Устройство для измерения высокого напряжения

снаб- чаюрад енина Знамени им.В,И.Ле ельство2, 1966Гогог спггепг.яе 11.пев"Ргос.23, У 10,ИЗМЕРЕНИЯержащееенные истоветовогоическихторых подГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ И(71) Грузинский орденаордена Трудового Краснополитехнический институ нина(56) 1. Авторское свидетУ 240836, кл. С 01 К 15/О2, Кояегв А.1. Мегеройвдшп 1 гапеоив аеавагеп.епгапй чо 1 Га 8 е оп ЬдяЬ чо 1 гапа "д орг 1 са 1 гесЬпдрев1 пв Е 1 ес. Еп 8." 1976, 1957-960.(54)(57) УстРОЙстВО ДляВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содпоследовательно установлник света, расщепитель спотока и два электрооптмодулятора, первый из ко ключен ко входу устройства, фотоприемный узел, выход которого подключен ко входу узла регистрацииженного индикатором, о т л ищ е е с я тем, что, с цельюповьппения точности измерения, в неговведены ограничитель апертуры,генератор электрических колебанийи частотный модулятор, узел регистра"ции снабжен последовательно включенными входным конденсатором,частотным детектором и интегратором,соединенным выходом со входом индикатора, а расщепитель световогопотока выполнен в виде билинзыВийе, причем ограничитель апертурыустановлен между электрооптическими модуляторами и фотоприемнымузлом, выход генератора электрическихколебаний соединен с одним из входов частотного детектора и с однимиз входов частотного модулятора,другой вход которого подключен квыходу интегратора, а выход - ковходу второго электрооптическогомодулятора, 1126882Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в энергосистемах при реализации оперативногоконтроля высоких напряженийпромьппленной частоты.Известно устройство для измерениявысокого напряжения, содержащеепридмнопередающий блок состоящий изисточника света, оптической системы,снабженной поляризационной призмой спрозрачной боковой гранью,фотоприемного узла и узла регистрации, электрооптический модулятор, включенныйв цепь измеряемого напряжения 11 . 15Недостаток известного устройствасвязан с низкой точностью измерения,обусловленной в основном наличиемв оптическом тракте большого количества элементов, требующих юстировки, несовершенствокоторой предопрегделяет значительные погрешности витоговой оценке напряжения.Наиболее близким техническимрешением к данному изобретению является устройство для измерениявысокого напряжения,содержащеепоследовательно установленныеисточник света, расщепитель светового потока на два луча с линейной 30поляризацией, два электрооптическихмодулятора, расположенных в электрическом поле токонесущего проводника,два анализатора, фотоприемный узел,выход которого подключен ко входуузла регистрации, снабженного, вчастности, блоком суммирования сигналов и индикатором. 2.В указанном устройстве использо-ванный принцип электрооптическоймодуляции базируется на вращенииплоскости поляризации под действиемэлектрического поля (одновременноимеет место и,вращение под действием магнитного полн), ЯНедостаток известного устройстватакже проявляется в невысокой точности измерения вследствие чувствительности к помехам общего типа иналожения на полезный сигнал, пропорциональный напряжению помехи,пропорциональной току.1(елью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигается 115тем, что в устройство для измерениявысокого напряжения, содержащее последовательно установленные источник света расщепитель световогопотока и два электрооптическихмодулятора, первый из которых включен ко входу устройства, фотоприемный узел, выход которого подключенко входу узла регистрации, снабженного индикатором, введены ограничитель апертуры, генератор электрических колебаний и частотный модулятор, узел регистрации снабженпоследовательно включенными входнымконденсатором, частотным детектороми интегратором, соединенным выходомсо входом индикатора, а расщепительсветового потока выполнен в видебилинэы Бийе, причем ограничительапертуры установлен между электрооптическими модуляторами и фотоприемным узлом, выход генератора электрических колебаний соединен с однимиэ входов частотного детектора и содним иэ входов частотного модулятора,другой вход которого подключен квыходу интегратора, а выход -ко входу второго электрооптическогомодулятора,На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для измерения высокого напряжения.Устройство содержит последовательно установленные когерентный источниксвета, расщепитель светового потока, выполненный в виде билинзы 2 Бийе, два амплитудных электрооптических модулятора 3:и 4, ограничитель 5 апертуры, фотоприемный узел б, выход которого подключен ко входу узла 7 регистрации. В состав устройства входят также генератор 8 электри. ческих колебаний и частотный модулятор 9 Узел 7 регистрации состоит из последовательно включенных входного конденсатора 10, частотного детектора 11, интегратора 12 и индикатора 13. Электрооптический модулятор 3 через изоляционное приспособление 14 включен в цепь измеряемо. го напряжения Б 1 й), вход электро- оптического модулятора 4 через изоляционное приспособление 15 подключен к выходу частотного модулятора 9, входы которого соединены с выходами генератора 8 электрических колебаний и интегратора 12. Выход генератора 8 подключен также к одному из входов частотного детектора 11Устройство работает следующимобразом,20 50 Световые потоки имеют разные ходы ди с 2 следования лучей до плоскости ограничителя 5 апертуры, где они формируют интерференционные полосы, При гашении двух волн 3-1(ху) и 1(ху) их суммарная интенсивность, усредненная по времени равна 55 з 112688Световой поток, излучаемый источ-ником 19 ,х,у)= А(х,у) ) ехр 3 Н(х у),где )А (х,у)1 - единичная амплитуда;Н(х,у) - неизменная фаза, посредством билинзы 2Вийе делится на дваабсолютно идентичных,К 1 А(х,у) ехр Н(х у)=Т 1 (х,у);9(х,у)К А(х,у)3 ехр 3 Н(ху)=Т 2( эУ)эгде К и К - коэффициенты пропор 2циональности. 15Образованные световые потокиТ 1 (хУ) и Т 2, (х 1 у) поступают на амплитудные электрооптические модуляторы3 и 4. Под действием электрическихсигналовП вх (е) =1(с) =Е,зпы,П( ) = Го+ П, ( ) 1 со з (ы + Ч,) = 2 ,где Б(Г) - компенсирующий сигнал,формируемый частотным модулятором 9,подаваемый на обкладки электрических 25модуляторов 3 и 4, возбуждаютсяэлектрические поля Е и Е .Эти поляизменяют вектора поляризации и опреде.ляют фазы колебаний в кристаллахэлектрооптических модуляторов 3 и 4, зОиз которых последний имеет меньшиегеометрические размеры по длине,что учитывается в индикаторе 13.Можно показать,что интенсивности(х У) и с 12(х У) световых потоковпрошедших через электрооптическиемодуляторы 3 и 4, при качественныхконструктивных элементах и совершенной юстировкеописываются уравнениями21(х,у) = 11(0) вп р, Е,;Ф"Г 2 (х,у) = 3 (О) здп 1 ц, 12,где ы, и цт - коэффициенты, характеризующие тип и размеры кристаллов;45Т 4(0) э 1(О) - положительные параметры, зависящие отинтенсивности источника 1 света. у11,вп (р 1, 12 Ег 1Выбирая центральную интерференционную полосу посредством щели в ограничителе 5 апертуры, обеспечиваем падение светового потока на фотоприемный узел 6 с интенсивностью ,11(х,у).Электрический сигнал с выхода фотоприемното узла б поступает на конденсатор 10, где отфильтровываются постоянная и медленно меняющиеся составляющие, Частотный детекторвыделяет из всего спектра амплитуду того сигнала, частота которого равна управляющей частоте Яо, а положение фазы Ч постоянно отноосительно фазы управляющего сигнала. В данном случае управляющее напряжение формируется формирователем прямоугольных импульсов, встроенным в частотный детектор 11 и воспринимающим сигналы от того же генератора, что и частотный модулятор 9, т.е. сигналысоя(уо + ро). Можно показать, что на выходе частотного детектора 11 будет иметь место напряжение 11, (Г), соответствующее соотношениюП , =Е Ы (6) где- постоянный коэффициент.Сигнал 011 (г) поступает на вход интегратора 12, который вырабатываетнапряжение 012 (г) = ь ЮсНа напряжение П (г.) накладывается синусоидальноенапряжение И 8 = Чо соя(1, Т + у ), вырабатываемое генератором 8, и в результате на выходе частотного модулятора 9 фс мируется компенсирующий сигнал П = П(С) в соответствии со вторым соотношением (3), Воздействие Б(Т) на электрооптический модулятор 4 продолжается до тех пор, пока не будет удовлетворено, условие динамического равновесия всей системы, т.е.К 1(х,у) =1, (х,у) - ь (х,у) = О или(ху) = 2(ху)При этом условии входйой сигнал интегратора 12 равен нулю,что приводит к значению компенсирующего поляО- н 1 эгде вектора Е и Ег представляютсобой вектора электрических полей,образованные при воздействии на1126882 авитель Л,Морозовед С.Легеза Корректор ЛПилипенко имохи Тираж 710 ПодписноеИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35, Москва, Б, Раушская наб., д.4/ аказ 8686/ атент", г.ужгород, ул.Проектная электрооптические модуляторы 3 и 4сигналов вида (3. Любое отклонение,1 - ф 1 Е 4 Ь Е компенсируетсяцепью обратной связи. Выходное напряжение 0 (й) интегратора 12указывается индикатором 13,Испытания предложенного устройства при измерении напряжений до200 кВ подтверждают обеспечиваемуюим повышенную точность измерения.5 Погрешности итоговых. результатовне превышали + 0,1 Х.