Terug naar het overzicht

Functieprincipe

Hoe kan bliksemstroom worden gemeten? Hoe ontstaan overspanningen? Hoe komen overspanningen in uw apparaten en installaties? Dat hebt u zich misschien ook al eens afgevraagd. Op de volgende pagina's wordt u uitgebreid geïnformeerd over alles op het gebied van meting van bliksemstroom.

Opbouw van het meetcircuit

Het meetcircuit bestaat uit een transparant medium (di-elektricum) met polarisatoren of poolfilters aan beide zijden. Het meetcircuit is zo aangebracht, dat het ten opzichte van de stroomrichting in de afleiding een hoek van 90° vormt. Zo ligt de verplaatsingsrichting van een lichtgolf in het meetcircuit parallel aan het magnetische veld van de stootstroom in de afleiding.

Terug naar boven

Polarisatoren

Lineair werkende polarisator  

Lineair werkende polarisator

Polarisatoren of poolfilters zijn optische elementen die een polarisatie bewerkstelligen. Daarbij worden elektromagnetische golven door absorptie of straaldeling in lineair, elliptisch of circulair gepolariseerd licht gesepareerd. Om het Faraday-effect te kunnen gebruiken, wordt in dit geval het licht lineair gepolariseerd. Dat wil zeggen, dat alleen lineair gepolariseerd licht door het filter kan komen.

Terug naar boven

Magnetische beïnvloeding van het polarisatieniveau

Magnetische beïnvloeding van het polarisatieniveau  

Magnetische beïnvloeding van het polarisatieniveau

De lichtgolf zorgt voor trillingen van de elektronen in het di-elektricum. Het magnetische veld verandert de beweging van de elektronen in het di-elektricum. Daardoor wordt het polarisatieniveau van het licht beïnvloed. Het polarisatieniveau kan in principe in elke willekeurige richting worden gedraaid.

Terug naar boven

Magneto-optisch effect in het LM-S

Het grafische model laat alle wezenlijke elementen en grootheden van het magneto-optische effect in het bliksemmeetsysteem zien. Een lichtgolf Φ met gedefinieerde lichtsterkte wordt door een lichtgeleider naar het meetcircuit geleid.

Het poolfilter P1 bij de ingang van het meetcircuit polariseert het toegevoerde licht lineair. De zo gepolariseerde lichtgolf brengt de elektronen in het medium in trilling en beweegt zich op het polarisatieniveau door het medium naar het meetcircuit. Het polarisatieniveau kan magnetisch worden beïnvloed.

Terug naar boven

Het magnetische veld van een stootstroom draait het polarisatieniveau van de lichtgolf in het medium om de lengte-as. De draairichting is afhankelijk van de richting van de magnetische veldlijnen en daarmee van de stroomrichting. Zo produceren bijvoorbeeld de stootstromen van negatieve en positieve bliksem verschillend gerichte magnetische veldlijnen.

Hoe groter de stroom I, hoe sterker het magnetische veld B en hoe groter ook de draaihoek β is. Het magnetische veld B1 veroorzaakt een draaiing naar rechts en het magnetische veld B2 een draaiing naar links van de lichtgolf.

Bij de uitgang van het meetcircuit is het tweede lineaire poolfilter P2 in een hoek van 45° ten opzichte van het ingangspoolfilter aangebracht. Daardoor komt van een onbeïnvloede lichtgolf slechts 50% van de lichthoeveelheid door het uitgangspoolfilter. Afhankelijk van de draaiing van de lichtgolf laat het uitgangspoolfilter meer of minder licht door. Zo ontstaat een meetbaar en analyseerbaar lichtsignaal.

Meetresultaat en analyse

Meetresultaat en analyse  

Principeweergave: verandering van de lichthoeveelheid achter het uitgangspoolfilter

Positieve bliksem veroorzaakt een draaiing naar rechts van het gepolariseerde lichtsignaal. De lichthoeveelheid achter het tweede poolfilter neemt toe en bedraagt tussen de 50 en 100%. Als de draaihoek van het lichtsignaal 45° bereikt, komt dat overeen met de 100%-meetwaarde van positieve bliksem.

Negatieve bliksem veroorzaakt een draaiing naar links van het gepolariseerde lichtsignaal. De lichthoeveelheid achter het tweede poolfilter neemt af en bedraagt tussen de 50 en 0%. Als de draaihoek van het lichtsignaal -45° bereikt, komt dat overeen met de 100%-meetwaarde van negatieve bliksem.

Gemeten wordt de lichthoeveelheid achter het uitgangspoolfilter. Aan de hand van het tijdsverloop worden de typische parameters van de geregistreerde bliksemstroom afgeleid. Dat zijn de maximale stroomsterkte, de blikstroomsteilheid alsmede lading en specifieke energie.

Terug naar boven

Beïnvloedingsgrootheden

De belangrijkste beïnvloedingsgrootheden zijn het materiaal van het medium, de golflengte van het licht, de lengte van de weg die het licht door het medium aflegt en de magnetische veldsterkte. Bovendien volgt hierna uitleg over nog meer theoretische principes en beïnvloedingsgrootheden. Klik op de bijbehorende koppen om meer te ervaren.

De elektrische veldvector E beschrijft het verloop en de positie van de beïnvloede lichtgolf. Hij wordt weergegeven als pijl (zie grafisch model).

Als di-elektricum geldt elke elektrisch zwak- of niet-geleidende, niet-metalen stof, waarvan de ladingdragers over het algemeen niet vrij kunnen bewegen. Het kan zowel een gas, een vloeistof als een vaste stof zijn. Deze stoffen hebben als eigenschap niet magnetisch te zijn en worden met elektrische of elektromagnetische velden belast.

De Verdet-constante V komt overeen met het draaivermogen per eenheid van de magnetische dichtheid. De constante beschrijft de sterkte van het Faraday-effect voor het te bepalen di-elektricum. De waarde is afhankelijk van de golflengte van elektromagnetische golven in het medium.

De draaihoek β, waarmee het polarisatieniveau draait, kan worden berekend met:
 
                                                    β = V x d x B
 

d is de lengte van de lichtweg door het medium, B de magnetische dichtheid en V de Verdet-constante.

Terug naar boven

PHOENIX CONTACT nv/sa

Minervastraat 10-12
1930 Zaventem-Keiberg II
+32 (0)2/723 98 11

Deze website maakt gebruik van cookies. Als u onze site blijft gebruiken gaat u akkoord met het gebruik van deze cookies.
Lees onze privacy policy voor meer informatie.

Sluiten