Устройство для измерения электрического тока Советский патент 1984 года по МПК G01R13/40 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации бесконтактного контроля электрически токов повышенного уровня. Известно устройство для измерения электрического тока, содержащее источник линейно поляризованного излучения, магнитооптический преобразова тель, выполненный в виде прямоугольной полой призмы, расположенной вокруг контролируемого токопровода, блок вращения плоскости поляризации, размещенный между источником излучения и магнитооптическим преобразов телем и соединенный входом с й лходом формирователя опорного электрического сигнала, блок фиксации разности фаз, вхОды которого подключены к вы ходам формирователя опорного электри ческого сигнала и фотоприемника, а выход - к указателю тока Ц, Недостатки известного устройства- зависимость регистрируемой разности фазовых набегов волн правой и левой круговых поляризаций от взаимного расположения излучателя и магнитооптического преобразователя, а также низкая чувствительность и аналоговая форма выходного сигнала, Наиболее близким к изобретению техническим решением является уст.ройство для измерения электрического тока, содержащее расположенный вокруг контролируемого токопровода кольцевой газовый лазер с квазиизотроп ным по отношению к поляризации излучения резонатором, включающим в свой состав активные усиливающие среды, поме :щенные в продольное магнитное поле измеряемого тока, анализатор, установленный на выходе реаонатора, фото приемник, вход которого соединен с выходом анализатора, а выход - с входом блока регистрации С2, Недостатки известного устройства, принцип действия которого основан на эффекте распределения частоты генера ции в кольцевом лаз аре, заключаются в небольшом диапазоне измеряемых токов, обусловленном возникновением магнитоплазменных эффектов в активно среде, а также в нелинейном характере зависимости частоты расщепления от тока в контролируемом токопроводе, вызванном нелинейностью зависимости фарадеевского поворота плоскости поляризации излучения в активной среде от магнитного поля Целью изобретения является расширение диапазона и точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения элект рического тока, содержащем расположенный вокруг контролируемого токопровода кольцевой газовый лазер с вазиизотропным по отношению к поляизации излучения резонатором, вклюающим в свой состав активные усиливающие среды, анализатор, установлен ный на выходе резонатора, фотоприемник, вход которого соединен с выходом анализатора, а выход - с входом блока регистрации, в плечи резонато ра, образующие замкнутый контур излучения вокруг контролируемого токопровода, помещены пассивные среды, обладающие эффектом Фарадея, а активные усиливающие среды, соединенные послеэдовательно с пассивными средами, вынесены за пределы данного контура На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения электрического тока. Устройство содержит расположенный вокруг контролируемого токопровода 1 кольцевой газовый лазер, резонатор которого состоит из зеркал2-13. В плечи резонатора, окружающие токопровод 1, помещены пассивные среды 14-17, обладающие эффектом Фарадея, Активные усиливающие среды 18 и 19 вынесены в часть резонатора, не окружающую токопровод 1. В состав устройства входят также анализатор 20, фотоприемник 21 и блок 22 регистрации. Устройство работает следующим образом. При отсутствии тока в токопроводе 1 сигнал на частоте расщепления отсутствует, поскольку генерируются одночастотные волны. При пропускании, тока по токопроводу 1 возникает маг|Нитное поле, обладающее продольной составляющей для излучения, распространяющегося по части резонатора, окружащей токопровод 1 и имеющей пассивные среды 14-17, Продольное магнитное поле, наложенное на -пассивную среду, характеризующуюся эффектом Фарадея, вызывает расщепление частоты генерации на две, причем с ортогональными круговыми поляризациями. Расщепление между такими методами пропорционально току в токопроводе 1 и не зависит от положения последнего внутри резонатора. Вместе с тем, величина расщепления окс1зывается зависимой от постоянной Верде материала, из которого изготовлены пассивные среды 14-17. Генерация в лазере создается за счет усиления получения в активных средах 18 и 19, выполненных за пределы части резонатора, окружающей токопровод 1. Следует отметить, что в данном случае активные среды 18 и 19 располагаются таким образом, что магнитное поле измеряемого тока не приводит к дополнительному расщеплению частоты генерации. Например, их можно расположить на удалении от токопровода 1

или так, чтобы магнитное поле тока было для них поперечным. Цаконец, можно замкнуть оптический путь с тем, чтобы активные среды 18 и 19 образовали замкнутый контур с компенсацией фазового набега волн.

Следовательно, в предлагаемом устройстве расщепление частоты генерации осуществляется в пассивных средах 14-17, окружающих токопровод 1, а генерация - за счет активных усиливающих сред 18 и 19, через которые проходит излучение. Оптический путь излучения, относящийся к части резонатора, окружающей токопровод 1 и составленной из пассивных сред 14-17, замыкается такши образом через другую его часть с активными средами 18 и 19. Подбором материала

пассивных сред 14-17 можно добиться любой крутизны выходной характеристм ки устройства и тем самым обеспечить весьма широкий диапазон измерения. Если в качестве пассивных сред 14-17 использовать пара- или диамагнетнк, будет обеспечена высокая линейность выходной характеристики и, как следствие, повышенная точность измерения, В предлагаемтзм устройстве создается также гальваническая развязка от токопровода 1. Часть резонатора, в которой находятся активные среды 18 и 19 и для работы которой требуется питание, может быть отнесена от токопровода 1 на достаточно боль- шое расстояние, обеспечивающее необходимую электрическую прочность устройства t

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, содержащее рас положенный вокруг контролируемого токопровода кольцевой газовый лазер с квазиизотропным по отнесению к поляризации излучения резонатором, включающим в свой состав активные усиливающие среды, анализатор, установленный на выходе резонатора, фотоприемник, вход которого соединен с выходом анализатора, а выход - с входом блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и точности измерения, в плечи резонатора, образующие замкнутый контур излучения вокруг контролируемого токопровода, помещены пассивные среды, обладающие эффектом Фарадея, а активные усиливающие среды, соединенные последова- тельно с пассивными средами, вынесе-ф ны за пределы данного контура.