DE2347208C2

DE2347208C2 - Tempetaturkompensierter magnetooptischer Meßwändler

Info

Publication number: DE2347208C2
Application number: DE19732347208
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr. 8000 Muenchen Feldtkeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE2347208B1

Description

F* = F,t [I + O₁[T- T₀) + «_a (Γ - T₀T-] M_s = M₁₉ [I + b, (T - T_n) + O₈ (Γ - T₀Y-],

wobei F₅₀ die Sättigungs-Faraday-Drehung, M_s„ die Sättigungsmagnetisierung bei der Arbeitstcmperatur T₀ und a_v a« bzw, b_v b., die Entwicklungskoeffizienten sind, und daß der Hilfsmagnet die Bedingung erfüllt

b_t — α, _ i>_ä — σ₂

H_zo (N_x-N₂) M _s

wobei N_x und N, die Entmagnetisierungsfaktoren des Faraday-Drehers sind, N_x für die Jc-Richtung, N, für die z-Richtung.

2. Magnetooptischer Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. d->.ß der Faradiiy-Dreher eine Vorzugsachse parallel zur ;-Achse mit einer Anisotropiefeldstärke //, aufweist, die bei einer Reihenentwicklung zweiter Näherung in der Umgebung von 7",, eine Temperaturabhängigkeit wie folgt aufweist:

H_k = H_k0[\ + d_x (T - T₀) ~ d₂ (T - T₀Y] ,

wobei (I₁, d., die Entwicklungskoefuzienten der Reihenentwicklung sind, und dadurch, daß folgende Dimensionierungsvorschnften erfüllt sind:

(Ci₁ - C₁) H₂₀ + (α, - d_x) H_k0 + (a, - b,) (N₁ - N₁) M_s ₀ - 0
(α. - C₂) // , + (a.₂ - d_t) H_k ₀ + (a, - 6,) (N₁ - N₁) M_s „ = ü .

Die Erfindung betrifft einen magnetooptischen Meßwandler, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 besehrieben ist.

Derartige Meßwandlcr sind bekannt. Beispielsweise ist in der deutschen Auslcgcschrift 1 283 3(i3 ein derartiges Gerät beschrieben. Bei diesem bekannten Meßwandler durchstrahlt polarisiertes Licht einen Faradav-Dreher, der in einem vom zu mcssen-

Erdpotenlial liegt. Bei räumlich getrennten Anordnungen sind jedoch gleiche Temperatureinflüsse nur schwer zu gewährleisten.

Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, einen magnetooptischen Mcßwandler anzugeben, der einen Faraday-Dreher besitzt, der für sich allein bereits temperaturkompensiert ist.

Diese Aufgabe wird durch einen wie eingangs be-

den Strom abhängigen Magnetfeld angeordnet ist. 45 zeichneten magnetooptischen Mcßwandler gelöst. Beim Durchgang durch diesen Faraday-Dreher wird der gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs die Polarisationsrichtung des polarisierten Lichtes in erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Abhängigkeit von diesem Magnetfeld gedreht. Das Die Erfindung befriedigt also das Bedürfnis, einen aus dem Faraday-Dreher austretende, bezüglich bezüglich seiner Temperaturabhängigkeit optimalen seiner Polarisationsrichtung geänderte polarisierte 50 Faraday-Dreher herstellen zu können. Der Patent-Licht durchstrahlt nun einen weiteren Faraday- anspruch liefert dazu die Dimctisionierungsvorschrift. Dreher, den sogenannten Kompensationsdreher, der Die Koeffizienten der Reihenentwicklungen können sich auf Erdpotential befindet. An diesem weiteren beispielsweise experimentell ausgemessen werden.
Faraday-Dreher wird ein regelbares Magnetfeld so Der Erfindung liegt die folgende Überlegung zuangelcgt, daß das bezüglich seiner Polarisationsrich- 55 gründe: Der Quotient zwischen der Faraday-Drehung tung veränderte polarisierte Licht auf die Ursprung- F und der magnetischen Feldstärke H_x des in seiner liehe Polarisalionsrichtung zurückgedreht wird. Die Stärke vom zu messenden Strom abhängigen Magnct-Stärkc des regelbaren Magnetfeldes ist dann also ein
Maß für die Stromstärke des zu messenden Stromes.

Solange der Faraday-Dreher auf Hochspannungspotential und der wettere Faraday-Dreher, der auf Erdpotential liegt, im Betrieb den gleichen Umwelttempcraturcn ausgesetzt sind, arbeiten solche Mcßwandler genau, denn im gleichen Maße, wie sich

unter Temperatureinflüssen die Faraday-Drehung 65 die Sättigungsmagnetisierung M₅, der Faraday-Dreher des Faraday-Drehers auf Hochspannungspotcntial und die Feldstärke H₂ des Hilfsmagnclfeldcs im alländert, ändert sich auch die kompensierende Fara- gemeinen von der Temperatur ab. Trotzdem hängt day-Drchung des weiteren Faraday-Drehers, der auf das Verhältnis FZH_x in der Umgebung der Tcmpera-

fcldes ist für die im Patentanspruch beschriebene Anordnung, solange H_x <4 H₂ gilt:

F
H

(D

(N_x-N_t)M_s
Dabei hängen die Sättigungsfaraday-Drchung F_s,

tür T₀ nicht von der Temperatur ah, wenn der Hilfsmagnet die Bedingungen

(I₁-C₁ α₂ C₂

(N_x- Nj M₅₁

(2)

(3)

erfüllt. Die Materialien für den Hilfsmagneten, der das Hilfsfeld H, erzeugt, sind also so auszuwählen, daß die Bedingung (2) erfüllt ist, und die Stärke des Hilfsmagnetfeldes H, ist so zu dimensionieren, daß die Bedingung (3) erfüllt ist.

An Hand der Figur wird die Erfindung noch genauer erläutert. Zwischen den Polschuhen 1 und 2 eines Hilfsmagneten ist der Faraday-Dreher 3 angeordnet, der von der Spule 4 umschlossen ist, die ihrerseits mit den Anschlüssen 41 und 42 mit dem zu messenden Hochspannungssirom in Verbindung stein. Die Spule erzeugt in dem Iarada\ -Dreher 3 ein Magnetfeld H_x. das mit Pfeilen symbolisiert ist. Der Hi'fsmagnet erzeugt seinerseits e'.i Magnetfeld // . Der Faraday-Dreher wird von polarisiertem Licht durchstrahlt. Der in den Faraday-Dreher eintretende Lichtstrahl 50 weist beispielsweise die PoIarisation--richtung 5 auf. der aus dem [araday-Drcher austretende Lichtstrahl 60 weist beispielsweise die gegenüber der ursprünglichen Polarisationsriehtung veränderte Polarisationsrichtung 6 auf. Die Lichtstrahlen SO bzw. 60 definieren in der Zeichnung die .v-Richiung. Die Richtung des Magnetfeldes des

Hilfsmagneien H₁ definiert in der Zeichnung die z-Richtung. Cs ist ersichtlich, daß die Zeichnung nur ein prinzipielles Beispiel für einen erfindungsgemäßen Meßwandler darstellt. Zum Beispiel kann der Faraday-Rotator so ausgeführt sein, daß der ihn dur-'h- setzende Lichtstrahl im Innern des Faraday-Rotators mehrfach reflektiert wird. Dies hat den Vorteil, daß der austretende Strahl gegenüber dem eintretenden eine besonders stark verdrehte Polarisationsriehtung aufweist. Statt der dargestellten rotationssymmetri sehen Form des Faraday-Drehers kann auch bei spielsweise eine quaderähnliche Form verwandt werden.

Die Abmessungen des Faraday-Drehers in der z-Richtung werden im Verhältnis zu der auf dieser Richtung und auf der .v-Richtung senkrecht stehenden Riehtuim vorzugsweise :*o groß uewählt. daß die Feldstarke/Z₁₁ zur magnt.:.->chen Sättigung ausreicht. Damit \ernieidet man Hystereseverluste.

Besitzt der Faraday-Dreher eine Vorzügsachse, so wird er so angeordnet, daß diese Achse parallel der r.-Rkhtiing liegt. Die gegenüber dem Anspruch 1 modifizierten Diinensionierunus\orschriften gehen aus dem Anspruch 2 hervor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Magnetooptischer Meßwandler mit einem Faraday-Dreher, der in einem vom zu messenden Strom in seiner Stärke abhängigen Magnetfeld angeordnet ist, dessen Richtung im Dreher eine jr-Richtung definiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturkompensation dadurch erreicht ist, daß der Faraday-Dreher zwischen Polschuhen eines Hilfsmagneten angeordnet ist, der ein im Faraday-Dreher homogenes HUfsmagnetfeld erzeugt, das senkrecht zur .T-Richtung steht und eine z-Richtung definiert, und dessen Feldstärke H, bei einer Reihenentwicklung zweiter Näherung im Bereich einer vorzugebenden Arbeitstemperatur T₀ eine Temperaturabhängigkeit wie folgt aufweist:

H₂ -H_2n[I + C₁ (T - T₀) + C₁ (Γ - T₀Y],

20

wobei Wj₀ die Feldstärke bei der Temperatur T₀ und T der Istwert der Temperatur und C_rC, die Entwicklungskoeffizienten der Reihenentwicklung sind, und daß der Faralay-Dreher eine spezifische Sättigungs-Faraday-Drehung F₅ und eine Sättigungsmagnetisierung M_s aufweist, die bei entsprechender Reihenentwicklung folgende Temperaturabhängigkeit aufweisen: