SU757990A1 - Optronic current meter - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения больших токов в линиях высокого напряжения.The invention relates to electrical engineering and is intended to measure large currents in high voltage lines.

Известен оптико-электронный измеритель тока, содержащий ячейку Фарадея, выполненную из четырех оптически последосательно соединенных магнитооптических элементов, образующих замкнутый контур вокруг проводника с током, и четырех поворотных элементов, исключающих деполяризацию света при многократных отражениях £1] .Known opto-electronic current meter containing a Faraday cell, made of four optically sequentially connected magneto-optical elements forming a closed loop around a conductor with current, and four rotary elements, eliminating the depolarization of light with multiple reflections £ 1].

Недостаток известного устройства заключается в ограниченной области его практического использования.A disadvantage of the known device lies in the limited area of its practical use.

Известен другой оптико-электронный измеритель тока, также реализующий принцип интегрирования по замкнутому 20 контуру и содержащий источник линейно-поляризованного света,магнитооптический преобразователь, выполненный в виде прямоугольной полой призмы, охватывающей проводник с током, блок 25 вращения плоскости поляризации, размещенный перед входом магнитооптического преобразователя и соединенный с выходом формирователя опорного электрического сигнала, блок измерения ра’з- )Another opto-electronic current meter is known, which also implements the principle of integration over a closed 20 circuit and contains a source of linearly polarized light, a magneto-optical converter made in the form of a rectangular hollow prism covering a current-carrying conductor, a polarization-plane rotation unit 25 placed in front of the entrance of the magneto-optical converter and connected to the output of the driver of the reference electric signal, the measurement unit PA'-)

22

ности фаз, входы которого подключены к выходам формирователя опорного электрического сигнала и фотоприемника, а выход - к указателю тока, четвертьволновую пластину [2] .phase, the inputs of which are connected to the outputs of the driver of the reference electric signal and the photodetector, and the output to the current indicator, a quarter-wave plate [2].

Последнее из указанных вьвие устройств является более близким к описываемому изобретению.The last of these devices is closer to the described invention.

Недостатки известного оптико-электронного измерителя тока связаны с низкой точностью измерения, обусловленной невозможностью достижения в процессе юстировки оптической системы строго 90°-ного значения угла между плоскостями поляризации поступающего в магнитооптический преобразователь луча и анализатора, а также с невысокой чувствительностью.The disadvantages of the known opto-electronic current meter are associated with low measurement accuracy due to the impossibility of achieving a strictly 90 ° angle during the alignment of the optical system between the polarization planes of the beam entering the magneto-optical converter and the analyzer, as well as with low sensitivity.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения и чувствительности оптико-электронного измерителя тока.The aim of the present invention is to improve the measurement accuracy and sensitivity of the opto-electronic current meter.

Для осуществления поставленной цели в оптико-электронном измерителе то ка, содержащем источник линейно-поляризованного света, магнитооптический преобразователь, выполненный в виде прямоугольной полой призмы, охватывающей проводник с током, блок враще-_To accomplish this goal, a magneto-optical converter, made in the form of a rectangular hollow prism covering a current-carrying conductor, is rotated in an optoelectronic meter that contains a source of linearly polarized light.

33

757990757990

4four

ния плоскости поляризации, размещенный перед входом магнитооптического преобразователя и соединенный с выходом формирователя опорного электрического сигнала, блок измерения разности фаз, входы которого подключены к выходам формирователя опорного электрического сигнала и фотоприемника, а выход - к указателю тока, ’четвертьволновую пластину, фотопри- ^в емник оптически связан с выходом магнитооптического преобразователя через блок вращения плоскости поляризации, а четвертьволновая пластина установлена между источником линейно-поляризованного света и блоком вращения плоскости поляризации.polarization plane located in front of the entrance of the magneto-optical converter and connected to the output of the shaper of the reference electric signal, a phase difference measurement unit, the inputs of which are connected to the outputs of the shaper of the reference electric signal and photodetector, and the output to the current indicator, a quarter-wave plate, ^a photoreceiver optically connected to the output of the magneto-optical converter through a block of rotation of the polarization plane, and a quarter-wave plate is installed between the source of a linear polari called light and a block of rotation of the polarization plane.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Оптико-электронный измеритель тока содержит источник линейно-поляризованного света 1, например лазер, четвертьволновую пластину 2, блок вращения плоскости поляризации 3, выполненный, например, на основе вращающегося поляризационного элемента и являющийся одновременно поляризатором входного и анализатором выходного лучей магнитооптического преобразователя (модулятора ) 4 , изотропные поворотные элементы 5 (призмы), исключающие деполяризацию света, обусловленную отражением, фотоприемник 6, формирователь опорного электрического сигнала 7, блок измерения разности-фаз 8, указатель тока 9.The opto-electronic current meter contains a source of linearly polarized light 1, for example, a laser, a quarter-wave plate 2, a unit for rotating the polarization plane 3, made, for example, on the basis of a rotating polarizing element and which is both an input polarizer and an output beam analyzer of the magneto-optical converter (modulator) 4 , isotropic rotating elements 5 (prisms), excluding the depolarization of light due to reflection, photodetector 6, driver of the reference electric signal 7 , phase difference measurement unit 8, current indicator 9.

'На чертеже доказан также проводник 10, по которому протекает подлежащий измерению ток I .'In the drawing, the conductor 10 is also proved, through which the current I to be measured flows.

Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.

Линейно-поляризованный свет от источника 1 после прохождения через четвертьволновую пластину 2 становится поляризованным по кругу.Linearly polarized light from source 1, after passing through a quarter-wave plate 2, becomes circularly polarized.

Угловое положение плоскости поляризации луча на входе магнитооптического преобразователя 4 определяется блоком вращения плоскости поляризации 3 .The angular position of the plane of polarization of the beam at the input of the magneto-optical transducer 4 is determined by the block of rotation of the polarization plane 3.

Далее луч света попадает в прямолинейный участок преобразователя 4, затем направляется в поворотный элемент 5, потом снова в прямолинейный участок и т.д. Используемые изотропные поворотные элементы 5 характеризуются тем, что полностью сохраняют степень поляризации и пространственное положение плоскости поляризации луча. Отражающие грани призм относительно ДРУГ друга расположены таким образом, что плоскости падения лучей на каждую из них взаимно перпендикулярны.Next, the light beam enters the straight section of the transducer 4, then goes to the rotary element 5, then again to the straight section, etc. Used isotropic rotary elements 5 are characterized by the fact that they fully preserve the degree of polarization and the spatial position of the plane of polarization of the beam. Reflecting faces of prisms relative to each other are located in such a way that the planes of incidence of rays on each of them are mutually perpendicular.

При прохождении света через преобразователь 4 плоскости поляризации луча смещается на определенный угол, пропорциональный величине измеряемого тока 1 в проводнике 10. Таким образом, имеет место смещение по фазе угла вращения плоскости поляризации на выходе преобразователя 4.When light passes through the converter 4, the plane of polarization of the beam shifts by a certain angle proportional to the measured current 1 in the conductor 10. Thus, the phase angle of rotation of the polarization plane at the output of the converter 4 takes place.

После этого луч света направляется через блок вращения плоскости поляризации 3 к фотоприемнику б. Частота сигнала на выходе фотоприемника 6 удваивается, поскольку плоскость поляризации луча и поляризационный элемент, являющийся в данном случае анализатором, вращаются в разные стороны.After that, the light beam is directed through the block of rotation of the polarization plane 3 to the photodetector b. The frequency of the signal at the output of the photodetector 6 is doubled, since the plane of polarization of the beam and the polarization element, which in this case is the analyzer, rotate in different directions.

Следовательно, мгновенное значение электрического сигнала А< на выходе фотоприемника 6 может быть записано в виде:Therefore, the instantaneous value of the electrical signal A <at the output of the photodetector 6 can be written in the form:

А₄= А₀со&²[2 (ωι +цТ).A ₄ = A ₀ with & ² [2 (ωι + ТТ).

где А_о - амплитуда сигнала;where a _o - the amplitude of the signal;

ω - круговая частота вращенияω - circular frequency of rotation

поляризационного элемента; ΐ - время;polarization element; ΐ - time;

Я - постоянная Верде вещества преобразователя 4.I am the constant verde of substance converter 4.

Выходной сигнал А₂ формирователя 7, поступающий на блок вращения пластины поляризации 3 и к блоку измерения разности фаз 8, формируется какThe output signal And ₂ driver 7, supplied to the unit of rotation of the polarization plate 3 and to the unit measuring the phase difference 8, is formed as

А₂= А_оС05⁷(2ωΐ).A ₂ = A _o C05 ⁷ (2ωΐ).

В связи с этим сигнал А_э на выходе блока измерения разности фаз 8 определяется следующей функцией:In this regard, the signal A _e at the output of the unit measuring the phase difference 8 is determined by the following function:

А₃= 1 (2 Л 1) .And ₃ = 1 (2 L 1).

Из последнего выражения видно, что чувствительность предложенного устройства по сравнению с известным повышается в 2 раза.From the last expression it is seen that the sensitivity of the proposed device is 2 times higher than the known one.

Кроме того, в данном устройстве исключено влияние внешних магнитных полей на результаты измерения, а также отсутствует дополяризация света при отражениях.In addition, this device eliminates the influence of external magnetic fields on the measurement results, and there is also no additional polarization of the light during reflections.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Оптико-электронный измеритель тока содержащий источник линейно-поляризованного света.магнитооптический преобразователь, выполненный в виде прямоугольной полой призмы, охватывающей проводник, с током, блок вращения плоскости поляризации, размещенный пе ред входом магнитооптического преобразователя и соединенный с выходом формирователя опорного электрического сигнала, блок измерения разности фаз, входы которого подключены к выходам формирователя опорного электрического сигнала и фотоприемника, а выход - к указателю тока, четвертьволновую пластину, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и чувствительности, в нем фото^приемник оптически связан с выходомOpto-electronic current meter containing a source of linearly polarized light. Magneto-optic converter, made in the form of a rectangular hollow prism, covering the conductor, with current phase difference, the inputs of which are connected to the outputs of the driver of the reference electrical signal and the photodetector, and the output - to the current indicator, a quarter A new plate, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy and sensitivity, in it a photo ^ receiver is optically connected to the output 5five 757990757990 66 магнитооптического преобразователя через блок вращения плоскости поляризации/ а четвертьволновая пластина установлена между источником линейнополяризованного света и блоков вращения плоскости поляризации.magneto-optical transducer through a block of rotation of the polarization plane / and a quarter-wave plate is installed between the source of linearly polarized light and the blocks of rotation of the polarization plane.