Назад к обзору

Принцип функционирования

Как можно измерить ток молнии? Как возникают перенапряжения? Как перенапряжение попадает в Ваши устройства и установки? Эти вопросы Вы, вероятно, себе когда-то задавали. На следующих страницах вы получите информацию о контроле тока молнии.

Построение измерительного участка

Измерительный участок состоит из прозрачного носителя (диэлектрика), по обеим сторонам располагаются поляризаторы или поляризационные светофильтры. Измерительный участок располагается таким образом, чтобы он находился под углом 90° к направлению тока в выводе. Таким образом направление распространения световой волны в измерительном участке параллельно магнитному полю импульсного тока в выводе.

Вернуться вверх

Поляризаторы

Линейный поляризатор  

Линейный поляризатор

Поляризаторы или поляризационные светофильтры - это оптические элементы, создающие поляризацию. При этом электромагнитные волны разделяются на линейно, эллиптически или кругообразно поляризованный свет в следствие поглощения или разделения излучения. Для использования эффекта Фарадея в данном случае свет поляризуется линейно. Это означает, что только линейно поляризованный свет проходит через поляризационный светофильтр.

Вернуться вверх

Магнитное влияние на плоскость поляризации

Магнитное влияние на плоскость поляризации  

Магнитное влияние на плоскость поляризации

Световая волна заставляет колебаться электроны в диэлектрике. Магнитное поле изменяет движение электронов внутри диэлектрика. Это влияет на плоскость поляризации света. Плоскость поляризации света, в принципе, может вращаться в любом направлении.

Вернуться вверх

Магнитооптический эффект в системе LM-S

Графическая модель показывает все существенные элементы и величины магнитооптического эффекта системы измерения тока молнии. Световая волна Φ с определенной силой света подводится к измерительному участку при помощи световода.

Поляризационный светофильтр P1 на входе измерительного участка поляризирует подаваемый свет линейно. Поляризованная таким образом световая волна заставляет колебаться электроны в среде и передвигается в плоскости поляризации через среду измерительного участка. Плоскость поляризации подвергается магнитному воздействию.

Вернуться вверх

Магнитное поле импульсного тока вращает плоскость поляризации световой волны внутри среды по продольной оси. Направление вращения зависит от направления линий магнитного поля и, соответственно, от направления тока. К примеру, импульсные токи отрицательных и положительных молний создают линии магнитного поля с различной направленностью.

Чем больше ток I, тем сильнее магнитное поле B и тем больше угол вращения β. Магнитное поле B1 вызывает вращение световой волны вправо, а магнитное поле B2 - влево.

На выходе измерительного участка располагается второй поляризационный светофильтр P2 под углом 45° к входному поляризационному светофильтру. Поэтому при отсутствии воздействия через выходной поляризационный светофильтр проходит только 50% от количества света. В зависимости от вращения световой волны выходной поляризационный светофильтр пропускает больше или меньше света. Так производится световой сигнал, который можно измерить и обработать.

Результаты измерений и обработка

Результаты измерений и обработка  

Принципиальное изображение: Изменение количества света за выходным поляризационный светофильтром

Положительный заряд тока молнии вызывает вращение поляризованного светового сигнала вправо. Количество света за вторым поляризационным фильтром увеличивается и составляет от 50 до 100 %. Если угол вращения светового сигнала достигает угла 45°, это соответствует 100% измеренного значения положительной молнии.

Отрицательный заряд тока молнии вызывает вращение поляризованного светового сигнала влево. Количество света за вторым поляризационным фильтром уменьшается и составляет от 50 до 0 %. Если угол вращения светового сигнала достигает угла -45°, это соответствует 100% измеренного значения отрицательной молнии.

Измеряется количество света за выходным поляризационным светофильтром. Из временных характеристик количества света выводятся типичные параметры зарегистрированного импульсного тока молнии. Это максимальная сила тока, крутизна тока молнии, а также заряд и удельная энергия.

Вернуться вверх

Влияющие величины

Важнейшими оказывающими влияние величинами являются материал среды, длина волны света в среде, а также сила магнитного поля. Кроме этого, ниже описаны другие теоретические основы и оказывающие влияние величины. Нажмите на соответствующий заголовок, чтобы ознакомиться с более подробной информацией.

Электрический вектор поля E описывает протекание и позицию находящейся под влиянием световой волны. Он изображается в виде стрелки (см. графическую модель).

Диэлектриком называется любая не поводящая электрический ток или слабопроводящая неметаллическая субстанция, носители заряда которой в состоянии покоя обычно не совершают свободных передвижений. При этом речь может идти о газе, жидкости или твердом теле. Данные субстанции обычно немагнитны и пропускают электрические или электромагнитные поля.

Постоянная Верде V соответствует возможности вращения на единицу плотности магнитного потока. Она описывает силу эффекта Фарадея для используемого диэлектрика. Ее значение зависит от длины волны электромагнитных волн в носителе.

Угол вращения β плоскости поляризации расчитывается следующим образом:
 
                                                    β = V x d x B
 

d - длина светового пути через среду, B - плотность магнитного потока, а V - постоянная Верде.

Вернуться вверх

PHOENIX CONTACT - Россия
OOO "Феникс Контакт РУС"

119619, Москва,
Новомещерский проезд, д. 9, стр. 1
+7 (495) 933-8548