Метод прискоення заряджених частинок

Цей метод грунтується на вимірюванні кінетичної енергії частинок, що прискорюються вимірюваною напругою. Пристрої, що базуються на цьому методі, зазвичай складаються з прискорювача заряджених частинок та аналізатора енергії з вимірювальним пристроєм.

Якщо електрон прискорюється напругою U_x, то він набуває кінетичної енергії

, (2.21)

де m ₀ – маса спокою електрона; v – його швидкість; е – заряд електрона.

Значення вимірюваної напруги шукаємо з виразу:

. (2.22)

Таким чином, для визначення напруги потрібно виміряти енергію або швидкість заряджених частинок. Для цього використовують різні способи та прилади: часопролітний, гальмівного випромінювання, дифракція електронів на кристалічній гратці, а також магнітні й електростатичні аналізатори тощо. Як прискорені частинки найкраще використовувати електрони, оскільки електронні пучки можна отримати з вузьким енергетичним спектром. Замість швидкості електрона можна також вимірювати довжину хвилі електрона, яка пов’язана з його швидкістю нескладною залежністю:

, (2.23)

де h – постійна Планка.

Довжину хвилі електрона з високою точністю можемо визначити по дифракції електронів на кристалічній гратці:

, (2.24)

де d – відстань між площинами кристалічної гратки у визначеному напрямку; α – кут між площиною гратки та напрямом руху електронів.

Такий метод дозволяє вимірювати високу напругу з похибкою 0,1%, однак придатний він восновному для лабораторного викор истання через дороговизну та громіздкість обладнання.

Електрооптичні методи вимірювань великих струмів і високих напруг

Розвиток ліній електропередачі та електрофізичних пристроїв високої й надвисокої напруги (1200 кВ і вище) обумовило розвиток новітніх методів вимірювань, які не потребували б створення високовартісних і громіздких ізоляційних пристроїв на повну робочу напругу. До таких методів, зокрема, відносяться електрооптичні методи вимірювань.

Електрооптичні методи грунтуються на перетворенні вимірюваних електричних величин на параметр оптичного випромінювання і застосуванні оптичних каналів зв’язку для передачі вимірювальної інформації з зони високої напруги на низьковольтну частину вимірювального пристрою.

Перевагами цих методів є висока швидкодія, захищеність від електромагнітних завад, а також надійна природня електрична ізоляція між високовольтною та вторинною вимірювальною ланками через їх повну електричну розв’язку.

Електрооптичні методи ділять на такі дві основні групи:

– методи з внутрішньою модуляцією, при яких сигнал вимірювальної інформації чинить безпосередній вплив на джерело оптичного випромінювання, змінюючи параметри його випрмінювання;

– методи з зовнішньою модуляцією, що базуються на впливі вимірюваної величини безпосередньо на оптичне випромінювання від зовнішнього стабільного джерела.

Методи з внутрішньою модуляцією

Схема приладу для вимірювання методом з внутрішньою модуляцією зображена на рис. 13. При вимірюванні цим методом джерело оптичного випромінювання 2 (наприклад, світлодіод) і первинний перетворювач (шунт, вимірювальний трансформатор тощо) перебувають під високою напругою, а приймач оптичного випромінювання 4 і вторинний вимірювальний прилад 5 мають потенціал Землі. За оптичний канал зв’язку 3 між джерелом та приймачем випромінювання слугують високовольтні волоконні жорсткі або гнучкі світловоди, що забезпечують надійну ізоляцію вимірювальних приладів від високовольтної лінії.

Методи із зовнішньою модуляцією

Методи з зовнішньою модуляцією грунтуються на використанні електрооптичних та магнітооптичних ефектів, головним чином електро-оптичних ефектів Керра і Поккельса – для вимірювання напруженості електричного поля та напруги, а також магнітооптичного ефекту Фарадея – для вимірювання струмів.

Час релаксації, що характеризує електро- і магнітооптичні ефекти, дуже незначний (менш ніж 10^-10 с), тому на грунті цих ефектів можна створити швидкодіючі засоби для вимірювань постійних, змінних та імпульсних струмів і напруг, а також сучасні швидкодіючі пристрої електрозахисту.

Поиск по сайту: