JPH09251036A - 光電界センサ及びこれを用いた光計器用変圧器 - Google Patents
光電界センサ及びこれを用いた光計器用変圧器Info
- Publication number
- JPH09251036A JPH09251036A JP8058774A JP5877496A JPH09251036A JP H09251036 A JPH09251036 A JP H09251036A JP 8058774 A JP8058774 A JP 8058774A JP 5877496 A JP5877496 A JP 5877496A JP H09251036 A JPH09251036 A JP H09251036A
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- Japan
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- electric field
- optical
- field sensor
- optical electric
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】構造が簡単でダイナミックレンジに制限がない
光電界センサと、これを用いた測定精度の高い光計器用
変圧器を提供する。 【解決手段】LiNbO3等のポッケルス素子３の、偏光子２
及び検光子５に面する両端面に透明電極９、９を設け、
結晶ｚ軸方向に光を透過し、光の透過方向と同一方向に
電圧を印加する。電圧を印加するとパルス状の出力波形
が生じるので、カウンタ回路８によりこのパルスをカウ
ントする。また本発明の光計器用変圧器は、碍管の内部
に上記の光電界センサを設置し、この光電界センサの両
端面間に課電電圧を直接印加する。
光電界センサと、これを用いた測定精度の高い光計器用
変圧器を提供する。 【解決手段】LiNbO3等のポッケルス素子３の、偏光子２
及び検光子５に面する両端面に透明電極９、９を設け、
結晶ｚ軸方向に光を透過し、光の透過方向と同一方向に
電圧を印加する。電圧を印加するとパルス状の出力波形
が生じるので、カウンタ回路８によりこのパルスをカウ
ントする。また本発明の光計器用変圧器は、碍管の内部
に上記の光電界センサを設置し、この光電界センサの両
端面間に課電電圧を直接印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な光電界セン
サ及びこれを用いた光計器用変圧器に関するものであ
る。
サ及びこれを用いた光計器用変圧器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来一般の光電界センサは、図６に示さ
れるように光源31、偏光子32、ポッケルス素子33、1/4
波長板34、検光子35、受光素子36からなるものであり、
ポッケルス素子33の光透過方向に対して垂直な両側面に
電極37、37が設けられている。このような光電界センサ
の電極37、37間に測定しようとする電圧を印加すると、
ｘ，ｙ偏波成分に位相差Γが生じ、その位相差を検光子
35で強度変調に変換し、これを電気的な信号として取り
出して電圧を測定している。
れるように光源31、偏光子32、ポッケルス素子33、1/4
波長板34、検光子35、受光素子36からなるものであり、
ポッケルス素子33の光透過方向に対して垂直な両側面に
電極37、37が設けられている。このような光電界センサ
の電極37、37間に測定しようとする電圧を印加すると、
ｘ，ｙ偏波成分に位相差Γが生じ、その位相差を検光子
35で強度変調に変換し、これを電気的な信号として取り
出して電圧を測定している。
【０００３】ここで用いられている1/4 波長板34は、こ
れがない場合の出力波形が図７の上段のようであるのを
下段のように変換するためのもので、一種の光学的なバ
イアス装置として機能するものである。また、受光素子
36の出力はハイパスフィルタ38とローパスフィルタ39に
よりＡＣ成分とＤＣ成分とに分離されたうえ、割り算回
路40でＡＣ／ＤＣを算出される。この割り算回路40を用
いることにより、光源31の発光パワーや光送路損失によ
らず、出力を一定にすることができる。このように、従
来の光電界センサには、1/4 波長板34を含む複雑な光学
系が必要であるのみならず、信号処理回路も割り算回路
40を含む複雑なものとなる問題があった。
れがない場合の出力波形が図７の上段のようであるのを
下段のように変換するためのもので、一種の光学的なバ
イアス装置として機能するものである。また、受光素子
36の出力はハイパスフィルタ38とローパスフィルタ39に
よりＡＣ成分とＤＣ成分とに分離されたうえ、割り算回
路40でＡＣ／ＤＣを算出される。この割り算回路40を用
いることにより、光源31の発光パワーや光送路損失によ
らず、出力を一定にすることができる。このように、従
来の光電界センサには、1/4 波長板34を含む複雑な光学
系が必要であるのみならず、信号処理回路も割り算回路
40を含む複雑なものとなる問題があった。
【０００４】また、図８は電圧と光電界センサの出力と
の関係を示すグラフである。この図のように、出力は電
圧に応じて図８に示すカーブを描いて変化し、電圧が半
波長電圧Ｖπを越えると低下する。電圧測定に好適なダ
イナミックレンジはこのカーブが直線に近い部分である
が、この半波長電圧Ｖπはポッケルス素子33の素子長
（電極37、37間の距離）によって決定されている。この
ため、測定可能なダイナミックレンジはポッケルス素子
33のサイズにより限界があり、その範囲を越えると誤差
が大きくなってしまうという問題があった。
の関係を示すグラフである。この図のように、出力は電
圧に応じて図８に示すカーブを描いて変化し、電圧が半
波長電圧Ｖπを越えると低下する。電圧測定に好適なダ
イナミックレンジはこのカーブが直線に近い部分である
が、この半波長電圧Ｖπはポッケルス素子33の素子長
（電極37、37間の距離）によって決定されている。この
ため、測定可能なダイナミックレンジはポッケルス素子
33のサイズにより限界があり、その範囲を越えると誤差
が大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】従って、このような光電界センサを用いた
従来の光計器用変圧器は、測定しようとする電圧が大き
いときには図９に示すようにコンデンサ41により測定電
圧を分圧したり、図１０に示すように抵抗42により測定
電圧を分圧したうえで光電界センサに電圧を印加しなけ
ればならず、構造が複雑化するという問題があった。さ
らにこのような分圧電圧は、課電部を支持する碍管43の
表面の汚損状態や湿潤状態によっても影響を受け易く、
測定誤差を生じ易いという問題もあった。
従来の光計器用変圧器は、測定しようとする電圧が大き
いときには図９に示すようにコンデンサ41により測定電
圧を分圧したり、図１０に示すように抵抗42により測定
電圧を分圧したうえで光電界センサに電圧を印加しなけ
ればならず、構造が複雑化するという問題があった。さ
らにこのような分圧電圧は、課電部を支持する碍管43の
表面の汚損状態や湿潤状態によっても影響を受け易く、
測定誤差を生じ易いという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、光学系及び信号処理回路が簡素化で
き、しかも実質的にダイナミックレンジに制限がない光
電界センサを提供することを第１の目的とするものであ
る。また、測定しようとする電圧を分圧することなく直
接光電界センサに印加することができ、構造の簡素化と
測定精度の向上を図ることができる光計器用変圧器を提
供することを第２の目的とするものである。
の問題点を解決し、光学系及び信号処理回路が簡素化で
き、しかも実質的にダイナミックレンジに制限がない光
電界センサを提供することを第１の目的とするものであ
る。また、測定しようとする電圧を分圧することなく直
接光電界センサに印加することができ、構造の簡素化と
測定精度の向上を図ることができる光計器用変圧器を提
供することを第２の目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の光電界センサは、自然旋光性のな
いポッケルス素子の、偏光子及び検光子に面する両端面
に透明電極を設けて結晶Ｚ軸方向に光を透過し、光の透
過方向と同一方向に電圧を印加できるようにするととも
に、その出力信号処理回路に、印加された電圧によって
生じるパルスをカウントするカウンタ回路を設けたこと
を特徴とするものである。また本発明の光計器用変圧器
は、碍管の内部に上記の光電界センサを設置し、この光
電界センサの両端面間に課電電圧を直接印加したことを
特徴とするものである。
めになされた本発明の光電界センサは、自然旋光性のな
いポッケルス素子の、偏光子及び検光子に面する両端面
に透明電極を設けて結晶Ｚ軸方向に光を透過し、光の透
過方向と同一方向に電圧を印加できるようにするととも
に、その出力信号処理回路に、印加された電圧によって
生じるパルスをカウントするカウンタ回路を設けたこと
を特徴とするものである。また本発明の光計器用変圧器
は、碍管の内部に上記の光電界センサを設置し、この光
電界センサの両端面間に課電電圧を直接印加したことを
特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を示す。図１に示すとおり、本発明の光電界センサは
光源１、偏光子２、ポッケルス素子３、検光子５、受光
素子６、アンプ７、カウンタ回路８からなるものであ
る。図２に示したように、従来の光電界センサのポッケ
ルス素子には光透過方向に対して垂直に電圧が印加され
ていたのに対して、本発明の光電界センサのポッケルス
素子３には偏光子２及び検光子５に面する両端面に透明
電極９、９を設け、結晶Ｚ軸方向に光を透過し、光の透
過方向と同一方向に電圧が印加されている。ポッケルス
素子３としては自然旋光性のない素子を使用するものと
し、例えばLiNbO3等を使用すればよい。このように結晶
Ｚ軸方向に光を透過し、光の透過方向と同一方向に電圧
を印加した場合には、半波長電圧Ｖπはポッケルス素子
の素子厚や素子長によっては決まらず、結晶材料によっ
て決定される。
態を示す。図１に示すとおり、本発明の光電界センサは
光源１、偏光子２、ポッケルス素子３、検光子５、受光
素子６、アンプ７、カウンタ回路８からなるものであ
る。図２に示したように、従来の光電界センサのポッケ
ルス素子には光透過方向に対して垂直に電圧が印加され
ていたのに対して、本発明の光電界センサのポッケルス
素子３には偏光子２及び検光子５に面する両端面に透明
電極９、９を設け、結晶Ｚ軸方向に光を透過し、光の透
過方向と同一方向に電圧が印加されている。ポッケルス
素子３としては自然旋光性のない素子を使用するものと
し、例えばLiNbO3等を使用すればよい。このように結晶
Ｚ軸方向に光を透過し、光の透過方向と同一方向に電圧
を印加した場合には、半波長電圧Ｖπはポッケルス素子
の素子厚や素子長によっては決まらず、結晶材料によっ
て決定される。
【０００９】図３に示すように、上記の透明電極９、９
間に交流電圧Ｖ1 を印加すると、検光子５からの光出力
はパルス状の波形となる。パルスの周波数はセンサ印加
電圧によって決まり、印加電圧が低いと印加電圧１周期
間のパルス数は少なくなり、印加電圧が高くなると印加
電圧１周期間のパルス数は増加する。例えばこの波形の
半波長電圧Ｖπを１ｋＶとすると、50ｋＶO-P の電圧Ｖ
1 が印加されたときにはセンサ印加電圧１周期間あたり
100 山のパルスが生じることとなる。そこでカウンタ回
路８によってこのパルスをカウントすれば、電圧を測定
することが可能となる。この場合には、従来のように半
波長電圧Ｖπによる測定レンジの制限がなく、ポッケル
ス素子３の耐電圧特性の許容範囲内においては実質的に
無制限に電圧測定が可能である。
間に交流電圧Ｖ1 を印加すると、検光子５からの光出力
はパルス状の波形となる。パルスの周波数はセンサ印加
電圧によって決まり、印加電圧が低いと印加電圧１周期
間のパルス数は少なくなり、印加電圧が高くなると印加
電圧１周期間のパルス数は増加する。例えばこの波形の
半波長電圧Ｖπを１ｋＶとすると、50ｋＶO-P の電圧Ｖ
1 が印加されたときにはセンサ印加電圧１周期間あたり
100 山のパルスが生じることとなる。そこでカウンタ回
路８によってこのパルスをカウントすれば、電圧を測定
することが可能となる。この場合には、従来のように半
波長電圧Ｖπによる測定レンジの制限がなく、ポッケル
ス素子３の耐電圧特性の許容範囲内においては実質的に
無制限に電圧測定が可能である。
【００１０】上記のように、本発明の光電界センサはパ
ルス数をカウントする方式を採用したため、従来のよう
な1/4 波長板や割り算回路が不要となり、光学系及び信
号処理回路が簡素化できる。また実質的にダイナミック
レンジに制限がないので、高電圧を直接測定することが
できる利点がある。
ルス数をカウントする方式を採用したため、従来のよう
な1/4 波長板や割り算回路が不要となり、光学系及び信
号処理回路が簡素化できる。また実質的にダイナミック
レンジに制限がないので、高電圧を直接測定することが
できる利点がある。
【００１１】図４は本発明の光計器用変圧器の実施形態
を示すもので、碍管１０の内部に上記の光電界センサが
収納され、課電部１１の電圧が直接光電界センサに印加
されている。図５はその要部を拡大した図であり、ポッ
ケルス素子３の上下両端にプリズムを兼ねる偏光子２及
び検光子５が設けられており、ロッドレンズ１２、１３
及び光ファイバ１４、１５により光が入出力されてい
る。
を示すもので、碍管１０の内部に上記の光電界センサが
収納され、課電部１１の電圧が直接光電界センサに印加
されている。図５はその要部を拡大した図であり、ポッ
ケルス素子３の上下両端にプリズムを兼ねる偏光子２及
び検光子５が設けられており、ロッドレンズ１２、１３
及び光ファイバ１４、１５により光が入出力されてい
る。
【００１２】これらの図に示されるように、本発明の光
計器用変圧器はポッケルス素子３に課電電圧を直接印加
することができるので、従来のような分圧コンデンサや
分圧抵抗は不要となり、構造を簡素化することができ
る。しかも課電電圧を直接ポッケルス素子３に印加して
電圧測定ができるので、碍管１０の表面の汚損や湿潤の
影響を受けることがなく、高電圧を精度良く検出するこ
とができる利点がある。
計器用変圧器はポッケルス素子３に課電電圧を直接印加
することができるので、従来のような分圧コンデンサや
分圧抵抗は不要となり、構造を簡素化することができ
る。しかも課電電圧を直接ポッケルス素子３に印加して
電圧測定ができるので、碍管１０の表面の汚損や湿潤の
影響を受けることがなく、高電圧を精度良く検出するこ
とができる利点がある。
【００１３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光電界
センサは1/4 波長板や割り算回路が不要となり、光学系
及び信号処理回路が簡素化できるうえ、実質的にダイナ
ミックレンジに制限がないので、高電圧を直接測定する
ことができる。また本発明の光計器用変圧器は、従来の
ような分圧コンデンサや分圧抵抗が不要となり、構造を
簡素化することができるとともに、碍管の表面の汚損や
湿潤の影響を受けることがなく、高電圧を精度良く検出
できる利点がある。
センサは1/4 波長板や割り算回路が不要となり、光学系
及び信号処理回路が簡素化できるうえ、実質的にダイナ
ミックレンジに制限がないので、高電圧を直接測定する
ことができる。また本発明の光計器用変圧器は、従来の
ような分圧コンデンサや分圧抵抗が不要となり、構造を
簡素化することができるとともに、碍管の表面の汚損や
湿潤の影響を受けることがなく、高電圧を精度良く検出
できる利点がある。
【図１】本発明の光電界センサの構成を示す図である。
【図２】ポッケルス素子の部分の拡大図である。
【図３】ポッケルス素子に電圧を印加したときの出力波
形図である。
形図である。
【図４】本発明の光計器用変圧器の断面図である。
【図５】要部の拡大図である。
【図６】従来一般の光電界センサの構成を示す図であ
る。
る。
【図７】1/4 波長板の有無による出力波形の違いを示す
グラフである。
グラフである。
【図８】電圧と光電界センサの出力との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図９】従来のコンデンサ分圧型の光計器用変圧器の断
面図である。
面図である。
【図１０】従来の抵抗分圧型の光計器用変圧器の断面図
である。
である。
１ 光源、２ 偏光子、３ ポッケルス素子、５ 検光
子、６ 受光素子、７ アンプ、８ カウンタ回路、９
透明電極、１０ 碍管、１１ 課電部、１２ ロッド
レンズ、１３ ロッドレンズ、１４ 光ファイバ、１５
光ファイバ
子、６ 受光素子、７ アンプ、８ カウンタ回路、９
透明電極、１０ 碍管、１１ 課電部、１２ ロッド
レンズ、１３ ロッドレンズ、１４ 光ファイバ、１５
光ファイバ
Claims (2)
- 【請求項１】 自然旋光性のないポッケルス素子の、偏
光子及び検光子に面する両端面に透明電極を設けて結晶
Ｚ軸方向に光を透過し、光の透過方向と同一方向に電圧
を印加できるようにするとともに、その出力信号処理回
路に、印加された電圧によって生じるパルスをカウント
するカウンタ回路を設けたことを特徴とする光電界セン
サ。 - 【請求項２】 碍管の内部に請求項１に記載の光電界セ
ンサを設置し、この光電界センサの両端面間に課電部の
電圧を直接印加したことを特徴とする光計器用変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8058774A JPH09251036A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 光電界センサ及びこれを用いた光計器用変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8058774A JPH09251036A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 光電界センサ及びこれを用いた光計器用変圧器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251036A true JPH09251036A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13093906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8058774A Withdrawn JPH09251036A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 光電界センサ及びこれを用いた光計器用変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09251036A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275974A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 機器異常監視機能を有する光応用計器用変圧器 |
| US8791831B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-07-29 | Eaton Corporation | System including an indicator responsive to an electret for a power bus |
| US9093867B2 (en) | 2011-09-23 | 2015-07-28 | Eaton Corporation | Power system including an electret for a power bus |
| JP2023183122A (ja) * | 2022-06-15 | 2023-12-27 | 三菱電機株式会社 | 電圧測定装置 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8058774A patent/JPH09251036A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275974A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 機器異常監視機能を有する光応用計器用変圧器 |
| US8791831B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-07-29 | Eaton Corporation | System including an indicator responsive to an electret for a power bus |
| US8994544B2 (en) | 2011-09-23 | 2015-03-31 | Eaton Corporation | System including an indicator responsive to an electret for a power bus |
| US9093867B2 (en) | 2011-09-23 | 2015-07-28 | Eaton Corporation | Power system including an electret for a power bus |
| JP2023183122A (ja) * | 2022-06-15 | 2023-12-27 | 三菱電機株式会社 | 電圧測定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |