SU1406544A1

SU1406544A1 - Fiber-optical electric voltage sensor

Info

Publication number: SU1406544A1
Application number: SU864168105A
Authority: SU
Inventors: Михаил Михайлович Бутусов; Сергей Леонидович Галкин; Генадий Васильевич Комаров; Владимир Александрович Николаев; Вячеслав Алексеевич Шестериков
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича; Предприятие П/Я А-7672
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-06-30

Abstract

Изобретение относитс , в частности , к измерению электрических напр жений с помощью оптических средств и может быть использовано в системах дистанционного контрол . Волоконно-оптический датчик (ВОД) электрических напр жений содержит закрепленные на общем основании 6 пьезокерамические пластины 4,5 и волоконные световоды.(ВС) 2,3 со ступенчатым профилем, оси которых смещены в плоскости, перпендикул рной основанию одна относительно другой на величину Л х, равную (tg-arcsin(NA) dz + a) -а V, где NA и а - числова апертура и радиус сердцевины ВС соответственно, а также фотоприемник 1. ВОД имеет по- вьшенную чувствительность. 1 ил. с (ОThe invention relates in particular to the measurement of electrical voltages using optical means and can be used in remote monitoring systems. The fiber optic sensor (VOD) of electric voltages contains piezoceramic plates 4.5 and optical fibers fixed on a common base 6. The sun (2.3) has a stepped profile, the axes of which are displaced in a plane perpendicular to the base relative to each other by the value L x, equal to (tg-arcsin (NA) dz + a) -a V, where NA and a are the numerical aperture and radius of the core of the aircraft, respectively, as well as the photodetector 1. The VOD has a high sensitivity. 1 il. c (o

Description

W///////////////MW ///////////// M

О)ABOUT)

4ik.4ik.

тту/т/.ttu / t /.

Изобретение относитс к оптике, в частности к измерению электрически напр жений с помощью оптических средств, и может быть использовано, например, в системах дистанционного контрол .The invention relates to optics, in particular to the measurement of electrically voltages using optical means, and can be used, for example, in remote control systems.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности оптического датчика. The aim of the invention is to increase the sensitivity of the optical sensor.

На чертеже приведен предлагаемый датчик электрических напр жений.The drawing shows the proposed electrical voltage sensor.

Датчик содержит источник 1 излучени , оптически св занный с входным волоконным световодом 2, например, с помощью микролинзы, который торец- в торец, с технологическим зазором, &Z, состыкован с выходным волоконным световодом 3. Выходной конец входного световода 2 и входной конец вы- ходного световода 3 закреплены на соответствующих пьезокерамическГих пластинах 4,5, которые, в свою очередь, креп тс на общем основании 6, Конструкци основани обеспечивает на- чальное смещение световодов 2,3 в плоскости, перпендикул рной основа- ,нию, которое, например, может быть в виде ступеньки с высотой, обеспечивающей оптимальное начальное смещеThe sensor contains a radiation source 1 that is optically coupled to the input fiber 2, for example, using a micro lens, which is butt-in, with a technological gap, & Z, coupled to the output fiber 3. The output end of the input light guide 2 and the input end the output light guide 3 is fixed on the corresponding piezoceramic plates 4.5, which, in turn, are fixed on a common base 6, the base structure provides an initial displacement of the light guides 2,3 in a plane perpendicular to the base-2, which on An example may be in the form of a step with a height providing optimal initial displacement

ние световодов 2,3. Выходной торец выходного световода 3 сопр жен ,с фотоприемником 7.2.3 optical fibers. The output end of the output fiber 3 interfaced with a photodetector 7.

Датчик работает следуюпщм образом .The sensor works as follows.

Свет от источника 1 излучени вводитс во входной световод 2, который оптически св зан с выходным световодом 3. Измер емое электрическое напр жение подводитс к пьезоке- рамическим пластинам 4,5 образом , что торцы волоконных световодов смещаютс встречно друг относительно друга, тем самым вызыва изменение . св зи между световодами 2,3. При этом интенсивность света на выходе световода 3 мен етс и эти изменени регистрируютс фотоприемником 7. Максимальна чувствительность датчика обеспечиваетс при установке начальThe light from the radiation source 1 is introduced into the input light guide 2, which is optically coupled to the output light guide 3. The measured electrical voltage is applied to the piezoceramic plates 4.5 in such a way that the ends of the optical fibers are shifted opposite each other, thereby causing a change . connection between the optical fibers 2,3. At the same time, the light intensity at the output of the light guide 3 varies, and these changes are recorded by the photodetector 7. The maximum sensitivity of the sensor is ensured when installed,

него смещени х согласно выражению Лк tgarcsin(NA) + а )displacement of it according to the expression Lk tgarcsin (NA) + a)

где NA - числова апертура световода;where NA is the numerical aperture of the fiber;

5 0 5 5 0 5

00

5five

00

5five

а - радиус его сердцевины; Л Z - рассто ние между торцамиa is the radius of its core; L Z - the distance between the ends

световодов.light guides.

Работа пьезокерамических пластин в противофазе позвол ет увеличить чувствительность датчика в два раза при использовании пластин одного типа . Действительно, поскольку пьезо- керамические пластины, рабоча в противофазе , мен ют свои линейные.размеры в противоположные стороны, то общее изменение линейных размеров пьезокерамических пластин, а следовательно , и поперечное рассогласование торцов световодов будет суммироватьс , что, в свою очередь, привЪ- дит к увеличению чувствительности устройства, котора пропорциональна величине рассогласовани световодов.The operation of piezoceramic plates in antiphase makes it possible to double the sensitivity of the sensor when using plates of the same type. Indeed, since the piezoceramic plates, working in antiphase, change their linear dimensions in opposite directions, the overall change in the linear dimensions of the piezoceramic plates and, consequently, the lateral mismatch of the ends of the optical fibers will be summed up, which in turn leads to to an increase in the sensitivity of the device, which is proportional to the magnitude of the mismatch of the optical fibers.

Claims

Invention Formula

A fiber optic sensor of electrical voltages containing two piezoceramic plates fixed on a common base and two% fiber optic fibers with a stepped profile, refractive indices, each of which is fixed to a corresponding piezoceramic plate, the fiber optic axes parallel, and the ends are located at a distance LZ each other, the input end of one of the optical fibers is optically coupled to the source of optical radiation, and the output end of the other fiber is connected to a photodetector, which is That, in order to increase the sensitivity of the sensor, the axis of the fiber light -. water is displaced in a plane perpendicular to the base, one relative to the other by a value of 4x, which is determined from the expression

THEM (tgarcsin (NA) uz + a),

where NA is the numerical aperture of the fiber;

and - the radius of the core of the fiber,

and the piezoelectric plates are connected to the source of the measured voltage in antiphase.

VNIIPI Order 3189/42 Circulation 772

Random polygons pr-tie, Uzhgorod, st. Project, 4

Subscription