Ученые Казанского национального исследовательского технического университета им.А.Н.Туполева - КАИ (КНИТУ-КАИ) сконструировали устройство для измерения напряжения переменного электрического поля с высокой точностью. Его применение поможет контролировать параметры электрической сети и предотвращать аварии.
В основу волоконно-оптического измерителя напряжения, запатентованного (https://www.fips.ru/cdfi/fips.dll/ru?ty=29&docid=2858824) казанскими исследователями, положены принципы оптики. Устройство выполнено с использованием оптического датчика на основе волоконной брэгговской решетки, представляющей собой периодическую структуру в сердцевине оптического волокна, которая избирательно отражает только узкую полосу спектра, пропуская остальную.
"Изобретение относится к технике оптико-электронных измерений, в частности к способам и устройствам для измерения напряжения переменных электрических полей с помощью волоконно-оптических чувствительных элементов - брэгговских структур. У подобных датчиков существует зависимость смещения по длине волны их спектральной характеристики в зависимости от напряжения приложенного переменного электрического поля", - пояснил один из авторов разработки, заведующий кафедрой радиофотоники и микроволновых технологий КНИТУ-КАИ Артем Кузнецов.
Согласно предлагаемой схеме, широкополосное (некогерентное) оптическое излучение поступает в одно из двух устройств оптической развязки и далее направляется на волоконную брэгговскую структуру. Она расположена в измерительной камере в зоне, где электрическое поле практически отсутствует. Эта структура испытывает только температурное воздействие и формирует отраженный спектр, который используется одновременно как зондирующее излучение и как эталон для температурной компенсации.
Отраженный от нее спектр возвращается через первое устройство оптической развязки и подается на второе устройство оптической развязки, откуда через второй оптический световод направляется на чувствительный элемент на основе волоконной брэгговской решетки. Чувствительный элемент размещен в той же измерительной камере, но так, чтобы находиться под действием ненулевой составляющей измеряемого электрического поля. Переменное электрическое поле вызывает изменение оптических характеристик решетки, что приводит к сдвигу центральной длины волны отраженного от нее сигнала относительно невозмущенного состояния.
Устройство обеспечивает высокую точность измерения электрических величин при одновременной стабильности показаний в широком диапазоне температур. Подобные измерители, по словам ученых, позволяют добиться большей надежности, безопасности и эффективности энергетической инфраструктуры, например, стабильной эксплуатации электротехнических приборов, предотвращения аварий, контроля параметров сети и расчета показателей качества электроэнергии.
Источник: