Vissza az Áttekintéshez

Működési elv

Hogyan lehet villámáramot mérni? Hogyan jön létre túlfeszültség? Hogyan jut túlfeszültség az Ön készülékeibe és berendezéseibe? Talán már feltette magának ezeket a kérdéseket. A következő oldalakon átfogó tájékoztatást adunk a villámáram-észlelésről.

A mérési szakasz kialakítása

A mérési szakasz átlátszó közegből (dielektrikum) és a két oldalán elhelyezett polarizátorból vagy polarizáló szűrőkből áll. A mérési szakasz 90°-os szöget zár be a levezetőben folyó áram irányával. Így a mérési szakaszban fellépő fényhullám terjedési iránya párhuzamos a levezetésben folyó lökőáram mágneses mezejével.

Vissza az oldal tetejére

Polarizátorok

Lineáris hatású polarizátor  

Lineáris hatású polarizátor

A polarizátorok, ill. polarizáló szűrők olyan optikai elemek, amelyek polarizáló hatást fejtenek ki. Polarizáció során az elektromágneses hullámok abszorpcióval vagy sugárzásmegosztással lineárisan, elliptikusan vagy körkörösen polarizált fényre bonthatók. A Faraday-effektus érdekében itt a fényt lineárisan kell polarizálni. Ez azt jelenti, hogy csak lineárisan polarizált fény jut át a polarizáló szűrőn.

Vissza az oldal tetejére

A polarizáció síkjának mágneses befolyásolása

A polarizáció síkjának mágneses befolyásolása  

A polarizáció síkjának mágneses befolyásolása

A fényforrás rezgésbe hozza a dielektrikum elektronjait. A mágneses mező megváltoztatja az elektronok mozgását a dielektrikumban. Ez befolyásolja a fény polarizációjának síkját. A polarizáció síkját elvileg tetszőleges irányban el lehet fordítani.

Vissza az oldal tetejére

Magnetooptikai hatás az LM-S rendszerben

Az ábrán a villámmérő rendszerben fellépő magnetooptikai hatás minden lényeges eleme és mennyisége látható. A meghatározott fényerejű Φ fényhullámot optikai kábel vezeti a mérési szakaszhoz.

A mérési szakasz bemenetén elhelyezett P1 polarizáló szűrő lineárisan polarizálja a bevezetett fényt. Az így polarizált fényhullám rezgésbe hozza a közegben található elektronokat, és keresztülhalad a polarizáció síkjában a mérési szakasz közegén. A polarizáció síkja mágnesesen befolyásolható.

Vissza az oldal tetejére

A lökőáram mágneses mezeje a hosszanti tengely körül elfordítja a fényhullám polarizációjának síkját. Az elfordulás iránya a mágneses tér erővonalainak irányától, vagyis az áram folyásirányától függ. Így például a negatív és pozitív villámok lökőárama különböző irányú mágneses erővonalakat generál.

Minél nagyobb az I áram, annál erősebb a B mágneses mező, és annál nagyobb az elfordulás β szöge. A B1 mágneses mező a fényhullám jobbra fordulását okozza, a B2 mágneses mező pedig balra fordulást.

A mérési szakasz kimenetén található a második P2 lineáris polarizáló szűrő, amely 45°-os szöget zár be a bemeneti polarizáló szűrővel. Emiatt befolyásmentes állapotban a fény mennyiségének csak 50%-a halad át a kimeneti polarizáló szűrőn. A fényhullám elfordításától függően a kimeneti polarizáló szűrő több vagy kevesebb fényt bocsát át. Így jön létre a mérhető és kiértékelhető fényjel.

Mérési eredmény és kiértékelés

Mérési eredmény és kiértékelés  

A kimeneti polarizáló szűrőn átjutó fénymennyiség változásának sematikus ábrája

A pozitív villámok a polarizált fényjelet jobbra fordítják el. A második polarizáló szűrőn átjutó fénymennyiség nő, nagysága 50 és 100% közötti. Ha a fényjel elfordulási szögének mértéke eléri a 45°-ot, az a pozitív villám 100%-os mérési értékének felel meg.

A negatív villámok a polarizált fényjelet balra fordítják el. A második polarizáló szűrőn átjutó fénymennyiség csökken, nagysága 50 és 0% közötti. Ha a fényjel elfordulási szögének mértéke eléri a -45°-ot, az a negatív villám 100%-os mérési értékének felel meg.

A készülék a kimeneti polarizáló szűrőn átjutó fény mennyiségét méri. A fénymennyiség időbeli lefutásából le lehet vezetni a villám-lökőáram tipikus paramétereit. Ezek a maximális áramerősség, a villámáram meredeksége, valamint a töltés és a specifikus energia.

Vissza az oldal tetejére

Befolyásoló mennyiségek

A legfontosabb befolyásoló mennyiség a közeg anyaga, a fény hullámhossza, a fény útjának hossza a közegben, valamint a mágneses térerősség. A következőkben a további elméleti alapokat és befolyásoló mennyiségeket ismertetjük. Kattintson az egyes címszavakra, ha többet kíván megtudni.

Az elektromos mező E vektora a befolyásolt fényhullám lefutását és helyzetét írja le. Ezt nyílként ábrázoljuk (lásd a grafikus modellt).

Dielektrikumoknak az elektromosságot nem vagy alig vezető, nem fémes anyagokat nevezzük, amelyekben a töltéshordozók nem mozognak szabadon. Gáznemű, folyékony vagy szilárd halmazállapotúak. Ezek az anyagok jellemzően nem mágnesezhetők, és elektromos vagy elektromágneses mezőknek teszik ki ezeket.

A Verdet-állandó (V) a mágneses fluxus egységenkénti elfordulási képességének felel meg. Az állandó a Faraday-effektus erősségét írja le a kiértékelendő dielektrikumban. Értéke a közegben haladó elektromágneses hullámok hullámhosszától függ.

A polarizációs sík elfordulásának β szögét a következő képlettel lehet kiszámítani:
 
                                                    β = V x d x B
 

ahol d a fény útjának hossza a közegben, B a mágneses fluxus, és V a Verdet-állandó.

Vissza az oldal tetejére

PHOENIX CONTACT Kft.

H-2040 Budaörs,
Gyár u. 2.
(+36)-23/501-160

Ez a honlap cookie-kat (sütiket) használ, a böngészés folytatásával Ön elfogadja a cookie-kra (sütikre) vonatkozó szabályainkat. További információkért olvassa el az adatvédelmi szabályainkat.

Bezárás