JPH04344469A - 光応用直流電流変成器 - Google Patents
光応用直流電流変成器Info
- Publication number
- JPH04344469A JPH04344469A JP3117596A JP11759691A JPH04344469A JP H04344469 A JPH04344469 A JP H04344469A JP 3117596 A JP3117596 A JP 3117596A JP 11759691 A JP11759691 A JP 11759691A JP H04344469 A JPH04344469 A JP H04344469A
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- JP
- Japan
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- light
- wavelength
- component
- optical
- light wave
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力用変成器に係り、特
に直流成分を有する電流の測定に好適な光応用直流電流
変成器に関する。
に直流成分を有する電流の測定に好適な光応用直流電流
変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、オプトエレクトロニクスの進展に
より光学的な手法により電磁気量の計測、すなわち電圧
や電流などの測定などができるようになってきた。この
様な光学的手法による電圧や電流の計測原理や構成シス
テムなどについては、たとえば久間和生、布下正宏
共著「光ファイバセンサ」（情報調査会発行、昭和６０
年１月）などに記載されている。この中ではその多くが
交流信号の測定について述べられているが、直流電流の
測定についても記載されている。この中で２光出力方式
としてセンサの出力信号を二つの直交する偏光成分、す
なわちＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分け、それらの和と
差で除算する処理方法が述べられているが、光の伝送路
や信号処理回路等での光量変動が測定誤差となり、この
ままの方式では高精度の直流電流測定ができにくい問題
がある。
より光学的な手法により電磁気量の計測、すなわち電圧
や電流などの測定などができるようになってきた。この
様な光学的手法による電圧や電流の計測原理や構成シス
テムなどについては、たとえば久間和生、布下正宏
共著「光ファイバセンサ」（情報調査会発行、昭和６０
年１月）などに記載されている。この中ではその多くが
交流信号の測定について述べられているが、直流電流の
測定についても記載されている。この中で２光出力方式
としてセンサの出力信号を二つの直交する偏光成分、す
なわちＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分け、それらの和と
差で除算する処理方法が述べられているが、光の伝送路
や信号処理回路等での光量変動が測定誤差となり、この
ままの方式では高精度の直流電流測定ができにくい問題
がある。
【０００３】このため、特開昭５７−１４１５６２号公
報に記載のごとく、直流信号に高周波信号を重畳させた
光源を用い、光源変動を補正する方法が提案されている
が、この方法では高周波分の光量が被測定直流電流の大
きさによって変化するという点に配慮されていないため
、十分な変動補正ができにくい問題がある。また、特開
昭５９−１９０６６８号公報には異なる２波長の光を用
い、第１の光はセンサ内で偏光を受け、第２の光はセン
サ内で偏光されない様にし、両光の受信強度の比から変
動分を補正しようとする方法が提案されているが、測定
範囲が広くないことや、光源の変動補正が配慮されてい
ない問題がある。
報に記載のごとく、直流信号に高周波信号を重畳させた
光源を用い、光源変動を補正する方法が提案されている
が、この方法では高周波分の光量が被測定直流電流の大
きさによって変化するという点に配慮されていないため
、十分な変動補正ができにくい問題がある。また、特開
昭５９−１９０６６８号公報には異なる２波長の光を用
い、第１の光はセンサ内で偏光を受け、第２の光はセン
サ内で偏光されない様にし、両光の受信強度の比から変
動分を補正しようとする方法が提案されているが、測定
範囲が広くないことや、光源の変動補正が配慮されてい
ない問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の光学的な直流電流測定においては、光源から光信号伝
送路、信号処理回路に亘る各部での光量変動に対する有
効な補正が行われておらず、高精度の直流電流測定がで
きない問題があった。本発明の課題は、たとえ光源、光
信号伝送部などで光量の変動があっても、直流電流を広
い範囲で高精度に測定するにある。
の光学的な直流電流測定においては、光源から光信号伝
送路、信号処理回路に亘る各部での光量変動に対する有
効な補正が行われておらず、高精度の直流電流測定がで
きない問題があった。本発明の課題は、たとえ光源、光
信号伝送部などで光量の変動があっても、直流電流を広
い範囲で高精度に測定するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、一定の出
力光を発生する光源と、該光源から発せられた光を直線
偏光させる偏光子と、磁気光学効果を有し被測定電流導
体の周囲に配置された媒質と、検光子と、これから出射
する光信号を電気信号に変換し、演算・処理する信号処
理回路とを備えて成る光応用電流変成器において、前記
光源として波長λ１の光波を発する光源と、波長λ２の
光波を発する光源と、波長λ１の光波を該磁気光学効果
を有する媒質中を被測定電流導体を囲むように周回透過
させる手段と、波長λ２の光波を該媒質中を通過させる
ことのないよう該媒質への入射口で分岐させる手段と、
前記媒質中を通過した波長λ１の光波と前記媒質中を通
過しない波長λ２の光波とを合流させたのちＰ偏光成分
及びＳ偏光成分に分離する手段と、該Ｐ偏光成分及びＳ
偏光成分をそれぞれ伝送する伝送路と、該伝送されたＰ
偏光成分及びＳ偏光成分をそれぞれ波長λ１と波長λ２
とに分離する手段と、この分離された光出力信号を和差
演算処理し被測定電流と同極性の電気出力信号を得る信
号処理回路とを備えることにより達成される。
力光を発生する光源と、該光源から発せられた光を直線
偏光させる偏光子と、磁気光学効果を有し被測定電流導
体の周囲に配置された媒質と、検光子と、これから出射
する光信号を電気信号に変換し、演算・処理する信号処
理回路とを備えて成る光応用電流変成器において、前記
光源として波長λ１の光波を発する光源と、波長λ２の
光波を発する光源と、波長λ１の光波を該磁気光学効果
を有する媒質中を被測定電流導体を囲むように周回透過
させる手段と、波長λ２の光波を該媒質中を通過させる
ことのないよう該媒質への入射口で分岐させる手段と、
前記媒質中を通過した波長λ１の光波と前記媒質中を通
過しない波長λ２の光波とを合流させたのちＰ偏光成分
及びＳ偏光成分に分離する手段と、該Ｐ偏光成分及びＳ
偏光成分をそれぞれ伝送する伝送路と、該伝送されたＰ
偏光成分及びＳ偏光成分をそれぞれ波長λ１と波長λ２
とに分離する手段と、この分離された光出力信号を和差
演算処理し被測定電流と同極性の電気出力信号を得る信
号処理回路とを備えることにより達成される。
【０００６】上記の課題はまた、波長λ１の光波を発す
る光源から発した光波と波長λ２の光波を発する光源か
ら発した光波とを重畳させる光合波器と、該光合波器で
重畳された光波を磁気光学効果を有する媒質に導く光フ
ァイバと、該媒質入り口に配置され波長λ１の光波を該
媒質内に通過させるとともに波長λ２の光波を該媒質内
を通過させないで検光子に入射させるダイクロイックと
を備えた請求項１に記載の光応用直流電流変成器によっ
ても達成される。
る光源から発した光波と波長λ２の光波を発する光源か
ら発した光波とを重畳させる光合波器と、該光合波器で
重畳された光波を磁気光学効果を有する媒質に導く光フ
ァイバと、該媒質入り口に配置され波長λ１の光波を該
媒質内に通過させるとともに波長λ２の光波を該媒質内
を通過させないで検光子に入射させるダイクロイックと
を備えた請求項１に記載の光応用直流電流変成器によっ
ても達成される。
【０００７】上記の課題はさらに、λ１とλ２を同一波
長とし、磁気光学効果を有する媒質内を通過しない方の
光に高周波を重畳させる手段と、検光子から出力された
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分を光電変換する光電変換手段と
、該光電変換手段の出力をそれぞれ直流分と交流分に分
離する分離手段と、該分離手段の出力を演算処理する演
算回路とを備えた請求項１に記載の光応用直流電流変成
器によっても達成される。
長とし、磁気光学効果を有する媒質内を通過しない方の
光に高周波を重畳させる手段と、検光子から出力された
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分を光電変換する光電変換手段と
、該光電変換手段の出力をそれぞれ直流分と交流分に分
離する分離手段と、該分離手段の出力を演算処理する演
算回路とを備えた請求項１に記載の光応用直流電流変成
器によっても達成される。
【０００８】
【作用】異なる波長λ１，λ２の二光源からの入射光が
光ファイバによる光伝送路で磁気光学効果を有する媒質
（以下ファラディ素子という）（磁界センサ）に導かれ
る。波長λ１の第１の光波はファラディ素子の入射端に
配された偏光子で直線偏光された後、素子中を被測定電
流導体を囲むように周回通過することで電流値に応じた
ファラディ回転を受ける。一方、波長λ２の第２の光波
はファラディ素子の入射端でファラディ素子中を通らな
いように分岐されるため被測定電流の影響は受けない。 そして、上記ファラディ素子からの光出射端では、（λ
１＋λ２）の光信号を互いに直交するＰ偏光成分とＳ偏
光成分に分け、さらに該Ｐ偏光成分とＳ偏光成分それぞ
れに含まれる（λ１＋λ２）の光成分をそれぞれに分波
して、合計で四つの光信号成分、つまり波長λ１のＰ偏
光成分Ｉλ１ｐとＳ偏光成分Ｉλ１ｓ，波長λ２のＰ偏
光成分Ｉλ２ｐとＳ偏光成分Ｉλ２ｐが得られる。得ら
れた二つのＰ偏光成分は光ファイバを含む同一のＰ偏光
用の光伝送路で、また二つのＳ偏光成分もＳ偏光用の同
一光伝送路で信号処理回路まで伝送される。
光ファイバによる光伝送路で磁気光学効果を有する媒質
（以下ファラディ素子という）（磁界センサ）に導かれ
る。波長λ１の第１の光波はファラディ素子の入射端に
配された偏光子で直線偏光された後、素子中を被測定電
流導体を囲むように周回通過することで電流値に応じた
ファラディ回転を受ける。一方、波長λ２の第２の光波
はファラディ素子の入射端でファラディ素子中を通らな
いように分岐されるため被測定電流の影響は受けない。 そして、上記ファラディ素子からの光出射端では、（λ
１＋λ２）の光信号を互いに直交するＰ偏光成分とＳ偏
光成分に分け、さらに該Ｐ偏光成分とＳ偏光成分それぞ
れに含まれる（λ１＋λ２）の光成分をそれぞれに分波
して、合計で四つの光信号成分、つまり波長λ１のＰ偏
光成分Ｉλ１ｐとＳ偏光成分Ｉλ１ｓ，波長λ２のＰ偏
光成分Ｉλ２ｐとＳ偏光成分Ｉλ２ｐが得られる。得ら
れた二つのＰ偏光成分は光ファイバを含む同一のＰ偏光
用の光伝送路で、また二つのＳ偏光成分もＳ偏光用の同
一光伝送路で信号処理回路まで伝送される。
【０００９】ここで、Ｉｐ，Ｉｓを被測定電流導体に電
流が流れていないときに得られる波長λ１の光波のＰ偏
光成分及びＳ偏光成分とし、第１の波長λ１の光波によ
るファラディ素子中でのファラディ回転角をΔφとする
と、上記の四つの光信号成分はそれぞれ次式で表わすこ
とができる。
流が流れていないときに得られる波長λ１の光波のＰ偏
光成分及びＳ偏光成分とし、第１の波長λ１の光波によ
るファラディ素子中でのファラディ回転角をΔφとする
と、上記の四つの光信号成分はそれぞれ次式で表わすこ
とができる。
【００１０】
【数１】波長λ１の光波のＰ偏光成分 Ｉλ１ｐ
＝Ｉｐ・（１−ｓｉｎΔφ）
＝Ｉｐ・（１−ｓｉｎΔφ）
【００１１】
【数２】波長λ１の光波のＳ偏光成分 Ｉλ１ｓ
＝Ｉｓ・（１＋ｓｉｎΔφ）
＝Ｉｓ・（１＋ｓｉｎΔφ）
【００１２】
【数３】
波長λ２の光波のＰ偏光成分 Ｉλ２ｐ＝Ｉｐ′
【００１３】
【数４】
波長λ２の光波のＳ偏光成分 Ｉλ２ｓ＝Ｉｓ′
ここで、
ここで、
【００１４】
【数５】Ｋｐ＝Ｉｐ／Ｉｐ′
Ｋｓ＝Ｉｓ／Ｉｓ′
とおくと、波長λ１とλ２の光波のＰ偏光成分及びＳ偏
光成分はそれぞれ同一光伝送路をたどっているため、光
源を含む光伝送路で光量変動があってもＫｐ，Ｋｓは同
一割合で変動することになる。すなわち信号処理回路で
光成分はそれぞれ同一光伝送路をたどっているため、光
源を含む光伝送路で光量変動があってもＫｐ，Ｋｓは同
一割合で変動することになる。すなわち信号処理回路で
【００１５】
【数６】Ｋ＝Ｋｐ＝Ｋｓ
となるようにＫｐとＫｓを一度設定すれば、光源及び光
伝送路の途中で何らかの理由で光量変動がおきても、常
に一定のＫとすることが可能となる。その結果、ファラ
ディ素子の出力は、Ｐ偏光成分をＪｐ，Ｓ偏光成分をＪ
ｓとすれば、それぞれ次式で表される。
伝送路の途中で何らかの理由で光量変動がおきても、常
に一定のＫとすることが可能となる。その結果、ファラ
ディ素子の出力は、Ｐ偏光成分をＪｐ，Ｓ偏光成分をＪ
ｓとすれば、それぞれ次式で表される。
【００１６】
【数７】
【００１７】
【数８】
【００１８】これらの和と差をとり、除算すると、出力
Ｖｏｕｔは、次のようになる。
Ｖｏｕｔは、次のようになる。
【００１９】
【数９】
【００２０】ここでΔφ≪１にすれば、 ｓｉｎΔφ
≒Δφ とおけるため、上記のような演算を行えば、
たとえ光源及び光伝送路の各部で光量変動があってもフ
ァラディ回転角Δφが正確に求められ、直流電流が広い
範囲で高精度に測定できるようになる。
≒Δφ とおけるため、上記のような演算を行えば、
たとえ光源及び光伝送路の各部で光量変動があってもフ
ァラディ回転角Δφが正確に求められ、直流電流が広い
範囲で高精度に測定できるようになる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面を参照し
て説明する。図１に示す、本発明に係る光応用電流変成
器は、異なる二つの波長λ１，λ２を発生する光源１，
２と、該光源１，２にそれぞれ接続された光ファイバ３
，４と、該光ファイバ３にプリズム１６´及び偏光子５
を介して接続された磁気光学効果を有するファラディ素
子６と、該ファラディ素子６の光出口に接続された検光
子７と、該検光子７と前記光ファイバ４の間を接続する
プリズム１６と、前記検光子７の光出口に接続された光
ファイバ８，９と、該光ファイバ８，９にそれぞれ接続
されて入射光を波長λ１，λ２に二つに分離して出力す
る光分波器１０，１１と、該光分波器１０，１１の出力
側に接続されて光電変換するフォトダイオード１２，１
３，１４，１５と、該フォトダイオード１２，１３，１
４，１５の出力側に接続された演算処理回路２０とを含
んで構成されている。前記ファラディ素子６は被測定電
流導体２１の周囲を囲んで形成され、該ファラディ素子
に入射した光は被測定電流導体２１を周回したのち、前
記検光子７に入射するよう構成されている。前記フォト
ダイオード１２，１３，１４，１５と演算処理回路２０
とで信号処理回路３０を形成している。図２は、図１に
示すファラディ素子６への波長λ１，λ２の光波の入射
出部の詳細を示す。波長λ２の光波は非偏光の光で、フ
ァラデー素子を通らず直接、検光子７に入射される構造
となっている。プリズム１６′，１６″は光の方向付の
ための全反射プリズムである。
て説明する。図１に示す、本発明に係る光応用電流変成
器は、異なる二つの波長λ１，λ２を発生する光源１，
２と、該光源１，２にそれぞれ接続された光ファイバ３
，４と、該光ファイバ３にプリズム１６´及び偏光子５
を介して接続された磁気光学効果を有するファラディ素
子６と、該ファラディ素子６の光出口に接続された検光
子７と、該検光子７と前記光ファイバ４の間を接続する
プリズム１６と、前記検光子７の光出口に接続された光
ファイバ８，９と、該光ファイバ８，９にそれぞれ接続
されて入射光を波長λ１，λ２に二つに分離して出力す
る光分波器１０，１１と、該光分波器１０，１１の出力
側に接続されて光電変換するフォトダイオード１２，１
３，１４，１５と、該フォトダイオード１２，１３，１
４，１５の出力側に接続された演算処理回路２０とを含
んで構成されている。前記ファラディ素子６は被測定電
流導体２１の周囲を囲んで形成され、該ファラディ素子
に入射した光は被測定電流導体２１を周回したのち、前
記検光子７に入射するよう構成されている。前記フォト
ダイオード１２，１３，１４，１５と演算処理回路２０
とで信号処理回路３０を形成している。図２は、図１に
示すファラディ素子６への波長λ１，λ２の光波の入射
出部の詳細を示す。波長λ２の光波は非偏光の光で、フ
ァラデー素子を通らず直接、検光子７に入射される構造
となっている。プリズム１６′，１６″は光の方向付の
ための全反射プリズムである。
【００２２】次に上記構成の装置における光波の流れを
説明する。光源１，２から波長λ１，λ２の異なる二つ
の光波（以下、光波λ１，光波λ２という）が発光され
、光波λ１は光ファイバ３に、光波λ２は光ファイバ４
に、それぞれ入射される。このうちの光波λ１は偏光子
５に導かれ偏光されて直線偏光となり、その後ファラデ
ィ素子６中を全反射しながら被測定電流導体２１を周回
通過する。光波λ１は被測定電流導体２１を周回通過す
ることで、上記被測定電流の大きさに比例したファラデ
ィ回転を受け、検光子７に入射する。一方、光波λ２は
光波λ１とは別の光ファイバ４でファラディ素子入り口
に導かれるものの、プリズム１６によりファラディ素子
６を通らない様に分岐され、検光子７に直接入射する。 検光子７では、光波λ１，光波λ２とも二つの直交する
偏光成分、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に分けられる。この
様に分けられた偏光成分のうち、光波λ１のＰ偏光成分
及び光波λ２のＰ偏光成分はファイバ８により、また光
波λ１のＳ偏光成分及び光波λ２のＳ偏光成分はファイ
バ９により、それぞれ光分波器１０，１１に送られる。 光分波器１０，１１ではＰ偏光成分とＳ偏光成分が、そ
れぞれ二つの波長λ１，λ２の光信号に分離され、合計
４個の信号となって信号処理回路３０に伝送される。信
号処理回路３０に伝送される前記４個の光信号は、まず
フォトダイオード１２，１３，１４，１５により電気信
号に変換されたのち、演算処理回路２０に伝達される。
説明する。光源１，２から波長λ１，λ２の異なる二つ
の光波（以下、光波λ１，光波λ２という）が発光され
、光波λ１は光ファイバ３に、光波λ２は光ファイバ４
に、それぞれ入射される。このうちの光波λ１は偏光子
５に導かれ偏光されて直線偏光となり、その後ファラデ
ィ素子６中を全反射しながら被測定電流導体２１を周回
通過する。光波λ１は被測定電流導体２１を周回通過す
ることで、上記被測定電流の大きさに比例したファラデ
ィ回転を受け、検光子７に入射する。一方、光波λ２は
光波λ１とは別の光ファイバ４でファラディ素子入り口
に導かれるものの、プリズム１６によりファラディ素子
６を通らない様に分岐され、検光子７に直接入射する。 検光子７では、光波λ１，光波λ２とも二つの直交する
偏光成分、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に分けられる。この
様に分けられた偏光成分のうち、光波λ１のＰ偏光成分
及び光波λ２のＰ偏光成分はファイバ８により、また光
波λ１のＳ偏光成分及び光波λ２のＳ偏光成分はファイ
バ９により、それぞれ光分波器１０，１１に送られる。 光分波器１０，１１ではＰ偏光成分とＳ偏光成分が、そ
れぞれ二つの波長λ１，λ２の光信号に分離され、合計
４個の信号となって信号処理回路３０に伝送される。信
号処理回路３０に伝送される前記４個の光信号は、まず
フォトダイオード１２，１３，１４，１５により電気信
号に変換されたのち、演算処理回路２０に伝達される。
【００２３】図３は、図１の演算処理回路２０の実施例
を構成を示したもので、フォトダイオード１２，１３，
１４，１５にそれぞれ接続された増幅器３１，３２，３
３，３４と、該増幅器３１，３２の出力側に接続された
除算器３５と、増幅器３３，３４の出力側に接続された
除算器３６と、該除算器３５，３６両者の出力側にとも
に接続された加算器３７と、同じく除算器３５，３６両
者の出力側にともに接続された減算器３８と、前記加算
器３７及び減算器３８の出力側に接続された除算器３９
とを含んで構成されている。
を構成を示したもので、フォトダイオード１２，１３，
１４，１５にそれぞれ接続された増幅器３１，３２，３
３，３４と、該増幅器３１，３２の出力側に接続された
除算器３５と、増幅器３３，３４の出力側に接続された
除算器３６と、該除算器３５，３６両者の出力側にとも
に接続された加算器３７と、同じく除算器３５，３６両
者の出力側にともに接続された減算器３８と、前記加算
器３７及び減算器３８の出力側に接続された除算器３９
とを含んで構成されている。
【００２４】光波λ１のＰ偏光成分Ｉλ１ｐはフォトダ
イオード１２により、またＳ偏光成分Ｉλ１ｓはフォト
ダイオード１４により、そして光波λ２のＰ偏光成分Ｉ
λ２ｐ，Ｓ偏光成分Ｉλ２ｓはそれぞれフォトダイオー
ド１３，１５によりそれぞれ電気信号に変換され、増幅
器３１，３２，３３，３４で増幅される。そして除算器
３５，３６にてＰ，Ｓ偏光成分ごとの除算Ｉλ１ｐ／Ｉ
λ２ｐ，Ｉλ１ｓ／Ｉλ２ｓが行われる。さらに次段の
加算回路３７でＩλ１ｐ／Ｉλ２ｐ＋Ｉλ１ｓ／Ｉλ２
ｓなる加算が、減算回路３８でＩλ１ｐ／Ｉλ２ｐ−Ｉ
λ１ｓ／Ｉλ２ｓなる減算が行われた後、除算器３９で
次の数１０に示す出力信号Ｖｏｕｔが得られる。
イオード１２により、またＳ偏光成分Ｉλ１ｓはフォト
ダイオード１４により、そして光波λ２のＰ偏光成分Ｉ
λ２ｐ，Ｓ偏光成分Ｉλ２ｓはそれぞれフォトダイオー
ド１３，１５によりそれぞれ電気信号に変換され、増幅
器３１，３２，３３，３４で増幅される。そして除算器
３５，３６にてＰ，Ｓ偏光成分ごとの除算Ｉλ１ｐ／Ｉ
λ２ｐ，Ｉλ１ｓ／Ｉλ２ｓが行われる。さらに次段の
加算回路３７でＩλ１ｐ／Ｉλ２ｐ＋Ｉλ１ｓ／Ｉλ２
ｓなる加算が、減算回路３８でＩλ１ｐ／Ｉλ２ｐ−Ｉ
λ１ｓ／Ｉλ２ｓなる減算が行われた後、除算器３９で
次の数１０に示す出力信号Ｖｏｕｔが得られる。
【００２５】
【数１０】
【００２６】この出力信号は前記した如くファラディ回
転角に比例しており、光量変動の影響を受けないので、
高精度の直流電流測定が可能となる。
転角に比例しており、光量変動の影響を受けないので、
高精度の直流電流測定が可能となる。
【００２７】図４に本発明の第２の実施例を示す。本実
施例が前記第１の実施例と異なるのは、光源１，２から
発光された異なる二つの波長λ１，λ２の光波は光合波
器１８に導かれ、一本の光ファイバ１９に入射されて偏
光子５に導かれる点と、該偏光子５で直線偏光された光
波λ１，λ２の光軸上にダイクロイック（以下光フィル
タ１７という）が配置されている点である。偏光子５で
はそれぞれの光波が直線偏光となるが、続いて設けられ
た光フィルタ１７で光波λ１はファラディ素子６の中に
導かれ、全反射しながら被測定電流導体２１を周回した
のち検光子７に入射するものの、光波λ２は上記光フィ
ルタ１７の作用でファラディ素子中を通らない様に分岐
され、検光子７に入射する。以下検光子７を通りＰ偏光
成分とＳ偏光成分とに分けられて伝送され、各種の信号
処理を施される作用は、図１〜図３で述べたものと同様
で、かつ同一構成となっている。本実施例によっても前
記第１の実施例と同様の効果が得られる。
施例が前記第１の実施例と異なるのは、光源１，２から
発光された異なる二つの波長λ１，λ２の光波は光合波
器１８に導かれ、一本の光ファイバ１９に入射されて偏
光子５に導かれる点と、該偏光子５で直線偏光された光
波λ１，λ２の光軸上にダイクロイック（以下光フィル
タ１７という）が配置されている点である。偏光子５で
はそれぞれの光波が直線偏光となるが、続いて設けられ
た光フィルタ１７で光波λ１はファラディ素子６の中に
導かれ、全反射しながら被測定電流導体２１を周回した
のち検光子７に入射するものの、光波λ２は上記光フィ
ルタ１７の作用でファラディ素子中を通らない様に分岐
され、検光子７に入射する。以下検光子７を通りＰ偏光
成分とＳ偏光成分とに分けられて伝送され、各種の信号
処理を施される作用は、図１〜図３で述べたものと同様
で、かつ同一構成となっている。本実施例によっても前
記第１の実施例と同様の効果が得られる。
【００２８】図５は、本発明の第３の実施例を示すもの
で、本実施例は前記第１の実施例とは、光源及び検光子
７を出たあとの信号の処理方式が異なる。本実施例にお
いて、光源１は波長λ１の第１の光波を発光するもので
構成され、光源２は波長λ１の光波に高周波を重畳させ
た第２の光波を発光するもので構成されている。また、
Ｓ偏光成分を伝送する光ファイバ９は光電変換器１２Ａ
に、Ｐ偏光成分を伝送する光ファイバ８は光電変換器１
４Ａに、それぞれ接続されている。光電変換器１２Ａの
出力側には、さらに、ローパスフィルタＬＰＦ４０Ａ及
びハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｂが互いに並列に接続さ
れ、該ローパスフィルタＬＰＦ４０Ａの出力側は除算器
３５に、ハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｂの出力側は平滑
回路を介して該除算器３５に接続されている。光電変換
器１４Ａの出力側にも、ローパスフィルタＬＰＦ４０Ｃ
及びハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｄが互いに並列に接続
され、該ローパスフィルタＬＰＦ４０Ｃの出力側は除算
器３６に、ハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｄの出力側は平
滑回路を介して該除算器３６に接続されている。除算器
３５，３６の出力側は、和差回路３９Ａに接続されてい
る。
で、本実施例は前記第１の実施例とは、光源及び検光子
７を出たあとの信号の処理方式が異なる。本実施例にお
いて、光源１は波長λ１の第１の光波を発光するもので
構成され、光源２は波長λ１の光波に高周波を重畳させ
た第２の光波を発光するもので構成されている。また、
Ｓ偏光成分を伝送する光ファイバ９は光電変換器１２Ａ
に、Ｐ偏光成分を伝送する光ファイバ８は光電変換器１
４Ａに、それぞれ接続されている。光電変換器１２Ａの
出力側には、さらに、ローパスフィルタＬＰＦ４０Ａ及
びハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｂが互いに並列に接続さ
れ、該ローパスフィルタＬＰＦ４０Ａの出力側は除算器
３５に、ハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｂの出力側は平滑
回路を介して該除算器３５に接続されている。光電変換
器１４Ａの出力側にも、ローパスフィルタＬＰＦ４０Ｃ
及びハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｄが互いに並列に接続
され、該ローパスフィルタＬＰＦ４０Ｃの出力側は除算
器３６に、ハイパスフィルタＨＰＦ４０Ｄの出力側は平
滑回路を介して該除算器３６に接続されている。除算器
３５，３６の出力側は、和差回路３９Ａに接続されてい
る。
【００２９】第１の光源から発光された第１の光波の光
量をＪｏ、第２の光源から発光された第２の光波の光量
をＪ１＋ｄｓｉｎωｔ、光ファイバ３，４の光減衰率を
ηＡ，ηｃ、ファラディ素子６の光減衰率をηＢ、光フ
ァイバ８，９の光減衰率をηｐ，ηｓ、ファラディ素子
６の回転角をΔφとして、本実施例の光の動作を説明す
る。第１の光源から発光された第１の光波は前記第１の
実施例と同様、偏光子を経てファラディー素子に入射さ
れ、高周波を重畳させた第２の光波はファラディー素子
に入射することなく、直接検光子７に入射される。ファ
ラディー素子を経て検光子に入射された第１の光波と直
接検光子７に入射された第２の光波は、ともに検光子で
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に分けられ、Ｐ偏光成分は光フ
ァイバ９を経て光電変換器１２Ａに、Ｓ偏光成分は光フ
ァイバ８を経て光電変換器１４Ａに、伝送される。
量をＪｏ、第２の光源から発光された第２の光波の光量
をＪ１＋ｄｓｉｎωｔ、光ファイバ３，４の光減衰率を
ηＡ，ηｃ、ファラディ素子６の光減衰率をηＢ、光フ
ァイバ８，９の光減衰率をηｐ，ηｓ、ファラディ素子
６の回転角をΔφとして、本実施例の光の動作を説明す
る。第１の光源から発光された第１の光波は前記第１の
実施例と同様、偏光子を経てファラディー素子に入射さ
れ、高周波を重畳させた第２の光波はファラディー素子
に入射することなく、直接検光子７に入射される。ファ
ラディー素子を経て検光子に入射された第１の光波と直
接検光子７に入射された第２の光波は、ともに検光子で
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に分けられ、Ｐ偏光成分は光フ
ァイバ９を経て光電変換器１２Ａに、Ｓ偏光成分は光フ
ァイバ８を経て光電変換器１４Ａに、伝送される。
【００３０】今、光ファイバ８を経て光電変換器１２Ａ
に入射する光量をＪｐ、光ファイバ９を経て光電変換器
１４Ａに入射する光量をＪｓとすると、Ｊｐ，Ｊｓは次
の式で示される。
に入射する光量をＪｐ、光ファイバ９を経て光電変換器
１４Ａに入射する光量をＪｓとすると、Ｊｐ，Ｊｓは次
の式で示される。
【００３１】
【数１１】
Ｊｐ＝〔Ｊｏ・ηＡ・ηＢ（１−Δφ）＋ηｃ
・（Ｊ１＋ｄｓｉｎｗｔ〕ηｐ Ｊｓ＝〔Ｊｏ・
ηＡ・ηＢ（１＋Δφ）＋ηｃ・（Ｊ１＋ｄｓｉｎｗｔ
〕ηｓ ＬＰＦ４０Ａは、上記Ｊｓの直流分を取り出し、Ｈ
ＰＦ４０Ｂは、上記Ｊｓの交流分を取り出す。同様にＬ
ＰＦ４０Ｃは、上記Ｊｐの直流分を取り出し、ＨＰＦ４
０Ｄは、上記Ｊｐの交流分を取り出す。除算器３５，３
６は入力された直流分と交流分の比（直流分／交流分）
を算出し、次段の演算回路３９Ａに出力する。和差回路
３９Ａは、この入力信号を演算処理することによって被
測定電流、あるいは被測定磁界の大きさに比例した出力
電圧Ｅｏｕｔを次式により求める。（Ａ′：和差回路の
増幅率）
・（Ｊ１＋ｄｓｉｎｗｔ〕ηｐ Ｊｓ＝〔Ｊｏ・
ηＡ・ηＢ（１＋Δφ）＋ηｃ・（Ｊ１＋ｄｓｉｎｗｔ
〕ηｓ ＬＰＦ４０Ａは、上記Ｊｓの直流分を取り出し、Ｈ
ＰＦ４０Ｂは、上記Ｊｓの交流分を取り出す。同様にＬ
ＰＦ４０Ｃは、上記Ｊｐの直流分を取り出し、ＨＰＦ４
０Ｄは、上記Ｊｐの交流分を取り出す。除算器３５，３
６は入力された直流分と交流分の比（直流分／交流分）
を算出し、次段の演算回路３９Ａに出力する。和差回路
３９Ａは、この入力信号を演算処理することによって被
測定電流、あるいは被測定磁界の大きさに比例した出力
電圧Ｅｏｕｔを次式により求める。（Ａ′：和差回路の
増幅率）
【００３２】
【数１２】
【００３３】即ち、Ｊ１ηｃ／ＪｏηＡ・ηＢ≪１とす
るか、これらが変動しても、その影響が小さければ良い
。 例えばＪ１・ηｃ／Ｊｏ・ηＡ・ηＢ＝０．１とすると
、光量１０％変動に対してＥｏｕｔの変動分は１％、１
／２減に対して９％程度の変動となる。
るか、これらが変動しても、その影響が小さければ良い
。 例えばＪ１・ηｃ／Ｊｏ・ηＡ・ηＢ＝０．１とすると
、光量１０％変動に対してＥｏｕｔの変動分は１％、１
／２減に対して９％程度の変動となる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、二つの異なる波長の光
波を用い、一方の光波を直線偏光させてファラディ素子
を通過させたのちＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、他
方の光波をファラディ素子を除いて前記光波と同様の経
路を通過させたのちＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、
これら４個の信号を演算処理してファラディ素子の回転
角に比例した信号を取り出すので、光源や各光信号伝送
などで光量変動があっても、それらの影響を排除した出
力が得られ、精度の良い直流電流が測定できる効果があ
る。
波を用い、一方の光波を直線偏光させてファラディ素子
を通過させたのちＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、他
方の光波をファラディ素子を除いて前記光波と同様の経
路を通過させたのちＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、
これら４個の信号を演算処理してファラディ素子の回転
角に比例した信号を取り出すので、光源や各光信号伝送
などで光量変動があっても、それらの影響を排除した出
力が得られ、精度の良い直流電流が測定できる効果があ
る。
【図１】本発明の第１の実施例の要部構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１の実施例でのファラディ素子光入出射部の
詳細を示す断面図と一部側面図側面図である。
詳細を示す断面図と一部側面図側面図である。
【図３】図１の実施例での信号処理回路の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施例の要部構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】本発明の第３の実施例の要部構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１，２ 光源
３，４ 光ファイバ
５ 偏光子
６ ファラディ素子
７ 検光子
８，９ 光ファイバ
１０，１１ 光分波器
１２，１３，１４，１５ フォトダイオード１２Ａ，
１４Ａ 光電変換器 １６′，１６″ プリズム １７ ダイクロイック（光フィルタ）１８ 光合波
器 ２０ 演算処理回路 ３０ 信号処理回路 ３１，３２，３３，３４ 増巾器 ３５，３６，３９ 除算器 ３７ 加算回路 ３８ 減算回路 ３９Ａ 和差回路 ４０Ａ，４０Ｃ ローパスフィルタ ４０Ｂ，４０Ｄ ハイパスフィルタ
１４Ａ 光電変換器 １６′，１６″ プリズム １７ ダイクロイック（光フィルタ）１８ 光合波
器 ２０ 演算処理回路 ３０ 信号処理回路 ３１，３２，３３，３４ 増巾器 ３５，３６，３９ 除算器 ３７ 加算回路 ３８ 減算回路 ３９Ａ 和差回路 ４０Ａ，４０Ｃ ローパスフィルタ ４０Ｂ，４０Ｄ ハイパスフィルタ
Claims (3)
- 【請求項１】 一定の出力光を発生する光源と、該光
源から発せられた光を直線偏光させる偏光子と、磁気光
学効果を有し被測定電流導体の周囲に配置された媒質と
、検光子とこれから出射する光信号を電気信号に変換し
、演算・処理する信号処理回路を備えて成る光応用電流
変成器において、前記光源として波長λ１の光波を発す
る光源と、波長λ２の光波を発する光源と、波長λ１の
光波を該磁気光学効果を有する媒質中を被測定電流導体
を囲むように周回透過させる手段と、波長λ２の光波を
該媒質中を通過させることのないよう該媒質への入射口
で分岐させる手段と、前記媒質中を通過した波長λ１の
光波と前記媒質中を通過しない波長λ２の光波とを合流
させたのちＰ偏光成分及びＳ偏光成分に分離する手段と
、該Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分をそれぞれ伝送する伝送
路と、該伝送されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分をそれぞ
れ波長λ１と波長λ２とに分離する手段と、この分離さ
れた光出力信号の和差演算処理により、被測定電流と同
極性の電気出力信号を得る信号処理回路とを備えたこと
を特徴とする光応用直流電流変成器。 - 【請求項２】 波長λ１の光波を発する光源から発し
た光波と波長λ２の光波を発する光源から発した光波と
を重畳させる光合波器と、該光合波器で重畳された光波
を磁気光学効果を有する媒質に導く光ファイバと、該媒
質入り口に配置され波長λ１の光波を該媒質内に通過さ
せるとともに波長λ２の光波を該媒質内を通過させない
で検光子に入射させるダイクロイックとを備えたことを
特徴とする請求項１に記載の光応用直流電流変成器。 - 【請求項３】 λ１とλ２を同一波長とし、磁気光学
効果を有する媒質内を通過しない方の光に高周波を重畳
させる手段と、検光子から出力されたＰ偏光成分とＳ偏
光成分を光電変換する光電変換手段と、該光電変換手段
の出力をそれぞれ直流分と交流分に分離する分離手段と
、該分離手段の出力を演算処理する演算回路とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の光応用直流電流変成
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11759691A JP3151672B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 光応用直流電流変成器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11759691A JP3151672B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 光応用直流電流変成器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344469A true JPH04344469A (ja) | 1992-12-01 |
| JP3151672B2 JP3151672B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=14715727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11759691A Expired - Lifetime JP3151672B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 光応用直流電流変成器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151672B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100294057B1 (ko) | 1995-08-22 | 2001-09-17 | 모리시타 요이찌 | 실리콘 구조체층을 포함하는 반도체 장치, 그 층의 제조방법 및 제조장치와 그 층을 이용한 태양전지 |
| JP5324222B2 (ja) | 2005-08-22 | 2013-10-23 | キュー・ワン・ナノシステムズ・インコーポレイテッド | ナノ構造およびそれを実施する光起電力セル |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP11759691A patent/JP3151672B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3151672B2 (ja) | 2001-04-03 |
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