Нетрадиционные измерение напряжений и токов

1. Измерение токов на основе эффекта Фарадея (вращение плоскости поляризации света в магнитном поле).

При пропускании поляризованного света через вещества, находящиеся в магнитном поле, происходит поворот плоскости поляризации света.

,

где q угол поворота плоскости поляризации, V- постоянная Верде, зависящая от свойств вещества, В – индукция магнитного поля, L- длина образца. Постоянная Верде обычно мала V ~, т.е. сотая доля угловой минуты. Для некоторых веществ больше

fused quartz	0.004
dense flint glass	0.11
Benzene	0.0087

В таблице углы поворота (постоянные Верде) приведены в радианах для магнитной индукция в в тесла, а расстояния в мм.

Этот эффект можно использовать для измерения токов в токопроводах. На один из торцов образца, закрепленного на фиксированном расстоянии от токопровода, подается по световоду через поляризатор световой пучок. С другого торца образца пучок света подается через поляризатор на фотодиод. Второй поляризатор пропускает только перпендикулярную составляющую света первого поляризатора (скрещенные николи). В отсутствии магнитного поля вращения плоскости поляризации света не происходит и на выходе из второго поляризатора интенсивность света равна нулю. В присутствии магнитного поля происходит поворот плоскости поляризации и появляется перпендикулярная составляющая света, проходящая к фотодиоду. Величина фототока зависит от величины магнитного поля и при фиксированном расположении датчика жестко связана с величиной протекающего первичного тока.

Преимущество датчиков тока на основе вращения плоскости поляризации:

1. линейная зависимость от величины первичного тока

2. полная развязка (электрическая и магнитная) от первичных цепей

В настоящее время создаются датчики тока на основе светового эха, т.е. на основе не фарадеевского вращения плоскости поляризации света.

2. Измерение токов на основе эффекта Холла

При прохождении тока I через полупроводники в магнитном поле с индукцией В на торцах проводника возникает разность потенциалов U

где R- постоянная Холла. Знак постоянной зависит от знака носителей заряда в полупроводнике. Измеряя напряжение на датчике Холла, закрепленном вблизи токопроводящей шины можно измерить магнитное поле первичного тока и, соответственно, сам первичный ток.

3. Измерение токов на основе эффекта ядерного магнитного резонанса.

Явление ядерного магнитного резонанса заключается в резонансном поглощении электромагнитных волн в зависимости от величины индукции магнитного поля, действующего на образец. При резонансном поглощении выполняется условие

где h- постоянная Планка, n- частота электромагнитного переменного поля, g- постоянная, зависящая от свойств ядер образца, b-ядерный магнетон Бора, Н- напряженность магнитного поля.

4. Измерение токов на основе эффекта Джозефсона (СКВИД-магнетометры).

Эффект Джозефсона (нестационарный) заключается в излучении электромагнитных волн контактом Джозефсона при проходжении через контакт тока, превышающего некоторый критический туннельный ток. Контакт Джозефсона представляет собой тонкую (около 1 нм) диэлектрическую (обычно из окиси металла) полоску, расположенную между сверхпроводниками. Величина критического тока периодически зависит от величины магнитного поля, в котором находится контакт. На основе эффект Джозефсона созданы высокочувствительные устройства (сквид-магнетометры) для измерения малых токов (до 10^-9 А) и напряжений

(до 10^-15 В). Применяются для определения малых «блуждающих» токов на тркбопроводах, определения мест коррозии стенок трубопроводов и пр.

Дата добавления: 2014-01-07