RU85671U1 - INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT - Google Patents

INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT Download PDF

Info

Publication number
RU85671U1
RU85671U1 RU2009113792/22U RU2009113792U RU85671U1 RU 85671 U1 RU85671 U1 RU 85671U1 RU 2009113792/22 U RU2009113792/22 U RU 2009113792/22U RU 2009113792 U RU2009113792 U RU 2009113792U RU 85671 U1 RU85671 U1 RU 85671U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
optical radiation
polarization
information
electric current
Prior art date
Application number
RU2009113792/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марат Абдуллович Ураксеев
Дмитрий Леонидович Лобанов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2009113792/22U priority Critical patent/RU85671U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU85671U1 publication Critical patent/RU85671U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

Информационно-измерительная система измерения и контроля электрического тока, содержащая последовательно соединенные источник оптического излучения в виде лазера или лазерного диода, поляризатор, фазовую пластину, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, обладающее линейным двойным лучепреломлением, свернутое в катушку, внутри которой расположен проводник с током, делитель оптического волокна, поляризационные делители, фотоприемник оптического излучения, отличающаяся тем, что в качестве фотоприемников оптического излучения с выходов поляризационных делителей использованы фотодиоды, электрически соединенные с усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых подключены к микроконтроллеру, содержащему блок обработки информации, и узлу связи.Information-measuring system for measuring and monitoring electric current, containing a series-connected optical radiation source in the form of a laser or a laser diode, a polarizer, a phase plate, polarization-preserving optical fiber with linear birefringence, rolled into a coil, inside of which there is a current conductor, a divider optical fibers, polarization dividers, optical radiation photodetector, characterized in that as optical radiation photodetectors with Exit divisors used polarized photodiodes electrically connected with amplifiers and analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to the microcontroller comprising information processing unit and the communication node.

Description

Полезная модель относится к области электрических измерений и может быть использована в электроэнергетике, в измерительной технике, в области релейной защиты и автоматики подстанций.The utility model relates to the field of electrical measurements and can be used in the electric power industry, in measuring equipment, in the field of relay protection and automation of substations.

Известно информационно-измерительное устройство контроля электрического тока и магнитного поля (патент Германии №19547021, МПК G01R 15/24, публ. 19.06.97), включающее оптически связанные датчик на основе магнитооптического эффекта Фарадея, изменяющий поляризацию светового сигнала в зависимости от переменной величины, средство ввода в датчик поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на пару взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, а также узел преобразования этих составляющих.Known information-measuring device for monitoring the electric current and magnetic field (German patent No. 19547021, IPC G01R 15/24, publ. 06/19/97), including an optically coupled sensor based on the magneto-optical Faraday effect, which changes the polarization of the light signal depending on a variable, means for inputting a polarized light signal into the sensor, means for dividing the polarized light signal into a pair of mutually orthogonal linearly polarized components, as well as a conversion unit for these components.

Недостатком данного устройства является невысокая точность и стабильность измерений в реальных условиях эксплуатации, связанная с неконтролируемым изменением состояния поляризации светового сигнала в процессе измерений, в частности, в результате воздействия внешних факторов (температуры, вибраций и т.д.).The disadvantage of this device is the low accuracy and stability of measurements in real operating conditions, associated with an uncontrolled change in the state of polarization of the light signal during the measurement process, in particular, as a result of external factors (temperature, vibration, etc.).

За прототип принята информационно-измерительная система измерения и контроля электрического тока (патент РФ №2321000, МПК G01R 15/24, 2006), содержащая источник оптического излучения в виде лазера или лазерного диода, поляризатор, фазовую пластину, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, обладающее линейным двойным лучепреломлением, свернутое в катушку, делитель оптического волокна, поляризационные делители, фотоприемник оптического излучения, фильтры нижних частот и узел обработки.For the prototype adopted information-measuring system for measuring and controlling electric current (RF patent No. 23211000, IPC G01R 15/24, 2006), containing an optical radiation source in the form of a laser or laser diode, a polarizer, a phase plate that preserves the polarization of an optical fiber with a linear birefringence, rolled into a coil, optical fiber divider, polarization dividers, optical radiation photodetector, low-pass filters and processing unit.

Недостатком данного датчика является недостаточно высокая точность измерений и ограниченные функциональные возможности вследствие отсутствия устройств обработки и хранения информации об измеренных величинах электрических токов.The disadvantage of this sensor is the insufficiently high accuracy of measurements and limited functionality due to the lack of devices for processing and storing information about the measured values of electric currents.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей.The task to which the utility model is directed is to increase the accuracy of measurements and expand the functionality.

Поставленная задача решается тем, что в информационно-измерительной системе измерения и контроля электрического тока, содержащей последовательно соединенный источник оптического излучения в виде лазера или лазерного диода, поляризатор, фазовую пластину, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, обладающее линейным двойным лучепреломлением, свернутое в катушку, внутри которой расположен проводник с током, делитель оптического волокна, поляризационные делители, фотоприемник оптического излучения, в отличие от прототипа в качестве фотоприемников оптического излучения с выходов поляризационных делителей использованы фотодиоды, электрически соединенные с усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, выходы с которых подключены к микроконтроллеру, содержащему блок обработки информации, и узлу связи.The problem is solved in that in the information-measuring system for measuring and monitoring electric current, containing a series-connected source of optical radiation in the form of a laser or a laser diode, a polarizer, a phase plate, polarization-preserving optical fiber having linear birefringence, rolled into a coil, inside which is a conductor with current, an optical fiber divider, polarization dividers, an optical radiation photodetector, in contrast to the prototype as optical radiation photodetectors from the outputs of polarizing dividers used photodiodes electrically connected to amplifiers and analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to a microcontroller containing an information processing unit, and a communication center.

На фиг. приведена структурная схема заявляемой информационно-измерительной системы измерения и контроля электрического тока.In FIG. the structural diagram of the inventive information-measuring system for measuring and controlling electric current is given.

Системы измерения и контроля электрического тока содержит в качестве источника оптического излучения 1 лазер или лазерный диод. Последовательно с источником оптического излучения 1 соединен поляризатор 2, фазовая пластина 3, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, обладающее линейным двойным лучепреломлением свернутое в катушку 4. Внутри катушки 4 проходит проводник 5 с измеряемым током I. Последовательно с сохраняющем поляризацию оптическим волокном, обладающим линейным двойным лучепреломлением, свернутым в катушку 4, оптически соединен делитель оптического волокна 6, поляризационные делители 7 и 8, фотоприемник оптического излучения состоящий из фотодиодов 9-12 и усилителей 13-16. Каждый фотоприемник оптического излучения электрически соединен с каждым аналого-цифровыми преобразователями 17-20. Аналого-цифровые преобразователи 17-20 электрически соединены с микроконтроллером 21, содержащей блок обработки информации. Для перепрограммирования микроконтроллера 21, а также для связи с внешними устройствами по цифровому выходу предусмотрен узел связи 22, подключенный к микроконтроллеру.The electric current measurement and control system contains 1 laser or a laser diode as a source of optical radiation. A polarizer 2 is connected in series with the optical radiation source 1, a phase plate 3, a polarization-preserving optical fiber having linear birefringence, rolled into a coil 4. A conductor 5 with a measured current I passes inside the coil 4, and a linear birefringence-maintaining polarization-preserving optical fiber is connected. rolled up into a coil 4, an optical fiber splitter 6 is optically connected, polarization dividers 7 and 8, an optical radiation detector consisting of photodiodes 9-12 and amplifiers 13-16. Each optical radiation photodetector is electrically connected to each analog-to-digital converters 17-20. Analog-to-digital converters 17-20 are electrically connected to the microcontroller 21, containing the information processing unit. For reprogramming the microcontroller 21, as well as for communication with external devices via a digital output, a communication unit 22 is connected to the microcontroller.

Заявляемая информационно-измерительная система работает следующим образом.The inventive information-measuring system operates as follows.

При прохождении света, излучаемого лазером или лазерным диодом 1, через поляризатор 2, он становится плоскополяризованным. При прохождении электрического тока I по проводнику 5, вокруг него создается магнитное поле, напряженность которого по закону полного тока определяется какWhen the light emitted by the laser or laser diode 1 passes through the polarizer 2, it becomes plane-polarized. When an electric current I passes through conductor 5, a magnetic field is created around it, the intensity of which, according to the law of the total current, is defined as

где R - расстояние от проводника с током до рассматриваемой точки.where R is the distance from the current conductor to the point in question.

В случае же измерения магнитного поля, последнее непосредственно воздействует на чувствительный элемент в виде катушки 3 из оптического волокна.In the case of measuring the magnetic field, the latter directly affects the sensitive element in the form of a coil 3 of optical fiber.

Катушка из оптического волокна служит магнитооптическим элементом Фарадея. При воздействии на нее магнитного поля происходит поворот плоскости поляризации плоскополяризованного луча света на угол фарадеевского вращенияAn optical fiber coil serves as the magneto-optical element of Faraday. When exposed to a magnetic field, the plane of polarization of the plane-polarized light beam is rotated by the angle of the Faraday rotation

где I - электрический ток;where I is the electric current;

No - число витков катушки из оптического волокна;N o - the number of turns of the coil of optical fiber;

V - постоянная Верде.V is the Verde constant.

При непосредственном воздействии магнитного поля угол фарадеевского вращения находится по формулеWith direct exposure to a magnetic field, the angle of Faraday rotation is found by the formula

где L - длина пути света в катушке из оптического волокна.where L is the path length of light in a coil of optical fiber.

В поляризационном делителе 6, световой сигнал делится на пару взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих (Р) и (S) оптической мощности,In the polarization divider 6, the light signal is divided into a pair of mutually orthogonal linearly polarized components (P) and (S) of optical power,

где m-глубина модуляции, Р0-мощность света при отсутствии магнитного поля.where m is the modulation depth, P 0 is the light power in the absence of a magnetic field.

Величина измеряемого сигнала будет равна отношению,The value of the measured signal will be equal to the ratio

Использование двух поляризационных делителей 7 и 8, осуществляющих деление светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, отличающиеся угловой ориентацией, позволяет получить информацию о состоянии поляризации светового сигнала в волокне, то есть о величине смещения "рабочей точки".The use of two polarization dividers 7 and 8, which divide the light signal into two different pairs of mutually orthogonal linearly polarized components of the light signal, differing in angular orientation, allows us to obtain information about the state of polarization of the light signal in the fiber, that is, the magnitude of the shift of the "operating point".

Световой сигнал с выходов двух поляризационных делителей 7 и 8 поступает по оптическому волокну в фотоприемники оптического излучения. В нем формируется четыре аналоговых электрических сигнал, которые поступают на отдельные аналогово-цифровые преобразователи 17-20. В аналого-цифровых преобразователях 17-20 аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код, который поступает в микроконтроллер 21. В микроконтроллере 21, цифровой код обрабатываться, и осуществляется хранение данных. Наличие узла связи 22 позволяет модернизировать работу информационно-измерительной системы, обновляя программное обеспечение микроконтроллера, а также служит для подключения системы к другим устройствам по цифровому интерфейсу.The light signal from the outputs of two polarization dividers 7 and 8 enters through the optical fiber into the photodetectors of optical radiation. It forms four analog electrical signals that are fed to separate analog-to-digital converters 17-20. In analog-to-digital converters 17-20, the analog signal is converted into a digital code, which is supplied to the microcontroller 21. In the microcontroller 21, the digital code is processed, and data is stored. The presence of the communication node 22 allows you to upgrade the operation of the information-measuring system, updating the software of the microcontroller, and also serves to connect the system to other devices via a digital interface.

Таким образом, предлагаемая информационно-измерительная система измерения и контроля электрического тока отличается от аналогичных систем расширенными функциональными возможностями, заключающимися в возможности сохранения результатов измерения, при необходимости обновления программного обеспечения микроконтроллера и возможности сопряжения датчика с внешними устройствами посредствам аналоговых и цифровых выходов. Наличие микроконтроллера, содержащего блок обработки информации позволяет повысить точность измерений за счет коррекции погрешностей, возникающих от влияния на постоянную Верде материала оптического волокна, колебаний температуры окружающей среды и длины волны оптического излучения.Thus, the proposed information-measuring system for measuring and monitoring electric current differs from similar systems in its expanded functionality, which consists in the possibility of storing the measurement results, if necessary, updating the microcontroller software and the possibility of pairing the sensor with external devices via analog and digital outputs. The presence of a microcontroller containing an information processing unit allows to increase the accuracy of measurements by correcting errors arising from the influence of the material of the optical fiber on the Verde constant, fluctuations in the ambient temperature and the wavelength of optical radiation.

Claims (1)

Информационно-измерительная система измерения и контроля электрического тока, содержащая последовательно соединенные источник оптического излучения в виде лазера или лазерного диода, поляризатор, фазовую пластину, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, обладающее линейным двойным лучепреломлением, свернутое в катушку, внутри которой расположен проводник с током, делитель оптического волокна, поляризационные делители, фотоприемник оптического излучения, отличающаяся тем, что в качестве фотоприемников оптического излучения с выходов поляризационных делителей использованы фотодиоды, электрически соединенные с усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых подключены к микроконтроллеру, содержащему блок обработки информации, и узлу связи.
Figure 00000001
Information-measuring system for measuring and monitoring electric current, containing a series-connected optical radiation source in the form of a laser or a laser diode, a polarizer, a phase plate, polarization-preserving optical fiber with linear birefringence, rolled into a coil, inside of which there is a current conductor, a divider optical fibers, polarization dividers, optical radiation photodetector, characterized in that as optical radiation photodetectors with Exit divisors used polarized photodiodes electrically connected with amplifiers and analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to the microcontroller comprising information processing unit and the communication node.
Figure 00000001
RU2009113792/22U 2009-04-13 2009-04-13 INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT RU85671U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113792/22U RU85671U1 (en) 2009-04-13 2009-04-13 INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113792/22U RU85671U1 (en) 2009-04-13 2009-04-13 INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU85671U1 true RU85671U1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41050118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009113792/22U RU85671U1 (en) 2009-04-13 2009-04-13 INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU85671U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102628884B (en) Closed-loop optical fiber current transformer
CN88102088A (en) A kind of method that the scale factor of measuring the instrument of exchange current by Faraday effect is proofreaied and correct of being used for
Pan et al. Optical AC Voltage Sensor Based on Two $\hbox {Bi} _ {4}\hbox {Ge} _ {3}\hbox {O} _ {12} $ Crystals
CN206496890U (en) Polarization maintaining optical fibre time delay ring test system
CN107085130A (en) Using the polarization insensitive electric current and magnetic field sensor of active compensation
CN101968507B (en) Optical fiber voltage sensor and adjustment method thereof
CN106443551A (en) Full-optical fiber current transformer monitoring system
CN106768867B (en) LiNbO 3 Performance detection system for phase modulator
CN107179431B (en) Optical fiber current sensing device and method based on birefringence real-time measurement
EP2145194B1 (en) Adaptive filters for fiber optic sensors
CN104406544A (en) Detection device and method for eliminating photoelastic modulator and environment influence based on double beam difference
CN105445519B (en) A kind of optical fiber current mutual inductor that dual wavelength works and the method for measuring electric current
CN107356412B (en) A kind of measurement method of the measuring system based on rare-earth doped optical fibre refractive index
CN206497197U (en) Optical fiber sensing ring performance detecting system
CN205898164U (en) A fiber grating formula sensing system that is used for temperature and meets an emergency simultaneous measurement
RU85671U1 (en) INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT
CN106949838A (en) A kind of optic fiber displacement sensor system
CN206556842U (en) LiNbO3 phase-modulator performance detecting systems
CN204330856U (en) The polarization error restraining device of the Y waveguide loop of optical fiber current mutual inductor
RU91180U1 (en) MULTI-CHANNEL INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND CONTROL OF ELECTRIC CURRENT
CN103335821A (en) Quarter-wave plate phase retardation measuring device and measuring method
CN108169533A (en) Feedback light fiber current mutual inductor based on spectrum imaging transformation
RU53021U1 (en) FIBER OPTICAL SENSOR OF MAGNETIC FIELD AND ELECTRIC CURRENT
RU83340U1 (en) NON-CONTACT THERMOSTABLE VOLTAGE SENSOR OF CONSTANT AND VARIABLE ELECTRIC FIELDS BASED ON ELECTRO-OPTICAL EFFECT IN CRYSTAL Bi12SiO20 (BSO)
CN106646183B (en) SLD light source test system

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100414