Электрогирационное устройство для бесконтактного измерения высоких напряжений

 

Изобретение относится к технике измерения высоких напряжений и может быть использовано в испытательной технике и при передаче энергии. Целью изобретения является повышение точности измерений. Цель достигается за счет компенсации погрешностей, возникших при прохождении луча от источника 1 излучения через первичный преобразователь, содержащий поляризатор 3, электрогирационный монокристалл 4 с прозрачными электродами 5, призменный анализатор 6, анализатор 7. Компенсация осуществляется с помощью вторичного преобразователя 8 с фотоприемниками 9, 10, 11 и функциональным преобразователем 12 при работе сумматора 13, компаратора 14, блока выборки-хранения 15 циклическим образом. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD4 С 01 R 19 00 15 07

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР (61) 1298669 (2 1) 43 2685 7/24-21 (22) 11.11,87 (46) 30.11.89 ° Бюл. М 44 (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР (72) В,Г. Николайченко, А.Б, Лопатин и А.А, Гринченко (53) 621.3 17.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1298669, кл. G 01 R 19/00, 1986. (54) ЭЛЕКТРОГИРАЦИОННОЕ УСТРОИСТВО

ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКИХ

НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к технике измерения высоких напряжений и

„.SU»1525593 А2 может быт b испол ьзова íî а испытател ьHcé технике и при передаче энергии.

Целью изобретения является повыше -ие точности измерений, Цель ростигается за счет компенсации погрешностей, возникших при прохождении луча от источника 1 излучения через первичный преобразователь, содержащий поляризатор 3, электрогирационный монокристалл 4 с прозрачными электродами 5, приэменный анализатор 6, а нали затор 7. Компе нса ция осуществляется с помощью вторичного преобразователя 0 с фотоприемниками

9-1! и функциональным преобразователем 12 при работе сумматора 13, ком- g паратора 14, блока 15 выборки-хранения циклическим образом. 2 ил.

С:

152

1О

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано в измерительной технике высоких напряжений и является усо вершенствованием устройства по основ ному а вт . c в. 0 1 298669.

Цель иЗобретения - повышение точности измерения напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электрогирационного устрой ства для бесконтактного измерения вы сокого напряжения, на фиг. 2 - эпюры экстрапогяционной коррекции реэульта тов измерений, Электрогира ционное устройст во для бесконта ктного измерения высоких напряжений (фиг.1) содержит опти ески последов:",тельно связанные источник

1 излучения, первичный преобразователь 2, содерж, щий оптически последовательно связанные поляризатор 3, выполненный в виде моноблочной прямоугол ьной двулучепреломляющей приз1 мы, электрогирационный кристалл 4 25 центросимметричного кристаллографичес ког о класса с Оптич ес ки прозра чными электродами 5 на торцах, призменный анализатор 6, а также анализатор

7. Выходы анализаторов оптически свя- 3(, заны с оптическими входами вторичного преобразователя 8, которыми служат входы фотоприемников 9, 1Ч, 11. Преобразователь Я содержит также функциональный преобразователь 12, сумматор 13, компаратор 14, блок !5 выборки-хранения. Выходы фотоприемников

9, 10 подключены к первому и второму входам функционального преобра зователя 12. Выход фотоприемника 11 подклю- 4О чен к первому входу компаратора 14, а второй вход компаратора 14 соеди нен с шиной нулевого потенциала. Выход компаратора 14 соединен со стробирующим входом блока 15 выборки-хране- 4 ния, информационный вход которого соединен с выходом сумматора 13. Выход блока 15 выборки-хранения соединен с вторым входом сумматора 13, а первый вход сумматора 13 соединен с выходом функционального преобразователя 12.

Выход сумматора 13 является выходом всего устройства в целом.

Устройство работает следующим об ра зом.

Световой луч интенсивностью 1,, генерируемый источником 1 излучения, проходит через поляризатор 3 в виде моноблочной рямоугольной двулучепре593 ломляющей призмы. Луч света в призме расщепляется на обыкновенный и необыкновенный лучи с взаимно перпенди куля р ными ори ента ци ей плос кост ей поляризации и интенсивностями I, и

I д соответственно. Поляризатор 3 располагается таким образом, чтобь обеспечит ь необходимое от ношени е и нт енсивностей обыкновенного и необыкновенного лучей. Это отношение может быть установлено любым в случае падения на призму линейно поляризованного света и всегда равно единице в случае света, имеющего хоатическую поляризацию или поляризованного по кругу. Выходящие из призмы линейно поляризованные лучи, распространяю" щиеся параллел ьно д. уг другу, проходят через кристалл.

Под действием напряжения U, в кристалле происходит поворот плоскостей поляризации этих световых гучей ча угол Фз . Затем один из лучей расщеп-. ляется призменным анализатором 6, ПГОСКОСтИ ПрОПуСКаНия КатОрОГО СОставляют угол 45 с плоскостью поляризации этого луча на евклиде из поляризатора 3 B виде моноблочной прямо" угол ьной двулучепрелонляющей призмы.

Образовавшиеся при э..ом два луча с интенсивностями 1, и I, поступают на фотоприемники 9. 1С вторичного пре" образователя 8, f де световая энергия преобразуется в напряжения П, и U, В КОЭФфИцИЕН Ы ПрЕОбраЗОВаНИя К И

К соответственно, Функциональный преобразователь 12 преобразует U, U в напряжение

U1-UI

U = arcsin (1)

,,++U

При постоя 1ных иьтенсивностях I

1 э

Ig равных I

U =- 23э,-, 1, С (— 7 /2; fi /2f, где 1 „- угол поворота плоскости поляри за ции под дейст вием измеряемого напряжения.

Так как „, np .О пропорционально величин<-. измер,",емого напряжения, то в идеальном случае напряжени И так" жз оказывается Ilpÿìî пропорциональным fisìеряемому напряж .нию, Вто.ой свето Ой луч плох дит через анализамиnp, глоскость пропусL кания которого составпяе.. 90 с плоскостью поляризэц -; этогс луча на выходе поляризатора;, и гос упает на

5 15255 третий вход вторичного преобразователя 8, где световая энергия преобразуется фотоприемником 11 в напряжение U>.

Цз —- 1 . (1, <) К1, (t) КФ „<С> sin d,„(3) где I> — интенсивность излучения во втором flóëå на выходе анализатораа;

КТ - коэффициент пропускания опти>еского канала связи, соединяющего вь>ход анализатора 7 с третьим фот"приемником 11;

Кф - коэффициент преобра".оэания третьего фотоприемника 11.

/ 1

Из;3) следует, что при "„, равном нулю, U, ра вно нулю при любых значениях I, КТ,,:-.Ф,, которые по 20 своему физическому смыслу, . Ус."овиях нормальног о функционирования устройства больше нуля.

Корректирующая цепь отслеживает значе»ия П(t ) в моиенть> времени 1:,, д когда Us равно нулю, и осуществляет коррекцию текущих значений U(t}. С учетом этой коррекции на выходе в.соричного преобразователя фор <и:..уетс.я напряженке U

Ьых 30

Корректирующая цепь осуществляет экстраполяционную коррекцию нулевого порядка, которая состоит в том, что в промежутке времени (C. „ ><ежду обращениями Б в нуль (tt .. > .,)

U (t ) равны нулю) из текущих s>-a35 .)

ЧЕНИИ U(t) ВЫЧИСЛяЕтея ЗН- leH»e U(t.)

0„», =U(C)-U(t,), (4)

te(t,, t ) °

Эпюры экстраполяционной коррекции нулевого порядка (фиг.2) соответствуют: 17 - измеряемому напряжению U

18 - сигналу помехи п, 19 - U(c), 20 Из() 21 — U(t ), 22 — U(t)

-U(t ).

На всех эпюрах по оси абсцисс отложено время t в относительных единицах, по оси ординат - соответствующие напряжен .я в относительных едини цах.

Коррекция является экстраполяционной, поскольку процесс коррекции а данный момент времени t осуществляется на основании данных, полученньх в предыдущ>и= моменты времени, ПоскольЯ ку корректирующая величина U(t ) не ,зависит от времени в промежутке (t., т.е. является эксраполяционным пол»номом нулевого порядка, То данный способ <оррекць>и называется корре к ци е. нупе вог о порядка . 1 очнос т ь ксррекции увеличи вается при расширении сп. ктра измеряемого сигнала U (t) относительно спектра помехи. n(t) должна быть медленно меняющейся функ;»ей по сравнению с 1;, (t) . Это требоВа,iL".е вьполняется в целом ряде практически вэ><ньх случаев.

>1р; ><апряжении U,, поступающем на пер вый вхс, компа па тора 14, равном уг <;, на выходе IOFI ae ся сигнал строб»ров;IvF> пост упающий на стробирующий вход, бпока 15 выборки-хранения. В pesyiI T;Te этого в блоке 15 выборки-хна нения за и<» ..<а ется значе Iie >впряжен; я ii <1 ) присуты tl>-с ст ву-;щее >:а е;о» нфор.. <а ционном входе, с вя эз ..ном . выходом втор: чного преобра зовчтеля, ко-орое появляется

«а вь xorte у<.. т ройс т за 15 выборки-хранения и поступает на -торой вход сумиато„ 1с. На пег>вый вход сумматорэ 13 поступает нагряжениа U(t) с выхода функционально< о преобразователя 13, C. има, ор 13 осуществляет ф нкци <> вь, > ния, F результате чего на его вь>л>оде абр-,эуе-сFI "коррек ированное напряжение. При >>(t), равном 1!(t, }, <апряжение на выходе взор» .ного преоб„>азов теля равно нулю, что cooTBeòcT вуpT поохождению сигнала Us и напря>::ению 1<„„подводииаго к сптически прозрачным элекгрода>- 5 через нуль. В промежутке време;! (1;, t 1 до следующего обращения

U s в нуль к.",ррекция осуществляется согласно >ч).

/ I

Устройство применимо для измерения напряжения, постоянная составляющая которого не превышает амплитуду переменной составляющей.

Повышение точности измерений достигается за счет короекции погрешнсстей.

8 3-4 раза компенсируется погрешность, связанная с резонансными механическими колебаниями изолирующей конструкции первичного преобразовател". частотой 6 ГU, Компенсируется та ><же погрешность, с язан> .а с температурой нестабильностью коэффициентов усиления фотопвием>иков час;ото . >О -10 Г ц. формула»эобретения

Электрогирационное устройство для бесконтактнагo измерения высоких на1525593

17 и

19 с4

u(t,)

22

Фиг. 2

Составитель В. Степа нкин

Техред М. Дидык Корректор О. Ципле

Редактор М. Бандура

Заказ 7217/39 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 0-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбина г патент", r. Ужгород, ул.Гагарина,101

1 пряжений по авт.св. H 1298669, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй анализатор, третий фотоприемник, компаратор, блок выборки-хранения и сумматор, поляризатор выполнен в виде моноблочной прямоугольной двулучепреломляющей призмы", второй анализатор и третий фотоприемник последовательно установлены на оптической оси второго выходного луча поляризатора, выход третьего фотопрйемника соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - со стробирующим входом блока выборки-хранения, вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом функционального пре" образователя, второй вход сумматора соединен с выходом блока выборки1

|хранения, а выход сумматора - с выходом устройства.