SU1019343A1 - Optical electronic measuring device - Google Patents

Optical electronic measuring device Download PDF

Info

Publication number
SU1019343A1
SU1019343A1 SU813333853A SU3333853A SU1019343A1 SU 1019343 A1 SU1019343 A1 SU 1019343A1 SU 813333853 A SU813333853 A SU 813333853A SU 3333853 A SU3333853 A SU 3333853A SU 1019343 A1 SU1019343 A1 SU 1019343A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
optical
additional
inputs
photodetector
Prior art date
Application number
SU813333853A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Аркадьевич Визнер
Владимир Михайлович Лукашев
Original Assignee
Институт электроники АН БССР
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 Институт электроники АН БССР filed Critical Институт электроники АН БССР
Priority to SU813333853A priority Critical patent/SU1019343A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1019343A1 publication Critical patent/SU1019343A1/en

Links

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначен дл  использовани  при создании комплексов измерени  электрических параметров , например импульсного напр жени , с полной гальванической разв зкой контролируемого:, объекта регистрирующей аппаратуры. Известно оптоэлектронное измерительное устройство, содержащее источ ник излучени , св занный через согла сующий оптический блок с оптическим световодом, имеющим активную область с эффектом Фараде  и размещенным вну ри электромагнитного преобразовател  фотоприемник, установленный на противоположном конце оптического свето вода и соединенный через усилитель с входом регистрирующего прибора Г Недостатки устройства, предусматр вающего предварительное преобразован измер емого параметра в магнитное по ле, сопр жены с ограниченным рабочим диапазоном, низкой точностью измерени  и неудовлетворительной эксплуата ционной надежностью. Ограничение рабочего диапазона устройства обусловлено зависимостью реактивного сопротивлени  обмотки электромагнитного преобразовател  от частоты и формы контролируемого сигнала. Указанна  зависимость, конечные геометрические размеры магнитного пол  в активной области оптического световода, и наконец , флуктуаци  мощности источника излучени , нар ду с изменени ми степени затухани  сигнала.в оптическом световоде, оказывают существенное отрицательное вли ние на точность измерени  и эксплуатационную надежность устройства. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  оптоэлектронное измерительное устройство содержащее установленные друг за другом оптически св занные источник излучени , пол ризатор, электрооптический модул тор и анализатор, выход которого через согласующий оптический блок и световод соединен с входом фотоприемника, усилитель, сигнальный вход которого подключен к выходу фотоприемника , и регистрирующий прибор, вход которого соединен с выходом усилител  2 J. Недостатки указанного устройства также определ ютс  невысокой точностью измерени  и низкой эксплуатационной надежностью. На результаты измерени  вли ют флуктуаци  мощности источника излучени , изменени  степени затухани  оптического сигнала на трассе источник излучени  - фотоприемник , колебание оптических потерь в электрооптическом модул торе, и при вводе излучени  в световод - изменение соотношени  пикового и среднего значений измер емого параметра. Любой из перечисленных факторов в равной степени снижает точность измерени , поскольку на стороне фотоприемника невозможно установить причину отклонени  уровн  оптического сигна-. ла, подвергаемого одновременно модул ции измер емым параметром. Пониженна  эксплуатационна  надежность устройства объ сн етс  тем, что действие отмеченных факторов может привести к потере его общей работоспособности. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  и надежности работы устройства путем компенсации непреднамеренных изменений уровн  оптического сигнала. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптоэлектронное измерительное устройство, содержащее установленные друг за другом оптически .св занные источник излучени , пол ризатор, электрооптический модул тор и анализатор , выход которого Через согласующий оптический блок и световод соединен с входом фотоприемника, усилитель , сигнальный вход которого подключен к выходу фотоприемника, и регистрирующий прибор, введены дополнительные световод, фотоприемник и усилитель, два интегратора, четыре дифференциальных усилител , блок опорного напр жени , а анализатор выполнен с дополнительным выходом, составл ющим с основным выходом систему лучей со взаимно ортогональной пол ризац ей , причем дополнительный выход анализатора через согласук ций оптический блок и дополнительный световод соединен с входом дополнительного фотоприемника , выход которого подключен к сигнальному входу дополнительного усилител , одни разноименные входы первого и второго дифференци- альных усилителей через интеграторы соединены с выходами соответствующих фотоприемников, другие разноименные входы - с выходом блока опорного напр жени , а выходы - с входами третьего дифференциального усилител , управл ющие входы усилителей подключены 3ШГ к выходу третьего дифференциального усилител , а выходы - к входам четвертого дифференциального усилител , выход которого соединен с входом регистрирующего прибора. На чертеже представлена функциональна  схема предложенного оптоэлект ронного измерительного устройства. Устройство содержит источник 1 излучени  (лазер), пол ризатор 2 (призму Плана), электрооптическйй мо дул тор 3 со вспомогательным согласующим четырехполюсником k (например , трансформатором), анализатор 5 (призму Волластона) согласущий оптйческий блок 6, световоды 7 и 8 (оптические волноводы), фотоприемники 9 и 10, усилители П иl2, блок 13 опорного напр жени , интеграторы 14 и 15 .дифференциальные усилители 16-19, регистрирую1ций прибор 20 (стробосколический осциллограф с аналого-цифровым преобразователем). Устройство работает следующим образом . Измер емый параметр через согласую щий четырехполюсник k подводитс  к электрооптическому модул тору 3. Назначение согласующего четырехполюсника 4 заключаетс , в согласовании уровн  сигнала, подаваемого на электрооптический модул тор 3 с его полуволновым напр жением. Электрооптимеский .модул тор 3 осуществл ет фазовую модул цию когерентного оптического излучени  источника 1 в соответствии с сигналом на его электрическом входе . Фазова  модул ци  преобразуетс  в амплитудную при помощи анализатора 5, ось которого располагаетс  перпендикул рно оси пол ризатора 2. На выходе анализатора 5 образуютс  два луча со взаимно ортогональной пол ризаци-ей , каждый из которых модулирован по амплитуде в соответствии с величиной измер емого параметра. Оптические сигналы посредством световодов 7 и 8 направл ютс  в фото приемники 9 и 10, где вновь преобразуютс  в электрические. С выходов фотоприемников 9 и 10 через интеграторы и 15 электрические сигналы поступают на разноименные входы дифференциальных усилителей 16 и 17 (со ответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы, либо наоборот), к другим разноименным входам которых подводитс  опорное напр жение с выхода блока 13. Назначение дифференциальных усилителей 16 и 17 состоит в анализе характера изменени  сигналов на выходах фотоприемников 9 и 10. В зависимости от причины, вызывающей это изменение, на выходе дифференциального усилител  18 вырабатываетс  или не вырабатываетс  .выходной, компенсирующий сигнал. Изменение мощности источника } излучени , степени затухани  оптического сигнала на трассе источник 1 излучени  - электрооптический модул тор 3 - световоды 7 и 8, коэффициента отражени  от торцов кристалла модул тора 3 приводит к одновременному изменению сигналов на обоих выходах анализатора 5, причем синфазно в лучах с ортогональной пол ризацией. При одновременном увеличении или уменьшении уровней оптических сигналов на выходах анализатора 5, соответственно измен ютс  электрические сигналы на выходах фотоприемников 9 и 10, Например, уменьшение мощности источника 1 излучени  приводит к одновременному уменьшению выходных сигналов фотоприемников 9 и 10, Один из этих сигналов подаетс  на неинвертирующий вход дифференциального усилиг тел  16, а другой - на инвертирующий вход дифференциального усилител  17. В св зи с этим уровень сигнала на выходе дифференциального усилител  16уменьшаетс , а уровень сигнала на выходе дифференциального усилител  17увеличиваетс . В результате происходит противоположное изменение уровней на размещенных входах дифференциального усилител  18, которое вызывает по вление на его выходе сигнала рассогласовани . Под действием этого сигнала одновременно измен ютс  коэффициенты передачи усилителей 11 и 12 и происходит компенсаци  изменени  уровн  оптического сигнала, вызванного уменьшением Мощности источника 1 излучени . Аналогичным образом отрабатываютс  и другие непреднамеренные изменени  уровн  оптического сигнала. Электрические сигналы на выходах усилителей 11 и 12 имеют противоположные фазы, поскольку фотоприемники 9 и 10 св заны с ортогонально пол ризованными лучами анализатора 5. Эти сигналы подаютс  на входы дифференциального усилител  19 и далее на регистрирующий прибор 20.. Если же изменение уровн  электэическрго сигнала на выходе одного из фотоприемников 9 и 10 вызываетс  изменением измер емого параметра (например, изменением соотношени  пе ременной и посто нной составл щих, среднего уровн , формы), оно непременно сопровождаетс  противоположным изменением сигнала на выходе другого фотоприемника, 8 частности, увелй ение среднего уровн  измер емого параметра приводит к одновременному увеличению среднего уровн  сигнала на выходе одного фотоприемника и уменьшению на выходе другого. Соот .ветственно в одинаковой степени и с одинаковым знаком измен ютс  уровни сигналов на выходах дифференциальных усилителей 16 и 17. Уровень выходного сигнала дифференциального усилител  18 не измен етс , сигнал рассогласо10 3 вани  отсутствует и информаци  об изменении измер емого параметра поступает на дифференциальный усилитель 19 и далее на регистрирующий прибор 20, Таким образом, в предложенном уст .ройстве исключено вли ние на точность измерени  различного рода дестабилизирующих факторов, нос щих характер синфазных помех в парафазном канале .передачи информации, В св зи с этим точность и надежность работы устройства оказываютс  высокими. Представление информации в дифференциальной форме также способствует повышению технических показателей устройства вследствие уменьшени  веро тности ухода погрешности измерени  за пределы допустимого уровн ..The invention relates to electrical measuring equipment and is intended for use in the creation of complexes measuring electrical parameters, such as a pulse voltage, with a fully galvanically isolated controlled :, recording equipment object. An optoelectronic measuring device is known that contains a radiation source connected via a matching optical unit with an optical fiber having an active region with a Farad effect and located inside the electromagnetic converter a photodetector mounted at the opposite end of the optical light and connected through an amplifier to the input of a recording device G Disadvantages of the device, which preliminarily preliminarily transforms the measured parameter into a magnetic field, are coupled with a limited ochima range, low measurement accuracy and poor reliability ekspluata translational. The limitation of the working range of the device is due to the dependence of the reactance of the winding of the electromagnetic converter on the frequency and shape of the monitored signal. This dependence, the final geometrical dimensions of the magnetic field in the active region of the optical fiber, and finally the fluctuation of the power of the radiation source, along with changes in the attenuation of the signal in the optical fiber, have a significant negative effect on the measurement accuracy and operational reliability of the device. The closest technical solution to the invention is an optoelectronic measuring device containing optically coupled radiation source, a polarizer, an electro-optical modulator and an analyzer installed one after another, the output of which is connected to the input of the photodetector, the amplifier, the signal input of which is connected via a matching optical unit to the output of the photodetector, and a recording device, the input of which is connected to the output of amplifier 2 J. The disadvantages of this device are also determined to be low th measurement accuracy and low operational reliability. The measurement results are influenced by fluctuations in the power of the radiation source, changes in the attenuation degree of the optical signal on the path of the radiation source — photodetector, oscillation of optical losses in the electro-optical modulator, and when inputting radiation into the optical fiber — a change in the ratio of the peak and average values of the measured parameter. Any of the listed factors equally reduces the accuracy of the measurement, since it is not possible to establish the cause of the deviation of the optical signal level on the side of the photodetector. This parameter is simultaneously modulated by a measured parameter. The reduced operational reliability of the device is due to the fact that the effect of these factors may lead to a loss of its overall performance. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and reliability of the device by compensating for unintended changes in the level of the optical signal. The goal is achieved by the fact that an optoelectronic measuring device containing optically coupled radiation sources, a polarizer, an electro-optical modulator and an analyzer installed one after another, the output of which is connected to the photodetector input, an amplifier whose signal input connected to the output of the photodetector, and the registering device, introduced an additional light guide, photodetector and amplifier, two integrators, four differential amplifiers, a reference unit and the analyzer is made with an additional output that constitutes a system of rays with mutually orthogonal polarization with the main output, and the additional output of the analyzer through matching optical unit and the additional light guide is connected to the input of an additional photodetector, the output of which is connected to the signal input of the additional amplifier , one opposite inputs of the first and second differential amplifiers are connected via integrators to the outputs of the corresponding photodetectors, other unlike inputs the inputs are with the output of the reference voltage unit, and the outputs are with the inputs of the third differential amplifier, the control inputs of the amplifiers are connected to the output of the third differential amplifier, and the outputs are connected to the inputs of the fourth differential amplifier whose output is connected to the recorder. The drawing shows a functional diagram of the proposed optoelectronic measuring device. The device contains a radiation source 1 (laser), a polarizer 2 (a Plan prism), an electro-optical controller 3 with an auxiliary matching quadrupole k (for example, a transformer), an analyzer 5 (a Wollaston prism) matching optical unit 6, optical fibers 7 and 8 (optical waveguides), photodetectors 9 and 10, amplifiers P and l2, block 13 of the reference voltage, integrators 14 and 15. Differential amplifiers 16-19, registering device 20 (strobolic oscilloscope with analog-digital converter). The device works as follows. The measured parameter through the matching quadrupole k is supplied to the electro-optical modulator 3. The purpose of the matching quadripole 4 is to match the level of the signal supplied to the electro-optical modulator 3 with its half-wave voltage. The electric modulator 3 modulates the coherent optical radiation of the source 1 in accordance with the signal at its electrical input. Phase modulation is transformed into amplitude using analyzer 5, whose axis is perpendicular to the axis of the polarizer 2. At the output of analyzer 5, two beams with mutually orthogonal polarization are formed, each of which is modulated in amplitude according to the value of the parameter being measured. The optical signals are guided by optical fibers 7 and 8 to photo receivers 9 and 10, where they are again converted to electrical. From the outputs of photodetectors 9 and 10, the integrators and 15 receive electrical signals to the opposite inputs of differential amplifiers 16 and 17 (respectively, to the inverting and noninverting inputs, or vice versa), the other voltage inputs from the output of block 13 are applied to other other inputs. amplifiers 16 and 17 consist in analyzing the nature of the change in signals at the outputs of photodetectors 9 and 10. Depending on the cause of this change, the output of the differential amplifier 18 is produced or not It produces an output compensating signal. A change in the power of the radiation source}, the degree of attenuation of the optical signal on the path of the radiation source 1 - the electro-optical modulator 3 - the optical fibers 7 and 8, the reflection coefficient from the ends of the crystal of the modulator 3 - leads to a simultaneous change in the signals at both outputs of the analyzer 5, and orthogonal polarization. While simultaneously increasing or decreasing the levels of optical signals at the outputs of analyzer 5, the electrical signals at the outputs of photoreceivers 9 and 10 change accordingly. For example, reducing the power of the radiation source 1 causes the output signals of photoreceivers 9 and 10 to decrease simultaneously. One of these signals is fed to a non-inverting The input of the differential amplification of the bodies is 16, and the other is on the inverting input of the differential amplifier 17. In this connection, the signal level at the output of the differential amplifier 16 is reduced and the level of the signal at the output of the differential amplifier 17 is increased. As a result, an opposite level change occurs at the inputs of the differential amplifier 18, which causes the error signal to appear at its output. Under the action of this signal, the transmittances of the amplifiers 11 and 12 simultaneously change and the level of the optical signal changes due to a decrease in the Power of the radiation source 1. Similarly, other unintended changes in the level of the optical signal are performed. The electrical signals at the outputs of the amplifiers 11 and 12 have opposite phases, since the photodetectors 9 and 10 are connected to the orthogonally polarized beams of the analyzer 5. These signals are fed to the inputs of the differential amplifier 19 and then to the recording device 20. If the level change the output of one of the photodetectors 9 and 10 is caused by a change in the measured parameter (for example, a change in the ratio of the variable and constant components, the average level, shape), it certainly accompanies the opposite th signal change at the output of another photodetector 8 particularly ZOOM ix average level of the measured parameter leads to a simultaneous increase in the average signal level at the output of the photodetector and reducing the output of the other. Respectively, the levels of the signals at the outputs of the differential amplifiers 16 and 17 change to the same degree and with the same sign. The output signal of the differential amplifier 18 does not change, the error signal does not appear, and the information about the change in the measured parameter goes to the differential amplifier 19 further on the recording device 20, Thus, in the proposed device, the influence on the measurement accuracy of various destabilizing factors having the nature of common-mode interference in para ZNOM .peredachi channel information in connection with this accuracy and reliability of the device operation okazyvayuts high. Presentation of information in a differential form also contributes to an increase in the technical performance of the device due to a decrease in the probability of the measurement error going beyond the permissible level.

Claims (1)

ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее установленные друг за другом оптически связанные источник излучения, поляризатор, электрооптический модулятор и анализатор·, выход которого через согласующий оптический блок и световод соединен с входом фотоприемника, усилитель, сигнальный вход которого подключен к выходу фотоприемника, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы путем компенсации непреднамеренных Изменений уровня оптического сигнала, в него введены дополнительные световод, фотопрйемник и усилитель, два интегратора, четыре дифференциальных усилителя, блок опорного напряжения, а анализатор выполнен с дополнительным выходом, составляющим с основным выходом систему лучей со взаимно ортогональной поляризацией, причем дополнительный выход анализатора через согласующий оптический блок и дополнительный световод соединен с входом дополнительного фотоприемника, выход которого подключен к сигнальному входу дополнительного усилителя, одни разноименные входы первого и второго дифференциальных усилителей через интеграторы соединены с выходами соответствующих фотоприемников, другие разноименные входы - с выходом блока опорного напряжения, а выходы - с входами третьего дифференциального усилителя, управляющие входы усилителей подключены к выходу третьего дифференциального усилителя, а выходы к входам 4%твертого дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора.OPTOELECTRONIC MEASURING DEVICE containing optically coupled radiation source, polarizer, electro-optical modulator and analyzer, installed one after another, the output of which is connected to the input of the photodetector through an optical matching unit and optical fiber, an amplifier whose signal input is connected to the output of the photodetector, and a recording device that differs the fact that, in order to improve the measurement accuracy and reliability by compensating for unintentional changes in the level of the optical signal, d additional optical fiber, photodetector and amplifier, two integrators, four differential amplifiers, a reference voltage block, and the analyzer is made with an additional output, which constitutes a beam system with mutually orthogonal polarization with the main output, and the additional analyzer output is connected to the input through a matching optical block and an additional fiber additional photodetector, the output of which is connected to the signal input of the additional amplifier, one opposite inputs of the first and second differential The amplifiers are connected through the integrators to the outputs of the respective photodetectors, other opposite inputs to the output of the reference voltage unit, and the outputs to the inputs of the third differential amplifier, the control inputs of the amplifiers are connected to the output of the third differential amplifier, and the outputs to the inputs of 4% solid differential amplifier, the output which is connected to the input of the recording device. //
SU813333853A 1981-09-04 1981-09-04 Optical electronic measuring device SU1019343A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813333853A SU1019343A1 (en) 1981-09-04 1981-09-04 Optical electronic measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813333853A SU1019343A1 (en) 1981-09-04 1981-09-04 Optical electronic measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1019343A1 true SU1019343A1 (en) 1983-05-23

Family

ID=20975294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813333853A SU1019343A1 (en) 1981-09-04 1981-09-04 Optical electronic measuring device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1019343A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445637C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1..Патент GB W 2033601, кл. G 02 F 1/09, 1980. 2. Патент US № 117399, , 1981., *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445637C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4269483A (en) Electro-optical voltage measurement device
US4629323A (en) Birefringence type measuring device
JP2818300B2 (en) Optical AC measurement method with temperature compensation and apparatus for implementing the method
US5278499A (en) Fiberoptic apparatus for measuring electromagnetic field intensity with an electro-optic sensor
US5834933A (en) Method for magnetooptic current measurement and magnetooptic current-measuring device
CN103308783B (en) Based on the optical crystal electric-field sensor of Distributed Feedback Laser
EP0605116B1 (en) Depolarizer for optical components in optical transmission system
US6208129B1 (en) Optical method and arrangement for measuring a periodic value having at least one frequency component
SU1019343A1 (en) Optical electronic measuring device
CN111337052B (en) Y waveguide parameter measuring instrument, measuring system and measuring method
KR100452301B1 (en) The Apparatus and Method for Simultaneous Measurement of Current and Voltage Using Optic Fiber
JPH07270505A (en) Optical fiber type measuring instrument and method
JPS59669A (en) Optical fiber magnetic field sensor
JPS6235627B2 (en)
RU2748305C1 (en) Fiber-optic sensor of magnetic field and electric current
CN111816961B (en) High-stability ultra-narrow single-passband microwave photonic filter
CN110749551B (en) Coal mine optical fiber current sensor based on polarization analysis
SU1339453A1 (en) Alternating and pulse current magnetooptic converter
SU1221496A1 (en) Arrangement for measuring liquid level
KR0177874B1 (en) Nonsinusoidal High Frequency Large Current Measuring Device Using Photocurrent Sensor
JPH0611415A (en) Method and device for measuring polarization dependency
CN116087839A (en) Microwave interference optical fiber sensing system for measuring Faraday rotation angle
SU1337782A1 (en) Device for noncontact measurement of a.c.effective value
CN112985586A (en) Polarization maintaining light source and optical power detection integrated equipment
SU1427971A1 (en) Meter of degree of coherence of laser radiation