JPH09113557A - 電界センサの動作点調整方法及び電界センサ - Google Patents
電界センサの動作点調整方法及び電界センサInfo
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- JPH09113557A JPH09113557A JP7275363A JP27536395A JPH09113557A JP H09113557 A JPH09113557 A JP H09113557A JP 7275363 A JP7275363 A JP 7275363A JP 27536395 A JP27536395 A JP 27536395A JP H09113557 A JPH09113557 A JP H09113557A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性曲線が有限のバイアスを持つ光プローブ
の動作点を容易に調整する方法を提供するとともに、そ
の調整手段を具備し、信頼性の高い測定を可能とする電
界センサを提供すること。 【解決手段】 調整方法は、光プローブ２が有するバイ
アス電圧と同じ電圧で且つ反対の極性を持つ電圧を光プ
ローブ２の変調電極２２に印加することを特徴とし、電
界センサ１は、その光プローブ２に備えられた変調電極
２２にバイアス電圧と同じ電圧で且つ反対の極性を持つ
電圧を印加できるようにしたことを特徴とする。
の動作点を容易に調整する方法を提供するとともに、そ
の調整手段を具備し、信頼性の高い測定を可能とする電
界センサを提供すること。 【解決手段】 調整方法は、光プローブ２が有するバイ
アス電圧と同じ電圧で且つ反対の極性を持つ電圧を光プ
ローブ２の変調電極２２に印加することを特徴とし、電
界センサ１は、その光プローブ２に備えられた変調電極
２２にバイアス電圧と同じ電圧で且つ反対の極性を持つ
電圧を印加できるようにしたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＭＣ分野や電気
ノイズの測定のほか、様々な電気機器やケーブル等にお
いて発生する電界の強度や波形を測定するための測定器
である電界センサの調整方法、及びその調整手段を具備
した電界センサに属する。
ノイズの測定のほか、様々な電気機器やケーブル等にお
いて発生する電界の強度や波形を測定するための測定器
である電界センサの調整方法、及びその調整手段を具備
した電界センサに属する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ等の情報機器、通信機器、
ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器等多く
の電気機器は、外部からの電磁ノイズによって誤動作な
どの影響を受ける危険を常にもっており、ＥＭＣ分野に
おいては、外部の電磁環境や影響を及ぼすようなノイズ
の大きさ、また自らが発生するノイズ等を正確に測定す
ることが重要となっている。
ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器等多く
の電気機器は、外部からの電磁ノイズによって誤動作な
どの影響を受ける危険を常にもっており、ＥＭＣ分野に
おいては、外部の電磁環境や影響を及ぼすようなノイズ
の大きさ、また自らが発生するノイズ等を正確に測定す
ることが重要となっている。
【０００３】従来、上述のような電磁ノイズの測定に
は、第１に、通常のアンテナを用いて受信し、同軸ケー
ブルで測定器まで導く方法、第２に、アンテナを用いて
受信した信号を検波して光信号に変換し、光ファイバで
測定器まで導く方法、第３に、印加される電界強度に応
じて透過光の強度が変化するように構成された光学素子
を用いて電界強度変化を光強度変化に変換し、上記光学
素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光ファ
イバで接続する方法がある。上記第１のアンテナを用い
る方法が最も一般的であるが、同軸ケーブル等の電気ケ
ーブルの存在により電界分布が乱れてしまったりケーブ
ル途中からのノイズ侵入の虞がある等の問題があるた
め、光ファイバを用いた上記第２、第３の方法が開発さ
れている。
は、第１に、通常のアンテナを用いて受信し、同軸ケー
ブルで測定器まで導く方法、第２に、アンテナを用いて
受信した信号を検波して光信号に変換し、光ファイバで
測定器まで導く方法、第３に、印加される電界強度に応
じて透過光の強度が変化するように構成された光学素子
を用いて電界強度変化を光強度変化に変換し、上記光学
素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光ファ
イバで接続する方法がある。上記第１のアンテナを用い
る方法が最も一般的であるが、同軸ケーブル等の電気ケ
ーブルの存在により電界分布が乱れてしまったりケーブ
ル途中からのノイズ侵入の虞がある等の問題があるた
め、光ファイバを用いた上記第２、第３の方法が開発さ
れている。
【０００４】このうち、第３の方法では電界強度を透過
光の強度変化に変換する光学素子として電気光学効果を
有する結晶を用いている。その素子構造としては、光フ
ァイバの出射光をレンズで平行光として小型アンテナを
取り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界により偏光
状態を変化させ、検光子で強度変化に変換した後再び光
ファイバに結合するバルク型素子と、結晶上に設けた光
導波路により上記光学素子を構成する導波路型素子とが
あり、通常、導波路型のほうがバルク型よりも１０倍以
上検出感度が高い。
光の強度変化に変換する光学素子として電気光学効果を
有する結晶を用いている。その素子構造としては、光フ
ァイバの出射光をレンズで平行光として小型アンテナを
取り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界により偏光
状態を変化させ、検光子で強度変化に変換した後再び光
ファイバに結合するバルク型素子と、結晶上に設けた光
導波路により上記光学素子を構成する導波路型素子とが
あり、通常、導波路型のほうがバルク型よりも１０倍以
上検出感度が高い。
【０００５】図７は従来の導波路型素子による光学素子
（光プローブ）の構成例を示す。ｃ軸に垂直に切り出し
たニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）（以下、ＬＮと言
う）結晶基板２０上にチタンを拡散することにより光導
波路２１が形成され、この光導波路２１は、入射光導波
路２４、この入射光導波路２４の一端から分岐した位相
シフト光導波路２５，２６、及びこの２本の位相シフト
光導波路２５，２６が合流して結合した出射光導波路２
７を有している。入射光導波路２４の入射端には入力光
ファイバ３が結合され、出射光導波路２７の出射端には
出力光ファイバ４が接続されている。また、位相シフト
光導波路２５，２６上には１対の変調電極２２が設置さ
れ、それぞれアンテナ２３に接続されている。図７にお
いて、入力光ファイバ３からの入射光は、入射光導波路
２４に入射した後、位相シフト光導波路２５と位相シフ
ト光導波路２６とにエネルギーが分割される。電界が印
加された場合、アンテナ２３により変調電極２２に電圧
が誘起されて位相シフト光導波路２５と位相シフト光導
波路２６中には深さ方向に互いに反対向きの電界成分が
生ずる。この結果、電気光学効果により屈折率変化が生
じて位相シフト光導波路２５，２６を伝搬する光波間に
は印加電界の大きさに応じた位相差が生じ、それらが合
流して出射光導波路２７に結合する場合に干渉により光
強度が変化する。即ち、印加電界強度に応じて出力光フ
ァイバ４に出射する出力光の強度は変化することによ
り、その光強度変化を光検出器（図示せず）で測定する
ことにより印加電界の強度を測定できる。
（光プローブ）の構成例を示す。ｃ軸に垂直に切り出し
たニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）（以下、ＬＮと言
う）結晶基板２０上にチタンを拡散することにより光導
波路２１が形成され、この光導波路２１は、入射光導波
路２４、この入射光導波路２４の一端から分岐した位相
シフト光導波路２５，２６、及びこの２本の位相シフト
光導波路２５，２６が合流して結合した出射光導波路２
７を有している。入射光導波路２４の入射端には入力光
ファイバ３が結合され、出射光導波路２７の出射端には
出力光ファイバ４が接続されている。また、位相シフト
光導波路２５，２６上には１対の変調電極２２が設置さ
れ、それぞれアンテナ２３に接続されている。図７にお
いて、入力光ファイバ３からの入射光は、入射光導波路
２４に入射した後、位相シフト光導波路２５と位相シフ
ト光導波路２６とにエネルギーが分割される。電界が印
加された場合、アンテナ２３により変調電極２２に電圧
が誘起されて位相シフト光導波路２５と位相シフト光導
波路２６中には深さ方向に互いに反対向きの電界成分が
生ずる。この結果、電気光学効果により屈折率変化が生
じて位相シフト光導波路２５，２６を伝搬する光波間に
は印加電界の大きさに応じた位相差が生じ、それらが合
流して出射光導波路２７に結合する場合に干渉により光
強度が変化する。即ち、印加電界強度に応じて出力光フ
ァイバ４に出射する出力光の強度は変化することによ
り、その光強度変化を光検出器（図示せず）で測定する
ことにより印加電界の強度を測定できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】印加される電界強度に
よってアンテナを通じて変調電極に誘起される電圧と光
プローブの光出力強度との関係を示す特性曲線は、図１
のＡに示されるように、最大値と最小値をもつ周期関数
として表される。特性曲線の最大値と最小値の中点付近
が最も感度が高くかつ直線性に優れるため、電界強度の
測定においてはこの部分を中心として使うことが望まし
い。
よってアンテナを通じて変調電極に誘起される電圧と光
プローブの光出力強度との関係を示す特性曲線は、図１
のＡに示されるように、最大値と最小値をもつ周期関数
として表される。特性曲線の最大値と最小値の中点付近
が最も感度が高くかつ直線性に優れるため、電界強度の
測定においてはこの部分を中心として使うことが望まし
い。
【０００７】しかしながら、現実には、製作された光プ
ローブの電圧依存性はそれぞれ相違している。光プロー
ブの製造における要因が多く、これら厳密に制御するこ
とが実現していないためである。
ローブの電圧依存性はそれぞれ相違している。光プロー
ブの製造における要因が多く、これら厳密に制御するこ
とが実現していないためである。
【０００８】以下においては、アンテナを通じて変調電
極に誘起される電圧が０のときの特性曲線上の点を動作
点、光出力の最大値と最小値の和の２分の１における特
性曲線上の電圧をバイアスと言うこととする。
極に誘起される電圧が０のときの特性曲線上の点を動作
点、光出力の最大値と最小値の和の２分の１における特
性曲線上の電圧をバイアスと言うこととする。
【０００９】図１においてＡなる特性曲線の光プローブ
の動作点はａで、出力光強度の最小値に近いところにあ
り、無視できないバイアスｃをもっている。有限のバイ
アスを有する光プローブを用いて電界を検出するときに
は、常に計測された結果に補正を加えない限り信頼でき
る電界強度を知ることはできない。更に、光プローブ
は、電気光学効果を示す結晶を基板とするため、環境温
度の変動による焦電効果のために基板表面に電荷が生
じ、バイアスの変動の原因ともなる。
の動作点はａで、出力光強度の最小値に近いところにあ
り、無視できないバイアスｃをもっている。有限のバイ
アスを有する光プローブを用いて電界を検出するときに
は、常に計測された結果に補正を加えない限り信頼でき
る電界強度を知ることはできない。更に、光プローブ
は、電気光学効果を示す結晶を基板とするため、環境温
度の変動による焦電効果のために基板表面に電荷が生
じ、バイアスの変動の原因ともなる。
【００１０】本発明は、上記問題に鑑み、特性曲線が有
限のバイアスを持つ光プローブの動作点を容易に調整す
る方法を提供するとともに、その調整手段を具備し、信
頼性の高い測定を可能とする電界センサを提供すること
にある。
限のバイアスを持つ光プローブの動作点を容易に調整す
る方法を提供するとともに、その調整手段を具備し、信
頼性の高い測定を可能とする電界センサを提供すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、計測対
象である印加電界の強度に依存して、出力する光の強度
が変化する構成を有する光プローブを用いた電界センサ
の動作点調整方法において、前記印加電界の強度がゼロ
のときの前記光プローブの出力光強度が、該光プローブ
の最大出力光強度と最小出力光強度の和の２分の１の出
力光強度と一致するように、前記印加電界とは独立に、
前記光プローブの変調電極に電圧を印加することを特徴
とする電界センサの動作点調整方法が得られる。
象である印加電界の強度に依存して、出力する光の強度
が変化する構成を有する光プローブを用いた電界センサ
の動作点調整方法において、前記印加電界の強度がゼロ
のときの前記光プローブの出力光強度が、該光プローブ
の最大出力光強度と最小出力光強度の和の２分の１の出
力光強度と一致するように、前記印加電界とは独立に、
前記光プローブの変調電極に電圧を印加することを特徴
とする電界センサの動作点調整方法が得られる。
【００１２】また、本発明によれば、上記電界センサの
動作点調整方法において、前記光プローブの変調電極に
印加する電圧は、光学的照射手段と光電気変換手段の結
合によって発生させることを特徴とする電界センサの動
作点調整方法が得られる。
動作点調整方法において、前記光プローブの変調電極に
印加する電圧は、光学的照射手段と光電気変換手段の結
合によって発生させることを特徴とする電界センサの動
作点調整方法が得られる。
【００１３】また、本発明によれば、電気光学効果を有
する基板、該基板に形成された光導波路であって、入射
光導波路、該入射光導波路より分岐した二つの位相シフ
ト光導波路、及び該二つの位相シフト光導波路が合流す
る出射光導波路を有する光導波路、前記位相シフト光導
波路の近傍に設けた変調電極、並びに該変調電極に接続
したアンテナを有する光プローブと、前記入射光導波路
及び出射光導波路にそれぞれの一端を接続した入力光フ
ァイバ及び出力光ファイバと、前記入力光ファイバの他
端に接続した第１の光源と、前記出力光ファイバの他端
に接続した光検出器とを含む電界センサにおいて、第２
の光源と、該第２の光源の照射光により電圧を発生する
光電変換手段と、該光電変換手段によって発生する電圧
を前記変調電極に導く導体とを具備したことを特徴とす
る電界センサが得られる。
する基板、該基板に形成された光導波路であって、入射
光導波路、該入射光導波路より分岐した二つの位相シフ
ト光導波路、及び該二つの位相シフト光導波路が合流す
る出射光導波路を有する光導波路、前記位相シフト光導
波路の近傍に設けた変調電極、並びに該変調電極に接続
したアンテナを有する光プローブと、前記入射光導波路
及び出射光導波路にそれぞれの一端を接続した入力光フ
ァイバ及び出力光ファイバと、前記入力光ファイバの他
端に接続した第１の光源と、前記出力光ファイバの他端
に接続した光検出器とを含む電界センサにおいて、第２
の光源と、該第２の光源の照射光により電圧を発生する
光電変換手段と、該光電変換手段によって発生する電圧
を前記変調電極に導く導体とを具備したことを特徴とす
る電界センサが得られる。
【００１４】また、本発明によれば、電気光学効果を有
する基板、該基板に形成された光導波路であって、入出
射光導波路、該入出射光導波路より分岐した二つの位相
シフト光導波路、及び該二つの位相シフト光導波路の分
岐側と反対側端面に備えられた反射部を有する光導波
路、前記位相シフト光導波路の近傍に設けた変調電極、
並びに該変調電極に接続したアンテナを有する光プロー
ブと、前記入出射光導波路に一端を接続した光ファイバ
と、該光ファイバの他端に接続した光方向性分離器と、
該光方向性分離器に接続した第１の光源と、前記光方向
性分離器に接続した光検出器とを含む電界センサにおい
て、第２の光源と、該第２の光源の照射光により電圧を
発生する光電変換手段と、該光電変換手段によって発生
する電圧を前記変調電極に導く導体とを具備したことを
特徴とする電界センサ。
する基板、該基板に形成された光導波路であって、入出
射光導波路、該入出射光導波路より分岐した二つの位相
シフト光導波路、及び該二つの位相シフト光導波路の分
岐側と反対側端面に備えられた反射部を有する光導波
路、前記位相シフト光導波路の近傍に設けた変調電極、
並びに該変調電極に接続したアンテナを有する光プロー
ブと、前記入出射光導波路に一端を接続した光ファイバ
と、該光ファイバの他端に接続した光方向性分離器と、
該光方向性分離器に接続した第１の光源と、前記光方向
性分離器に接続した光検出器とを含む電界センサにおい
て、第２の光源と、該第２の光源の照射光により電圧を
発生する光電変換手段と、該光電変換手段によって発生
する電圧を前記変調電極に導く導体とを具備したことを
特徴とする電界センサ。
【００１５】また。本発明によれば、上記電界センサに
おいて、前記変調電極は、光の伝搬方向に沿って分割さ
れた複数の分割電極から成り、前記導体及び前記アンテ
ナは、それぞれ前記分割電極に独立に接続されているこ
とを特徴とする電界センサが得られる。
おいて、前記変調電極は、光の伝搬方向に沿って分割さ
れた複数の分割電極から成り、前記導体及び前記アンテ
ナは、それぞれ前記分割電極に独立に接続されているこ
とを特徴とする電界センサが得られる。
【００１６】また、本発明によれば、上記電界センサの
内のいずれか一において、前記第２の光源に替えて、前
記第１の光源の出力光の一部を光分岐手段により分岐し
て前記光電変換手段を照射する構成としたことを特徴と
する電界センサが得られる。
内のいずれか一において、前記第２の光源に替えて、前
記第１の光源の出力光の一部を光分岐手段により分岐し
て前記光電変換手段を照射する構成としたことを特徴と
する電界センサが得られる。
【００１７】更に、本発明によれば、上記光分岐手段を
備えた電界センサにおいて、前記光プローブ、前記光電
変換手段、及び前記光分岐手段を、非金属材料からなる
一の容器に収容して構成したことを特徴とする電界セン
サが得られる。
備えた電界センサにおいて、前記光プローブ、前記光電
変換手段、及び前記光分岐手段を、非金属材料からなる
一の容器に収容して構成したことを特徴とする電界セン
サが得られる。
【００１８】
【作用】本発明による電界センサの動作点調整方法は、
バイアスに相当する電圧と等しく且つ反対の符号の電圧
を、直接変調電極に印加することを特徴とする。
バイアスに相当する電圧と等しく且つ反対の符号の電圧
を、直接変調電極に印加することを特徴とする。
【００１９】光プローブの変調電極に、計測電界の入力
信号とは別に、適切に制御した直流電圧を印加すること
によって、バイアス電圧を０に補正することができる。
即ち、光プローブの位相シフト光導波路には、アンテナ
に印加される電界とバイアス調整のために印加する電圧
とが重畳される。
信号とは別に、適切に制御した直流電圧を印加すること
によって、バイアス電圧を０に補正することができる。
即ち、光プローブの位相シフト光導波路には、アンテナ
に印加される電界とバイアス調整のために印加する電圧
とが重畳される。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は有限のバイアスをもつ光プ
ローブの動作点調整前の特性曲線Ａと本発明の一実施態
様による方法によって動作点を調整しバイアスを実質的
にゼロにした特性曲線Ｂとを示すグラフである。本発明
の電界センサの動作点調整方法は、計測対象である印加
電界の強度に依存して、出力する光の強度が変化する構
成を有する光プローブを用いた電界センサに対するもの
である。本発明の一実施態様においては、計測対象の印
加電界の強度がゼロのときの光プローブの出力光強度
が、この光プローブの最大出力光強度と最小出力光強度
の和の２分の１の出力光強度と一致するように、上述の
印加電界とは独立に、光プローブの変調電極に電圧を印
加し、これにより、特性曲線をＡからＢにシフトし、こ
の特性曲線Ｂから明らかなように、バイアス電圧を０に
補正するようになっている。
ローブの動作点調整前の特性曲線Ａと本発明の一実施態
様による方法によって動作点を調整しバイアスを実質的
にゼロにした特性曲線Ｂとを示すグラフである。本発明
の電界センサの動作点調整方法は、計測対象である印加
電界の強度に依存して、出力する光の強度が変化する構
成を有する光プローブを用いた電界センサに対するもの
である。本発明の一実施態様においては、計測対象の印
加電界の強度がゼロのときの光プローブの出力光強度
が、この光プローブの最大出力光強度と最小出力光強度
の和の２分の１の出力光強度と一致するように、上述の
印加電界とは独立に、光プローブの変調電極に電圧を印
加し、これにより、特性曲線をＡからＢにシフトし、こ
の特性曲線Ｂから明らかなように、バイアス電圧を０に
補正するようになっている。
【００２１】本実施形態においては、光プローブの変調
電極に印加する電圧は、光学的照射手段（例えば、レー
ザダイオード）と光電気変換手段（例えば、太陽電池）
の結合によって発生させるようにした。
電極に印加する電圧は、光学的照射手段（例えば、レー
ザダイオード）と光電気変換手段（例えば、太陽電池）
の結合によって発生させるようにした。
【００２２】図２乃至図６は、それぞれ本発明の電界セ
ンサの実施形態を示す構成略図である。各図面に示され
る電界センサおいて、共通する部分には共通の符号を付
与する。
ンサの実施形態を示す構成略図である。各図面に示され
る電界センサおいて、共通する部分には共通の符号を付
与する。
【００２３】（第１の実施形態）図２は本発明の第１の
実施形態による電界センサの構成略図である。図２を参
照して、本実施形態の電界センサ１は、光プローブ２
と、入力光ファイバ３と、出力光ファイバ４と、第１の
光源５と、光検出器６と、第２の光源７と、光電変換手
段８と、導体９とを有している。
実施形態による電界センサの構成略図である。図２を参
照して、本実施形態の電界センサ１は、光プローブ２
と、入力光ファイバ３と、出力光ファイバ４と、第１の
光源５と、光検出器６と、第２の光源７と、光電変換手
段８と、導体９とを有している。
【００２４】光プローブ２は、ｃ面をもつＬＮの基板２
０と、この基板２０上に形成された光導波路２１と、一
対の変調電極２２と、一対のアンテナ２３とを有してい
る。光導波路２１は、入射光導波路２４と、この入射光
導波路２４の一端から分岐した二つの位相シフト光導波
路２５，２６と、この二つの位相シフト光導波路２５，
２６が合流する出射光導波路２７とを有している。一対
の変調電極２２は、二つの位相シフト光導波路２５，２
６の表面にそれぞれ形成され、また、一対のアンテナ２
３は、それぞれ変調電極２２に接続されてる。
０と、この基板２０上に形成された光導波路２１と、一
対の変調電極２２と、一対のアンテナ２３とを有してい
る。光導波路２１は、入射光導波路２４と、この入射光
導波路２４の一端から分岐した二つの位相シフト光導波
路２５，２６と、この二つの位相シフト光導波路２５，
２６が合流する出射光導波路２７とを有している。一対
の変調電極２２は、二つの位相シフト光導波路２５，２
６の表面にそれぞれ形成され、また、一対のアンテナ２
３は、それぞれ変調電極２２に接続されてる。
【００２５】第１の光源５（本実施形態ではレーザダイ
オードを用いている）から出射された光は、入力光ファ
イバ３によって光プローブ２の入射光導波路２４に導か
れ、すでに述べた従来技術の光プローブの場合と同様
に、出射光導波路２７、出力光ファイバ４を経由して光
検出器６に導かれ、ここで電気信号に変換されて計測器
１０に伝送される。
オードを用いている）から出射された光は、入力光ファ
イバ３によって光プローブ２の入射光導波路２４に導か
れ、すでに述べた従来技術の光プローブの場合と同様
に、出射光導波路２７、出力光ファイバ４を経由して光
検出器６に導かれ、ここで電気信号に変換されて計測器
１０に伝送される。
【００２６】図２に示す電界センサは、第２の光源７と
してレーザダイオードを用いてあり、光ファイバ１１に
よって光プローブ２の近傍まで導き、ここで光電変換手
段８（太陽電池を用いている）と結合させ、光照射によ
り発生する直流電圧を導体９を通じて変調電極２２に印
加する構成としてある。
してレーザダイオードを用いてあり、光ファイバ１１に
よって光プローブ２の近傍まで導き、ここで光電変換手
段８（太陽電池を用いている）と結合させ、光照射によ
り発生する直流電圧を導体９を通じて変調電極２２に印
加する構成としてある。
【００２７】第２の光源７の出力を調整することによっ
て、光プローブ２の特性曲線における出力光強度の最小
値を与える電圧から最大値を与える電圧まで印加するこ
とが可能である。これによりその光プローブ２のその時
点における動作点を実際に確認し、測定対象の電界強度
がゼロの状態に動作点を調整することができる。本実施
形態の電界センサ１の構成は、動作点を遠隔調整できる
ことが一つの特徴である。
て、光プローブ２の特性曲線における出力光強度の最小
値を与える電圧から最大値を与える電圧まで印加するこ
とが可能である。これによりその光プローブ２のその時
点における動作点を実際に確認し、測定対象の電界強度
がゼロの状態に動作点を調整することができる。本実施
形態の電界センサ１の構成は、動作点を遠隔調整できる
ことが一つの特徴である。
【００２８】（第２の実施形態）図３は本発明の第２の
実施形態による電界センサの構成略図である。図３を参
照して、この電界センサ１は、光プローブとして、いわ
ゆる反射形光プローブ２を用いている。この光プローブ
２の光導波路２１は、入出射光導波路２８と、この入出
射光導波路２８の一端から分岐した二つの位相シフト光
導波路２５，２６と、この二つの位相シフト光導波路２
５，２６の分岐側とは反対側に備えられた反射部２９と
を有している。従って、反射部２９で反射した出力光
は、入射光と同一の光ファイバ１２に戻り、光方向性分
離器１３によって光ファイバ１４を通じて光検出器６に
導かれ、ここで電気信号に変換されて計測器１０に伝送
される。従って、基本的な構成は、第１の実施形態と同
じである。
実施形態による電界センサの構成略図である。図３を参
照して、この電界センサ１は、光プローブとして、いわ
ゆる反射形光プローブ２を用いている。この光プローブ
２の光導波路２１は、入出射光導波路２８と、この入出
射光導波路２８の一端から分岐した二つの位相シフト光
導波路２５，２６と、この二つの位相シフト光導波路２
５，２６の分岐側とは反対側に備えられた反射部２９と
を有している。従って、反射部２９で反射した出力光
は、入射光と同一の光ファイバ１２に戻り、光方向性分
離器１３によって光ファイバ１４を通じて光検出器６に
導かれ、ここで電気信号に変換されて計測器１０に伝送
される。従って、基本的な構成は、第１の実施形態と同
じである。
【００２９】即ち、光プローブ２の動作点を調整するた
めに第２の光源７としてレーザダイオードを備えてあ
り、光ファイバ１１によって光プローブ２の近傍まで導
き、ここで光電変換手段８としての太陽電池と結合さ
せ、光照射によって発生した直流電圧を導体９を通じて
変調電極２２に印加することにより、動作点を制御する
ことができる。遠隔調整は第１の実施形態と同様に可能
である。
めに第２の光源７としてレーザダイオードを備えてあ
り、光ファイバ１１によって光プローブ２の近傍まで導
き、ここで光電変換手段８としての太陽電池と結合さ
せ、光照射によって発生した直流電圧を導体９を通じて
変調電極２２に印加することにより、動作点を制御する
ことができる。遠隔調整は第１の実施形態と同様に可能
である。
【００３０】（第３の実施形態）図４は本発明の第３の
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ１の変調電極２２は、位相シフト光導波路２５，
２６に沿ってそれぞれ二つに分割された分割電極２２
ａ，２２ｂで構成されている。そしてアンテナ２３は、
分割電極２２ａに、光電変換手段８は、導体９を介して
分割電極２２ｂに、それぞれ接続されている。このよう
に、変調電極２２を分割することによって、光プローブ
２の製作上の利便が増し、またアンテナ入力と光電変換
手段８による直流電圧とを分離することによる操作性の
向上を図ることができる。
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ１の変調電極２２は、位相シフト光導波路２５，
２６に沿ってそれぞれ二つに分割された分割電極２２
ａ，２２ｂで構成されている。そしてアンテナ２３は、
分割電極２２ａに、光電変換手段８は、導体９を介して
分割電極２２ｂに、それぞれ接続されている。このよう
に、変調電極２２を分割することによって、光プローブ
２の製作上の利便が増し、またアンテナ入力と光電変換
手段８による直流電圧とを分離することによる操作性の
向上を図ることができる。
【００３１】（第４の実施形態）図５は本発明の第４の
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ１では、光電変換手段８のための照射手段（第２
の光源）を、第１の光源５からの出射光を光の分岐手段
１５により分岐することによって第２の光源の代替と
し、より単純な構成とし、且つ上述の第１乃至第３の実
施形態と同等の効果を得ることができる。
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ１では、光電変換手段８のための照射手段（第２
の光源）を、第１の光源５からの出射光を光の分岐手段
１５により分岐することによって第２の光源の代替と
し、より単純な構成とし、且つ上述の第１乃至第３の実
施形態と同等の効果を得ることができる。
【００３２】（第５の実施形態）図６は本発明の第５の
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ１は、第４の実施形態の発展型であり、光プロー
ブ２、動作点調整のための光電変換手段８、及び光分岐
手段１５を一つの非金属性の容器１６内に収容してあ
る。このように光プローブ２等を容器１６内に収納する
ことにより、機械的に保護され、操作性が向上するのみ
ならず、光プローブ２のバイアス変動の原因となる環境
温度の急激な変動から光プローブ２を保護する機能があ
る。非金属材料の容器１６は、また測定対象の電界の分
布を乱さない点でも有用である。
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ１は、第４の実施形態の発展型であり、光プロー
ブ２、動作点調整のための光電変換手段８、及び光分岐
手段１５を一つの非金属性の容器１６内に収容してあ
る。このように光プローブ２等を容器１６内に収納する
ことにより、機械的に保護され、操作性が向上するのみ
ならず、光プローブ２のバイアス変動の原因となる環境
温度の急激な変動から光プローブ２を保護する機能があ
る。非金属材料の容器１６は、また測定対象の電界の分
布を乱さない点でも有用である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の電界センサで問題であったバイアスを容易に調整
する方法と、その調整手段を具備し信頼性の高い測定を
可能とする電界センサとを提供することができる。ま
た、製造される個々の光プローブがそれぞれにバイアス
を持つが、本発明の方法を用いれば、電界計測において
懸案となっていた信頼性の欠如を払拭することができ
る。更に、比較的動作点の変動し易いと言われる電界セ
ンサを、計測現場において計測中に随時に調整できるこ
ととなり、信頼性の高い計測の実施に弾みを付けるもの
である。
従来の電界センサで問題であったバイアスを容易に調整
する方法と、その調整手段を具備し信頼性の高い測定を
可能とする電界センサとを提供することができる。ま
た、製造される個々の光プローブがそれぞれにバイアス
を持つが、本発明の方法を用いれば、電界計測において
懸案となっていた信頼性の欠如を払拭することができ
る。更に、比較的動作点の変動し易いと言われる電界セ
ンサを、計測現場において計測中に随時に調整できるこ
ととなり、信頼性の高い計測の実施に弾みを付けるもの
である。
【図１】有限のバイアスを持つ光プローブの動作点調整
前の特性曲線Ａと本発明の一実施態様による方法によっ
て動作点を調整しバイアスを実質的にゼロにした特性曲
線Ｂとを示すグラフである。
前の特性曲線Ａと本発明の一実施態様による方法によっ
て動作点を調整しバイアスを実質的にゼロにした特性曲
線Ｂとを示すグラフである。
【図２】本発明の第１の実施形態による電界センサの構
成略図である。
成略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による電界センサの構
成略図である。
成略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による電界センサの構
成略図である。
成略図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による電界センサの構
成略図である。
成略図である。
【図６】本発明の第５の実施形態による電界センサの構
成略図である。
成略図である。
【図７】従来の一実施形態による電界センサの構成略図
である。
である。
１ 電界センサ ２ 光プローブ ３ 入力光ファイバ ４ 出力光ファイバ ５ 第１の光源 ６ 光検出器 ７ 第２の光源 ８ 光電変換手段 ９ 導体 １０ 計測器 １１ 光ファイバ １２ 光ファイバ １３ 光方向性分離器 １４ 光ファイバ １５ 光分岐手段 １６ 容器 ２０ 基板 ２１ 光導波路 ２２ 変調電極 ２２ａ 分割電極 ２２ｂ 分割電極 ２３ アンテナ ２４ 入射光導波路 ２５ 位相シフト光導波路 ２６ 位相シフト光導波路 ２７ 出射光導波路 ２８ 入出射光導波路 ２９ 反射部
Claims (7)
- 【請求項１】 計測対象である印加電界の強度に依存し
て、出力する光の強度が変化する構成を有する光プロー
ブを用いた電界センサの動作点調整方法において、 前記印加電界の強度がゼロのときの前記光プローブの出
力光強度が、該光プローブの最大出力光強度と最小出力
光強度の和の２分の１の出力光強度と一致するように、
前記印加電界とは独立に、前記光プローブの変調電極に
電圧を印加することを特徴とする電界センサの動作点調
整方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電界センサの動作点調整
方法において、前記光プローブの変調電極に印加する電
圧は、光学的照射手段と光電気変換手段の結合によって
発生させることを特徴とする電界センサの動作点調整方
法。 - 【請求項３】 電気光学効果を有する基板、該基板に形
成された光導波路であって、入射光導波路、該入射光導
波路より分岐した二つの位相シフト光導波路、及び該二
つの位相シフト光導波路が合流する出射光導波路を有す
る光導波路、前記位相シフト光導波路の近傍に設けた変
調電極、並びに該変調電極に接続したアンテナを有する
光プローブと、前記入射光導波路及び出射光導波路にそ
れぞれの一端を接続した入力光ファイバ及び出力光ファ
イバと、前記入力光ファイバの他端に接続した第１の光
源と、前記出力光ファイバの他端に接続した光検出器と
を含む電界センサにおいて、 第２の光源と、 該第２の光源の照射光により電圧を発生する光電変換手
段と、 該光電変換手段によって発生する電圧を前記変調電極に
導く導体とを具備したことを特徴とする電界センサ。 - 【請求項４】 電気光学効果を有する基板、該基板に形
成された光導波路であって、入出射光導波路、該入出射
光導波路より分岐した二つの位相シフト光導波路、及び
該二つの位相シフト光導波路の分岐側と反対側端面に備
えられた反射部を有する光導波路、前記位相シフト光導
波路の近傍に設けた変調電極、並びに該変調電極に接続
したアンテナを有する光プローブと、前記入出射光導波
路に一端を接続した光ファイバと、該光ファイバの他端
に接続した光方向性分離器と、該光方向性分離器に接続
した第１の光源と、前記光方向性分離器に接続した光検
出器とを含む電界センサにおいて、 第２の光源と、 該第２の光源の照射光により電圧を発生する光電変換手
段と、 該光電変換手段によって発生する電圧を前記変調電極に
導く導体とを具備したことを特徴とする電界センサ。 - 【請求項５】 請求項３又は請求項４記載の電界センサ
において、 前記変調電極は、光の伝搬方向に沿って分割された複数
の分割電極から成り、前記導体及び前記アンテナは、そ
れぞれ前記分割電極に独立に接続されていることを特徴
とする電界センサ。 - 【請求項６】 請求項３乃至請求項５の内のいずれかに
記載の電界センサにおいて、 前記第２の光源に替えて、前記第１の光源の出力光の一
部を光分岐手段により分岐して前記光電変換手段を照射
する構成としたことを特徴とする電界センサ。 - 【請求項７】 請求項６記載の電界センサにおいて、 前記光プローブ、前記光電変換手段、及び前記光分岐手
段を、非金属材料からなる一の容器に収容して構成した
ことを特徴とする電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7275363A JPH09113557A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 電界センサの動作点調整方法及び電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7275363A JPH09113557A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 電界センサの動作点調整方法及び電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113557A true JPH09113557A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17554442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7275363A Pending JPH09113557A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 電界センサの動作点調整方法及び電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09113557A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011214899A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 伝送システム |
| WO2014188685A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電界測定装置 |
| WO2016042886A1 (ja) * | 2014-09-16 | 2016-03-24 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | マイクロ波センサ及びマイクロ波測定方法 |
| CN105974346A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-28 | 中国科学院电子学研究所 | 一种静电场传感器的自动化标定装置及标定方法 |
| CN111693917A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-22 | 中国电力科学研究院有限公司 | 传感器校准装置及方法 |
| CN121385767A (zh) * | 2025-12-24 | 2026-01-23 | 中国人民解放军海军航空大学 | 内置共形光纤电场传感器阵列测试系统及方法 |
-
1995
- 1995-10-24 JP JP7275363A patent/JPH09113557A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011214899A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 伝送システム |
| WO2014188685A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電界測定装置 |
| US9568506B2 (en) | 2013-05-22 | 2017-02-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electric field measurement device |
| JPWO2014188685A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2017-02-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電界測定装置 |
| WO2016042886A1 (ja) * | 2014-09-16 | 2016-03-24 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | マイクロ波センサ及びマイクロ波測定方法 |
| JP2016061579A (ja) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | マイクロ波センサ及びマイクロ波測定方法 |
| CN105974346A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-28 | 中国科学院电子学研究所 | 一种静电场传感器的自动化标定装置及标定方法 |
| CN111693917A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-22 | 中国电力科学研究院有限公司 | 传感器校准装置及方法 |
| CN111693917B (zh) * | 2020-05-12 | 2023-04-25 | 中国电力科学研究院有限公司 | 传感器校准装置及方法 |
| CN121385767A (zh) * | 2025-12-24 | 2026-01-23 | 中国人民解放军海军航空大学 | 内置共形光纤电场传感器阵列测试系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040317 |