Датчик магнитного поля

Датчики на основе поляризиции света

Рассмотрим датчики, в которых используется модуляция измеряемым объектом поляризации света. Типичные примеры: датчик магнитного поля на основе эффекта Фарадея, датчик электрического поля на основе эффекта Поккельса, датчик давления на основе эффекта фотоупругости.

Эффект Фарадея. Этот эффект заключается в том, что под воздействием магнитного поля, вектор напряженности которого совпадает с направлением света, наблюдается поворот плоскости поляризации света, проходящего через вещество. Угол фарадеевского вращения φ_F при напряженности магнитного поля H, длине светового пути в веществе L выражается как

.

Здесь величина V_r,называемая постоянной Верде, характеризует активность эффекта Фарадея для данного вещества.

На рис. 22.5 приведена структурная схема датчика магнитного поля.

Световые лучи передаются от источника (обычно светодиода) в светочувствительную часть датчика с помощью многомодового оптического волокна. В чувствительной части световая волна с линейной поляризацией попадает через поляризатор в элемент Фарадея, где под воздействием магнитного поля происходит поворот плоскости поляризации. Значение угла поворота φ_F преобразуется анализатором в значение интенсивности света, и далее свет передается оптическим волокном в светоприемное устройство. Если установить угол между поляризатором и анализатором 45°, то мощность света, падающего на поверхность детектора (обычно p-i-n- фотодиода):

,…………………………………(22.1)

где Р_о - мощность света при отсутствии магнитного поля.

Как видно из (22.1), магнитное поле можно измерять по электрическому сигналу детектора. Для компенсации дрейфа измеряемого сигнала при переменном магнитном поле используется преобразование «переменный ток - постоянный ток», а при постоянном поле - метод двух выходных световых лучей.

Дата добавления: 2014-01-15