Способ измерения больших постоянных и импульсных токов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ ПОСТОЯННЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ ТОКОВ, ОСновайный на внешней модуляции плоскополяризованного света при его пропускании через рабочее тело, расположенное в окрестности проводника с измеряемым током, демодуляциивыходящего светового потока с выделением представляющего параметра в виде интенсивности света к регистрации последней, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения пределов и повышения точности Измерения, рабочее тело выполняют из прозрачного изотропного материала и размещают между двумя токопроводами , а внешнюю модуляцию плоскополяризованного света осуществляют путем воздействия пондеромоторных сил притяжения токопроводов, деформирующих рабочее тело до приобф ретения им оптической анизотропии I структуры. 1 00 СП ел 4::

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

MSO 601й 15 07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3526628/18-21 (22) 17.12.82 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) A.Н.Березкин, A.Ï.Íåíàøåâ, М.М.Тишуков и Л.В.Черненькая (71) Ленинградскйй ордена Ленина политехнический институт им.М.И.Калинина (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

У. 4 20943, кл. G 01 R 19/00 1972.

2. Патент США М 3324393 кл. 324-96, 1963 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ

ПОСТОЯННЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ ТОКОВ, основайный йа внешней модуляции плоскополяризованного света при его пропускании через рабочее тело, расположенное в окрестности проводника с измеряемым током, демодуля- . ции выходящего светового потока с выделением представляющего параметра в виде интенсивности света и регистрации последней, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения пределов и повышения точности измерения, рабочее тело выполняют из прозрачного изотропного материала и размещают между двумя токопроводами, а внешнюю модуляцию плоскополяризованного света осуществля" ют путем воздействия пондеромоторных сил притяжения токопроводов, деФормирующих рабочее тело до приоб- I ретения им оптической анизотропии структуры.

1081554

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при исследовании режимов электроустановок с токами порядка сотен килоампер.

Известен способ измерения больших постоянных и переменных токов, заключающийся в регистрации перемещения границы раздела несмешиваемых фаз жидкость-жидкость или жидкостьгаз с различными магнитными проницаемостями и плотностями фаз под действием пондеромоторных сил магнитного поля измеряемого тока (1) .

Недостаток иэвеотного споСОба связан с необходимостью контактирова-15 ния измерительной аппаратуры с токоведущими цепями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является бесконтактный способ измерения больших постоянных и импульсных токов, предусматривающий внешнюю модуляцию плоскополяризованного света путем поворота плоскости поляризации при его пропускании через рабочее тело, вы- 25 полненное иэ материала, характеризующегося эффектом Фарадея, и расположенное в окрестности проводника с измеряемым током демодуляцию выходящего светового потока с выделением представляющего параметра в виде интенсивности света и регистрацию последйей {2) .

Недостатки указанного способа проявляются в узком диапазоне измерения, ограниченном, в частности, снизу, и в невысокой точности. Например, в случае выполнения рабочего тела из стекла ТФ-1 или ТФ-2 при длине светового пути в нем, равной 5 10 м, и расстоянии между световой осью те- 40 ла и проводником с измеряемым током, соответствующем 10 10 3 м, нижний . предел измерения составляет 10+ кй, а погрешность — не менее 500 кА.

Целью изобретения является расши45 рение пределов и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения больших постоянных и импульсных токов, основанному на внешней модуляции плоскополяризованного света при его пропускании через рабочее тело, расположенное в окрестности проводника с измеряемым током, демодуляции выходящего светового потока с выделением представляющего параметра в виде интенсивности света и регистрации последней, рабочее тело выполняют из прозрачного изо- 60 тропного материала и размещают между двумя токопроводами, а внешнюю модуляцию плоскополяризованного света осуществляют путем воздействия пондеромоторных сил притяжения токопроводов, деформирующих рабочее тело до приобретения им оптической анизотропии структуры.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ измерения больших постоянных и импульсных токов

Оптический тракт устройства составляют последовательно установленные лазер (например гелио-неоновый типа ЛР-56 с длиной волны излучения h 0,64 10 м) 1, поляризатор пленочный поляризационный светофильтр)

2, рабочее тело 3 из изотропного материала (например, органического стекла ТОСП-5) анализатор (пленочный поляризационный светофильтр) 4 и фотоэлектронный умножитель 5, к выходу которого подключен запоминающий осциллограф 6. Рабочее тело 3 расположено между двумя токопроводами, включенными в цепь разряда конденсаторной батареи 7 с нагрузкой 8

Плоскость поляризации поляризатора 2 выставляют под углом 45О относитель-. но оси нагружения (вертикальной оси). рабочего тела 3.

В процессе измерения тока 1 монохроматический луч света от лазера 1 пропускают через поляризатор 2, после которого он становится плоскополяризованным. Далее световой поток направляется в рабочее тело 3. Между токопроводами с измеряемым током возникают пондеромоторные силы притяжения, под действием которых рабочее тело 3 деформируется. !

При внешнем воздействии: с выраженным преимущественным направлением происходит перегруппировка аниэотропных элементов рабочего тела 3 и деформации первоначально изотропных элементов. Направление сжатия рабочего тела 3 становится выделенным и играет роль оптической оси. Опти ческие свойства деформированного рабочего тела 3 соответствуют свойствам одноосного кристалла.

Мерой оптической анизотропии является разность показателей преломления обыкновенного и Необыкновенного луча По - Пэ, пропорциональная приложенному напряжению

<р Ор =Сд (1) где с — оптическая чувствительность к напряжению; ь - напряжение, т.е. сила, приложенная нормально к единице ! поперечного сечения 5 рабочего тела 3.

Разность хода, приобретаемая лучами при прохождении рабочего те 1082554

ЯЯдбТ„Ъ с(н,pea

Составитель Л.Морозов

Редактор С.Патрушева Техред А.Бабинец КорректорМ.Шароши

Заказ 1543/40 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ла 3 толщиной 6, в длинах волн составляет (n -n )8 сааб cFG

Э 33

Пондеромоторная сила F двух пря-: молинейных проводников длиной 4, расположенных параллельно друг другу на расстоянии d, определяется как где р - магнитная постоянная;

- относительная магнитная проницаемость.

Подставляя зависимость (3) в формулу (2), получаем выражение, связывающее меру двойного лучепреломлениязс измеряемым током

I с(н,(и Э < . Ятдс Э, 25

Два луча с разностью фаз l< интерферируют, образуя эллиптическилоляризованный свет, который, пройдя через анализатор 4, преобразуется в амплитудно-модулированный, интенсивность, которого регистрируется с помощью фотоэлектрического умножителя. 5 и запоминающего осциллографа. б.

Иэ формулы (4) получаем зависи мость измеряемого тока 1 от степени " двойного лучепреломления

Так, для рабочего тела 3 с площадью поперечного сечения б 20» к10 м, помещенного ме у токопроводами длиной(. = 10 10 м, находящимися на расстоянии d = 4 ° 10" м друг от друга, разность хода лучей составляет единицу при токе 10 кА.

Таким образом, предложенный способ измерения позволяет расширить нижний предел измерения по сравнению с известными техническими решениями не менее чем в 1000 раз. При этом погрешность измерения составляет не более 0,5 кА.