SU1626230A1

SU1626230A1 - Волоконно-оптический датчик электрических напр жений

Info

Publication number: SU1626230A1
Application number: SU894665122A
Authority: SU
Inventors: Владимир Акопович Акопьян; Евгений Кузьмич Иванцов; Олег Игоревич Гусев; Нина Федоровна Безуглова
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Изобретение относитс к области техники измерений электрических напр жений с помощью оптических средств. Цель - повышение чувствительности и расширение диа- пазона измер емых напр жений. Устройство содержит два закрепленных на общем основании 3 пьезозлемента 1 с электродами 2 и два волоконных световода 5, каждый из которых закреплен на противоположной от основани поверхности соот- ветг т ующего пьезоэлемента. Входной то )еи тервого световода оптически св зан с источником оптического излучени 7, выходной торец второго - с фотоприемником 8. Дл достижени цели оптические осп обоих световодов совпадают, ьыходной торец первого и входной торец второго световодов в отсутствие измер емого напр жени примыкают вплотную друг к другу, а подключенные с одинаковой пол рностью через выпр мительный мост 9 пьезоэлеменгы 1 прикреплены одной из электродирован- ных поверхностей к основанию 3 с ограничительным выступом 4 между ними и пол ризованы параллельно плоскости основани 3 в противоположных направлени х. 1 ил. (Л С

Description

, . -. m

/////ЩЩ7

Изобретение относитс к области техники измерений электрических напр жений с помощью оптических средств и может быть использовано в приборостроении, в системах дистанционного автоматического контрол и управлени .

Цель изобретени - повышение чувствительности и расширение диапазона измер емых напр жений.

На чертеже изображена схема волоконно-оптического датчика электрических напр жений .

Датчик состоит из двух пьезоэлеменгов 1 с электродами 2 на их противоположных гран х (поперхност х). Одной электродиро- ванной поверхно1 ыо пьезоэпемеиты 1 закреплены на общем основании 3 с ограничительным выступом 4, на противоположной электро/ фованной поверхности каждого пьезоэлемента закреплены первый и второй световоды 5. Оптические оси 6 первого и второго волоконных световодов 5 совпадают, причем входной торец первого световода оптически соединен с источником 7 оптического излучени , а выходной торец второго световода - с фотоприемником 8, при этом выходной торец первого и входной торец второго световодов примыкают один к другому вплотную, а пьезоэле- менты 1 пол ризованы в направлении, параллельном плоскости общего основани 3. Ректоры пол ризации PS пьезоэлемен- тов 1 направле ш в противоположные стороны . Пьезоэлементы 1 подключены к измер емому напр жению с оди оковой пол рностью через выпр мительный мост 9.

Волоконно-оптический датчик электрических напр жений работает следующим образом.

Измер емое напр жение через выпр мительный мост 9 подаетс на электроды 2 обоих пьезоэлементов 1. Благодар тому, что пьезоэлементы 1 подключены к измер емому напр жению через электроды 2, пло- скость которых параллельна вектору пол ризации, в пьезозлементпх возбуждаетс в основном сдвигова мода колебаний. Напр жение возбуждает в пьезоэлементах сдвиговые колебани в плоскости, перпендикул рной плоскости о& цего основани 3 и параллельной общей оптической оси 6 волоконных световодов 5. Ч зм больше величина амплитуды измер емого напр жени , тем больше зозор Д Z, возникающий при этом между торцами световодов 5. Увеличение зазора приводит к пропорциональному изменению интенсивности светового пото ка, генерируемого источником оптического

излучени 7 и проход щего через волоконные световоды. Световой поток с выхода второго световода поступает на фотоприемник 8, Таким образом, при измерении амплмтуды измер емого напр жени оптические оси первого и второго световодов 5 не смещаютс и сохран ют исходное положение, т.е. полностью совпадают, но зазор AZ между торцами световодов мен етс от нул до максимального и обратно. Пропорционально величине зазора мен етс интенсивность светового потока. Дл кварцевого многомодового световода диаметром , например, 50 мкм увеличение зазора Ј2 от 0 до 10 мкм (продольное смещение) приводит к росту оптических потерь до 5 дБ и соответствующему уменьшению интенсивности светового потока. Поперечное же смещение осей торцов такого световода,

равное 10 мкм, приводит к увеличению оптических потерь от 1,5 дБ. Эти данные позвол ют сделать вывод, что датчики по изобретению имеют чувствительность, по крайней мере в три раза большую, чем чувствительность известного датчика. Кроме того, предлагаемый датчик имеет больший диапазон измер емых напр жений, чем известный . В частности, нижн граница диапазона ограничена в известном датчике величиной зазоров ДХ (поперечное смещение ) и Д7, а в предлагаемом датчике (при нулевом напр жении) , и поэтому диапазон измер емых величин в этом решении шире в сторону меньших величин. Отсутствне поперечного смещени ДХ обеспечивает расширение диапазона в сторону больших величин.

40

Claims

Формула изобретени

Волоконно-оптический датчик электрических напр жений, содержащий два закрепленных на общем основании пьезоэлемента и два волоконных световода,

каждый из которых закреплен на противоположной от основани поверхности соответствующего пьезоэлемента, причем входной торец первого световода оптически соединен с источником оптического излучени , а выходной торец второго световода - с фотоприемником, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и расширени диапазона измер емых напр жений , оптические оси световодов совпадают , выходной торец первого и входной торец второго световодов в отсутствие измер емого напр жени примыкают друг к другу вплотную, а подключенные с одинаковой пол рностью через выпр мительный

мост пьезоэлементы одной из электродиро- ними и пол ризованы параллельно плсско- ванных поверхностей прикреплены к осно- сти этого основани в противоположных на- ванию с ограничительным выступом между правлени х.