Назад до огляду

Принцип дії

Як можна виміряти струм блискавки? Як виникають перенапруги? Як перенапруга потрапляє до ваших пристроїв та установок? Ви, напевно, вже задавали собі ці питання. З наступних сторінок ви дізнаєтесь про контроль струму блискавки.

Конструкція вимірювальної ділянки

Вимірювальна ділянка складається з прозорого носія (діелектрика), обабіч якого розташовуються поляризатори або поляризаційні світлофільтри. Вимірювальна ділянка розміщена таким чином, що вона знаходиться під кутом 90° відносно напрямку струму в розряднику. Завдяки цьому напрямок розповсюдження світлової хвилі на вимірювальній ділянці проходить паралельно магнітному полю імпульсного струму в розряднику.

Назад угору

Поляризатори

Лінійний поляризатор  

Лінійний поляризатор

Поляризатори або поляризаційні світлофільтри — це оптичні елементи, що створюють поляризацію. При цьому електромагнітні хвилі розділяються на лінійно, еліптично або колоподібно поляризоване світло в результаті поглинання або розділення випромінювання. Для використання ефекту Фарадея в даному випадку світло поляризується лінійно. Це означає, що тільки лінійно поляризоване світло проходить через поляризаційний світлофільтр.

Назад угору

Магнітний вплив на площину поляризації

Магнітний вплив на площину поляризації  

Магнітний вплив на площину поляризації

Світлова хвиля примушує електрони коливатись в діелектрику. Магнітне поле вимірює рух електронів всередині діелектрика. Це впливає на площину поляризації світла. Площина поляризації світла може, в принципі, обертатись в будь-якому напрямку.

Назад угору

Магнітооптичний ефект в LM-S

Графічна модель показує всі суттєві елементи та величини магнітооптичного ефекту системи вимірювання струму блискавки. Світлова хвиля Φ з певною силою світла підводиться до вимірювальної ділянки за допомогою оптоволокна.

Поляризаційний фільтр P1 на вході вимірювальної ділянки лінійно поляризує світло, що подається. Поляризована таким чином світлова хвиля заставляє коливатись електрони у середовищі і пересуватись в площині поляризації через середовище вимірювальної ділянки. На площину поляризації чиниться магнітний вплив.

Назад угору

Магнітне поле імпульсного струму обертає площину поляризації світлової хвилі всередині середовища за поздовжньою віссю. Напрямок обертання залежить від напрямку ліній магнітного поля, і, відповідно, від напрямку струму. Наприклад, імпульсні струми негативних та позитивних блискавок створюють лінії магнітного поля з різною направленістю.

Чем вищий струм I, тим сильніше магнітне поле B і тим більший кут обертання β. Магнітне поле B1 викликає обертання світлової хвилі направо, а магнітне поле B2 — наліво.

На виході вимірювальної ділянки розміщується другий поляризаційний фільтр P2 під кутом 45° до вхідного поляризаційного фільтра. Тому при відсутності впливу через вихідний поляризаційний фільтр проходить тільки 50% від кількості світла. У залежності від обертання світлової хвилі вихідний поляризаційний фільтр пропускає більше чи менше світла. Так створюється світловий сигнал, який можна виміряти та обробити.

Результат вимірювання та аналіз

Результат вимірювання та аналіз  

Принципове зображення: Вимірювання кількості світла за вихідним поляризаційним світлофільтром

Позитивний заряд струму блискавки викликає обертання поляризованого світлового сигналу на право. Кількість світла за другим поляризаційним фільтром збільшується і становить від 50 до 100 %. Якщо кут обертання світлового сигналу досягає 45°, це відповідає 100% виміряного значення позитивної блискавки.

Негативний заряд струму блискавки викликає обертання поляризованого світлового сигналу на ліво. Кількість світла за другим поляризаційним фільтром зменшується і становить від 50 до 0 %. Якщо кут обертання світлового сигналу досягає -45°, це відповідає 100% виміряного значення негативної блискавки.

Вимірюється кількість світла за вихідним поляризаційним фільтром. З часових характеристик світла виводяться типові параметри зареєстрованого імпульсного струму блискавки. Це максимальна сила струму, крутизна струму блискавки, а також заряд та питома енергія.

Назад угору

Впливові величини

Найважливішими величинами, що чинять вплив, є матеріал середовища, довжина хвилі світла в середовищі, а також сила магнітного поля. Крім цього, нижче описуються інші теоретичні основи та впливові величини. Натисніть на відповідний заголовок, щоб ознайомитись з більш детальною інформацією.

Електричний фактор поля E описує протікання та позицію світлової хвилі, на яку чиниться вплив. Він позначається у вигляді стрілки (див. графічну модель).

Діелектриком називається будь-яка неметалічна речовина, що не проводить електричний струм або проводить його слабко, носії заряду якої в стані спокою звичайно не здійснюють вільних переміщень. При цьому мова може йти про газ, рідину або тверде тіло. Ці речовини звичайно немагнітні і пропускають електричні або електромагнітні поля.

Постійна Верде V відповідає можливості обертання на одиницю щільності магнітного поля. Вона описує силу ефекту Фарадея для використовуваного діелектрика. Її значення залежить від довжини електромагнітної хвилі в носії.

Кут обертання β площини поляризації розраховується наступним чином:
 
                                                    β = V x d x B
 

d — довжина світлового шляху через середовище, B — щільність магнітного поля, а V — постійна Верде.

Назад угору

PHOENIX CONTACT в Україні ТОВ „Фенікс Контакт”

03115, Україна, м.Київ
вул. Краснова, 27
+ 380 44 594 55 22

Цей веб-сайт використовує cookies ("кукі"). Продовжуючи переглядати, ви погоджуєтеся з нашою політикою щодо використання cookie. Читайте нашу політику конфіденційності для отримання більш детальної інформації.

Закрити