DE2017863A1 - Device for measuring the magnetic field or the current strength by the Faraday effect - Google Patents

Device for measuring the magnetic field or the current strength by the Faraday effect

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DE2017863A1
DE2017863A1 DE19702017863 DE2017863A DE2017863A1 DE 2017863 A1 DE2017863 A1 DE 2017863A1 DE 19702017863 DE19702017863 DE 19702017863 DE 2017863 A DE2017863 A DE 2017863A DE 2017863 A1 DE2017863 A1 DE 2017863A1
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Guy Vitry-sur-Seine; Gaffard Jean-Paul Plaisir; Rocherolles Raymond Sceaux; Boudinet (Frankreich)
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Alcatel Lucent SAS
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Compagnie Generale dElectricite SA
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Description

C 2169.C 2169.

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR. M0LLER-BOR£ ■ DR. MANITZ · DR. DEUFEL (ΈΪ DlPL-ING. FINSTERWALD ■ DIPL.-ING. GRÄMKOWDR. M0LLER-BOR £ ■ DR. MANITZ · DR. DEUFEL (ΈΪ DIPL-ING. FINSTERWALD ■ DIPL.-ING. GRÄMKOW

45OJ 8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 145OJ 8 MUNICH 22, ROBERT-KOCH-STR. 1

TELEFON 225110TELEPHONE 225110

München, den 14.April 1970Munich, April 14, 1970

COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE 54, rue Ia Boe*tie, Paris 8e, FrankreichCOMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE 54 rue, la Boe * tie, Paris 8e, France

VORRICHTUNG ZUM MESSEN DES MAGNETFELDES ODER DER STROMSTÄRKEDEVICE FOR MEASURING THE MAGNETIC FIELD OR CURRENT

DURCH FARADAY-EFFEKTBY FARADAY EFFECT

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer optischen Vorrichtung zur Messung des Magnetfeldes oder der Stromstärke. Diese erfolgt durch Messung des Faraday-Drehwinkels.The invention relates to improvements in an optical device for measuring the magnetic field or the current intensity. This is done by measuring the Faraday angle of rotation.

Es ist bekannt, dass eine derartige Drehung die Polarisationsebene eines Lichtstrahls dreht, der einen gyrotropischen Körper durchläuft, welcher einem parallel zu ihm liegenden Magnetfeld ausgesetzt ist. Unter dem Begriff "gyrotropisch" ist .ein Material mit einer beachtlichen Verdetschen Konstanten zu verstehen·It is known that such a rotation rotates the plane of polarization of a light beam that is gyrotropic Body runs through which one lying parallel to it Exposed to a magnetic field. Under the term "gyrotropic" is .to understand a material with a considerable Verdetian constant

Magnetooptische Messvorrichtungen durch Faraday-EffektMagneto-optical measuring devices using the Faraday effect

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--abbekannt. Die von der Antragstellerin hinterlegte französische Patentschrift 1963»768.4 vom 19· Dezember 1969 beschreibt eine derartige Vorrichtung, in der ein von einem Polarisator polarisierter Lichtstrahl in einen gyrotropischen Körper eintritt, der einem von einem elektrischen Strom erzeugten Magnetfeld ausgesetzt ist, das gemessen werden soll. Der Strom durchfliesst die den gyrotropischen Körper umgebenden Windungen· Der Faraday-Drehwinkel ist proportional dem Produkt der Verdetschen Konstanten des gyrotropischen Körpers aus dem Magnetfeld und der durchlaufenen Entfernung·- unknown. The French patent specification 1963 »768.4 of December 19, 1969, deposited by the applicant, describes such a device in which a light beam polarized by a polarizer enters a gyrotropic body, exposed to a magnetic field generated by an electric current that is to be measured. The current flows through it the turns surrounding the gyrotropic body · The Faraday rotation angle is proportional to the product of the compression Constants of the gyrotropic body from the magnetic field and the distance traveled

Ein halbdurchl'ässiger Spiegel teilt das Lichtbttndel, das den gyrotropischen Körper durchlaufen hat, in zwei LichtbUndel, die durch Analysatoren analysiert werden, deren Polarisationsebenen einen Winkel mit der Ebene des Polarisators zwischen 55° und 125° bilden, ausser dem Winkel von 90°, bei dem keine Lichtempfindlichkeit besteht.A semi-transparent mirror divides the bundle of light that has traversed the gyrotropic body in two bundles of light which are analyzed by analyzers whose planes of polarization make an angle with the plane of the polarizer between Form 55 ° and 125 °, except for the angle of 90 °, at which there is no light sensitivity.

Die Stärken dieser von den photoelektrischen Zellen erfassten LichtbUndel weaxlenmiteinander verglichen, und der Unterschied ist jeweils vom Sinus des doppelten. Faraday-Drehwinkelö abhängig. Die bestehenden Vorrichtungen sind nicht sehr zuverlässig, weil sie nicht kompakt gebaut und daher mechanischen Schwingungen unterworfen sind. Ausserdem reagieren sie auf die atmosphärischen Bedingungen und Staubteilchen in der Luft,The strengths of these detected by the photoelectric cells Bundles of light are compared with each other, and the difference is in each case from the sine of the double. Faraday angle of rotation addicted. The existing devices are not very reliable, because they are not built compactly and are therefore subject to mechanical vibrations. They also respond to them atmospheric conditions and dust particles in the air,

■ Die Erfindung bewirkt vor allem eine grössere Lichtempfihd-'lichkeit durch Verdoppelung der in dem gyrotropischen Körper durchlaufenen Strecke, und zwar ohne VergrÖsserung der Abmessungen, sowie eine grössere Zuverlässigkeit durch die Kompakt-Above all, the invention brings about a greater sensitivity to light by doubling the distance traversed in the gyrotropic body, without increasing the dimensions, as well as greater reliability thanks to the compact

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heit einer "aus einem Block bestehenden Vorrichtung, die die Verstaubung verhindert sowie die mechanischen Schwingungen einschränkt, und durch einen bemerkenswerten Rückgang der licht-. Stromverluste durch !Reflexion, Brechung und Streuung,is called a "one-block device that supports the Prevents dust as well as restricts mechanical vibrations, and by a remarkable decrease in light. Loss of electricity through reflection, refraction and scattering,

Zur Erzielung dieser Ergebnisse verwendet die Erfindung eine Vorrichtung zum Hessen eines Magnetfeldes durch Faraday-Effekt. Diese Vorrichtung ist ausgerüstet mit einer ein Lichtbundel aussendenden Lichtquelle, einem dieses Lichtbundel linear polarisierenden Polarisator, einem dem zu messenden Magnetfeld ausgesetzten gyrotropischen Körper, der an einem Ende das polarisierte Lichtbundel aufnimmt und eine Drehung seiner Polarisationsebene bewirkt, einem optischen System aus zwei Spiegeln, das das Lichtbundel in ein erstes und ein zweites TeilbUndel teilt, die zueinander in einem konstanten Lichtstärkeverhältnis stehen, zwei Analysatoren, von denen jeder eines der Teilbundel auffängt und die eine im Verhältnis zur Vorzugsachse des Polarisators im Winkel um die Lichtstrahlen herum versetzte Vorzugsachse aufweisen, zwei elektrooptischen Transduktoren, die jeweils eins der aus den Analysatoren austretenden Lichtbundel auffangen, Vorrichtungen, die die Ausgangssignale dieser beiden Transduktoren aufnehmen und den Wert des Drehwinkels liefern, der proportional dem zu messenden Magnetfeld ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das optische System aus zwei in der ITälie des zweiten Endes des gyrotropischen Körpers angebrachten Spiegeln besteht, auf die nacheinander das aus diesem Ende austretende Licht fällt, wobei der erste SpiegelTo achieve these results, the invention employs an apparatus for creating a magnetic field by the Faraday effect. This device is equipped with a light source that emits a bundle of light, one of which is a linear bundle of light polarizing polarizer, a magnetic field to be measured exposed gyrotropic body that picks up the polarized light bundle at one end and rotates its plane of polarization causes an optical system consisting of two mirrors, which divides the light bundle into a first and a second partial bundle that divides each other in a constant light intensity ratio stand, two analyzers, each of which is one of the sub-bundles and the one in relation to the easy axis of the polarizer have preferred axis offset at an angle around the light beams, two electro-optical transducers, each one of the light bundles emerging from the analyzers collect devices that pick up the output signals of these two transducers and supply the value of the angle of rotation, which is proportional to the magnetic field to be measured. The device is characterized in that the optical system consists of two in the line of the second end of the gyrotropic body There is attached mirrors on which the light emerging from this end falls one after the other, the first mirror

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halb- und der zweite ganzdurchlässig ist, und die Spiegelachsen sind so angeordnet, dass sie die beiden Teilbündel zum zweiten Ende hin reflektieren, und zwar in entgegengesetzter Richtung zum ungeteilten Lichtbündel, und sie sind zueinander und im Verhältnis zu dem ungeteilten Lichtbündel im Winkel leicht versetzt, wobei das erste Ende die Form einer Pyramide mit drei Flächen hat, von denen die Eintrittsfläche das ungeteilte Lichtbündel und die beiden Austrittsflächen die beiden Teilbündel hindurchlassen,und die beiden Spiegel sind kugelförmige Hohlspiegel, deren scheinbare Krümmungsmittelpunkte unter Berücksichtigung der Lichtstrahlenbrechung in der Nähe des zweiten Endes auf den die Eintrittsfläche von den beiden Austrittsflächen trennenden Kanten liegen,, so dass jeder Spiegel - und zwar optisch ohne Begrenzung der Pupillen - die Eintrittsflache einer der Austrittsflachen zuordnet.half and the second is completely transparent, and the mirror axes are arranged in such a way that they reflect the two partial bundles towards the second end, in opposite directions Direction to the undivided light beam, and they are at an angle to each other and in relation to the undivided light beam slightly offset, the first end being in the shape of a pyramid with three faces, of which the entry face is the undivided one The light bundle and the two exit surfaces allow the two partial bundles to pass through, and the two mirrors are spherical Concave mirrors whose apparent centers of curvature, taking into account the refraction of light rays in the vicinity of the second end lie on the edges separating the entry surface from the two exit surfaces, so that each mirror - and optically without delimitation of the pupils - the entrance surface assigned to one of the exit surfaces.

Es folgt die Beschreibung eines erfindungsgemässen Ausführungsbeis-oiels an Hand der Zeichnungen 1, 2 und 3. ■The following is a description of an embodiment according to the invention on the basis of drawings 1, 2 and 3. ■

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des, den gyrotropischen Körper-enthaltenden Gehäuses, den Polarisator, die beiden Analysatoren, die beiden Spiegel, den Eingang und die beiden Ausgänge der Lichtleiter auf ein und derselben Seite.Fig. 1 shows a cross section of the, the gyrotropic Body-containing housing, the polarizer, the two analyzers, the two mirrors, the entrance and the two exits of the light guides on one and the same side.

Die Fig. 2 stellt im Profil den gyrotropischen Körper und die Anordnung des Polarisators und der beiden Analysatoren dar.Fig. 2 shows in profile the gyrotropic body and the arrangement of the polarizer and the two analyzers.

Die Fig. 3 zeigt ein Teilstück der auf ein Verbindungsstück geklebten Spiegel, wobei das Verbindungsstück selbst auf. den gyrotropischon Körner geklebt ist,Fig. 3 shows a portion of the mirror glued to a connector, the connector itself. the gyrotropic grains are glued,

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Nach dem in Fig. 1 und 2 dargestellten AusfUhrungsbeispiel trifft ein einfallendes LichtbUndel 1 durch einen Lichtleiter auf einen Polarisator 3? der auf .eine der drei schrägen Flächen eines in Form einer Pyramide ausgebildeten Endes eines gyrotropischen Körpers 5 geklebt ist, wobei das einfallende LichtbUndel zunächst den gyrotropischen Körper 5, wie dichtes Flintglas, durchquert, bevor es von einem ersten halbdurchlässigen Kugelspiegel 6 reflektiert wird» Dieser Spiegel, dessen Reflexionsvermögen genau bestimmt ist, leitet einen Teil des Lichtbündels zu einem zweiten Kugelspiegel 7 mit totaler Reflexion, dessen Oberfläche beispielsweise mit Aluminium belegt ist? dieser wirft das Bündel durch den halbdurchlässigen Spiegel wieder zurUck, so dass die Lichtstärken der beiden reflektierten LichtbUndel 8 und 9 gleich sind oder in einem genau konstanten Verhältnis zueinander stehen. Die KrUmmungszentren O^ und 0„ der beiden Spiegel 6 und 7 sind exzentrisch und auf den Kanten der Pyramide 4 angeordnet. Diese beiden Spiegel bilden eine exzentrische Meniskuslinse, deren einer Rand dünn und deren anderer dick ist. Die reflektierten Lichtbündel 8 und 9 laufen auf getrennten Bahnen auf den Flächen 10 und 11 der Pyramide 4 zusammen, nachdem sie ein zweites Hai den gyrotropischen Körper 5 passiert haben, der von dem von dem nicht dargestellten elektrischen Leiter erzeugten Magnetfeld durchsetzt wird. Beim Austritt aus den Flächen 10 und 11 werden die LichtbUndel 8 und 9 so abgelenkt, dass sie in Achsrichtung der Lichtleiter 15 und 16 verlaufen, Auf die Flächen 10 und 11 sind zwei Analysatoren, beisriielaweise Polariaabionsfolieni ge-According to the exemplary embodiment shown in FIGS hits an incident light bundle 1 through a light guide on a polarizer 3? on one of the three inclined surfaces one end of a gyrotropic body 5 designed in the form of a pyramid is glued, the incident light bundle initially forming the gyrotropic body 5, such as dense flint glass, before it is reflected by a first semitransparent spherical mirror 6 »This mirror, its reflectivity is precisely determined, directs part of the light beam to a second spherical mirror 7 with total reflection, whose surface is covered with aluminum, for example? this throws the bundle back through the semi-transparent mirror, so that the light intensities of the two reflected LichtbUndel 8 and 9 are the same or in an exactly constant Relate to each other. The centers of curvature O ^ and 0 "of the two mirrors 6 and 7 are eccentric and on the Edges of the pyramid 4 arranged. These two mirrors form an eccentric meniscus lens, one edge of which is thin and the other is thick. The reflected light bundles 8 and 9 run on separate tracks on surfaces 10 and 11 of the Pyramid 4 together after they have passed a second shark the gyrotropic body 5, the one of the not illustrated electrical conductor generated magnetic field is penetrated. When exiting the surfaces 10 and 11 are the Light bundles 8 and 9 deflected so that they run in the axial direction of light guides 15 and 16, onto surfaces 10 and 11 are two analyzers, e.g.

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j deren Polarisationsachsen Winkel von vorzugsweise +60° und -60° im Verhältnis zu der Polarisationsachse des Polarisators 3 bilden. Die austretenden Lichtbündel 13 und 14 der Analysatoren 10 und 11 durchlaufen getrennt die LichtleiterJL5 und 16, die in unmittelbarer Fähe der Flächen 10 und 11 liegen und welche die Lichtbündel zum Vergleich ihrer Stärken zu zwei nicht dargestellten photoelektrischen Zellen weiterleiten«j whose polarization axes are angles of preferably + 60 ° and -60 ° in relation to the polarization axis of the polarizer 3. The emerging light bundles 13 and 14 of the analyzers 10 and 11 pass through the fiber optics JL5 separately and 16, which are in the immediate vicinity of the surfaces 10 and 11 and which the light bundles to compare their strengths forward two photoelectric cells not shown «

Das Gehäuse 12 schützt die gesamte Vorrichtung vor allen äusseren Einflüssen. Es ist aus elektrisch nicht leitendem, nicht magnetischem Material hergestellt. Ausserdem muss es für Licht- und Infrarotstrahlen desselben Spektrums wie der in der Messvorrichtung benutzten Strahlen undurchlässig sein.The housing 12 protects the entire device from all external influences. It is made of electrically non-conductive, made of non-magnetic material. In addition, it must be suitable for light and infrared rays of the same spectrum as that in the beams used in the measuring device must be opaque.

Alle Teile, wie das Flintglas 5, die Spiegel 6 und 7> der Polarisator 3» die" Analysatoren 10 und 11 und die drei auf derselben Seite angeordneten Lichtleiter, sind in einem dielektrischen Material mit einem dem Brechungsindex des Flintglases nahekommenden Index untergebracht. Ihre Unterbringung in einem einzigen mechanischen, formfesten Block schützt die Vorrichtung gegen Staub, St'dsse und mechanische Schwingungen. Dadurch . wird auch die Depolarisation des Lichtes und die Entstehung von St'drstrahlungen eingeschränkt.All parts, such as the flint glass 5, the mirrors 6 and 7, the polarizer 3, the analyzers 10 and 11 and the three light guides arranged on the same side, are housed in a dielectric material with an index close to the refractive index of the flint glass in a single mechanical, form solid block, the device thus protecting against dust, St'dsse and mechanical vibrations.. the depolarization of the light and the emergence of St'drstrahlungen is restricted.

Eg folgt die Erklärung einiger Einzelheiten-des Betriebs der Vorrichtung.Eg follows the explanation of some details of the operation the device.

Der gyrotropische TTörper kann aus Flintglas SF 59 von ' Schott mit einem Brechungsindex η » 1,915 bis 0,9 Mikron oderThe gyrotropic T body can be made from SF 59 flint glass from 'Schott with a refractive index η »1.915 to 0.9 microns or

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aber aus Yttrium-Eisen- oder Yttrium-Aluminium-Granat bestehen»but consist of yttrium iron or yttrium aluminum garnet »

Die Lichtquelle kann einfarbig sein. Es können beispielsweise Bogenlampen verwendet werden, deren sichtbares oder infrarotes Spektrum durch Filter verbessert wird. Die Benutzung eines Lasers, beispielsweise eines Gaslasers, ist empfehlenswert. The light source can be monochrome. For example Arc lamps are used whose visible or infrared spectrum is improved by filters. The use of a laser, for example a gas laser, is recommended.

Es können Lichtleiter 2, 15, 16 aus.Glasfasern, Quarzfasern oder organischen Substanzen -verwendet werden. Der Durchgang des einfallenden Lichtbundeis 1 und der beiden reflektierten Lichtbundel 13 und 14 ist jedoch mit einem einzigen, aus mehreren Linsen bestehenden und ein ausreichendes Strahlungsfeld umfassenden Periskop möglich.Light guides 2, 15, 16 made of glass fibers, quartz fibers or organic substances can be used. The passage of the incident light bundle 1 and the two reflected light bundles 13 and 14 is, however, possible with a single periscope consisting of several lenses and comprising a sufficient radiation field.

Das Bild und der Gegenstand werden so nebeneinander dargestellt. In diesem Falle ersetzt ein einziger Strahlenweg die drei Lichtleiter,The picture and the object are shown next to each other. In this case, a single beam path replaces the three light guides,

Die Polarisatoren 3 und die Analysatoren 10 und 11 sind bekannten Typs: entweder sind es auf dem Brewsterschen Gesetz beruhende, übereinander angeordnete Glasplatten, Kicolsche Prismen oder Polarisationsfolien aus dichroitische Kristalle umgebendem Kunststoff.Die Polarisationsfolien sind einfach auf die Pyramidenflachen zu kleben. Die Vorzugsachse des Polarisator» ist nach der eventuellen Hauptachse des gyrotropischen Körpers ausgerichtet, wodurch ein polarisiertes oder parallel zur Hauptachse des gyrotropischen Körpers verlaufendes LichtbUndel nicht doprielt gebrochen wird.The polarizers 3 and the analyzers 10 and 11 are known type: either they are based on Brewster's law, stacked glass plates, Kicol's prisms or polarizing foils made of surrounding dichroic crystals Plastic. The polarizing foils are easy on the Glue pyramid surfaces. The easy axis of the polarizer » is aligned with the eventual main axis of the gyrotropic body, creating a polarized or parallel to the The main axis of the gyrotropic body is a bundle of light is not double broken.

Die Vorrichtung ist nicht auf den Gebrauch eines MaterialsThe device is not based on the use of any material

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ohne Doppelbrechung oder mechanische Beanspruchungen beschränkt. Die Vorzugsachsen der beiden Analysatoren bilden verschiedene Winkel mit der Vorzugsachse des Polarisators, Nach der von der Antragstellerin am 19· Dezember 1969 hinterlegten französischen Patentschrift 1963.7684 sind diese Winkel vorteilhafterweise symmetrisch und betragen beispielsweise zwischen +60° und -60°. Die Differenz der miteinander verglichenen Stromstärken ergibt einen nahezu dem zweifachen Faraday-Drehwinkel proportionalen Wert.limited without birefringence or mechanical stresses. The easy axes of the two analyzers form different angles with the easy axis of the polarizer, after that of the Applicant on December 19, 1969 deposited French Patent 1963.7684 these angles are advantageous symmetrical and are, for example, between + 60 ° and -60 °. The difference between the compared current intensities results a value almost proportional to twice the Faraday angle of rotation.

- Der gyrotropische Körper kann ungefähr 10 cm lang sein, und der Faraday-Drehwinkel beträgt ungefähr 1°.- The gyrotropic body can be approximately 10 cm long, and the Faraday rotation angle is approximately 1 °.

- Die Schnittwinkel der Pyramidenflachen sind nicht grosser als 7°. Die Eintrittsflache 3 lenkt das einfallende LichtbUndel 1 so ab, dass e's auf den optischen Mittelpunkt der Meniskuslinse fällt. Die Ablenkung der LichtbUndel vermeidet Verluste an Lichtstrom durch Uberdeckung zwischen dem Lichtbündel 1 und der Meniskuslinse 6 9 7* Die Austrittsflachen 10 und 11 gewähr-Ic5isten eine Ablenkung der LichtbUndel 8 und 9 derart, dass die Pupillen zwischen den Lichtleitern 15 und 16 und der Meniskuslinse 6, 7 nicht begrenzt werden.- The intersection angles of the pyramid surfaces are not greater than 7 °. The entrance surface 3 deflects the incident light bundle 1 so that it falls on the optical center of the meniscus lens. The deflection of the light bundles avoids losses of luminous flux due to the overlap between the light bundle 1 and the meniscus lens 6 9 7 * The exit surfaces 10 and 11 guarantee a deflection of the light bundles 8 and 9 in such a way that the pupils between the light guides 15 and 16 and the meniscus lens 6, 7 are not limited.

Der halbdurchlässige Spiegel 6 kann ein Reflexionsvermögen bis zu 38 in erhalten. Der Spiegel 7 hat einen durch eine geeignete Oberflächenbehandlung erzielten maximalen Reflexionsfaktor? die Lichtstärken der reflektierten LichtbUndel 8 und sind dann gleich. Die KrUmmung der Fläche 6 der Meniskuslinse ist so gewählt und ausgerichtet, *dass die Eintrittsfläche 3The semi-transparent mirror 6 can be given a reflectivity of up to 38 in . The mirror 7 has a maximum reflection factor achieved by a suitable surface treatment? the light intensities of the reflected light bundles 8 and are then the same. The curvature of the surface 6 of the meniscus lens is selected and aligned in such a way that the entry surface 3

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der Pyramide 4 .optisch deren Austritts-fläche. 10 zugeordnet ist, und die Krümmung der Fläche 7 der Meniskuslinse ist so gewählt und ausgerichtet, dass die Eintrittsfläche 3 der Pyramide optisch der zweiten Austrittsflache 11 zugeordnet ist.the pyramid 4. optically its exit surface. 10 is assigned, and the curvature of the surface 7 of the meniscus lens is selected and aligned so that the entrance surface 3 of the pyramid is optical the second exit surface 11 is assigned.

- Bei dem in der Fig. 3 dargestellten AusfUhrungsbeispiel wird ein Zwischenstück 17, das ein nicht gyrotropischer Körper sein kann und eine der Form des Spiegels 6 angepasste Fläche hat, auf die Meniskuslinse 6, 7 mit optischem Klebstoff geklebt. Es wird dann auf eine Fläche des gyrotropischen Körpers 5 geklebt, die eben sein kann. Die Bearbeitung dieses Zwischenstücks ist leichter als die des Flintglases. Dasselbe Verfahren kann für das Schneiden der Pyramide 4 mit drei Flächen verwendet werden, die dann auf das andere !Pnde des gyrotropischen Körpers 5 geklebt wird. Dasselbe Verfahren kann ebenfalls angewendet werden, um ein oder mehrere Teile auf den Lichtleitern zu befestigen. Diese Teile werden entsprechend den Winkeln der drei Flächen der Pyramide'4 geschnitten.- In the AusfUhrungsbeispiel shown in Fig. 3 is an intermediate piece 17, which can be a non-gyrotropic body can and has a surface adapted to the shape of the mirror 6, glued to the meniscus lens 6, 7 with optical adhesive. It is then glued to a surface of the gyrotropic body 5, which can be flat. The processing of this intermediate piece is lighter than that of flint glass. The same procedure can be used for the cutting of the pyramid 4 with three faces can be used, which are then glued to the other end of the gyrotropic body 5 will. The same procedure can also be used to attach one or more parts to the light guides. These parts are made according to the angles of the three Surfaces of the pyramid'4 cut.

- Diese Verbesserungen sind auf alle magnetooptischen Messvorrichtungen anwendbar, die einen oder mehrere Analysatoren oder Polarisatoren aufweisen. Die Erfindung ermöglicht die Messung von Magnetfeldern.und elektrischen Gleich*- oder Wechselströmen. Sir findet im allgemeinen für jede, Vorrichtung Verwendung, deren Magnetfeld oder Strom trotz des Auftretens von gefährlichen Strahlungen, Spannungen oder Temperaturen gemessen werden soll. Sie wird insbesondere bei Hochspannungsnetzen verwendet. « - These improvements are common to all magneto-optical measuring devices applicable, which have one or more analyzers or polarizers. The invention enables Measurement of magnetic fields and electrical direct * or alternating currents. Sir finds generally for each, device Use their magnetic field or current despite the occurrence dangerous radiation, voltages or temperatures should be measured. It is used in particular in high-voltage networks. «

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Claims (1)

9 Π1 7 ß R 3 9 Π1 7 ß R 3 PATENTANSPRÜCHE ^A *w ' /οο°PATENT CLAIMS ^ A * w ' / οο ° M.)Vorrichtung zum Messen eines Magnetfeldes durch Faraday-Effekt, ausgerüstet mit einer ein lichtbundel aussendenden Lichtquelle, einem dieses Lichtbundel linear polarisierenden Polarisator, einem dem zu messenden Magnetfeld ausgesetzten gyrotropisöhen Körper, der an einem Ende das polarisierte Lichtbundel aufnimmt und eine Drehung seiner EoIarisationsebene bewirkt, einem optischen System, das das Lichtbündel in ein erstes und zweites Teilbündel teilt, die -zueinander in einem konstanten ÜchtstärkeverhäUtnis stehen, zwei Analysatoren, von denen jeder eines der Teirbündel auffängt und die eine im Verhältnis ssur Vorzugsachse des Polarisators im Winkel um die Lichtistrahlen herum versetzte Vorzugsachse aufweisen, zwei elektrooptischen Transduktoren, die jeweils eines der aus den Analysatoren austretenden Lichtbündel auffangen, Vorrichtungen, die die Ausgangseignale dieser beiden Transduktoren aufnehmen und den Wert des zu messenden Magnetfeldes angeben, dadurch g ek θ η η ζ e i ohne t, daß das Optische System aus zwei in der Nähe des zweiten Endes dee gyrotropischen Körpers (5) angebrachten Spiegeln (6,7) besteht, auf die nacheinander ; das aus diesem Ende austretende Licht fällt, wobei der erste i Spiegel (6) halb- und der zweite (7) ganzdurchlässig ist und die Spiegelachsen so angeordnet sind,, daß sie die beiden Teil-l bündel (8,9) zum zweiten Ende hin reflektieren, und zwar in ; entgegengesetzter Sichtung zum ungeteilten Lichtbundel, und daß sie zueinander und im Verhältnis zu dem ungeteilten Lichtbundel im Winkel leicht versetzt sind·M.) Device for measuring a magnetic field by Faraday effect, equipped with a light beam emitting Light source, one that linearly polarizes this bundle of light Polarizer, exposed to the magnetic field to be measured gyrotropic body that polarized at one end Light bundle picks up and a rotation of its EoIarization level causes an optical system that divides the light beam into a first and second partial beam, the -to each other in a constant strength ratio stand, two analyzers, each of which is one of the Catches the bundle of tears and the one in the ratio ssur Preferred axis of the polarizer at an angle to the light rays have around offset preferred axis, two electro-optical transducers, each one of the from the Analyzers capture the emerging light beams, devices that pick up the output signals of these two transducers and indicate the value of the magnetic field to be measured, thereby g ek θ η η ζ e i without t that the optical system out two near the second end of the gyrotropic body (5) attached mirrors (6,7), on which one after the other; the light emerging from this end falls, the first i mirror (6) being semi-transparent and the second (7) completely transparent and the mirror axes are arranged so, that they the two part-l reflect bundles (8,9) towards the second end, namely in; opposite sighting to the undivided bundle of light, and that they are slightly offset from one another and in relation to the undivided light bundle at an angle O O 9 8 A 7 /10 6 3 bad originalO O 9 8 A 7/10 6 3 bad original 2, Vorrichtung nach Anspruch 1, d ad u r c h g e •kennz eichnet , dass das erste Ende in Form einer Pyramide mit drei Flächen geschnitten ist, wobei eine Eintrittsfläche (3) das ungeteilte Lichtbündel auffängt und die beiden geteilten Lichtbündel die beiden Austrittsflächen durchlaufen, und die beiden Spiegel (6f 7) kugelformige Hohlspiegel sind, deren scheinbare Krümmungsmittelpunkte unter Berücksichtigung der Lichtstrahlenbrechungen in der Hahe des zweiten Endes auf den die Eintrittsfläche von den beiden Austrittsfrachen trennenden Kanten liegen, so dass jeder Sniegel - und zwar optisch ohne Begrenzung der Pupillen - die Eintrittsfläche einer der Austrittsflächen zuordnet,2, device according to claim 1, d ad urchge • indicates that the first end is cut in the form of a pyramid with three surfaces, with an entrance surface (3) capturing the undivided light bundle and the two divided light bundles pass through the two exit surfaces, and the Both mirrors (6 f 7) are spherical concave mirrors, the apparent centers of curvature, taking into account the refraction of the light rays, in the height of the second end on the edges separating the entrance surface from the two exit areas, so that each joint - optically without delimiting the pupils - the Assigns the entry area to one of the exit areas, 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, da durch gekenn ζ e i c h η e t , dass das ontische System aus einer durchlässigen Meniskuslinse besteht, deren halbdurchlässige Vorderflache (6) den ersten Spiegel und deren volldurchlässige hintere Fläche (7) den zweiten Spiegel darstellt,3. Apparatus according to claim 2, as recognized by ζ e i c h η e t that the ontic system consists of a permeable meniscus lens, the semi-permeable front surface (6) of which the first mirror and the fully permeable one rear face (7) represents the second mirror, 4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurchgek e η η ζ ei c hn e t , dass die Meniskuslinse auf das zweite Ende des gyrotroTPischen Körpers (5) geklebt ist, wobei das Ende so geschnitten ist, dass es sich der Form der Vorderfläche (6) der Meniskuslinse anpasst.4 · Device according to claim 3, characterized e η η ζ ei c hn e t that the meniscus lens on that second end of the gyrotroTPic body (5) is glued, the end being cut so that it follows the shape of the front surface (6) fits the meniscus lens. 5 · Vorrichtung nach Ansnrueh 3, d a d u r c h g e kennzeichnet, dass die Meniskuslinse auf das zweite Ende des gyrotro-nischen Körpers (5) geklebt wird, und zwar . mit Hilfe eines durchlässigen'Zwischenstückes (17) mit einer '5 device according to Ansnrueh 3, d u r c h g e identifies, that the meniscus lens is glued to the second end of the gyrotronic body (5), namely. with the help of a permeable 'intermediate piece (17) with a' -009847/1063-009847/1063 ebenen Fläche, die auf die ebene Fläche des zweiten Endes geklebt werden kann, und mit einer kugelförmigen, konvexen Fläche, die der Form der Vorderfläche (6) der Meniskuslinse angepasst ist.flat surface that can be glued to the flat surface of the second end, and with a spherical, convex surface, which is adapted to the shape of the front surface (6) of the meniscus lens. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisator auf die Eintrittsfläche (3) und die beiden Analysatoren auf die beiden Austrittsflächen (10, 11) geklebt sind, 6. Apparatus according to claim 2, characterized in that that the polarizer is glued to the entry surface (3) and the two analyzers are glued to the two exit surfaces (10, 11), 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der gyrotropische Körper (5) ein Flintglas mit einem Index η = 1,915 bis 0,9 Mikron ist.7. The device according to claim 1, characterized in that the gyrotropic body (5) is a flint glass with an index η = 1.915 to 0.9 microns. 8. Vorrichtung nach Ansriruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende des gyrotropischen Körpers (5) aus einer aus einem nicht gyrotropischen Material geschnittenen Pyramide (4) besteht, deren eine Fläche auf eine einen gyrotropischen Körper (5) begrenzende ebene Fläche geklebt ist.8. Device according to claim 2, characterized in that that the first end of the gyrotropic body (5) made of a non-gyrotropic material cut pyramid (4), one surface of which on a gyrotropic body (5) delimiting plane Surface is glued. 9.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ganze optische System, bestehend aus dem gyrotropischen Körper (5), den beiden Spiegeln (6, 7)> dem Polarisator (3), den beiden Analysatoren (10, 11), von einem starren, elektrisch isolierten und nicht magnetischen Gehäuse umgeben ist, wobei das Innere in einem dielektrischen Material m:+; einem Brechungsindex untergebracht ist, der demjenigen des gyrotropischen Körners (5) nahekommt, und dass das Ganze einen geschlossenen Block bildet.9.Vorrichtung according to claim 1, characterized in that that the whole optical system, consisting of the gyrotropic body (5), the two mirrors (6, 7)> the polarizer (3), the two analyzers (10, 11), from a rigid, electrically insulated and non-magnetic housing is surrounded, the interior in a dielectric material m: +; a refractive index that corresponds to that of the gyrotropic grain (5) comes close, and that the whole forms a closed block. 009847/1063009847/1063
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