JPH056539Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、同時に電界及び磁界を検出できる光
学式の電界・磁界検出器に関する。

〔従来技術〕

光学式電界検出器は、ポツケルス効果、つまり
電界強度に応じて電界検出素子の屈折率が変化す
る現象を利用して電界の強さを検出するものであ
り、電界内に置く電界検出素子として水晶が用い
られたものがある。

また光学式磁界検出器は、フアラデー効果、つ
まり磁界強度に応じて光の偏光面が回転する現象
を利用して磁界の強さを検出するものであり、磁
界内に置く磁界検出素子として鉛ガラスが用いら
れたものがある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

電力ケーブル等のような高電圧、大電流下の領
域においては、電界及び磁界を検出することを必
要とする場合があり、この場合、従来は別々の検
出器にて両者を個別に検出していた。従つて検出
作業を２回行う必要があり、その検出作業に長時
間を要するという問題点があつた。また、２個の
検出器を用意しておかなければならないという問
題点があつた。

本考案はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、偏光子にて２方向に直線偏光された光を一方
は円偏光して電界検出素子に入射し、他方は磁界
検出素子に入射し、電界検出素子及び磁界検出素
子からの光を検出する構成とすることにより、１
回の検出作業で電界及び磁界を同時に検出でき、
電界及び磁界を検出するための作業時間を大幅に
短縮できる光学式の電界・磁界検出器を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る光学式の電界・磁界検出器は、同
時に電界及び磁界を光学的に検出する光学式の電
界・磁界検出器であつて、光を２方向に直線偏光
する偏光子と、該偏光子からの一方向の直線偏光
波を円偏光する円偏光手段と、該円偏光手段から
の円偏光波を入射する電界検出素子と、該電界検
出素子からの光を受光してその光の強度を検出す
る受光部と、前記偏光子からの他方向の直線偏光
波を入射する磁界検出素子と、該磁界検出素子か
らの光を受光してその光の強度を検出する受光部
とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

偏光子にて直線偏光して得られる２方向の直線
偏光波のうち、一方の直線偏光波を円偏光して電
界検出素子に入射し、他方の直線偏光波はそのま
ま磁界検出素子に入射する。そして電界検出素子
及び磁界検出素子からの光を各別に検出する。そ
うすると同時に電界及び磁界が検出される。

〔実施例〕

以下、本考案をその実施例を示す図面に基づき
説明する。第１図は本考案に係る電界・磁界検出
器（以下本案検出器という）の平面模式図、第２
図は偏光状態を示す模式図であり、図中１は発光
部を示す。発光部１からの光（ランダムな方向に
振動成分をもつている。）〔第２図ａ参照〕は、発
光用光フアイバ２及びレンズ系３を経て、プリズ
ム面４ａを有する偏光子４に入射される。偏光子
４は入射した光を垂直な２方向に直線偏光する作
用を有し、偏光子４に入射された光はここで２方
向に直線偏光される〔第２図ｂ参照〕。

２方向に直線偏光された光のうち、直進する第
１の直線偏光波はそのまま直進し、円偏光手段た
るλ／４板５に入射してこれを透過する間に円偏
光され〔第２図ｃ参照〕、電界検出素子たる水晶
６に入射する。一方進路が90°変向された第２の
直線偏光波は偏光子４のプリズム面４ａにて反射
され、前記第１の直線偏光波と同一方向に進み、
磁界検出素子たる鉛ガラス１１に入射する。

水晶６、鉛ガラス１１の出射側には、検光子７
がその一端面を接触させて設けられている。な
お、該検光子７は、前記検光子４とその偏光面を
互いに直交させて位置決めされている。

水晶６は、Ｚ軸方向（第１図では上下方向）に
対して垂直にカツトした両端を有するＺ−cut型
水晶であつて、Ｚ軸方向に長い直方体状をなし、
λ／４板５から出射された円偏光波は、Ｚ軸方向
に水晶６を透過する間にＸ軸方向（第１図では左
右方向）の電界を受けると楕円偏光波となり（第
２図ｄ参照〕、その状態で回転しつつ出射側へ進
行していき、検光子７に入射する。なお、水晶６
のＺ軸方向長さは、その長さに応じて偏光波の振
動面の捩れ角が異なるが、本実施例では楕円偏光
波の最短径方向の成分を取出すように定める。つ
まり、楕円偏光波の水晶６での入射側端面と出射
側端面との偏光波の振動面の捩れ角度が90度の整
数倍となるようにする。そして、水晶６から検光
子７に入射した楕円偏光波は、検光子７にて直線
偏光され、最短径方向の偏光波〔第２図ｅ参照〕
のみが出射される。

鉛ガラス１１は水晶６と同じく第１図上下方向
に長い直方体状をなし、鉛ガラス１１に入射した
直線偏光波は鉛ガラス１１を透過する間に光軸方
向の磁界を受けると偏光面が回転し、出射側へ進
行していく。そして、偏光子４と検光子７とは直
交させて位置決めされているので、偏光面が回転
するにつれて検光子７を出射する光の強度が増加
する。

検光子７の他端面には、夫々の光出射部分にレ
ンズ系８ａ，８ｂが接着されており、検光子７か
ら出射された各直線偏光波はレンズ系８ａ，８ｂ
を経て、これに接続した受光用光フアイバ９ａ，
９ｂを通過して受光部１０ａ，１０ｂにて捉えら
れる。

受光部１０ａは、光を電気信号として取出す光
電変換素子、光の振幅測定を行う回路及び入射光
の強度レベルと電界の強度との関係を示す相関関
数を記憶している演算回路を備えており、入射し
た光の強度に基づき、つまり直線偏光波の振幅に
基づき電界の強度を求める。

受光部１０ｂは、光を電気信号として取出す光
電変換素子、光の振幅測定を行う回路及び入射光
の強度レベルと磁界の強度との関係を示す相関関
数を記憶している演算回路を備えており、入射し
た光の強度に基づき、つまり直線偏光波の振幅に
基づき磁界の強度を求める。

本案検出器はこのように構成されており、λ／
４板５より出射した円偏光波は水晶６内を透過す
る間に、水晶６に印加される電界の強度に応じ
て、水晶６での電界検出方向を大径とし、それと
直交する方向を小径とする楕円偏光波となる。こ
の楕円偏光波の偏平度は電界強度が強い程大き
く、また電界強度が弱い程小さくなり、電界強度
と相関があることが公知である。そして楕円偏光
波の最短径方向成分の光の強度を受光部１０ａに
て検出し、その検出値と前記相関関数とに基づき
電界強度を検出する。

一方、偏光子４より出射した直線偏光波は鉛ガ
ラス１１内を透過する間に、鉛ガラス１１に印加
される磁界の強度に応じて、その偏光面が回転
し、偏光面の回転角度に応じて検光子７から出射
される光の強度が変化する。この偏光面の回転角
度は磁界強度が強い程大きく、また磁界強度が弱
い程小さくなり、磁界強度と相関があることが公
知である。そして検光子７からの光の強度を受光
部１０ｂにて検出し、その検出値と前記相関関数
とに基づき磁界強度を検出する。

第３図は本考案の他の実施例を示す平面図、第
４図は第３図の水晶６（鉛ガラス１１）の出射側
近傍を示す立面視での内部模式図である。本実施
例では、水晶６（鉛ガラス１１）から出射した光
につき、水晶６（鉛ガラス１１）と検光子７との
間に設けられたプリズム１２にてその進行方向を
逆方向として、電界強度（磁界強度）を検出する
構造としている。この構造の場合には前述の実施
例に比べて、検出器を短寸のものとでき、また一
方向からの検出が可能である。

また、本実施例では電界検出素子として水晶、
磁界検出素子として鉛ガラスを用いる場合につき
説明したが、これに限らず、ポツケルス効果、フ
アラデー効果を有するものであれば夫々何れの光
学材料を用いてもよいことは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本考案の検出器では、１回の
検出作業にて同時に電界及び磁界を検出すること
ができ、検出作業の短時間化が図れる。また、電
圧と電流とを同時に検出できるので、電力も同時
に検出できる。

また、従来は使用していなかつた偏光子からの
一方向の直線偏光波を利用するので、新たな光源
（発光部）を追加する必要がない。

更に、本案検出器は従来の電界検出器（または
磁界検出器）に、磁界検出素子（または電界検出
素子）、受光用光フアイバ及び受光部を一組だけ
追加すれば、同時に電界及び磁界を検出できるの
で、検出器全体が小型である等本考案は優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案検出器の平面模式図、第２図は偏
光形態を示す模式図、第３図は他の実施例の平面
模式図、第４図は第３図の部分立面構造図であ
る。 １……発光部、２……発光用光フアイバ、４…
…偏光子、５……λ／４波長板、６……水晶、７
……偏光子、９ａ，９ｂ……受光用光フアイバ、
１０ａ，１０ｂ……受光部、１１……鉛ガラス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 同時に電界及び磁界を光学的に検出する光学式
   の電界・磁界検出器であつて、 光を２方向に直線偏光する偏光子と、該偏光子
   からの一方向の直線偏光波を円偏光する円偏光手
   段と、該円偏光手段からの円偏光波を入射する電
   界検出素子と、該電界検出素子からの光を受光し
   てその光の強度を検出する受光部と、前記偏光子
   からの他方向の直線偏光波を入射する磁界検出素
   子と、該磁界検出素子からの光を受光してその光
   の強度を検出する受光部とを具備することを特徴
   とする光学式の電界・磁界検出器。