Устройство для измерения высокого напряжения

Устройство для измерения высокого напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ ШPEHИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее источник монохроматического излучения, первый поляризатор, первую ячейку Керра, световой вход которой оптически связан с выходом первого поляризатора , а электрический вход соединен с клеммами для подключения первого источника напряжения, анализатор , фотоприемник, вход которого оптически связан с выходом анашизатора , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения путем компенсации температурной погрешности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сравнения двух напряжений , в него введены делитель светового потока, дихроичное зеркало, второй поляризатор и вторая ячейка Керра, причем делитель светового потока установлен между выходом источника монохроматического излучения и входами обоих поляризаторов, оси поляризации которых ориентированы взаимно перпендикулярно, дихроичное зеркало оптически связано с S по прозрачному входу с выходом одной ячейки Керра, по отражающему (Л входу - с выходом другой ячейки Керра, а по выходу - со входом анализатора, ось поляризации которого ориентирована под углом 45 к осям поляризации обоих поляризаторов, световой вход второй ячейки Керра оптически связан с выходом второго поляризатора, а электрический вход соединен с клеммами для подключения второго источника напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (1)4 G 01 R 13/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3701020/24-21 (22) 15.02.84 (46) 15.08.85. Бюл. ))- 30 (72) В.M. Свищ (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 646261, кл. G 01 R 15/07, 1977.

Журавлев Э.Н. и др. Оптоэлектронные методы измерения напряжений и токов в высоковольтных цепях. — "Известия АН СССР, Энергетика и транспорт", 1978, Ф 3, с. 31 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее источник монохроматического излучения, первый поляризатор, первую ячейку

Керра, световой вход которой оптически связан с выходом первого поляризатора, а электрический вход соединен с клеммами для подключения первого источника напряжения, анализатор, фотоприемник, вход которого оптически связан с выходом анализа-, .тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации температурной погрешности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сравнения двух напряжений, в него введены делитель светового потока, дихроичное зеркало, второй поляризатор и вторая ячейка Керра, причем делитель светового потока установлен между выходом источника монохроматического излучения и входами обоих поляризаторов, оси поляризации которых ориентированы взаимно перпендикулярно, дихрончное зеркало оптически связано по прозрачному входу с выходом одной ячейки Керра, по отражающему входу — с выходом другой ячейки

Керра, а по выходу — co входом анализатора, ось поляризации котоо рого ориентирована под углом 45 к осям поляризации обоих поляризаторов, световой вход второй ячейки Керра оптически связан с выходом второго поляризатора, а электрический вход соединен с клеммами для подключения второго источника напряжения.

1173325

50

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в контрольноизмерительной аппаратуре высоковольтных электроустановок. Изобретение может быть также использовано для измерения и других физических величин, предварительно преобразованных в напряжение.

Целью изобретения является повы- 10 шение точности измерения путем компенсации температурной погрешности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сравнения двух напряжений. t5

На чертеже представлена функцисг-: нальная схема предложенного устройства для измерения высокого напряжения.

Устройство содержит источник 20 монохроматического излучения I, делитель 2 светового потока, поляризаторы 3 и 4, ячейку 5 Керра, электрический вход которой соединен с клеммами 6 и I для подключения 25 первого источника напряжения, ячейку 8 Керра, электрический вход которой соединен с клеммами 9 и .10 для подключения второго источника напряжения, дихроичное зеркало 11, анализатор 12, фотоприемник 13, вспомогательные зеркала 14 и 15. Делитель 2 светового потока установлен между выходом источника 1 монохроматического излучения и входами поляризаторов 3 и 4, оси поляризации которых ориентированы взаимно перпендикулярно. Световой вход ячейки 5 Керра оптически связан с выходом поляризатора 3, а световой 40 вход ячейки 8 Керра — с выходом поляризатора 4. Дихроичное зеркало 11 оптически связано по прозрачному входу с выходом ячейки 5 Керра, по отражающему входу — с выходом ячейки 8 Керра, а по выходу — с входом анализатора 12, ось поляризации коо торого ориентирована под углом 45 к осям поляризации обоих поляризаторов. Вход фотоприемника 13 оптически связан с выходом анализатора 12. Вспомогательные зеркала

14 и 15 обеспечивают организацию соответствующих оптических связей.

Устройство работает следующим образом. !

В исходном состоянии световой поток с круговой поляризацией от источника 1 монохроматического излучения попадает на делитель 2 и делится им на две равные части также . с круговой поляризацией. Одна часть светового потока поступает на поляризатор 3, а вторая, отражаясь от зеркала 14, — на поляризатор 4. Так как оси поляризации их взаимно перпендикулярны, то плоскости поляризации световых потоков после поляризаторов 3 и 4 также оказываются взаимно перпендикулярными и попадают на световые входы ячеек 5 и 8

Керра. ячейки 5 и 8 Керра установлены так, что их электроды перпендикулярны плоскостям поляризации входных световых потоков. Это обеспечивает параллельность плоскостей поляризации проходящих через ячейки

5 и 8 Керра световых потоков и электрических полей, возникающих в них при приложении напряжений к электродам. Однако в исходном состоянии напряжения к электродам не приложены, и с выходов ячеек 5 и

8 Керра выходят световые потоки с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. С выхода ячейки 5

Керра световой поток поступает на дихроичное зеркало 11 со стороны пропускания, а .с выхода ячейки 8 Керра, отражаясь от зеркала 15, — со стороны отражения. В результате после дихроичного зеркала 11 получается суммарный световой поток, составляющие которого имеют взаимно перпендикулярные плоскости поляризации.

Кроме того, в результате идентичности ячеек 5 и 8 Керра и соответствующей установки остальных оптических элементов после делителя 2 светового потока до дихроичного зеркала 11, обеспечивающих равную оптическую длину путей двух световых потоков, колебания электрической (и магнитной) составляющей обоих слагаемых и в световом потоке после дихроичного зеркала 11 оказываются синфазными.

Оптические длины путей этих световых потоков могут быть и неравными, но отличаются на целое число длин волны светового потока.

Таким образом, после дихроичного зеркала 11 в результате сложения двух световых потоков с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации без сдвига фаз образуется ли1173325. нейно поляризованный световой поток с плоскостью поляризации, расположенной под углом 45 0 (по диагонали) к плоскостям поляризации слагаемых световых потоков,.который попадает на анализатор 12 с плоскостью поляризации, перпендикулярной плоскости поляризации падающего светового потока. В результате световой поток через анализатор 12 не проходит и Hà 10 фотоприемник 13 не попадает °

При измерении одного напряжения оно прикладывается к электродам одной из ячеек Керра, например ячейки 5. В результате этого пронорцио- 15 нально приложенному напряжению изменяется коэффициент преломления активного вещества ячейки 5 Керра для светового потока с плоскостью поляризации, перпендикулярной элек- gp тродам. Изменяется оптическая длина пути светового потока, прошедшего через ячейку 5 Керра, и вносится сдвиг фазы этого светового потока по отношению к световому потоку, прошедшему через ячейку 8 Керра. Плоскость поляризации светового потока после дихроичного зеркала 11 разворачивается и проходит через фазы круговой и эллиптической поляризации в зависимости от величины приложенного к ячейке 5 Керра напряжения. Световой поток на выходе анализатора 12 изменяет интенсивность, и выходной электрический сигнал фотоприемника 13 зависит от величины измеряемого напряжения.

При изменении температуры окружающей среды изменяется температура активного вещества обеих ячеек 5 и 6 Керра. Одновременно одинаково изменяются оптические длины путей обоих световых потоков и тем самым исключается погрешность измерения напряжения от изменения температуры.

При подаче напряжений на электроды ячеек 5 и 8 Керра при их равенстве одинаково изменяются оптичес- . кие длины путей обоих световых потоков и сдвиг фаз их отсутствует. В ! результате на выходах анализатора

12 и фотоприемника 13 сигналы также отсутствуют, если подаваемые на электроды ячеек 5 и 8 Керра напряжения различны, например на ячейке 5

Керра напряжение больше, то различны и оптические длины путем световых потоков. При этом разность их зависит от разности напряжений, и на выходах анализатора 12 и фотоприемника 13 появляются сигналы, также зависящие от разности приложенных к ячейкам 5 и 6 Керра напряжений.

Таким образом, предложенное устройство характеризуется повышенной точностью измерения напряжения в результате исключения погрешности из-за изменения температуры окружающей среды. Кроме того, данное устройство позволяет сравнивать два напряжения, например производить их сложение или вычитание.

1173325

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5046/44

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Л. Морозов

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Микеш Корректор Г. Решетник