діапазоні червоного світла (довжина хвилі становить?=635 ... 640 нм) .Частота генеруючих імпульсів становить f=16кГц, потужність випромінювання -Р=5Мвт. Вибір джерела обумовлений тим, що діоди, випромінювання яких знаходиться в червоному спектрі, мають менше енергоспоживання і більшою чутливістю.
C виходу діода сигнали надходять у поляризатор, виконаний з ісландського шпату (Марка ишу) (13). Область прозорості для даної марки польового шпату становить? =(240? 1900) нм.
З виходу поляризатора світлові сигнали надходять в оптичне волокно, матеріал з якого воно виконано повинен володіти істотною чутливістю до зміни зовнішнього магнітного поля. У даному датчику використовується оптичне волокно MMF50/125 (14), виконане з кварцового скла. Технічні характеристики наведені нижче:
Коефіцієнт загасання сигналів червоного діапазону (?=640 нм) - 2,4дБ/км;
Постійна Верде - СВ=10-5 град/(Ерстед * м)=104 град/(Тл * м);
Діаметр сердечника - d=0,1 мм.
Сигнали з оптичного волокна надходять в аналізатор, виконаний аналогічно поляризатора. Кут між площинами поляризатора і аналізатора становить?=45 °, при даному значенні? забезпечується максимальна чутливість датчика до кута повороту площини поляризації оптоволокна.
На виході поляризатора встановлений фотодіод, який перетворює світлові імпульси в електричні сигнали. Головною вимогою до фотодіоду є його чутливість, тому що зміни фотоструму носять надзвичайно малу величину. У цьому пристрої в якості фотодіода прийнятий ФД - 7Г (15), інтегральна чутливість якого становить Y=1,4 * 10-2.
Отримані електричні сигнали надходять у блок підсилювачів, де проводиться їх фільтрація і посилення. Потім сигнали надходять у аналого-цифровий перетворювач, який здійснює виведення значень на індикатори.
2.2 Оптичні характеристики
цифровий перетворювач магнітооптичний струм
Вхідна інтенсивність визначається наступним чином:
Jвх=Ф/S
де Ф - світловий потік випромінювання;
S - площа освітлюваної поверхні.
Рівень світлового потоку визначається як
Ф=Iсв *?
де Iсв - сила світла;
?- Тілесний кут, в якому відбувається випромінювання.
Для обраного світлодіода Iсв == 100мкКд,?=10 Ср [1]
Ф=10-4 * 10=10-3 лм.
В якості освітлюваної поверхні в даному випадку виступає площа поперечного перерізу оптичного волокна.
Sсеч =? * R2 =? * d2/4
де d - площа поперечного перерізу оптоволокна.
S =? * (10-4) 2/4=785 * 10-9 мм2, вх=10-3/(785 * 10-9)=1247 лк.
Рівень вихідної інтенсивності Jвих світлового потоку при заданій різниці кутів поляризації поляризатора і аналізатора (?=45 °) визначається наступним чином [4]: ??
Jвих=Jвх * (1 ± sin2?)/2
де?- Зміна кута поляризації в оптоволокні.
? =СВ * В * L
де СВ - постійна Верде;
В - індукція магнітного поля;
L - довжина шляху світла в оптичному волокні.
L=l1 * w,
де l1 - довжина одного витка;
w - кількість витків/
D=50 мм.
Тоді довжина одного витка l1 складе:
l 1 =? * D2=157 мм
Приймаються кількість витків рівним: w=10.=0.157 * 10=1.57 м.
Визначимо оптичні параметри пристрою при В=10-5 Тл, що відповідає нижній межі вимірювання індукції магнітного поля для датчиків подібного типу (16).
Зміна кута поляризації в оптоволокне складе:
? =104 * 10-5 * 1,57=0,157 град,
Jвих=тисячі двісті сімдесят чотири * (1 + sin (2 * 0,157))/2=640,5 лк.
Рівень протікає фотоструму Iф визначається наступним чином:
Iф=Y * Jвих
де Y - інтегральна чутливість;
Iф=1,4 * 10-2 640,5? 9 мА.
Коефіцієнт загасання в перетворювальної тракті розроблювального пристрою визначається наступним чином [6]:
Кз=1/L * 10 * lg (Pвх/Рвих)
В даному випадку КЗ=2,4 дБ/км.
2.3. Розрахунок вузлів електричної при...
