Оптико-электронный измеритель тока Советский патент 1976 года по МПК G01R15/24 

1

Изо ретевие относится к электроизмерительной технике, а нмецво к устройствам для измерения больших токов в линиях высокого напряжения.

Известен оптико-электронный изыеричель тока, содержащий источник света, ланей ый поляризатор, янейку фарадея, управляемую измеряемым током, анализатор и фотодетектор.

Устройство имеет вторую комневсирующую систему с поляризатором, ячейкой Фарадея и анализатором. Световой пучок от источника разделяется на два потока, из которых поступает в соответствующую оптическую систему и затем на общий фотодетектор. Ячейка Фарадея компенсируюшей системы изменяет положение поляризации таким образом, что она старовитск щ)отивопопожной плоскости поляризации первой (измерительной) ячейки Фарадэя,

Известное устройство имеет недоетаточ ную точность, помехоустойчивость и стабильность измерения тсжа, обусловленные аналоговым принципом построения взмерительной схемы, а также тем, что компеасация в известном устройстве осуществляется по постоянному току, и световые помехи проходчт вместе с полезным сигналом в цепь электрооптнческой обратной связи,

Предлагаемый измеритель тока отличается вЕедер-ием в источник света блока вращения плоскости поляризации луча, управляемого генератором опорных электрических сигвалов Н сравнением фаз сигнала с фо- тодетектора измерите тьного канала и сигнала, поступающих непосредственно с генератора, при этом сдвиг для указанных снг налов характеризует величину измеряемого тока.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство состоит из поляризационно- -оптичесжой системы 1, шасоковояьтного блока 2 Н электронного преобразователя 3

Поляризационно-оптическая система и высоковольтный бпсж соединены между собой световодами 4.

Пол изационно-оптическая система со держит источник поляркзованного излучения 5 (лазер), блок врашения плоскости полярвзацив образованщ 1й ячейкой Поккельсав с поперечным электрооптвческвм эффектом и оптически связанной с ней четвертьволновой пластиной 7, которая устанавливается по ходу луча после ячейки, приемную часть, образованную последовательно устанавливаемыми друг за Щ)угом светофильтром 8, анализатором (поляроид) 9 и фотодетектором Ю. Выход фотодетектора через усилитель 11 подключен к одному из входов вычислителя сдвига фаз 12, входящих в электронный преобразователь. Другой вход вычислителя подключен к выходу генератора 13 синусоидальных электрических колебаний и одновр менно ко входу формирователя 14 линейноизменянмцегося напряжения. Выход формирователя 14 подсоединен к электродам яче ки, а выход вычислителя - к указателю тока 15. Высоковольтный блок выполнен в виде прямоугольной полой призмы 16 из материала, обладающего эффектом Фарадея (например, стекла тяжелый флинт). Ребра призмы имеют скосы под углом 45° с зе кальными покрытиями, причем скосы, оптически связанные со световодами, имеют участки; свободные от зеркального покры- тия, длявводаивыводаоптическоголуча.Зам нутостьмагнитооптической цепи позволяет снизить размагничивающий фактор и одновременно путем многократного прохождения оптического луча по замкнутой траектории вокруг токопровода 17 повысить коэффициент передачи (чувствительность). Количество световых витков можно регулировать, например, путем регулировки угла, под которым оптический луч входит и выходит в призму. Устройство работает следующим образом. Линейно-изменяющееся напряжение с частотой, определяемой настройкой генератора, с выхода формирователя поступает на управляющий вход ячейки Поккельса. При этом плоскость поляризации луча, излучаемого лазером, вр ицается с частотой генерируемого генератором нагряжения. При прохождении этого луча через высо. ховольтный блок плоскость поляризации луча будет смешаться на постоянщлй угол, пропорциональный величнве измеренного то ка в токопроводе, что приводит к смешению по фазе угла врашения поляризации на выходе призмы. В результате на выходе фотодетектора образуется гармонический электрический сигнал с частотой генератс, фаза которого сдвинута относительно опорного сигнала на выходе генератора на величину, тропорционапьную переменному тсжу. Указанный сдвиг фаз преобразуется вычислителем в сигнал, вид которого ощ)еделяется принятым видом указателя величины тока. Формула изобретения Оптико-электронный измеритель тока, содержаший магнитооптический преобразователь, индуктивно связанный с цепью, в которой контролируют ток, и оптически включенный между источником поляризованного светэ и приемным блоком, состояшим из анализатора, фотодетектора и указателя тока, отличающийся тем, что. с целью повьппения точности, помехоустойчивости и стабильности измерения, он снабжен генератором опорных электрических сигналов и вычислителем сдвига фаз электрических сигналов, а в источник поляризовав ного света введен блок вращения плоскости поляризации луча с электрическим управлением, выполненным, например, в виде оптически связанных между собой четвертьволновой пластины и электрооптической ячейки, и включенным на оптическом выходе источника поляризованного света, 1Ц)ичем выход генератора подключен к управляющему входу блока вращения плоскости поляризации и к одному из входов вычислителя сдвига фаз, второй вход которого соединен с фотодетектором, а выход - с указателем тока.