SU1529146A1 - Устройство дл измерени напр женности импульсного электрического пол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение чувствительности. Устр-во содержит источник 1 оптического излучени , две волоконно-оптические линии 2,4 св зи, измерительный зонд 3, фотоприемник 5, регистратор 6, оптическое волокно (ОВ) 7, защитный диэлектрический корпус 9, накидную гайку 10. С целью повышени  чувствительности с внешней стороны ОВ 7 расположена диэлектрическа  оболочка 8, показатель преломлени  которой выбран меньше показател  преломлени  ОВ 7.В основу работы положена амплитудна  модул ци  оптического излучени , проход щего через зонд 3, за счет потерь на микроизгибах, дифракции оптического излучени  на ультразвуке и уменьшени  числовой апертуры световода, при воздействии упругих деформаций, вызванных в обладающем обратным пьезоэлектрическим эффектом материале ОВ 7 изменением напр женности измер емого импульсного электрического пол . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  напр женности импульсного электрического пол 

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности.

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема предлагаемого устройства дл  измерени  напр женности импульсного электрического пол .

Устройство дл  измерени  напр женности импульсного электрического пол  содержит источник 1 оптического излучени , первую волоконную оптическую линию 2 св зи, измерительный зонд 3, вторую волоконно оптическую линию 4 св зи, фотоприемник 5, регистра- .тор 6, оптическое волокно 7, диэлектрическую оболочку 8, защитный диэлектрический корпус 9, накидную гайку 10.

Устройство дл  измерени  напр женности импульсного электрического пол  работает следующим образом.

В основу работы положена амплитудна  модул ци  оптического излучени , проход щего через измерительный зонд 3, за счет потерь на микроизгибах , дифракци  оптического излучени  на ультразвуке и уменьшени  числовой апертуры световода при воздействии упругих деформаций, вызвай- ных в обладающем обратным пьезоэлектрическим эффектом материале оптичес кого волокна 7 изменением напр женности измер емого импульсного электрического пол .

Упруга  деформаци  материала опти ческого волокна 7 линейно св зана с исследуемым электрическим полем

г d

Е,

(1)

где г - упруга  деформаци  обладающего пьезоэлектрическим эффектом материала оптического волокна 7;

пьезоэлектрический модуль, характеризующий величину деформации;

напр женность исследуемого импульсного электрического пол . Главную роль играют потери на

микроизгибйх, которые описываютс 

следующей зависимостью

d Е Гп , К,

.-4

-./г

(2)

где Г„ fi. - а 4 потери оптического излучени  на микроизгибах; посто нна ; радиус линии 2; радиус диэлектрической оболочки 8;

относительна  разность показателей преломлени , равна 

П,

(3)

где п, - показатель преломлени  материала оптического волокна 7;

п показатель преломлени  материала диэлектрической оболочки 8 оJ

В результате изменений а, а и Л при воздействии упругих деформаций возрастают потери оптического излу- чени , т.ео уменьшаетс  его амплитуда .

Возникшие в материале оптического волокна 7 упругие колебани  вызывают амплитудную модул цию проход щего через измерительный зонд 3 оптического излучени  за счет дифракции на ультразвуке.

Сила дифрагированного оптического излучени  измен етс  по закону

. 35

(А)

0

5

0

5

где Tj

т„ сила дифрагированного оптического излучени ; сила излучени  на входе измерительного зонда 3; посто нна , равна  3,14; длина волны оптического излучени ;

длина измерительного зон- да 3; . акустооптическое количеств во материала оптического волокна 7;

мощность упругих колебаний, возникших в материале оптического волокна 7; площадь поперечного сечени  оптического волокна 7. Из выражени  (4) видно, что сила дифрагированного оптического излучени , а значит и потери этого излучени , завис т от мощности упругих колебаний (при условии посто нства остальных составл ющих формулы (4),

1о М ft

1 М Р S котора  зависит от напр женности измер емого импульсного электрического пол .

Кроме того, потери оптического излучени  возникают за счет уменьшени  числовой апертуры NA измерительного зонда 3 при воздействии упругих колебаний, возникающих в материале оптического волокна 7, котора  равна

NA sin0 in - n|

(5)

где Q - предельный угол падени  оптического излучени  на торцовую поверхность оптического волокна, соответствующую максимальному углу полного внутреннего отражени ; п - показатель преломлени  материала оптического волокна; п„ - показатель преломлени  ма- . териала диэлектрической

оболочки 8.

Из формулы (5) видно, что при изменении коэффициентов преломлени  п, и Hj под воздействием упругих колебаний в измерительном зонде 3 уменьшаетс  числова  апертура, а значит возрастают потери оптического излучени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  напр женности импульсного электрического пол , содержащее последовательно включенные источник оптического излучени , первую волоконно-оптическую

   линию св зи, измерительный зонд,

   оптическое волокно которого выполнено из материала, обладающего обратным пьезоэлектрическим эффектом, вторую волоконно-оптическую линию

   св зи, фотоприекник и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, с внешней стороны оптического волокна расположена диэлектрическа  оболочка , причем показатель преломлени  материала диэлектрической оболочки йыбран меньшим показател  преломлени  оптического волокна.