Измерение напряжения с использованием электрооптических эффектов Керра и Поккельса

Измерение напряжения с использованием электрооптических эффектов Керра и Поккельса основано на возникновении двулучепреломления поляризованного света, распространяющегося в электрическом поле, создаваемом измеряемым напряжением.

Возникновение квадратичного эффекта Керра поясняется на рис. 4, а. Поляризованный луч света, образуемый с помощью источника света 1 и поляризатора 2, проходит через электрическое поле, создаваемое конденсатором 3, к электродам которого приложено измеряемое напряжение U_X. При этом луч света направлен перпендикулярно вектору напряженности этого поля. После анализатора 4 свет попадает в фотоприемник 5, где он преобразуется в электрический сигнал, измеряемый прибором 6.

Интенсивность света на выходе преобразователя Керра определяется выражением

где l_K — эффективная длина преобразователя Керра; d — расстояние между его электродами; С_K — коэффициент Keppa; J₀ — интенсивность света на входе преобразователя.

Эффект Керра возникает во многих изотропных веществах, но наиболее часто используется нитробензол, который имеет наибольший коэффициент Керра по сравнению с другими веществами (вода, бензол, эпоксидные компаунды и др.).

Линейный электрооптический эффект Поккельса наблюдается в пьезоэлектрических кристаллах, находящихся в электрическом поле. В зависимости от направления вектора напряженности электрического поля возникает продольный или поперечный эффект Поккельса. Продольный эффект сильнее всего проявляется в кристаллах дигидрофосфата аммония NH₄H₂PO₄ или гидрофосфата калия KH₂PO₄, где электрическое поле создается при помощи кольцевых электродов 7, к которым приложено измеряемое напряжение U_X (рис. 4, б). Поперечный эффект сильно проявляется в кристаллах ниобата лития LiNbO₃, которые используются в электрооптических модуляторах света.

Интенсивность света на выходе преобразователя Поккельса можно определить из выражения

где r₆₃ — электрооптический коэффициент кристалла; n₀ — его показатель преломления при отсутствии электрического поля; l -длина волны излучения лазера; Е_X — напряженность электрического поля; l_П — эффективная длина преобразователя Поккельса.

Статическими характеристики преобразователей Керра и Поккельса показаны соответственно на рис. 4, в и рис. 4, г.

Заключение

В зависимости от обстоятельств можно также использовать электромагнитные поля, вызванные частичными разрядами, для установления места разрядов. Так как напряженность электромагнитного поля уменьшается при удалении от источника излучения, то можно с помощью антенны, настроенной на электрическую или магнитную составляющую поля и подключенной к приемнику.
Измерением величин на выводах объекта и пересчетом их на характеристики частичного разряда обычно ограничивается испытание объекта на частичные разряды. Однако остается проблема интерпретации полученных результатов в отношении их связи с предполагаемой способностью надежной работы объекта в течение некоторого времени. Четкая интерпретация результатов возможна при строгом учете явлений старения изоляции только для серийно изготовляемого оборудования или при наличии явно выраженных дефектов, возникших в процессе изготовления изоляции. Встречающиеся оценки опасности обычных частичных разрядов, в частности установление допустимого уровня частичных разрядов 5 пКл для кабелей и от 5 до нескольких сотен пКл для силовых и измерительных трансформаторов, в зависимости от их величины все еще являются дискуссионными.

Список литературы

1. Диденко А.Н., Григорьев В.П., УсовЮ.П. Мощные электронные пучки и их применение. — М., Автомиздат, 1977. – 280с.

2.Смирнов С.М., Терентьев П.В.Генераторы импульсов высокого напряжения. – М.: Энергия, 1964. – 239с.

3. Авруцкий В.А., Кужекин И.П.,Чернов Е.Н. Испытательные и электрофизические установки. Техника эксперимента. М.: МЭИ,1983.-264с.

4. Альбертинский Б.И., Свиньин М.П.Каскадные генераторы — М.; Атомиздат, 1980 г. — 93с.

5. Бажанов С.А., Воскресенский В.Ф.Профилактические испытания оборудования высокого напряжения — М.; Энергия,1977г.- 288с.

6. Богатенков И.П. Генераторимпульсных напряжений. -С-Пб., АНО, 1999г.-262с.

Оглавление

1. Введение……………………………………………………………………3

2. Электрооптические методы измерений высоких напряжений и больших токов …………………………………………………………………………..4

3. Использование эффект Фарадея ..………………………………………...6

4. Измерение напряжения с использованием электрооптических эффектов Керра и Поккельса………………………………………………………...…10

5. Заключение………………………………………………………………..12

Список литературы………………………………………………………….13

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Институт

дистанционного образования

Электротехнический институт