SU1064211A1 - Device for touch-free measurements of current and voltage - Google Patents

Device for touch-free measurements of current and voltage Download PDF

Info

Publication number
SU1064211A1
SU1064211A1 SU803009103A SU3009103A SU1064211A1 SU 1064211 A1 SU1064211 A1 SU 1064211A1 SU 803009103 A SU803009103 A SU 803009103A SU 3009103 A SU3009103 A SU 3009103A SU 1064211 A1 SU1064211 A1 SU 1064211A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
current
conductor
optical
crystals
optical channels
Prior art date
Application number
SU803009103A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Богдан Иванович Блажкевич
Владимир Григорьевич Николайченко
Борис Константинович Казуров
Original Assignee
Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики
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 Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики filed Critical Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики
Priority to SU803009103A priority Critical patent/SU1064211A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1064211A1 publication Critical patent/SU1064211A1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее лазерный источник света, оптически св занный с расщепителем, в каждом из двух образованных с противоположных сторон проводника с током оптических каналов установлены друг за другом пол ризатор, модулирующий электромагнитооптический кристалл , расположенный в электрическом и магнитном пол х проводника с током, анализатор и фотоприемник, общие дл  выходных канальных цепей блок суммиг ровани  и блок вычитани , входы которых подключены к выходам фотоприемников , отличающеес  тем, чтот с целью повышени  помехозащищен ности , в него введены дополнительные модулирующие электромагнитооптические кристаллы и отражатели, причем кристаллы размещены в оптических каналах попарно симметрично по разные сторо- § ны от проводника с током, а отража (Л тели установлены в транзитных вершинах полученных контуров под углом 45 к пащакхцим и отраженным лучам.A CURRENT AND VOLTAGE MEASURING DEVICE FOR CONTAINING A Laser Light Source Optically Connected to a Splitter In each of two optical channels formed from opposite sides of the conductor with a current of optical channels, a modulating electromagnetically optic crystal located in an electric and magnetic field is installed. current conductor, analyzer and photodetector, common for output channel circuits, the summation unit and the subtraction unit, whose inputs are connected to the outputs of the photodetectors In order to improve noise immunity, additional modulating electro-optical optic crystals and reflectors are introduced into it, and the crystals are placed in optical channels in pairs symmetrically along different directions from the conductor with current, and the reflections (LTs are installed in transit vertices of received contours at an angle of 45 to the background and reflected rays.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани  при контроле электрических параметров высоковольт ных цепей в услови х воздействи  мешающих электромагнитных полей. Известно устройство дл  бесконтак ного измерени  тока и напр жени , содержащее оптически св занные и установленные друг за другом лазерный источник света, пол ризатор, два электромагнитооптических кристалла, расположенных в электрическом и магнитном пол х, проводники с током по разные стороны от него, два отражател , размещенных между кристаллами под углом 90° друг к другу и под углом 45 к падающим и отраженным лучам , анализатор и фотоприемник, к выходу которого подключен вычислительный блок ij . Указанное устройство обладает высокой помехозащищенностью, однако характеризуетс  значительной сложностью построени  вычислительного блока . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  бесконтактно го, измерени  тока и напр жени , содержащее лазерный источник света, оптически св занный с расщепителем, в каждом из двух образованных с про тивоположных сторон проводника с током оптических каналов установлены друг за другом пол ризатор, модулирующий электромагнитооптический кристалл , расположенный в электрическом и магнитном пол х проводника с током анализатор и фотоприемник, общие дл  выходных канальных цепей блок суммировани  и блок вычитани , входы которых подключены к выходам фотоприемников 2 .. Недостаток известного устройства заключаетс  в низкий помехозащищенности . В частности, при воздействии мешающих сторонних) электромагнитных полей на выходной сигнал, отображающий напр жение, накладываетс  токоаа  составл юща  помехи, а на выходной сигнал, отображающий ток потенциальна  составл юща  помехи. Цель изобретени  - повышение помехозащищенности подобного измерительного устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство-дл  бесконтактного измерени  тока и напр жени , содержа щее лазерный источник света, оптичес ки св занный с расщепителем, в каждом из двух образованных с псютивоположных сторон проводника с током оптических каналов установлены друг за другом пол ризатор, модулирующий электромагнитооптический кристалл, расположенный в электрическом и махнитном пол х проводника с током, ана лизатор и фотоприемник, общие дл  выходных канальных цепей блок суммировани  и блок вычитани , входы которых подключены, к выходам фотоприемников , введены дополнительные модулирующие электромагнитооптические кристаллы и отражатели, причем кристаллы размещены в оптических каналах попарно симметрично по разные стороны от проводника.с током, а отражатели установлены в транзитных вершинах полученных контуров под углом 45° к падающим и отраженным лучам. На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого устройства дл  бесконтактного измерени  тока и напр жени . Устройство содержит гелий-неоновый лазерный источник 1 монохроматического света, оптически св занный с расщепителем 2. в первый из двух образованных оптических каналов вход т установленные друг за другом пол ризатор 3, модулирующий электромагнитооптический (кварцевый) кристалл 4, отргокатель 5, кристалл 6, отражатель 7, кристалл 8, отражатель 9, кристалл 10, анализатор 11 и фотоприемник 12. Второй канал включает в себ  установленные друг за другом пол ризатор 13, кристалл 14, отражатель 9, кристалл 15, отражатель 7, кристалл 16, отражатель 5, кристалл 17, анализатор 18 и фотоприемник 19. На выходах устройства предусмотрены блок 20 суммировани  и блок 21 вычитани , входы которых подключены к выходам фотоприемников 12 и 19. Кристаллы 4и8, биЮ, 14и16, 15 и 17 размещены в оптических каналах попарно симметрично по разные стороны от проводника 22 с током в его электрическом и магнитном пол х. Отражатели 5, 7 и 9 установлены в транзитных вершинах полученных контуров под углом 45° к падающим и отраженным лучам. Устройство работает следующим образом . От лазерного источника 1 света луч поступает в расщепитель 2, где расщепл етс  на два потока света. Эти потоки после пол ризации в пол ризаторах 3 и 13 проход т вокруг проводника 22 с током в противоположных направлени х соответственно через кристаллы и отражатели 4-5-6-7-8-9-10 и 14-9-15-7-16-5-17 и имеют линейную пол ризацию, параллельную проводнику 22. Каждый электромагнитооптический кристалл обладает одинаковым коэффициентом прело1члени  по двум оптическим ос м, отличающимс  от показател  преломлени  по третьей оптической оси. При пропускании луча света с линейной пол ризацией через кристалл с отклонением от третьей оптической оси возникают одновременно линейна  и кругова  пол ризации и выходной луч расщепл етс  на два эллиптичес ких пол ризованных луча с одинаковой раст нутостью эллипсов пол ризации и взаимной перпендикул рностью их главных осей, В зависимости от прило женного электрического пол  измен - етс  разность скоростей распространени  дл  лучей с противоположньни направлени ми пол ризации и при маjbix углах относительно оси эффект сложени  лучей на фотоприемниках 12 и 19 после прохождени  анализаторов 11 и 18 можно представить как вращение направлени  пол ризации линейно пол ризованного луча с углом oi CEg, где С - посто нна  эффекта, Е - напр женность электрического пол , 2 - длина кристалла. На электромагниторптические крис .таллы воздействует и магнитное поле под действием которого происходит вращение направлени  пол ризации линейно пол ризованного луча с углом ,о6м В.Н6 , где В - посто нна  Вердета , Н - напр женность магнитного пол . Проводник 22 с током в месте расположени  электромагнитооптических кристаллов создает электромагнитное поле с напр женност ми Е и Н соответ ственно электрического и магнитного полей. Вращение направлени  пол ризации дл  противоположно расположенных по отношению к проводнику 22 кристаллов, через которые проходит один из потоков света, составл ет «, 2(,(К,,Н). Дл  другого потока света справедливо ,E + KiH-K E K7H -2K E- -2K2E, где К и К - посто нные градуировки Выходные сигналы фотоприемников 1 и 19 соответствуют: i2 + ); -2Jo ( + KjH), где JQ - интенсивность световых луСигнал на выходе блока 20 суммировани  определ етс  как + и, ., а на. выходе блока вычитани  21 - как г - 2 - 9 При воздействии на устройство помехи с напр женностью электромагнитных полей Б v( Н;( и Е J Hg дл  проти-. воположно расположенных по отношению к проводнику 22 кристаллов вращение напр жени  пол ризации можно представить дл  одного потока света в виде ,(.E+E,Hl 2lM-H4VK.(E-Ejl+W,lHi-H2l а дл  другого потока света - в виде л,„-кЛЕ4Е ух,1н-н,1-у Се-Е7Ь 2Сн н,у Тогда как дл  результирующего сигнала на выходе блока 20 суммировани  расчетное выражение будет иметь вид -JoK,ltH + 2(- Н, ) , а дл  результирующего сигнала на выходе блока вычитани  21 Щ + 2( Е,,). Так как рассто ние между проводником 22 к элактромагнитооптическими кристаллами меньше, чем рассто ние, до источника помех, погрешность от воздействи  внешних электромагнитных полей оказываетс  весьма малой. Предлагаемое устройство позвол ет одновременно контролировать ток и напр жение в высоковольтных цеп х при воздействии метающих электромагнитных полей и дает возможность размещать измерительньй преобразователь непосредственно на проводнику с током без гальванической св зи.The invention relates to electrical measuring equipment and is intended for use in monitoring electrical parameters of high voltage circuits under the influence of interfering electromagnetic fields. A device for non-contact current and voltage measurement is known, which contains a laser source of light optically connected and installed one after another, a polarizer, two electro-optical crystals located in an electric and magnetic fields, conductors with a current on either side of it, two reflectors placed between the crystals at an angle of 90 ° to each other and at an angle of 45 to the incident and reflected rays, the analyzer and the photodetector, to the output of which the computing unit ij is connected. The said device has a high noise immunity, however, it is characterized by a considerable complexity of building a computing unit. Closest to the present invention, there is a device for contactless, current and voltage measurement, comprising a laser light source, optically coupled to a splitter, in each of two optical channels formed from opposite sides of the conductor with a current of optical channels, modulating Electro-optical crystal, located in the electric and magnetic fields of a conductor with a current analyzer and photodetector, common to the output channel circuits the summation unit and the subtraction unit, whose inputs connected to the outputs of photodetectors 2. The disadvantage of the known device is low noise immunity. In particular, when disturbing third-party electromagnetic fields are applied, the output signal, which represents the voltage, is superimposed on the current component of the interference, and the output signal, which represents the current, is the potential component of interference. The purpose of the invention is to improve the noise immunity of such a measuring device. This goal is achieved by the fact that a device for contactless current and voltage measurement, containing a laser light source, optically coupled to a splitter, in each of two optical channels formed from positive-facing sides of the conductor with optical current, modulates Electro-optic crystal, located in the electric and mechanical fields of a conductor with current, an analyzer and a photodetector, common to the output channel circuits are the summation unit and the subtraction unit, the inputs of which are dklyucheny, the outputs of photodetectors introduced additional modulating elektromagnitoopticheskie crystal and reflectors, wherein the crystals are placed in the optical channels in pairs symmetrically on opposite sides of provodnika.s current, and reflectors are installed in transit vertices contours obtained at 45 ° to the incident and reflected rays. The drawing shows the functional diagram of the proposed device for contactless measurement of current and voltage. The device contains a helium-neon laser source 1 of monochromatic light optically coupled to the splitter 2. The first of the two formed optical channels consist of a polarizer 3 that modulates an electro-optical (quartz) crystal 4, a deflector 5, a crystal 6, a reflector 7, crystal 8, reflector 9, crystal 10, analyzer 11, and photodetector 12. The second channel includes a polarizer 13, a crystal 14, a reflector 9, a crystal 15, a reflector 7, a crystal 16, a reflector 5, a crista l 17, analyzer 18 and photodetector 19. At the outputs of the device, a summation unit 20 and a subtraction unit 21 are provided, the inputs of which are connected to the outputs of photodetectors 12 and 19. Crystals 4 and 8, biu, 14 and 16, 15 and 17 are placed in optical channels in pairs symmetrically on opposite sides from conductor 22 with current in its electric and magnetic fields. Reflectors 5, 7 and 9 are installed in transit tops of the received contours at an angle of 45 ° to the incident and reflected rays. The device works as follows. From the laser light source 1, the beam enters the splitter 2, where it splits into two streams of light. These flows, after polarization in polarizers 3 and 13, pass around conductor 22 with current in opposite directions, respectively, through crystals and reflectors 4-5-6-7-8-9-9 and 14-9-15-7-16 -5-17 and have a linear polarization parallel to the conductor 22. Each electro-optical crystal has the same coefficient of reflection on two optical axes, which differ from the refractive index on the third optical axis. When a beam of light with linear polarization passes through a crystal with a deviation from the third optical axis, linear and circular polarizations arise simultaneously and the output beam splits into two elliptical polarized rays with the same extensibility of the polarization ellipses and the mutual perpendicularity of their main axes, Depending on the applied electric field, the difference in the propagation velocities for the rays with opposite polarization directions and at mabix angles about the axis, the effect of the addition of the beam changes. It on photodetectors 12 and 19 after passing through analyzers 11 and 18 can be represented as a rotation of the polarization direction of a linearly polarized beam with an angle oi CEg, where C is the effect constant, E is the electric field strength, 2 is the crystal length. Electromagnetic crystals are affected by a magnetic field and under the action of which the direction of polarization of the linearly polarized beam rotates with an angle of about 6m V.H6, where B is the Verdet constant, H is the intensity of the magnetic field. Conductor 22 with current at the location of electro-optic crystals creates an electromagnetic field with strengths E and H, respectively, of electric and magnetic fields. The rotation of the polarization direction for crystals 22 that are opposite to the conductor and through which one of the light streams passes is ", 2 (, (К ,, Н). For the other light flow is true, E + KiH-K E K7H - 2K E- -2K2E, where K and K are permanent calibrations. The output signals of photodetectors 1 and 19 correspond to: i2 +); -2Jo (+ KjH), where JQ is the light intensity LuSignal at the output of summation unit 20 is defined as + and,., And on. output of the subtraction unit 21 - as r - 2 - 9 When an interference with the intensity of electromagnetic fields B v (H; (and E J Hg for crystals opposite to the conductor 22 of the crystals 22) is applied, the rotation of the polarization voltage can be represented for one stream of light in the form, (. E + E, Hl 2lM-H4VK. (E-Ejl + W, lHi-H2l and for another stream of light - in the form of l, „- KLE4E yy, 1n-n, 1-y Се-Е7Ь 2Сн н, у Whereas, for the resultant signal at the output of summation block 20, the calculated expression will be -JoK, ltH + 2 (- Н,), and for the resultant signal at the output of the block it is read and 21 u + 2 (E ,,). Since the distance between the conductor 22 to the elactromagnet-magneto-optical crystals is less than the distance to the source of interference, the error from the effects of external electromagnetic fields is very small. The proposed device allows you to simultaneously control current and voltage It is possible to place a measuring transducer directly on a conductor with a current without galvanic coupling.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее лазерный источник света, оптически связанный с расщепителем, в каждом из двух образованных с противоположных сторон проводника с током оптических каналов установлены друг за другом поляризатор, модулирующий электромагнитооптический кристалл, расположенный в электрическом и магнитном полях проводника с током, анализатор и фотоприемник, общие для выходных канальных цепей блок суммит рования и блок вычитания, входы которых подключены к выходам фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищен ности, в него введены дополнительные модулирующие электромагнитооптические кристаллы и отражатели, причем кристаллы размещены в оптических каналах попарно симметрично по разные сторо- $ ны от проводника с током, а отража- | тели установлены в транзитных верши- I/ нах полученных контуров под углом I*DEVICE FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF CURRENT AND VOLTAGE, containing a laser light source optically coupled to a splitter, in each of the two optical channel channels formed on opposite sides of the conductor with current, there is installed a polarizer modulating an electro-optical crystal located in the electric and magnetic fields of the current conductor , analyzer and photodetector, common for output channel circuits summation block and subtraction block, the inputs of which are connected to the outputs of photodetectors, different due to the fact that, in order to increase the noise immunity, additional modulating electromagneto-optical crystals and reflectors are introduced into it, and the crystals are placed in optical channels pairwise symmetrically at different sides from the conductor with current, and the reflection | The bodies are installed in the transit vertices I / s of the resulting loops at an angle I * 45 к падающим и отраженным лучам. IL45 to the incident and reflected rays. IL N9N9
SU803009103A 1980-11-18 1980-11-18 Device for touch-free measurements of current and voltage SU1064211A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU803009103A SU1064211A1 (en) 1980-11-18 1980-11-18 Device for touch-free measurements of current and voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU803009103A SU1064211A1 (en) 1980-11-18 1980-11-18 Device for touch-free measurements of current and voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1064211A1 true SU1064211A1 (en) 1983-12-30

Family

ID=20927886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU803009103A SU1064211A1 (en) 1980-11-18 1980-11-18 Device for touch-free measurements of current and voltage

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1064211A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1.-За вка GB 1570802, кл. G 01 R 15/07, 1980. 2. Оптический метод непрерывного измерени тока и напр жени высоко- вольтных линий. Экспресс-информаци ВИНИТИ Контрольно-измерительна тех ника, М., 1977, 9, реф. 53, с. 4348, рис. 5. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5034679A (en) Polarization feedback control of polarization rotating sensor
US10393785B2 (en) Optical sensing device for two-dimensional electric field measurement
US4933629A (en) Method and apparatus for optically measuring electric and magnetic quantities having an optical sensing head exhibiting the Pockel's and Faraday effects
US5731579A (en) Electro-optical voltage sensor head
US5939711A (en) Electro-optic voltage sensor head
US6362615B1 (en) Electro-optic voltage sensor for sensing voltage in an E-field
US20110169487A1 (en) Optical fiber type magnetic field sensor
SU1064211A1 (en) Device for touch-free measurements of current and voltage
WO1989009413A1 (en) Electro-optic probe
SU1173324A1 (en) Device for non-contact current and voltage measurement
JPS58140716A (en) Magnetic field-light transducer
JPH0237545B2 (en) HIKARINYORUDENKAI * JIKAISOKUTEIKI
RU2539130C1 (en) Fibre-optic device for measurement of electric field intensity
SU757990A1 (en) Optronic current meter
CN2319815Y (en) Double incident light path back type optical current sensor head
JPS59166873A (en) Optical applied voltage and electric field sensor
JP6753581B2 (en) Optical measuring device
SU1161884A1 (en) Device for contactless measurement of current and voltage
JP3494525B2 (en) Optical fiber current measuring device
JPH0228574A (en) Optical magnetic field sensor
EP0619496A2 (en) Magnetic field sensor
SU1758580A1 (en) Device for phase turn measuring
SU1272258A1 (en) Method and apparatus for measuring high voltage
SU853592A1 (en) Light flux comparator
GB1570802A (en) Measuring apparatus employing an electro-optic transducer