Устройство для измерения силы электрического тока

 

Изобретение от осится к электроизмерительной технике и может использоваться для измерения силы электрическог о тока в установках высокого напряжения. Оно является LZJ дополнительным к изобретению по авт. св. № 742805 и основан-о на применении магнитооптического эффекта Фарадея. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается путем измерения значения частоты, пропорционального силе тока. Устройство содержит источник I двухчастотного излучения, вьтолненньм, например , на базе лазера, помещенного в соленоид, делитель 3 излучения, например полупрозрачное зеркало, поляризационные элементы 4 и 5, фотоприемники 6 и 7, модулятор 9 и блок 10 сравнения фаз. Для достижения лоставленной цели в устройство введены согласующий блок 2 и частотомер 8. 1 ил. 6 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (б))) 0 01 К 15/02 )3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 742805 (2)) 3407054/24-21 (22) 16 ° 03.82 (46) 07.03.86.Вюл. М 9 (72) Л.Л.Зейгман и В.А.Красносельских (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 - 742805, кл. G 01 R 15/02, 1978 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГ О ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для измерения силы электрического тока в установках высокого напряжения. Оно является дополнительным к изобретению по авт. св. )1 742805 и основано на применении магнитооптического эффекта Фарадея. Г1ель изобретения — повышение точности измерения — достигается путем измерения значения частоты, пропорционального силе тока. Устройство содержит источник 1 двухчастотного излучения, выполненньп), на— пример, на базе лазера, помещенного в соленоид, делитель 3 излучения, например полупрозрачное зеркало, поляризационные элементы 4 и 5, фотоприемники 6 и 7, модулятор 9 и блок 10 сравнения фаз. Для достижения по=тавленной цели в устройство введены согласующий блок 2 и частотомер 8. 1 ил.

1216738

2 представить следующей суперпозицией волн соя (ы1t — я, Е +(у,);

sin(v t — s, (+

Е, = Е„„° соя(ы,Е- я, 6 iЧ,); (2) где .ю, z — круговая частота 2Л;

s1, - волновое число, равное

2ГП f

i0 с (с -скорость распроНа чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник двухчастотного излучения, управляемый по разности частот компонентов, выполненный на базе, например, лазера, помещенного в соленоид постоянного тока, согласующий блок 2, например усилитель постоянного тока, делитель 3 излучения, например полупрозрачное зеркало, поляризационные элемеьты 4 и 5 на основе поляроидной пленки или поляризационных призм фотоприемники 6 и 7, частотомер 8, модулятор 9, индуктивно связанный с источником измеряемого тока и блок

10 сравнения фаэ, при этом на выходе источника i установлен делитель

3, световой поток которого поступает на вход измерительного канала. образованного модулятором 9, поляризационным элементом 5 и фотоприемником 7, и на вход опорного канала, образованного поляризационным элементом 4 и фотоприемником 6, выходы фотоприемников 6 и 7 соединены с входами блока i0 сравнения фаз, выход которого соединен с управляющим входом источника 1 через согласующий блок 2, выход фотоприемника 6 соединен с частотомером 8.

Установка работает следующим образом, Световой поток источника 1 состоит из двух частотных компонентов о

f (i) где f — частота компонента с пра1 вой поляризацией;

f — частота компонента с левой поляризацией; f — величина зеемановского расщепления.

Два компонента излучения, разнесенные по частоте на 2 Ь(, можно

Изобретение относится к электроизмерительной технике, основано на применении магнитооптического эффекта Фарадея, может быть использовано для измерения силы электрического тока в установках высокого напряжения и является усовершенствованием устройства по авт.св, Р 742805.

Цель изобретения — повышение. точности измерения путем измерения значения частоты, пропорционального силе тока.

t странения света и — показатель преломления среды, g1,г — начальная фаза колебаний; — оптическая длина пути, После делителя 3 световой поток разделяется на опорный и измерительный. Измерительный световой поток в отличие От опорного проходит

Г0 через модулятор 9, индуктивно связанный с измеряемым током E.

Известно, что под действием магнитного поля тока I показатели преломления вещества модулятора 9 для право- и левополяриэованного излучения изменяются и становятся равными п (+) =n, + 6 п {Н) t

n (-) =n —,а и (Н), (3)

ЗО где и — показатель преломления вещества модулятора 9 в отгутГ ствии пОля.

Разность показателей преломления для право- и левополяриэованных компонентов излучения можно выразить как ф

n(+)-n(-)=2gn{H)=V °,у ° Н, (4) где V — постоянная Верде;

% — длина волны излучения;

4б

Н вЂ” надежность магнитного поля.

Поляризационные элементы 4 и 5 установлены так, что не пропускают на фотоприемники 6 и 7 синусоидальные составляющие опорного и измери45 тельного световых потоков.

На основании выражений (2) и (4) на выходе элементов 4 и 5 получают

Е =Е соя(2 11 f t- 3 +(g )+

Г

2иnf ( а i  1 с

5Î

+Е .. (.os(2 ь f t — E + gz );

2чп1 г

2л

Е. = F.ï„, cos(2 f1t — Рг — (5)

2%in (+) f1 — L+g )+Е соя(213: ие -г д 2вnfg 2 и(-) Кг — 1 Е +,) (Г с,Г где и — показатель преломления среды;

»1673"2У х 4«!! 4

П С

"о

25 откуда

2" "о

Д= — h2 hf

У«!. С или

V

30 ние для !1! (;

Устройство для измерения силы

L я электрического тока по авт.св. (!1- ° НЕ -2n, h f )— 1"- 742805, о т л и ч а ю щ е е с я

a E. (8) 40 тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены согланность магнитного поля Н сующий блок и частотомер, при этом о предста о п е ставить как выход блока сравнения фаз соединен через согласующий блок с управля1 ющим входом источника двухчастотноэффициент, обу ициент, обусловленный го излучения с взаимно противоположнст ией мо лято а 9. ными круговыми поляризациями компо2U!!!, 47ь 1 нентов, а частотомер соединен с вь-. !!ю С ходом фотоприемника опорного канала.

Составитель Г.Рассмотрова

Редактор Г.Волкова Техред О.Ващишина Корректор С.Шекмар!

Заказ 1O1O/56 Тираж 730 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 — путь луча в среде в опор-! ном канале; путь луча в среде в измерительном канале;

L — путь луча в магнитооптическом модуляторе 9.

Ток на выходе фотоприемников 6 и 7 пропорционален квадрату напряженности электрического поля, падающего на фотоприемник излучения (6) где ч" — фототок фотоприемника 6;

Ih — фототок фотоприемника 7;

К вЂ” коэффициент передачи фотоприемников.

Коэффициент передачи фотоприемников К не равен О только для составляющей напряженности электрического поля падающего излучения разностной частоты.f! — f, т,е. 2hf.

Учитывая сказанное, после возведения в квадрат (5) и упрощения получают -выражение для фазы электри-ческих сигналов фотоприемников

Ча (! 21 С (! 2)<1 Ч! Ч27

2«П

ЧН 2!! (f, 21«0 (3! 2!о, ((+! г! " Чг

Отсюда разность фаз равна

2!! и 2л

1! q = (f — К ) h Я+ — (и (+) f с г с,!

- (-) г ) L), (7)

rpe " = г

Используя (11, (3! и (4) перепишем выраже

2л

h(f =

4 — 4Е с

Напряже в (8) можн

Н =a!—

L где М вЂ” ко ко

Тогда

Сдвиг фаз между электрическими сигналамп фотоприемников 6 и 7 равен алгебраической сумме сдвигов фаз

) обусловленных эффектом Фарадея, и фазовым набегом на разнице длин on-.è÷åñêèõ путей в опорном и измерительном каналах, т.е.

27(4«!) f !!!p= I. + Е где Ь Е вЂ” разность длин оптических путей

:=.. -"е,.е=е,-е.!.., "е,—.е, В результате воздействия выходного сигнала блока !О через блок 2, соединенный с управляющим входом источника 1, изменение разностной частоты компонентов излучения, обуслов- ленной зеемановским расщеплением, 20 приводит сдвиг фаз бу„ к нулю.

При этом из (10) имеет

Из (11) видно, что показания частотомера 8 пропорциональны измеряемому току.

Формула изобретения