Чувствительный элемент магнитооптического датчика тока Советский патент 1984 года по МПК G01R15/24 G02F1/09 

Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначено для использования при реализации бесконтактного измерения тока в установках высокого напряжения. Известен чувствительньй элемент магнитооптического датчика тока, выполненный в виде плоской катушки из изотропного одномодового оптического волокна с витками, расположенными вокруг проводника с измеряемым током в плоскости, перпендикулярной к направлению данного проводника lj , Недостаток устройства заклго 1ается в низкой достоверности информации об измеряемом токе, обусловленной восприимчивостью изотропного одномодового оптического волокна к внешним воздействиям, в частности механическим при изгибе. Наиболее близким к предлагаемому является чувствительньй элемент магнитооптического датчика тока, содержащий выполненную из одномодового оптического волокна с линейным двулу чепреломлением плоскую катушку, расположенную в плоскости, параллельной направлению проводника с измеряемьи током и имеющ- то витки с периметрами, равными длине поляризационных биений в волокне pj„ Чувствительность Cf датчика с ука занным чувствительным элементом связана с чувствительностью 0( датчика на изотропном волокне при одинаковом числе и радиусе h витков соотношение расстояние от плоскости катушки до оси проводника с из меряемым током. выполнении условия - чувствительность датчика на волокне с линейным двулучепреломлением практически равна чувствительности датчи ка на изотропном волокне. Однако реа лизация этого условия не всегда возможна. Например, в случае измерения токов в проводниках большого сечения при прочих условиях чувствительности датчика на волокне с линейным двулучепреломлением оказывается ниже, чем у датчика на .изотропном волокне. Цель изобретения - повьшение чувствительности датчика с использованием одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломлением. Поставленная цель достигается тем, что в чувствительном элементе магнитооптического датчика тока, содержащем выполненную из одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломпением катушку с витками, периметры которых равны целому числу длин поляризационньк биений в волокне, указанные витки расположены в пространстве на поверхности воображаемого цилиндра с осью, совпадающей с направлением проводника с измеряемым током, и при развертке поверхности цилиндра на плоскость имеют clrapMy циклоиды. На фиг, 1 представлен предлагаемый чувствительный элемент магнитооптического датчика тока, обший вид; на фиг. 2 - то же, развертка на плоскость, на фиг. 3 - частный случай развертки с вырождением циклоиды в окружность. Устройство вьшолнено в виде катушки 1 (фиг. 1) из одномодового оптического волокна с линейным двулучепреломпением. Витки катушки 1 выбраны с периметрами, равными числу длин поляризационных биений в волокне, и расположены на поверхности воображаемого цилиндра 2, ось которого совпадает с направлением проводника с измеряемым током. При развертке.поверхности цилиндра 2 на плоскость витки катушки 1 имеют форму циклоиды (фиг. 2). Уравнение циклоиды на плос-; кости в параметрическом виде j-fc -rcosij у Хр -г 5int, где X, у - текущие координаты радиус витка;; параметр, характеризуюшдй смещение центра каждого витка относительно предыдущего вдоль по оси абсцисс (21Г XQ «г); текущая переменная. В частном случае, когда х О, циклоида вырождается в окружность. Вращение плоскости поляризации проходящего по волокну света определяется в предлагаемом чувствительном элементе, как и в известных, первой гармоникой магнитного поля измеряемого тока при разложении в ряд Фурье по периметру витка катушки 1 на дли31не поляризационных биений. В данном случае эта гармоника является единст венной, отличной от О в ряде Фурье для всех соотношений Ь. . При равенстве периметра витка и длины поляризационных биений в волокне чувствительность датчика равна Рлс и75ГП Ь НГеравенство J} U всех значений г; , ет место для поэто му чувствительность датчика тока с предлагаемым устройство оказьгоается весьма высокой. 14 Сделанный вывод является справедивым и тогда, когда на периметре одного витка катушки 1 укла,цывается не одна, а целое число длин поляризационных биений. Если циклоида, образуемая витками катушки на плоской развертке, не вырождена в окружность, то предлагаемый чувствительный элемент характеризуется независимостью выходного сигнала датчика от положения катушки относительно проводника с измеряемым током при длит.ельности импульса тока, существенно большей, чем время пробега света по катушке.

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ТОКА, содержащий вьшолнеиную из одномодового. оптического волокна с линейным двулучепреломлением катушку с витками, периметры которых равны целому числу длин поляризационных биений в.волокне, отличающийся тем, что, с целью повьппенйя чувствительности датчика, указанные витки расположены в йространстве на поверхности воображаемого цилиндра с осью, совпадающей с направлением проводника с измеряемым током, и при развертке поверхности цилиндра на плоскость имеют форму циклоиды.