Способ измерения больших токов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения переменных и импульсных токов большой амплитуды. Цель - повышение точности и расширение диапазона измеряемых токов. Излучение источника света 1 делится светоделительным элементом 2 на два луча. Через поляризаторы 3.1 и 3.2 лучи направляются на магнитооптические кристаллы 4.1 и 4.2. Последние выполнены из материала, проявляющего эффект магнитополяризационной оптической активности, причем направления электрической поляризации магнитооптических кристаллов противоположны. Регистрирующие блоки 5.1 и 5.2 оптического нуля фиксируют сигналы разбаланса, пропорциональные углам поворота плоскости поляризации лучей. По величине последних определяют величину измеряемого тока. 1 ил.

(19) (И) Ш 4 G 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

L,, Ф

q,; .t . . 4 ;"... СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ вЂ” РЕСПУБЛИН я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4324510/24-21 (22) 17.08.87 (46) 15. 05 ° 89. Бюл, №- 18 (75) В.А.Сергатюк и А.Ф.Сергатюк (53) 621.317.02 (088.8) (56) Разин Г.И. Бесконтактное измерение электрических токов. M.: Атомиздат, 1974, с. 119-124.

Патент Франции ¹ 2110625, кл. G 01 R 13/40, 1972. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЫЧИХ ТОКОВ (57) Изобретение относится к электроиэмеритепьной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения переменных и импульсных токов большой амплитуды. Пель — повы- . шение точности и расширение диапазона измеряемых токов ° Излучение источника 1 света делится светодели" тельным элементом 2 на два луча. Через поляризаторы 3.1 и 3.2 лучи направляются на магнитооптические кристаллы 4.1 и 4.2. Последние выполнены из материала, проявляющего эффект магнитополяризационной оптической активности, причем направления электрической поляризации магнитооптических кристаллов противоположны.

Регистрирующие блоки 5.1 и 5.2 оптического нуля фиксируют сигналы разбаланса, пропорциональные углам поворота плоскости поляризации лучей.

По величине последних определяют величину измеряемого тока. 1 ил.

1479885 просто напряженности внешнего магнитного поля (Н), а произведению ее на величину спонтанной поляризации 30 данного магнитооптического кристалла (Р ). Следовательно, знак псевдогирационного вращения плоскости поляризации определяется не только направлением внешнего магнитного поля, но и ориентацией вектора спонтанной поляризации Р относительно

Н. Таким образом, изменяя направление спонтанной поляризации кристалла, например путем его разворота на 40 о

180 либо переполяризации, при неизменном направлении внешнего магнитного поля можно создавать условия сложения либо вычитания эффектов

Фарадея и псевдогирации

< с м + Ыпг

Ы, = k Hd (HP )d

50 суммарный угол магнитооптического поворота плоскости поляризации света на выходе из магнитооптического кристалла толщиной d, представляющий собой суперпозицию где о,, „Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения переменных и импульсных токов большой и сверхбольшой амплитуды преимущественно в.электрофиэических и силовых электротехнических установках, Цель изобретения - повышение точ1О ности измерений и расширение диапазона измеряемых токов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа. 15

В основе способа лежит эффект магнитополяризационной оптической активности (псевдогирации), возникающий при наложении внешнего магнит- ного поля на магнитооптический кристалл, обладающий спонтанной поляризацией (пирс- или сегнетоэлектрик), и проявляющийся в виде поворота плоскости поляризации дополнительного к эффекту Фарадея, В отличие от последнего, величина псевдогирационной активности пропорциональна не фарадеевского с и псевдо гирационногоЫ„ поворотов;

К,и k — коэффициенты пропорциональности; (+) — соответствует противоположным ориентациям Р от3 носительно внешнего магнитного поля.

Линейность псевдогирации по напряженности внешнего магнитного поля подобно фарадеевскому эффекту обеспечивает возможность ее использования для измерения силы тока. Более того, в случаях измерения сверхбольших токов использование псевдогира" ции является предпочтительным, так как величина обусловленной ею активности на два порядка меньше фарадеевской и, следовательно, не сопровождается возникновением углов по ворота плоскости поляризации кратных 360, что в конечном итоге обеспечивает повышение точности измерений и упрощение измерительной аппаратуры.

Излучение от источника 1 света, например лазера, пропускается через светоделительный элемент 2, после чего оба луча попадают на поляризаторы 3. 1 и 3.2 и направляются на два индентичных и противоположно поляризованных магнитооптических кристалла, например Pb>Ge>0« 4.1 и

4.2, помещенных в магнитное поле из,меряемого тока Х. При этом регистрирующие блоки 5.1 и 5.2 оптического нуля фиксируют сигналы разбаланса, пропорциональные (о + „,) и (Ыф-Ы„„) соответственно. Осуществляя вычитание сигналов, получают электрический сигнал, пропорциональный 2Ы„,, а следовательно и 2Р Я. Поскольку Р> для каждого конкретного полярного материала является величиной известной и постоянной, то, произведя соответствующую калибровку, по величине сигнала, пропорционального магнитно- . му полю, можно измерить величину тока.

Измерение не фарадеевского, но псевдогирационного поворота исключает возможность появления углов, кратных 360, и устраняет таким образом связанные с последним погрешности.

Параллельная установка двух магнитооптических кристаллов обеспечивает то преимущество, что внешние помехи, как то: электромагнитные наводки, 1479885 изменение температуры окружающей среды и т.п., приводят к возникновению одинаковых сигналов в обоих измерительных плечах и не вносят вклад в разницу сигналов, регистрируемых блоками 5.1 и 5.2, делая таким образом способ в целом нечувствительным к перечисленным факторам. чения пропускают через второй магнитооптический кристалл, измеряют разность углов поворота плоскости поляризации для первого и второго пучков оптического излучения, по полученной разности определяют величину измеряемого тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, располагают второй магнитооптический кристалл в магнитном поле измеряемого тока так, чтобы оптические оси первого и второго магнитооптических кристаллов были параллельны, причем магнитооптические кристаллы предварительно электрически поляриэуют с противоположным направлением векторов поляризации в каждом из магнитооптических кристаллов.

Формула изобретения

Способ измерения больших токов, заключающийся в том, что формируют два поляризованных пучка оптического излучения, первый пучок оптического излучения пропускают через первый магнитооптический кристалл, помещенный в магнитное поле измеряемого тока, второй пучок оптического излуСоставитель В.Степанкин

Техред А.Кравчук

Корректор М.Максимишинец

Редактор Т.Парфенова

Тираж 714

Заказ 2539/44

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101