SU970236A1 - Измеритель напр женности электрического пол - Google Patents

Description

Изобретение относится к электройзмеритёльной технике и может быть использовано в высоковольтных установках и системах, а также при мощных ‘ электромагнитных явлениях в атмосфере: разряде молнии на объект, разряде генератора импульсного напряжения, имитирующим попадание молнии в объект и т.д.

Известны электрооптические устройства для измерения напряженности электрического поля, содержащие источник монохроматического плоекополяризованного луча света, электрооптически активную среду, которая становится двулучепреломляющей при воздействии измеряемого электрического поля, анализатор,совмещенный с. плоскостью поляризации невозмущенного луча света, компенсатор и фотопрйемник, последний используется как нуль-индикатор, а отсчет измеряемого параметра поля (напряженности или напряжения ) производится по шкале компенсатора,когда регулировка компенсатора 'обеспечивает на фотоприемнике нуль, компенсируя двулучепреломление электрической активной среды, вызванное воздействием измеряемого поля (1). ,

Однако указанные устройства не позволяют измерять сравнительно малые величины напряженности электри5 ческого поля (менее 100 В/см)· изза их малой чувствительности.

Кроме того, они не могут быть использованы для измерения напряженное ти поля в пространстве, так как поз10 воляют определять лишь среднюю напряженность поля в электрооптически активной среде ячейки (в пространстве, ограниченном электродами ячейки).

Наиболее близким по технической ^э сущности к предлагаемому является устройство для измерения напряженное ти электрического поля, содержащее источник света, поляризатор, фор20 мирукмций плоскополяризованный луч света, модулятор и фотоприемник (2).

Недостатком указанного устройства является низкая чувствительность.

Цель изобретения - повьвпение чувствительности и расширение функциональных . возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе напряженности поля, содержащем источник света в виде лазера, поляризатор, прост’θ ранственный модулятор и фотоприем3 ник, пространственный модулятор вы. полнен в виде зонда из трех идентичных цилиндров-кристаллов Керра с взаимно перпендикулярными осями, установленных на пути луча и включенных в лазерный резонатор. 5

На чертеже изображена блок-схема измерителя напряженности электрического поля.

Измеритель напряженности электрического поля содержит зеркала. 1 и 2, Ю образующие резонатор, причем зерка- . ло 2 полупрозрачно, поворотные зеркала 3 и 4, лазер 5, электрооптический кристаллический элемент обладающий эффект Керра, выполненный в виде зонда , j 5 'из трех идентичных цилиндров 6,7 и 8 с . взаимно перпендикулярными осями,четвертьволновую пластину 9, поляризатор 1Q фотоприемник 11, содержащий фотосмеситель с частотныщ анализатором (не no-_jn казан). Поворотные зеркала 3 и 4 жестко укреплены на общем основании с цилиндрами б, ’7 и 8 и зафиксированы внутри .резонатора между зеркалами 1 и 2.

Устройство -работает следующим образом.

При отсутствий измеряемого поля информационный луч лазера 5 не претерпевая никаких изменений свободно проходит через цилиндры-кристаллы 30 7, 8 и 9 зонда, оптически связанные поворотными зеркалами 3 и 4, полупрозрачное зеркало 2, четвертьволновую пластину 9, поляризатор 10 и попадают в фотоприемник 11,-который 35' регистрирует состояние поляризации. При воздействии напряженности измеряемого поля на электрооптические кристаллы 6, 7 и. 8 зонда начальное состояние поляризации лазерного лу- 40 ча изменится за счет двулучепреломления в кристаллах б, 7 и 8, что регистрируется фотоприемником 11.

Таким образом, измеряемое электрическое поле одновременно воздейст- 45 вует на электрические кристаллы. 6, 7 и 8. При этом разность фаз составляющих плоскополяризованного луча, приобретаемая после прохождения через каждый кристалл, расположенный на каждой оси прямоугольных ко- ⁵⁰ ординат, пропорциональна сумме квадратов проекций измеряемого век- о тора Е на две другие оси координат.

Выполнение зонда из трех идентичных цилиндров-кристаллов Керра с 55 взаимно перпендикулярными осями, установленных на пути луча лазера, позволяет определять модуль измеряемой напряженности произвольно направленного электрического поля. Это 60 достигается.не путем математических операций стремя отдельными измеренными проекциями напряженности на оси координат, а автоматически, путем одновременной модуляции этими тремя проекциями вектора Е интенсивности связующего информационного луча и его воздействием на общий фотоприемник .

Цилиндрическая форма кристалла зонда автоматически обеспечивает перпендикулярность к поверхности кристалла проекций напряженности произвольно направленного электрического поля, не совпадающих с осями цилиндра, т.е. соответствующие проекции напряженности изменяемого электрического поля в электрооптической среде будут всегда перпендикулярны информационному лучу, как- это необходимо для работы кристалла Керра.

Упомянутые цилиндры жестко укреплены на общем основании с двумя поворотными зеркалами для того, чтобы обеспечить стабильность работы лазерного резонатора при возможных вибрациях и других воздействиях.

Высокая точность и чувствительность, обеспеченные конструкцией зонда в сочетании с лазерным резонатором, позволяют использовать прибор в качестве образцовой меры при -государственной проверке приборов аналогичного назначения.

Прибор позволяет измерять непрерывные и импульсные сигналы, а также сигналы импульсного однократного действия (разряда молний, конденсаторов и т.п.).

Claims (2)

1. ник, пространственный модул тор вы . полнев в виде зонда из трех идентичных цилиндров-кристаллов Керра с взаимно перпендикул рными ос ми, установленных на пути луча и включенных в лазерный резонатор. На чертеже изображена блок-схема измерител  напр женности электри ческого пол . Измеритель напр женности электри ) ческого пол  содержит зеркала 1 и 2 образугадие резонатор, причем зеркапо 2 полупрозрачно, поворотные зеркала 3 и 4, лазер 5, электрооптичес кий кристаллический элемент обладающи эффект Керра, выполненный в виде зонда из трех идентичных цилиндров 6,7 и 8 взаи:«1но перпе ндикул рными ос ми,чет вертьволновую пластину 9, пол ризатор фотоприемник 11, содержащий фотосме тель с частотныг анализатором (не п казан). Поворотные зеркала 3 и 4 жестко укреплены на общем основании с цилиндрами б, 7 и 8 и зафиксированы внутри .резонатора между зеркалами 1 и 2. Устройство;.работает следующим об разом. При отсутстви1| измер емого пол  информационный луч лазера 5 не претерпева  никаких изменений свободно проходит через цилиндры-кристаллы 7, 8 и 9 зонда, оптически св занные поворотными зеркалами 3 и 4, полупрозрачное зеркало 2, четвертьволно вую пластину 9, пол ризатор 10 и попадают в фотоприемник 11,. который регистрирует состо ние пол ризации. При воздействии напр женности измер емого пол  на электрооптические кристаллы 6, 7 и. 8 зрнда начальное состо ние пол ризации лазерного луча изменитс  за счет двулучепреломлени  в кристаллах б, 7 и 8, что регистрируетс  фотоприемником 11. Такиг/1 образом, измер емое электрическое поле одновременно воздейст вует на электрические кристаллы. 6, 7 и 8. При этом разность фаз состав л ющих плоскопол ризованного луча, приобретаема  после прохождени  через каждый кристалл, расположенный на каждой оси пр моугольных координат , пропорциональна сумм,е квадратов проекций измер еглого вектора Е на две другие оси координат. Выполнение зонда из трех идентич ных цилиндров-кристаллов Керра с взаимно перпендикул рными ос ми, установленных на пути луча лазера, позвол ет определ ть модуль измер е мой напр женности произвольно направ ленного электрического пол . Это достигаетс .не путем математических операций стрем  отдельными измеренными проекци ми напр женности на оси координат, а автоматически, путем одновременной модул ции этими трем  проекци ми вектора Е интенсивности св зующего информационного луча и его воздействием на общий фотоприемник . Цилиндрическа  форма кристалла зонда автоматически обеспечивает перпендикул рность к поверхности кристалла проекций напр женности произвольно направленного электрического пол , не совпадающих с ос ми цилиндра, т.е. соответствующие проекции напр женности измен емого электрического пол  в электрооптической среде будут всегда перпендикул рны информационному лучу, как- это необходшло дл  работы кристалла Керра. Упом нутые цилиндры жестко укреплены на общем основании с двум  поворотными зеркалами дл  того, чтобы обеспечить стабильность работы лазерного резонатора при возможных вибраци х и других воздействи х. Высока  точность и чувствительность , обеспеченные конструкцией зонда в сочетании с лазерным резонатором , позвол ют использовать прибор в качестве образцовой меры при -государственной проверке приборов аналогичного назначени . Прибор позвол ет измер ть непрерывные и импульсные сигналы, а также сигналы импульсного однократного действ.и  (разр да молний, конденсаторов и т.п.) . Формула изобретени  Измеритель напр женности электрического пол , содержащий источник света в виде лазера, пол ризатор, пространственный модул тор и фотоприамник , отличающийс  тем, что, с целью повьпдени  чувствительности и расширени  функциональных возможностей, пространственный модул тор выполнен в виде зонда из трех идентичных цилиндров-кристаллов Керра с взаимно перпендикул рными ос ми, установленных на пути луча и включенных в лазерный резонатор. Источники информации, прин тые во внимание при эксттертизе 1. Патент Франции № 1484684, кл. С, 13/40, 1960.
2. 2.Патент США 4002975, кп.324-96, 1977.

   -J