Оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля

Оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()935838

Союз Советсинн

Соцнвлнстнчесина

Республик

4 г «.у (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву — ° (22)Заявлено 25.07.80 (21) 2961650/18-21 с прнсоединенйеаа заявки М(23)Приоритет (5l)M. Кд.

G О1 R 33/02 йкударстеенный кемнтет

СССР пв делам нзебретеннй

M ютнрытнй

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень М, 22

Дата опубликования описания 15.06 82 (53) УД К621. 317..44(088.8) В.И. Бусуоин, В.Е. Махоткин, А.В. Нивоввооата нт:"."(!;:: 1 и О.И. Черемысина т J

Московский ордена Ленина авиационный инститтут, им. Cepro Орджоникидзе и физический и им. П ° Н. Лебедева (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к преобра" зователям магнитного поля и может ! быть использовано в измерительной технике и в системах автоматическс 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 on" тических волноводов или подложка, или верхний слой подложки выполнены из электрооптического или магнитного материала (FeBO ) (1).

Недостатками устройства являются узкий, диапазон измеряемых магнитных полей, ограниченный напряженностью насыщения указанных магнитооптичес" ких 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 выходящим волоконным световодом и фотоприемником, и слой жидкокристаллического вещества с показателем преломления меньшим, чем у волновода, расположенныи между прокладками из диэлектрического материала на поверхности волновода и ограниченный защитным стеклом 52).

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что оптоэлектрический датчик напряженности магнитного поля, содержащий. источник излучения, подводящий волоконный световод, соединенный

3 93583 через волновод, на поверхности которого размещен слой жидкокристаллического 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- 10 новода, а каждая половина волновода через соответствующие волоконный световод и фотоприемник соединена с сумматором.

На фиг. 1 изображена схема оптоэлектронного датчика напряженности магнитного поля; на фиг. 2 - водна" вод с подводящим волоконным светово" дом, выходящими волоконными .световода-, ми и слоем жидкокристаллического © вещества, ограниченного прокладками из диэлектрического материала и защитным стеклом, разрез.

Оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля содержит ис" точник 1 излучения, связанный через подводящий волоконный световод 2 с волноводом 3. Плоский волновод 3 раэ" делен на две равные части, на одной из которых расположен спой 4 жидкокристаллического вещества с показателем преломления меньшим, чем у волновода 3, ограниченный прокладками 5 из диэлектрического материала и защитным стеклом 6. На концах каждой из частей плоского волновода 3

3$ расположены выходящие волоконные световоды 7, связанные с фотоприемниками 8, один из которых подсоединен к суммирующему входу, а другойк вычитающему входу сумматора .9.

Датчик работает следующим образом.

Луч света от источника 1 излучения пройдя по подводящему волокон7

4» ному световоду 2, распространяется по плоскому волноводу 3. Показатели преломления плоского волновода .3, слоя 4 и угол ввода луча света подобраны таким образом, чтобы свет, испытывая полное внутреннее отражение »

50 на границах плоского волновода 3, достигал выходящих волоконных свето" водов 7, связанных с фотоприемниками 8. Один из фотоприемников 8 подсоединен к суммирующему входу, а дру." «» гой..к вычитающему входу сумматора 9, поэтому результирующий сигнал устройства .определяется разностью сигна8 4 лов фотоприемников 8 и при отсутствии измеряемого магнитного поля он равен нулю. При изменении интенсивности светового потока от источника ! излучения сигнал на обоих фото" приемниках 8 изменяется одинаково, а следовательно, разность сигналов остается постоянной. При наличии магнитного поля, превышающего пороговое значение, показатель преломления слоя 4 жидкокристаллического вещества изменяется. Это приводит к нарушеwe условия полного внутреннего отражения в одной из частей плоского волновода 3. Световая энергия начинает вытекать через поверхность плоского волноЪода 3 и сигнал с одного из фотоприемников 8, подсоеди" ненного 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.

8 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 распрост" раненных и перспективных источников излучения как светодиоды выходной сигнал датчика при отсутствии магнитного поля.при изменении температуры от 0 до 70 С за счет температурной нестабильности источника излучения изменяется на 30-503. Кроме того, для всех источников излучения характерен процесс старения, т.е. изменение интенсивности света с течением времени, 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 системах автоматического управления повысит точность и надежность их работы.

5 формула изобретения

93 иг,t

Составитель Ф. Торнопольская

Редактор Л. Алексеенко Техред 3. Палий Корректор M. Демчик

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4202/46

Филиал ППП Ч1атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

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, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повывения точности, он снабжен дополнительными выводящим .волоконным

5838 6 световодом и фотоприемником, а также сумматором, при этом слой жидкокристаллического вецества размещен на половине поверхности волновода, а

s каждая половина волновода через соответствующие волоконный световод и фотоприемник соединена с сумматором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Франции Я 2308105, кл. G 01 и 33/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2756234, кл. G 01 я 33/02, 1979 (прототип).