JPH0158461B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0158461B2 JPH0158461B2 JP60258628A JP25862885A JPH0158461B2 JP H0158461 B2 JPH0158461 B2 JP H0158461B2 JP 60258628 A JP60258628 A JP 60258628A JP 25862885 A JP25862885 A JP 25862885A JP H0158461 B2 JPH0158461 B2 JP H0158461B2
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- Japan
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- electro
- crystal
- light
- voltage
- optic crystal
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気光学結晶を利用して高電圧を測
定する電圧測定装置に関するものである。
定する電圧測定装置に関するものである。
従来より、例えばLiNbO3、BSO、BGOといつ
た結晶の電気光学効果を利用して電圧を測定する
装置が種々提案されている（例えば特開昭57−
196166号公報、特開昭57−120864号公報、特開昭
56−100364号公報）。
た結晶の電気光学効果を利用して電圧を測定する
装置が種々提案されている（例えば特開昭57−
196166号公報、特開昭57−120864号公報、特開昭
56−100364号公報）。
しかし、従来のこの種の測定装置は一般にその
高絶縁、耐圧および入力インピーダンスの大きさ
に問題があり、高電圧用といつてもせいぜい２〜
3KV程度までの測定しかできなかつた。
高絶縁、耐圧および入力インピーダンスの大きさ
に問題があり、高電圧用といつてもせいぜい２〜
3KV程度までの測定しかできなかつた。
このような問題点を解決するために、本発明は
電気光学結晶を絶縁体中に埋め込み、その絶縁体
を介して電極を対向配置したものである。
電気光学結晶を絶縁体中に埋め込み、その絶縁体
を介して電極を対向配置したものである。
〔作用〕
従来電気光学結晶に直接電極を付着させて電圧
を印加していたものにおいて、電圧が高くなると
電気光学結晶表面に沿う沿面放電が発生したのに
対し、電極間に直接的な沿面空気間隙ができない
ために耐圧が向上する。
を印加していたものにおいて、電圧が高くなると
電気光学結晶表面に沿う沿面放電が発生したのに
対し、電極間に直接的な沿面空気間隙ができない
ために耐圧が向上する。
第１図ａは本考案の一実施例を示す平面図、同
図ｂは正面図である。図において、１は絶縁性の
セラミツク（コーニング社製マコール）からなる
直方体状のケースであり、上面に凹部１０１を設
けて電気光学結晶２を埋め込んである。電気光学
結晶２は、Ｚカツトの水晶からなり、Ｚ軸方向に
１／４波長板３と偏光子４および検光子５がそれぞ
れエポキシ樹脂により一体に接着されている。ま
た、これら電気光学結晶２、偏光子４および検光
子５のＸ軸方向の側面は、シリコンゴムにより凹
部１０１の内側面に接着してある。さらに凹部１
０１の内部にはフレオンガス（SF6）を充填し、
ガラス板６をシリコンゴムによりケース１に接着
して封止してある。
図ｂは正面図である。図において、１は絶縁性の
セラミツク（コーニング社製マコール）からなる
直方体状のケースであり、上面に凹部１０１を設
けて電気光学結晶２を埋め込んである。電気光学
結晶２は、Ｚカツトの水晶からなり、Ｚ軸方向に
１／４波長板３と偏光子４および検光子５がそれぞ
れエポキシ樹脂により一体に接着されている。ま
た、これら電気光学結晶２、偏光子４および検光
子５のＸ軸方向の側面は、シリコンゴムにより凹
部１０１の内側面に接着してある。さらに凹部１
０１の内部にはフレオンガス（SF6）を充填し、
ガラス板６をシリコンゴムによりケース１に接着
して封止してある。
一方、ケース１のＸ軸方向外側面には電気光学
結晶２に対応して凹部１０２を設け、内部に電極
７（７Ａ，７Ｂ）を埋め込み、シリコンゴムを充
填して固定してある。したがつて電極７は、ケー
ス１の側壁の一部を介して電気光学結晶２のＸ軸
方向に対向配置されることとなる。電極７には被
覆リード線８を接続し、その先端にはワニグチク
リツプ９が取り付けてある。
結晶２に対応して凹部１０２を設け、内部に電極
７（７Ａ，７Ｂ）を埋め込み、シリコンゴムを充
填して固定してある。したがつて電極７は、ケー
ス１の側壁の一部を介して電気光学結晶２のＸ軸
方向に対向配置されることとなる。電極７には被
覆リード線８を接続し、その先端にはワニグチク
リツプ９が取り付けてある。
ケース１の下面側には、凹部１０１に連続する
貫通孔１０３がＹ軸方向に形成してあり、偏光子
４および検光子５の下面に、ロツドレンズ１０
（１０Ａ，１０Ｂ）を介して光フアイバ１１（１
１Ａ，１１Ｂ）がそれぞれ接続してある。
貫通孔１０３がＹ軸方向に形成してあり、偏光子
４および検光子５の下面に、ロツドレンズ１０
（１０Ａ，１０Ｂ）を介して光フアイバ１１（１
１Ａ，１１Ｂ）がそれぞれ接続してある。
次に、このような電気光学効果素子を用いた電
圧測定の原理を第２図を用いて説明する。第１図
では省略したが発光素子（例えば発光ダイオー
ド）１２から出力され、光フアイバ１１Ａによつ
て導かれた光は、レンズ１０Ａによつて平行光線
に変えられる。さらに偏光子４によつて45゜に傾
いた直線偏光にされた光は、波長板３によつて円
偏光にされた後結晶２に入射する。ここで電極７
Ａ，７Ｂ間に印加された電圧Vaの影響を受けて
円偏光が楕円偏光となる。検光子５ではこの光か
ら45゜方向の光ベクトルに成分のみ取り出し、そ
の光はレンズ１０Ｂおよび光フアイバ１１Ｂを介
して例えばフオトダイオードからなる受光素子１
３に至り、電気信号に変換される。このようにし
て上記電圧に対応した光強度変化を検出すること
ができる。
圧測定の原理を第２図を用いて説明する。第１図
では省略したが発光素子（例えば発光ダイオー
ド）１２から出力され、光フアイバ１１Ａによつ
て導かれた光は、レンズ１０Ａによつて平行光線
に変えられる。さらに偏光子４によつて45゜に傾
いた直線偏光にされた光は、波長板３によつて円
偏光にされた後結晶２に入射する。ここで電極７
Ａ，７Ｂ間に印加された電圧Vaの影響を受けて
円偏光が楕円偏光となる。検光子５ではこの光か
ら45゜方向の光ベクトルに成分のみ取り出し、そ
の光はレンズ１０Ｂおよび光フアイバ１１Ｂを介
して例えばフオトダイオードからなる受光素子１
３に至り、電気信号に変換される。このようにし
て上記電圧に対応した光強度変化を検出すること
ができる。
従来電気光学結晶２の表面に直接電極を付着し
ていたのに対し、上述したように絶縁性のケース
１をくり抜き、そこに結晶２を埋め込んで電極７
を外部に配置したことにより、電極間の空間距離
が延び耐圧が向上した。凹部１０２を設け、電極
７をそこに埋め込んだことも、沿面放電の防止効
果を一層高めている。また、電気光学結晶２を大
気中に開放すると、湿度の影響で結晶内電界が低
下してしまうが、フレオンガス中に置くことでこ
れを防いでいる。
ていたのに対し、上述したように絶縁性のケース
１をくり抜き、そこに結晶２を埋め込んで電極７
を外部に配置したことにより、電極間の空間距離
が延び耐圧が向上した。凹部１０２を設け、電極
７をそこに埋め込んだことも、沿面放電の防止効
果を一層高めている。また、電気光学結晶２を大
気中に開放すると、湿度の影響で結晶内電界が低
下してしまうが、フレオンガス中に置くことでこ
れを防いでいる。
電気光学結晶２として水晶を用いたが、水晶は
従来一般に用いられているBSOなどに比較して
電気光学効果が小さいため、出力特性の直線性の
良い部分を高電圧（５〜50KV）の測定に利用で
きるので有利である。また、水晶はBSOなどに
比較して誘電率εrが10以下と小さいため入力イン
ピーダンスを大きくできる利点がある。さらに、
上述したようにＸ軸方向に電圧を印加した構成で
は、水晶が有する旋光性のため、波長板３、偏光
子４および検光子５との組み立て（軸合せ）が容
易となる。
従来一般に用いられているBSOなどに比較して
電気光学効果が小さいため、出力特性の直線性の
良い部分を高電圧（５〜50KV）の測定に利用で
きるので有利である。また、水晶はBSOなどに
比較して誘電率εrが10以下と小さいため入力イン
ピーダンスを大きくできる利点がある。さらに、
上述したようにＸ軸方向に電圧を印加した構成で
は、水晶が有する旋光性のため、波長板３、偏光
子４および検光子５との組み立て（軸合せ）が容
易となる。
ケース１の材料としては温度特性（特に線膨張
係数が結晶２と同程度のものを選択したことによ
り、結晶２に働く機械的な応力を小さくしてい
る。また、凹部１０１にはフレオンガスを封入し
て絶縁強度を増したことは前述した通りである
が、絶縁性の油または樹脂等を充填してもよい。
その場合、例えば低粘度のシリコンオイルのよう
に弾性の小さい物質を用いることが、結晶にかか
る応力を小さくする観点から望ましい。
係数が結晶２と同程度のものを選択したことによ
り、結晶２に働く機械的な応力を小さくしてい
る。また、凹部１０１にはフレオンガスを封入し
て絶縁強度を増したことは前述した通りである
が、絶縁性の油または樹脂等を充填してもよい。
その場合、例えば低粘度のシリコンオイルのよう
に弾性の小さい物質を用いることが、結晶にかか
る応力を小さくする観点から望ましい。
また、異常電圧に対する保護機構として、第３
図に示すように電気光学効果素子に並列にアレス
タ素子１４を接続してもよい。なお、１５，１６
は抵抗である。
図に示すように電気光学効果素子に並列にアレス
タ素子１４を接続してもよい。なお、１５，１６
は抵抗である。
さらに耐圧を向上させるため、電極部に引出用
碍子を取り付けてもよい。
碍子を取り付けてもよい。
第４図に、回路図の構成例を示す。これは比検
出方式の一例で、第１図に示したような素子２０
の電極７Ａ，７Ｂ間に被測定電圧として交流高電
圧を印加するとともに、安定化電源２１により発
光回路２２を駆動し、発光ダイオード１２を発光
させる。他方、受光回路２３においてフオトダイ
オード１３により得られた電気信号は交流透過フ
イルター２４と直流透過フイルター２５とにより
交流分と直流分に分けられ、比検出回路２６にお
いてその比をとつて交流電圧の値に換算される。
これを交流−直流変換回路２７により直流電圧に
変換し、表示器２８にその値を表示する。なお、
２９は増幅器である。
出方式の一例で、第１図に示したような素子２０
の電極７Ａ，７Ｂ間に被測定電圧として交流高電
圧を印加するとともに、安定化電源２１により発
光回路２２を駆動し、発光ダイオード１２を発光
させる。他方、受光回路２３においてフオトダイ
オード１３により得られた電気信号は交流透過フ
イルター２４と直流透過フイルター２５とにより
交流分と直流分に分けられ、比検出回路２６にお
いてその比をとつて交流電圧の値に換算される。
これを交流−直流変換回路２７により直流電圧に
変換し、表示器２８にその値を表示する。なお、
２９は増幅器である。
このように比検出方式をとることにより、光フ
アイバ１１等での光の損失変動に対処することが
できる。
アイバ１１等での光の損失変動に対処することが
できる。
同様に光の変動に対処する手段として、第５図
に示すような帰還方式をとることもできる。これ
は、直流透過フイルター２５から得られる出力を
発光回路２２に帰還し、受光量が一定になるよう
に発光量を制御するものである。比検出方式に比
較して回路構成が簡単になるが、最大光量を使え
ないのでSN比は低下する。これに対し、比検出
方式は発光ダイオードを常に最大光量で発光させ
られる利点がある。
に示すような帰還方式をとることもできる。これ
は、直流透過フイルター２５から得られる出力を
発光回路２２に帰還し、受光量が一定になるよう
に発光量を制御するものである。比検出方式に比
較して回路構成が簡単になるが、最大光量を使え
ないのでSN比は低下する。これに対し、比検出
方式は発光ダイオードを常に最大光量で発光させ
られる利点がある。
第６図に、測定結果の一例を示す。横軸に静電
電圧計の読みをとり、縦軸に上記実施例による測
定結果を変調度Ｍで示したものをとつてある。〇
印は実測点を示している。
電圧計の読みをとり、縦軸に上記実施例による測
定結果を変調度Ｍで示したものをとつてある。〇
印は実測点を示している。
以上、セラミツクケース１に凹部を設けて電気
光学結晶２を埋め込み、外側に電極を配置した例
について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば第７図は、セラミツクから
なる絶縁性のケース１Ａの内部に結晶２を配置す
るとともに所定の間隔をおいて電極７を配置し、
全体に誘電率が小さく低粘度のシリコン系の樹脂
１７を封入したものであるが、同様に絶縁強度を
高めることができる。
光学結晶２を埋め込み、外側に電極を配置した例
について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば第７図は、セラミツクから
なる絶縁性のケース１Ａの内部に結晶２を配置す
るとともに所定の間隔をおいて電極７を配置し、
全体に誘電率が小さく低粘度のシリコン系の樹脂
１７を封入したものであるが、同様に絶縁強度を
高めることができる。
以上説明したように本発明によれば、電気光学
結晶を絶縁体中に埋め込み、その絶縁体を介して
電極を対向配置したことにより、絶縁強度が向上
し、従来困難であつた20〜50KV程度の高電圧の
測定が容易となる。
結晶を絶縁体中に埋め込み、その絶縁体を介して
電極を対向配置したことにより、絶縁強度が向上
し、従来困難であつた20〜50KV程度の高電圧の
測定が容易となる。
また、結晶に電極を直接付着させる従来のもの
と異なり、電極間隔を変化させることで検出素子
部と測定回路部とのマツチングを入力インピーダ
ンスを所望にしてとることができ、かつ結晶素子
の互換性をもたせることができる。
と異なり、電極間隔を変化させることで検出素子
部と測定回路部とのマツチングを入力インピーダ
ンスを所望にしてとることができ、かつ結晶素子
の互換性をもたせることができる。
もちろん、光フアイバの導入により検出素子部
と回路部とを電気的に絶縁でき、電磁的悪環境の
影響を除去できることなど、電気光学結晶を利用
した電圧測定装置が一般に有している利点は何ら
損われることなく保持される。
と回路部とを電気的に絶縁でき、電磁的悪環境の
影響を除去できることなど、電気光学結晶を利用
した電圧測定装置が一般に有している利点は何ら
損われることなく保持される。
第１図ａは本発明の一実施例を示す平面図、同
図ｂはその正面図、第２図はその原理を説明する
ための図、第３図は異常電圧保護機構を示す構成
図、第４図および第５図はそれぞれ回路部の構成
例を示すブロツク図、第６図は測定結果の一例を
示す図、第７図は本発明の他の実施例を示す断面
図である。 １，１Ａ……ケース、２……電気光学結晶、７
（７Ａ，７Ｂ）……電極、１７……樹脂。
図ｂはその正面図、第２図はその原理を説明する
ための図、第３図は異常電圧保護機構を示す構成
図、第４図および第５図はそれぞれ回路部の構成
例を示すブロツク図、第６図は測定結果の一例を
示す図、第７図は本発明の他の実施例を示す断面
図である。 １，１Ａ……ケース、２……電気光学結晶、７
（７Ａ，７Ｂ）……電極、１７……樹脂。
Claims (1)
- １ 電気光学結晶と、この電気光学結晶に光を入
射させる手段と、この電気光学結晶を通過した光
の量を検出する手段とを備えた電圧測定装置にお
いて、前記電気光学結晶を絶縁体中に埋め込み、
当該絶縁体を介して電極を対向配置したことを特
徴とする電圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258628A JPS62119463A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電圧測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258628A JPS62119463A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電圧測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119463A JPS62119463A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH0158461B2 true JPH0158461B2 (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=17322914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258628A Granted JPS62119463A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119463A (ja) |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60258628A patent/JPS62119463A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119463A (ja) | 1987-05-30 |
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