучения (ОИ) постоянной мощности, фотоприемного устройства 3, оптического излучения, поляроидов 4 по обе стороны магнитооптического датчика (МД) 5. К выходу МОИП (выходу фотоприемного устройства 3) подключен регистратор 6 электрического сигнала, в качестве которого может быть использован импульсный вольтметр или осциллограф. МД 5 размещен в рабочем объеме источника 7 постоянного магнитного поля (полеобра- зующей системы 8), подключенной к источнику 9 постоянного электрического тока. Подача импульсного ОИ в оптический канал МОИП осуществляется либо при помощи полупрозрачного зеркала 10, направляющего в канал импульсное ОИ излучателя 11, либо, если позволяет излучатель 2, путем непосредственной модуляции тока питания

VJ

О

ел VI со о

излучателя 2 электрическим сигналом генератора 12.

В канал МОИП необходимо подавать импульсный оптический сигнал, образцовый в смысле своих динамических характеристик, т.е. должны быть известны длительность фронта и длительность импульса ОИ. Амплитуда импульса поддерживается постоянной и информация об ее величине не требуется.

Способ реализуется следующим образом.

МД 5 пронизывают импульсным и постоянным ОИ от излучателей 2 и 11 (или от излучателя 2, ОИ которого модулируется электрическим сигналом генератора 12). На выходе фотоприемного устройства (ФПУ) 3 регистрируется сигнал и измеряются длительность t2 фронта и амплитуда Uo при нулевом магнитном поле. Включают источник 7 постоянного магнитного поля и изменением тока источника 9 устанавливают ряд значений Hi,H2,...Hn постоянного магнитного поля. На выходе ФПУ 3 регистрируют соответствующий ряд сигналов и измеряют их параметры: Ui,L)2,...,Un. Изменение амплитуд сигналов на выходе ФПУ 3 вызывают поворотом плоскости поляризации ОИ, распространяющегося внутри МД 5 под действием постоянного магнитного поля. Постоянная составляющая сигнала не пропускается ФПУ 3, а переменная составляющая поступает на выход. Соответствующая математическая обработка полученных значений Hi,H2,...,Hn, Ui,L)2,...,Un (например, по методу наименьших квадратов) позволяет рассчитать коэффициент преобразования МОИП.

Передаточная функция МД определяется выражением

1те рГ рт

гдег

W(p)

(D

L - длина пути ОИ между входной и выходной гранями МД;

п - коэффициент преломления МД;

с - скорость света;

р - оператор Лапласа.

Используя (1), можно получить длительность ti нарастания фронта переходной характеристики МД,

4 0,(2) Длительность нарастания фронта переходной характеристики МОИП определяется динамическими характеристиками МД 5 и ФПУ 3, ti и t2 соответственно. Величина t2 измеряется по осциллограмме выходного

сигнала МОИП при соответствующем выборе динамических характеристик импульсного оптического сигнала (длительность фронта сигнала много меньше длительно- сти t2, длительность сигнала в 3-5 раз больше t2). Длительность фронта переходной характеристики МОИП можно рассчитать по формуле

)

Таким образом, в результате последовательности действий, совершенных согласно данному способу, могут быть получены метрологические характеристики МОИП: коэф- фициент преобразования и длительность нарастания фронта переходной характеристики.

Погрешность воспроизведения постоянного магнитного поля составляет вели- чину порядка сотых и десятых долей процента, поэтому предложенный способ позволяет существенно снизить составляющую погрешности определения коэффициента преобразования, обусловленную погрешностью воспроизведения амплитуды напряженности магнитного поля.

Кроме того, при использовании данного способа упрощается оценка величины случайной составляющей погрешности МО- ИП, обусловленной шумами МОИП, так как может быть использован периодический импульсный сигнал. В способе- прототипе принципиально используется однократный импульсный сигнал магнитно- го поля, что обусловлено возможностями генератора высоковольтных импульсов.

Формула изобретения Способ определения характеристик

магнитооптического измерительного преобразователя, заключающийся в том, что на магнитооптический датчик преобразователя, пронизываемый оптическим излучением постоянной мощности, последовательно во времени подают несколько сигналов магнитного поля различной заданной амплитуды, измеряют амплитуду и длительность фронта соответствующих этим сигналам выходных сигналов преобразователя, по измеренным значения амплитуд рассчитывают коэффициент преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, на магнитооптический датчик подают сигналы постоянного магнитного поля, дополнительно пронизывают магнитооптический датчик импульсным оптическим излучением и рассчитывают длительность т.ф фронта переходной характеристики преобразователя из соотношения

Ф vrf+tT.

где ti 0,8L n/c;

L - длина пути оптического излучения между входной и выходной гранями магнитооптического датчика;

п - коэффициент преломления материа ла магнитооптического датчика;

с - скорость света;

t2 - измеренная длительность нараста ния фронта переходной характеристики фо топриемного устройства на выходе преобразователя.

Изобретение относится к метрологии и предназначено для аттестации магнитооптических измерительных преобразователей напряженности импульсного магнитного поля (МОИП). Цель - повышение точности. При реализации способа МОИП подвергается воздействию сигналов магнитного поля различной заданной амплитуды, по измеренным амплитудам и длительностям фронтов выходных сигналов преобразователя рассчитывают коэффициент преобразования, на магнитооптический датчик (МД) подают сигналы постоянного магнитного поля, дополнительно пронизывают МД импульсным оптическим излучением с помощью импульсного излучателя и полупрозрачного зеркала или непосредственной модуляции тока питания излучателя генератором.1 ил. со С

10/

У /

12