Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высоких напряжений Советский патент 1988 года по МПК G01R15/24 

го

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в высоковольтных установках. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет введения автоматической коррекции прибора. Электрогирационное устройство содержит оптически связанные источник света, преобразователь, состоящий из поляризатора, злектрогирационных монокристаллов центррсимметричного кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами на торцах, .стержня из оптически прозрачного стекла и призменного анализатора с двойным лучепреломлением. Выходы анализатора оптически связаны с входами преобразователя, включающего фотоприемники и вычислительный блок 11. Последний состоит из вычитающего блока 12, блока 25 вычисления арксинуса, сумматора 13 и делителей 14,15. Введение блока 16 выборки-хранения, блока 17 управления блоком выборки- хранения информации, вычитающих блоков 18,19, умножителей 20,21,22, блоков 23 и 24 задания коэффициента обеспечивает автоматическую коррекцию прибора. Это компенсирует погрешность измерений преобразователя, обусловленную неидентичностью двух оптических каналов. 2 ил. i (Л

9tit.l

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть испольэовано в высоковольтных установках и является усовершенствованием основного авт. св. № 1298669.

Цель изобретения - повышение точности измерений,

На фиг, 1 приведена функциональная схема электрогирационного устройства для бесконтактного измерения высоких напряжений; на фиг. 2 - схема вычислительного блока.

Электрогирационное устройство содержит оптически связанные источник 1 света, первичной преобразователь 2, состоящий из поляризатора 3, электро- гирационных монокристаллов 4 и 5 цен- тросимметричного кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами на торцах, стержня 6 из оптически прозрачного стекла и приз- менного анализатора 7 с двойным лучепреломлением. Выходы анализатора 7 оптически связаны с входами вторичного преобразователя 8, состояо ;его из фотоприемников 9 и 10 и вычислительного блока 11, который состоит из вычитающего блока 12, сумматора 13, двух делителей 14 и IS, блока 16 выборки-хранения, блока 17 управления блоком выборки-хранения информации, вычитающих блоков 18 и 19, трех умножителей 20-22, двух блоков 23 и 24 задания коэффициента и блока 25 вычисления арксинуса.

Источник 1 света оптически связан с поляризатором 3 и далее через элек- трогирационные монокристаллы 4 и 5 и стержень 6 из оптически прозрачного стекла и призменный анализатор 7 - с оптическими выходами фотоприе мни- ков 9 и 10, электрические выходы которых соединены с входами вычислит льного блока 11, образованными объ- щем блоке 12, а затем суммируются в

единенными первыми входами вычитающего блока 12 и сзгмматора 13, выходы которых подключены к входам делителя 14, выход которого соединен с выходом блока 16 выборки-хранения, первым входом вьгчитающег о блока 18, первым входом умножителя 20, второй вход которого подключен к объединенным выходу блока 16 выборки-хранения и второму входу вычитающего блока 18, управляющий вход блока 16 выборки-хранения подключен к выходу блока 7 управления блоком выборки-хранения, выход вычитающего блока 18 соединен с персумматоре 13, после чего в делителе 14 происходит вычисление сигнала

и

Ц

к

и

11- 14

и

-Z и +

f

50

U4

к

к фД П1 -

i- и- Кф,1

K-f/jIxfl

где К,1.,

55

- коэффициент преобразования тракта вычитающий блок 12 - сумматор 13 - делитель 14.

Этот сигнал поступает на вход бл ка 16 выборки-хранения, При калибров

вым входом умножителя 21, второй вход которого соединен с выходом блока 23 задания коэффициента и первьш входом вычитающего блока 19, второй вход которого соединен с выходом умножителя 20, выходы блока 19 и умножитепя 21 соединены с входами делителя 15, выход которого соединен с первым входом

умножителя 22, второй вход которого

подключен к входу блока 24 задания коэффициента, выход умножителя 22 подключен к блоку 25 вьгчисления арксинуса, выход которого служит электрическим

выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч, генерируемый источником 1 света, преобразуется поляри-

затором 3 в линейно-поляризованный

луч, который проходит оптическую сис- тему из электрогирацйонн.ых монокристаллов 4 и 5 и оптически прозрачного стержня 6. Затем световой луч расщепляется призменным анализатором 7 на два луча, которые попадают на входные площадки фотоприемников 9 и 10. Если к монокристаллам не прикладывается измеряемое напряжение.Оц, тогда выходные сигналы фотоприемников 9 и 10 вычисляются согласно выражений

коэффициенты преобразования фотоприемников;

интенсивности световых потоков, попадающих на фотоприемники. Эти сигналы вычитаются в вычитающем блоке 12, а затем суммируются в

сумматоре 13, после чего в делителе 14 происходит вычисление сигнала

и

Ц

к

и

11- 14

и

-Z и +

f

0

U4

к

к фД П1 -

i- и- Кф,1

K-f/jIxfl

где К,1.,

- коэффициент преобразования тракта вычитающий блок 12 - сумматор 13 - делитель 14.

Этот сигнал поступает на вход блока 16 выборки-хранения, При калибровке устройства, когда к монокристаллу не прикладывается напряжение Но, блок 17 управления блоком выборки-хранения вырабатывает сигнал разрешения записи В блок 16 выборки-хранения. В этом режиме выходной сигнал блока 16 выборки-хранения повторяет напряжение и, . При подключении высокого напряжения к монокристаллу блок 16 выборки-хранения запоминает значение сигнала, поступающего на его первый вход, по сигналу управления, поступающему на управляющий блок 16 выборки-хранения от блока 17 управле- кия. В результате этого на выходе блока 16 выборки-хранения образуется напряжение U , которое поступает на входы вычитающего блока 18 и умножителя 20.

При действии измеряемого напряжения U;, в монокристаллах А и 5 происходит поворот плоскости поляризации светового луча на угол cfj э вследствие чего напряжение на выходе де- лителя 14 равно

K jiIjij - Кф гХп- . „ п

-- + sin / ° эг

iL-HL

„ . ,,1л1 sin 2

К м. I п. К АО 1.

Л1

Вычитающий блок выполняет .операцию вычитания напряжений

и.,8 К,/и , - и,),

где К ;,5 - коэффициент преобразования

вычитающего блока 18. Умножитель 20 выполняет функцию умножения

u,io К20и,,и;,,

где - коэффициент преобразования

умножителя 20.

С помощью блока 23 задания коэффициента выбирается масштабный коэффициент

2 l-b 10 г 4Умножитель 21 выполняет функцию перемножителя напряжений и , на его выходе образуется напряжение

и,а, UigU ,, (и , -.и;).

Вычитающий блок 19 про5 зводит вычисление сигналов

и,, к,1«(1Ч5 - и.о)

о(К j ,4 и U 74

где к - коэффициент преобразования

блока 19.

Напряжение на выходе делителя 15 определяется выражением

п - к

и /; - N. с ,, -

15

и ,3

,K.2.) к а (К ,,, , - )

JL|jlK LtH sin 2/,

где K,j - коэффициент делителя 15.

Блок 24 задания коэффициента вырабатывает сигнал

и .

К ,2- к К .

тогда на выходе умножителя 22 образется напряжение

и 71 и fsU,, sin 2сЛ, .

30

С помощью блока 25 определения арксинуса на выходе устройства формируется сигнал

и 8ЫХ --- V 5 2 f ЗП

т.е. выходной сигнал устройства пропорционален углу поворота плоскости поляризации ( и в случае неидентичности оптических каналов, что способствует повышению точности измерений. Формула изобретения

Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высоких напряжений по авт. св. № 1298669, о т-т личающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в . функциональный преобразователь введе- ны блок выборки-хранения, два вычитающих блока, три дополнительных умножителя, два блока задания коэффициента, делитель и блок управления блоком выборки-хранения, причем выход блока правления блоком выборки-хранения соединен с управляющим входом блока выборки-хранения, вход которого подлючен к выходу первого делителя, объединенным по первым входам первого вычитающего блока и первого дополнительного умножителя, вторые входы которых также объединены и подключены к выходу блока выборки-хранения, выход первого вычитающего блока подключен к первому входу второго дополнительного умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого блока задания коэффициентов, подклю- ченного также к второму входу второго вычитающего блока, первый вход которого подключен к выходу первого дополнительного умножителя, выходы второго вычитающего блока и второго умножителя соединены соответственно с первым и вторым входами делителя, выход которого подключен к первому входу третьего умнбжителя, второй вход которого соединен с выходом второго блока задания коэффициентов, а выход третьего умножителя - с первым вводом первого резистора.

и,.1