Чувствительный элемент магнитооптического датчика тока

 

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ТОКА, содержащий вьшолнеиную из одномодового. оптического волокна с линейным двулучепреломлением катушку с витками, периметры которых равны целому числу длин поляризационных биений в.волокне , отличающийся тем, что, с целью повьппенйя чувствительности датчика, указанные витки расположены в йространстве на поверхности воображаемого цилиндра с осью, совпадающей с направлением проводника с измеряемым током, и при развертке поверхности цилиндра на плоскость имеют форму циклоиды.

СОЮЗ CDBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

à9) (11) 0ПИСЛНИК ИЗОЬГ ткНия"

Н АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3598032/18-21 (22} 28.03.83 (46) 07.09.84. Бюл. Р 33 (72) Г.Л.Громов (53) 621 ° 317.7(088.8) (56) 1. Smith А.М. Optical and Laser

Technology.

2. Козел С.M. и др. Датчик тока на волоконном световоде. — "Квантовая электроника", 1983, У 1, с.170172. (54) (57) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ТОКА, содер ш G 01 К 15/07, G 02 F 1/09 жащий выполненную из одномодового. оптического волокна с линейным двулучепреломлением катушку с витками, периметры которых равны целому числу длин поляризационных биений в.волокне, отличающийся тем, что, с целью повышенйя чувствительности датчика, указанные витки расположены в пространстве на поверхности воображаемого цилиндра с осью, совпадающей с направлением проводника с измеряемым током, и при развертке поверхности цилиндра на плоскость имеют форму цикпоиды.

1112291

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации бесконтактного измерения тока в установках высокого напряжения. 5

Известен чувствительный элемент магнитооптического датчика тока, выполненный в виде плоской катушки из изотронного одномодового оптического волокна с витками, расположенными . вокруг проводника с измеряемым током в плоскости, перпендикулярной к направлению данного проводника (1) .

Недостаток устройства заключается . в низкой достоверности информации об измеряемом токе, обусловленной восприимчивостью изотропного одномодового оптического волокна к внешним воздействиям, в частности механическим при изгибе.

Наиболее близким к предлагаемому является чувствительный элемент магнитооптического датчика тока, содержащий выполненную из одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломлением плоскую катушку, расположенную в плоскости, параллельной направлению проводника с измеряемым током и имеющую витки с периметрами, равными длине поляризационных биений в волокне (2 .

Чувствительность Ц датчика с указанным чувствительным элементом связана с чувствительностью ф„ датчика на изотропном волокне при одинаковом 3g числе и радиусе 1 витков соотношением где h — расстояние от плоскости катушки до оси проводника с измеряемым током.

При выполнении условия — << 1

h г чувствительность датчика на волокне с линейным двулучепреломлением практически равна чувствительности датчи- . ка на изотропном волокне. Однако реализация этого условия не всегда воз- 50 можна. Например, в случае измерения токов в проводниках большого сечения при прочих условиях чувствительности датчика на волокне с линейным двулучепреломлением оказывается ниже, чем 5 у датчика. на,изотропном волокне.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика с использованием одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломлением.

Поставленная цель достигается тем, что в чувствительном элементе магнитооптического датчика тока, содержащем выполненную из одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломлением катушку с витками, периметры которых равны целому числу длин поляризационных биений в волокне, укаэанные витки расположены в пространстве на поверхности воображаемого цилиндра с осью, совпадающей с направлением проводника с измеряемым током, и при развертке поверхности цилиндра на плоскость имеют форму циклоигы.

На фиг. 1 представлен предлагаемый чувствительный элемент магнитооптического датчика тока, общий вид, " на фиг. 2 — то же, развертка на плоскость, на фиг. 3 — частный случай развертки с вырождением циклоиды в окружность.

Устройство выполнено в виде катушки 1 (фиг. 1) из одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломлением. Витки катушки 1 выбраны с периметрами, равными числу длин поляризационных биений в волокне, и расположены на поверхности воображаемого цилиндра 2, ось которого совпадает с направлением проводника с измеряемым током. При развертке. поверхности цилиндра 2 на плоскость витки .катушки 1 имеют форму циклоиды (фиг. 2). Уравнение циклоиды на плоскости в параметрическом виде хоk -гcogg j у = х -гeint о ) где х, у — текущие координаты," г — радиус витка хо — параметр, характеризующий смещени центра каждого витка относительно предыдущего вдоль по оси абсцисс (27 х, «t); — текущая переменная.

В частном случае, когда хо = О, циклоида вырождается в окружность.

Вращение плоскости поляризации проходящего по волокну света определяется в предлагаемом чувствительном элементе, как и в известных, первой гармоникой магнитного поля измеряемого тока при разложении в ряд Фурье по периметру витка катушки 1 на дли2291

Составитель Л.Морозов

Редактор A.Ìîòûëü Техред М.Гергель Корректор О.Билак

Заказ 6452/30 Тираж 710 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

3 111 не поляризационных биений. В данном случае эта гармоника является единственной, отличной от 0 в ряде Фурье для всех соотношений L . При равен7 стве периметра витка и длины поляризационных биений в волокне чувствительность (P датчика равна ъ bc u

1 а

Неравенство 1 + —, — — (— име12 г 2Ь ет место для всех значений -„, поэтому чувствительность датчика тока с предлагаемым устройством оказывается весьма высокой.

Сделанный вывод является справедливым и тогда, когда на периметре одного витка катушки 1 укладывается не одна, а целое число длин поляризационных биений.

Если циклоида, образуемая витками катушки на плоской развертке, не вырождена в окружность, то предлагае1О мый чувствительный элемент характеризуется независимостью выходного сигнала датчика от положения катушки относительно проводника с измеряемым током при длительности импульса тока, существенно большей, чем время пробега света по катушке.