ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике, а именно к волоконно-оптическим измерительным и контролирующим устройствам, и может быть использована для измерения и контроля, магнитных полей и электрических токов.
За прототип принято информационно-измерительное устройство контроля магнитного поля и электрического тока (патент RU, №2213356, кл. G01R 29/00, 2003), содержащее источник оптического излучения, соединенный с поляризатором посредством волоконного световода, магнитооптическую ячейку Фарадея, анализатор и фотоприемник. Повышение температурной стабильности в прототипе по сравнению с аналогом обеспечивается тем, что угол между оптическими осями поляризатора и анализатора выбирается в зависимости от длины магнитооптической ячейки Фарадея, выполненной в виде оптически активного кристалла.
Недостатком данного устройства является то, что постоянная Верде, характерная для каждого конкретного магнитооптического материала, называемая также удельным магнитным вращением, зависит от температуры, и еще в большей степени от длины световой волны. В итоге это приводит к погрешности измерения, то есть к снижению точности.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности измерений.
Поставленная задача решается тем, что в информационно-измерительном устройстве контроля магнитного поля и электрического тока, содержащем источник оптического излучения, волоконный световод, поляризатор, магнитооптическую ячейку Фарадея, анализатор и
фотоприемное устройство, в отличие от прототипа последовательно с фотоприемным устройством соединен PIC-микроконтроллер содержащий порты ввода/вывода, вычислительный блок, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, к выходу PIC-микроконтроллера подключены устройство отображения информации и записывающее устройство.
На фиг.1 приведена структурная схема заявляемого информационно-измерительного устройства контроля магнитного поля и электрического тока, где 1 - источник оптического излучения (лазер или лазерный диод), 2 - волоконный световод, 3 - поляризатор, 4 - магнитооптическая ячейка Фарадея, 5 - анализатор, 6 - фотоприемное устройство (фотодиод), 7 - PIC-микроконтроллер, 8 - устройство отображения информации, 9 - записывающее устройство.
На фиг.2 приведена круглая шина 1 с измеряемым током I, указаны направления тока I и светового потока Ф в магнитооптической ячейке Фарадея 2 и картина магнитного поля вокруг шины с током.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При прохождении излучаемого лазерным диодом 1 света, через поляризатор 2 (фиг.1) он становится плоскополяризованным.
При протекании электрического тока I по проводнику 1 (фиг.2) вокруг него создается магнитное поле, напряженность которого по закону полного тока определяется как
где R - расстояние от проводника с током до рассматриваемой точки.
Под воздействием магнитного поля, вектор напряженности которого Н совпадает с направлением плоскополяризованного света в магнитооптической ячейке Фарадея, происходит поворот плоскости поляризации на угол
где L - длина пути света в магнитооптической ячейке Фарадея.
В анализаторе 5 (фиг.1) угол поворота плоскости поляризации плоскополяризованного луча φ преобразуется в изменение мощности оптического сигнала
0
где Р - мощность света при отсутствии магнитного поля.
Оптический сигнал с выхода анализатора поступает в фотодиод 6 (фиг.1), а далее в виде электрического сигнала в PIC-микроконтроллер 7, содержащий порты ввода/вывода, вычислительный блок, в котором происходит учет влияния температуры и длины световой волны, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь. Данные с выхода PIC-микроконтроллера 7 могут быть отображены на устройстве отображения информации 8, и храниться в записывающем устройстве 9.
Таким образом, предлагаемое информационно-измерительное устройство магнитного поля и электрического тока отличается от аналогичных возможностью сохранения и отображения результатов измерения, а так же увеличенной точностью измерений, за счет того, что в вычислительном блоке PIC-микроконтроллера осуществляется учет влияния температуры и длины световой волны.