SU1337782A1 - Device for noncontact measurement of a.c.effective value - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электроизмерительной техники и может быть использовано дл  измерени  действующего значени  переменного тока высоковольтных линий электропередач стационарного переменного напр жени . Цель изобретени  - повышение точности измерений действующего значени  ста- пионарного переменного,тока - достигаетс  путем использовани  компенсационного способа измерени  и уменьшени  погрешности, обусловленной шумами , попадающими в полосу пропускани  регистрирующей системы. Дл  этого в устройство дополнительно введены смеситель 1 световых потоков, два электрооптических модул тора 4 и 8, магнитооптическа   чейка Фараде  6, второй пол ризатор 7, источник 9 света, управл емьй аттенюатор 15, селективный усилитель 16, второй синхронный детектор 17 и шунт 19. Кроме того, устройство содержит магнитооптическую  чейку Фараде  2, пол ризатор 3, источник 5 света, двухлучевой анализатор 10, фотоприемники 11 и 12, селективный усилитель 13, первый синхронный детектор 14, регистратор 20, генератор 21 переменного напр жени . 1 ил. с (Л со со 00 to ц. 16The invention relates to the field of electrical measuring equipment and can be used to measure the effective value of alternating current of high voltage power lines of stationary alternating voltage. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the effective value of a stationary alternating current, is achieved by using a compensation method of measurement and reducing the error due to noise falling in the passband of the recording system. For this, the device additionally introduces a light flux mixer 1, two electro-optical modulators 4 and 8, a Farad magneto-optical cell 6, a second polarizer 7, a light source 9, a control attenuator 15, a selective amplifier 16, a second synchronous detector 17, and a shunt 19. In addition, the device contains a Farad magneto-optical cell 2, a polarizer 3, a light source 5, a two-beam analyzer 10, photodetectors 11 and 12, a selective amplifier 13, the first synchronous detector 14, a recorder 20, an alternating voltage generator 21. 1 il. from (L from from 00 to c. 16

Description

10ten

Устройство относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  действующего значени  переменного тока высоковольтных линий электропередач стационарного переменного напр жени .The device relates to electrical measuring equipment and can be used to measure the effective value of alternating current high-voltage power lines of stationary alternating voltage.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  действующего значени  стационарного переменного тока за счет использовани  компенсационного способа измерени  и уменьшени  погрешности, обусловленной шумами , попадающими в полосу пропускани  регистрирующей системы.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the effective value of a stationary alternating current by using a compensating method of measurement and reducing the error due to noise falling in the passband of the recording system.

На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  бесконтактного измерени  действующего значени  переменного тока.The drawing shows a block diagram of a device for contactless measurement of the effective value of alternating current.

Первый вход смесител  1 световых потоков оптически св зан через первую магнитооптическую  чейку 2 Фараде , первый пол ризатор 3 и первый электрооптический модул тор 4 - с первым источником 5 света, второй вход через 25 вторую магнитооптическую  чейку 6 Фараде , второй пол ризатор 7 и второй злектрооптический модул тор 8 - с вторым источником 9 света, а выход через двухлучевой анализатор 10 - с двум  фотоприемниками 11 и 12. Выход первого фотоприемника 11 через первый селективный усилитель 13 и первый синхронный детектор 14 соединен с уптрооптические модул торы 4 и 8 модулируют световые потоки источников 5 и 9 света по синусоидальному закону. После пол ризаторов 3 и 7, плоскости пропускани  которых расположены параллельно , световые потоки поступают в обе магнитооптические  чейки 2 и 6 Фараде . Азимут пол ризации светового потока, прошедшего  чейку 2 Фараде , измен етс  на угол, пропорциональный мгновенному значению измер емого тока , а азимут пол ризации потока, прошедшего  чейку 6 Фараде ,- на угол,The first input of the light flux mixer 1 is optically coupled through the first Farad magneto-optical cell 2, the first polarizer 3 and the first electro-optical modulator 4 to the first source 5 of light, the second input through the 25 second magneto-optical cell 6 of the Farad, the second polarizer 7 and the second electro-optical the modulator 8 - with the second source 9 of light, and the output through a dual-beam analyzer 10 - with two photodetectors 11 and 12. The output of the first photodetector 11 through the first selective amplifier 13 and the first synchronous detector 14 is connected to an optical one modulators 4 and 8 modulate light fluxes sources 5 and 9 light sinusoidally. After polarizers 3 and 7, the transmission planes of which are arranged in parallel, the light fluxes enter the both magneto-optical cells 2 and 6 of the Farad. The azimuth of polarization of the luminous flux that has passed through the 2 Farade cell is changed by an angle proportional to the instantaneous value of the measured current, and the azimuth of polarization of the current that has passed the 6 Farada cell is by the angle

15 пропорциональный току компенсации. После смесител  1 световых потоков оба световых потока расщепл ютс  двухлучевым анализатором 10 и подаютс  на фотоприемники 11 и 12. Двухлучевой анализатор 10 установлен так, что плоскость пол ризации света, падающего на первый фотоприемник 1 1, параллельна плоскости пропускани  пол ризаторов 3 и 7, а плоскость пол ризации света, падающего на второр фотоприемник, перпендикул рна плоскости пропускани  пол ризаторов 3 и 7. Если интенсивности световых потоков, падающих на смеситель 1, не одинако30 вы, то в выходном напр жении первого фотонриемника по вл етс  гармоника с частотой, определ емой генератором 21 переменного напр жени . Эта гармони2015 proportional to the current compensation. After the light flux mixer 1, both light streams are split by a two-beam analyzer 10 and fed to photodetectors 11 and 12. The two-beam analyzer 10 is set so that the plane of polarization of the light incident on the first photodetector 1 1 is parallel to the transmission plane of polarizers 3 and 7, and the polarization plane of the light incident on the second a photodetector perpendicular to the transmission plane of polarizers 3 and 7. If the intensities of the light fluxes incident on the mixer 1 are not equal to 30, then in the output voltage of the first photonic diode ka is a harmonic of a frequency determined by the oscillator 21, alternating voltage. This harmonica20

ка усиливаетс  nepBtiiM селективным равл ющим входом управл емого аттеню- 35 усилителем 13, детектируетс  первым атора 15. Выход второго фотоприемни- синхронным детектором 14 и с помощью ка 12 через второй селективный усилитель 16, второй синхронный детектор 17, усилитель 18 посто нного тока и обмотку  чейки 6 Фараде  с шунтом 19 40 соединен с регистратором 20. Первый выход генератора 21 переменного напр жени  подключен к опорным входам синхронных детекторов 14 и 17 и через управл емый аттенюатор 15 к управл - 45 кости пол ризации в  чейке 2 Фараде  ющему входу первого электрооптическо- не равны между собой, то в выходном го модул тора 4, а второй выход - к напр жении второго фотоприемника 12The nepBtiiM is amplified by a selective equalizing input controlled by the attenuator-35 by the amplifier 13, detected by the first atom 15. The output of the second photoreception-synchronous detector 14 and by means of 12 through the second selective amplifier 16, the second synchronous detector 17, the amplifier 18 DC and the winding Farad cells 6 with a shunt 19 40 are connected to the recorder 20. The first output of the alternating voltage generator 21 is connected to the reference inputs of the synchronous detectors 14 and 17 and through a controlled attenuator 15 to the control of 45 polarization bones in the cell 2 elektrooptichesko- at first not equal, then the output of the modulator 4 and the second output - to the voltage of the second photodetector 12

по вл етс  гармоника с частотой, определ емой генератором 21 переменного напр жени . Эта гармоника усиливаетс  вторым селективным ус1 лителем 16, детектируетс  вторым синхронным детекуправл емого аттенюатора 15 измен ет амплитуду синусоидального напр жени , управл ющего первым электрооптическим модул тором 4 так, что интенсивности потоков, падающих на смеситель 1, выравниваютс . Если поворот плоскости пол ризации в  чейке 6 Фараде  и действующее значение угла поворота плосуправл ющему входу второго электрооптического модул тора 8.a harmonic appears with a frequency determined by the alternating voltage generator 21. This harmonic is amplified by the second selective amplifier 16, detected by the second synchronous attenuator 15, changes the amplitude of the sinusoidal voltage controlling the first electro-optical modulator 4 so that the intensity of the fluxes falling on the mixer 1 is equalized. If the rotation of the polarization plane in the Farad cell 6 and the effective value of the angle of rotation of the plane-guiding input of the second electro-optical modulator 8.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Генератор 21 переменного напр жени  вырабатывает два синусоидальных напр жени , сдвинутых по фазе на 180 . Этими напр жени ми управл ютс  электрооптические модул торы: первый электрооптический модул тор 4 - через управл емый аттенюатор 15, а второй модул тор 8 - непосредственно, Элек50The alternating voltage generator 21 produces two sinusoidal voltages shifted in phase by 180. Electro-optical modulators are controlled by these voltages: the first electro-optical modulator 4 is controlled by a controlled attenuator 15, and the second modulator 8 is controlled directly,

5555

тором 17 и через усилитель 18 посто нного тока измен ет ток  чейки 6 Фараде  таким образом, чтобы выполн лось равенство угла поворота плоскости пол ризации  чейки 6 Фараде  и действующего значени  угла  чейки 2 Фараде ,the torus 17 and through the DC amplifier 18 changes the current of cell 6 of the Farad so that the angle of rotation of the polarization plane of cell 6 of Farad and the current value of the angle of cell 2 of Farad,

5 five

трооптические модул торы 4 и 8 модулируют световые потоки источников 5 и 9 света по синусоидальному закону. После пол ризаторов 3 и 7, плоскости пропускани  которых расположены параллельно , световые потоки поступают в обе магнитооптические  чейки 2 и 6 Фараде . Азимут пол ризации светового потока, прошедшего  чейку 2 Фараде , измен етс  на угол, пропорциональный мгновенному значению измер емого тока , а азимут пол ризации потока, прошедшего  чейку 6 Фараде ,- на угол,trooptic modulators 4 and 8 modulate the light fluxes of sources 5 and 9 of the light according to a sinusoidal law. After polarizers 3 and 7, the transmission planes of which are arranged in parallel, the light fluxes enter the both magneto-optical cells 2 and 6 of the Farad. The azimuth of polarization of the luminous flux that has passed through the 2 Farade cell is changed by an angle proportional to the instantaneous value of the measured current, and the azimuth of polarization of the current that has passed the 6 Farada cell is by the angle

5 пропорциональный току компенсации. После смесител  1 световых потоков оба световых потока расщепл ютс  двухлучевым анализатором 10 и подаютс  на фотоприемники 11 и 12. Двухлучевой анализатор 10 установлен так, что плоскость пол ризации света, падающего на первый фотоприемник 1 1, параллельна плоскости пропускани  пол ризаторов 3 и 7, а плоскость пол ризации света, падающего на второр фотоприемник, перпендикул рна плоскости пропускани  пол ризаторов 3 и 7. Если интенсивности световых потоков, падающих на смеситель 1, не одинако0 вы, то в выходном напр жении первого фотонриемника по вл етс  гармоника с частотой, определ емой генератором 21 переменного напр жени . Эта гармони05 proportional to the current compensation. After the light flux mixer 1, both light streams are split by a two-beam analyzer 10 and fed to photodetectors 11 and 12. The two-beam analyzer 10 is set so that the plane of polarization of the light incident on the first photodetector 1 1 is parallel to the transmission plane of polarizers 3 and 7, and the polarization plane of the light incident on the second the photodetector, perpendicular to the transmission plane of polarizers 3 and 7. If the intensities of the light fluxes incident on the mixer 1 are not equal, then in the output voltage of the first photonimeter A harmonic appears with a frequency determined by the alternating voltage generator 21. This harmonic0

ка усиливаетс  nepBtiiM селективным усилителем 13, детектируетс  первым синхронным детектором 14 и с помощью кости пол ризации в  чейке 2 Фараде  не равны между собой, то в выходном напр жении второго фотоприемника 12When nepBtiiM is amplified by a selective amplifier 13, it is detected by the first synchronous detector 14 and with the help of the polarization bone in the Farad cell 2 is not equal to each other, then in the output voltage of the second photodetector 12

управл емого аттенюатора 15 измен ет амплитуду синусоидального напр жени , управл ющего первым электрооптическим модул тором 4 так, что интенсивности потоков, падающих на смеситель 1, выравниваютс . Если поворот плоскости пол ризации в  чейке 6 Фараде  и действующее значение угла поворота плос55the controlled attenuator 15 changes the amplitude of the sinusoidal voltage controlling the first electro-optical modulator 4 so that the intensities of the fluxes incident on the mixer 1 are equalized. If the rotation of the polarization plane is in the 6th Farad cell and the effective value of the rotation angle is flat

тором 17 и через усилитель 18 посто нного тока измен ет ток  чейки 6 Фараде  таким образом, чтобы выполн лось равенство угла поворота плоскости пол ризации  чейки 6 Фараде  и действующего значени  угла  чейки 2 Фараде ,the torus 17 and through the DC amplifier 18 changes the current of cell 6 of the Farad so that the angle of rotation of the polarization plane of cell 6 of Farad and the current value of the angle of cell 2 of Farad,

313313

Напр жение, пропорциональное току компенсации, снимаетс  с шунта 19 и поступает на регистратор 20.Voltage proportional to the compensation current is removed from shunt 19 and fed to recorder 20.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  бесконтактного измерени  действующего значени  переменного тока, содержащее источник света, расположенную в магнитном поле измер емого тока первую магнитооптическую  чейку Фараде , оптически св занную с пол ризатором, двухлучевой анализатор, оптически св занный с двум  фотоприемниками, последовательно соединенные селективный усилитель и синхронный детектор, опорный вход которого подключен к генератору переменного напр жени , и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  стационарного переменного тока, устройство снабжено смесителем световых потоков, шунтом, усилителем посто нного тока и управл емым аттенюатором, вторым источником света, второй магнитооптической  чейкой Фараде , пол ризатором , селективным усилителем, синхронным детектором и двум  электрооптическими модул торами, при этомA device for contactless measurement of the effective value of an alternating current, comprising a light source, a first Farad magneto-optical cell located in a magnetic field of the measured current, optically coupled to a polarizer, a two-beam analyzer, optically coupled to two photoreceivers, connected in series with a selective amplifier and a synchronous detector, The reference input of which is connected to an alternating voltage generator, and a recorder, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy of the stationary AC device has a mixer light fluxes shunt DC amplifier and a controlled attenuator, a second light source, the second magneto-optical Faraday cell, polarizer, the selective amplifier, synchronous detector and two electro-optical modulators, wherein Редактор Е.Копча Заказ 4125/42Editor E. Kopcha Order 4125/42 Составитель А.Цыпл ков Техред В.КадарCompiled by A. Tsyplov Tehred V. Kadar Корректор Corrector Тираж 730ПодписноеCirculation 730 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 13035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 22 первый электроопт№ еский модул тор оптически св зан с первым источником света и первым пол ризатором, выход смесител  световых потоков оптически св зан с анализатором, первый вход с первой магнитооптической  чейкой Фараде , а второй через вторые магнитооптическую  чейку Фараде , пол ризатор , электрооптический модул тор - с вторым источником света, первый фотоприемник подключен к входу первого селективного усилител , второй фотоприемник через второй селективный усилитель, второй синхронный детектор , усилитель посто нного тока и обмотку второй магнитооптической  чейки Фараде  с шунтом подключен к регистратору , первый вход генератора переменного напр жени  соединен с опорным входом второго синхронного детектора л через управл емый аттенюатор , управл ющий вход которого подключен к выходу первого синхронного детектора, соединен с управл ющим входом первого электрооптического модул тора, а второй выход генератора переменного напр жени  подключен к управл ющему входу второго электрооптического модул тора .the first electro-optical modulator is optically connected to the first light source and the first polarizer, the output of the light beam mixer is optically connected to the analyzer, the first input to the first magneto-optical cell Farade, and the second through the second magneto-optical cell Farad, polarizer, electro-optical modulator - with the second light source, the first photodetector is connected to the input of the first selective amplifier, the second photodetector through the second selective amplifier, the second synchronous detector, the amplifier of direct current and about The second magneto-optical Farada cell loop with a shunt is connected to the recorder, the first input of the alternating voltage generator is connected to the reference input of the second synchronous detector l via a controlled attenuator, the control input of which is connected to the output of the first synchronous detector, is connected to the control input of the first electro-optical modulator and the second output of the alternating voltage generator is connected to the control input of the second electro-optical modulator. Корректор А.ЗимокосовProofreader A.Zimokosov