Волоконно-оптическое информационно-измерительное устройство

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения электрического напряжения и напряженности электрического поля. Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей и повышении точности измерений.

Свет с двумя различными длинами волн ₁ и ₂ по волоконному световоду достигает первой оптической системы с микрообъективом, который формирует параллельный пучок, падающий на интерференционный светофильтр системы. Излучение с длиной волны ₁ поступает на первое измерительное плечо, а излучение с длиной волны ₂ поступает на второе измерительное плечо, идентичное первому. Затем оба пучка проходят через электрооптическую ячейку Поккельса, причем изменения показателя преломления в соседних доменах имеют разные знаки. В результате модулирующий элемент представляет для проходящего через него света дифракционную решетку. Диафрагма пропускает только ту часть излучения, которая попадает в первый дифракционный максимум. Линза формирует световой поток, возвращаемый призмой через градиентную стержневую линзу, формирующую параллельный пучок на модулирующий элемент, где происходит повторная дифракция, первый максимум которой пропускается диафрагмой и вводится градиентной стержневой линзой в объединитель, который объединяет световые потоки с длинами волн ₁ и ₂, прошедшие по двум идентичным плечам измерителя, и вводит их в фотоприемник. Сигналы с фотоприемника поступают последовательно на усилитель, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство и микроконтроллер, управляющий запоминающим устройством, жидкокристаллическим индикатором и печатающим устройством.

Полезная модель относится к измерительной технике, энергетике и приборостроению и может быть использована для измерения электрического напряжения и напряженности электрического поля.

Известно устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения (СССР, авторское свидетельство №1327014, Кл. G01R 13/40, 1985), которое содержит источник монохроматического света, модулирующий элемент, выполненный из электрооптического монокристалла со сформированной на нем регулярной доменной структурой, на противоположные грани модулирующего элемента нанесены плоские электроды, после модулирующего элемента размещена диафрагма, центр которой совпадает с осью светового пучка. Через диафрагму проходит только первый дифракционный максимум. Интенсивность света, прошедшего через диафрагму, регистрируется фотоприемником.

Недостатками такого устройства являются низкая чувствительность, определяемая длиной пути луча в кристалле модулирующего элемента, недостаточная достоверность измерения, определяемая характеристиками среды распространения светового излучения от передатчика до приемника, непригодность устройства для измерений при значительном удалении модулирующего элемента от источника и приемника излучения.

За прототип принято устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения (Российская Федерация, патент №2032181, Кл. 6 G01R 13/40, 1991), содержащее двухволновый источник излучения и фотоприемник, оптически связанные посредством световодов с датчиком, включающим в себя модулирующий элемент из электрооптического кристалла, в котором сформирована регулярная

доменная структура с осями доменов, перпендикулярными плоскостям электродов, нанесенных на две противоположные грани этого элемента.

Недостатками данного устройства являются пониженная точность и ограниченные функциональные возможности.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.

Поставленная задача достигается за счет того, что в волоконно-оптическом информационно-измерительном устройстве, содержащем последовательно оптически соединенные первую оптическую систему с микрообъективом, электрооптическую ячейку, вторую оптическую систему с линзами и фотоприемник, в отличие от прототипа, последовательно с фотоприемником электрически соединены усилитель, аналого-цифровой преобразователь, регистр памяти и контроллер, выходы которого связаны с жидкокристаллическим индикатором, печатающим устройством, аналого-цифровым преобразователем и регистром памяти.

На фиг.1 показана структурная схема волоконно-оптического информационно-измерительного устройства.

Устройство содержит источник излучения 1, первую оптическую систему с микрообъективом 2, электрооптическую ячейку Поккельса 3, вторую оптическую систему с линзами 4, фотоприемник 5, усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7, регистр памяти 8 и контроллер 9, выходы которого связаны с жидкокристаллическим индикатором 10, печатающим устройством 11, аналого-цифровым преобразователем 7 и регистром памяти 8.

Устройство работает следующим образом.

Генерируемый излучателем 1 свет с двумя различными длинами волн ₁ и ₂ по волоконному световоду достигает первой оптической системы с микрообъективом 2. Микрообъектив формирует параллельный пучок, падающий на интерференционный светофильтр системы. Излучение с

длиной волны ₁ поступает на первое измерительное плечо, а излучение с длиной волны ₂ поступает на второе измерительное плечо, идентичное первому. Затем оба пучка проходят через электрооптическую ячейку Поккельса 3. Так, как оси соседних доменов направлены навстречу одна другой, то изменения показателя преломления в соседних доменах имеют разные знаки. В результате модулирующий элемент представляет для проходящего через него света дифракционную решетку с периодом, равным периоду доменной структуры, и амплитудой изменения показателя преломления соседних доменов 2n. Диафрагма пропускает только ту часть излучения, которая попадает в первый дифракционный максимум. Линза формирует световой поток, возвращаемый призмой через градиентную стержневую линзу, формирующую параллельный пучок на модулирующий элемент, где происходит повторная дифракция, первый максимум которой пропускается диафрагмой и вводится градиентной стержневой линзой в объединитель, который объединяет световые потоки с длинами волн ₁ и ₂, прошедшие по двум идентичным плечам измерителя, и вводит их в фотоприемник 5. Сигналы с фотоприемника поступают последовательно на усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7, запоминающее устройство 8 и микроконтроллер 9, управляющий запоминающим устройством 8, жидкокристаллическим индикатором 10 и печатающим устройством 11.

Таким образом, последовательное соединение усилителя, аналого-цифрового преобразователя, регистра памяти и контроллера позволяет повысить точность устройства, а жидкокристаллический индикатор и печатающее устройство позволяют расширить функциональные возможности устройства.

Волоконно-оптическое информационно-измерительное устройство, содержащее последовательно оптически соединенные первую оптическую систему с микрообъективом, электрооптическую ячейку, вторую оптическую систему с линзами и фотоприемник, отличающийся тем, что последовательно с фотоприемником электрически соединены усилитель, аналого-цифровой преобразователь, регистр памяти и контроллер, выходы которого связаны с жидкокристаллическим индикатором, печатающим устройством, аналого-цифровым преобразователем и регистром памяти.