DE2516619A1 - Sonde zur beruehrungslosen messung elektrischer oder magnetischer feldstaerken - Google Patents

Sonde zur beruehrungslosen messung elektrischer oder magnetischer feldstaerken

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DE2516619A1 DE19752516619 DE2516619A DE2516619A1 DE 2516619 A1 DE2516619 A1 DE 2516619A1 DE 19752516619 DE19752516619 DE 19752516619 DE 2516619 A DE2516619 A DE 2516619A DE 2516619 A1 DE2516619 A1 DE 2516619A1
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Description

Sonde zur berührungslosen Messung elektrischer oder magnetischer Feldstärken
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sonde zur berührungslosen Messung elektrischer oder magnetischer Feldstärken.
Zur rückwirkungsfreien vektoriellen Feldstärkemessung z.B. in Hohlleitern oder Hochspannungsbereichen sind Punktsonden erforderlich. Bei der Messung hoher Feldstärke in Hochspannungsbereichen soll eine Gefährdung des Meßpersonals vermieden werden.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine derartige Sonde anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Sonde mindestens einen optischen Wellenleiter aufweist, der im Bereich der Meßzone aus elektrooptischen! oder magnetooptischem Material besteht.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Sonde zwei optische Wellenleiter auf, die parallel zueinander verlaufen, wobei ein optischer Wellenleiter im Bereich der Meßzone aus elektrooptischem oder magnetooptischem Material besteht.
Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind einer oder mehrere optische Wellenleiter mindestens is Bereich der Meßzone mit einem Substrat verbunden, auf dem ein zusätzliches Superstrat angeordnet ist, wobei im Bereich der Meßzone entweder der optische Wellenleiter oder das Substrat oder das Superstrat oder aber mehrere dieser Bauteile aus elektrooptischen! oder magnetooptischem Material bestehen.
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Die erfindungsgemäße Sonde nutzt die Änderung der optischen Eigenschaften in optischen Wellenleitern durch den Einfluß elektrischer oder magnetischer Felder aus. Die zu messende Feldstärke erzeugt ein optisches, in einem optischen Wellenleiter oder auf einem sich frei ausbreitenden Laserstrahl übertragbares Signal, das durch elektrische und magnetische Störfelder bei der Übertragung nicht mehr verfälscht werden kann.
Die Meßsonde weist außerdem den Vorteil der kleinen Abmessungen integriert-optischer Elemente auf, so daß die Feldstärke punktweise abgetastet werden kann. Durch fehlende metallische Zuleitungen und Kontakte und die Kleinheit der erfindungsgemäßen Sonde ist eine Rückwirkung auf das zu messende Feld außerordentlich gering. Außerdem wird bei der Messung hoher Feldstärken durch die ideale Isolation eine Gefährdung des Meßpersonals vermieden. '
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sonde und Figur 2 einen Querschnitt von Figur 1O
In den Figuren ist mit 1 ©in erster optischer Wellenleiter bezeichnet} in dem eine Meßwell© der Intensität In in Pfeil-» richtung verläuft o Diese wird mit einer Wellenleltergalbel aufgeteilt 9 wonach eine Teilwelle In dem optischen Wellenleiter durch- die eigentliche Meßzone 11 läuftρ in .der sie vom zu massenden Feld beeinflußt wird? während ©Ine Ke£©renzw@ll© in dem optischen Wellenleiter- 3 unbeeinflußt TbleiTärfe. Beide Teilwellen mit den Intensitäten lw miä'1Ώ werden anschließend mit getrennten optischen Wellenleitern 7p 8 2m einem nicht dargestellten Fotodetektorpaar geleitet0 In d©m das Bifferenzsignal gemessen wird« Mit 4, "5 uni 6 sind lopgalstücke für dis einzelnen
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optischen Wellenleiter bezeichnet und mit 10 ein Substrat, auf dem die optischen Wellenleiter angeordnet sind.
Erfindungsgemäß besteht nun in der Meßzone 11 entweder der optische Wellenleiter 2 selbst oder das Substrat 10 oder ggf. ein zusätzliches, nicht dargestelltes Superstrat oder aber auch mehrere dieser Bauteile aus elektrooptischem oder magnetooptischem Material. Im feldfreien Zustand wird die Welle im Wellenleiter 2 geführt. Dazu muß der Brechungsindex n2 >- ng
(n' = Substratindex) sein. Im Feld wird entweder n~ erniedrigt s ^-
und/oder η vergrößert, so daß ein Teil der geführten Wellen in das Substrat 10, bzw. das nicht dargestellte Superstrat, ausgekoppelt und damit die Intensität IM erniedrigt wird. Der Meßbereich der Sonde kann durch den Aufbau, d.h. die Kristallorientierung, die Materialauswahl und die geometrische Dimensionierung der Strukturen sowie die Orientierung der Sonde im zu messenden Feld und die Wellenlänge des verwendeten Meßlichtes beeinflußt werden.
Statt der Auskopplung in das Substrat oder Superstrat kann auch die in einem weiteren nicht dargestellten optischen Wellenleiter übergekoppelte Intensität als Meßsignal dienen. In diesem,Fall endet der optische Wellenleiter 2 hinter der Meßzone, während direkt vor der Meßzone der weitere nicht dargestellte optische Wellenleiter beginnt und in geringem Abstand neben, über oder unter dem optischen Wellenleiter 2 verläuft.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die im optischen Wellenleiter 1 befindliche Eingangsintensität I_ zerhackt wird, um • Störlichteinflüsse zu vermeiden. Die Differenzmessung eliminiert nicht nur den Einfluß von Intensitätsschwankungen des Eingangssignals I_, sondern auch den Einfluß von Streuverlusten bei der Übertragung des Ausgangssignals zum Detektor.
Bei einer einfacheren Ausführung kann auch, wenn die Meßverhältnisse dies zulassen, auf die Gabelschaltung und damit auf
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den Referenzwellenleiter 3 verzichtet werden.
Mit der erfindungsgemäßen Sonde ist es also möglich, elektrische und magnetische Feldstärken bei minimaler Rückwirkung der Sonde auf das zu messende Feld und bei·idealer Isolierung durch optische Meßwertübertragung zu messen. Da die Feldstärke zu einer solchen Brechungsindexänderung in der optischen Wellenleitersonde führt, daß die geführten Lichtwellen in Strahlungs- bzw. Leckwellenmoden gestreut werden, ändert sich die. intensität der geführten Welle, die als Meßsignal dient.
3 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Sonde zur berührungslosen Messung elektrischer oder magneti-"-scher Feldstärken, gekennzeichnet durch mindestens einen optischen Wellenleiter, der im Bereich der Meßzone aus elektrooptischem oder magnetooptischem Material besteht.
2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekenn-z-ei chnet, daß sie zwei optische Wellenleiter aufweist, die parallel zueinander verlaufen, wobei ein optischer Wellenleiter im .Bereich der Meßzone aus elektrooptischem oder magneto- ' optischem Material besteht. . "
3. Sonde nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e η η -
ζ ei c h η e t , daß die optischen Wellenleiter mindestens im Bereich der Keßzone auf einem Substrat angeordnet sind, daß ein zusätzliches Superstrat vorhanden ist, und daß im Bereich der Meßzone entweder der optische Wellenleiter oder das Substrat oder das Superstrat oder aber mehrere dieser Bauteile aus elektrooptischem oder magnetooptischem Material bestehen.
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Leerseite
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