Устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для бесконтактного измерения напряженности электрического поля и напряжения в системах движущегося электротранспорта, в силовых агрегатах ветроэнергетических установок, миниГЭС, в системах управления и контроля больших напряжений в энергоемких производствах электротехнической, химической, топливной и других отраслей промышленности.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении точности измерения и расширении функциональных возможностей.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения, содержащее источник излучения и фотоприемник, оптически связанные с электрооптической ячейкой Поккельса, поляризатором и анализатором, отличается тем, что в качестве источника излучения использован лазерный диод, а на выходе анализатора последовательно размещены фотодиод, усилитель ток-напряжение, микроконтроллер (РIС-контроллер), устройство записи и жидкокристаллический индикатор.

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для бесконтактного измерения напряженности электрического поля и напряжения.

Известно устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения (SU, авторское свидетельство №1327014, кл. G01R 13/40, 1985), содержащее источник монохроматического света, модулирующий элемент, выполненный из электрооптического монокристалла с сформированной на нем регулярной доменной структурой, на противоположные грани модулирующего элемента нанесены плоские электроды, после модулирующего элемента размещена диафрагма, центр которой совпадает с осью светового пучка. Через диафрагму проходит только первый дифракционный максимум. Интенсивность света, прошедшего через диафрагму, регистрируется фотоприемником.

Недостатками такого устройства являются низкая чувствительность, определяемая длиной пути луча в кристалле модулирующего элемента, недостаточная достоверность измерения, определяемая характеристиками среды распространения светового излучения от источника до приемника света, непригодность для измерений при значительном удалении модулирующего элемента от источника и приемника света.

В качестве прототипа принято устройство для измерения электрического тока и напряжения (RU, патент №2223512, Кл.G01R 19/00, 2004), содержащее источник последовательности разнесенных во времени лазерных импульсов, регистратор интенсивности

оптических импульсов, токопровод, кювету с резонансной средой, соленоид, горизонтально ориентированную поляризационную призму, вертикально ориентированную поляризационную призму и регистратор интенсивности оптических импульсов.

Недостатком данного устройства являются недостаточная точность и ограниченные функциональные возможности.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении точности работы устройства и расширении функциональных возможностей.

Решение данной задачи происходит за счет того, что в устройстве для измерения напряженности электрического поля и напряжения, содержащем источник излучения, фотоприемник, оптически связанные с электрооптической ячейкой Поккельса, поляризатором и анализатором, в отличие от прототипа, в качестве источника излучения использован лазерный диод, а на выходе анализатора последовательно размещены фотодиод, усилитель ток-напряжение, микроконтроллер, устройство записи и жидкокристаллический индикатор.

На фиг.1 изображена блок-схема заявляемого устройства для измерения напряженности электрического поля и напряжения.

Устройство содержит источник излучения 1 и фотоприемник, оптически связанные с поляризатором 2, электрооптической ячейкой Поккельса 3 и анализатором 4, на выходе анализатора последовательно размещены фотодиод 5, усилитель ток-напряжение 6, микроконтроллер 7, содержащий порты ввода-вывода, память, аналого-цифровой преобразователь, устройство записи 8 и жидкокристаллический индикатор 9.

Оптический луч света от источника света 1 поступает на поляризатор 2, на выходе которого будем иметь плоскополяризованный луч. Далее этот свет проходит через электрооптическую ячейку Поккельса 3, к электродам которой приложено измеряемое напряжение U _x. С выхода ячейки

Поккельса свет попадает на анализатор 4 и далее на фотодиод 5, где он преобразуется в электрический сигнал. В виде тока сигнал усиливается усилителем 6 и подается на вход микроконтроллера (PIC-контроллер) 7, содержащем порты ввода-вывода, память, аналого-цифровой преобразователь. Информация об измеряемых величинах может быть сохранена в устройстве записи 8 и отображена на жидкокристаллическом индикаторе 9. Устройство выполнено полностью из диэлектрических материалов, имеет малые массогабаритные характеристики, допускает интегральное исполнение.

Таким образом, использование в качестве источника света - лазерного диода, а в качестве фотоприемника - фотодиода, который электрически соединен с последовательной цепочкой, содержащий усилитель ток-напряжение, микроконтроллер (PIC-контроллер), устройство записи и жидкокристаллический индикатор, позволяет повысить точность измерения и расширить функциональные возможности устройства.

Устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения, содержащее источник излучения и фотоприемник, оптически связанные с электрооптической ячейкой Поккельса, поляризатором и анализатором, отличающееся тем, что в качестве источника излучения использован лазерный диод, а на выходе анализатора последовательно размещены фотодиод, усилитель ток-напряжение, микроконтроллер, содержащий порты ввода-вывода, память, аналого-цифровой преобразователь, устройство записи и жидкокристаллический индикатор.