Zpět na přehled

Princip funkce

Jak lze změřit proud blesku? Jak vzniká přepětí? Jak se dostane přepětí do Vašich přístrojů a zařízení? Snad jste si už někdy tyto otázky položili. Na následujících stranách Vás budeme rozsáhle informovat o zaznamenávání proudu blesku.

Konstrukce měřené dráhy

Měřená dráha sestává z průhledného média (dielektrika), s oboustranně umístěnými polarizátory nebo polarizační filtry. Měřená dráha je umístěna tak, aby se směrem průtoku proudu ve svodiči svírala úhel 90°. Tak leží směr šíření světelné vlny v měřené dráze paralelně k magnetickému poli rázového proudu ve svodu.

Zpět nahoru

Polarizátory

Lineárně působící polarizátor  

Lineárně působící polarizátor

Polarizátory, popř. polarizační filtry jsou optické prvky, které způsobují polarizaci. Přitom jsou separovány elektromagnetické vlny absorpcí nebo dělením paprsků do lineárního, eliptického nebo kruhového polarizovaného světla. K využití Faradayova efektu je v tomto případě světlo lineárně polarizované. To znamená, že jen lineárně polarizované světlo pronikne polarizačním filtrem.

Zpět nahoru

Magnetické ovlivnění polarizační roviny

Magnetické ovlivnění polarizační roviny  

Magnetické ovlivnění polarizační roviny

Světelná vlna rozkmitá elektrony v dielektriku. Magnetické pole změní pohyb elektronů v dielektriku. Tím je ovlivněna polarizační rovina světla. Polarizační rovinu lze v zásadě otočit do jakéhokoli libovolného směru.

Zpět nahoru

Magnetooptický jev v LM-S

Grafický model ukazuje všechny důležité prvky a veličiny magnetooptického jevu v systému měření blesku. Světelná vlna Φ s definovanou intenzitou světla je světlovodným vláknem přivedena na měřenou dráhu.

Polarizační filtr P1 na vstupu měřené dráhy lineárně polarizuje přiváděné světlo. Takto polarizovaná světelná vlna rozkmitá elektrony v médiu a na polarizační rovině prochází médiem měřené dráhy. Polarizační rovinu lze magneticky ovlivnit.

Zpět nahoru

Magnetické pole rázového proudu otáčí polarizační rovinou světelné vlny v médiu okolo podélné osy. Směr otáčení je závislý na směru magnetických linií pole, a tím na směru průtoku proudu. Například rázové proudy ze záporných a kladných blesků vytváří magnetické linie pole s rozdílným směrem.

Čím větší je proud I, tím silnější je magnetické pole B, a tím větší je také úhel otáčení β. Magnetické pole B1 způsobuje otáčení doprava a magnetické pole B2 otáčení světelné vlny doleva.

Na výstupu měřené dráhy je umístěn druhý lineární polarizační filtr P2 v úhlu 45° ke vstupnímu polarizačnímu filtru. Tím z neovlivněné světelné vlny prostoupí výstupním polarizačním filtrem jen 50 % množství světla. V závislosti na otáčení světelné vlny propouští výstupní polarizační filtr více či méně světla. Tak vzniká měřitelný a vyhodnotitelný světelný signál.

Výsledek měření a vyhodnocení

Výsledek měření a vyhodnocení  

Základní zobrazení: Změna množství světla za výstupním polarizačním filtrem

Kladný blesk způsobuje otáčení polarizovaného světelného signálu doprava. Množství světla za druhým polarizačním filtrem se zvyšuje a leží mezi 50 a 100 %. Pokud úhel otáčení světelného signálu dosáhne 45°, odpovídá to 100 % hodnoty měření kladného blesku.

Záporný blesk způsobuje otáčení polarizovaného světelného signálu doleva. Množství světla za druhým polarizačním filtrem klesá a leží mezi 50 a 0 %. Pokud úhel otáčení světelného signálu dosáhne -45°, odpovídá to 100 % hodnoty měření záporného blesku.

Měřeno je množství světla za výstupním polarizačním filtrem. Z časového průběhu množství světla jsou odvozeny typické parametry zaznamenaného rázového proudu blesku. To jsou maximální intenzita proudu, strmost proudu blesku i nabíjení a specifická energie.

Zpět nahoru

Ovlivňující veličiny

Nejdůležitějšími ovlivňujícími veličinami je materiál média, vlnová délka světla, vlnová délka světla pronikajícího médiem i magnetická intenzita pole. Navíc budou dále vysvětleny další teoretické podklady a ovlivňující veličiny. Chcete-li se dozvědět více, klikněte na příslušný nadpis.

Elektrický vektor intenzity pole E popisuje průběh a polohu ovlivněné světelné vlny. Je zobrazen jako šipka (viz grafický model).

Jako dielektrikum se označuje každá elektricky slabě vodivá nebo nevodivá, nekovová substance, jejíž nosiče nábojů se obecně nemohou volně pohybovat. Přitom se může jednat o plyn, kapalinu nebo pevnou látku. Tyto substance jsou typicky nemagnetické a jsou zatíženy elektrickými nebo elektromagnetickými poli.

Verdetova konstanta V odpovídá schopnosti otáčení u každé jednotky hustoty magnetického toku. Popisuje intenzitu Faradayova efektu pro hodnocené dielektrikum. Její hodnota je závislá na vlnové délce elektromagnetických vln v médiu.

Úhel otáčení β, o který se otočí polarizační rovina, se vypočítá podle:
 
                                                    β = V x d x B
 

d je délka dráhy světla při průchodu médiem, B hustota magnetického toku a V Verdetova konstanta.

Zpět nahoru

PHOENIX CONTACT, s.r.o.

Dornych 47
CZ-617 00 Brno
+420 542 213 401

Tato webová stránka používá soubory cookies , pokračováním v prohlížení stránek souhlasíte s naší cookie politikou. Více informací naleznete v našich zásadách o ochraně osobních údajů.

zavřít