Способ определения величины переменного электрического тока

 

Изобретение позволит повысить точность определения величины переменного тока. Устройство, реализующее способ, содержит магнитооптический измеритель, включающий управляемый лазер 5, ослабитель 6, поляризатор 7, многовитковый контур 8 из магнитоупорядоченной световодной среды, охватывающий линейный проводник 9, анализатор 10, первичный измерительньй преобразователь 11, масштабный усилитель 12, видеотерминал 17 и управляк«ций блок 13, включающий аналого-цифровой и цифроаналоговьй преобразователи 14 и 16 и вычислительньй блок 15о Способ основан на индуцировании гиротропии в протяженной световодной среде магнитооптической системы. Последняя настроена на максимальную чувствительность, когда формирзтот многократность взаимодействия индуцирующей эффективт1рй составляющей магнитного поля определяемого тока с коллинеарным ей линейно поляризованным оптическим излучением и измеряют интенсивности этого излучения на выходе его из магнитооптической системы . При этом фиксируют результаты измерений интенсивностей в моменты S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5П 4 С 01 R 15/07

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 4052164/24-21 (22) 07.04.86 (46) 15.05.88. Бюл. 9 18 (72) В. А. Таран, Ю. А. Скрипник, Г. И. Гаврилюк и И. Н. Жукинский (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1161884, кл. G 01 R 13/40, 1982.

Taecklin А. А. Measuring current

at extra — high — voltage. - Laser

Focus, ч. 6, 1970, р. 35-38. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА (57) Изобретение позволит повысить точность определения величины пере-. менного тока. Устройство, реализующее способ, содержит магнитооптический измеритель, включающий управляемый лазер 5, ослабитель 6, поляризатор

7, многовитковый контур 8 из магнитоупорядоченной световодной среды, ох„„SU„„1396067 А 1 ватывающий линейный проводник 9, анализатор 10, первичный измерительньа» преобразователь 11, масштабный усилитель 12, видеотерминал 17 и управляющий блок 13, включающий аналого-циф ровой и цифроаналоговый преобразователи 14 и 16 и вычислительный блок

15. Способ основан на индуцировании гиротропии в протяженной световодной среде магнитооптической системы. Последняя настроена на максимальную чувствительность, когда формируют многократность взаимодействия индуцирующей эффективной составляющей магнитного поля определяемого тока с коллинеарным ей линейно поляризованным оптическим излучением и измеряют интенсивности этого излучения на выходе его из магнитооптической системы. При этом фиксируют результаты измерений интенсивностей в моменты

1396067

Намагничиваний области индуцированной гиротропии соответственно по направлению и против направления распространения в ней оптического излуИзобретение относится к технической физике и может найти применение в физико-технических исследованиях,, использующих линейные и нелинейные прямые разомкнутые магнитооптические измерительные преобразования.

Целью изобретения является повышение точности определения величины переменного электрического тока. 10

На фиг, 1 представлена нормирова:нная передаточная характеристика измерительного преобразователя; на фиг. 2 — структурная схема магнитооптического измерителя тока, реали- 15 зующего указанный способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально формируют многократность взаимодействия индуцирующей маг-20 нитной составляющей поля определяемого тока с коллинеарным линейно поляризованным оптическим излучением. Для этого конструктивно выполняют протяженную среду распространения линейно поляризованного излучения, т.е. световод с диэлектрическим наполнением в виде многовиткового разомкнутого контура, охватывающего прямолинейный участок проводника с током, или же З0 охватывают витками токопровода участок многовиткового контура из световодной среды. Затем устанавливают на концах световодной среды поляроиды и для настройки системы по максимапь- 35 ной ее чувствительности полускрещивают поляроиды под углом. Далее фиксируют (в момент t< намагничивания области индуцированной гиротропии по направлению распространения в ней ли- gp нейно поляризованного излучения) выходной сигнал измерительного преобразователя Y .

У1 Б„(?,) + л„

= Б„, (т,т,) + (Еу + 3Ч (,)3,(1)

8J1 чения до изменения и после изменения .интенсивносТи этого излучения на входе его в магнитооптическую систему.

2 ил.

2 что соответствует точке 1 на нормированной передаточной характеристике (фиг. 1) .

Далее фиксируют (в момент t q намагничивания области индуцированной гиротропии против направления распространения в ней линейно поляризованного излучения) выходной сигнал измерительного преобразователя (ИП) т,Б„,,(т,)" + д, = Б (Т-Х ) + (3,< + (1 )) (2) что соответствует точке 2 на нормиро1 ванной передаточной характеристике фиг, 1.

В приведенных выражениях S Hj. u

S >>. — нормированные, приведенные со1 ответственно к входу и выходу значения крутизны передаточной характеристики в i-й момент измерения; и „..и

3 . — приведенные соответственно к ч; выходу и входу ИП абсолютные (аддитивные) остаточные погрешности, характеризуемые зависимостью о в которой 3 и д — соответственно квазистационарные эа время измерения коррелированные (снстематические) и переменные за время измерения некоррелированные (систематические) и переменные за время измерения некоррелированные (случайные) типа "белого шума" составляющие; п, — нормированный показатель нелинейности передаточной характеристики ИП в диапазоне измерения; 7 и Т вЂ” пропускание излучения в системе в направлении, совпадающем с направлением распространения в ней излучения и в противоположном этому направлении соответственно, Затем изменяют интенсивность Х, излучения на нормированную величину (396067

+ 4I таким образом, чтобы на нормированной передаточной характеристике (фиг. 1) рабочая точка 1 переместилась в некоторое положение 3 в преде.— .

5 лах квазилинейного участка этой передаточной характеристики, удовлетворяющего условию (10) lan.,(= (n, — 1(с< 1, (4) 10 после чего повторно фиксируют (в момент t намагничивания области инду3 цированной гиротропии по направлению распространения в ней линейно поляри-15 зованного (ЛП) излучения) выходной сигнал измерительного преобразовате3

tl0

У3 нэ(3) + hY

3 3

= S» (Т+(Х + д Х))" 4+(, Bv,(t3)3 (Я что соответствует точке 3 на нормированной передаточной характеристике

25 (фиг. 1) °

Далее повторно фиксируют (в момент

t< намагничивания области индуцированной гиротропиии против направления распространения в ней ЛП излучения) выходной сигнал Y : гО 3Т вЂ” () (») aI S1S2 (14) О, 5/VN1

0,З/Vm И2

4Т х srcsin(1 >>z) (15) что соответствует точке 4 на нормированной передаточной характеристике (фиг. 1).

Затем с учетом зависимости (4 ) 4О принимают, что в пределах квазилинейных участков вариации рабочей точки на нормированной передаточной характе" ристике измерительного преобразовате ля по фиг. 1

45 н3 H33 " н3, Н3 - < (Е и Е = Е, (g)

1 3 v, после чего на основании зависимостей (1) — (8) определяют разность между результатами измерений адекватных интенсивностей ЛП излучения на выход его из анализатора фиг. 2, а именно: 5 (16) (9) nо Ф Нэ (I Ф) + д = Я Н3 (Т4

-(I. + aI,)7 (v + 3„(tJ),(6) 3Y = (Y3-Y (($„T+ дТ +

Ч3(3) i„ (1)jl.

hY4 2((2 - о

+ < 3 v, (t ) Далее находят из соотношений (9) (1О), что

dY ((3)- av,(t )3 (1) Т

aY2- (V (t4)- 2 И(12)> (12)

S2dIo.определяют разность пропусканий системы, а именно: при (3„() — д „(t )3 (С ) - (Ц0 4

Затем проводят подстановку зависимости (13) в соотношение, описывающее работу обобщенной магнитооптической системы: где — постоянная оптических по". терь; — коэффициент, учитывающий неполноту погасания оптического излучения в магнитооптической системе;

V — постоянная Верде световодной ср ды;

Н - — количество витков контура

1 световодной среды;

N — количество витков контура

7 токопровода, и получаю", соотношения

i (0,5ó VN,H ) агс sin (по которому определяют электрический ток.

Нри выполнении условия

S = S (17)

1396067 определение проводят по выражению

i (0,5/V N,N ) агс зхп (- — 1(18)

Устройство, реализующее способ, состоит из магнитооптического измерителя переменного электрического тока, состоящего из управляемых лазера 5 10 и ослабителя 6, поляризатора 7, многовиткового контура 8 из магнитоупорядоченной световодной среды, охватывающего линейный проводник 9 с протекающим в нем определяемым переменным током, анализатора 10, первичного измерительного преобразователя 11, масштабного усилителя 12, управляющего блока 13 содержащего аналого-циф1

1 ров ой преобразоватепь 14, вычислитель20 ный блок 15, цифроаналоговый преобра-: зователь 16 и видеотерминал 17.

Способ реализуется на устройстве со структурной схемой (фиг. 2), характеризующейся передаточной характери- 25 стикой, показанной на фиг. l, слецующим образом.

Первоначально вводят в управляющий блок 13 программу последовательности проведения измерительных опера- 3р ций, а также алгоритмы (4), (9), (10), (16) — (18), .нормированную передаточную характеристику (фиг. 1) и показатель ее нелинейности, постоянные величины, входящие в соотношения (16) — (18), данные по порогу чувст- вительности первичного измерительногс преобразователя, передаточная характеристика которого показана на фиг; 1. 40

Затем устанавливают поляризатор 7 и анализатор 10 под углом, обеспечивающим максимальную чувствительность устройства, после чего по команде управляющего блока 13 включают лазер 5 45 и устанавливают ослабитель 6 таким образом, чтобы на выходе поляризатора

7 было излучение интенсивностью I,; фиксируют в управляющем блоке 13 результаты измерений интенсивностей со50 ответственно I è I, что соответствует рабочим точкам 1 и 2 на нормированной передаточной: характеристике фиг. 1.

Далее по команде управляющего блока 13 вычислительный блок 15 вычисля55 ет нормированные значения крутизны передаточной характеристики фиг. 1

S н и S, в рабочих точках 1 и 2

НЗ, Í11 этой характеристики соответственно и запоминает их; изменяют ослабление ослабителя 6 в пределах выполнения условий 4 и 18, которые непрерывно контролируются вычислительным блоком 15; фиксируют в памяти вычислительного блока 15 результаты (5) и (6) измерений интенсивностей соответственно I3 v I< что сообразно рабочим точкам 3 и 4 на нормированной передаточной характеристике фиг. 1.

Затем вычислительный блок 15 вычисляет разности (9) и (10) между измерениями адекватных интенсивностей соответственно I „ I и I < I, которые запоминает.

После этого вычислительный блок

15 вычисляет значение величины определяемого переменного электрического тока i по соотношению (16) или по зависимости (18), используя введенные постоянные величины V, N, аТ, и а также предварительно вычисленные значения крутизны S è S > передаточной характеристики фиг. 1 на ее квазилинейных участках, удовлетворяющих условиям (4), (7) или (17), Далее по команде блока 13 индицируют результат определения переменного электрического тока на видеотерминале 17, устанавливают начальное ослабление1выключают лазер 5.

На этом заканчивают процесс определения переменного электрического тока по соотношениям (16) и (18) с использованием структурной схемы фиг. 2.

Формула изобретения

Способ определения величины переменного электрического тока, заключающийся в том, что формируют многократное взаимодействие составляющей магнитного поля со световодной магнитооптической средой путем взаимного охвата витков контура с током и витков световодной оптической среды, через которую пропускают линейно поляризованное оптическое излучение, входная интенсивность которого находится на нелинейном участке характеристики преобразования, анализируют оптическое излучение после пропускания через световодную магнитооптическую среду и измеряют его интенсивность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности опре1396067

dYg потерь.

Уу а7

Фсге /

7ф 7

Составитель В. Степанкин

Редактор А. Маковская Техред М.Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 2491/46 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретенйй и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 деления величины переменного тока, фиксируют две пары результатов измерений интенсивности светового потока, причем первые измерения интенси-. 5 .вности каждой пары проводят в моменты, соответствующие максимапьной намагниченности световодной магнитооптической среды, в направлении совпадающем, а вторые измерения — в про- 10 тивоположном направлению распространения в ней оптического излучения, вторую пару измерений проводят после изменения входной интенсивности оптического излучения в пределах квазилинейного участка характеристики преобразования, а электрический ток определяют по соотнощению ,i (05(ЧУ N ) src sin() j:,(1- )» где V — постоянная Верде световой магнитооптической средьц количества витков соответственно контуров с током и магнитооптической световодной среды, разности между первыми и вторыми результатами пар измерений; нормированные значения

/ крутизны характеристики преобразования при интенсивностях, соответствующих моментам проведения первой и второй пар измерений; изменение интенсивности оптического излучения 1 коэффициент, учитывающий неполноту погажения излучения; постоянная оптических