JPH03146875A

JPH03146875A - 光電圧センサ

Info

Publication number: JPH03146875A
Application number: JP1285868A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Katsukawa; 裕幸勝川; Naoki Tanaka; 直樹田中
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1991-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はポッケルス素子を用いた光電圧センサの構造に
関する。

（従来の技術）この種の光電圧センサはポッケルス素子に電界を印加す
ることにより複屈折現象、即ちポッケルス効果を生じる
ことを利用して、ポッケルス素子に印加された電圧を出
射光強度を検出することにより測定しようとするもので
ある。第３図はその構成例を示した図である。センサ（
Ａ）はポッケルス素子（１）、１７４波長板（２）およ
び偏光子（３）、検光子（４）で構成されている。その
原理を説明すると、光源（５）より送信された光信号は
センサ（＾）の偏光子（３）で偏光されてからポッケル
ス素子（１）に入光し、ここで電圧（Ｖ）を印加するこ
とによってその電圧の大きさに応じた光変調を受ける。

続いて、光偏調を受けた光信号は１／４波長板（２）を
経て検光子（４）へと伝送される。そしてその検光子（
４）から出射される光強度を光受信器（６）で受信、検
出すれば、ポッケルス素子（１）に印加された電圧を測
定することができるというものである。なお、第３図に
おいて（７）は光信号伝送用の光ファイバ、（８）はレ
ンズである。

（発明が解決しようとする課題）ところでこの種の光電圧センサの温度特性は温度が変動
することによって光透過損失が増減する温度特性と、光
変調度が変動する温度特性とに分類される。前者の温度
特性は光強度を電気信号に変換する際に割算回路等を設
けておくことで変動要因は削除できるので余り問題とは
ならないが、後者の光変調度の温度特性はポッケルス素
子等光学部品の材質や形状、寸法等により発生し、その
温度特性があるために、実際に素子に印加した電圧と測
定電圧との間に誤差を生しる結果となり、センサとして
の精度が低下して特に精密測定用としてのセンサの使用
に支障をきたすことがあったそこで、この光変調度の温
度特性に起因するセンサの測定誤差をなくするため、従
来では（ア）センサの設置箇所の温度を常に一定にする
、（イ）センサの温度特性を補償するため対策をセンサ
を構成する素子自体に施したポッケルス素子、１／４波
長板等の光学素子を用い、温度特性をなくするなどの改
善法が考えられていたが、（ア〉　の方法ではセンサの
設置場所を考慮する必要性が生し、（イ）の方法では製
作精度の向上が要求されるためにセンサの温度補償の方
法として必ずしも適当な改善法とはいえなかった。

（課題を解決するための手段）本発明は上記のような課題を解決して、光電圧センサの
ポッケルス素子や１／４波長板等の光学素子の温度特性
に起因する測定誤差をなくする目的で完成されたもので
、ポッケルス素子を含む光電圧センサにおいて、センサ
内部にセンサの温度特性と正反対の温度特性を有する分
圧用インピーダンスを設け、測定電圧を前記分圧用イン
ピーダンスで分圧してポッケルス素子に印加したことを
特徴とする光電圧センサである。

（実施例及び作用）以下、図面を用いて本発明を説明する。

第１図は従来の光電圧センサの温度補償を行うために、
ポッケルス素子（１）には測定すべき電圧（Ｖ）を分圧
用インピーダンス（Ｚ１）で分圧した電圧（ν、）を印
加した本発明に係る光電圧センサである。

ポッケルス素子にはＢ５０（Ｂｉ＋ｚＳｉＯ□。）やＬ
ｉＮｂＯ５など従来より知られている材料を用い出力の
直線性と高い感度を得るために１７４波長板を併用する
。

なお第１図と第３図において同一部材は同一符号で示さ
れている。

この分圧用インピーダンス（Ｚ１）には、ポッケルス素
子（１）を含む光電圧センサ（Ａ）の温度特性を打ち消
すような温度特性、即ちポッケルス素子を含む光電圧セ
ンサが正の温度特性を有するのであれば分圧用インピー
ダンスは負の温度特性を有するものを、また、ポッケル
ス素子を含む光電圧センサが負の温度特性を有するので
あれば、分圧用インピーダンスは正の温度特性を有する
ものを用いて温度が変化しても測定電圧に誤差を生じな
いようにしている。第２Ａ図、２Ｂ図、２Ｃ図はその関
係を説明するグラフである。第２Ａ図は温度補償を行な
わない従来のセンサの温度特性図で縦軸は周囲温度２０
℃を基準とした場合の測定電圧の誤差率である。一方、
第２Ｂ図は分圧用インピーダンスの温度特性図で縦軸は
周囲温度２０°Ｃを基準とした場合の分圧用インピーダ
ンス両端電圧の誤差率である。そして、この第２Ａ図お
よび第２Ｂ図の特性を満たすポッケルス素子を含む光電
圧センサと分圧用インピーダンスとを用いて構成した本
発明に係る光電圧センサの温度特性図が第２Ｃ図に示し
たグラフである。この図からも分かるように従来のポッ
ケルス素子を含む光電圧センサの温度依存性は温度補償
用の分圧インピーダンス素子を設けたことにより打ち消
されて温度特性を向上したものが得られている。

このようなインピーダンス素子としては長期劣化特性の
良いセラミック系材料を使用するのが好ましく、測定用
の絶対値のみが必要であるならばセラＱ　７クコンデン
サやインダクタンスなどのインピーダンス素子を使用し
、位相特性や高周波電圧などの測定が必要であるならば
セラミックレジスタなどの抵抗素子を使用する。また、
センサヘの人力過電圧による破壊を防止するためにＺｎ
Ｏ素子などのサージ吸収機能を有する材料も使用できる
。ここで測定精度の向上のため、コンデンサやインダク
タンスあるいは抵抗素子の人力インピーダンスは数１０
０ＭΩ以上とする必要がある。なお、セラミック系の誘
電体素子や抵抗素子の温度特性は一般的に一２０°Ｃ〜
８０゛Ｃで士数％〜数十％であるが、個々の材料の添加
物の種類やその配合割合を代えたりすることで最適の温
度特性のものを製造することが可能である。

（発明の効果）このように構成されたものは、ポッケルス素子を含む光
電圧センサ内部に該センサの温度特性と正反対の温度特
性を有する分圧用インピーダンスを設けるという簡単な
構成をとるだけでセンサを構成するポッケルス素子や他
の光学素子の温度依存性を無視でき精度良く電圧を測定
することができる。そして、センサの温度管理をする設
備も不要で使用温度範囲内の温度であれば取付は場所を
限定する必要もないので安価な設備で足りる。

さらに入力電圧（測定電圧）は分圧インピーダンスが入
っているため、従来より高電圧の測定を安全に行なうこ
とも可能となり、従来の問題点を一掃した光電圧センサ
として、産業の発展に寄与するところは極めて大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光電圧センサを用いた電圧測定装置を
示すブロック図、第２Ａ図はポッケルス素子を含む従来
の電圧センサの温度特性図、第２Ｂ図は分圧用インピー
ダンスの温度特性図、第２Ｃ図は温度補償後の光電圧セ
ンサの温度特性図、第３図は従来の温度補償を行ってい
ない光電圧センサのブロック図である。（Ａ）：光電圧センサ、（Ｖ）：測定電圧、（Ｚ１）：
分圧用インピーダンス、（１）：ポッケルス素子、（２
）　：　１／４波長板、（３）：偏光子、（４）：検光
子、（５）：光源、（６）：光受信器、（７）：光ファ
イバー（８）：レンズ。第２Ａ図第２Ｃ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポッケルス素子（１）を含む光電圧センサ（Ａ）
において、センサ内部にセンサの温度特性と正反対の温
度特性を有する分圧用インピーダンス（Ｚ１）を設け、
測定電圧（Ｖ）を前記分圧用インピーダンス（Ｚ＿１）
で分圧してポッケルス素子（１）に印加したことを特徴
とする光電圧センサ。
（２）前記分圧用インピーダンス（Ｚ＿１）が、チタン
酸系セラミックコンデンサまたはインダクタンスである
請求項１記載の光電圧センサ。
（３）前記分圧用インピーダンス（Ｚ＿１）がセラミッ
クレジスターである請求項１記載の光電圧センサ（４）
前記分圧用インピーダンス（Ｚ＿１）がサージ吸収機能
を備えた材料である請求項１記載の光電圧センサ。