RU2035049C1

RU2035049C1 - Magnetic optical meter of permanent magnetic fields and direct currents

Info

Publication number: RU2035049C1
Application number: RU93025947A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Варнавский; Сергей Викторович Лебедев; Николай Александрович Толокнов
Original assignee: Владимир Алексеевич Варнавский; Сергей Викторович Лебедев; Николай Александрович Толокнов
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1995-05-10

Abstract

FIELD: instruments. SUBSTANCE: device uses Faraday's effect in light-sensitive magnetic film 4 having surface anisotropy. Degree of magnetization of this magnetic film depends on external magnetic fields. Film 4 is positioned on optical contact surface of hypotenuse of prism 3. Polarized light from light-emitting diode 1 is modulated in the film according to its degree of magnetization. Beams with orthogonal polarization are separated by analyzer 5 and are detected by photo diodes 6 and 7 which are connected to differential amplifier 8. Signal from output of amplifier 8 is processed in two parallel channels. first channel has low-pass filter 9 and comparator 12 which generates control signal according to sign of constant constituent of differential detected signal. second channel has high- pass filter 10, synchronization detector 11, comparator 13 which generates control signal according to sign of second harmonic of signal detected in synchronism. signals from both channels are received at input of commutator 15 which is controlled by zero detector 14. output of commutator is connected to current amplifier 16 which supplies coil 17 which serves for compensation of external magnetic fields. Effect of coercion is eliminated and possibility to operate using second harmonic of magnetizing current is provided by means of second coil 18 which is connected to high- frequency signal oscillator 19. Measured value is judged by level of current running through coil 17. EFFECT: measuring magnetic fields and currents of power supply units. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения магнитных полей постоянных и электромагнитов, а также для бесконтактного измерения постоянных токов в системах питания электроустановок. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the magnetic fields of constants and electromagnets, as well as for non-contact measurement of direct currents in power systems of electrical installations.

Известно устройство для измерения постоянных магнитных полей и токов, основанное на использование эффекта Холла в полупроводниках [1]
Однако, значительная температурная зависимость в устройствах прямого измерения без обратной связи и значительные шумы приводят к большим погрешностям измерений. Применение компенсационных методов в таких устройствах, когда чувствительный элемент управляет цепью отрицательной обратной связи, ведет к существенному снижению температурной нестабильности, но не устраняет влияние шумов.A device for measuring constant magnetic fields and currents based on the use of the Hall effect in semiconductors [1]
However, significant temperature dependence in direct measurement devices without feedback and significant noise lead to large measurement errors. The use of compensation methods in such devices, when the sensitive element controls the negative feedback circuit, leads to a significant reduction in temperature instability, but does not eliminate the effect of noise.

Кроме того, шина, по которой протекает измеряемый ток, часто пропускается внутрь замкнутого магнитопровода, в котором создается компенсирующее магнитное поле, а это требует разрыва токоведущей цепи для монтажа датчика, что не позволяет сделать измерители тока переносными [2] При этом значительно увеличиваются габариты и масса таких устройств. In addition, the bus through which the measured current flows is often passed inside a closed magnetic circuit, in which a compensating magnetic field is created, and this requires breaking the current-carrying circuit for mounting the sensor, which does not allow making current meters portable [2] At the same time, the dimensions and mass of such devices.

Наиболее близким является устройство, основанное на эффекте Фарадея и использующее влияние измеряемой величины на угол поворота плоскости поляризации света, прошедшего магнитооптическую пленку, расположенную вблизи источника магнитного поля, в том числе токоведущей шины. Устройство содержит в оптической части: светодиод и расположенные по ходу его луча входной поляризатор, стопу магнитооптических пленок, двулучепреломляющий анализатор с пространственным разведением лучей взаимно ортогональных поляризаций и два фотодиода, расположенных по ходу разведенных лучей. Каждая магнитооптическая пленка в стопе характеризуется одноосной перпендикулярной анизотропией, т.е. ее ось легкого намагничивания лежит перпендикулярно плоскости пленки. Стопа пленок, являющаяся чувствительным элементом, помещена в электромагнитную катушку, создающую перпендикулярное плоскости пленок магнитное поле и служащую для компенсации внешнего магнитного поля, индуцируемого шиной с измеряемым током. Электронная часть устройства содержит элементы для реализации заданного алгоритма обработки выходных сигналов фотодиодов, в том числе вычислительное устройство, содержащее дифференциальный усилитель, компаратор и усилитель тока, соединенный выходом с компенсационной катушкой. Вычислительное устройство определяет разность сигналов фотодиодов, нормированную на их сумму. Компаратор, сравнивая нормированную разность фотосигналов с нулем, выдает управляющий сигнал на усилитель тока, который изменяет величину тока в компенсирующей катушке, а, следовательно, и ее магнитное поле, до такого значения, при котором происходит полная компенсация магнитного поля шины с током. По величине тока через компенсационную катушку судят о величине тока в шине [3]
Недостатками описанного устройства являются невысокая точность измерения токов и полей и, как следствие, ограниченный снизу диапазон измеряемых величин. Указанные недостатки являются следствием того, что в устройстве применены магнитооптические пленки с одноосной перпендикулярной анизотропией, которые характеризуются достаточно высоким полем насыщения и, следовательно, небольшой крутизной передаточной характеристики "угол вращения плоскости поляризации измеряемое поле". С другой стороны, в описанном устройстве отсутствуют элементы, снижающие влияние коэрцитивности, присущей ферромагнитным материалам, на разброс результатов измерения, что особенно важно в области малых сигналов. Кроме этого, известным дополнительным источником погрешности при использовании сигналов нулевой частоты (постоянный ток) в качестве управляющих являются дрейф нуля входного усилителя и фликкер-шумы.The closest is a device based on the Faraday effect and using the influence of the measured value on the angle of rotation of the plane of polarization of light transmitted through a magneto-optical film located near a magnetic field source, including a busbar. The device contains in the optical part: an LED and an input polarizer located along its beam, a stack of magneto-optical films, a birefringent analyzer with spatial dilution of mutually orthogonal polarizations, and two photodiodes located along the separated rays. Each magneto-optical film in the foot is characterized by uniaxial perpendicular anisotropy, i.e. its axis of easy magnetization lies perpendicular to the plane of the film. A stack of films, which is a sensitive element, is placed in an electromagnetic coil that creates a magnetic field perpendicular to the film plane and serves to compensate for the external magnetic field induced by the bus with the measured current. The electronic part of the device contains elements for implementing a given algorithm for processing the output signals of photodiodes, including a computing device containing a differential amplifier, a comparator, and a current amplifier connected to the output by a compensation coil. The computing device determines the difference in the signals of the photodiodes, normalized to their sum. The comparator, comparing the normalized difference of the photosignals with zero, provides a control signal to the current amplifier, which changes the amount of current in the compensating coil, and, consequently, its magnetic field, to such a value that the bus’s magnetic field is completely compensated with the current. The magnitude of the current through the compensation coil is judged on the magnitude of the current in the bus [3]
The disadvantages of the described device are the low accuracy of measuring currents and fields and, as a result, the range of measured values limited from below. These disadvantages are due to the fact that magneto-optical films with uniaxial perpendicular anisotropy are used in the device, which are characterized by a sufficiently high saturation field and, therefore, a small steepness of the transfer characteristic “angle of rotation of the plane of polarization measured field”. On the other hand, in the described device there are no elements that reduce the influence of coercivity inherent in ferromagnetic materials on the scatter of measurement results, which is especially important in the field of small signals. In addition, a known additional source of error when using signals of zero frequency (direct current) as controllers are the zero drift of the input amplifier and flicker noise.

Целью изобретения является увеличение точности и расширение диапазона измеряемых постоянных полей и токов. The aim of the invention is to increase accuracy and expand the range of measured constant fields and currents.

Указанная цель достигается тем, что в известный измеритель, включающий светодиод и расположенные по ходу его луча входной поляризатор, магнитооптическую пленку, анализатор с разведением лучей взаимно ортогональных поляризаций, два фотодиода, расположенные по ходу разведенных лучей, а также электромагнитную катушку, дифференциальный усилитель, компаратор и усилитель тока, соединенный выходом с катушкой, дополнительно введены прямая оптическая призма с основанием в виде равнобедренного прямоугольного треугольника, дополнительная электромагнитная катушка, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, синхронный детектор, второй компаратор, детектор нуля, коммутатор и генератор, при этом магнитооптическая пленка выбрана с плоскостной анизотропией и расположена на оптическом контакте на гипотенузной грани призмы, оптические оси светодиода и анализатора перпендикулярны второй и третьей боковым граням призмы соответственно, фотодиоды соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами фильтров верхних и нижних частот, генератор основным выходом соединен с дополнительной катушкой, а вторым выходом, генерирующим удвоенную частоту основного сигнала, соединен с входом опорного сигнала синхронного детектора, основной вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, выход фильтра нижних частот соединен с первым входом первого компаратора и входом детектора нуля, выход синхронного детектора соединен с первым входом второго компаратора, при этом вторые входы обоих компараторов заземлены, а их выходы соединены с первым и вторым входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом детектора нуля, выход коммутатора соединен с входом усилителя тока, обе катушки выполнены на одном полом каркасе, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда, призма расположена внутри каркаса гипотенузной гранью в непосредственной близости к внутренней поверхности одной из его граней и параллельно ей, оси катушек ориентированы вдоль линии пересечения плоскости пленки и плоскости распространения света, при этом усилитель тока выполнен с выходным индикатором. This goal is achieved by the fact that in a well-known meter, which includes an LED and an input polarizer located along the path of its beam, a magneto-optical film, an analyzer with dilution of beams of mutually orthogonal polarizations, two photodiodes located along the path of the separated beams, as well as an electromagnetic coil, differential amplifier, comparator and a current amplifier connected to the output by a coil, a direct optical prism with an base in the form of an isosceles right triangle is additionally introduced, an additional ele a magnetic coil, a low-pass filter, a high-pass filter, a synchronous detector, a second comparator, a zero detector, a switch and a generator, while the magneto-optical film is selected with planar anisotropy and is located on the optical contact on the hypotenuse face of the prism, the optical axes of the LED and the analyzer are perpendicular to the second and the third side faces of the prism, respectively, the photodiodes are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which is connected to the inputs of the high-pass and low-pass filters, the generator is main the output is connected to an additional coil, and the second output generating the doubled frequency of the main signal is connected to the input of the reference signal of the synchronous detector, the main input of which is connected to the output of the high-pass filter, the output of the low-pass filter is connected to the first input of the first comparator and the input of the zero detector, the output of the synchronous detector is connected to the first input of the second comparator, while the second inputs of both comparators are grounded, and their outputs are connected to the first and second inputs of the switch, the control input otorogo connected to the output of the zero detector, the output of the switch is connected to the input of the current amplifier, both coils are made on the same hollow frame, having the shape of a rectangular parallelepiped, the prism is located inside the frame by a hypotenuse face in close proximity to the inner surface of one of its faces and parallel to it, the axis of the coils oriented along the line of intersection of the film plane and the plane of light propagation, while the current amplifier is made with an output indicator.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого измерителя. The drawing shows a schematic diagram of the proposed meter.

Измеритель содержит светодиод 1, свет от которого через поляризатор 2 попадает в оптическую призму 3, на гипотенузной грани которой на оптическом контакте расположена магнитооптическая пленка 4. Отразившись от внешней поверхности пленки 4, свет после выхода из призмы 3 попадает в двулучепреломляющий анализатор 5, в котором происходит разделение лучей взаимно ортогональных поляризаций. Разделенные световые потоки детектируются фотодиодами 6 и 7, выходы которых соединены с входами дифференциального усилителя 8, сигнал с которого параллельно поступает на входы фильтра 9 нижних и фильтра 10 верхних частот. Выходные сигналы с фильтра нижних частот непосредственно, а с фильтра верхних частот, пройдя предварительно синхронный детектор 11, поступают на первые входы первого 12 и второго 13 компараторов соответственно, вторые входы которых заземлены. Параллельно выходной сигнал с фильтра нижних частот поступает на вход детектора 14 нуля, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 15, первый и второй входы которого соединены с выходами компараторов 12 и 13 соответственно. Выход коммутатора через усилитель 16 тока с индикатором соединен с электромагнитной компенсационной катушкой 7, намотанной на прямоугольном каркасе. На этом же каркасе намотана дополнительная катушка 18, соединенная с генератором 19, служащим для высокочастотного подмагничивания. Второй выход генератора 19, генерирующий удвоенную частоту основного сигнала, соединен с входом опорного сигнала синхронного детектора 11. Чувствительным элементом устройства является магнитооптическая пленка 4 с плоскостной анизотропией, расположенная так, что измеряемое магнитное поле или поле измеряемого тока, текущего в шине 20, ориентировано по линии пересечения плоскости падения света и плоскости пленки. The meter contains an LED 1, the light from which passes through the polarizer 2 into the optical prism 3, on the hypotenous face of which the magneto-optical film 4 is located on the optical contact 4. Reflecting from the outer surface of the film 4, the light after leaving the prism 3 enters the birefringent analyzer 5, in which there is a separation of the rays of mutually orthogonal polarizations. Separated luminous fluxes are detected by photodiodes 6 and 7, the outputs of which are connected to the inputs of the differential amplifier 8, the signal from which is simultaneously fed to the inputs of the low-pass filter 9 and the high-pass filter 10. The output signals from the low-pass filter directly, and from the high-pass filter, having previously passed the synchronous detector 11, are fed to the first inputs of the first 12 and second 13 comparators, respectively, the second inputs of which are grounded. In parallel, the output signal from the low-pass filter is fed to the input of the zero detector 14, the output of which is connected to the control input of the switch 15, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the comparators 12 and 13, respectively. The output of the switch through a current amplifier 16 with an indicator is connected to an electromagnetic compensation coil 7 wound on a rectangular frame. An additional coil 18 is wound on the same frame, connected to a generator 19, which serves for high-frequency magnetization. The second output of the generator 19, generating the doubled frequency of the main signal, is connected to the input of the reference signal of the synchronous detector 11. The sensitive element of the device is a magneto-optical film 4 with planar anisotropy, so that the measured magnetic field or the field of the measured current flowing in the bus 20 is oriented along the line of intersection of the plane of incidence of light and the plane of the film.

Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.

Под воздействием измеряемого магнитного поля или магнитного поля измеряемого постоянного тока происходит изменение намагниченности чувствительного элемента магнитооптической пленки 4 с плоскостной анизотропией. Плоскополяри- зованное поляризатором 2 излучение светодиода 1, проходя дважды магнитооптическую пленку и полностью отражаясь на ее внешней границе, взаимодействует с пленкой, что приводит к фарадеевскому повороту плоскости поляризации света. При этом для более эффективного ввода вывода наклонно падающего излучения в магнитооптическую пленку применена оптическая призма 3. Плоскость падения света перпендикулярна плоскости пленки, а измеряемое магнитное поле или поле измеряемого тока должно быть ориентировано вдоль линии пересечения этих плоскостей. В качестве чувствительного элемента выбрана магнитооптическая пленка с плоскостной анизотропией, что приводит к существенному увеличению тангенса угла наклона передаточной характеристики "угол вращения плоскости поляризации измеряемое поле" по сравнению с пленками с одноосной перпендикулярной анизотропией. Так как последние характеризуются значительно большими полями насыщения при практически одинаковых фарадеевских константах взаимодействия. Это позволяет значительно уменьшить порог срабатывания по магнитному полю и, следовательно, расширить диапазон и увеличить точность измерений. Under the influence of the measured magnetic field or the magnetic field of the measured direct current, the magnetization of the sensing element of the magneto-optical film 4 with planar anisotropy changes. The radiation of LED 1 plane-polarized by polarizer 2, passing twice through a magneto-optical film and completely reflecting at its outer boundary, interacts with the film, which leads to a Faraday rotation of the plane of polarization of light. In this case, an optical prism 3 was used to more efficiently input the output of oblique incident radiation into the magneto-optical film. The plane of light incidence is perpendicular to the film plane, and the measured magnetic field or the field of the measured current should be oriented along the line of intersection of these planes. A magneto-optical film with planar anisotropy was selected as a sensitive element, which leads to a significant increase in the slope of the transfer characteristic “angle of rotation of the plane of polarization of the measured field” compared to films with uniaxial perpendicular anisotropy. Since the latter are characterized by significantly larger saturation fields at almost the same Faraday interaction constants. This allows you to significantly reduce the threshold for magnetic field and, therefore, to expand the range and increase the accuracy of measurements.

Кроме этого, измеритель снабжен генератором 19 для высокочастотного подмагничивания, соединенным с электромагнитной катушкой 18, что, эффективно снижая коэрцитивность чувствительного элемента на постоянном токе, также способствует достижению цели изобретения. In addition, the meter is equipped with a generator 19 for high-frequency magnetization connected to an electromagnetic coil 18, which, effectively reducing the coercivity of the sensor element at direct current, also helps to achieve the objective of the invention.

Из призмы 3 световое излучение попадает в двулучепреломляющий анализатор 5 с пространственным разведением лучей взаимно ортогональных поляризаций. Поляризатор 2 и анализатор 5 должны быть ориентированы своими главными осями под 45^о друг относительно друга. Применение дифференциальной фотоприемной схемы, состоящей из фотодиодов 6 и 7 и дифференциального усилителя 8 их сигналов, обеспечивает полное подавление фотосигналов от фоновых световых потоков (не зависящих от внешних магнитных полей) и удвоение сигнала перемагничивания, измеряемого каждым каналом, при этом изменение направления намагничивания магнитооптической пленки приводит к смене знака постоянной составляющей выходного сигнала дифференциального усилителя. Выходной сигнал с последнего поступает в два параллельных канала обработки. В первом канале сигнал фильтруется от высокочастотных составляющих фильтром 9 нижних частот и подается на вход компаратора 12, где сравнивается с нулем. Во втором канале сигнал с дифференциального усилителя поступает на вход фильтра 10 верхних частот с целью подавления первой и выделения второй гармоники сигнала перемагничивания и далее на основной вход синхронного детектора 11, на опорный вход которого подается сигнал удвоенной частоты с вспомогательного выхода генератора 19 высокочастотного подмагничивания. Выходной сигнал синхронного детектора поступает на вход второго компаратора 13, где сравнивается с нулем. Выходы компараторов 12 и 13 через коммутатор 15 и усилитель 16 тока соединены с компенсационной катушкой 17. Коммутатор осуществляет переключение выходного сигнала орт канала постоянного тока к каналу второй гармоники. В последнем случае для управления компенсационной схемой используется эффект прохождения синхронного детектированного сигнала второй гармоники через нуль при переходе через нуль внешнего магнитного поля. Детектор 14 нуля с управляемым порогом, сигнал с которого поступает на управляющий вход коммутатора, обеспечивает переключение управления от "грубой" цепи постоянного тока к "чувствительной" цепи второй гармоники. Порог срабатывания детектора 14 выбирается более высоким, чем уровень шумов канала постоянного тока, в том числе фликкер-шума, а также заведомо превосходящим возможный дрейф нуля в этом канале. При выходном сигнале фильтра нижних частот, превосходящем этот порог, управление передается каналу постоянного тока усилитель 16 тока соединяется с компаратором 12, а при сигнале с фильтра нижних частот, меньшем порога, управление передается каналу второй гармоники усилитель 16 тока соединяется с компаратором 13. Таким образом, достигается цель изобретения, связанная с ликвидацией погрешностей измерителя от фликкер-шума и дрейфа нуля входного усилителя постоянного тока, каким по сути является дифференциальный усилитель 8. Выход усилителя 16 соединен с компенсационной катушкой 17 таким образом, что ее магнитное поле полностью компенсирует измеряемое постоянное магнитное поле или поле тока, протекающего в шине 20, т. е. реализуется принцип общей отрицательной обратной связи, а магнитооптическая пленка по сути является "нуль-детектором" в схеме измерителя. Току в компенсационной катушке, измеряемому по встроенному в усилитель 16 индикатору, может быть расчетным методом или методом калибровки поставлено в соответствие измеряемое магнитное поле или измеряемый ток, текущий в шине 20.From the prism 3, the light radiation enters a birefringent analyzer 5 with spatial dilution of the rays of mutually orthogonal polarizations. The polarizer 2 and the analyzer 5 must be oriented with their principal axes at ⁴⁵ ° relative to each other. The use of a differential photodetector circuit consisting of photodiodes 6 and 7 and a differential amplifier 8 of their signals provides a complete suppression of the photo signals from background light fluxes (independent of external magnetic fields) and a doubling of the magnetization signal measured by each channel, while changing the direction of magnetization of the magneto-optical film leads to a change in the sign of the constant component of the output signal of the differential amplifier. The output signal from the latter enters two parallel processing channels. In the first channel, the signal is filtered from the high-frequency components by the low-pass filter 9 and fed to the input of the comparator 12, where it is compared with zero. In the second channel, the signal from the differential amplifier is fed to the input of the high-pass filter 10 to suppress the first and second harmonics of the magnetization reversal signal and then to the main input of the synchronous detector 11, the reference input of which is doubled from the auxiliary output of the high-frequency magnetization generator 19. The output signal of the synchronous detector is fed to the input of the second comparator 13, where it is compared with zero. The outputs of the comparators 12 and 13 through the switch 15 and the current amplifier 16 are connected to the compensation coil 17. The switch switches the output signal orth of the DC channel to the second harmonic channel. In the latter case, to control the compensation circuit, the effect of the synchronous detected second-harmonic signal passing through zero when the external magnetic field passes through zero is used. A zero detector 14 with a controlled threshold, the signal from which is fed to the control input of the switch, provides switching control from the "rough" DC circuit to the "sensitive" second harmonic circuit. The threshold of the detector 14 is selected higher than the noise level of the DC channel, including flicker noise, as well as obviously exceeding the possible zero drift in this channel. When the output signal of the low-pass filter exceeds this threshold, control is transferred to the direct current channel; the current amplifier 16 is connected to the comparator 12, and when the signal from the low-pass filter is lower than the threshold, control is transferred to the second harmonic channel and the current amplifier 16 is connected to the comparator 13. Thus , the goal of the invention is achieved, associated with the elimination of meter errors from flicker noise and zero drift of the input DC amplifier, which in essence is a differential amplifier 8. The output of the amplifier 16 connected to the compensation coil 17 in such a way that its magnetic field completely compensates for the measured constant magnetic field or the field of the current flowing in the bus 20, that is, the principle of general negative feedback is implemented, and the magneto-optical film is essentially a "zero detector" in meter circuit. The current in the compensation coil, measured by the indicator integrated in the amplifier 16, can be calculated or the calibration magnetic field or the measured current flowing in the bus 20 are matched.

Магнитооптический измеритель постоянных магнитных полей и токов может найти широкое применение в силовых подстанциях электротранспорта, в цепях управления и автоматического регулирования различного электропровода, в гальванике, робототехнике и т.п. The magneto-optical meter of constant magnetic fields and currents can be widely used in power substations of electric vehicles, in control and automatic control circuits of various electric wires, in electroplating, robotics, etc.

Claims

MAGNETO-OPTICAL METER OF CONSTANT MAGNETIC FIELDS AND CURRENTS including an LED and an input polarizer located along its beam, a magneto-optical film, an analyzer with a dilution of mutually orthogonal polarization beams, two photodiodes located along the separated beams, as well as an electromagnetic amplifier, an electromagnetic coil, a differential current amplifier, and a differential current amplifier connected by the output to the coil, characterized in that a direct optical prism with the base in the form of an isosceles rectangular is additionally introduced into it triangle, additional electromagnetic coil, low-pass filter, high-pass filter, synchronous detector, second comparator, zero detector, switch and generator, while the magneto-optical film is selected with planar anisotropy and is located on the optical contact on the hypotenuse face of the prism, the optical axis of the LED and analyzer perpendicular to the second and third side faces of the prism, respectively, the photodiodes are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which is connected to the inputs of the upper filters x and low frequencies, the generator is connected to the auxiliary coil with the main output, and the second output generating the double frequency of the main signal is connected to the reference signal input of the synchronous detector, the main input of which is connected to the high-pass filter output, the low-pass filter output is connected to the first input of the first the comparator and the input of the zero detector, the output of the synchronous detector is connected to the first input of the second comparator, while the second inputs of both comparators are grounded, and their outputs are connected to the first and second inputs dams of the switch, the control input of which is connected to the output of the zero detector, the output of the switch is connected to the input of the current amplifier, both coils are made on the same hollow frame, which has the shape of a rectangular parallelepiped, the prism is located inside the frame by a hypotenous face in close proximity to the inner surface of one of its faces and parallel to it, the axis of the coils are oriented along the line of intersection of the film plane and the light propagation plane, while the current amplifier is made with an output indicator.