RU14683U1 - OPTICAL SENSOR - Google Patents

OPTICAL SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU14683U1
RU14683U1 RU2000103618/20U RU2000103618U RU14683U1 RU 14683 U1 RU14683 U1 RU 14683U1 RU 2000103618/20 U RU2000103618/20 U RU 2000103618/20U RU 2000103618 U RU2000103618 U RU 2000103618U RU 14683 U1 RU14683 U1 RU 14683U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magneto
optical element
optical
triangles
conductor
Prior art date
Application number
RU2000103618/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.А. Ураксеев
Д.А. Марченко
Original Assignee
Уфимский технологический институт сервиса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уфимский технологический институт сервиса filed Critical Уфимский технологический институт сервиса
Priority to RU2000103618/20U priority Critical patent/RU14683U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU14683U1 publication Critical patent/RU14683U1/en

Links

Abstract

Оптический датчик тока, содержащий магнитооптический элемент, выполненный в форме многогранной прямой призмы, на наружной поверхности одной из граней которой имеется площадка для входа и площадка для выхода светового луча, а остальные поверхности граней покрыты светоотражающим слоем, и проводник с измеряемым током, отличающийся тем, что проводник с измеряемым током намотан по боковой поверхности магнитооптического элемента, на верхнем и нижнем торце которого выполнен ряд выступов в виде равнобедренных треугольников с углом при вершине 90, причем вершины треугольников на верхнем торце лежат на одной прямой с впадинами треугольников на нижнем торце, а площадки для входа и выхода светового луча выполнены симметрично по краям на верхнем или нижнем торце магнитооптического элемента.An optical current sensor containing a magneto-optical element made in the form of a multifaceted direct prism, on the outer surface of one of the faces of which there is a platform for entry and a platform for the exit of the light beam, and the remaining surfaces of the faces are covered with a reflective layer, and a conductor with a measured current, characterized in that the conductor with the measured current is wound along the side surface of the magneto-optical element, on the upper and lower end of which a number of protrusions are made in the form of isosceles triangles with an angle at the vertices e 90, and the vertices of the triangles on the upper end lie on a straight line with the hollows of the triangles on the lower end, and the areas for the entrance and exit of the light beam are made symmetrically at the edges on the upper or lower end of the magneto-optical element.

Description

Оптический датчик токаOptical current sensor

Полезная модель относится к области магнитооптики, а именно к быстродействующим оптикоэлектронным устройствам, предназначенным для измерения электрического тока. Может быть использована в магнитометрии, для передачи и обработки оптической информации.The utility model relates to the field of magneto-optics, namely, to high-speed optoelectronic devices designed to measure electric current. It can be used in magnetometry, for transmission and processing of optical information.

Известно устройство, содержащее магнитооптический активный элемент с подмагничивающей катушкой, при этом магнитооптический активный элемент имеет форму замкнутого магнитопровода, который выполнен в виде семиугольника, один из углов которого равен 90°, все остальные -135°. В ценре семиугольника выполнено прямоугольное отверстие, стороны которого параллельны четырем сторонам семиугольника 1. Недостатком данного устройства является низкая чувствительность линейно поляризованного света к магнитному полю, связанная с малой длиной пути на котором происходит поворот плоскости поляризации света в магнитном поле конструкции магнитооптического активного элемента.A device is known that contains a magneto-optical active element with a magnetizing coil, while the magneto-optical active element has the form of a closed magnetic circuit, which is made in the form of a heptagon, one of the angles of which is 90 °, all the rest -135 °. A rectangular hole is made in the center of the heptagon, the sides of which are parallel to the four sides of the heptagon 1. The disadvantage of this device is the low sensitivity of linearly polarized light to the magnetic field, due to the short path length on which the plane of polarization of light rotates in the magnetic field of the magneto-optical active element.

Известно устройство, содержащее магнитооптический элемент, имеющий форму цилиндра. Одно из его оснований имеет форму конуса с углом при вершине равным 90° 2. Недостатком данного устройства является низкая чувствительность линейно поляризованного света к магнитному полю, которая объясняется малой длиной пути на котором происходит поворот плоскости поляризации света в магнитном поле предложенной конструкции магнитооптического элемента.A device containing a magneto-optical element having the shape of a cylinder is known. One of its bases has a cone shape with an apex angle of 90 ° 2. The disadvantage of this device is the low sensitivity of linearly polarized light to a magnetic field, which is explained by the short path length on which the plane of polarization of light rotates in the magnetic field of the proposed magneto-optical element design.

За прототип выбран оптический датчик тока 3, содержащий магнитооптический элемент, выполненный в форме многогранной прямой призмы на наружной поверхности одной из граней которой имеется площадка для входа и площадка для выхода светового луча, а остальные поверхности граней покрыты светоотражающим слоем, причем одна изThe prototype selected an optical current sensor 3 containing a magneto-optical element made in the form of a multifaceted direct prism on the outer surface of one of the faces of which there is a platform for entrance and a platform for the exit of the light beam, and the remaining surfaces of the faces are covered with a reflective layer, one of

светоотражающих боковых граней радиально смещена относительно других светоотражающих поверхностей, и проводник с измеряемым током. В центре магнитооптического элемента выполнено круглое отверстие для проводника с током. Недостатком данного устройства является низкая чувствительность линейно поляризованного света к магнитному полю на пути в магнитооптическом элементе. Действительно, чтобы произвести измерения величины электрического тока в проводниках диаметром отличающихся от выполненного в центре отверстия, необходимо иметь оптический датчик тока с разными типоразмерами. Взаимодействие магнитного поля проводника и светового луча в магнитооптическом материале, результатом которого является изменение угла поворота плоскости поляризации света, происходит не по всей длине светового пути. Это происходит из-за ослабевания или полного отсутствия магнитного поля в пространстве на определенном расстоянии от проводника. Таким образом, сокращается длина пути, на котором происходит поворот плоскости поляризации света в магнитном поле предложенной конструкции магнитооптического элемента.reflective side faces radially offset relative to other reflective surfaces, and a conductor with a measured current. In the center of the magneto-optical element, a circular hole for the current conductor is made. The disadvantage of this device is the low sensitivity of linearly polarized light to a magnetic field on the way in the magneto-optical element. Indeed, in order to measure the magnitude of the electric current in conductors with diameters different from those made in the center of the hole, it is necessary to have an optical current sensor with different sizes. The interaction of the magnetic field of the conductor and the light beam in the magneto-optical material, the result of which is a change in the angle of rotation of the plane of polarization of light, does not occur along the entire length of the light path. This is due to the weakening or complete absence of a magnetic field in space at a certain distance from the conductor. Thus, the path length along which the plane of polarization of light in the magnetic field of the proposed design of the magneto-optical element is reduced is reduced.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение угла поворота плоскости поляризации света в магнитооптическом элементе при воздействии магнитного поля за счет увеличения оптического пути, пройденного светом в магнитооптическом элементе.The problem to which the utility model is directed is to increase the angle of rotation of the plane of polarization of light in the magneto-optical element when exposed to a magnetic field by increasing the optical path traveled by light in the magneto-optical element.

Поставленная задача решается за счет того, что оптический датчик тока, содержащий магнитооптический элемент выполненный в форме многогранной прямой призмы, на наружной поверхности одной из граней -которой имеется площадка для входа и площадка для выхода светового луча, а остальные поверхности граней покрыты светоотражающим слоем и проводник с измеряемым током. В отличии от прототипа, проводник с измеряемым током намотан по боковой поверхности магнитооптического элемента на верхнем и нижнем торце которого выполнен ряд выступов в видеThe problem is solved due to the fact that the optical current sensor containing the magneto-optical element is made in the form of a multifaceted direct prism, on the outer surface of one of the faces, which has an entrance area and an exit for the light beam, and the remaining surfaces of the faces are covered with a reflective layer and a conductor with measured current. Unlike the prototype, a conductor with a measured current is wound on the side surface of the magneto-optical element at the upper and lower end of which a number of protrusions are made in the form

равнобедренных треугольников с углом нри вершине 90°, причем вершины треугольников на верхнем торце лежат на одной прямой с впадинами треугольников на нижнем торце, а площадки для входа и выхода светового луча выполнены симметрично по краям на верхнем или нижнем торце магнитооптического элемента.isosceles triangles with an angle of n ° apex 90 °, and the vertices of the triangles on the upper end lie on a straight line with the hollows of the triangles on the lower end, and the areas for the entrance and exit of the light beam are made symmetrically at the edges on the upper or lower end of the magneto-optical element.

На фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемого оптического датчика тока.Figure 1 shows a schematic diagram of the inventive optical current sensor.

Заявляемый оптический датчик тока содержит многогранный магнитооптический элемент 1, на верхнем и нижнем торце которого выполнен ряд выступов 2 в виде равнобедренных треугольников, на поверхности которых нанесен светоотражаюш,ий слой 3, плош;адки для входа 4 и выхода 5 светового луча выполненные симметрично по краям на верхнем или нижнем торце магнитооптического элемента, и проводник с измеряемым током 6. Магнитооптический элемент 1 может быть выполнен из магнитооптических материалов приведенных в 4.The inventive optical current sensor contains a multifaceted magneto-optical element 1, on the upper and lower end of which a number of protrusions 2 are made in the form of isosceles triangles, on the surface of which a light-reflecting layer 3 is applied; the admixtures for the input 4 and output 5 of the light beam are made symmetrically at the edges on the upper or lower end of the magneto-optical element, and a conductor with a measured current 6. The magneto-optical element 1 can be made of magneto-optical materials given in 4.

Заявляемый оптический датчик тока работает следующим образом.The inventive optical current sensor operates as follows.

Принцип действия оптического датчика тока основан на магнитооптическом эффекте Фарадея 5. Увеличение чувствительности оптического датчика тока зависит от увеличения угла поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света проходящего в магнитооптическом материале под действием магнитного поля проводника с током 5The principle of operation of the optical current sensor is based on the Faraday magneto-optical effect 5. The increase in the sensitivity of the optical current sensor depends on the increase in the angle of rotation of the plane of polarization of linearly polarized light passing in the magneto-optical material under the influence of the magnetic field of the current conductor 5

где L - оптическая длина пути, проходимого светом в магнитооптическом материале; V - постоянная Верде; Н - напряженность магнитного поля. Линейно поляризованный луч света Ы попадает в магнитооптический элемент 1 проходя через поверхность 4, проходит по пути А, и падает на светоотражающую поверхность 3 под углом в 45° (см. фиг.1). Далее луч света отражается от нее под углом 90° и падает под углом 45° наwhere L is the optical path length traveled by light in a magneto-optical material; V is the Verdet constant; H is the magnetic field strength. A linearly polarized beam of light S enters the magneto-optical element 1 passing through the surface 4, passes along the path A, and falls on the reflective surface 3 at an angle of 45 ° (see figure 1). Further, a ray of light is reflected from it at an angle of 90 ° and falls at an angle of 45 °

а V Hdl/пa V Hdl / p

О JAbout j

светоотражающую поверхность В. Отражаясь от нее под углом в 90° луч света по пути, равном длине пути А, попадает на светоотражающую поверхность С. Таким образом, луч света выходит из магнитооптического элемента Фарадея через площадку для выхода 5, пройдя путь равный 1(1).reflecting surface B. Reflecting from it at an angle of 90 °, a ray of light along a path equal to the length of path A hits the reflecting surface C. Thus, the ray of light leaves the Faraday magneto-optical element through the exit platform 5, having traveled a path equal to 1 (1 )

Повышается оптическая длина пути света в магнитооптическом элементе. За счет этого увеличивается угол поворота плоскости поляризации света а , а значит и чувствительность оптического датчика тока. Заявляемый оптический датчик тока технологичен, позволяет производить измерения магнитного поля, удобен в эксплуатации.The optical path length of light in the magneto-optical element is increased. Due to this, the angle of rotation of the plane of polarization of light a increases, and hence the sensitivity of the optical current sensor. The inventive optical current sensor is technologically advanced, allows measurements of the magnetic field, and is convenient in operation.

Формула изобретенияClaim

Оптический датчик тока, содержащий магнитооптический элемент, выполненный в форме многогранной прямой призмы на наружной поверхности одной из граней которой имеется площадка для входа и площадка для выхода светового луча, а остальные поверхности граней покрыты светоотражающим слоем и проводник с измеряемым током отличающийся тем, что проводник с измеряемым током намотан по боковой поверхности магнитооптического элемента, на верхнем и нижнем торце которого выполнен ряд выступов в виде равнобедренных треугольников с углом при вершине 90°, причем вершины треугольников на верхнем торце лежат на одной прямой с впадинами треугольников на нижнем торце, а площадки для входа и выхода светового луча выполнены симметрично по краям на верхнем или нижнем торце магнитооптического элемента.An optical current sensor containing a magneto-optical element made in the form of a multifaceted direct prism on the outer surface of one of the faces of which there is a platform for entrance and a platform for the exit of the light beam, and the remaining surfaces of the faces are covered with a reflective layer and a conductor with a measured current characterized in that the conductor with measured current is wound on the side surface of the magneto-optical element, on the upper and lower end of which a number of protrusions are made in the form of isosceles triangles with an angle at the apex 90 °, and the vertices of the triangles on the upper end lie on a straight line with the hollows of the triangles on the lower end, and the areas for the entrance and exit of the light beam are made symmetrically at the edges on the upper or lower end of the magneto-optical element.

Источники информацииSources of information

1.Авторское свидетельство СССР №1337868, кл. G 02 F 1/09, 1971.1. The author's certificate of the USSR No. 1337868, cl. G 02 F 1/09, 1971.

2.Патент США №5502373, кл. G 01 R 31/00, 1996.2.US Patent No. 5,523,373, cl. G 01 R 31/00, 1996.

3.Патент Германии №434209, кл. G 01 R 19/00, 1995. - Прототип.3. German patent No. 434209, cl. G 01 R 19/00, 1995. - Prototype.

4.Элементы и устройства на цилиндрических магнитных доменах: Справочник/ A.M. Балбашов, Ф.В. Лисовский, В.К. Раев и др.; Под ред. Н.П. Евтихиева, Б.П. Паумова. - М.: Радио и связь, 1987. - 488 с.: ил.4. Elements and devices on cylindrical magnetic domains: Reference / A.M. Balbashov, F.V. Lisovsky, V.K. Raev et al .; Ed. N.P. Evtikhieva B.P. Paumova. - M .: Radio and communications, 1987. - 488 p.: Ill.

5.Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: Физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.: ил. 5.Busurin V.I., Nosov Yu.R. Fiber Optic Sensors: Physical Basics, Calculation and Application Issues. - M.: Energoatomizdat, 1990 .-- 256 p.: Ill.

Claims (1)

Оптический датчик тока, содержащий магнитооптический элемент, выполненный в форме многогранной прямой призмы, на наружной поверхности одной из граней которой имеется площадка для входа и площадка для выхода светового луча, а остальные поверхности граней покрыты светоотражающим слоем, и проводник с измеряемым током, отличающийся тем, что проводник с измеряемым током намотан по боковой поверхности магнитооптического элемента, на верхнем и нижнем торце которого выполнен ряд выступов в виде равнобедренных треугольников с углом при вершине 90o, причем вершины треугольников на верхнем торце лежат на одной прямой с впадинами треугольников на нижнем торце, а площадки для входа и выхода светового луча выполнены симметрично по краям на верхнем или нижнем торце магнитооптического элемента.
Figure 00000001
An optical current sensor containing a magneto-optical element made in the form of a multifaceted direct prism, on the outer surface of one of the faces of which there is a platform for entry and a platform for the exit of the light beam, and the remaining surfaces of the faces are covered with a reflective layer, and a conductor with a measured current, characterized in that the conductor with the measured current is wound along the lateral surface of the magneto-optical element, on the upper and lower end of which a number of protrusions are made in the form of isosceles triangles with an angle at the vertices e 90 o , and the vertices of the triangles on the upper end lie on a straight line with the hollows of the triangles on the lower end, and the areas for the entrance and exit of the light beam are made symmetrically at the edges on the upper or lower end of the magneto-optical element.
Figure 00000001
RU2000103618/20U 2000-02-14 2000-02-14 OPTICAL SENSOR RU14683U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000103618/20U RU14683U1 (en) 2000-02-14 2000-02-14 OPTICAL SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000103618/20U RU14683U1 (en) 2000-02-14 2000-02-14 OPTICAL SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU14683U1 true RU14683U1 (en) 2000-08-10

Family

ID=48275638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000103618/20U RU14683U1 (en) 2000-02-14 2000-02-14 OPTICAL SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU14683U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627987C1 (en) * 2016-10-10 2017-08-14 Акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" Optical ac voltage meter in high-voltage networks

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627987C1 (en) * 2016-10-10 2017-08-14 Акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" Optical ac voltage meter in high-voltage networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1133703B1 (en) Fiber optic current sensor
US6301400B1 (en) Fiber optic current sensor having rotation immunity
US4563639A (en) Temperature and/or electrical intensity measuring apparatus based on the Faraday effect
US4280766A (en) Optical gyroscope system
JPH06508209A (en) Measuring induced changes in the polarization state of light
US5029273A (en) Integrated optics Pockels cell voltage sensor
JPH0475470B2 (en)
EP0567488A1 (en) Methods and apparatus for measurements dependent on the faraday effect
US3590374A (en) Current measuring apparatus utilizing combined rotational effects of two or more faraday elements
RU2620927C1 (en) Optical ac measuring device
EP0458255B1 (en) Polarimetric directional field sensor
RU2086988C1 (en) Fiber-optic device for measurement of current strength
US4998063A (en) Fiber optic coupled magneto-optic sensor having a concave reflective focusing surface
RU14683U1 (en) OPTICAL SENSOR
KR100662744B1 (en) Bulk type optical current/potential sensor
Pustelny et al. Special optical fiber type D applied in optical sensor of electric currents
JPH0322595B2 (en)
Bergh et al. Geometrical fiber configuration for isolators and magnetometers
JPS58140716A (en) Magnetic field-light transducer
JPS61212773A (en) Photosensor
JPH0228574A (en) Optical magnetic field sensor
SU517854A1 (en) Farad cell for measuring current characteristics
JPH0329874A (en) Optical magnetic detector nd flaw detector utilizing the same
JPS5935156A (en) Optical current transformer
Vitsinskii et al. Fiber-optic ac transformers