SU1158940A1 - Device for contactless measurement of current - Google Patents

Device for contactless measurement of current Download PDF

Info

Publication number
SU1158940A1
SU1158940A1 SU833698280A SU3698280A SU1158940A1 SU 1158940 A1 SU1158940 A1 SU 1158940A1 SU 833698280 A SU833698280 A SU 833698280A SU 3698280 A SU3698280 A SU 3698280A SU 1158940 A1 SU1158940 A1 SU 1158940A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
polarizer
quarter
light
wave plate
photodetectors
Prior art date
Application number
SU833698280A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Дмитриевич Пилипко
Михаил Олегович Никончук
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко
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 Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко filed Critical Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко
Priority to SU833698280A priority Critical patent/SU1158940A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1158940A1 publication Critical patent/SU1158940A1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, содержащее источник излучени , первый пол ризатор с выходом которого св зан вход светопровода из магнитоактивного материала , окружак цего проводник с измер емым током, разделитель ортогональных пол ризаций, оптически св занный с двум  фотоприемниками, рёгистрирую|ц;ийблок , входы которого соединены с выходами фотоприемников, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности измерени , в него введены светоделитель« четвертьволно|ва  пластинка, модул тор фазы, вто1:рой пол ризатор и светосмеЬитель, а регистрирующий блок выполнен в виде змерител  разности фаз, причем све|годелитель установлен между источником излучени  и первым пол ризатором с образованием информационного и опорного оптических каналов, в последнем из них последовательно расположены модул тор фазы и второй пол ризатор , четвертьволнова  пластинка установлена на выходе светопровода, л светосмеситель - перед разделителем: ортогональных пол рн9а1шй на пути следовани  световых потоков от второго пол ризатора и четвертьволнбвой пластинки. О1 00 со 4A DEVICE FOR CONTACTLESS MEASURING CURRENT, containing a radiation source, the first polarizer with the output of which is connected to the entrance of the light guide from the magnetic material, surrounding the conductor with the measured current, separator of orthogonal polarizations, optically connected with two photodetectors, registers | the inputs of which are connected to the outputs of photodetectors, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, a quarter-wavelength splitter, a phase modulator, the second: a polarizer and and the recording unit is designed as a phase difference meter, where the attenuator is installed between the radiation source and the first polarizer to form information and reference optical channels, in the latter of them the phase modulator and the second polarizer are sequentially located, the quarter-wave plate is set to the light guide output, l light mixer - before the separator: orthogonal fields of pH9a1shy on the path of the light fluxes from the second polarizer and the quarter-wave plate. О1 00 с 4

Description

Изобретение относитс  к электроИзмерительной технике и предназначено дл  использовани  при производстве и распределении электроэнергии,в частности, в энергетических производ ственных процессах. Известно устройство дл  бесконтактного измерени  тока, содержащее на стороне высокого напр жени  первичную  чейку Фараде , а на стороне низкого напр жени  - источник пол ризованного светаJприемный узел с последовательно установленными компенсационной  чейкой ФарадеЙ9 анализатором и фотоприемником, усилитель компенсационного тока, вЙод которо го соединен с выходом фотоприемника а выход через образцовьй резистор подключен к обмотке компенсационной I  чейки Фараде  Недостатки известного устройства заключаютс  в больших аддитивных и мультипликативных погрешност х. Аддитивна  погрешность обусловлена дрейфом нул  усилител  посто нного тока. Мультипликативна  погрешность вызвана недокомпенсацией угла поворота плоскости пол ризации ог раниченного коэффициента передачи усилител . Увеличение коэффициента передачи может привести к потере устойчивости системы компенсации и самовозбуждению . Кроме того, дл  расши рени  диапазона измер емых токов при ходитс  значительно увеличивать габариты и вес компенсационной  чейки Фараде , а также потребл емую ею мощ ность. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройст во дл  бесконтактного измерени  тока содержащее последовательно установленные источник излучени ,, пол ризатор , светопровод из магнитоактивно-. го материала, окружаюп ий проводник . с измер емым током, разделитель орто гональных пол ризаций и два фотопри емника, выходы которьЬс соединены с чодами регистрирующего блока, вьшол ненного в виде измерител  отношени  интенсивности C2l. Недостатком указанного устройства  вл етс  низка  точность измерени э предопределенна  фиксацией угла по ворота плоскости пол ризации по отнощению интенсивностей ортогональных пол ризаций излучени , прошедшего светопровод. Цель изобретени  - повьпление точности измерени ,. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  бесконтактного измерени  тока, содержэлцее источник излучени J первьй пол ризатор с выходом которого св зан вход светопровода из магнитоактивного материала„ окружающего проводник с измер емым током., разделитель ортогональнъпс пол ризаций ,, оптически сБЯзанньм с двум  фотоприемниками, регистрируют.™ блок, входы которого соединены с выходами фотоприемников, введены светоделитель четвертьволнова  пластинка; , модул тор фазы, второй пол ризатор и светосмесительг а регистрируюнщй блок выполнен в виде измерител  разности фаз, причем светоделитель установлен мелоду источником излучени  и первь м пол ризатором с образованием информационного к опорного, .оптических, каналов, в .последнем из них последовательно расположены модул тор фазы и второй пол ризатор четвертьволнова  пластинка установ™ лена на выходе светопровода, а светосмеситйль - перед разделителем ортогональных пол ризаций на пути с;.едовани  световых потоков от вто рого пол ризатора и четвертьволновой пластинки„ На чертеже изобра сена функциональ- на  схема Устройства ,дл  бесконтактного измерени  тока Устройство содержит источник 1 излучени  ( азер)5 светоделитель 2, пол ризатор Зр вспомогательные согласующие линзы 4 и 5} светопровод 6 .из магнитоактивного материала, окружшощий проводник 7 с измер ег«ым то KOMj четвертьволновую гшастинку 8, модул тор фазы, состо щш из поворотного зеркала 9. укрепленного на пье- зокерамике 10j и св занного с последней генератора 11 треугольного напр жени ,, пол ризатор I2j светосмеситель 13s разделитель 14 ортогональных пол ризаций, фотрприемники 15 и 15 к регистрирующш блок 17; выполнецньй в виде измерител  разности фаз Сзе™ тоделитехш 2 установлен межд,у источником 1 излучени.й и пол ризатором 3 с образовамиек икформагтионного и опорного оптиг еских канёшсз, Ё икфсрмацибнном каи.але размещены пол. Bj всг.;ом{г&тельные сог.пасуюш г-1.: .и .5 J сзетопровод 6 и че -линзы вертьволнова  пластинка Ь, а s опорном канале - модул тор фазы (поворотное зеркало 9) и пол ризатор 12„ Светосмеситель 13 установлен перед разделителем 1А ортогональных пол ризаций на пути следовани  световьо. потоков от пол ризатора 12 и четвертьволновой пластинки 8.. Раздели™ тель 14 ортогональных пол ризаций оптически св зан с фотоприемника1-ш 15 и 16 J выходы которых соед нень с входами регистрирующего блока. 1 7. Устройство работает следз тощим образом . Излучение от источника 1 раздел - етс  светоделителем 2 на опорный и информационньй каналы. В опорном канале излучение отражаетс  от зеркала 9 и через пол ризатор 12 попадает на Светосмеситель 13, име  линейкуго по л ризадию ,. содержащую компоненты пол ризационные,, как в плоскости чер тежа,.. так и перпендикул рно плоское- ти чертежа. Это достигаетс  соответствующей ориентацией пол ризатсфа 12 При подаче треугольного напр жени  от генератора 11 на пьезокераг шку 10 положение зеркала 9 измен етс  в пространстве по закону изменени  напр жени , тем самым измен етс  опти ческий путь дл  излучени  j проЕедиего опорный канал. В информационном канале излучение проходит пол риза™ тор 3j светопровод 6 с согласующими линзами 4 и 5 на концах и четвертьволновую пластинку 8, Под дeйcтвиe в магнитного пол  измеренного тока 3 $ протекающего в проводнике 7 излучение , прошедшее светопровод 6 благодар  эффекту Фараде 5 имеет линейную пол ризацию с плоскостью, повернутой на угол б относительно штоскости по- л ризациИ5 котор ю излучение после, прохождени  пол ризатора . 0 пропорционален току :.С В , где В посто нна  Верде Известно ,что линейна  пол ризаци  - вл етс  двук циркул р -1ьгх с ортогокаль НЫМИ пол ризаци миJ Тове.с ПрОТИЕОПО лоЕШыми направлени ми врашени.  с- .По ворот плоскости пол ризадии ра.й.ноца иен разности фаз между циркул рныгда ортогональными пол ризахщ ки. Чет-вертьволнова  пластинка 8 преобразуе две циркул рные оитогокапьщйе пол рнзЕции в две линейные ортогональные, Относительный сдвиг фаз между ортого нальными пол ризаци ми сохран етс . Излучение из информационного канала, им.еющёе разность фаз между линейными компонентами пол ризации, пропорционапьн то току J , смешиваетс  на светосмесителе 13 с линейно пол ризованHbsii излучением опорного канала, не ш-1ею цим сдвига фаз между ортогонально пол ризованными линейными компонентами . На светосмесителе 13 происходит двулуче.ва  интерференци  дл  одинаково пол ризованных излучений, Разделитель 14 ортогональных пол ризаций производит пространственное разделение интерференционных картин дл  ортогональных линейных пол ризаций у кажда  из которых регистрируетс  одним из фотоприемников 15 и 16. При модул ции фазы опорного канала интерференционные картины начинают двкгатьс .со скоростью, пропорцио-. нальной изменению фазы (изменению оптического пути опорного канала). Таккак между ортогональными пол ризаци ми имеетс  сдвиг фаз , обусловленньй эффектом Фараде , то макси14умы интерференционных картин дл  ортогональньсх пол ризаций сдвигаютс  друг относительно друга во вре ТА мени на величины од интерференционных картин Т одинаков дл-Я картин разных пол ризаций и опрадел етс  скоростью изменени  оптического пути опорного канала. Изменение длины опорного канала на половину длины волны излучени  соответствует изменению фазы на J и смещению интерференционной картины на период Т о С фотоприемников 15 и 16 сниbfaioTCH электрические сигналы, соотвегствующие форме интерференционной картиньи Разность фаз между этими сигналаг-ш измер етс  регистрирующим блоком 17, Погрешность измерени , свойственна  предлагаемому устройству, определ етс  точностью измерени  интервалов времени и линейностью перестройки фазы излучени  опорного канала и оцениваетс  в Ю , что в 100 раз лучше5 чем дл  известного устройства Г27.The invention relates to electrical measuring technology and is intended for use in the production and distribution of electric power, in particular, in energy production processes. A device for contactless current measurement is known, which contains a primary Farad cell on the high voltage side and a polarized light source on the low voltage side and a receiving unit with a sequentially installed compensation cell Faraday9 analyzer and photoreceiver, the amplifier of the compensation current, in which the output current is connected and the output through an exemplary resistor is connected to the winding of the compensation I Farad cell. The disadvantages of the known device are large additive ones. and multiplicative inaccuracies x. The additive error is due to the zero drift of the dc amplifier. The multiplicative error is caused by undercompensation of the angle of rotation of the polarization plane of the limited gain coefficient of the amplifier. Increasing the transmission coefficient can lead to loss of stability of the compensation system and self-excitation. In addition, to expand the range of measured currents, the size and weight of the Farad compensation cell, as well as the power consumed by it, are significantly increased. The closest technical solution to the invention is a device for contactless current measurement containing a successively installed radiation source, a polarizer, a light guide from a magneto-active. th material, environmental conductor. with the measured current, the separator of orthogonal polarizations and two photodetectors, the outputs of which are connected to the clock of the recording unit, implemented as an intensity ratio meter C2l. The disadvantage of this device is the low accuracy of measurement, predetermined by fixing the angle along the collar of the polarization plane with respect to the intensities of the orthogonal polarizations of the radiation transmitted by the light guide. The purpose of the invention is to improve measurement accuracy,. This goal is achieved by the fact that a device for contactless current measurement, containing a radiation source J first polarizer with an output which connects the light guide from the magnetically active material surrounding the conductor with the measured current. The separator is orthogonal to polarisations with two photodetectors. register. ™ block, the inputs of which are connected to the outputs of photodetectors, a quarter-wave plate splitter introduced; , phase modulator, second polarizer and light mixer; the recording unit is designed as a phase difference meter, the beam splitter is set to melodious by the radiation source and the first polarizer with the formation of information to the reference, optical channels, in the last of them the module the phase torus and the second polarizer of the quarter-wave plate is installed at the light guide exit, and the light mixer is placed in front of the orthogonal polarization divider on the way; second, the light fluxes from the second polarity Ator and quarter-wave plate. In the drawing there is a functional diagram of the Device for non-contact current measurement. The device contains a source of radiation (azer) 5 a beam splitter 2, a polarizer Zr auxiliary matching lenses 4 and 5} a light guide 6. of magnetic material, surrounding conductor 7 with a Komj quarter wave waveguide 8, a phase modulator consisting of a rotating mirror 9. reinforced on piezoceramic 10j and connected to the last generator 11 of a triangular voltage polarizer I2j pick-up 13s separator 14 orthogonal polarizations, photo receivers 15 and 15 to register the unit 17; performed as a phase difference meter, Sze ™ Todelitex 2 is installed between, at the source of 1 radiation and polarizer 3 with the shapes of the formatio and reference and optical kaneshsz, Yi Ikfsrmatsibnny ka.ale floor placed. Bj sat.; Ohm (g & telny sog.pasuyushy g-1 .: .and .5 J with a 6-pipe and four lenses a vertical-wave plate b, and s a reference channel - a phase modulator (rotating mirror 9) and a polarizer 12 " The light mixer 13 is installed in front of the separator 1A of orthogonal polarizations along the path of the light beam. flows from the polarizer 12 and the quarter-wave plate 8. .. Separate ™ the 14 orthogonal polarizations are optically coupled from the photodetector 1-sh 15 and 16 J whose outputs are connected to the inputs of the recording unit. 1 7. The device works in a sluggish way. The radiation from the source 1 is divided by the beam splitter 2 into the reference and information channels. In the reference channel, the radiation is reflected from the mirror 9 and through polarizer 12 enters the light mixer 13, having a linear array of polarization,. containing polarization components, both in the drawing plane, .. and perpendicular to the plane of the drawing. This is achieved by the corresponding orientation of the polarista 12. When a triangular voltage is applied from the generator 11 to the piezoelectric core 10, the position of the mirror 9 changes in space according to the law of voltage variation, thereby changing the optical path for emitting j through the reference channel. In the information channel, the radiation passes a polarized 3 torus 3j light guide 6 with matching lenses 4 and 5 at the ends and a quarter-wave plate 8. Under operation of a measured current of $ 3 in a magnetic field, the radiation transmitted by the light guide 6 due to the Farad effect 5 has a linear field with a plane rotated by angle b relative to the post-polarization of the polarization radiation, after passing through the polarizer. 0 is proportional to the current: C. In, where V is constant Verde. It is known that linear polarization is two circular -1: h with the orthocalcule polarization. It is protected with PROTECTIOURAL directional directions. C-. At the gate of the plane of the polarisation, the difference between the phases between circular orthogonal polarisations is yen. Chetvert-wave plate 8 transform two circular optical waves of a ground into two linear orthogonal ones. The relative phase shift between orthogonal polarizations is preserved. The radiation from the information channel, the phase difference between the linear components of polarization, proportional to current J, is mixed at the light mixer 13 with linearly polarized Hbsii by the radiation of the reference channel, not wider than the phase shift between orthogonal polarized linear components. On the light mixer 13, two-beam interference occurs for equally polarized emissions. Separator 14 orthogonal polarizations spatially separate interference patterns for orthogonal linear polarizations, each of which is detected by one of the photoreceivers 15 and 16. When the phase of the reference channel is modulated, the interference patterns begin dvkggats. with speed proportional. phase change (change in the optical path of the reference channel). Since there is a phase shift between orthogonal polarizations due to the Farad effect, the maxima of interference patterns for orthogonal polarizations are shifted relative to each other during TA and the values of interference patterns T are the same for different polarization patterns and determined by the rate of change of optical reference channel paths. Changing the length of the reference channel by half the wavelength of the radiation corresponds to changing the phase by J and shifting the interference pattern by the period T o C of the photodetectors 15 and 16 below. BfaioTCH electrical signals corresponding to the shape of the interference pattern. The phase difference between these signal lines is measured characteristic of the proposed device is determined by the accuracy of measuring the time intervals and the linearity of the tuning of the radiation phase of the reference channel and is estimated at 10, which is 100 times better 5 than for known devices G27.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, содержащее источник излучения, первый поляризатор, с выходом которого связан вход светопровода из магнитоактивного материала, окружающего проводник с измеряемым током, разделитель ортогональных поляризаций, оптически связанный с двумя фотоприемниками, регистрирую- щий ' блок , входа которого соединены с выходами фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью повьяпения точности измерения, в него введены светоделитель, четвертьволно|вая пластинка, модулятор фазы, второй поляризатор и светосмеситель, а ‘регистрирующий блок выполнен в виде измерителя разности фаз, причем светоделитель установлен между источником излучения и первым поляризатором с образованием информационного и опорного оптических каналов, в последнем из них последовательно расположены модулятор фазы и второй поляризатор, четвертьволновая пластинка установлена на выходе светопровода, А светосмеситель - перед разделителем: ортогональных поляризаций на пути следования световых потоков от второго поляризатора и четвертьволновой пластинки.DEVICE FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF CURRENT, containing a radiation source, a first polarizer, the output of which is connected to the input of a light guide from a magnetically active material surrounding a conductor with a measured current, an orthogonal polarization separator, optically coupled to two photodetectors, a recording unit whose inputs are connected to the outputs photodetectors, characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurement, a beam splitter, a quarter-wave plate, a phase modulator, a second polarizer and a light are introduced into it the mixer, a 'recording unit is made in the form of a phase difference meter, the beam splitter being installed between the radiation source and the first polarizer with the formation of information and reference optical channels, the last of them has a phase modulator and a second polarizer in series, a quarter-wave plate is installed at the output of the light guide, A light mixer - in front of the separator: orthogonal polarizations along the path of light fluxes from the second polarizer and the quarter-wave plate. 1 11589401 1158940
SU833698280A 1983-12-26 1983-12-26 Device for contactless measurement of current SU1158940A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833698280A SU1158940A1 (en) 1983-12-26 1983-12-26 Device for contactless measurement of current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833698280A SU1158940A1 (en) 1983-12-26 1983-12-26 Device for contactless measurement of current

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1158940A1 true SU1158940A1 (en) 1985-05-30

Family

ID=21102624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833698280A SU1158940A1 (en) 1983-12-26 1983-12-26 Device for contactless measurement of current

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1158940A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент FR № 1439260, хл. G 01 R,1967. 2. Рарр А. and Harms Н. Magnetooptical current transformer - Applied Optics, 1980, V. 19, N 22, p. 3729. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2262640C (en) Fiber optics apparatus and method for accurate current sensing
CN101427142B (en) Fiber-optic current sensor with polarimetric detection scheme
US3693082A (en) Apparatus for electronically measuring the angle of rotation of the polarization plane of a linearly polarized light beam produced by passage of the beam through a magneto-optical element subjected to a magnetic field to be measured
US3621390A (en) Arrangement for measuring a time variable magnetic field using the faraday effect
CN106526277B (en) A kind of Novel light path sensing unit for low pressure optical current sensor
JPH0224349B2 (en)
WO2000019217A9 (en) In-line electro-optic voltage sensor
CN103292976A (en) Interferometry-based optical fiber Verdet constant measuring system
US5042905A (en) Electrically passive fiber optic position sensor
CN111464241B (en) Measurement system and measurement method for improving precision of arrival angle of microwave signal
SU1158940A1 (en) Device for contactless measurement of current
JPH02118416A (en) Optical sensor
KR100452301B1 (en) The Apparatus and Method for Simultaneous Measurement of Current and Voltage Using Optic Fiber
KR20110039808A (en) Magnetometer using an opto-electronic oscillator
RU2033694C1 (en) Method of transmission of reference signal to points separated in space and device for its realization
SU507824A1 (en) Electrical signal comparison device
CN115184661B (en) All-fiber current transformer based on fiber ring cavity and current measurement method
SU1157416A1 (en) Multiray interference ellipsometer
SU515065A1 (en) Opto-electronic current meter
JPH0237545B2 (en) HIKARINYORUDENKAI * JIKAISOKUTEIKI
KR100228416B1 (en) Complete current-voltage measuring apparatus using light
SU757990A1 (en) Optronic current meter
JPS59166873A (en) Optical applied voltage and electric field sensor
SU716102A1 (en) Electric geosurveying station for works by method of induced polarization with harmonic currents
WO2023158335A1 (en) Fibre-optic sensor for sensing megaampere range electric currents