BG2064U1 - Optical sensor for measuring of strong currents - Google Patents
Optical sensor for measuring of strong currents Download PDFInfo
- Publication number
- BG2064U1 BG2064U1 BG002837U BG283714U BG2064U1 BG 2064 U1 BG2064 U1 BG 2064U1 BG 002837 U BG002837 U BG 002837U BG 283714 U BG283714 U BG 283714U BG 2064 U1 BG2064 U1 BG 2064U1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- measuring
- optical
- optical sensor
- signal
- wave
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Област на техникатаField of technology
Полезният модел се отнася до оптичен сензор за измерване на силни токове, който намира приложение в промишлеността и поспециално за измерване на тока в мощни електроразпределителни устройства (подстанции), за контрол на технологични процеси при добиването на цветни метали чрез електролиза и при използване на индукционни пещи.The utility model refers to an optical sensor for measuring high currents, which is used in industry and especially for measuring current in powerful power distribution devices (substations), for control of technological processes in the extraction of non-ferrous metals by electrolysis and the use of induction furnaces. .
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Силата на електрическия ток е една от найчесто измерваните в техниката величини. За измерването му се използват класическите сензори, като шунтови резистори, токови трансформатори и магнитни усилватели. Всяка от тези групи сензори има своите предимства, но и недостатъци като голям обем, висока цена, измерване само на постоянни или само на променливи стойности на тока. При новото поколение сензори измерването на тока и напрежението се осъществява безконтактно.The strength of the electric current is one of the most frequently measured quantities in technology. Classic sensors, such as shunt resistors, current transformers and magnetic amplifiers, are used for its measurement. Each of these groups of sensors has its advantages, but also disadvantages such as large volume, high cost, measuring only constant or only variable current values. With the new generation of sensors, current and voltage are measured non-contact.
Известни са оптични сензори за измерване на силата на електрически ток, при които се използва магнито-оптичния ефект на Фарадей. При тези сензори светлината се разпространява през среда с относително голяма константа на Верде. В случая на разглеждания сензор тази среда е кристал. Ефектът на Фарадей се изразява в завъртане на равнината на поляризация на поляризирано лъчение, при преминаването му през кристал под въздействие на магнитно поле, приложено надлъжно на кристала. За получаване на поляризирано лъчение и за анализиране на ефекта на завъртане на равнината на поляризация, кристалът се поставя между два скръстени поляризатора. При разпространението си светлината преминава през първи поляризатор, след това през кристала, а след това през втория поляризатор, скръстен на първия и наречен анализатор. Завъртането на равнината на поляризация увеличава интензивността на светлинната вълна, преминала през анализатора. Тази интензивност е пропорционална на магнитното поле. Тя се измерва и по нея се съди за големината на магнитното поле. От своя страна, магнитното поле е пропорционално на електрическия ток, който го създава. Така се получава еднозначна връзка между измерената интензивност на преминалата през чувствителния елемент светлинна вълна и сила на електрическия 5 ток.Optical sensors for measuring the strength of electric current are known, which use the magneto-optical Faraday effect. In these sensors, light propagates through a medium with a relatively large Verde constant. In the case of the sensor in question, this medium is a crystal. The Faraday effect is expressed in the rotation of the plane of polarization of polarized radiation, when it passes through a crystal under the influence of a magnetic field applied longitudinally to the crystal. To obtain polarized radiation and to analyze the effect of rotation on the plane of polarization, the crystal is placed between two crossed polarizers. As it propagates, light passes through a first polarizer, then through a crystal, and then through a second polarizer, crossed by the first and called an analyzer. Rotating the plane of polarization increases the intensity of the light wave passing through the analyzer. This intensity is proportional to the magnetic field. It is measured and used to judge the magnitude of the magnetic field. In turn, the magnetic field is proportional to the electric current that creates it. Thus, an unambiguous connection is obtained between the measured intensity of the light wave passing through the sensitive element and the strength of the electric current.
Известни са оптичните сензори за измерване на силата на електрическия ток, които включват източници на сигнална и на опорна вълна, влакнесто-оптичен разклонител, оптично 10 влакно за подвеждане на оптичното лъчение, чувствителен елемент (включващ кристал с два скръстени поляризатора), приемници на оптичното лъчение, усилватели и измерващ електронен блок.Optical sensors for measuring the strength of electric current are known, which include sources of signal and reference wave, fiber-optic coupler, optical 10 fiber for supplying optical radiation, sensitive element (including a crystal with two crossed polarizers), receivers of the optical radiation, amplifiers and measuring electronic unit.
Недостатък на известните оптични сензори за определяне на силата на електрическия ток е използването на два отделни оптични източника, съответно на сигнална и на опорна вълна и разклонител, което оскъпява и усложнява конст20 рукцията.A disadvantage of the known optical sensors for determining the strength of the electric current is the use of two separate optical sources, respectively of a signal and a reference wave and a coupler, which makes the construction more expensive and complicated.
Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model
Задача на полезния модел е създаване на оптичен сензор за измерване на силни токове с 25 опростена оптична схема на въвеждане на лъчението в чувствителния елемент, с висока чувствителност и осигуряващ замерване с повишена точност при ниска цена.The task of the utility model is to create an optical sensor for measuring high currents with a 25 simplified optical scheme of introducing radiation into the sensitive element, with high sensitivity and providing measurement with increased accuracy at low cost.
Тази задача се решава с оптичния сензор 30 за измерване на силни токове, който съгласно полезния модел, включва последователно разположени източник на кохерентна светлина, подвеждащо лъчението оптично влакно, чувствителен елемент, съставен от дихроични 35 скръстени един спрямо друг поляризатори, разположени пред и зад кристал от бисмутов силенит (Bil2SiO20), отвеждащо оптичния сигнал оптично влакно, блок за електронна обработка на сигнала и измерващ блок с 40 дисплей. Източникът на кохерентна светлина е лазерен източник на оптично лъчение, излъчващ едновременно сигнална вълна на 530 nm и опорна вълна на 808 nm. Дихроичните поляризатори на чувствителния елемент имат 45 работен диапазон на поляризиране на светлината в граници 450-760 nm.This problem is solved by the optical sensor 30 for measuring strong currents, which according to the utility model includes a sequentially arranged source of coherent light, misleading the optical fiber, a sensitive element composed of dichroic 35 crossed polarizers located in front of and behind the crystal. made of bismuth sylenite (Bil2SiO20), optical fiber output, electronic signal processing unit and measuring unit with 40 display. The coherent light source is a laser source of optical radiation emitting both a signal wave at 530 nm and a reference wave at 808 nm. The dichroic polarizers of the sensing element have a 45 operating range of polarization of light in the range of 450-760 nm.
Блокът за обработка на сигнала на оптичния сензор за определяне на силни токове, включва дихроично огледало за пространствено 50 разделяне на сигналната и опорна вълни,The signal processing unit of the optical sensor for determining strong currents includes a dichroic mirror for spatial separation of the signal and reference waves,
2064 Ш фотодиоди, преобразуващи интензитета на оптичното лъчение в електрически сигнал и електронни усилватели на електрическия сигнал.2064 W photodiodes converting the intensity of optical radiation into an electrical signal and electronic amplifiers of the electrical signal.
Измерваната величина - силата на електрическия ток, показана на дисплея на електронния блок е отношение между интензитета на поляризираната под влияние на силата на електрическия ток сигнална вълна и интензитета на неполяризираната опорна вълна.The measured value - the strength of the electric current shown on the display of the electronic unit is the ratio between the intensity of the signal wave polarized under the influence of the strength of the electric current and the intensity of the non-polarized reference wave.
Оптичният сензор, съгласно полезният модел е приложим при всички случаи, при които е необходимо измерване на електрически ток с големина десетки или стотици килоампери.The optical sensor, according to the utility model, is applicable in all cases where it is necessary to measure an electric current with a size of tens or hundreds of kiloamperes.
Предимство на оптичния сензор, съгласно полезния модел, е възможността му да измерва с голяма точност силни токове, при използване на опростена оптична схема, високата му чувствителност и ниска цена.An advantage of the optical sensor, according to the utility model, is its ability to measure high currents with great accuracy, using a simplified optical circuit, its high sensitivity and low cost.
Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure
На фигура 1 е показана блок схема на оптичния сензор за определяне на силни токове.Figure 1 shows a block diagram of the optical sensor for determining high currents.
Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model
Оптичният сензор се илюстрира със следното примерно изпълнение.The optical sensor is illustrated by the following embodiment.
Пример 1Example 1
Чувствителният елемент 3 на оптичния сензор, показан на фиг. 1 се поставя перпендикулярно на проводника, по който тече ток, подлежащ на измерване.The sensitive element 3 of the optical sensor shown in FIG. 1 shall be placed perpendicular to the conductor through which the current to be measured flows.
Включва се лазерният източник 1, който започва да излъчва едновременно сигнална вълна на 530 nm и опорна вълна на 808 nm. Сигналната и опорната светлинни вълни се подвеждат чрез оптичното влакно 2 до чувствителния елемент 3. Светлинните вълни преминават през дихроичния поляризатор 4 на чувствителния елемент 3. Дихроичният поляризатор 4 поляризира само сигналната вълна. Така поляризираната сигнална вълна и неполяризираната опорна вълна преминават през кристала 5 на чувствителния елемент 3, в който под въздействие на измервания електрически ток в проводника се е породило магнитно поле, което изменя интензитета на преминаващата през него 5 сигнална вълна и не променя интензитета на опорната вълна. Променилата своя интензитет сигнална вълна и останалата непроменена по интензивност опорна вълна преминават през дихроичния поляризатор 6, който има същия 10 диапазон на поляризиране, но е скръстен спрямо дихроичния поляризатор 4. След това сигналната и опорната светлинни вълни се доставят чрез отвеждащото оптично влакно 7 до блока за обработка на сигналите 8, където сигналната и 15 опорната вълна се разделят пространствено, интензитета им се преобразува в електрически сигнал, който се усилва и се подава към електронния блок 9. Електронният блок 9 измерва съотношението на електрическите 20 сигнали, съответстващи на сигналната и опорна вълна и визуализира пряко измерваната сила на електрическия ток в мерни единици по системата СИ върху дисплея.The laser source 1 is switched on, which starts to emit both a signal wave at 530 nm and a reference wave at 808 nm. The signal and reference light waves are fed through the optical fiber 2 to the sensing element 3. The light waves pass through the dichroic polarizer 4 of the sensing element 3. The dichroic polarizer 4 polarizes only the signal wave. Thus the polarized signal wave and the non-polarized reference wave pass through the crystal 5 of the sensitive element 3, in which under the influence of the measured electric current a magnetic field is generated in the conductor, which changes the intensity of the signal wave passing through it and does not change the intensity of the reference wave. . The intensity-varying signal wave and the remaining intensity-unchanged reference wave pass through the dichroic polarizer 6, which has the same 10 polarization range but is crossed with the dichroic polarizer 4. The signal and reference light waves are then delivered through the optical fiber 7 to the fiber for signal processing 8, where the signal wave and the 15 reference wave are spatially separated, their intensity is converted into an electrical signal, which is amplified and fed to the electronic unit 9. The electronic unit 9 measures the ratio of the electrical 20 signals corresponding to the signal and reference wave and visualizes directly the measured strength of the electric current in units of measurement on the SI system on the display.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG002837U BG2064U1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Optical sensor for measuring of strong currents |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG002837U BG2064U1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Optical sensor for measuring of strong currents |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG2064U1 true BG2064U1 (en) | 2015-05-29 |
Family
ID=56847989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG002837U BG2064U1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Optical sensor for measuring of strong currents |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG2064U1 (en) |
-
2014
- 2014-09-05 BG BG002837U patent/BG2064U1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2014203111B2 (en) | Systems and methods for monitoring fiber optic current sensing systems | |
CN111492252B (en) | Device for measuring an electric and/or magnetic field in an electrical energy transmission conductor | |
CN105203857B (en) | Space strong electric field measuring system based on electric light quadratic effect | |
EE04767B1 (en) | Method and apparatus for measuring electrical bio-impedance | |
JP2015040858A (en) | Probe and use method of the same | |
GB1094286A (en) | A device for measuring electrical current | |
JPH02500465A (en) | Photodetector and signal processing circuit | |
CN105021901A (en) | High-voltage electric field measurement system and measurement method thereof | |
CN105445519B (en) | A kind of optical fiber current mutual inductor that dual wavelength works and the method for measuring electric current | |
CN104297598A (en) | Multi-parameter testing device and method of VCSEL | |
BG2064U1 (en) | Optical sensor for measuring of strong currents | |
CN103913298A (en) | Device and method for measuring high nonlinear optical fiber Verdet constants | |
US8797019B2 (en) | Handheld fiber optic current and voltage monitor for high voltage applications | |
KR20100065765A (en) | Apparatus for measuring current and temperature | |
Ghosh et al. | Development of a fiber-optic current sensor with range-changing facility using shunt configuration | |
RU152183U1 (en) | INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR ELECTRIC CURRENT CONTROL AND MAGNETIC FIELD TENSION | |
Floridia et al. | Mitigation of output fluctuations due to residual state of input polarization in a compact current sensor | |
CN111721992A (en) | Optical fiber sensing system for measuring current intensity of three-phase high-voltage conductor | |
RU170319U1 (en) | FIBER-OPTICAL INFORMATION-MEASURING DEVICE OF ELECTRIC CURRENT AND MAGNETIC FIELD | |
RU2428704C1 (en) | Fibre-optic device of magnetic field and electric current | |
CN105445515B (en) | Intelligent electronic optical pole current transformer | |
RU91180U1 (en) | MULTI-CHANNEL INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT | |
Huang et al. | A quasi-distributed all-fiber current sensor based on series structure | |
Wang et al. | The measurement of Faraday rotation angle by the frequency spectrum analysis | |
KR100307639B1 (en) | Current / temperature measurement optical sensor using multi-wavelength light source and its method |