Ячейка фарадея для измерения характеристик тока Советский патент 1976 года по МПК G01R13/40 G02F1/22 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрических и магнитных величин.

Известна ячейка, работа которой основана на принципе Фарадеевского вращения плоскости поляризации света. Эта ячейка выполнена в виде замкнутого контура из магнитооптического материала, охватывающего токопровод.

Однако такая ячейка дает возможность реализовать лишь два «витка, которые проходят пучок света в магнитооптическом материале вокруг токопровода, что приводит к малой чувствительности такого измерителя.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений при наиболее эффективном использовании магнитооптического материала ячейки.

Это достигается тем, что предлагаемая ячейка Фарадея состоит из основной прямой многогранной призмы с отверстием для токопровода и дополнительно установленных отражательной прямой призмы и прямой призмы входа и выхода, находящихся в оптическом контакте с основной призмой. При этом основание основной призмы представляет собой равнобедренный прямоугольный треугольник, к гипотенузе которого прилегает большим основанием равносторонняя трапеция с углами при основании, равными 45. Упомянутая призма имеет сквозное отверстие, центр которого расположен в середине гипотенузы прямоугольного треугольника, а величина отверстия соответствует диаметру токопровода. Большее

основание трапеции меньше гипотенузы на величину, равную диаметру выходящего светового потока, а меньшее основание трапеции равно сумме диаметра отверстия и диаметра выходящего светового потока, причем одна из

вершин трапеции, прилегающая к большему основанию, совпадает с соответствующей вершиной треугольника, прилегающей к гипотенузе, а часть трапеции, прилегающая к другой вершине, отсечена прямой, перпендикулярной основанию трапеции и отстоящей от этой вершины на расстояние, равное половине диаметра упомянутого отверстия. Основание отражательной призмы представляет собой прямоугольный равнобедренный треугольник,

гипотенуза которого равна высоте основной призмы и совпадает с ней, а гипотенузная грань совпадает с плоскостью, проходящей через меньшее основание трапеции основной призмы и равна ей. Основание призмы входа

и выхода светового потока представляет собой равностороннюю трапецию с углами при основании, равными 45°. Меньшее основание этой трапеции равно диаметру выходного светового потбка, а ее большее основание меньше гипотенузы отражательной призмы на

диаметр выходного светового потока п сдвинуто относительно гипотенузы }помяпутой отражательной призмы на эту же величину. Боковая грань призмы, проходящая через большее основание трапеции, совпадает с плоскостью, проходящей через гипотенузу треугольника основной призмы, и прилегает своим основанием к секущей плоскости основной призмы.

На фиг. I показана описываемая ячейка, общий вид; на фиг. 2 - три ее проекции.

Ячейка Фарадея состоит из основной прямой многогранной призмы 1 с отверстием для токопровода, отражательной прямой призмы 2 и прямой призмы входа и выхода светового потока 3. Отражательпая призма 2 и прнз.ма входа и выхода светового потока 3 находятся в оптическом контакте с основной призмой 1 и изготовлены из магнитооптического материала.

Основание основной призмы представляет собой равнобедренный прямоугольный треугольник ABC, к гипотенузе которого прилегает больщим основанием АК равиосторонпяя трапеция A1FK., с углами при основании, равными 45°. Призма имеет сквозное отверстие, центр которого расположен в середине гипотенузы АС треугольника ABC. Величина отверстия соответствует диаметру токопровода, характеристики тока в котором измеряются. Отверстие может быть, например, квадратной формы. Большее основание трапеции АК меньше гипотенузы АС на величину КС, равную диаметру выходящего светового потока. Меньщее основание трапеции IF равно сумме диаметра отверстия н диаметра выходящего светового потока КС. Вершина трапеции Л при больщем основании АК совпадает с соответствующей вершиной треугольпика ABC. Часть трапеции, прилегающая к другой вершине К при большем основании трапеции, отсечена прямой DE, перпендикулярной основанию трапеции Л/С и отстоящей от этой вершины на расстояние, равное половине диаметра отверстия призмы. Основание отражательной призмы 2 представляет собой прямоугольный равнобедренный треугольник, а гипотенуза этого треугольника равна высоте основной призмы 1 и совпадает с ребром ЕЕ основной призмы. Грань, проходящая через пшотенузу упомянутого треугольника, совпадает с плоскостью IIFF, проходящей через меньщее основание трапеции основной призмы 1 и равна ей. Основание призмы входа и выхода светового потока 3 представляет собой равностороннюю трапецию с углами при основании, равными 45°. Меньщее основание трапеции равно диаметру выходпого светового потока, а большее - меньше гипотенузы отражательной призмы на диаметр выходного светового потока и сдвинуто относительно гипотенузы упомянутой отражательной гпризмы на эту же величину. Боковая грань этой призмы, проходящая через большее основание трапеции, совпадает с плоскостью, проходящей через

гипотенузу треугольпика основной прнзмы, и прилегает своим основанием к секущей плоскости основной призмы.

На фиг. 2 стрелками показано прохождение

светового потока в одном слое основной ячейки. Световой поток входит в фазовую ячейку через грань LLMM прямой призмы входа и выхода.

Нспытав многократные полные внутренние

отражения внутри фазовой ячейки и пройдя,

благодаря дополнительным призмам через все

слои призмы, световой поток выходит через

грань ENPC осиовной приз.мы 1.

Данная фазовая ячейка может быть использована для измерений амплитудновременных характеристик тока и как активный элемент в магнитооптических модуляторах.

Формула изобретения

1.Ячейка Фарадея для измерения характеристик тока, выполнеппая в виде замкнутого контура из магнитооптического материала, охватывающего токопровод, отличающаяся

тем, что, с целью повыщения чувствительности измерений, она состоит из основной прямой многогранной призмы с отверстием для токопровода и дополнительно установленных отражательной прямой призмы и прямой призмы входа и выхода, находящихся в оптическом контакте с основной призмой.

2.Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что основание основной призмы представляет собой равнобедренный прямо тольпый треугольник, к гипотенузе которого прилегает большим основанием равносторонняя трапеция с углами при основании, равными 45°, при этом призма имеет сквозное отверстие, центр которого расположен в середине гипотенузы

прямоугольного треугольника, а величина отверстия соответствует диаметру токопровода, больщее основание трапеции меньше гипотенузы на величину, равную диаметру выходящего светового потока, а меньшее оспование

трапеции равно сумме диаметра отверстия и диаметра выходящего светового потока, причем одна из вершин трапеции, прилегающая к большему основанию, совпадает с соответствующей верщиной треугольника, прилегающей к гипотенузе, а часть трапеции, прилегающая к другой верщине, отсечена прямой, перпендикулярной основанию трапеции и отстоящей от этой вершины на расстояние, равное половине диаметра упомянутого отверстия.

3.Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что основание отражательной призмы представляет собой прямоугольный равнобедренный треугольник, гипотенуза которого равна высоте основной призмы и совпадает с ней, а гипотенузная грань совпадает с плоскостью, проходящей через меньшее основание трапеции основной призмы и равна ей.

4.Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что основание призмы входа и выхода светевого потока представляет собой равностороннюю трапецию с углами при основании, равными 45°, меньшее основание которой равно диаметру выходного светового,потока, а большее основание трапеции меньше гипотенузы отражательной призмы на диаметр выходного светового потока и сдвинуто относительно гипотенузы отражательной призмы па эту ж& величину, причем боковая грань призмы, проходящая через большее основание трапеции, совпадает с плоскостью, проходящей через гипотенузу треугольника основной призмы, и прилегает своим основанием к секущей плоскости основной призмы.

о п

IFЕ с

L S L

. N

0

А

С iiz.2

аг.1