JPH0720157A - 周回積分型光変流器 - Google Patents
周回積分型光変流器Info
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- JPH0720157A JPH0720157A JP5149933A JP14993393A JPH0720157A JP H0720157 A JPH0720157 A JP H0720157A JP 5149933 A JP5149933 A JP 5149933A JP 14993393 A JP14993393 A JP 14993393A JP H0720157 A JPH0720157 A JP H0720157A
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Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定電流範囲を大きくしながら高い測定精度
を得るのを容易にする。 【構成】 被測定対象の導体の周りを取り囲んで互いに
独立した４つのセンサ本体１２〜１４を設け、導体の電
流により発生する磁界で変調された各センサ本体の出射
光をそれぞれ光−電気変換器１５〜１８で電気信号とし
て得、各変換器の出力を復調部で復調をし該復調した各
信号を加算して電流測定出力とする。センサ本体を個別
にすることにより、周回積分型で必要とする反射プリズ
ムを不要にする。また、各センサ本体を個別にすること
で同じ導体電流にも各センサ本体が受ける磁界は約１／
４に下がり、従来型の約４倍の電流までファラデー回転
角θをｓｉｎθ≒θにし、この各センサ本体の出力を復
調加算することにより測定電流範囲を約４倍に広くす
る。
を得るのを容易にする。 【構成】 被測定対象の導体の周りを取り囲んで互いに
独立した４つのセンサ本体１２〜１４を設け、導体の電
流により発生する磁界で変調された各センサ本体の出射
光をそれぞれ光−電気変換器１５〜１８で電気信号とし
て得、各変換器の出力を復調部で復調をし該復調した各
信号を加算して電流測定出力とする。センサ本体を個別
にすることにより、周回積分型で必要とする反射プリズ
ムを不要にする。また、各センサ本体を個別にすること
で同じ導体電流にも各センサ本体が受ける磁界は約１／
４に下がり、従来型の約４倍の電流までファラデー回転
角θをｓｉｎθ≒θにし、この各センサ本体の出力を復
調加算することにより測定電流範囲を約４倍に広くす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファラデー効果を利用
して高精度で被測定電流範囲の広い電流測定を行う周回
積分型光変流器に関する。
して高精度で被測定電流範囲の広い電流測定を行う周回
積分型光変流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファラデー効果素子が使用される光変流
器は、感度向上と他相導体からの磁界の影響を避けるた
め、ギャップ付き鉄心型と周回積分型の２方式が開発・
実施されている。
器は、感度向上と他相導体からの磁界の影響を避けるた
め、ギャップ付き鉄心型と周回積分型の２方式が開発・
実施されている。
【０００３】図３は、周回積分型の構成を示し、被測定
電流が流れる導体１を４つのファラデーセル２1〜２4と
反射器としてのプリズム３1〜３3によって周回構成し、
光源からの入射光をレンズ４と偏光子５で偏光してファ
ラデーセル２1に導入し、ファラデーセルとプリズムを
周回する間に導体１の電流で発生する磁界の影響を受け
た出射光をファラデーセル２4端部の検光子６及びレン
ズ７で導出し、導体１の電流に応じて強度変調された出
射光を得る。
電流が流れる導体１を４つのファラデーセル２1〜２4と
反射器としてのプリズム３1〜３3によって周回構成し、
光源からの入射光をレンズ４と偏光子５で偏光してファ
ラデーセル２1に導入し、ファラデーセルとプリズムを
周回する間に導体１の電流で発生する磁界の影響を受け
た出射光をファラデーセル２4端部の検光子６及びレン
ズ７で導出し、導体１の電流に応じて強度変調された出
射光を得る。
【０００４】ファラデー素子材料には、鉛ガラスやＢＧ
Ｏ（Ｂｉ12ＧｅＯ20）、ＢＳＯ（Ｂｉ12ＳｉＯ20）等の
反磁性材料が良く用いられる。これは、反磁性のため広
い磁界範囲、即ち被測定電流範囲を広くとるためのもの
である。
Ｏ（Ｂｉ12ＧｅＯ20）、ＢＳＯ（Ｂｉ12ＳｉＯ20）等の
反磁性材料が良く用いられる。これは、反磁性のため広
い磁界範囲、即ち被測定電流範囲を広くとるためのもの
である。
【０００５】このうち、鉛ガラスは、非晶質のため、立
方晶であるＢＧＯやＢＳＯに対して製造は容易で、単位
ボリューム当たりでは価格も安い。しかし、性能面では
感度を示すベルデ定数がＢＧＯやＢＳＯに比べて数分の
１と低く、小電流領域ではノイズの影響を受け易くな
る。
方晶であるＢＧＯやＢＳＯに対して製造は容易で、単位
ボリューム当たりでは価格も安い。しかし、性能面では
感度を示すベルデ定数がＢＧＯやＢＳＯに比べて数分の
１と低く、小電流領域ではノイズの影響を受け易くな
る。
【０００６】但し、ベルデ定数の温度依存性は小さく、
周囲温度の変化に対して特性は安定するという利点があ
り、これら事項を考慮して材料選択がなされる。
周囲温度の変化に対して特性は安定するという利点があ
り、これら事項を考慮して材料選択がなされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の周回積分型は、
鉄心がなく、原理的に磁気飽和の影響を受けないため直
線性に優れるが、光を周回させるための反射プリズムを
多く必要とし、ガラスの光学研磨で完全反射面を得るた
めの工数及びコストが大きくなる。
鉄心がなく、原理的に磁気飽和の影響を受けないため直
線性に優れるが、光を周回させるための反射プリズムを
多く必要とし、ガラスの光学研磨で完全反射面を得るた
めの工数及びコストが大きくなる。
【０００８】また、各隅に設ける反射プリズムは、二面
の完全反射面の界面の状態が同じでなければ正確な計測
が不可能であり、長期使用における界面の劣化、周囲温
度の変化によるセンサ材料の熱膨張がもたらす形状歪み
を考慮して二面の界面の状態を同じに保つことは困難で
ある。
の完全反射面の界面の状態が同じでなければ正確な計測
が不可能であり、長期使用における界面の劣化、周囲温
度の変化によるセンサ材料の熱膨張がもたらす形状歪み
を考慮して二面の界面の状態を同じに保つことは困難で
ある。
【０００９】次に、一般の光変流器では偏光子を用いて
ファラデー回転角を光量の大小に変換する強度変調型に
される。この変調型ではファラデー回転角θと出力光量
とに次の関係がある。
ファラデー回転角を光量の大小に変換する強度変調型に
される。この変調型ではファラデー回転角θと出力光量
とに次の関係がある。
【００１０】
【数１】θ＝Ｖ・Ｈ・Ｌ ＰOUT＝（１／２）ＰIN（１＋ｓｉｎ２θ）……（１） Ｖ；ベルデ定数 Ｈ；磁界強度 Ｌ；ファラデー素
子内光路長 ＰOUT；出力光量 ＰIN；入力光量 そして、回転角θがｓｉｎ２θ≒２θが成り立つ範囲で
は電流の大きさに比例した出力ＰOUTを得ることができ
る。
子内光路長 ＰOUT；出力光量 ＰIN；入力光量 そして、回転角θがｓｉｎ２θ≒２θが成り立つ範囲で
は電流の大きさに比例した出力ＰOUTを得ることができ
る。
【００１１】
【数２】 ＰOUT＝（１／２）ＰIN（１＋２Ｖ・Ｈ・Ｌ）……（２） 従って、ファラデー回転角が小さい範囲でのみしか電流
の大きさに比例した出力が得られず、大きな電流の範囲
の測定には非直線誤差が発生するし、原理的にθがπ／
４までしか検出できないと言う問題があった。
の大きさに比例した出力が得られず、大きな電流の範囲
の測定には非直線誤差が発生するし、原理的にθがπ／
４までしか検出できないと言う問題があった。
【００１２】本発明の目的は、測定電流範囲を大きくし
ながら高い測定精度を得るのを容易にする周回積分型光
変流器を提供することにある。
ながら高い測定精度を得るのを容易にする周回積分型光
変流器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、被測定対象の導体の周りを取り囲んで正
方形状に配置され偏光子とファラデーセルと検光子をそ
れぞれ持つ４つのセンサ本体と、各センサ本体への入射
光を発生する光源と、前記導体の電流により発生する磁
界で変調された各センサ本体の出射光をそれぞれ光−電
気変換する変換器と、前記各変換器の出力から前記導体
の電流に比例した復調をし該復調した各信号を加算して
前記導体の電流測定出力とする復調部とを備えたことを
特徴とする。
決を図るため、被測定対象の導体の周りを取り囲んで正
方形状に配置され偏光子とファラデーセルと検光子をそ
れぞれ持つ４つのセンサ本体と、各センサ本体への入射
光を発生する光源と、前記導体の電流により発生する磁
界で変調された各センサ本体の出射光をそれぞれ光−電
気変換する変換器と、前記各変換器の出力から前記導体
の電流に比例した復調をし該復調した各信号を加算して
前記導体の電流測定出力とする復調部とを備えたことを
特徴とする。
【００１４】
【作用】導体の電流による光変調を４つのセンサ本体で
個別に行うことで各センサ本体間で光を導入・導出する
ための反射プリズムを不要にする。
個別に行うことで各センサ本体間で光を導入・導出する
ための反射プリズムを不要にする。
【００１５】各センサ本体を個別にすることで同じ導体
電流にも各センサ本体が受ける磁界は約１／４に下が
り、従来型の約４倍の電流までファラデー回転角θをｓ
ｉｎθ≒θにし、この各センサ本体の出力を復調加算す
ることにより測定電流範囲を約４倍に広くする。
電流にも各センサ本体が受ける磁界は約１／４に下が
り、従来型の約４倍の電流までファラデー回転角θをｓ
ｉｎθ≒θにし、この各センサ本体の出力を復調加算す
ることにより測定電流範囲を約４倍に広くする。
【００１６】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す装置構成図
である。被測定対象の電流が流れる導体１の周りを取り
囲んで正方形状に配置される４つのセンサ本体１１〜１
４を備えて周回積分型に構成される。
である。被測定対象の電流が流れる導体１の周りを取り
囲んで正方形状に配置される４つのセンサ本体１１〜１
４を備えて周回積分型に構成される。
【００１７】各センサ本体１１〜１４は、偏光子とファ
ラデーセルと検光子からなり、導体１からの磁界によっ
て個別に変調された出射光を得る。各センサ本体１１〜
１４の偏光子への入射光はそれぞれ地上側の光源から光
ファイバー１１1〜１４1を通してレンズ１１2〜１４2か
ら導入される。
ラデーセルと検光子からなり、導体１からの磁界によっ
て個別に変調された出射光を得る。各センサ本体１１〜
１４の偏光子への入射光はそれぞれ地上側の光源から光
ファイバー１１1〜１４1を通してレンズ１１2〜１４2か
ら導入される。
【００１８】また、各センサ本体１１〜１４の検光子か
らの出射光はそれぞれレンズ１１3〜１４3から導出さ
れ、光ファイバー１１4〜１４4を通して地上側に光伝送
される。
らの出射光はそれぞれレンズ１１3〜１４3から導出さ
れ、光ファイバー１１4〜１４4を通して地上側に光伝送
される。
【００１９】各光ファイバー１１4〜１４4からの出射光
は、それぞれ光−電気変換器１５〜１８によって電圧信
号に変換される。復調部１９は各光−電気変換器１５〜
１８の電圧信号から測定電流に比例した復調をそれぞれ
行い、各復調信号を加算して導体１の電流に比例した測
定出力ＶOUTを得る。
は、それぞれ光−電気変換器１５〜１８によって電圧信
号に変換される。復調部１９は各光−電気変換器１５〜
１８の電圧信号から測定電流に比例した復調をそれぞれ
行い、各復調信号を加算して導体１の電流に比例した測
定出力ＶOUTを得る。
【００２０】復調部１９は、図２に示す回路構成にされ
る。光−電気変化器１５〜１８は、それぞれフォトダイ
オード１５1〜１８1による光−電流変換をし、各変換電
流を電流−電圧変換器１５2〜１８2によって電圧信号に
変換する。
る。光−電気変化器１５〜１８は、それぞれフォトダイ
オード１５1〜１８1による光−電流変換をし、各変換電
流を電流−電圧変換器１５2〜１８2によって電圧信号に
変換する。
【００２１】各電流−電圧変換器１５2〜１８2の出力
は、夫々ローパスフィルタ１９11〜１９14を通した出力
と、差動アンプ１９21〜１９24で差分を求めることで復
調信号を得る。ローパスフィルタ１９11〜１９14は、電
圧信号から交流量である前記（１）式のｓｉｎ２θをカ
ットした直流分をそれぞれ得、これら直流分を差動アン
プ１９21〜１９24でそれぞれ引き算することにより、該
差動アンプにそれぞれ交流分の復調信号を得る。
は、夫々ローパスフィルタ１９11〜１９14を通した出力
と、差動アンプ１９21〜１９24で差分を求めることで復
調信号を得る。ローパスフィルタ１９11〜１９14は、電
圧信号から交流量である前記（１）式のｓｉｎ２θをカ
ットした直流分をそれぞれ得、これら直流分を差動アン
プ１９21〜１９24でそれぞれ引き算することにより、該
差動アンプにそれぞれ交流分の復調信号を得る。
【００２２】割算器１９31〜１９34は、復調出力をそれ
ぞれローパスフィルタ１９11〜１９14の出力で割算する
ことによって各センサ本体１１〜１４への入射光の光源
の光量変動分を補償した復調出力を得る。
ぞれローパスフィルタ１９11〜１９14の出力で割算する
ことによって各センサ本体１１〜１４への入射光の光源
の光量変動分を補償した復調出力を得る。
【００２３】ゲイン調整アンプ１９41〜１９44は、それ
ぞれの復調出力の互いのゲインを調整し、導体１の同じ
電流に対して各復調出力が等しくなるようにレベル合わ
せをする。
ぞれの復調出力の互いのゲインを調整し、導体１の同じ
電流に対して各復調出力が等しくなるようにレベル合わ
せをする。
【００２４】加算器１９5は、各ゲイン調整アンプ１９
41〜１９44の出力を加算し、最終的な測定出力ＶOUTを
得る。
41〜１９44の出力を加算し、最終的な測定出力ＶOUTを
得る。
【００２５】従って、本実施例では、４つの互いに独立
したセンサ本体を正方形状に配置し、各センサ本体の出
力を復調した後に加算して導体の測定出力を得る。これ
に対して、従来の周回積分型光変流器は、各ファラデー
セル間に光を周回させるための反射プリズムを設け、各
ファラデーセルで次々に光変調を受けた１つの出射光を
復調する。
したセンサ本体を正方形状に配置し、各センサ本体の出
力を復調した後に加算して導体の測定出力を得る。これ
に対して、従来の周回積分型光変流器は、各ファラデー
セル間に光を周回させるための反射プリズムを設け、各
ファラデーセルで次々に光変調を受けた１つの出射光を
復調する。
【００２６】なお、実施例において、各センサ本体１１
〜１４のの光源を１つの光源とすることで光源の光量の
差による復調誤差を無くすのを容易にする。また、光源
をセンサ本体１１〜１４側に設ける方式では往路の光フ
ァイバー１１1〜１４1を省略した構成にすることができ
る。
〜１４のの光源を１つの光源とすることで光源の光量の
差による復調誤差を無くすのを容易にする。また、光源
をセンサ本体１１〜１４側に設ける方式では往路の光フ
ァイバー１１1〜１４1を省略した構成にすることができ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、偏光子
とファラデーセルと検光子をそれぞれ持つ４つのセンサ
本体を周回積分型に配置し、導体の電流による光変調を
４つのセンサ本体で個別に検出し、各センサ本体の出射
光をそれぞれ復調した各信号を加算して導体の電流測定
出力とする構成としたため、以下の効果がある。
とファラデーセルと検光子をそれぞれ持つ４つのセンサ
本体を周回積分型に配置し、導体の電流による光変調を
４つのセンサ本体で個別に検出し、各センサ本体の出射
光をそれぞれ復調した各信号を加算して導体の電流測定
出力とする構成としたため、以下の効果がある。
【００２８】（１）従来の反射プリズムを不要にするた
め、経年変化や周囲温度の変化による反射プリズムの特
性の変化による精度への影響が無くなる。
め、経年変化や周囲温度の変化による反射プリズムの特
性の変化による精度への影響が無くなる。
【００２９】（２）完全反射面を形成するための光学研
磨が不要になり、加工コストを下げることができる。
磨が不要になり、加工コストを下げることができる。
【００３０】（３）各センサ本体を個別にすることで同
じ導体電流にも各センサ本体が受ける磁界は約１／４に
下がり、従来型の約４倍の電流まで特性に直線性を得る
ことができ、この各センサ本体の出力を復調加算するこ
とにより測定電流範囲が約４倍に広くなる。
じ導体電流にも各センサ本体が受ける磁界は約１／４に
下がり、従来型の約４倍の電流まで特性に直線性を得る
ことができ、この各センサ本体の出力を復調加算するこ
とにより測定電流範囲が約４倍に広くなる。
【図１】本発明の一実施例を示す装置構成図。
【図２】実施例における復調部の回路図。
【図３】周回積分型光変流器の該略図。
１２、１４…センサ本体 １５、１８…光−電気変換器 １９…復調部 １９5…加算器
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定対象の導体の周りを取り囲んで正
方形状に配置され偏光子とファラデーセルと検光子をそ
れぞれ持つ４つのセンサ本体と、各センサ本体への入射
光を発生する光源と、前記導体の電流により発生する磁
界で変調された各センサ本体の出射光をそれぞれ光−電
気変換する変換器と、前記各変換器の出力から前記導体
の電流に比例した復調をし該復調した各信号を加算して
前記導体の電流測定出力とする復調部とを備えたことを
特徴とする周回積分型光変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149933A JPH0720157A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 周回積分型光変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149933A JPH0720157A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 周回積分型光変流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720157A true JPH0720157A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15485745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5149933A Pending JPH0720157A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 周回積分型光変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720157A (ja) |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP5149933A patent/JPH0720157A/ja active Pending
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