Tillbaka till översikten

Funktionsprincip

Hur kan man mäta blixtström? Hur uppstår överspänningar? Hur tar sig överspänningar in i dina apparater och anläggningar? Dessa frågor har du kanske också redan ställt dig. På följande sidor får du omfattande information om området blixtströmregistrering.

Uppbyggnad av mätsektionen

Mätsektionen består av ett transparent medium (dielektrikum), med polarisatorer eller polariserande filter placerade på båda sidor. Mätsektionen är anordnad på så sätt att den är i en vinkel på 90º till strömflödesriktningen i avledningen. På så sätt är utbredningsriktningen för en ljusvåg i mätsektionen parallell med stötströmmens magnetfält i avledningen.

Tillbaka till ovan

Polarisatorer

linjärpolarisator  

Linjärpolarisator

Polarisatorer och polariserande filter är optiska element som orsakar en polarisering. Därvid separeras elektromagnetiska vågor genom absorption eller stråluppdelning i linjärt, elliptiskt eller cirkulärt polariserat ljus. För användning av Faraday-effekten polariseras i detta fall ljuset linjärt. Det vill säga att endast linjärt polariserat ljus passerar genom polarisationsfiltret.

Tillbaka till ovan

Magnetisk påverkan av polarisationsplanet

Magnetisk påverkan av polarisationsplanet  

Magnetisk påverkan av polarisationsplanet

Ljusvågen försätter elektronerna i dielektrikat i svängning. Magnetfältet förändrar elektronrörelsen inuti dielektrikat. Därigenom påverkas ljusets polarisationsplan. Polarisationsplanet kan i princip rotera i godtycklig riktning.

Tillbaka till ovan

Magnetooptisk effekt i LM-S

Den grafiska modellen visar alla väsentliga element och storlekar för den magnetooptiska effekten i blixtmätsystemet. En ljusvåg Φ med definierad ljusstyrka matas genom en optisk fiber till mätsektionen.

Polarisatorn P1 vid ingången till mätsektionen polariserar linjärt det ingående ljuset. Den på så sätt polariserade ljusvågen försätter elektronerna i mediet i svängning och rör sig vidare till polarisationsplanet genom mätsektionens medium. Polarisationsplanet påverkas magnetiskt.

Tillbaka till ovan

En stötströms magnetfält vrider ljusvågens polarisationsplan inuti mediet kring den längsgående axeln. Vridriktningen beror på magnetfältlinjernas riktning och därmed på strömflödets riktning. Till exempel framkallar stötströmmarna från negativa och positiva blixtar olikriktade magnetfältlinjer.

Ju större ström I, desto starkare är magnetfältet B och desto större är även rotationsvinkeln ß. Magnetfältet B1 medför en högervridning och magnetfältet B2 en vänstervridning av ljusvågen.

Vid utgången av mätsektionen är den andra linjära polarisatorn P2 placerad i en vinkel på 45º mot ingångspolarisatorn. Därför tränger endast 50 % av en opåverkad ljusvågs ljusmängd igenom utgångspolarisatorn. Beroende på ljusvågens vridning släpper utgångspolarisatorn igenom mer eller mindre ljus. På så sätt uppstår en mätbar och utvärderingsbar ljussignal.

Mätresultat och utvärdering

Mätresultat och utvärdering  

Principåtergivning: Förändring av ljusmängden bakom utgångspolarisatorn

En positiv blixt förorsakar en högervridning av den polariserade ljussignalen. Ljusmängden bakom den andra polarisatorn ökar och ligger mellan 50 och 100 %. När ljussignalens rotationsvinkel uppnår 45°, motsvarar det 100 %-mätvärdet för en positiv blixt.

En negativ blixt förorsakar en vänstervridning av den polariserade ljussignalen. Ljusmängden bakom den andra polarisatorn avtar och ligger mellan 50 och 0 %. När ljussignalens rotationsvinkel uppnår -45°, motsvarar det mätvärdet 100 % för en negativ blixt.

Ljusmängden bakom utgångspolarisatorn uppmäts. Den uppfångade blixtstötströmmens typiska parametrar härleds från tidsförloppet av ljusmängden. Det är den maximala strömstyrkan, blixströmökningen samt laddning och specifik energi.

Tillbaka till ovan

Faktorer som påverkar

De viktigaste faktorerna som påverkar är mediets material, ljusets våglängd, ljusets färdsträcka genom mediet liksom den magnetiska fältstyrkan. Därutöver förklaras nedan ytterligare teoretiska grunder och faktorer som påverkar. Klicka på de respektive rubrikerna för att få reda på mer.

Den elektriska fältvektorn E beskriver förloppet och positionen för den påverkade ljusvågen. Den avbildas som en pil (se grafisk modell).

Alla svagt elektriskt ledande eller icke-ledande, icke-metalliska substanser, vars laddningsbärare i allmänhet inte är fritt rörliga, betecknas som dielektrika. Det kan då handla om en gas, en vätska eller ett fast material. Dessa substanser är vanligtvis omagnetiska och beläggs med elektriska eller elektromagnetiska fält.

Verdet-konstanten V motsvarar vridförmågan per enhet av den magnetiska flödestätheten. Den beskriver styrkan av Faraday-effekten för det dielektrikum som ska värderas. Dess värde beror på våglängden för elektromagnetiska vågor i mediet.

Vridvinkeln ß, som polarisationsplanet vrider sig kring, beräknas enligt:
 
                                                   ß = V x d x B
 

d är ljusvägens längd genom mediet, B den magnetiska flödestätheten och V är Verdet-konstanten.

Tillbaka till ovan

PHOENIX CONTACT AB

Linvägen 2
S-14144 Huddinge
+46 (0)8 - 608 64 00

Denna webbplats använder cookies, genom att fortsätta surfa på webbplatsen godkänner du vår användning av cookies.
Läs vår sekretesspolicy för mer information.

Stäng