Эффект Фарадея - поворот плоскости поляризации (плоскости колебания электрического вектора Ё) линейно поляризованного света, распространяющегося в веществе вдоль силовых линий магнитного поля, в частности созданного измеряемым током i. Угол поворота плоскости поляризации (в градусах)

е = viH, (9-1)

где V- постоянная ВерДе, ... °/А, т. е. удельное магнитное вращение, равное углу поворота плоскости поляризации, приходящемуся на единицу длины пути света в веществе с общей длиной / , м, и на единицу напряженности магнитного поля, Я, А/м.

Постоянная Верде зависит от свойств вещества ячейки, длины волны света и очень слабо - от температуры. Наибольшей V обладают ферромагнетики и оптически прозрачные вещества,

*такие, как сероуглерод и оптическое стекло тяжелый флинт .

рИз (9-1) следует, что знак 6 зависит от знака Н. Поэтому, если

свет проходит в поле дважды, вдоль и против силовых линий поля, то величина 0 удваивается.

Простейшая схема ОЭТТФ содержит источник, дающий параллельный пучок света с помощью какой-либо коллимирующей

* системы, поляризатор, ячейку Фарадея, анализатор и фотоприемник, включенный на вход усилителя. При - О световой поток, вышедший из анализатора (в люменах),

f Фа = ФпС05*Р, (9-2)

где Фц - световой поток за поляризатором, лм; Р - угол между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора (угол - скрещивания), который устанавливается предвапительно при настройке ОЭТТФ в пределах от О до 90°. При h=fO

Фа = Фп cos* (Р + 6). (9-3)

г Равенством (9-3) описывается амплитудная модуляция ли- нейно поляризованного света магнитным полем, созданным измеряемым током tl. Ясно, что точность такой системы зависит > от действия посторонних магнитных полей, созданных токами сосед-j, них фаз, соседних присоединений или обратным током однофазной , системы. Для увеличения точности принципиальная схема ОЭТТФ j выполняется дифференциальной с двумя ячейками Фарадея (рис. 9-3). Так как схема симметрична в оптическом отношении, I рассматривается прохождение светового потока источника излу-г чения по одному плечу, затем результаты распространяются на J весь аппарат.

I Световой поток (в люмейах), падающий на поляризатор П1 после отражения от зеркала 31 определяется выражением

Фя/ =

j2 -а, (U+1,)

Т-Фо> (9-4)

Рис. 9-3. Принципиальная схе-ма дифференциального ОЭТТф

где Фо

7dfi - свето-

вой поток, падающий на линзу Л1, лм; Q - телесный угол, под которым видна линза Л1 из центра источника излучения И, ор; I - сила света, кд; dлl - диаметр линзы Л1, м; йд1 - диаметр диафрагмы Д1, м; do - эквивалентный диаметр источника света Я, м; /о - фокусное расстояние линзы, м; tl - расстояние между линзой Л1 и зеркалом 31, и; /а - расстояние между 31 и П1, м; Oj - коэффициент поглощения среды, заполняющий пространство между Л1 и 31.

За поляризатором световой поток

Фп1 = 0,5

Световой поток, вышедший из анализатора,

(9-5)

Фл; = 0 5-

-ФоС05(Р + е), (9-6)

.;?/[.;?;+-(1 + 2 + з)

где Ог - обобщенный коэффициент поглощения материала ячейки Фарадея, поляризатора П1 и анализатора А1; 1д - длина хода луча в поляризаторе П1, магнитооптическом веществе и анализаторе Л/, м; е = Vlakiii = kJi - угол поворота плоскости поляризации; ki - коэффициент преобразования, связывающий измеряемый ток tl с напряженностью магнитного поля Н, зависящий от геометрии токопровода, магнитных свойств среды и расстояния между токопроводом и осью луча, проходящего по магнитооптическому веществу, 1/м.

Фотоприемник ФД1 принимает поток

= cos ф + в), (9-7)

+ 7 (l + 2 + 3 + 4)

.- расстояние от выходной плоскости анализатора Л/ до линзы Л2, в фокусе которой установлен фотоприемник ФД/, м.

Выражение (9-7) дано без учета потерь светового потока на френелевское отражение от поверхностей оптических деталей, потерь в линзах, а также в предположении, что = const на расстоянии /i + 4 + 4 + от источника света.

Для построения линейного ОЭТТФ, предназначенного для измерения переменного тока любой формы, наиболее целесообразно выполнить систему с углом Р = 45°. При Pi = 45° и одновременном действии магнитного поля помехи Яц (в направлении, указанном на рис. 9-3) и магнитного поля Я измеряемого тока проходящего по токопроводу, для левого плеча

Ф1 (/ш) = йгФа cos [45° - VMiJi (М + VxhM (9-8)

где /i (/©) - частотный спектр тока i.

Для правого плеча системы при Рг = 45° и действии Н п Н световой поток, принимаемый ФД2, будет

Фг (/со) = cos [45° + Vzhzktjt (/©) + Fz/J, (9-9)

&2 = 0,5

Модуляционные характеристики ОЭТТФ Ф1 = Д (6), Фа = = /а (0), построенные для Pi Ра = 45°, приведены на рис. 9-4. Они совпадут только при уело-ВИИ 1 = 2 = k. Добиться ра-венства i и в реальных условиях просто, так как эти величины определяются многими параметрами, которые можно варьировать. Но это обусловливает и легкость нарушения равенства ki и а при длительной эксплуатации аппарата в условиях вибраций, изменения температуры в широком диапазоне, переменной влажности. По-

Рис. 9-4. Модуляционные карактери-стики ОЭТТФ йри Pi = Рз = 45°