Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высоких напряжений Советский патент 1990 года по МПК G01R15/24 G01R19/00 

фиг1

8.2

го

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

Цель изобретения - повышение точности измерений

На фиг. 1 изображена функциональная схема электрогирационного устройства для бесконтактного измерения высоких напряжений; на фиг. 2 - схема блока вращения плоскости поляризации на 90.

Электрогирац юнное устройство содержит оптически связанные источник 1 света, поляризатор 2 в виде моно.- литной прямоугольной призмы из дву- лучепреломляющего оптического материала блока 3 вращения плоскости поляризации, электрогирационные монокристаллы 4 и 5 из электрогирационного материала центросимметричного кристаллографического класса с опти- чески прозрачными электродами на торцах, стержень 6 из оптически призрачного стекла, призменный анализатор 7, выходы которого через две линзы 8.1 и 8.2 оптически связаны с входами фотоприемников 9 и 10, и функциональный преобразователь 11.

Блок вращения плоскости поляризации для угла поворота 90°(фиг. 2) содержит призму 12 полного внутреннего отражения, разворачивающую оптическую ось на 180°, на гипотенузной грани которой закреплены две призмы 13 и 14 полного внутреннего отражения, причем первая катетная грань призмы 13 оптически связана с входом блока 3 вращения плоскости поляризации, а вторая катетная грань призмы 13 через призму 12 полного внутреннего отражения оптически связана с первой катетной гранью призмы 14 полного внутреннего отражения, вторая катетная грань которой является выходом блока 3 вращения плоскости поляризации. Угол между плоскостью падения света на блок 3 вращения плоскости поляризации и плоскостью пропускания поляризатора, т.е. азимут поляризации, равен 45°. Линзы 8.1 и 8T2S которые применяются для фокусировки двух пар параллельных проанализированных оптических лучей из разных оптических каналов в один из фотоприемников, выполняются в виде собирающих короткофокусных линз и установлены на центральных оптических осях пар соответствующих лучей (фиг. 1).

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

Световой луч, генерируемый источником 1 света, расщепляется поляризатором 2 на два луча одинаковой интенсивности 10/2 с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Один из лучей попадает на блок вращения плоскости поляризации на 90е.

При прохождении блока 3 вращения плоскости поляризации световой луч 4 раза полностью внутренне отражается. Тогда приобретенная разность фаз между взаимно перпендикулярными компонентами

arctg

;

cose.Jsin в.

j

n

(О

где

sin -«i

угол полного внутреннего отражения,

n - показатель преломления материала призмы.

Тогда при Q- 45° и ,554, и 180°.

Поскольку азимут начальной поляризации б;ыл равен 45 , т.е. взаимно перпендикулярные компоненты были равны, то приобретение ими относительной разности фаз в 180° означает поворот плоскости поляризации на 90°(фиг. 2), т.е. на монокристалл попадают два луча одинаковой интенсивности 10/2, с одинаковой плоскостью поляризации. Пройдя оптическую систему из элек- трогирационных монокристаллов 4 и 5 и оптически прозрачного стержня 6, световые лучи расщепляются призмен- ным анализатором 7, на выходе которого 4 луча. Пары лучей одинакового направления фокусируются линзами 8.1 и 8.2 на входные площадки фотоприемников 9 и 10, выходные сигналы которых равны

K IoO+sin ) 2

(l-sin ) „.,

где КА- коэффициент преобразования фотоприемников; угол поворота плоскости поляризации;

интенсивность излучения неполяризованного света. В известном устройстве выходной сигнал фотоприемников пропорционален интенсивности света, прошедшей поляризатор, которая равна I 10/4, т.е. преимущество предлагаемого устройства

Ui

(2)

Ua

I 51

заключается в том, что интенсивность света на входе фотоприемников в 4 раза больше, следовательно, большим будет отношение сигнал-шум на выходе устройства, а значит повысится точность измерений.

Формула изобретения

1. Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высоких напряжений по авт. св. № 1298669, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений-, в него введены блок вращения плоскости поляризации, две собирающие линзы, поляризатор выполнен в виде моноблочной прямоугольной призмы из двулуче- преломляющего оптического материала, блок вращения плоскости поляризации размещен между поляризатором и элек- трогирационным монокристаллом на оптической оси первого из световых лучей, прошедших поляризатор, первая и вторая линзы размещены между призмен- ным анализатором и фотоприемниками соответственно на центральных опти5504286

ческих осях первой и второй пар проанализированных световых лучей, угол между плоскостью пропускания поляризатора и плоскостью света на блок вращения плоскости поляризации составляет 45 . I

2. Устройство по п. 1, о т л и

ч ающееся тем, что блок вращения плоскости поляризации содержит первую и вторую призмы полного внутреннего отражения, разворачивающие оптическую ось на 90°, и третью призму полного внутреннего отражения, разворачивающую оптическую ось на 180 , первая катетная грань первой и вторая катетная грань второй призм полного внутреннего отражения являются соответственно входной и выходной гранями блока вращения плоскости поляризации и установлены нормально к падающему и выходящему световым лучам, вторая катетная грань первой и первая катетная грань второй призм полного внутреннего отражения установлены на гипотенузной грани третьей призмы полного внутреннего отражения.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в высоковольтных установках. Целью изобретения является повышение точности измерений. В электрогирационном устройстве излучение источника 1 света последовательно проходит через моноблочную прямоугольную призму 2 из двулучепреломляющего вещества, блок 3 вращения плоскости поляризации на 90°, электрогирационные монокристаллы центросимметричного кристаллографического класса 4 и 5 с оптически прозрачными электродами на торцах, стержень из оптически прозрачного стекла 6, призменный анализатор 7, выходы которого через две линзы 8.1 и 8.2 соединены со входами фотоприемников 9 и 10, и функциональный преобразователь 11, выход которого является выходом устройства. Наличие второго оптического канала с необходимым поворотом угла поляризации увеличивает отношение сигнал-шум, благодаря чему достигается цель изобретения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.