Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высокого напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительной технике высоких напряжений. Цель изобретения - повышение точности измерений напряжения и расширение диапазона измеряемых напряжений Устройство содержит источник 1 излучения, поляризатор 2, электрогирационный монокристалл 5 центросимметрично кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами 6 на торцах, призменный анализатор 7, фотоприемники 9,10 и функциональный преобразователь 11 Введение модулятора 3, компенсатора 4, генератора 8 и синхронного детектора 12 позволяет существенно уменьшить погрешность измерений, связанных с разного рода нестабильностями как электронных, так и оптических каналов передачи-преобразования энергии, а также уменьшить нижний предел измеряемых напряжений. 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

fsf)s G 01 R 15/07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Uo иг, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4623228/21 (22) 20.12.88 (46) 07.05.91. Бюл. Ф 17 (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР (72) В.Г.Николайченко, А.Б.Лопатин и А.А.Гринченко (53) 621,317,328(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1298669, кл. G 01 R 15/07, 1985. (54) ЭЛЕКТРОГИРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо.вано в измерительной технике высоких напряжений. Цель изобретения — повыше„„Я3„„164741,6 А1 ние точности измерений напряжения и расширение диапазона измеряемых напряжений. Устройство содержит источник 1 излучения, поляризатор 2, электрогирационный монокристалл 5 центросимметрично кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами 6 на торцах, призменный анализатор 7, фотоприемники

9,10 и функциональный преобразователь

11, Введение модулятора 3, компенсатора 4, генератора 8 и синхронного детектора 12 позволяет существенно уменьшить погрешность измерений, связанных с разного рода нестабильностями как электронных, так и оптических каналов передачи-преобразования энергии, а также уменьшить нижний предел измеряемых напряжений. 2 ил.

1647416

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительной технике высоких напряжений.

Цель изобретения — повышение точности измерений напряжения, а также расширение диапазона измеряемых напряжений.

На фиг.1 приведена функциональная схема электрогирационного устройства для бесконтактного измерения высоких напряжений; на фиг,2 — эпюры сигналов, поясняющие принцип действия устройства.

Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высоких напряжений содержит оптически последовательно связанные источник 1 излучения, поляризатор 2, модулятор 3, компенсатор 4, электрогирационный монокристалл 5 центросимметричного кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами 6 на торцах, анализатор 7, генератор 8, соединенный с модулятором 3. Выходы анализатора 7 соединены с входами фотоприемников 9 и 10 соответственно. Выходы фотоприемников 9 и 10 подключены к первому и второму входам функционального преобразователя 11 соответственно, выход функционального преобразователя 11 соединен с сигнальным входом синхронного детектора 12, вход синхронизации которого соединен с синхронизирующим выходом генератора 8..Выход синхронного детектора

12 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч, генерируемый источником 1 излучения, проходит последовательно поляризатор 2, модулятор 3 и компенсатор

4. На выходе поляризатора 2 пучок света линейно поляризован, Линейный характер поляризации света может измениться при прохождении модулятора 3 даже при отсутствии управляющего сигнала генератора 8 на нем. Свет при этом приобретает эллиптический характер поляризации. Для компенсации спонтанной эллиптичности используется компенсатор4, с помощью которого эллиптически поляризованный свет преобразуется в линейно поляризованный, Таким образом, при отсутствии управляющего сигнала генератора 8 на модуляторе 3 на выходе компенсатора 4 свет имеет линейный характер поляризации. Далее световой пучок проходит через электрогирационный кристалл 5 с оптически прозрачными электродами 6 на торцах, к которым приложено измеряемое йапряжение О, Под действием напряжения U<, в кристалле происходит поворот плоскости поля20

55 ризации этого светового луча на угол д„.

После этого луч расщепляется анализатором 7, плоСкости пропускания которого составляют угол 45 с плоскостью поляризации света на выходе из компенсатора 4. Образовавшиеся при этом два луча поступают на. фотоприемники 9 и 10, где световая энергия преобразуется в напряжения U> и Uz.

Функциональный преобразователь 11 преобразует 0> и 0г в напряжение

0) — 02

U = arcsin +, (2)

01+ 02

0=2дэг дэг <:. f — Л/ 2; Ы2 ) .. (3)

Так как д,г прямо пропорционально величине измеряемого напряжения, то в идеальном случае напряжение также оказывается прямо пропорциональным напряжению.

С генератора 8 на модулятор 3 подается управляющий сигнал типа меандр таким образом, что под его воздействием модулятор

3 изменяет характер поляризации проходящего через него света. Величина изменения при этом зависит от амплитуды управляющего сигнала и устанавливается такой, что на его выходе из.компенсатора 4 во время подачи сигнала свет имеет круговую (циркулярную) поляризацию (для злектрооптических модуляторов напряжение, необходимое для этого, называется полуволновым).

При прохождении циркулярно поляризованного света через электрогирационный монокристалл, к которому приложено напряжение Up любой величины, сигнал электрогирации должен быть тождественно равен нулю. Таким образом сигнал электрогирации оказывается промодулирован по амплитуде с глубиной модуляции 100 g. Ha выходе функционального преобразователя

11 содержатся также шумовые составляющие, обусловленные нестабильностями, аптических и электронных каналов передачи — преобразования энергии. Этот сигнал поступает на информационный вход синхронного детектора 12, который синхронизируется сигналами типа меандр с генератора 8, С выхода синхронного генератора 12 снимаются сигналы с компенсированным содержанием шумовых гармоник, вызванных перечисленными причинами.

Применение синхронного детектора при совпадении частот входного измеряемого и опорного сигналов, т,е. в режиме фазочувствител ьн ого вы и рямителя обеспечивает существенное подавление шумовых гармоник. Эпюры сигналов, поясняющие принцип действия устройства, приведен1647416 ные на фиг.2, соответствуют: 1 — измеояемому напряжению Uo. 2 — сигналу помехи и;

3 — сигналу генератора 0г с амплитудой

Я . U —, равной полуволновому напряжению

2 модулятора 3; 4 — состоянием поляризации излучения на выходе электрогирационного монокристалла; 5 — сигналу на выходе функционального преобразователя 11 0ф,;

6 — сигналу на выходе синхронного детектора 0 д. На эпюрах 1,2,3,5,6 по оси абсцисс отложено время в относительных единицах, по оси ординат — соответствующие напряжения в относительных единицах. Стрелка.ми на эпюре 4 показаны направления колебаний вектора электрического поля световой волны в плоскости, перпендикулярной направлению распространения излучения. При этом ось ординат совпадает с направлением этих колебаний при Uo равном нулю. В промежутках времени, когда 0

) равно U — циркулярный характер поляри2 зации излучения на выходе из электрогирационного монокристалла схематично обозначен знаками у.

Повышение точности измерений достигается путем использования модуляционной методики и процедуры синхронного детектирования, что позволяет существенно уменьшить погрешность измерений, связанных с разного рода нестабильностями как электронных, так и оптических каналов передачи — преобразования энергии, Расширение диапазона измерений достигается

I за счет уменьшения нижнего предела измеряемых напряжений, 5

Формула изобретения

Злектрогирационное устройство для бесконтактного измерения высокого на10 пряжения, содержащее источник излучения, оптически связанные поляризатор, электрогирационный монокристалл центросимметричного кристаллографического класса с оптическими прозрачными элект15 родами на торцах, призменный анализатор, два фотоприемника и функциональный преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых напря20 жений, дополнительно введены оптически связанные модулятор„компенсатор, генератор и синхронный детектор, причем модулятор и компенсатор расположены между поляризатором и злектрогирационным мо25 нокристаллом и оптически связаны с нйми, генератор соединен с модулятором; выходы анализатора оптически связаны с входом первого и второго фотоприемников, которые соединены с первым и вторым входами

30 функционального преобразователя, выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора, синхронизирующий вход которого соединен с генератором.

1647416

Фиг. 2

Составитель Е.Сазонов

Редактор А.Шандор Техред M,Моргентал Корректор О.Кравцова г

Заказ 1395 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101