Оптическая обработка информации - реферат

Вступление

Современная практика и исследования требуют измерений больших и сверхвысоких напряжений — до 10 МВ и огромных токов — до 1¸2 МА. Напряжения и токи при всем этом могут быть неизменными, переменными, и импульсными с продолжительностью импульсов от толикой микросекунд до нескольких 10-ов миллисекунд. Измерение огромных неизменных токов — до 200¸500 кА обширно употребляется в устройствах электролиза Оптическая обработка информации - реферат алюминия. Огромные переменные токи — до 150¸200 кА имеют место в массивных дуговых электропечах. Работают полосы электропередачи с напряжением 1,2¸1,5 МВ, проектируются полосы передачи и энерго устройства на более высочайшие напряжения. В термоядерных установках токи добиваются сотен килоампер.

В ряде всевозможных случаев нужно проводить измерения при сверхнизких и больших Оптическая обработка информации - реферат температурах, к примеру, в криотурбогенераторах либо криомодулях скоростных тс на магнитной подушке, при исследовании плазменных и термоядерных источников энергии.

Электрооптические способы измерений больших напряжений и огромных токов

Резвое развитие линий электропередачи и электрофизических устройств высочайшего и сверхвысокого напряжения (1200 кВ и выше) определило возникновение новых способов измерений, не требующих сотворения дорогостоящих Оптическая обработка информации - реферат и массивных изоляционных устройств на полное рабочее напряжение. Многообещающими являются электрооптические способы, основанные на преобразовании измеряемых электронных величин в характеристики оптического излучения и применении оптических каналов связи для передачи измерительной инфы из зоны высочайшего напряжения на низковольтную часть измерительного устройства. Преимуществами этих способов являются высочайшее быстродействие, защищенность от электрических Оптическая обработка информации - реферат помех, также надежная естественная электронная изоляция меж высоковольтной и вторичной измерительными цепями вследствие их полной электронной развязки.

Электрооптические способы делятся на способы с внутренней модуляцией, при которых сигнал измерительной инфы конкретно повлияет на источник оптического излучения, изменяя характеристики его излучения, и способы с наружной модуляцией, основанные Оптическая обработка информации - реферат на воздействии измеряемой величины конкретно на оптическое излучение от наружного размеренного источника.

Рис. 1.

При измерении способами с внутренней модуляцией (рис. 1) источник оптического излучения 2 (к примеру, светодиод) и первичный преобразователь 1 (шунт, измерительный трансформатор и др.) находятся под высочайшим напряжением, а приемник оптического излучения 4 и вторичное измерительное устройство 5 имеют потенциал Земли Оптическая обработка информации - реферат. В качестве оптического канала связи 3 меж источником и приемником излучения используются высоковольтные волоконные жесткие либо гибкие световоды, которые обеспечивают надежную изоляцию измерительных устройств от высоковольтной цепи.

Способы с наружной модуляцией основаны на использовании электрооптических и магнитооптических эффектов, приемущественно электрооптических эффектов Керра и Поккельса — для измерения напряженности электронного поля и Оптическая обработка информации - реферат напряжения, также магнитооптического эффекта Фарадея — для измерения токов.

Время релаксации, характерное электро- и магнитооптическим эффектам, составляет наименее 10-10 с, потому на базе этих эффектов можно сделать быстродействующие средства измерений неизменных, переменных и импульсных токов и напряжений, также современные быстродействующие устройства защиты.

Внедрение эффекта Фарадея

Эффект Фарадея заключается во вращении плоскости поляризации Оптическая обработка информации - реферат линейно поляризованного света в оптически активных субстанциях под действием магнитного поля. Угол поворота плоскости поляризации света

где CB — неизменная Верде; l — длина пути света в веществе; В - магнитная индукция.

Измеряя угол поворота плоскости поляризации света, можно найти индукцию магнитного поля либо силу тока, если преобразователь поместить в магнитном поле измеряемого тока.

Рис Оптическая обработка информации - реферат. 2.

Уравнение, записанное выше, справедливо для составляющей индукции Вl , направленной повдоль пути света. Символ угла Q находится в зависимости от направления вектора магнитной индукции, но не находится в зависимости от направления света, что позволяет прирастить угол Q, если свет неоднократно пропускать через ячейку Фарадея. Как и в других способах, основанных Оптическая обработка информации - реферат на измерении магнитной индукции поля, создаваемого измеряемым током, при использовании эффекта Фарадея основными составляющими погрешности измерения тока являются погрешность преобразования измеряемого тока в магнитную индукцию и погрешность измерения магнитной индукции.

При использовании эффекта Фарадея измерение магнитной индукции сводится к измерению поворота плоскости поляризации света, которое обычно осуществляя способами Оптическая обработка информации - реферат прямого либо уравновешивающего преобразования.

При применении способа прямого преобразования свет от лазера 1 направляется к преобразователю Фарадея 8 (рис. 2).

При всем этом поляризатор 2 и анализатор 4 могут быть размещены конкретно у магнитооптического эталона, что позволяет использовать оптические каналы связи 5 в виде обыденных волоконных световодов.

Выходным сигналом устройств, построенных на базе способа прямого Оптическая обработка информации - реферат преобразования, является фототок либо выходное напряжение.

где Rн — сопротивление нагрузки фотоприемника; SФ — чувствительность фотоприемника; J2 — интенсивность светового потока на входе фотоприемника, которая в согласовании с законом Малюса равна

Рис. 3, а.
Рис 3, б.
Рис. 3, в. Рис. 3, г.
Рис. 3, д. Рис. 3, е.

тут J1 — интенсивность света на входе анализатора; j — угол Оптическая обработка информации - реферат меж поляризатором и анализатором; Q — угол поворота плоскости поляризации, При j=45°

либо при малых углах Q

При углах Q=7° погрешность линейности составляет 1%.

На рис. 3 показаны разные виды магнитооптических преобразователей Фарадея. Самый обычный преобразователь состоит из магнитооптического элемента 2, располо­женного у провода 1 с измеряемым током (рис. 3, а). Уменьшения воздействия наружных магнитных полей Оптическая обработка информации - реферат и роста чувствительности средств измерений, основанных на использовании эффекта Фарадея, к току можно добиться методом роста коэффициента преобразования , применяя соленоид (рис. 3, б) либо ферромагнитный магнитопровод 3 с магнитооптическим элементом 2, обхватывающим провод 1 с измеряемым током (рис. 3, в). Но внедрение таких преобразователей связано с ухудшением динамических черт прибора и возникновением фазовых Оптическая обработка информации - реферат погрешностей, а у прибора с магнитопроводом — погрешностей гистерезиса и линейности. Более оптимальный путь увеличения чувствительности — повышение длины пути прохождения светового луча в магнитооптическом элементе за счет неоднократного отражения (рис. 3, г) либо внедрение многовиткового магнитооптического преобразователя из гибкого волоконного световода (рис. 3, д). Этот преобразователь, так же как преобразователь, показанный на рис. 3, е Оптическая обработка информации - реферат, сразу является типичным интегрирующим контуром, что позволяет установить конкретную зависимость меж током и углом поворота плоскости поляризации света и исключить воздействие наружных магнитных полей и неравномерного рассредотачивания тока снутри контура:

Рис. 4, а.

Рис. 4, б.

Рис. 4, в.

Рис. 4, г.

В качестве рабочего вещества для магнитооптических преобразователей используются стекла, содержащие оксид Оптическая обработка информации - реферат свинца (флинты, кроны) и плавленый кварц. В особенности огромную постоянную Верде имеют пленки из феррита-граната, удельное фарадеевское вращение плоскости поляризации света в каких на два-три порядка больше, чем в стеклах.

Измерение напряжения с внедрением электрооптических эффектов Керра и Поккельса

Измерение напряжения с внедрением электрооптических Оптическая обработка информации - реферат эффектов Керра и Поккельса основано на появлении двулучепреломления поляризованного света, распространяющегося в электронном поле, создаваемом измеряемым напряжением.

Появление квадратичного эффекта Керра поясняется на рис. 4, а. Поляризованный луч света, образуемый при помощи источника света 1 и поляризатора 2, проходит через электронное поле, создаваемое конденсатором 3, к электродам которого приложено измеряемое напряжение UX . При всем этом Оптическая обработка информации - реферат луч света ориентирован перпендикулярно вектору напряженности этого поля. После анализатора 4 свет попадает в фотоприемник 5, где он преобразуется в электронный сигнал, измеряемый прибором 6.

Интенсивность света на выходе преобразователя Керра определяется выражением

где lK — действенная длина преобразователя Керра; d — расстояние меж его электродами; СK — коэффициент Keppa; J0 — интенсивность света на входе преобразователя Оптическая обработка информации - реферат.

Эффект Керра появляется в почти всех изотропных субстанциях, но более нередко употребляется нитробензол, который имеет больший коэффициент Керра по сопоставлению с другими субстанциями (вода, бензол, эпоксидные компаунды и др.).

Линейный электрооптический эффект Поккельса наблюдается в пьезоэлектрических кристаллах, находящихся в электронном поле. Зависимо от направления вектора напряженности электронного Оптическая обработка информации - реферат поля появляется продольный либо поперечный эффект Поккельса. Продольный эффект посильнее всего проявляется в кристаллах дигидрофосфата аммония NH4 H2 PO4 либо гидрофосфата калия KH2 PO4 , где электронное поле создается с помощью кольцевых электродов 7, к которым приложено измеряемое напряжение UX (рис. 4, б). Поперечный эффект очень проявляется в кристаллах ниобата лития LiNbO Оптическая обработка информации - реферат3 , которые употребляются в электрооптических модуляторах света.

Интенсивность света на выходе преобразователя Поккельса можно найти из выражения

где r63 — электрооптический коэффициент кристалла; n0 — его показатель преломления при отсутствии электронного поля; l -длина волны излучения лазера; ЕX — напряженность электронного поля; lП — действенная длина преобразователя Поккельса.

Статическими свойства преобразователей Керра и Поккельса показаны Оптическая обработка информации - реферат соответственно на рис. 4, в и рис. 4, г.

Перечень литературы

Безикович А.Я., Шапиро Е.З. Измерение электронной мощности.

Спектор С.А. Измерение огромных неизменных токов.

Спектор С.А. Электронные измерения физических величин.

Шваб А. Измерения на высочайшем напряжении.



opticheskie-svojstva-kristallov-linejnaya-optika.html
opticheskie-yavleniya-v-prirode-referat.html
optika-8-rasseyanie-sveta-vidi-opticheskih-neodnorodnostej-pokazatel-rasseyaniya-zakon-releya.html