磁光電流角度比較方法及其裝置的製作方法
2023-07-01 00:31:26
專利名稱：磁光電流角度比較方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬電工儀表類，特別適用於大電流工測量場合。
中國專利《多通道開口式直流大電流比較儀》(專利號85100829)，其結構必須保證反饋繞組的安匝數與被測電流母線中的安匝數相平衡以保持零磁通狀態;反饋繞組中的電流跟蹤被測電流母線中的電流，將反饋繞組中的電流值乘以一定的變化係數，即得被測電流值。但由於外磁場的影響，上述發明賴以存在的基礎-零磁通將受到幹擾幹擾，導致測量時出現的零磁通並不是測量本身所要求的零磁通。為此，上述專利中提供了一整套減少外磁場影響的結構措施;如採用獨立的多通道系統，每一個通道設反饋繞組與激勵繞組，在鐵芯外設激勵繞組，還設有屏蔽鐵芯等。這種結構形式，還由於兩個主鐵芯繞組必須完全對稱，因此製造工藝要求高，外加屏蔽鐵芯，使得結構臃腫，體積大，重量大。該發明的實施效果還與零磁通的準確性直接相關，而要完全排除對零磁通的幹擾是不可能的。
針對上述現有技術存在的缺點，本發明提供一種測試大直流電流強度的磁光角度比較方法及其裝置，它由開口鐵芯、探頭、比較繞組、信號處理微機等部件組成。
如
圖1所示，利用比較繞組9中的電流跟蹤被測電流，使比較繞組電流磁場產生的偏振面旋轉角θ比與被測電流磁場產生的偏振面旋轉角θ被方向相反大小相等形成零磁通時被測電流值為比較繞組的安匝數即i＝WI比，式中I比為每匝線圈的電流，W為比較繞組的匝數。為此，本方法中採用包括探頭8在內的開口鐵芯，其形狀視應用場合而定，可採用圓形、正方形或長方形等各種形狀。由圖2可知，探頭8由聚焦透鏡14、起偏器15、敏感元件16、聚焦透鏡17、檢偏器18等部件組成。探頭8的入射端直接偶合或通過光纖3與光源2聯接，出射端直接偶合或通過光纖10與探測器11、12聯接，由於本方法中的檢偏器18採用OE雙輸稜鏡(GP-5系列)，所以探測器11、12各自檢測的是來自檢偏器18的相互正交的OE光束。為使O光、E光的光強相等，在探測器11、12中一個帶有功率放大器13，只需簡單調節就能獲得二光束相等，從而解決雙光路中45°預置角調節和安裝光路的困難。根據馬
斯定律，從檢偏器18出來的光強I＝I
COS2θ，式中I
為起偏器15出射光強，I為偏振面旋轉θ角後檢偏器18的出射光強，該式中θ與COS2θ存在如圖2所示的關係，當θ為某值時，COS2θ值將出現最小值或零值。在測量過程中，採用信號處理電路13或微機系統(包括顯示、列印)控制可控電流源6即可控制比較繞組9的電流的方法，控制比較繞組電流值及由它產生的偏振面旋轉角θ比，跟蹤並抵消被測電流產生的偏振面旋轉角θ波，當比較繞組的安匝數與被測電流值相等時光強出現零值，即出現如圖2所示曲線最低值相對應的θ值。由於磁場溫度、外磁場及其他因素的影響，圖3曲線在座標上將發生飄移，但不會影響其形狀及最低點的出現，因此測量的可靠性及精度能得到很好的保證。
本發明的突出優點表現在(1)在敏感元件中採用OE雙輸稜鏡作為檢偏器，這樣，只需簡單的調節就可獲得二光束相等，從而解決雙光路中的採用45°預置角調節和安裝光路的困難;(2)本裝置中的鐵芯採用可分式結構，利用鐵芯聯接器5將鐵芯分為上下兩部分，拆卸維修方便，並可帶電操作不影響生產;(3)設磁分路器7，能「在線」進行裝置檢修、更換、調試，通過磁分路器對它進行簡單調節達到等於斷開被測電流的目的;(4)本方法在直流、交流電電測定場合均可使用。(5)具有體積小，重量輕不受外磁場幹擾;(6)採用微機處理系統，使測量精度不受溫度，外界環境等因素的影響，能保證長期工作;(7)精度高，價格低，(8)通過光纖連接本裝置能在高電壓下運行。
圖1為磁光電流比較儀原理圖。圖中1為光源驅動電源;2光源，3偶合器或光纖，4鐵芯，5哈夫面，6可控電流源;7磁分路器，8探頭，9比較繞組，10偶合器或光纖，11探測器，12探測器，13功率放大器，14信號處理電路或微機系統(包括顯示、列印)。
圖2為探頭8的內部結構原理圖。
圖3為光強與偏振面旋轉角的關係圖。
圖4為穩定性試驗特性曲線。
對本發明所提供的磁光電流角度比較儀作了穩定性試驗，經一小時的連續試驗結果如表1及圖4所示。其中需要說明的是 本實驗所提供的測試儀器準確度為1%。
權利要求
1.一種磁光電流角度比較方法，它利用被測電流線中電流產生的磁場，產生磁偏轉角與比較繞組電流產生的磁場產生磁偏轉角大小相等方向相反時形成零磁通時，被測電流值等於比較繞組的安匝數，其特徵為利用磁光效應使光偏振面在置於磁場的探頭8中產生旋轉，產生一個旋轉角θ，通過探測器，功率放大器及信號處理系統或微機系統，建立探頭出射光強與θ的特性曲線，與曲線最低點相對應的比較繞組的安匝數即為被測電流值。
2.根據權利要求1所述方法製造的比較儀，它由鐵芯、比較繞組、可控電流源、信號處理系統等部分組成，其特徵為所述鐵芯為開口鐵芯(4)，開口處設置探頭(8)，探頭(8)由聚焦鏡14、17、OE雙輸稜鏡15、18及敏感元件16組成，入射端直接偶合或通過光纖3與光源2聯接，出射端直接偶合或通過光纖10與探測器11、12聯接。
3.根據權利要求2所述的比較儀，其特徵為它設有磁分路器7。
全文摘要
本發明屬電工儀表類，特別適用於大電流工業測量場合。該方法是利用磁光效應使光偏振面在置於磁場中的探頭中產生旋轉，產生一個旋轉角θ，通過探測器，功率放大器及信號處理系統或微機系統，建立探頭出射光強與θ的特性曲線，確定與曲線最低點相對應的比較繞組的安匝數即為被測電流值。與上述方法相應的磁光電流角度比較儀中的探頭，由聚焦鏡、敏感元件和OE雙輸稜鏡構成。
文檔編號G01R19/00GK1063363SQ9110037
公開日1992年8月5日 申請日期1991年1月18日 優先權日1991年1月18日
發明者張志鵬 申請人:華中理工大學