Устройство для измерения напряженности импульсных магнитных полей Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

(54) УСТРОПСТВО ДЛЯ И31 ШРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНЫХ МЛГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и .может быть использовано для измерения амплитудно-временных характеристик напряженности импульсных магнитных полей, в частности, при исследовании грозовых разрядов, в работах по созданию управляемого термоядерного синтеза и в технике высоких напряжений.

Известно устройство для измерения и регистрации напряженности имny.rtbCHoro магнитного поля, выпол-ненное в виде индуктивного зонда, сигнал с которого кoaкcиaльнEЛI 1 кабелем в качестве канала передачи информации подается на систему отображения, например электронный осциллограф 11 .

Недостатком его является то, что для сильных быстронарастающих импульсних магнитных полей при значительной длине кабеля регистрируемый сигнал искажается вследствие ограниченной сверху частотной характеристики коэффициента передачи кабеля и недостаточной его помехозащищенности, что приводит к у.меньшению точности измерения.

Известно также устройство, содержащее ncTQ4Hvn света, блок питания, поляризатор, ячейку Фарадея, анализатор, световод, фотоприёмник и регистрирующее устройство. Свет, проходя последовательно через поляр затор, ячейку Фарадея, анализатор и световод, преобразуется фотоприемкиком в электрический сигнал, регистрируемый осциллографом. Измеряемое магнитное поле, воздействуя на ячейку Фарадея, поворачивает плоскость поляризации проходящего через нее линейнополяризованного света. При этом интенсивность регистрируемого света изменяется по закону , где d угол поворота плоскости поляризации в магнитном поле, линейно зависящий от напряженности поля. Изменение интенсивности регистрируемого света по закону уменьшает линейный динамический диапазон устройства 2.

Однако данное устройство характеризуется недостаточной величиной динамического диапазона.

Цель изобретения - увеличение динамического диапазона. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник света, оптически связанны с ним поляризатор, ячейку Фарадея и оптически связанный с ней анализатор, дополнительно .введены пространственный ротатор угла поляризации с заданным законом изменения угла поворота плоскости поля ризации в вертикальном направлении, установленный между поляризатором и ячейкой Фарад,ея, последовательно Установленные за анализатором полевая диафрагма, аналоговый дефлектор и фоторегистрирующий материал, а также последовательно соединенные индуктивный датчик, бл синхронизации и развертки, выход которого электрически соединен с аналоговым дефлектором,причем блок синхронизации и развертки, аналого вый дефлектор и фоторегистрирующий материал помещены в электромагнитный светонепроницаемый экран,выполненный с входным оптическим окном, размещенным соосно с полевой диафрагмой. На чертеже показана структурная схема устройства для измерения напряженности импульсных магнитных полей, Схема включает источник 1 света блок 2 питания, поляризатор 3, про странственный ротатор 4 угла поляризации, ячейку 5 Фарадея, анализа тор 6, полевую диафрагму 7, аналоговый дефлектор 8, фоторегистрирую щий материал 9, блок 10 синхрониза ции и развертки, индуктивный датчик 11, электромагнитный светонепроницаемый экран 12 с входным оптическим окном. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии внешнего магнитного поля пучок света достаточной ширины , от источника 1 света линейно поляризу ется поляризатором 3 и, про-ходя че рез пространственный ротатор 4, например с постоянным градиентом угла поляризации в вертикальном на правлении, приобретает постоянное приращение угла поляризации. В качестве пространственного ротатора может быть использован клин из материала, обладающего постоянной Ве де, и помещенный в однородное маг нитное поле постоянного диэлектрического магнита. При прохождении света через анализатор 6 и полевую диафрагму 7 в виде вертикально цепи на фоторегистрирующем материа ле 9 образуется вертикальная линия, интенсивность которой изменяется с периодом от минимальной до какой-то максимальной величины. Пе риод определяется градиентом угла поляризации пространственного ротатора 4 и равен & Ji /grad Ч , где grad Ч - величина, характеризующая вращение плоскости поляризации пространственным ротатором. При воздействии исследуемого магнитного поля на ячейку 5 Фарадея поворачивается плоскость поляризации всех лучей, проходящих через нее, на угол d , пропорциональный напряженности измеряемого магнитного поля. В результате изменяется распределение интенсивности света на фоторегистрирующем материале 9 так, что все точки одной интенсивности смещаются в вертикальном направлении на величину, определяемую выражением Y(t) o(.(t)/grad4 Одновременно с воздействием исследуемого магнитного поля на ячейку 5 Фарадея в индуктивном датчике 11 наводится электрический сигнал, запускающий блок 10 синхронизации и развертки, который yпpaвляет работой аналогового дефлектора 8, разворачивающего начальную вертикальную линию на фоторегистрит рующем материале 9 в горизонтальном направлении с необходимой скоростью определяемой параметрами блока 10. Таким образом, на фоторегистрирующем материале 9 каждая точка первоначальной вертиксшьной линии описывает кривую, отклонение которой Y(t) линейно зависит от напряженности магнитного поля в любой момент времени. Для предотвращения влияния исследуемого импульса магнитного поля на аналоговый дефлектор 8, фоторегистрирующий материал 9, блок 10 синхронизации и развертки эти блоки помещены в электромагнитный светонепроницаемый экран 12 с входным оптическим окном. Введение ротатора 4, полевой диафрагмы 7, входного оптического окна 13, аналогового дефлектора 8, фоторегистрирующего материала 9, а также индуктивного датчика 11 и блока 1.0 синхронизации и развертки позволяет расширить амплитудный динамический диапазон устройства, что в конечном счете приводит к уменьшению количества подобных устройств при измерениях импульсных магнитных полей. Формула изобретения Устройство для измерения напряженности импульсных магнитных полей, содержащее источник света, оптически связанный с ним поляризатор, ячейку Фарадея и оптически связанный с ней анализатор, отличающ е е с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, в него дополнительно введены пространственный ротатор угла поляризации с заданньлм законом изменения угла поворота плоскости поляризации в вертикальном направлении, установленный между поляризатором и ячейкой Фарадея, последовательно установленные за анализатором полевая диафрагма, аналоговый дефлектор и фоторегистрирующий материал, а так1же последовательно соединенные индуктивный датчик, блок синхронизации и развертки, выход которого электрически соединен с аналоговым

дефлектором,причем блок синхронизации и развертки, аналоговый дефлектор и фоторегистрирующий материал помещены в электромагнитный светонепроницаемый экран, выполненный с входным оптическим окном/ размещенным соосно с полевой диафрагмой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1975, 7, с. 88.

2 Авторское свидетельство ccci 454511, кл. G 01 R 33/00, 1973.

Г

ft