СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1972 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано при создании прецизионных фазометров.

Известны способы преобразования .разности фаз двух электрических сигналов, основанные на повороте плоскости поляризации, базируются на выделении синусных и косинусных компонент вектора суммарного поля.

Для повышения точности фазометрических. устройств за счет преобразования разности фаз электрических сигналов (сравниваемого и опорного) световой поток превращают в плоскополяризованный, а затем поворачивают плоскость поляризации света, проходящего через две полуволновые магнитооптические активные пластинки, оси наибольших скоростей которых соответственно вращаются во времени также, как и фазы электрических сигналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема, поясняющая принцип преобразования разности фаз в поворот плоскости поляризации; на фиг. 2 - векторные диаграммы полей светового потока.

Процесс преобразования осуществляется следующим образом. Световой поток, излучаемый источником / света, проходит поляризатор 2, а затем плоскополяризованный свет проходит две последовательно расположенные полуволновые магнитооптические активные пластинки . Пластинки 3 и 4 находятся во вращающемся магнитном поле взаимно перпендикулярных катушек АБ и А Б . Электрические сигналы, подаваемые на входные устройства 5 к 6, выравниваются по амплитуде и с помощью фазосдвигающих устройств 7 и 8 сдвигаются по фазе па 90°, что создает в катушках АБ и А Б вращающееся магнитное поле: coi - в катушке АБ и

о).фо - в катущке А Б (coi, 0)2 - частоты электрических сигналов, / - время, i|)o - начальный сдвиг фаз между электрическими сигналами). Таким образом, направление вращающегося магнитного поля равно фазе электрического сигнала, а плоскость поляризации прошедшего через пластинки 5 и 4 луча равна удвоенной разности фаз этих сигналов. Полуволновые пластинки из магнитооптически активного вещества, обладающего большим квадратичным магнитооптическим эффектом, например эффектом Коттона-Мутона, нлоскополяризованный свет сдвигают по фазе по двум взаимно перпендикулярным компонентам ЕХ и By. При этом направление внещнего магнитного поля всегда совпадает с направлениями X ,и у. Подбором величины внешнего магнитного поля и толщины кристалла можно добиться, чтобы сдвиг по фазе между

Плоскости поляризации прошедшего света Е составляет угол относительно направления Е, равный 2(01. При враш,ении магнитного поля по закону со t плоскость поляризации прошедшего света Е вращается с удвоенной скоростью в том же направлении (см. фиг. 2,я). Далее световой луч падает на вторую полуволновую пластинку, находяшуюся в магнитном поле Н (см. фиг. 2,6), азимут которого фг +ifo- Азимут плоскости поляризации Е будет

в 2ш1 - 2 2ш, - (ю, + ,) :

2 (ш,-0)0 + 6,,(1)

разность же фаз двух электрических сигналов равна

вэл. ((2 + то) - i (2 - 0 2 + о- (2)

Сравнение формул (1) и (2) показывает, что плоскость поляризации прошедшего через систему светового потока поворачивается на угол, равный удвоенному значению разности фаз двух электрических сигналов: 6 2 вэлВ частном случае, когда coi cd2, угол враш;ения плоскости поляризации света равен удвоенной величине начального сдвига фаз электрических сигналов.

На фиг. 2: Е - направление плоскости поляризации светового луча, падаюш,его на полуволновую пластинку 5; Е - направление плоскости поляризации светового луча, прошедшего пластинку 3 и падаюшего на пластинку 4; Е - направление плоскости поляризации светового луча, прошедшего пластину 4; Н-направление врашаюшегося магнитного поля, создаваемого катушками Л и

и соответственно направление оси наибольшей скорости пластинки «3; Н - на правление врашаюшегася магнитного поля, создаваемого катушками А и Б и соответственно направление оси наибольшей скорости пластинки 4.

Предмет изобретения

Способ преобразования разности фаз двух электрических сигналов, основанный на повороте плоскости поляризации светового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения разности фаз, световой иоток превращают в плоскополяризованный, а затем поворачивают плоскость поляризации с помошью двух магнитооптически

активных полуволновых пластинок, угол поворота которых создают вращающимся электрическим полем, пропорциональным измеряемой разности фаз исследуемых сигналов.

Фие.