Устройство для бесконтактного измерения тока и напряжения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНДАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее лазерный источник, света, оптически связанный с расщепителем , в каждом из двух противоположно направленных оптических каналов поляризатор и установленные друг за другом попарно симметрично вокруг проводника с измеряемым током модулирующие электромагнитооптические кристаллы, расположенные ,в электрическом и магнитном полях последнего, отражатели, размещенные между кристаллами, анализатор и фотоприемник , общие для выходных канальных цепей блок суммирования и блок вычитания, входы которых подключенык выходам фотоприемников, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерения, оптические каналы разнесены по двум параллельным плоскостям , причем в каждом из каналов одна половина электромагнитооптических кристаллов ориентирована оптическими осями вдоль силовых линий электрического поля, а другая половина - вдоль силовых линий магнитного поля. 2.Устройство по П.1, о т л ис чающееся тем, что электро S магнитооптические кристаллы выпол (Л нены из кристаллов цёнтросимметричных кристаллографических классов, облаС дающих эффектом линейной электрогирации . 3.Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что электромагнитооптические кристаллы, расположенные оптической осью вдоль силовых линий электрического поля проводника с измеряемым током, выполнены из кристаллов центросим ,метричных кристаллографических клас ,сов, облагающих эффектом линейной . эдектрогирации, а кристаллы, расположенные вдоль силовых линий магнитного поля проводника с измеряемым током, выполнены из диамагнитных стекол .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИРЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК ((9) (! 1) (51)4 G 01 R 13/40
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3387248/24-21 (22) 25.01.82 (46) 15.08.85. Бюл. ¹ 30 (72) Б.И. Блажкевич и В.Г. Николайченко (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР (53) 621.317.7 (088.8) (56) Оптический метод непрерывного измерения тока и напряжения высоковольтных линий. Экспресс-информация
ВИНИТИ: Контрольно-измерительная тех. ника, М., 1977, ¹ 9, реф. 53, с. 43-48, рис. 5.
2. Авторское свидетельство СССР № 1064221, кл. С 01 P 13/40, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОН,ТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее лазерный источник света, оптически связанный с расщепителем, в каждом из двух противоположно направленных оптических каналов поляризатор и установленные друг за другом попарно симметрично вокруг проводника с измеряемьм током модулирующие электромагнито оптические кристаллы, расположенные ,в электрическом и магнитном полях последнего, отражатели, размещенные между кристаллами, анализатор и фотоприемник, общие для выходных канальных цепей блок суммирования и блок вычитания, входы которых подключены к выходам фотоприемников, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью
Г повышения помехозащищенности и точности измерения, оптические каналы разнесены по двум параллельным плоскостям, причем в каждом из каналов одна половина электромагнитооптических кристаллов ориентирована оптическими осями вдоль силовых линий электрического поля, а другая половина — вдоль силовых линий магнитного поля.
2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что электромагнитооптические кристаллы выполнены из кристаллов центросимметричных кристаллографических классов, обладающих эффектом линейной электрогирации.
3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что электромагнитооптические кристаллы, расположенные оптической осью вдоль силовых линий электрического поля проводника с измеряемым током, вы- полнены из кристаллов центросим.метричных кристаллографических клас, сов, обладающих эффектом линейной электрогирации, а кристаллы, расположенные вдольсиловых линиймагнитного поля проводника с измеряемымтоком,выполнены издиамагнитных стекол .
1173324
B состав измерительных преобразователей 3 и о с противоположно направленными оптическими каналами входят поляризатор 14 (фиг.2) и установленные друг за другом попарно симметрично вокруг токопровода 13 модулирующие электромагнитооптические кристаллы 15 и 16, расположенные в электрическом и магнитном полях последнего, отражатели 17, ф размещенные между кристаллами 15 и
16, анализатор 18. Вход поляризатора 14 является входом 4 (7) измерительного преобразователя 3 (6). Выход анализатора 18 является выходом 5 (8) измерительного преобразователя 3 (6). Измерительные преобразователи (оптические каналы) 3 и 6 разнесены по двум параллельным плоскостям, причем в каждом из каналов одна половина электромагнитооптических кристаллов (кристаллы 15) ориентирована оптическими осями вдоль
50
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в высоковольтных электроустановках.
Целью изобретения является повы- 5 шение помехозащищенности путем ком.пенсации электромагнитного поля помех как по магнитной, так и по электрической составляющим, а также точности измерения путем применения электромагнитооптических кристаллов, не являющихся пьезоэлектриками.
На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного устройства для бесконтактного измерения тока и напряжения, на фиг.2-конструкция его измерительных преобразователей.
Устройство содержит лазерный источник 1 (фиг.1) света, расщепитель 2, измерительный преобразова- 20 тель (оптический канал) 3 с входом
4 и выходом 5, измерительный преобразователь (оптический канал) 6 с входом 7 и выходом 8, фотоприемники 9 и 10, блок 11 суммирования и блок 12 вычитания. Позицией 13 на схеме обозначен контролируемый токопровод. Лазерный источник 1 света оптически связан с расщепителем
2. Входы блоков 11 суммирования и 30
12 вычитания подключены к выходам фотоприемников 9 и 10, входы которых оптически связаны с выходами измерительных преобразователей 3 и
6 соответственно.
35 силовых линий электрического поля,а другая половина (кристаллы 16). вдоль силовых линий магнитного поля.
Электромагнитооптические кристаллы 15 и 16 выполнены из кристаллов центросимметричных кристаллографических классов, обладающих эффектом линейной электрогирации.
Кристаллы, расположенные вдоль силовых линий магнитного поля, выполнены из диамагнитных стекол.
Устройство работает следующим образом.
От лазерного источника 1 поток света поступает в рас1цепитель 2,где расщепляется на два луча. Образованные лучи направляются на измерительные преобразователи 3 и 6 и проходят их в противоположных направлениях. Линейно поляризованный луч после поляризатора 14 проходит сначала, например, вдоль оптической оси кристалла 15, расположенного оптической осью вдоль силовых линий электрического поля токопровода 13.
Под действием продольного электрического поля возникает явление электрогирации, т.е, происходит поворот плоскости поляризации линейно поляризованного луча на угол, который при заданной длине волны света и типе кристалла 15 определяется выражением
= АЕ, где Š— напряженность электрического поля в кристалле 15, А — электрогирационная постоянная.
Вращение плоскости поляризации в кристаллах 15 под действием эффекта Фарадея не происходит,поскольку силовые линии магнитного поля перпендикулярны световому потоку в данном кристалле. После. отражения от отражателя 17 тот же световой по4 ток проходит через кристалл 16, расположенный вдоль силовых линий магнитного поля токопровода 13.
Происходит дополнительный поворот плоскости поляризации под действием эффекта Фарадея на угол х,р = в н.е, .где  — постоянная Вердета, .
Н вЂ” напряженность магнитного поля в кристалле 16; — длина кристалла 16.
1173324
,= 4 (К,Е+ КН), М2= 4 (-К Е + Кз Н), U -4 Т,К,КН, 15 — Кз (К Е+Кз Н), о з ,о =4 Iî< к1Е+к2 H) "12 = -4 Токз KqE
Вращение плоскости поляризации линейно поляризованного луча при прохождении через все кристаллы
15 и 16 для одного измерительного преобразователя определяется как а для другого измерительного преобразователя, в котором свет прохо" дит в противоположном направлении, в соответствии с выражением где К и К вЂ” постоянные.
При малых углах поворота плоскости поляризации на выходе. фотоприемников 9 и 10 имеем
На выходе блоков 11 суммирования и 12 вычитания напряжения соответствуют выражениям оКз Кз Н
U << = -8 ХОК1кзЕ где I — интенсивность световых о лучей, К, — постоянная фотоприемников 9 и 10.
При воздействии на измерительные преобразователи 3 и б электромагнитного поля помехи с напряженностью магнитного поля Нп и электрического поля Е для противоположно раси положенных относительно токопровода
13 кристаллов одного измерительного преобразователя можно записать oC2î k (Е+Еп)л ( Таким образом, имеет место полная компенсация электромагнитного поля помех, т.е. его как магнитной, так и электрической составляющих. Предложенное устройство позволяет проводить одновременные измерения тока и напряжения при воздействии электромагнитных полей помех. В результате того, что в устройстве используются кристаллы, обладающие линейной электрогирацией при продольном приложении электрического слоя, т.е. не являющиеся пьезоэлектриками, обеспечивается повышенная точность измерения. 1173324 1173324 7) Редактор Л. Веселовская Заказ 5046/44 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ф Составитель Л. Морозов Техред Л.Микеш Корректор Г. Решетник. Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
