Электрогирационное устройство для измерения напряжения Советский патент 1988 года по МПК G01R15/24 G01R13/40 

(21)4055365/24-21

(22)10.03.86

(46) 15.01.88. Бюл. № 2(71)Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР

(72)В.Г.Николайченко, Л.А.Макаренко, Б.Е.Михалишин и Б.Г.Голота (53) 631.317.7 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1092416, кл. G 01 R 13/40, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1298669, кл. G 01 R 13/40, 1985.

(54) ЭЛЕКТРОП1РАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Электроги- рационное (ЭГ) устройство для измерения напряжения содержит источник 1 света, поляризатор 2, первичный датчик 3, анализатор 7, фотоприемники 8.1-8.2, дифференциальный усилитель 9, оптически прозрачные электроды 5, имеющие металлические шшс- тины 10.1,10.п и пластинку из оптического стекла, диэлектрические корпусы,- световоды 20, токоподвоДы. ЭГ устройство позволяет увеличить размер поверхности, по которой может проходить электрический пробой, что существенно расширяет диапазон измеренных напряжений. 2 з.п. ф-лы. Зил.

о

(Л

00

05 Од

о сд

fS S

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в высоковольтных установках для измерения напряжения.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых напряжений и повышение точности измерений

На фиг. 1 приведена функциональная С5сема электрогирационного устройства для измерения напряжения, на фиг. 2 - схема диэлектрического корпуса, содержащего монокристаллы с оптически прозрачными электродами и элементами из оптического стекла; на фиг. 3 - схема устройства с разнесенными источником света и первичным датчиком.

Электрогирационное устройство содержит источник 1 света, поляризатор 2, первичный датчик 3, состоящий из монокристаллов 4 центросимметричного кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами 5 на торцах, чередующимися с элементами 6 из оптического стекла, призменный анализатор 7, выходы которого оптически связаны с входами первого 8.1 и второго 8.2 фотоприемников, выходы которых соединены с входами дифференциального усилителя 9.

Оптически прозрачные электроды 5 выполнены в виде металлических пластин 10.1-10.2 - 10.П-1.10.П с расположенными между ними элементами 6 из оптического стекла. В металлических пластинах по центру выполнены отверстия для прохода светового луча, при этом металлическая пластина 10. соединена с металлическим фланцем 11.1, а пластина 10.2 непосредственно соединена с монокристаллом 4. Монокристаллы 4 с оптически прозрачными электродами 5 и элементами 6 из оптического стекла помещены в диэлектрический корпус ;12 и закреплены в нем при помощи фланцев 11.1 и 11.2.

Источник 1 света и поляризатор 2 размещены в диэлектрическом корпусе 13, который жестко соосно соединен с первым торцом корпуса 12, с вторым торцом которого жестко соосно соединен металлический корпус 14, в котором последовательно размещены двулу- чевой призменный анализатор 7 с фокусирующими линзами 15 и оптическими разъемами 16 для подключения световодов 17, причем к металлическому корпусу 14 подсоединяется токоподвод

18, а к металлическому фланцу 11.1 - токоподвод 19.

Входы фотоприемников 8.1 и.8.2 соединяются со световодами 17 при помощи оптических разьемов 16, после которых устанавливаются фокусирующие линзы 15.

В электрогирационном устройстве,

приведенном на фиг. 3, источник 1 света и первичный датчик оптически соединяются посредством световода 20, выход которого через оптический разъем 21 соединен с металлическим

корпусом 22, который содержит последовательно размещенные фокусирующую линзу 23 и поляризатор 2. Металлический корпус 22 электрически соединен с фланцем 11.1 и токоподводом 19.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч, генерируемый источником 1 света, поляризуется поляризатором 2 и проходит оптическую систему из электрО1 ирационных монокристаллов 4 и оптически прозрачных электродов 5. Под воздействием измеряе- мог о напряжения и в монокристаллах 4 происходит поворот плоскости поляризации светового луча на угол , Затем световой луч расщепляется приз- менным анализатором 6 на два луча, которые преобразуются фотоприемниками 8.1 и 8.2 в напряжения U, и U

35 - и IjL Кф.(1-з1п 2c,J,

(1)

и, у Кф(1+з1п )

(2)

где 1 - интенсивность Светового потока, прошедшего поляризатор , Кф - коэффициент преобразования

фотоприемниковJ

ji. - угол поворота плоскости поляризации.

Дифференциальный усилитель 8 преобразует напряжения U и U в напряжение, пропорциональное напряжению, управляющему эффектом электрогира- ции, ,и на торцах монокристаллов

ЕЫ. Ui-U,2l,,K,U3, , (3)

где -5- коэффициент электрогирации;

По- показатель преломления-,

длина волны-,

и- управляющее напряжение.

N С,

N(C,+C )+С

где N - количество монокристаллов, С, - емкость между электродами

монокристаллов;

Cj - емкость между электродами элементов из оптического стекла.

Таким образом, выходное напряжение дифференциального усилителя 9

и

ВЫх

21 к

N0,

li-i

1 N(C,+0)4-0,

и„

(5

2 1 о

Применение элементов 6 из оптического стекла в виде пластин, поперечные размеры которых превышают их толщину и поперечные размеры монокристаллов позволяет увеличить размер поверхности, по которой может происходить электрический пробой, поскольку поверхность, по которой происходит перекрытие, увеличивается за счет поверхностей стеклянных пластинок (исключая ту часть поверхности, которая находится в контакте с электродом из проводящего материала и монокристаллом). Вследствие этого существенно расширяется и диапазон измеряемьк напряжений.

Формула изобретения

в, и

1366950

пряжений и повышения точности измерений, в него введены два световода с оптическими разъемами, две

10

)

15

20

25

фокусирующие линзы, металлический и два диэлектрических корпуса, один из которых содержит два металлических фланца, первичный датчик помещен в первый диэлектрический корпус и закреплен в нем при помощи металлических фланцев, причем первый из фланцев одновременно служит токопод- водом, источник света и поляризатор размещены во втором диэлектрическом корпусе, который жестко соосно соединен с первым торцом первого диэлектрического корпуса, с вторым торцом которого жестко соосно соединен металлический корпус, являющийся вторым токоподводом в котором размещены последовательно.призменный анализатор с фокусирующими линзами, выходы которого через световоды соединены с входами фотоприемников, причем элементы первичного датчика из оптического стекла выполнены в виде пластин, поперечные размеры которых превьшгают их толщину и поперечные размеры монокристалла.

в виде металлических пластин с отверстием для прохода светового луча.

корпусом электрогирационного мбно- кристалла с оптически прозрачными электродами, причем металлический корпус электрически соединен с первым металлическим фланцем и является

токоподводом устройства.

Фаг. 2