SE417137B - Optiskt metdon for metning av magnetiska och elektriska felt - Google Patents

Description

.7904752-8 10 15 20 25 50 35 ning av de nämnda optiska egenskaperna med hjälp av ljus, som lades in i och ut ur givaren. lfitdonet enligt uppfinningen kännetecknas därav, att givaren (G) är 'så utformad, att nämnda fält ger upphov till förändrinçr hos minst en absorptionskant i nämnda materials ljusabsorptionsspektrxnn. Ändringen av abaorptionsspektret i förhållande till ljusspektret hos den använda ljus- källan blir således ett mått på. den storhet, som skall mätas. Givama enligt uppfinningen är av stort värde för ström- och spänningsmätning och enklare nivâvakter, gränslägesgivare och varvtalsgivare.

Uppfinningen komer att beskrivas med hjälp av ett antal ritningsfiguzrer.

Figur 1 visar ett nfitdon för dynamiska. nätningar.

Figur 2 visar modulatoms funktion.

Figur 3-5 visar dopade modulatorers funktion.

Figur 6 visar ett mätdon för både statiska och dynamiska nätnixzgar.

Figur 7 visar funktionen hos mätdonet enligt figur 6.

Figur 8 och 9 visar givare med fältstyrkehöjande arrangemang.

Figur 10 visar en temperaturkompenserad givare.

Figur 11 visar den temperaturkcmpenserade givarens funktion.

Figur 12 visar en annan temperaturkompenserad givare.

Figur 15 visar funktionen hos givaren enligt figur 12.

Figur 14 visar ytterligare en axuian. temperaturkompenserad givare.

Figur 15 visar funktionen hos måtdonet vid användning av en ljuskšilla med 'brett 'spektrum och vid användning av optiska filter. _ Figur 16 visar en temperaturkompenserad givare med matchningsstabiliserad fiberoptik.

Figur 17 visar en givare använd som lägesdetektor.

Grundprincipen för de beskrivna givarna är att dessa. innehåller en eller flera optiska modulatorer, som pâverkas av elektriska och/eller magzetiska fält. Den optiska moduleringen åstadkommas genom att det aktuella fältet påverkar elektrodernas energinivåer i modulatorn med resultatet att absorp- tionsspektrat förändras. I första. hand användes modulatorer av halvledar- material, eftersom bandgapet hos dessa överensstämmer med ljusenergin hos de ljuskällor, som i dagens läge ger bästa prestanda. i dessa samnanhang, dvs lysdioder och halvledarlasrar. När det gäller magxetiska fält erhålles .en påverkan av absorptionsspektrat främst genom de s k Landau-nivâenia.

Dessa innebär en modulation av elektrontillståndstätheten, vilket kan sägas ge nya energinivâer. För elektriska fält utnyttjas i första hand Franz- Keldysh-effekten, vilken innebär att vågiïmktionenza för såväl hål som 10 15 20 25 35 7904752-8 elektroner i en halvledare i ett elektriskt fält erhåller en lösning in i bandgapet, varigenom detta blir mindre. Därigenom förskjuts absorptions- kanten mot lägre energier, då. ett elektriskt fält lägges över kristallen.

För att få. god känslighet för elektriska fält bör modulatorns resistivitet väljas så. hög som möjligt, varför lämpliga material är Gais och GaP. I de följande figurbeskz-iwxingaima förutsättes elektriska fält, men de beslmivzza principerna är också. användbara för magnetiska fält.

.Figur 1 visar en fiberoptisk givare, i vilken låusabeorptionen hos en modu- lator 5 detekteras med hjälp av en fiber 4. Ljus från en ljuskàïlla 1 sändes via en optisk fiber 2, en fiberförgrening 5 och en fiber 4 till den optiska modulatorn S. Bakom modulatom finns en speglande yta 6. Det ljus, som pas- serat modulatorn 5, som reflekterets mot ytan 6, som åter passerat moduletom 5 ooh som kommit in i fibern 4, ledas av denna till förgreningen 5, där en del av det reflekterade ljuset ledes in i en fiber 7. Det elektriska fältet ? påverkar absorptionen hos modulatormaterialet 5, varigenom ljustransmissionen i modulatorn 5 kring denna kan kalibreras till fältvariationema.. Ljuset från ljusledaren 7 detekterss av fotodetektorn 8, vars fotoström förstärks i en förstärkare 14. 1 är en lysdiod. tft-signalen från förstärkaren passerar ett làgpassfilter 15 och utsimalen från filtret jämföras i ett subtrsheringsdon 16 med en referenssigaial Vref. Den därvid erhållna. felsignelen styr en regu- lator 17, som i sin tur styr drivkretsen 18 till lysdioden 1 på sådant sätt, att utsigmalen hos filtret 15 hållas lika. med Vmf. På. detta sätt kompenserar elektroniken för instabiliteter hos lysdiod, fibrer ooh fotodiod. Utsignalen från förstärkaren 14 påföres även ett högpassfilter 19, vars utsignel till- föras ett instrument 20, som ger mätdonets mätsigrxal. På. grund av att mät- systemet stabiliseras med hjälp av låg-frekventa signaler kan mätdonet ej an- vändas för mätning av fältvariationer med frekvenser ner mot noll.

Den fältkänsliga optiska modulatoms mnktion skall förklaras med hjälp av figur 2, som viser dels transmissionsspektret 21 för modulatom, då denna utsättas för ett fält F1, dels sanna transmissionsspektrxm 22 då modulatorn' utsättas för ett annat fält F2 och dels ljusspektret 23 för ljuskällan 1.

Modulatorn 5 utgöres i detta fall av en halvledare med ett bandgap motsva- rande h V1, där h är Planeks konstant och V det använda ljusets frekvens.

Då fältet, som verkar på modulatom, ökar från F1 till P2, kommer bandgapet att minska med resultat ett trensmissionskaxzten förskjuts åt vänster i figu- I ren ooh skär-ningen med ljuskällarxs spektrelfördelzzingshzrva 25 förflyttas från h V1 till 1102, vilket innebär, att lägre ljusintensitet komer ett 10 15 20 25 55 7904752-a transmitteras genom modulatorn 5. Det bör observeras, att för erhållande av god stabilitet bör ljuskällan temperaturstabiliseras.

Genom dopning av halvledaren i modulatorn 5, så. att en störnivå. erhålles i bandgapet erhålles en platå. i transmissionsspektret mellan h 3 och b 4, vilket medför att givaren erhåller en zon med lägre lcänsliglxet. Detta visas i fig 3 för det fallet att fältet ökar från P1 till FZ, varvid skärningen mellan ljuskällans spektrum 25 ooh transmissionsspektret hos modulatorn blir konstant vid 1190. Denna möjlighet att dopa halvledaren kan utnyttjas för att konstruera en givare med ett stort linearitetsonzråde, vilket visas sohematiskt i fig 4. Genom dopning av modulatorn med ett antal föroreningar motsvarande olika stör-nivåer i bandgapet och genom styrning av dopnings- konoentrationerna kan ett lineärt samband erhållas mellan mätstorheten och det ljus, som transmitteras av den optiska modulatorn. Den vâgiga kurvformen hos trmsmissionsspektret enligt fig 4 kommer, på. grund av spridningen hos stömivåerna, att redan vid några få. störnivâer kunna jämnas ut till en rät linje såsom överdrivet framgår i fig 5. Om därvid en smalbandig ljuskälla används, kan ett lineärt samband erhållas mellan absorptionskantens förflytt- ning och intensiteten hos det ljus, som passerat modulatornl.

För mätningar av långsamt varierande förlopp är stabiliseringsmetoden enligt fig 1 ej användbar. Fig 6 visar ett för sådana. mätningar lämpligt mätdon.

Två. oscillatorer 49, 51, som arbetar vid skilda frekvenser f1, fe, styr via två drivlccetsar 50 resp 52 var sin lysdiod 25 resp 26, som sänder ut ljus med olika våglängder/M resp Åz genom var sin fiber 27 resp 28. Efter en förgrening 29, som förenar fibrerna 27 ooh 28 till en gemensam fiber 20 er- hllles i denna fiber två ljuskomponenter med skilda våglängder ooh skilda modulationsfrekvenser. Dessa ljuskomponenter leds via en förgrening 31 och en fiber 32 till en fältkänslig modulator 53 och reflekteras tillbaka mot fibern 32 av en spegel 34. Det ljus, som därvid intränger i fibern 32, leds i denna tillbaka till förgreningen 31, där endel av ljuset kopplas ut via ' en fiber 38 till en fotodetektor 39, vars fotoström förstärks i en förstär- kare 40. Utsignalen från förstärkaren delas upp av tvâ. bandpassfilter 41, 45 i de mot lysdioder-na 25 och. 26 svarande komponenterna. Dessa komponenter med modulationsfrekvenserna f1 resp f2 demoduleras av likriktarna 42 resp 46 och lågpassfiltren 45 resp 47- De därvid erhållna signalerna. pâföres en kvot- bildare 44, på. vars utgång kvoten mellan .de två. från ljuskällor-ns. 25 resp 26 här-rörande signalerna erhålles. Värdet på. denna. kvot kommer ej att påverkas av instabilitster i fiberoptiken och är proportionellt mot transmissionen - genom den optiska modulatorn med avseende på. ljuset från ljuskällan 25 och 10 15 20 25 7904752-8 utgör mätdonets mätvärde, som pâföres instrumentet 48, vilket kan vara exem- pelvis ett registrerande instrument. Längre fram i beskrivningen kommer att hänvisas till den inom den streckade fyrkanten 53 visade elektroniken och fiberoptiken.

I figur 6 är även visat ett optiskt filter 35, som har till uppgift att trans- mittera måtsignalen Å1 men reflekterar referenssigaalen Äe. Detta filter är ej nödvändigt men ger en bättre separation mellan nñt- och referensljus.

Ljusmodulatorns 35 funktion framgår av figur 7, i vilken modulatorns trans- missionsknn-va vid det pålagda fältet P1 är beteckmad 55 och motsvarande lsurva för det större fältet. P2 har beteckningen 56. Pâ samma sätt som förklarats i samband med figur 2 komer, vid en ändring av det pålagda fältet, slärnings- puznkten mellan ljuskällans 25 spektralkazrva 57 och modulatoms transmissions- kurva att förflyttas. Detta resulterar i att ljuset från ljuskällan 25 med våglängden Å., och energin 1191 kommer att moduleras av det pâlagda fältet.

För att en referenssigzal skall erhållas har ljuskällans 26 ljusenergi hQz valts så, att en spektralfördelrzing enligt kurvan 58 erhålles, vilken inom det aktuella. fältområdet faller helt till vänster om modulatoms transmissions- kant 55. Detta medför, att den ljuskomponent som genereras av ljuskällen 26 i huwdsak komer att påverkas av varierande transmission hos fiberoptiken och ej i lika stor utsträckning av varierande transmission i givaren på grund av mätsigaalen. vid användning av filtret 35 kommer denna separation att underlättas.

I det i figur 6 visade mätdonet göres uppdelningen i ljusvåglängd med module- tionsfrekvensmultiplexing av två. ljuskällor 25 och 26, varvid båda ljuskompo- nentema demultiplexas med elektriska filter 41 och 45. I stället för frek- vensmultiplexing kan tidsmultiplexing användas, varvid ljuskällorna 25 och 26 omväxlande erhåller drivström. Vidare finns möjligheten att använda två detektorer, var och en försedd med ett optiskt filter för optisk utfiltrering av de båda ljuskomponentemia.

I stället för att axwända två skilda ljuskällor kan en enda halvledarlaser användas, som antingen våglängdsmoduleras eller omväxlande drives som lya- diod och laser.

För stabilisering av ljuskällor-na. bör både optisk och termisk reglering in- föras. Den optiska åter-kopplingen görs lämpligen genom att en del av ljuset _ 7904752-8 10 15 20 25 35 efter förgreningen '51 kopplas ut till en fotodetektor, vara utsignal efter förstärkning jämföras med en referens och med hjälp av en regulator styr ljuskällan. m ytterligare återkoppling kan införas i mätdonet om kvotbil- daren 44 utgår och utsignalen från filtret 47, vilken utgör en referenssigxal från givaren, efter jämförelse med en referens påföres en regulator för styr- ning av ljuskällorne i tanden eller av detektorförstärkaaen. Dê. flera ljus- detektorer ingår i måtdonet kan ytterligare en reglerkrets bli aktuell för elektronisk matchningsstabilisering.

Figur 8 och 9 visar arrangemang för koncentration av :ett megnetiskt (figuu: 8) respektive ett elektriskt fält (figur 9) till den optiska modulatorn 34. I fallet med magnetfält koncentreras detta med hjälp av oken 90 och 91, som är utförda i magnetiskt material, och i fallet med elektriskt fält görs motsva- rande koncentration med en elektriskt ledande spets 92. Fibem 32 är antingen ansluten till optoelektroniken och elektroniken i fig 1 eller fig 6, beroende på. AC-DG-fält skall mätas.

Ett annat sätt att höja. den elektriska fältstyrkan är att utnyttja utarm- ningsområdet hos en plz-övergång som modulator enligt fig 9a. Det elektriska fältet genereras av spänningen U, som läggas över en halvledande pn-struktur (aina) med melp av elextroaema 159. :huset från ribsm 4 less in i utarm- ningsområdet 53, som fungerar som en vågledare och reflekteras av spegeln 34 tillbaka in i fibern 7. I princip kan en halvledarlaeerstruktur direkt an- vändas för denna typ av modulator.

Ljuset kan även ledas in vinkelrätt mot Ian-övergången vid fibern 145 i fig 9e. Detta förutsätter att man använder en genomskinlig kontakt eller ett hål på. diodens n-sida. Slutligen är p-skiktet i detta. fall utformat så, att det till största delen utgöres av ett rymdladdningsområde. Det senare villkoret kan uppfyllas genom en lämplig kombination av tjocklek och resistivitet hos p-skiktein - 'Ett problem vid användning av fältberoendet hos materialets bandgap är, att bandgapet även är temperattirberoende. Om givaren skall användas för mätning med hög noggrannhet inom ett stort temperaturområde, krävs därför att tempe- rahirstabilisering utföres. Fig 10a. och 10b, av vilka fig 10'b är ett snitt efter linjen x-x i fig 10a., visar en givare med en extra. modulator 92', som ej pâverkas av mätstorheten. Enligt fig 10b delas ljuset från fibern 32 i tvådelar, av vilka den högra. delen enligt figuren går genom ett filter 90' 10 15 20 25 35 7904752-8 och den av fältet F påverkade modulatorn 35, medan den vänstra delen går genom ett identiskt arrangemang med ett filter 91' och den av mätstorheten ej påverkade modulatorn 92'. Efter reflexion mot spegeln 34 går en del av de båda delarna av ljuset tillbaka genom modulatorenxa och filtren och in i fibern 32. Funktionen hos giva-arrangemanget framgår av fig 11, där spektral- fördelningen för det ljus, som kommer ut genom fibern 32 är 'bsteclcrxad 93, och där 94 och 95 anger transmissionsspektra för de båda filtren 90' och 91'.

Transmissionsspektret för modulatorema 33 och 92' är betecknat 96 och kan vara identiskt för båda. Vid en ökning av temperaturen komer transmissioeze- kurvan för modulatorerna att flytta sig åt vänster enligt pilarna 97. Detta gör att mer ljus komer in i fibern från den del av givaren, som har filtret 90' (lcurva 94), och inre ljus komer tillbaka från den del som har filtret 91' (kurva 95). vid lämpligt val av filter och modulatorer kan därigenom en tempe- raturkompensering erhållas. I stället för en bredbandig ljuskêaïlla med fördel- ningskurvan 93 kan två smelbandiga ljuskällor användas, vilka har fördel- ningslnirvonia 94 och 95 respektive. I stället för att ena modulatorn fungerar som dummvmodulator kan denna påverkas av mätstorheten med motsatt tecken, varigenom dubbla lmïânsligheten erhålles. Givaren enligt fig 6 (33) kan icke direkt utnyttja. elektronikenheten 53, då en kvotbildning av ljussignalerna från de båda modulstorerna ej ger någon stabilisering. Däremot ger en elektro- nisk sumering önskad temperaturstabilisering, varigenom helt enkelt kvotbil- daren 44 ersättes med ett summeringsdon.

Om två skilda ljuskällor användes, såsom visas i fig 6, 'bör emellertid ett enklare givare användas, såsom visas i fig 12. Ljuset från fibern 32 får passera. en dummymodulator 98 (se fig 12a), som ej utsättas för på» verkan av mätstorheten, samt modulatom 33. I fig 13 visas funktionen hos en sådan givare, där 99 och 100 markerar transmissionsspektret för mät- resp dummymodulatom och 102 resp 101 visar ljusspektrum för mät- resp referens- ljuset. Vid en ökning av gives-temperaturen komer absorptionsksnterna hos både 99 och 100 att flyttas åt vänster i! figuren och som resultat därav I minskar intensiteten hos det av modulatorn påverkade ljuset både med sv- seende på. ljuset från ljuskällan motsvarande kurvan 102 och från ljuskällor med avseende på kurvan 101. Vid kvot- eller skillnadsbildzxing av de två ljus- komponenterna., som reflekteras tillbaka in i fibern 32, kan därför tempera- turens inverkan kompenseras. Således kan även i detta fall mätdonet enligt fig 6 användas, om endast våglängdsområdena hos ljuskälloma 25 och 26 väljas så, att dessa sammanfaller med de båda modulatorenzas absorptionskanter en- ligt fig 13. . "790l:'752~8 10 15 20 25 35 Fig 14 visar en alternativ givare med temperaturkompensering. I detta fall är givaren uppdelad i två delar med den av fältet F påverkade mätmodulatorn 75 och den av fältet F opåverkade dummymodulatorn 76. Transmisienen genom de båda modulatorerna mäts med två. identiskt lika system med ljusledare .BO resp 81 och elektronikenheter 82 resp 85. Elektronikenhetezma motsvaras av den streckade fyrkanten 56 i fig 6^vid mätning av DC-fàlt. Ljus leds mellan enheten 82 och modulatorn 75 i fibern 80 och mellan enheten 85 och modulatorn 76 i .fibern 81. Skillnaden mellan signalerna från enheterna 82 och 85 bestäms i en subtraherare 84, och dess utsignal utgör en temperatumkompenserad mät- signal, som kan påföras ett registrerande instrument 85. Till skillnad från den i fig 15 visade kompenseringen kan här användas modulatorer med sanna 'bandgap. En ökning av temperaturen kommer att medföraen minskning av trans- missionen lika mycket i de båda modulatorerzza. Skillnadssigzzalen ut från subtraheraren 84 är därför opåverkad av temperaturen.

I stället för att använda en dummymodulator och en mätmodulator kan två. mät- modulatorer användas, vilket förutsätter att de båda modulatorerna påverkas med olika tecken av mätstorheten. ßigenom kan dubbla känsligheten erhållas.

Fig 15 visar giva-funktionen för det fall att en ljuskälla med brett spektrum 88 användes. Om ljuskällan har en konstant intensitet över ett våglängde- område större än våglängdsemrådet för absorptionskanten 86 hos modulatorn, komer ett linjärt amband att erhållas mellan absorptionskantens förflytt- ning och ljusintensiteten hos det ljus, som passerat modulatorn. För att er- hålla. ett. linjärt samband även mellan mätstorheten och nämnda ljusintensitet kan en lämpligt vald ljuskälla, eventuellt kombinerad med filter användas.

I fig 15 har även karakteristiken 82 för ett filter lagts in. Med den visade transmissionshirvan kommer en givare med same. fluzktion som visats i fig 2 att erhållas. Filtret kan sättas in i strålgâxzgen var som helst mellan. ljus- källan och fotodetektorn i mätdonet enligt figurerna 1 och 6. För erhållande av det förhållande, som visas i fig 7, kan två filter användas med transmis- sionsspektra enligt kurvorna 5? och 58 i fig 7. Totalt fzinns fyra möjliglmeter att påverka mätdonets spektrala egenskaper, nämligen genom val av ljuskälla, filter i strålgången, modulator och fotodetektor.

Förutom att stabilisera mätdonet med de metoder, som visas i fig 1 och i fig 6, kan ett fiberoptiskt bryggarrangemang användas enligt fig 16. Därvid häva minst tre filter mellan mätelektroniken och de två. optiskt brgyggkopp- lade modulatorer, en referens- och mätmodulator, som avkänner aktuell mätstorhet. Ljus frân- ljuskällantwâlnleds via. fibern 106 till förgreningen 10 15 20 25 35 79011752-8 107, där en uppdelning av ljuset göres till förpeningsrna 108 och 109 och fibrerna. 110 och 111, vilka leder ljuset till referensmodulatorn 112 resp mitmodulatorn 114. Dessa är belagda med speglande skikt 113 resp 115, som reflekterar ljuset tillbaks. in i respektive fiber 110 ooh 111. Det reflek- terade ljuset ledes via förgreningarna 108 resp 109 rill fibrerna 119 resp 116 och detektorerna 120 resp 117. För matchningsstabiliserizlg av i första hand fibrerna. 110 och 111 och detektorerna 120 och 117 sänds moduler-at ljus från ljuskàïllan 124 via en fiber 125 och en spegel 126 in i fibern 110 och 111 maa ett konstant farnailanae. noausummkvensen :1 bestäms av essen- latorn 122, vilken via drivkretsen 123 styr ljuskällan 124. Själva match- ningsstabiliseringen erhålles genom skillnadsbildningen 131 av signalerna från detektorförstärksrna 121 och 118, demodulering av denna. skillnad med avseende på. frekvensen f1 i 132 och styrning av regulatorn 133 med denna demodulerade skillnadssigzal så. att den reglerbara detektorförstärksren 118 ställen in för erhållande sv olika stor f1-komponent pá utgången hos 121 som på utgången hos 118. Övrig mätdonsstabilisering samt kompensering för mätmodulatoms temperaturdrift erhålles genom âterkopplingen via referens- module-torn till ljuskällan 105. Därvid filtreras fi-komponenten på utgången av detektorförstärkeren 121 bort av lågpsssfiltret 127, vars utsignal Jäm- föres med referensspänning Vmf i skillnadsbildsren 128. Den därvid-erhållna signalen användes som felsigaal till regulatorn 129, som styr ljuskällan 105 via drivkretsen 130 så., att utsignalen från 127 hållas lika med Vref. själva mätsigzalen erhålles efter lâgassfiltrerizlg av detektorsigxalen från nüt- storheten och påföres donet 135.

I stället för att använda spegeln 126 för återkoppling av ljus från fibern 125 till fibrerna 110 ooh 111 kan arrangemanget enligt fig 16e. med en separat koppling 138 användas. Därvid kan modulatorezna helt täcka fibrernas 136 och 137 ändytor och inga restriktioner ställas på. avståndet mellan referens- och mätmodulator. Eänellertid erhålles ingen matohningsstabilisering av fiberbitarna 136 och 137.

Om mätstorheten påverkar de båda modulatorenza med olika tecken och ingen referens användes erhålles dubbla känsligheten hos mëtsigzzalen genom att denna erhålles som skillnaden mellan detektorsigrzalerna. Stabiliserings- signalen för styrning av regulatorn 129 bildas därvid som summan av detektor- sigrxalerna. Om i stället mätstorheten påverkar de båda modulatorenxa med same tecken användes summan av detektorsigrzalerna som nrätsigzaal och skillnaden som stabiliseringssigxzal. Därvid erhålles dock ingen temperaturstabilisering om inte temperaturkänsligheten hos detektorenza har olika tecken.

Claims (21)

s' ~790l;'752-8 10 15 10 I stället för att stabiliseringssigrxalen via. regulatorn 129 styr ljus- källan kan denna styra. detektorförstärkxzingama i tandem. Ytterligare en variant att kompensera mätsigxzalen från instabiliteter i :nätdonet är att göra en kvotbildning mellan mät- och stabiliseringssigzaal. Vidare skall nämnas, att förgreningar-ns. 107, 108 och 109 kan utgå. om ljuset från ljuskàlllan 105 leds i en separat fiber fram till modulatorerna 112 och 114. Slutligen visas i fig 17 användningen av en fiberoptisk magnetfältsdetektor 34 som lägeegivare. Permanentmsgzeten 140 ger upphov till ett megnetiskt flöde vid den lcrets, som bildas av 141 och 142, vilka. är tillverkade av magnetiskt material. Ju närmare mätobjektet 142 magneten 140 och/eller sensorn 54 befinner sig, desto mindre blir luftgapet i kretsen och desto större magnetfältet över sensorn. Lägesgivaren kan användas för t ex gräns- lagesinaikering och för avleuming av tananjui via varvuslsnstning. i Uppfinningar-ne enligt ovan kan varieras på mångabenda sätt inom ramen för nedanstående patentlccav. PATENDKRAV

1. Optiskt nätdon för mätning av magnetiska. och elektriska fält, innehåll- ande en givare med minst en optisk moduletor, som består av ett material, vers optiska egenskaper är beroende av nämnda fält, samt anordningar för uppmät- ning av de nämnda optiska egenskaperna med hjälp av ljus, som ledes in i ochuturgiveren, kännete cknat därav, att givaren(G) ärså. utformad, att nämnda fält ger upphov till förändringar hos minst en absorp- tionskant i nämnde materials iljusabsorptionsspektnm.

2. Ifätdon enligt petentlu-av 1, k ä. n n e t e o k n a t därav, ett transporten av ljus in i och ut ur givaren (G) sker med hjälp av optiska fibrer (s, 4. 1, 50-52)-

3. lfaltdon enligt patentkrev 1, k ä. n n e t e c k n a t därav, att mnaulsçcr (5) består av palmen, pelyrusvallmt, mistanmf eller -_ amorft material.

4. 14. 'Nätdon enligt patentlmav 3, k ä. n n e t e c k n a. t därav, att nämnda. material utgöres av en isolator eller en halvledare. 7904752-8 11

5. Iffitdon enligt patentlccav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämde fältberoende orsakas av de s k Landau-nivâenza i ett magnetiskt fält.

6. Nfátdon enligt patentlcrav 1, k ä. n n e t e c k n a t därav, att nämnda fältberoende orsakas av den s k I-'razxz-Keldysh-effekten i elektriska fält.

7. lflätdon enligt patentlccav 5, k ä n n e t e o k n a t därav, att nämnda materials bandgap ger en absorptionskant (21, 22) i samma våglängde- område som det för mätningen använda ljuset.

8. Mätdon enligt patentlnav 1, k ä n n e t e c kn a t därav, att materialet i modulatorn (S) är dopat eller sammansatt av pulver från olika material med olika bandgap ooh/eller störnivåer för erhållande av önskad form hos materialets absorptionskant (21, 22).

9. lfitdon enligt patentkncav 1, k ä. n n, e t e o k n a. t därav, att nämnda anordningar för uppmätning av de optiska egenskaperna hos nämnda modulator (5) är anordnade att mäta. nämnda materials ljusabsorption vid minst två icke-identiska våglängdsområden (Å1, Åz), där ena våglängde- området åtminstone till en del sammanfaller med váglängdsomrddet för mate- rialets absorptionskant.

10. Màïtdon enligt patentlcrav 9, k ä. n n e t e c k n a t därav, att nämnda uppmätning är anordnad att utföras medelst minst tvâ lysdioder (25, 26) eller lesrar med skilda emissionsspektra eller med minst en våglängde- modulerad laser eller med minst en halvledarlaser som omväxlande drivs som lysdiod och laser.

11. Mätdon enligt patentlu-av 9, k ä. n'n e t e c k n a t därav, att nämnda uppmätning är anordnad att göras medelst minst tvâ fotodioder och/eller fototransistorer, försedda med optiska filter (90, 91).

12. Nätdon enligt patentkrav 1, k ä n n e t e o k n a. t därav, att nämde. mätdon innehåller minst två. modulatorer, av vilka minst en år anordnad att påverkas av den storhet som skall mätas, att modulatorn är anordnad att påverkas olika av mätstorhet och temperatur, amt att kom- pensation för temperattxrens inverkan på modulatorerna är anordnad att göras genom lämplig -behandlixag av ljussigzalerna från modulatorerna. ._.79n47s2-a 12

13. 15. :stam enlig: pacenémav 12, k a n n e f e e k n a 1. av anordningar (so, az, s1, sz, 110, 111) för uppsättning av ljuafranemiaeienen i var och en av nämnda modulatorer vid minst ett våglängdsområde, samt anordningar (84, 117-155) för bestämning av Sulman, Sum eller km mellan ae upp- mätta. transmis sionsvärdena.

14. Mätdon enligt patentki-av 12, k ä n n e t e c k n a. t av anordningar för uppnätning av ljustransmission i var och en av nämnda. modulatorer vid minst ett våglängdsområde, samt anordningar för reglering av minst en ljus- kàïlla. och/ eller minst en ljusdetektor med tillhörande elektronik för er- hållande av nämde. kompensation.

15. Mätdon enligt patentbav 12, k 'a'. n n e t e c k n a. t därav, att frekvens- eller tidsmultiplexat ljus vid modulatorerna är anordnade att tillföras med konstanta. förhållanden till det av modulatorerna påverkade ljuset, och att ledas tillsammans med detta ljus till i mätdonet ingående ljusdetektorer, och att skillnaden mellan detektorsigzzalerna med avseende på det modulerade ljuset användes för att styra matohningen mellan de op- tiska kanalerna till respektive modulator.

16. l-Kätdon. enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a. t därav, att det för använda ljuset innehåller tvâ. komponenter med skilda ljus-_ spektrum, att ljusspektrxzm för den ena. komponenten till åtminstone en del sanmanfaller med absorptionskanten hos den modulator som är påverkad av mätstorheten, och att ljusspektrum för den andra komponenten ligger i ett vâglängdsområde, där absorptionsspektrnm för den mätande modulatorn är mindre påverkad av mätstorheten.

17. Idätdon enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n e. t därav, att de använda ljuskalllorna. (25, 26) är temperaturstabiliserade.

18. 118. Måïtdoruenligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att fältkonoentratorer av kàïxzt slag är anordnade att appliceras till nämnda material för höjning av fältstyrkan i materialet.

19. I/ätdon enligt patentkrav 1, k ä n n e t e e k n a. t därav, att nämnda material är anordnat att monteras i ett luftgap i en magnetisk jlcrets, där magnetfáltet bestäms av storleken hos detta och/eller andra luftgap i kretsen. 79014752-8 13

20. Fätdon enligt patentlcrav 4, k ä n n e t e c k n a. t därav, att de i mätdonet ingående ljuskälloma., ljusdetektorema. och modulatorerzxa. ut- göres av halvledaze från grupp IV, II-VI eller III-V, t ex Ge, GaAa, GaP och AlAs.

21. Pfitdon enligt patentlcrav 1, k ä n n e t e c k n a t däæav, att det elektriska fältet än: anordnat att läggas över en pn-övergâng och att det bildade utarmningsområdet användes som modulatør.