DE2211672A1

DE2211672A1 - Differenzschaltung

Info

Publication number: DE2211672A1
Application number: DE19722211672
Authority: DE
Inventors: Aiain Paris Carnei
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1972-09-28
Also published as: FR2129928B1; IT952968B; GB1391797A; CH549201A; FR2129928A1; US3778619A

Description

Unser Zeichen: C 2879

COMPTEURS SCHI,UMBERQER
12, Place des Etats-Unis
92 Montroiiffe, Frankreich

Differenzschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Differenzschaltung zur Verarbeitung von von der gleichen Quelle abgegebenen und zwei verschiedenen Ausbreitungswegen entnommenen Signalen, bei denen Änderungen ihrer Eigenschaften, die unter der Einwirkung von ZufallseinfIü3aen auftreten, am Eingang eines Differenzverstärker beseitigt werden.

Bei bekannten Schaltungen wird jedes der Signale, das von einem gemeinsamen Generator kommt und verschiedene Wege durchlaufen hat, einzeln zu jedem der Eingänge der Differenzschaltung geführt, wobei jeder Eingang ausschließlich einem einzigen Weg vorbehalten ist. Diese bekannten Schaltungen weisen den grundlegenden Nachteil auf, daß die zufälligen Unterschiede der Änderungen der Signaleigenschaften nicht beseitigt werden, wie sie auf jedem der Wege beim Durchlaufen verursacht werden. Daraus ergibt sich, daß diese zufälligen Unterschiede mit den zu analysierenden systematischen Änderungen vermengt werden, was zu Fehlern führt, die in manchen Anwendungsfällen beträchtlich sein können.

209840/1009

Es iat daher erwünscht, diese zufälligen Unterschiede in den Änderungen der Eigenschaften dieaer verschiedenen Signalreihen zu beseitigen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, bei der die Enden jedes zum Differenzverstärker führenden Weges die empfangenen Signale in die für jeden der Eingänge des Differeηzverstärkers bestimmten Richtungen dadurch lenken, daß die für einen gleichen Eingang bestimmten abgeleiteten Signale mit einem besonderen gleichen Vorzeichen gekennzeichnet werden. Die aus jedem der Wege stammenden zufälligen Unterschiede der Änderungen der Signa!eigenschaften werden aufdiese Weise beseitigt, da sie in gleicher Weise an jedem Eingang des Differenzverstärkers auftreten, der nur die allein zu untersuchenden beibehaltenen systematischen Unterschiede anzeigt, die an jedem Eingang des -Verstärkers infolge des Systems der Markierung der aufgeteilten Signale beachtet werden·

Dar nachfolgend beschriebene Anwendungsfall der Erfindung, der zum besseren Verständnis ihres Zwecks beispielshalber angegeben ist, ist insbesondere wegen der Allgemeinheit und der Vielseitigkeit der Erfindung ausgewählt worden. Es werden dabei verschiedene Formen von Energie, nämlich optische und elektrische Energie, angewendet, die dazu bestimmt sind, die Transportbedingungen von elektrischer Hochspannungsenergie zu überwachen.

Zwei polarisierte Lichtstrahlen, die von einer gemeinsamen Quelle ausgehen, fallen auf Analysatoren, nachdem ihre Polarisationsebenen jeweils mit Hilfe des Faraday-Effekts um einen gewissen Winkel bei Durchgang durch einen ersten Stab aus schwerem Flintglas mit hoher Verdet-Konstanta

2Q9840/ 1009

-.-■--.■■"■- — "5 —

gedreht worden ist, wobei jeder dieser ersten Stäbe von einer Spule umgeben ist, durch die der zu überwachende Strom einer Hochspannungsleitung fließt. Die Drehung der Polarisationsebene ist dabei der Stärke des Stroms in der Leitung proportional. Jedes Lichtbündel durchläuft danach einen zweiten Stab aus dem gleichen Glas "der von einer Spule umgeben ist, die in eine Kompensationsschaltung eingefügt ist, deren Funktion darin besteht, die Polarisationsebene der Strahlen wieder in die Ausgangslage zu bringen. Der dem Strom in der Hochspannungsleitung proportionale Kompensationsstrom erlaubt dessen Messung. Die Verwendung von zwei parallelen optischen Wegen macht die Schaltung astatisch, d.h. unabhängig von magnetischen Störfeldern. Bei den bekannten Ausführungen von Differenzverstärkern fällt das aus den optischen Analysatoren jedes •der Wege austretende Licht auf eine einzige Zelle, von denen jede einen einzigen Eingang des Differeη ζverstärkers speist. Mit diesen Schaltungen können verschiedene äußere Einwirkungen auf den beobachteten Vorgang beseitigt werden, beispielsweise Änderungen der Leuchtintensität der Quelle oder die homogenen oder heterogenen magnetischen Störfelder. Wenn jedoch beispielsweise optische Verunreinigungen der Lichtintensität eines Bündels längs ei.nes ersten Wegs mehr schwächen als, die des Bündels des anderen Wegs, dann liefern die Fotozellen Signale, die von dem Differenzverstärker verarbeitet werden, der diese zufällige Änderung mit der wegen des zu überwachenden elektrischen Stroms auftretenden Änderung vermischt. Angewendet auf dieses Beispiel, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil der betrachteten Schaltung zu beheben.

Die Anwendung der Erfindung auf dieses Beispiel besteht. ,, , darin, daß jedes Licht bündel mit Hilfe der Einfügung von beispielsweise halbreflektierenden Platten.zwei Fotozellen

.209 8-4 0/1009

beleuchtet, deren elektrische Signale derart angelegt sind, daß jeder Eingang des Diff ere η ζ verstärke rs jeweils an zwei Fotozellen angeschlossen ist, die von jedem der beiden Bündel erregt sind.

Ein Ausführungs beispie 1 der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schetnatische Darstellung einer Ausführung dieses besonderen Anwendungsfalls der Erfindung,

Fig.2 eine Möglichkeit der Verbindung der Fotozellen in einer Parallelschaltung und

•Fig.3 eine Möglichkeit der Verbindung der Fotozellen in einer Serienschaltung.

Fig.1 zeigt die von den Kompensationsspulen umgebenen zwei Stäbe 10 und 20 aus schwerem Flintglas. Die zwei polarisierten Lichtbündel 11 und 21 sind beim Austritt aus diesen Glasstäben nach Durchlaufen verschiedener Wege dargestellt. In einem Winkel von 45° zur Ausbreitungsrichtung des Lichts sind halbreflektierende Platten 12 und 22 angeordnet, die die Lichtbündel in zwei Teile aufspalten, Fotozellen 141, 142, 241 und 242 werden von den vier sekundären Lichtbündeln beleuchtet, nachdem das polarisierte Licht die vier optischen Analysatoren 131, 132, und 232 durchlaufen hat, die die Aufgabe haben, die Drehung jedes der Licht bündel 11 und 21 zu überwachen. Ein Differenzverstärker 3 weist zwei Eingänge 1 und 2 auf.

Die vier Analysatoren 131, 132, 231 und 232 sind derart ausgerichtet, daß sie mittels ihrer Einstellung die Lichtbündel, die die zur Versorgung eines gleichen Eingangs 1 oder

209840/1009

221167;

des einen Teil der Anordnung 4 zur Versorgung der Korapensa= tionsspulen der Stäbe 10 Jind 20 bildenden DIfferensverstärkers 3 bestimmten Fotozellen beleuchten,'mit einem gleichen besonderen, nach folgend definier te η Vorzeichen markieren.

Die Einstellungen der Analysatoren und die Verbindungen der Fotozellen können beispielsweise folgendermaßen aus-' geführt sein: Die Analysatoren sind um 45° zu. der vom Polarisator am Austritt definierten Polarisationsebene verdreht,und zwar für die den Fotozellen 141 und 241 * die an den gleichen Eingang 1 des Differenzverstärker 3 angeschlossen sind, zugeordneten Analysatoren 131 und 231 in einem solchen Sinn, daß sich die Intensitäten der die Fotozellen 141 und .241 beleuchtenden Licht bündel unter dem Einfluß der Änderungen des beobachteten Vorgangs im. gleichen Sinn ändern, und für die den P οίο seilen 142 und 242, die an den gleichen Eingang 2 des Differensverstärkars angeschlossen sind? zugeordneten Analysatoren 132 aod 232 in einem zum zuerst ge na nets η Sinn entgegengesetzten Die in dem Differenzverstärker über äeo Weg 1 eintr Signale sind auf diese Weise von San Analysatoren 141 241 mit einem gleichen Vorzeichen markiert, während die über den Weg 2 eintretenden Signale von den Analyaatoren 142 und 242 mit einem anderen Vorzeichen markiert sind» Die als Folge von optischen Verunreinigungen, Sie sich zufällig in den Bahnen der bei 11 und 21 verlaufenden Bündel befinden, auftretenden Beleuchtungsunterschiede der Fotozellen werden auf diese V/eise an den Eingängen 1 und 2 des Differenzverstärkers kompensiert Das resultierende Signal ist daher nur ein Abbild des Vorgangs, den man au beobachten wünscht, d.h. im beschriebenen Anwenflungsfall di© Dreh winke I

209840/1009

der Polarigatioisssbeiie ίώ- Lüüts, '_;aa &,wei verschiedene Bahnen durchlaufeο hat _f öle auf die ;..1nhtintensität der zwei Bündel und folglich auf sie vonr. .Differenzverstärker gelieferten Größen einwirken «>

Dio Erfindung ist üiefet auf das eben beschriebene Ausführungsbeispiel bogren?.t, Sa ist offensichtlich, daß sie auch auf anders AusfüiiruügsforßiaD der Markierung von Bündeln mit Hilfe von anderen optischen S ige ns oh?« f ten al3 der Polarisation angewendet werüaa k&aü, so etwa bei einem Bündel, das ursprünglich mehrfarbig ist und dann iuit Hilfe von dichroitischen Elementen in siofarbige Bündel zerlegt wird.

it üiäp sgrüohe

208340/1009

Claims

η mm • Pa te η tan s prüo he

1. Differenzschaltung zur Verarbeitung von Signalen, die ausgehend von einer Lichtquelle, die eine Kenngröße darstellende Strahlen aussendet, von Fotozellen über zwei verschiedene Wege zur Beseitigung von als Folge von unterschiedlichen Zufallseinwirkungen auf jedem dieser zwei Wege auftretenden Störschwankungen empfangen werden, mit einem in jedem der zwei Wege vorhandenen Strahlenteiler, der jeweils einem Paar von Fotozellen zugeordnet ist, denen ein auf die Kenngröße ansprechendes Element vorgeschaltet ist, sowie mit einem Differenzverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eingang (1, 2) des Differenzverstärkers (3) mit zwei Fotozellen (141, 241; 142, 242) verbunden ist, • die zu zwei verschiedenen Paaren der Fotozellen gehören.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei mit dem gleichen Eingang (1, 2) des Differenzverstärkers (3) verbundenen Fotozellen (141» 241; 142, 242) in Serie geschaltet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei mit dem gleichen Eingang (1, 2) des Differenzverstärkers (3) verbundenen Fotozellen (141, 241; 142, 242) parallel geschaltet sind.

209840/ 1 009

L e e r s e

ite