Оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

(5) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

I

Изобретение относится к преобразователям магнитного поля и может быть использовано в измерительной технике и в системах автоматически управления.

Известно устройство для измерения напряженности электрического и магнитного полей, состоящее из двух оптических волноводов, соединенных при помощи других оптических волноводов с фотоприемниками. Один из оптических волноводов или подложка, или верхний слой подложки выполнены из электрооптического или магнитного материала (FeBO) l.

Недостатками устройства являются узкий диапазон измеряемых магнитных полей, ограниченный напряженностью насьпцения указанных магнитооптических материалов, составляющий единицы эрстед, и низкая точность измерения, обусловленная низкой стабильностью интенсивности светового потока от источника излучения при измерении

температуры окружающей среды и с течением времени.

Известен также оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля, содержащий источник излучения, подводящий волоконный световод, соединенный через полновод с выходящикр волоконным световодом и фотоприемником, и слой жидкокристаллического вещества с показателем преломления

10 меньшим, чем у волновода, расположенный между прокладками из диэлектрического материала на поверхности волновода и ограниченный защитным стеклом C2l.

15

Недостатком указанного устройства является низкая точно.сть измерения.

Цель изобретения - повышение точности .

Поставленная цель достигается

20 тем, что оптоэлектрический датчик напряженности магнитного поля, содержащий, источник излучения, подводящий волоконный световод, соединенный мерез волновод, на поверхности которого размещен слой жидкокристалличес кого вещества между диэлектрическими прокладками, с выводящим волоконным световодом и фотоприемником, снабжен дополнительными выводящим волоконным световодом и фотоприемником, а также сумматором, при этом слой жидкокристаллического вещества размещен на половине поверхности вол новода, а каждая половина волнЬвода через соответствукхцие волоконный Световод и фотоприемник соединена с сумматором. На фиг. 1 изображена схема оптоэлектронного датчика напряженности магнитного поля; на фиг. 2 - волновод с подводящим волоконным сватоводом, выходящими волоконными световод ми и слоем жидкокристаллического вещества, ограниченного прокладками из диэлектрического материала и защитным стеклом, разрез. Оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля содержит источник 1 излучения, связанный через подводящий волоконный световод 2 с волноводом 3. Плоский волновод 3 раз делен на две равные части, на одной из которых раЪположен слой жидкокристаллического вещества с показателем преломлений меньшим, чем у волновода 3, ограниченный прокладка ми 5 из диэлектрического материала и защитным стеклом 6. На концах каж дой из частей плоского волновода 3 расположены выходящие волоконные световоды 7 связанные сфотоприемниками 8, один из которых подсоединен к суммирующему входу, а другой к вычитакяцему входу сумматора 9. Датчик работает следующим обра зом. Луч света от источника 1 излучения, пройдя по подводящему волоконному световоду 2, распространяется по плоскому волноводу 3. Показатели преломления плоского волновода 3, слоя k и угол ввода луча света подобраны таким образом, чтобы свет, испытывая полное внутреннее отражен на границах плоского волновода 3, достигал выходящих волоконных свето водов 7 связанных с фотоприемниками 8. Один из фотоприемников 8 подсоединен к суммирующему входу, а др гой.к вычитающему входу сумматора 9 поэтому результирующий сигнал устройства определяется разностью сигн ЛОВ фотоприемников 8 и при отсутствии измеряемого магнитного поля он равен нулю. При изменении интенсивности светового потока от источника 1 излучения сигнал на обоих фотоприемниках 8 изменяется одинаково, а следовательно, разность сигналов остается постоянной. При наличии магнитного поля, превышающего пороговое значение, показатель преломления слоя жидкокристаллического вещества изменяется. Это приводит к нарушению условия полного внутреннего отражения в одной из частей плоского волновода 3. Световая энергия начинает вытекать через поверхность плоского волновода 3 и сигнал с одного из фотоприемников 8, подсоединенного к этой части плоского волновода 3, уменьшается. При этом изменяется и снимаемый с выхода сумматора 9 сигнал устройства в целом, равный разности сигналов с фотоприемников 8. В результате теоретических и экспериментальных исследований известных оптоэлектронных устройств для измерения напряженности магнитного поля установлено, что сигнал на выходе устройств сильно зависит от стабильности интенсивности светового потока от источника излучения. При использовании таких широко распространенных и перспективных источников излучения как светодиоды выходной сигнал датчика при отсутствии магнитного поля при изменении т емпературы от О до 70С за счет температурной нестабильности источника излучения изменяется на 30-50%. Кроме того, для всех источников излучения характерен процесс старения, т.е. изменение интенсивности света с течени%м време,ни, что также снижает точность указанных приборов. Результаты исследования данного устройства показывают что точность его работы примерно на порядок выше. Это определяется тем, что выходной сигнал, равный разности сигналов с фотоприемников, не зависит от интенсивности светового потока от источника излучения. Поэтому использование данного оптоэлектронного датчика напряженности магнитного поля в измерительной технике и в сис темах автоматического управления повысит точность и надежность их работы.

Формула изобретения

ОпТоэлектронный датчик напряженности магнитного поля, содержащий источник излучения, подводящий волоконный световод, соединенный через волновод, на поверхности которого размещен слой жидкокристаллического вещества между диэлектрическими прокладками, с выводящим волоконным световодом и фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он сна&кен дополнительными выводящим волоконным

световодом и фотоприемником, а также сумматором, при этом слой жидкокристаллического вещества размещен на половине поверхности волновода, а каждая половина волновода через соответствующие волоконный световод и фотоприемник соединена с сумматором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

t. Патент Франции 1Г 2308105, кл. G 01 R 33/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке V 275б23, кл. G 01 R 33/02, 1979 (прототип).

/