Устройство для бесконтактного измерения тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, содержащее источник излучения, первый поляризатор с выходом которого связан вход светопровода из магнитоактивного материала , окружакяцего проводник с измеряемым током, разделитель ортогональных поляризаций, оптически связанный с двумя фотоприемниками, рёгистрирую|ц;ийблок , входы которого соединены с выходами фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены светоделитель« четвертьволно|вая пластинка, модулятор фазы, вто1:рой поляризатор и светосмеЬитель, а регистрирующий блок выполнен в виде змерителя разности фаз, причем све|годелитель установлен между источником излучения и первым поляризатором с образованием информационного и опорного оптических каналов, в последнем из них последовательно расположены модулятор фазы и второй поляризатор , четвертьволновая пластинка установлена на выходе светопровода, л светосмеситель - перед разделителем: ортогональных полярн9а1шй на пути следования световых потоков от второго поляризатора и четвертьволнбвой пластинки. О1 00 со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

Р 1У ЛИН

{19) (! I) 4 (51) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3698280/24-21 (22) 26.12.83 (46) 30.05 ° 85. Бюл. В 20 (72) Д.Д,Пилипко и М.О.Никончук (71) Киевский ордена Ленина государственный университет им.Т.Г.Шевченко (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Патент Франции У 1439260, хл. G 01 R, 1967 °

2. Рарр А. and Harms Н. Nagnetooptical current transformer — "Applied

Optics", 1980, v. 19, N 22, р. 3729.

1 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, содержащее источник излучения, первый поляризатор, с выходом которого связан вход светопровода из магнитоактивного материала, окружающего проводник с измеряемым током, разделитель ортогональных поляризаций, оптически связанный с двумя фотоприемниками, регистрирующий блок, входы «оторого соединены с выходами фотоприемников., о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены светоделитель, четвертьволно1вая пластинка, модулятор фазы, вто:,рой поляризатор и светосмеситель, а

,регистрирующий блок выполнен в виде измерителя разности фаз, причем светоделитель установлен между источником излучения и первым поляризатором с образованием информационного и опорного оптических каналов, в последнем нз них последовательно расположены модулятор фазы и второй поляризатор, четвертьволновая пластинка ф .установлена на выходе светопровода, а светосмеситель - перед разделителем: ортогональных поляризаций на пути следования световых потоков от второго поляризатора и четвертьволновой пластинки.

1158940

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использонания при произнодстве и распределении электроэнергии,н частности, в энергетических производ 3 стненных процессах.

Известно устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее на стороне высокого напряжения перничную ячейку Фарадея, а на стороне 1О низкого напряжения — источник поляризованного света, приемный узел с последовательно установленными компенсационной Ячейкой Фарадея, анализатором и фотоприемником, усилитель компенсационного тока, вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход через образцовый резистор подключен к обмотке компенсационной

1ячейки Фарадея (1). 26

Недостатки известного устройства заключаются в больших аддитивных и мультипликативных погрешностях. Аддитивная погрешность обусловлена дрейфом куля усилителя постоянного тока. Иультипликативная погрешность вызвана недокомпенсацией угла поворота плоскости поляризации из-за ограниченного коэффициента передачи усилителя. Увеличение коэффициента передачи может привести к потере устойчивости системы компенсации и са.-мовозбуждению. Кроме того, для расширения диапазона измеряемых токов при= ходится значительно увеличивать r a-, 35 бариты и вес компенсационной ячейки

Фарадея, а также потребляемую ею мощность, Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее последовательно установленные источник излучения, поляризатор, светопровод из магнитоактивно-, го материала, окружающий проводчик . с измеряемым током, разделитель ортагональных поляризаций и дна фотоприемника, выходы которых соединены с ходами регистрирующего блока, выполненного в виде измерителя отношения интенсивности (2).

Недостатком укаэанного устройства является низкая точность измерения, предопределенная фиксацией угла поворота плоскости поляризации по отношению интенсивностей ортогональньпс поляризаций излучения, прошедшего светопровод.

Цель изобретения — гоньппение точности измерения„

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее источник излучения„ первый поляризатор, с вы= ходом которога связан вход снетопронода из магнитоактивнога материала„ окружающего проводник с измеряемьм током„ разделитель артогональньп: поляризаций„ оптически связанный с дну. мя фотоприемниками,. регистрирующий блок, входы которого соединены с выходами фотоприемников, введены свето. делитель четвертьнолновая пластин- ка, модулятор фазы, второй поляризатор и снетосмеситель, .a регистрирующий блок выполнен в ниде измерителя разности фаз, причем светоделчтель установлен между источником излучения и первым паляри=-аторам образо ванием информационного и опорного. .Оптических каналов, н последнем из них последовательно расположены модулятор фазы и второй поляризатор, четнертьволноная пластинка установлена на выходе светопронада, а светосмеситель — перед разделителем ортогональных поляризаций на пути с;.едонания световых потоков от вто--рого поляризатора и четнертьволновой пластинки.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для бесконтактчого измерения тока.

Устройство содержит источник 1 излучения (лазер), снетоделитель 2, поляризатор 3, вспомогательные согласующие линзы А и 5, снетопровод 6 из магнитоактинного материала, окружающий проводник 7 с измеряемым точетнертьвалноную пластинку 8 мОдулятОр фазыр сОстОящий из IIQBopoT ного зеркала 9, укрепленного на пье". зокерамике 10, и снязанногс с последней генератора 11 треугольного напряженки, поляризатор 12, снетосмеситель 13 разделитель 14 Ортогональных полЯризаций фотОприемники 1 ° 0 ч регистрирующии блок 1/., ныполнецныи в виде измерителя ра-,û":"oñTH фаз. CBe =

ToppJIHTBJIh 2 установлен между НОТо ником 1 излучения и поляризатором 3 с Образованием инфахъманионного и

ОПОрнагО Опти á."ских аналсн., Ы ин(дар" мационном канале размещены поляри.-=.".-тор 3 Bc. .юГ c,те:нные сагла ующч °

ЛИНЗЫ А И .3 :. НЕТОПРОВОД Ь И ЧЕ". -=

ll 589 40 вертьволноная пластинка 8„а опорном канале — модулятор фазы (поноротное зеркало 9) и поляризатор 12.

Снетосмеситель 13 установлен перед разделителем iA ортогональных поляризаций на пути следования световых потоков от поляризатора 12 и четнертьволновой пластинки 8. РаздЕЛН= тель 14 артоГОкальных цалЯризаций оптически связан с фотоприемниками «О !

5 и 16, выходы которых соединены с входами регистрирующего блок". «7.

Устройство работает следующим образом.

Излучение ат источника « разделяется снетоделитепем 2 на опорный и информационный каналы. Б опорном канале излучение отражается от зеркала

9 и через поляризатор 1 попадает на снетосмеситель 13 имея лине -:.ную по=. 2б ляризацию, содержащую комнонен-.ы, паляризацианные. как и плоскости чертежа,. Так и перпендикулярно плОскОО— ти чертежа. Это достигается соответствующей ориентацией поляризат:pa 12: д

При подаче треугольного напряжения ат генератора 11 на пьезакераиику «О положение зеркала 9 изменяется в пространстве па закону изменения напряжения, тем самьи изменяется опти- ческий путь для излучения, прошедшего опорный канал. В чнформационном канале излучение проходит поляризатор 3, светопровад 6 с сагласующкьа» линзами А и 5 на концах и четвертьволновую пластинку 8. Пад действием

35 магнитного поля измеренного така 3 протекающего в проводнике 7, излуче. ние, прошедшее светоправод 6, благодаря эффекту Фарацея, имеет линейную поляризацию с плоскостью, панернутой

46 на угол В относительно плоскости поляризации, которую имеет излучение после прохождения поляризатора 3.угол пропорционален Току 3 0=9 »>Н 41==83, 3 ° 65 где B — - постоянная Верде. Известно, чта линейная поляризация .Является уммой двух циркулчрных с ортогональнььчи поляризациями. т.е. с протиноположны«яе направлениями нрашения; Hc»

53 ворот плоскости поляризации равноценен разности фаз между циркулярньрж

ОнтОганальными паляриэа«пнями Чет» вертьнолновая пластинка 8 преобразует две циркулярные ортогонапьные голяриэ-.цчи н две линейные артогональные.

Относительный сдвиг фаз между ортоганальными поляризациями сохраняется.

Излучение из информационного канала, имеющее разность фаз между линейными компонентами поляризации, пропорциональную току 3, смешивается на светосмссителе 13 с линейно поляризованньы излучением опорного канала, не имеющим сдвига фаз между ортагональна поляризованными линейными компонентами. На светосмесителе 13 происходит днулученая интерференция для одинаково поляризованных излучений.

Разделитель 14 ортогональных поляри" заций производит пространственное разделение интерференционных картин для ортогональных линейных поляризаций, каждая из которых регистрируется одним иэ фотоприемников 15 и 16.

При модуляции фазы опорного канала интерференционные картины начинают двигаться,со скоростью, пропорцио-. нальной изменению фазы (изменению оптического пути опорного канала).

Так как между ортогональными поляризациями имеется сдвиг фаэ Я Ч=28 обусловленный эффектом Фарадея, то максимумы интерференционных картин для ортогональных поляризаций сдвигаются друг относительчо друга во времени на величины = т . . Период интерференционных картин T. одинаков для картин разных поляризаций и определяется скоростью изменения оптнческого пути опорного канала. Изменение длины опорного канала на половину длины волны излучения соответствует изменению фазы íà Ti и смещению интерференционной картины на период Т . С фотоприемников 15 и 16 снимОтся электрические си1налы9сОат нетствующие форме интерференционной картины. Разность фаз между этими сигналами измеряется регистрирующим блокам 17.

Йогрешность измерения, свойствен ная предлагаемому устройству, опреде. ляется точностью измерения интервалан времени и линейностью перестройки Ъазы излучения опорного канала и оценивается в 10 что в 100 раэ лучше, чем для известного устройства t2)à

1158940

Составитель Л;Морозов

Редактор Е.Конча Техред Т.Дубинчак

Корректор Л.Пилипенко

Филиал ППП "Патент", r.Óèãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 3581/45 Тирам 748 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобоетений и открытий

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