Устройство для бесконтактного измерения напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее электрооптическую ячейку, снабженную на одном из торцов электродом и расположенную между наружным и внутренним проводниками, источник поляризованного света, оптически связанный через электрооптическую ячейку и отражательный элемент с узлом определения поворота плоскости поляризации, ВХОД которого соединен с входом регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в наружном проводнике выполнено отверстие, источник поляризованного света установлен с внешней стороны наружного проводника , при этом направление его света совпадает с направлением силовых линий электрического поля между наружным и внутренним проводниками, электрод электрооптической ячейки вьгаолнен оптически прозрачным, а собственно (Л ячейка - из кристалла кристаллографического класса 4/т, вырезанного ВДОЛЬ оптической оси, ориентированного ВДОЛЬ СИЛОВЫХ линий и укрепленного торцом с электродом в отверстии наружного проводника.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 ®U (и) В(ц) С 01 R 13/40

9f P(.. (—, и л ( (((°,::;, i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3413245/18-21 (22) 05.04.82 (46) 15.05.84. Бюл. 9 18 (72) Б.И. Блажкевич, В.Г. Николайченко, О.Г. Влох и И.M. Климов (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН Украинской ССР (53) 621.317 ° 7(088.8) (56) 1. Хебнер Р.Э. и др. Оптические методы измерения электрических параметров при высоких напряжениях.

Труды института инженеров по электро" технике и радиоэлектронике, 1977, т. 65, с. 5-34.

2. Заявка ФРГ У 2341074, кл. С 01 R 15/02, 1975. (54)(5?) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее электрооптическую ячейку, снабженную на одном из торцов электродом и расположенную между наружным и внутренним проводниками, источник поляризованного света, оптически связанный через электрооптическую ячейку и отражательный элемент с узлом определения поворота плоскости поляризации, вход которого соединен с входом регистрирующего прибора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в наружном проводнике выполнено отверстие, источник поляризованного света установлен с внешней стороны наружного проводника, при этом направление его света совпадает с направлением силовых линий электрического поля между наружным и внутренним проводниками, электрод электрооптической ячейки выполнен З оптически прозрачным, а собственно ячейка — из кристалла кристаллографического класса 4/m, вырезанного вдоль оптической оси, ориентированного вдоль силовых линий и укрепленС ного торцом с электродом в отверстии наружного проводника.

1Î92416

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в установках высокого напряжения.

Известно устройство для бескоктактного измерения напряжения, содержащее установленные в оптическом тракте последовательно друг за другом источник света, поляризатор, электрооптическую ячейку. Поккельса (пьезоэлектрик), подключенную к измеряемой цепи, и узел определения поворота плоскости поляризации, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора (1) .

Недостаток этого устройства определяется отсутствием возможности измерений в широкой полосе частот, т.е. выше и ниже частоты собственных уп- 2О

pyrex колебаний пьезоэлектрика.

Наиболее близким техни еским решением к предлагаемому является устройство для бесконтактного измерения напряжения, содержащее электрооптическую ячейку Керра, снабженную на одном из торцов электродом и расположенную в электрическом поле между наружным, выполненным в ниде соединенной с электродом и заземленной трубы, и внутренним проводниками, источник поляризованного света, оптически связанный через электроопти-, ческую ячейку,. и отражательный элемент с узлом определения поворота

35 плоскости поляризации, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора (2j .

Недостаток укаэанного устройства заключается в невысокой точности измерения, обусловленной нелинейной (квадратичной) зависимостью между измеряемым напряжением и углом сдвига фаз между световыми потоками на выходе ячейки Керра.

Цель изобретения..- 9овышение точности измерения.

Ноставленная цель достигается тем, что в устройстве для бесконтактного измерения напряжения, содержащем

50 электрооптическую ячейку, скабженную на одном из торцов электродом и расположенную между наружным и внутренним проводниками, источник поляризованного света, оптически связанный через электрооптическую ячейку и

55 отражательный элемент с узлом опреде-; ления поворота плоскости поляризации., выход которого соединен с входом регистрирующего прибора, в наружном проводнике предусмотрено отверстие, источник поляризованного света установлен с внешней стороны наружного проводника, при этом направление его света совпадает с направлением силовых линий электрического поля между наружным и внутренним проводниками, электрод электрооптической ячейки выполнен оптически прозрачкым, а собственно ячейка - из кристалла кристаллографического класса 4 m, вырезанного вдоль оптической оси, ориентированного вдоль силовых г :ь.,кй и укрепленного торцом с электродом в отверстии наружного проводника.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для бескоктактного измерения напряжения.

Устройство содержит электрооптическую ячейку 1, расположенную между наружным 2 и внутренним 3 проводниками. Ячейка 1 выполнена из кристалла кристаллографического класса

4/rn (в частности, молибдата РЬМоО ), вырезанного вдоль оптической оси, ориентированного вдоль силовых линий электрического поля между наружным

2 и внутренним 3 проводниками и укрепленного торцом с оптически прозрачным электродом 4 в отверстии наружного проводника 2. Б состав устройства входит гакже источник 5 поляризованного света, установленный с внешней стороны наружного проводника

2 таким образом, что направление его света совпадает с направлением силовых линий.

Источник 5 оптически связан: через электроолтическую ячейку 1 и отражательный элемент 6 с узлом 7 определения поворота плоскости поляризации. Выход последнего соединен с входом имеющегося в устройстве регистрирующего прибора 8.

Устройство работает следующим образом.

От источника 5 поляризованного света через прозрачный электрод 4 линейно поляризованный луч поступает ка злектрооптическую ячейку 1. Б кристалле ячейки под действием продольного электрического поля, возникающего между проводниками 2

» 3, происходит поворот плоскости поляризации линейно поляризованного . света, проходящего в направлении оптической оси, линейно увеличиваю1092416 щийся с ростом поля без влияния побочных эффектов, присущих пьезоэлектрикам. Наблюдается явление линейной электрогирации, которое для заданного вида кристалла и длины волны ис5 точника 5 может быть записано в виде

БИКПК Заказ 3248/28 Тираж 711 . Подписное филиал ППП патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4

Напряженность Е электрического поля вдоль оси кристалла представлена выражением

E =cU. ЯХЕ,+ .Е о а напряжение на входе регистрирующего прибора 8 = АЕ, КОо где р — угол поворота плоскости, 0 — E y LE поляризации, ЬЕо

А — постоянная эффекта электрогирации, где К - коэффициент пропорциональŠ— напряженность электрическоПредлагаемое устройство позволяет ах р интенсивность I не прикладывать измеряемое напряжеПри малых углах светового потока на выходе анали а выходе анализато- ние Оо непосредственно к кристаллу ра, входящего в состав узла 7 опре- электрооптической ч " 1, элект ооптической ячейки 1, а соотделения поворота плоскости поляри- ветствующий в бор о ру

" выбор конструктивных пазаЦии, УменьшаетсЯ относительно ис- Раметров ., „, бо о е обеспечивает расшиходной Е на А =- Ог=— и Е дЕ=-I Д= — I AE ° 2О рение диапазона измеряемых напряжений

Пусть разность напряжен

П а ность напряжений между без пеРекРытий по поверхности крисвнешним 2 и внутренним 3 проводника- талла.

Ор

0 а электрическое поле вдоль Повышение точности измерения до" направлен я ния прохождения света рассмат- стигается путем использования Изме25 ривается как поле плоского конденса- риФельного преобразователя, реализотора с емкостью С, образованного ванного на основе эффекта электрогисредой с диэлектрической проницае- рации и характеризующегося линейной мостью Ео, расстоянием до кристал- зависимостью между углом поворота ла электрической ячейки 1 с диэлектри- плоскости поляризации и приложенным ческой проницаемостью Е> и длиной ЗО напряжением без влияния побочных кристалла t. эффектов.