Оптико-электронное устройство для измерения мощности Советский патент 1974 года по МПК G01R13/40 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исиользовано для измерения электрической мощности в сетях постоянного и переменного тока.

Известные оптико-электронные устройства для измерения мощности содержат два раздельных канала преобразования тока и напряжения, причем мощность контролируемого источника определяется перемножением напряжений, полученных на выходе обоих каналов.

Однако известные устройства имеют значительную погрешность измерения, определяемую погрешностью преобразования обоих каналов и блока перемножения.

Цель изобретения - повысить точность измерения.

Это достигается тем, что устройство снабжено последовательной цепочкой элементов, состоящей из четвертьволновой пластины, электро-оптической ячейки. Поккельса и дополнительного анализатора, установленной между анализатором ячейки Фарадея и фотоприемником.

На чертеже иоказана схема предлагаемого устройства.

Оптико-электронное устройство состоит из источника 1 монохроматического излучения, поляризатора 2, ячейки Фарадея 3, анализатора 4, четвертьволновой пластины 5, ячейки

Поккельса 6, анализатора 7, фотоприемника 8, усилителя 9 и нагрузки 10.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника излучения, расположенного на потенциале земли, через поляризатор поступает в магнито-оптическую ячейку Фарадея, находящуюся на токоведущей части под высоким потенциалом. Вышедший из ячейки Фарадея луч света через анализатор 4 и четвертьволновую пластину поступает в электро-оптическую ячейку Поккельса, обкладки которой включены на полное или частичное напряжение высоковольтной цепи, и далее через анализатор 7 - на фотоприемник, расположенный на потенциале земли. Фотоприемник включен на вход усилителя с нагрузкой в выходной цепи. Световой поток, выходящий из анализатора 4, при работе ячейки Фарадея на линейном участке характеристики и угле 45° между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора равен

Ф«, 0,5Фр + 0,5Ф, 2Vjki /и sin (ш - р),

где Фр - световой поток на выходе поляризатора;

V - постоянная Верде;

/ - длина хода луча в оптически активном веществе ячейки Фарадея;

/М - амплитудное значение измеряемого тока;

Ф - угол сдвига фазы тока по отношению к фазе напряжения высоковольтной цепи, мощность которой измеряется;

Ki - коэффициент, характеризующий параметры ячейки Фарадея.

-Если обозначить

k,,5(2Vlk.фp},

то переменная составляющая светового .потока, выходящего из анализатора, равна

Ф, kj sin Н - }.

Анализатор 4 по отношению к ячейке Поккельса нграет роль поляризатора. На выходе анализатора 7 ячейки Поккельса при работе ее на .тинейном участке характеристики переменная составляющая светового потока равна

ф, .-.y.,(2)

(«)

где I/- const.

(2) выражение (1) и обозначив

- «J - «J

2-К,

(п)

получим

Фа, kJu УН sin Ш/f Sin (w - ср).(3)

Среднее значение переменной составляющей светового потока, падающего на фотоприемник,

т ФФ„ г -L f Ф,, dt ,/.l/. cos k,P, (4)

0

где Pa - активная мощность, передаваемая по цепи, к которой подключено измерительное устройство.

Фотоприемник преобразует световой поток Ффп в электрический сигнал, который затем усиливается и создает в нагрузке сигнал, пропорциональный активной мощности.

Предмет изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения мощности, содержащее монохроматический источник излучения, магнито-оптическую ячейку Фарадея с поляризатором и анализатором, фотоприемник и усилитель с нагрузкой в выходной цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательной цепочкой элементов, состоящей из четвертьволновой пластины, электро-оптической ячейки Поккельса и дополнительного анализатора, установленной между анализатором ячейки Фарадея и фотоприемником.

Измеряемый

тон

Измеряемое

напря/кение