Способ измерения высокого напряжения и устройство для его осуществления

(5 И 4 С 01 К 13/4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ НАПРЯЕСТ 2,госуаа ственный кОмитт ссПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(56) Авторское свидетельство СССР 9 646261, кл. С 01 К 5/07, 1977.Журавлев Э.Н. и др. Оптоэлектронные методы измерения напряжений и токов в высоковольтных цепях, - Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1978, У 3, с.31.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОГО ЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДПЯ ЕГО ОСУ 11 ВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре высоковольтных электроустановок, а также для изме" рения физических величин, предварительно преобразованных в напряжение.Цель изобретения состоит в повьппении точности измерения и в обеспечении сравнения двух напряжений. Способ предусматривает оптическую обработку луча света с круговой поляризацией при пропускании его через активную среду, на которую воздействуют измеряемым напряжением. С этойцелью в устройство для осуществленияспособа дополнительно введены делитель 2 светового потока, дихроичноезеркало 11, второй поляризатор 4 ивторая ячейка 6 Керра. На чертежеизображены источник 1 монохроматического излучения, делитель 2 световогопотока, поляризаторы 3 и 4, ячейки5 и 6 Керра, клеммы 7, 8 и 9, 10,дихроичное зеркало 11, анализатор 1фотоприемник 13 и вспомогательныезеркала 14 и 15. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для использования в контрольноизмерительной аппаратуре высоковольтных электроустановок и может быть 5 также использовано для измерения других физических величин, предварительно преобразованных в напряжение.Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсациитемпературной погрешности и обеспечение возможности сравнения двухнапряжений между собой.На чертеже представлена функциональная схема устройства дпя измерения высокого напряжения, реализующего предпагаемый способ,Устройство содержит источник 1монохроматического излучения, делитель 2 светового потока, поляризаторы 3 и 4, ячейки 5 и б Керра, электрический вход ячейки 5 Керра соединен с клеммами 7 и 8 для подключения25первого источника напряжения, электрический вход ячейки 6 Керра соединен с клеммами 9 и 10 .для подключения второго источника напряжения, дихроичное зеркало 11, анализатор 12,фотоприемник 13, вспомогательныезеркала 14 и 15, Делитель 2 светового потока установлен между выходомисточника 1 монохроматического излучения и входами поляризаторов 3 и 4,оси поляризации которых ориентированы взаимно перпендикулярно, Световойвход ячейки 5 Керра оптически связанс выходом поляризатора 3, а световой вход ячейки 6 Керра - с выходомполяризатора 4. Дихроичное зеркало 4011 оптически связано по прозрачномувходу с выходом ячейки 5 Керра, поотражающему входу - с выходом ячейки6 Керра, а по выходу - с входом анализатора 12, ось поляризации котороого ориентирована под углом 45 косям поляризации обоих поляризаторов,Вход фотоприемника 13 оптически связан с выходом анализатора 12. Вспомогательные зеркала 14 и 15 обеспечивают организацию соответствующих оптических связей.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии световой поток с круговой поляризацией от источника 1 монохроматического излученияпопадает на делитель 2 и делится им на две равные части также с круговойполяризацией. Одна часть световогопотока поступает на поляризатор 3,а другая, отражаясь от зеркала 14,на поляризатор 4. Так как оси поляризации их взаимно перпендикулярны,то плоскости поляризации световых потоков после поляризаторов 3 и 4 также оказываются взаимно перпендикулярными и попадают на световые входы ячеек 5 и б Керра.Ячейки 5 и б Керра установленытак, что их электроды 7, 8 и 9, перпендикулярны плоскостям поляризации входных световых потоков. Это обеспечивает параллельность плоскостейполяризации проходящих через ячейки5 и б Керра световых потоков и электрических полей, возникающих в них при приложении напряжений к управляющим электродам 7, 8 и 9, 10. Однако в исходном состоянии напряжения к электродам 7, 8 и 9, 10 не приложены и с выходов ячеек 5 и 8 .Керра выходят световые потоки с взаимно перпендикулярными плоскостямиполяризации.С выхода ячейки 5 Керра световойпоток поступает на дихроичное зеркало 11 со стороны пропускания, а с выхода ячейки 6 Керра, отражаясь от зеркала 15, - со стороны отражения,В результате после дихроичного зеркала 11 получается суммарный световой поток, составляющие которого имеют взаимно перпендикулярные плоскости поляризации. Кроме того, в результате идентичности ячеек 5 и 6 Керра и соответствующей установки остальных оптических элементов после делителя 2 светового потока до дихроичного зеркала 11, обеспечивающих равную оптическую длину путей двух световых потоков, колебания электрической (и магнитной) составляющих в обоих слагаемых и в световом потоке после дихроичного зеркала 11 оказываются синфазными. Оптические длины путей этих световых потоков могут быть и неравными, но отличающимися на целое число длин волны светового потока.Таким образом, после дихроичного зеркала 11 в результате сложения двух световых потоков с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации без сдвига фаз образуется линейно поляризованный световой поток1 О с плоскостью поляризации, расположенной под углом 45 (по диагонали) к плоскостям поляризации слагаемых световых потоков, который попадает на анализатор 12 с плоскостью поля риэации, перпендикулярной (диагонали) плоскости поляризации падающего светового потока. В результате световой поток через анализатор 12 не проходит и на фотоприемник 13 не попадает.При измерении одного напряжения оно прикладывается к управляющим электродам одной из ячеек Керра, например к электродам 7 и 8 ячейки 5 5 Керра. В результате этого пропорционально приложенному напряжению изменяется коэффициент преломления активного вещества ячейки 5 Керра для светового потока с плоскостью поля риэации, перпендикулярной управляющим электродам 7 и 8, Изменяется оптическая длина пути светового потока, прошедшего через ячейку 5 Керра, и вносится сдвиг фазы этого светового потока по отношению к световому потоку, прошедшему через ячейку 6 Керра. Плоскость поляризации светового потока после дихроичного зеркала 11 разворачивается и прохо- ЭО дит через фазы круговой и эллиптической поляризации в зависимости от величины приложенного к ячейке 5 Керра напряжения. Световой поток на выходе анализатора 2 изменяет ин- З тенсивность, и выходной электрический сигнал фотоприемника 13 зависит от величины измеряемого напряжения.При изменении температуры окружающей среды изменяется температура 40 активного вещества обеих ячеек 5 и 6 Керра. Одновременно одинаково изменяются оптические длины путей обоих световых потоков и тем самым ис; ключается погрешность измерения на пряжения от изменения температуры.При подаче напряжений на управляющие электроды 7, 8 и 9, О ячеек 5 и 6 Керра при их равенстве одинаково изменяют оптические длины путей обо их световых потоков и сдвиг фаз их отсутствует. В результате на выходах анализатора 12 и фотоприемника 13 сигналы также отсутствуют. Если подаваемые на управляющие электроды 7, 55 8 и 9, О ячеек 5 и 6 Керра напряжения различны, например на ячейке 5 Керра напряжение больше, то различны оптические длины путей световых потоков. При этом разность их зависит от величины разности напряжений и на выходах анализатора 12 и фотоприемника 13 появляются сигналы, также зависящие от величины разности приложенных к ячейкам 5 и 6 Керра напряжений,Таким образом, обеспечивается повышенная точность измерения напряжения эа счет исключения погрешности из-за изменения температуры окружающей среды, Кроме того, имеется возможность сравнивать два напряжения,например, производить их сложениеили вычитаниеФормула изобретения1, Способ измерения высокого напряжения, заключающийся в выделении из луча света с круговой поляризацией линейно поляризованного светового потока и пропускании его через оптически активную среду, находящуюся под воздействием измеряемого напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности сравнения двух напряжений между собой, выделяют дополнительный линейно поляризованный световой поток с плоскостью поляризации, перпендикулярной плоскости поляризации основного потока, пропускают его по дополнительному оптическому пути, равному по длине основному или отличающемуся от него на целое число длин волны светового потока, через дополнительную активную среду, идентичную основной, после чего суммируют оба световых потока, выделяют составляющую с плос - костью поляризации, перпендикулярной диагонали двух плоскостей поляриэации световых потоков, и по величине этой составляющей судят о величине измеряемого напряжения.2. Устройство для измерения высокого напряжения, содержащее источник монохроматического света, первый поляризатор, первую ячейку Керра, световой вход которой оптически связан с выходом первого поляризатора, а электрический вход соединен с клем - мами для подключения первого источника напряжения, анализатор и фото- приемник, вход которого оптически связан с выходом анализатора, о т -1272258 Составитель Л.МорозовТехред М,Ходаннч Корректор Л.Пилипенко Редактор В. Петраш Заказ 6334/44 Тираж 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены делитель светового потока, дихроичное зеркало, второй поляризатор и вторая ячейка Керра, причем делитель светового потока установлен между выходом источника монохроматического излучения и входамиобоих поляризаторов, оси поляризациикоторых ориентированы взаимно перпендикулярно, дихроичное зеркало оптически связано по прозрачному входус выходом одной ячейки Керра, по отраженному входу - с выходом другойа по выходу - с входом анализатора, ось поляризации которого ориентироавана под углом 45 .к осям поляризации обоих поляризаторов, световой вход второй ячейки Керра оптически связан с выходом второго поляризатора, электрический вход соединен с клеммами для подключения второго источника напряжения, а электро ды обеих ячеек Керра ориентированы перпендикулярно осям поляризации соответствующих поляризаторов.