SU1647416A1 - Электрогирационное устройство дл бесконтактного измерени высокого напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительной технике высоких напр жений. Цель изобретени  - повышение точности измерений напр жени  и расширение диапазона измер емых напр жений Устройство содержит источник 1 излучени , пол ризатор 2, электрогираци- онный монокристалл 5 центросимметрично кристаллографического класса с оптически прозрачными электродами 6 на торцах, призменный анализатор 7, фотоприемники 9,10 и функциональный преобразователь 11 Введение модул тора 3, компенсатора 4, генератора 8 и синхронного детектора 12 позвол ет существенно уменьшить погрешность измерений, св занных с разного рода нестабильност ми как электронных, так и оптических каналов передачи-преобразовани  энергии, а также уменьшить нижний предел измер емых напр жений. 2 ил

Description

и&и

О

4ь ч4

Ь

J

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительной технике высоких напр жений.

Цель изобретени  - повышение точно- сти измерений напр жени , а также расширение диапазона измер емых напр жений.

На фиг.1 приведена функциональна  схема элек.трогирационного устройства дл  бесконтактного измерени  высоких напр - жений; на фиг.2 - эпюры сигналов, по сн ющие принцип действи  устройства.

Электрогирационное устройство дл  бесконтактного измерени  высоких напр жений содержит оптически последова- тельно св занные источник 1 излучени , пол ризатор 2, модул тор 3, компенсатор 4, электрогирационный монокристалл 5 цент- росимметричного кристаллографического класса с оптически прозрачными электрода- ми 6 на торцах, анализатор 7, генератор 8, соединенный с модул тором 3. Выходы анализатора 7 соединены с входами фотоприемников 9 и 10 соответственно. Выходы фотоприемников 9 и 10 подключены к пер- вому и второму входам функционального преобразовател  11 соответственно, выход функционального преобразовател  11 соединен с сигнальным входом синхронного детектора 12, вход синхронизации которого соединен с синхронизирующим выходом генератора 8. Выход синхронного детектора 12  вл етс  выходом устройства.

Устройство работает следующим образом .

Световой луч, генерируемый источником 1 излучени , проходит последовательно пол ризатор 2, модул тор 3 и компенсатор 4. На выходе пол ризатора 2 пучок света линейно пол ризован. Линейный характер пол ризации света может изменитьс  при прохождении модул тора 3 даже при отсутствии управл ющего сигнала генератора 8 на нем. Свет при этом приобретает эллиптический характер пол ризации. Дл  ком- пенсации спонтанной эллиптичности используетс  компенсатор4, с помощью которого эллиптически пол ризованный свет преобразуетс  в линейно пол ризованный,

Таким образом, при отсутствии управл ющего сигнала генератора 8 на модул торе 3 на выходе компенсатора 4 свет имеет линейный характер пол ризации. Далее световой пучок проходит через электроги- рационный кристалл 5 с оптически прозрачными электродами 6 на торцах, к которым приложено измер емое напр жение U0.

Под действием напр жени  U0 в кристалле происходит поворот плоскости пол ризации этого светового луча на угод бэг. После этого луч расщепл етс  анализатором 7, плодкости пропускани  которого составл ют угол 45° с плоскостью пол ризации света на выходе из компенсатора 4. Образовавшиес  при этом два луча поступают на фотоприемники 9 и 10, где светова  энерги  преобразуетс  в напр жени  LH и U2. Функциональный преобразователь 11 преобразует Ui и Da в напр жение

U arcsin -xrr-.(2)

Ui + U2

U - 2 (5эг 5эГа- /2: /2.(3)

Так как 5ЭГ пр мо пропорционально величине измер емого напр жени , то в идеальном случае напр жение также оказываетс  пр мо пропорциональным напр жению .

С генератора 8 на модул тор 3 подаетс  управл ющий сигнал типа меандр таким образом , что под его воздействием модул тор 3 измен ет характер пол ризации проход щего через него света Величина изменени  при этом зависит от амплитуды управл ющего сигнала и устанавливаетс  такой, что на его выходе из компенсатора 4 во врем  подачи сигнала свет имеет круговую (циркул рную) пол ризацию (дл  электрооптических модул торов напр жение, необходимое дл  этого, называетс  полуволновым ).

При прохождении циркул рно пол ризованного света через электрогирационный монокристалл, к которому приложено напр жение Uo любой величины, сигнал элек- трогирации должен быть тождественно равен нулю. Таким образом сигнал электро- гирации оказываетс  промодулирован по амплитуде с глубиной модул ции 100%. На выходе функционального преобразовател  11 содержатс  также шумовые составл ющие , обусловленные нестабильност ми, оптических и электронных каналов передачи - преобразовани  энергии. Этот сигнал поступает на информационный вход синхронного детектора 12, который синхронизируетс  сигналами типа меандр с генератора 8. С выхода синхронного генератора 12 снимаютс  сигналы с компенсированным содержанием шумовых гармоник, вызванных перечисленными причинами.

Применение синхронного детектора при совпадении частот входного измер емого и опорного сигналов, т.е. в режиме фазочувствительного выпр мител  обеспечивает существенное подавление шумовых гармоник. Эпюры сигналов, по сн ющие принцип действи  устройства, приведенные на фиг.2, соответствуют: 1 -измер емому напр жению U0; 2 - сигналу помехи п: 3 - сигналу генератора Ur с амплитудой

U -, равной полуволновому напр жению

модул тора 3; 4 - состо нием пол ризации излучени  на выходе электрогирационного монокристалла: 5 - сигналу на выходе функционального преобразовател  11 ифп; 6 - сигналу на выходе синхронного детектора Усд. На эпюрах 1,2,3,5,6 по оси абсцисс отложено врем  в относительных единицах, по оси ординат - соответствующие напр жени  в относительных единицах. Стрелками на эпюре 4 показаны направлени  колебаний вектора электрического пол  световой волны в плоскости, перпендикул рной направлению распространени  излучени . При этом ось ординат совпадает с направлением этих колебаний при U0 равном нулю. В промежутках времени, когда Ur

равно U - циркул рный характер пол ризации излучени  на выходе из электрогирационного монокристалла схематично обозначен знаками.

Повышение точности измерений достигаетс  путем использовани  модул ционной методики и процедуры синхронного детектировани , что позвол ет существенно уменьшить погрешность измерений, св занных с разного рода нестабильност ми как электронных, так и оптических каналов

передачи - преобразовани  энергии, Расширение диапазона измерений достигаетс  за счет уменьшени  нижнего предела измер емых напр жений.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электрогирационное устройство дл  бесконтактного измерени  высокого напр жени , содержащее источник излучени , оптически св занные пол ризатор, электрогирационный монокристалл центро- симметричного кристаллографического класса с оптическими прозрачными электродами на торцах, призменный анализатор, два фотоприемника и функциональный преобразователь , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  диапазона измер емых напр жений , дополнительно введены оптически св занные модул тор, компенсатор, генератор и синхронный детектор, причем модул тор и компенсатор расположены между пол ризатором и электрогирационным монокристаллом и оптически св заны с ними, генератор соединен с модул тором, выходы анализатора оптически св заны с входом первого и второго фотоприемников, которые соединены с первым и вторым входами

   функционального преобразовател , выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора, синхронизирующий вход которого соединен с генератором.

   Ubn

   -ft

   1