JPH10111318A - 光電圧・光電流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印加電圧に対応した電気光学素子２７の旋光
による光経路の透過光量から電圧を検知する光電圧セン
サ２１において、温度変化に伴うλ／４板２６の位相差
のシフト等の光学バイアスの変化による誤差を補償す
る。 【解決手段】 出力側の偏検光子２８からの出力光の偏
波面が相互に直交するＳ成分とＰ成分とをそれぞれフォ
トダイオード３２，３３で光電変換し、その出力をロー
パスフィルタ３５，３６によって、直流化した後、除算
器３７で相互に除算する。前記Ｓ成分とＰ成分とは、前
記光学バイアスの変化に対しては、何れか一方が増加
し、何れか他方が減少する。したがって、除算結果に対
応して、何れか一方のフォトダイオード３２または３３
からの出力を補正演算することによって、温度変化によ
る誤差を除去することができる。こうして、電気光学素
子２７に汎用品を用いても、広い温度範囲に亘って、高
精度な測定を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポッケルス素子な
どの電気光学素子を用いて電力系統の電圧を検知する光
電圧センサおよびファラデー素子などの磁気光学素子を
用いて電流を検知する光電流センサに関し、特にその温
度特性を改善するための構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統の電圧測定には、電圧変成器が
広く用いられている。しかしながら、この電圧変成器
は、測定すべき系統電圧が高くなるほど大型化してしま
い、コストおよびスペースが嵩むという問題がある。特
にＧＩＳと称される不活性ガスを用いたガス絶縁開閉装
置では、小型化および省スペース化が強く要求され、こ
のような電圧変成器を搭載することが困難になってい
る。

【０００３】このため、従来から、前記ポッケルス素子
などの電気光学素子を用いた光電圧センサが用いられる
ようになってきている。前記電気光学素子には、系統の
充電導体と、該充電導体と並行に配設された浮遊導体と
によって形成される浮遊容量と、前記浮遊導体と接地電
位との間に設けたコンデンサとによって、前記充電導体
の電圧が分圧されて印加されている。電気光学素子は、
前記印加電圧による電界に対応した透過光量となり、こ
うして前記充電導体の電圧に対応した光量を抽出し、こ
の光量を光電変換することによって、充電導体の電圧に
対応したセンサ出力が作成される。

【０００４】図６は、典型的な従来技術の光電圧センサ
１の構成を示すブロック図である。この光電圧センサ１
は、大略的に、光学部品から成るセンサ部２と、発光回
路３と、信号処理回路である受光回路４とを備えて構成
されている。センサ部２は、偏検光子５と、λ／４板６
と、電気光学素子７と、偏検光子８とが、この順で配列
されて構成されている。

【０００５】前記センサ部２は前記開閉装置などに関連
して配置され、残余の発光回路３および受光回路４は前
記センサ部２とは離間した変電所建屋内などに配置さ
れ、これらの間は、たとえば１００ｍ以上に及ぶことも
ある図示しない光ファイバによって接続されている。

【０００６】前記偏検光子５には、発光回路３の発光ダ
イオード１１からの光が、図示しない前記光ファイバお
よびコリメータを介して入射されている。また、偏検光
子８からの出力光は、図示しないコリメータおよび前記
光ファイバを介して、受光回路４のフォトダイオード１
２によって受光される。したがって、偏検光子５は偏光
子として作用し、発光ダイオード１１からの入射光のう
ち、所定の偏光方向の光のみをλ／４板６へ出力し、偏
検光子８は検光子として作用し、電気光学素子７からの
出力光のうち、所定の偏光方向の光のみをフォトダイオ
ード１２へ出力する。なお、偏検光子８に発光回路３
が、偏検光子５に受光回路４が臨んでいてもよく、この
場合は、偏検光子８は偏光子として作用し、偏検光子５
は検光子として作用する。

【０００７】λ／４板６は、入射光の成分を、光の進行
方向に対して垂直な面上のＣ軸と、前記面上で該Ｃ軸に
直交する軸との成分に分離し、これらの分離した光に対
して、出射面までに、相互にλ／４、すなわちπ／２＝
９０（°）の位相差を与え、したがって、該λ／４板６
からの出射光は、図７において参照符α１で示すような
円偏光となる。電気光学素子７は、たとえばＢＧＯ（Ｂ
ｉ₁₂ＧｅＯ₂₀）結晶から成るポッケルス素子で実現さ
れ、前記コンデンサである印加電源９からの印加電圧に
対応して、その旋光量を変化する。

【０００８】前記発光回路３において、発光ダイオード
１１は、電源１３によって発光駆動される。一方、受光
回路４において、前記フォトダイオード１２からの出力
は、ハイパスフィルタ（略称ＨＰＦ）１４と、ローパス
フィルタ（略称ＬＰＦ）１５とに共通に入力されてい
る。ハイパスフィルタ１４からの出力は、除算器１６に
おいて、ローパスフィルタ１５からの出力で除算されて
出力される。

【０００９】したがって、除算器１６の出力は、ハイパ
スフィルタ１４で抽出された交流成分ＡＣを、ローパス
フィルタ１５で抽出された直流成分ＤＣによって除算し
た値となり、前記発光ダイオード１１の発光光量の変
化、フォトダイオード１２の受光感度変化および光ファ
イバ等の伝送路損失の変化などによる光量損失の影響を
除去して、正確な系統電圧の測定を行うことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
る光電圧センサ１において、λ／４板６および電気光学
素子７を合わせての入出力の関係は式１で表すことがで
きる。

【００１１】 Ｉ＝（Ｉｏ／２）｛１±ｓｉｎ（Γｖ＋δ）｝ …（１） ただし、Ｉｏは偏検光子５を通過した後の光量であり、
Γｖはポッケルス効果によって生じる位相差であり、δ
はλ／４板６での位相差の前記９０（°）からのシフト
量である。また、Ｉは偏検光子８からの出射光量であ
り、該偏検光子８を透過するＰ成分であるときには、ｓ
ｉｎ（Γｖ＋δ）の項は＋となり、反射光であるＳ成分
であるときには、ｓｉｎ（Γｖ＋δ）の項は−となる
（この図６の例では該偏検光子８からは反射光、すなわ
ちＳ成分が出力されている）。

【００１２】ここで、前記ｓｉｎ（Γｖ＋δ）が小さい
（≪１）場合には、前記式１は式２のように近似するこ
とができる。

【００１３】 Ｉ＝（Ｉｏ／２）｛１±（Γｖ＋δ）｝ …（２） ところで、前記λ／４板６は温度係数βａを有してお
り、該光電圧センサ１の使用温度幅をＴａとし、温度に
よってシフトした後の位相差をδａとすると、 δａ＝δｏ（１＋βａ・Ｔａ） …（３） となる。ただし、δｏは基準温度での位相差である。

【００１４】たとえば、前記温度係数βａはＰＢＳの場
合には−１．０１４×１０^-4（°／℃）であり、使用温
度幅Ｔａは−２０〜８０（℃）の１００（℃）であり、
δｏ＝π／２＝９０（°）として、これらの数値を代入
すると、 δａ＝９０｛１＋（−１．０１４×１０^-4）×１００｝＝８９（°）…（４） となって、δ＝１（°）のずれが生じていることにな
る。

【００１５】前記λ／４板６での位相差が前記π／２か
らシフトすると、図７において参照符α２，α３で示す
ように、該λ／４板６からの出射光は楕円偏光となる。
これによって、偏検光子８からの出力光の光量変化が、
ポッケルス効果、すなわちΓｖによるものか、または前
記シフト量δによるものかが分からず、電気光学素子７
への印加電圧を正確に測定することができないという問
題がある。

【００１６】また、前記電気光学素子７の旋光能も温度
によって変化し、このため従来では、前記ＢＧＯ結晶に
おいて、温度変化に対して旋光能の変化が小さくなる厚
みおよび切出し方向を選択している。しかしながら、こ
のような構成では、結晶の切出精度を高精度に制御する
必要があり、コストが嵩むという問題がある。

【００１７】なお、ファラデー素子などの磁気光学素子
を用いて電流を検知する光電流センサに関しても同様の
問題が生じる。

【００１８】本発明の目的は、安価な構成で温度特性を
改善することができる光電圧・光電流センサを提供する
ことである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
電圧・光電流センサは、偏検光子と、波長板と、電気光
学素子または磁気光学素子と、偏検光子とを備える光経
路に光信号を入射し、電界または磁界に対応した前記電
気光学素子または磁気光学素子の位相変化による前記光
経路の透過光量から、電圧または電流をそれぞれ測定す
るようにした光電圧・光電流センサにおいて、出力側の
偏検光子から出力される偏波面が相互に直交する透過光
および反射光をそれぞれ受光して光電変換する第１およ
び第２の受光素子と、前記第１および第２の受光素子か
らの出力の低域成分をそれぞれ抽出する第１および第２
の低域フィルタと、前記第１および第２の低域フィルタ
の何れか一方からの出力を何れか他方からの出力で除算
する除算器と、前記第１または第２の受光素子からの出
力を前記除算器からの出力で補正演算する演算器と、前
記演算器からの出力の高域成分を抽出する高域フィルタ
とを含むことを特徴とする。

【００２０】上記の構成によれば、前記光経路を形成す
る光学部品が配置されている箇所の温度を、前記出力側
の偏検光子から出力される透過光と反射光との比で検知
する。すなわち、たとえば温度変化に伴って、波長板の
位相差がシフトし、もしくは電気光学素子または磁気光
学素子の旋光能が変化するなどして、前記光経路の出力
光量に変化が生じると、前記透過光および反射光の光電
変換出力の低域成分は、何れか一方が増加し、何れか他
方が減少する。このように、受光回路への戻り光量の変
化から、前記光学部品が配置されている箇所の温度を検
知することができる。その検知結果に対応して、測定結
果を補正する。

【００２１】したがって、電気光学素子または磁気光学
素子の切出しに要求される精度を低くすることができ
る。このようにして、該電気光学素子または磁気光学素
子に汎用品を使用することができ、安価な構成で、温度
特性を改善し、広い温度範囲に亘って高精度な測定を行
うことができる。

【００２２】また、請求項２の発明に係る光電圧・光電
流センサは、偏検光子と、波長板と、電気光学素子また
は磁気光学素子と、偏検光子とを備える光経路に光信号
を入射し、電界または磁界に対応した前記電気光学素子
または磁気光学素子の位相変化による前記光経路の透過
光量から、電圧または電流をそれぞれ測定するようにし
た光電圧・光電流センサにおいて、前記光経路からの出
射光を光電変換する受光素子と、前記受光素子からの出
力の基本波成分および第２高調波成分をそれぞれ抽出す
る第１および第２のフィルタと、前記第２のフィルタか
らの出力に対応した補正値を予め記憶している記憶手段
と、前記第２のフィルタからの実際の出力に応答して、
前記記憶手段から対応する補正値を読出す読出手段と、
前記読出手段によって読出された補正値で前記基本波成
分を補正演算する演算手段とを含むことを特徴とする。

【００２３】上記の構成によれば、温度変化に伴う前記
波長板の位相差のシフトおよび電気光学素子または磁気
光学素子の旋光能の変化などによる前記光経路の出力光
量の変化は、前記電気光学素子または磁気光学素子にお
ける測定すべき前記電界または磁界の直流バイアスとし
て現れ、たとえば電気光学素子の場合には、動作点が半
波長電圧からシフトしてしまう。これによって、出力光
は、電気光学素子または磁気光学素子の入出力特性の線
形領域からシフトし、高調波、特に第２高調波が多く発
生する。

【００２４】したがって、第２のフィルタによって抽出
された第２高調波成分に対応した補正値で、第１のフィ
ルタによって抽出された基本波成分をたとえば除算する
ことによって、前記光学部品の配置されている箇所の温
度を検知し、温度変化に伴う前記光量変化を補償するこ
とができる。これによってもまた、安価な構成で、温度
特性を改善し、広い温度範囲に亘って高精度な測定を行
うことができる。

【００２５】さらにまた、請求項３の発明に係る光電圧
・光電流センサは、偏検光子と、波長板と、電気光学素
子または磁気光学素子と、偏検光子とを備える光経路に
光信号を入射し、電界または磁界に対応した前記電気光
学素子または磁気光学素子の位相変化による前記光経路
の透過光量から、電圧または電流をそれぞれ測定するよ
うにした光電圧・光電流センサにおいて、前記光経路の
入力側の偏検光子から、前記光経路へ出力される光とは
偏波面が相互に直交する光が入射され、前記波長板と同
様に形成される温度検知用の波長板と、前記温度検知用
の波長板の透過光が入射される温度検知用の偏検光子
と、前記光経路の出力側の偏検光子および温度検知用の
偏検光子からの出力光をそれぞれ受光して光電変換する
第１および第２の受光素子と、前記第２の受光素子から
の出力に対応した補正値を予め記憶している記憶手段
と、前記第２の受光素子の実際の出力に応答して、前記
記憶手段から対応する補正値を読出す読出手段と、前記
読出手段によって読出された補正値で前記第１の受光素
子からの出力を補正演算する演算手段とを含むことを特
徴とする。

【００２６】上記の構成によれば、入力側の偏検光子か
ら前記光経路へ出力される光とは偏波面が相互に直交す
る光、すなわち該偏検光子で除去されるべき光が温度検
知用に使用され、前記光経路中の波長板と同様の温度係
数を有する温度検知用の波長板に入力される。

【００２７】したがって、第２の受光素子から得られる
出力は、光学部品の配置される箇所の温度を表す出力と
なり、その出力に対応した補正値で第１の受光素子の出
力をたとえば除算することによって、温度による前記光
経路の出力光量の変化を補償することができる。このよ
うにしてもまた、安価な構成で、温度特性を改善し、広
い温度範囲に亘って高精度な測定を行うことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１および前記図７に基づいて説明すれば以下のとおり
である。

【００２９】図１は、本発明の実施の一形態の光電圧セ
ンサ２１の構成を示すブロック図である。この光電圧セ
ンサ２１は、大略的に、光学部品から成るセンサ部２２
と、発光回路２３と、受光回路２４とを備えて構成され
ている。センサ部２２は、偏検光子２５と、λ／４板２
６と、電気光学素子２７と、偏検光子２８とが、この順
で配列されて構成されている。

【００３０】センサ部２２は開閉装置などに関連して配
置され、残余の発光回路２３および受光回路２４は前記
センサ部２２とは離間した変電所建屋内などに配置さ
れ、これらの間は、図示しない光ファイバによって接続
されている。

【００３１】前記偏検光子２５には、発光回路２３の発
光ダイオード３１からの光が、図示しない前記光ファイ
バおよびコリメータを介して入射されている。また、偏
検光子２８からの出力光は、図示しないコリメータおよ
び前記光ファイバを介して、受光回路２４のフォトダイ
オード３２，３３によって受光される。したがって、偏
検光子２５は偏光子として作用し、発光ダイオード３１
からの入射光のうち、所定の偏光方向の光のみをλ／４
板２６へ出力し、偏検光子２８は検光子として作用し、
電気光学素子２７からの出力光を、前記偏検光子２５の
偏光方向と垂直な反射光のＳ成分と、平行な透過光のＰ
成分とに分離し、それぞれ前記フォトダイオード３２，
３３へ出力する。なお、偏検光子２８に発光回路２３
が、偏検光子２５に受光回路２４が臨んでいてもよく、
この場合は、偏検光子２８は偏光子として作用し、偏検
光子２５は検光子として作用する。

【００３２】λ／４板２６は、入射光の成分を、光の進
行方向に対して垂直な面上のＣ軸と、前記面上で該Ｃ軸
に直交する軸との成分に分離し、これらの分離した光に
対して、出射面までに、相互にλ／４の位相差を与え、
したがって、該λ／４板２６からの出射光は、前記図７
において参照符α１で示すような円偏光となる。電気光
学素子２７は、たとえば前記ＢＧＯ結晶から成るポッケ
ルス素子で実現され、系統の充電導体の電圧を分圧する
コンデンサで実現される印加電源２９からの印加電圧に
対応して、その旋光量を変化する。

【００３３】前記発光回路２３において、発光ダイオー
ド３１は、電源３４によって発光駆動される。一方、受
光回路２４において、フォトダイオード３２，３３から
の出力は、ローパスフィルタ３５，３６にそれぞれ入力
されている。ローパスフィルタ３５，３６からの出力
は、除算器３７に入力され、何れか一方からの出力で何
れか他方からの出力が除算される。除算器３７の出力
は、アンプ３８を介して演算器３９に入力されている。
演算器３９は、前記フォトダイオード３２からの出力に
前記アンプ３８からの出力に対応した補正演算を行い、
その演算結果をハイパスフィルタ４０を介して出力す
る。

【００３４】前記演算器３９における補正演算は、たと
えば除算器３７において、ローパスフィルタ３６からの
出力が、ローパスフィルタ３５からの出力で除算される
とき、Ｐ成分が大きくなると、Ｓ成分が小さくなり、し
たがって除算器３７からの出力が大きくなるのに対応
し、フォトダイオード３２からの出力にアンプ３８から
の出力が乗算される。こうして、Ｓ成分が小さくなっ
て、フォトダイオード３２からの出力が小さくなってい
るのに対応して、演算器３９では、大きな乗算係数が乗
算されることになる。

【００３５】また、除算器３７において、ローパスフィ
ルタ３５の出力がローパスフィルタ３６の出力で除算さ
れるときには、前記Ｐ成分が大きくなり、Ｓ成分が小さ
くなると、除算器３７の出力は小さくなるので、演算器
３９では、フォトダイオード３２からの出力がアンプ３
８からの出力で除算されて出力される。

【００３６】このようにして、センサ部２２からの戻り
光量に基づいて、該センサ部２２の配置されている箇所
の温度に対応した補正を行うことができ、センサ部２２
におけるλ／４板２６の位相差のシフトや電気光学素子
２７の旋光能の変化などによる光経路の出力光量の変化
を補償した高精度な測定を行うことができ、広い温度範
囲に亘って測定を行うことができる。また、前記光学部
品に汎用品を使用することができ、低コスト化を図るこ
ともできる。

【００３７】なお、発光回路２３からセンサ部２２へ入
射される光量、前記光ファイバ等の伝送路損失および受
光回路２４内のフォトダイオード３２の受光感度などが
長期間に亘って安定しているときには、フォトダイオー
ド３２からの出力に現れる低周波成分は前記λ／４板２
６や電気光学素子２７の温度変化によって生じた成分と
考えることができ、この場合にはフォトダイオード３３
およびローパスフィルタ３６を省略し、除算器３７へ一
定の基準値を入力することによっても同様の効果を得る
ことができる。また、演算器３９とハイパスフィルタ４
０とは、相互に逆に配置されてもよい。

【００３８】本発明の実施の他の形態について、図２に
基づいて説明すれば以下のとおりである。

【００３９】図２は、本発明の実施の他の形態の光電圧
センサ４１の構成を示すブロック図である。この光電圧
センサ４１では、発光回路２３およびセンサ部２２の光
学部品の構成は、前述の光電圧センサ２１の構成に類似
しており、対応する部分には同一の参照符号を付して、
その説明を省略する。注目すべきは、この光電圧センサ
４１では、受光回路４２において、フォトダイオード３
３の出力から第２高調波成分を抽出し、その抽出結果に
対応して、該フォトダイオード３３からの出力を補正す
ることである。

【００４０】したがって、フォトダイオード３３からの
出力は、バンドパスフィルタ（略称ＢＰＦ）４３，４４
に与えられる。バンドパスフィルタ４３，４４は、系統
電圧、すなわち前記印加電源２９によって印加される電
圧の周波数が６０（Ｈｚ）であるときには、中心周波数
が１２０（Ｈｚ）と６０（Ｈｚ）とにそれぞれ選ばれて
おり、また前記系統周波数が５０（Ｈｚ）であるときに
は、前記中心周波数は１００（Ｈｚ）と５０（Ｈｚ）と
にそれぞれ選ばれている。

【００４１】したがって、バンドパスフィルタ４３では
第２高調波成分が抽出され、その抽出された第２高調波
成分は、整流回路４５において整流・平滑化された後、
サンプルホールド回路４６において所定の周期毎にサン
プリングされて保持され、アナログ／デジタル変換回路
４７によってデジタル値に変換されて、処理回路４８に
読込まれる。マイクロコンピュータなどで実現される処
理回路４８に関連して、メモリ４９が設けられている。

【００４２】このメモリ４９には、前記アナログ／デジ
タル変換回路４７からの出力、すなわち第２高調波成分
のレベルに対応した補正値が予めメーカ側で測定されて
格納されている。処理回路４８は、アナログ／デジタル
変換回路４７から入力された実際の第２高調波成分の測
定値に対応した補正値をメモリ４９から読出し、演算器
５０へ設定する。演算器５０には、前記フォトダイオー
ド３３からの出力のうち、前記系統周波数である基本波
成分が前記バンドパスフィルタ４４で抽出されて入力さ
れており、この基本波成分が前記補正値によって補正演
算されて出力される。

【００４３】以下に、光学部品によって生じる位相誤差
θと高調波との関係を説明する。電気光学素子２７にＶ
ｓｉｎｘなる交流電圧を印加したときのλ／４板２６お
よび電気光学素子２７の透過光強度Ｉは次式で表すこと
ができる。

【００４４】

【数１】

【００４５】ただし、Ａは、入射光の最大振幅であり、
Ｖ（π）は後述する半波長電圧であり、φはλ／４板２
６で生じる位相変化量である。

【００４６】また、この式５の関係を図で表すと、図３
のようになる。電気光学素子２７に印加電源２９によっ
て電圧を印加すると、相互に直交する偏波面の成分に位
相差が生じ、その位相差が半波長、すなわちπとなると
ころで、透過光強度Ｉが最大となる。このときの印加電
圧を前記半波長電圧Ｖ（π）とする。

【００４７】この図３から明らかなように、前記位相差
がλ／４となるＶ（π／２）付近では、透過光強度Ｉは
印加電圧に対して、線形に変化する。この線形部分を利
用するために、前記λ／４板２６において、λ／４すな
わちπ／２の光学バイアスが印加されている。前記光学
バイアスにθのずれが生じると、そのずれθが大きくな
る程、印加電圧に対する透過光強度Ｉの線形性が失わ
れ、前記交流電圧Ｖｓｉｎｘの高調波が発生する。

【００４８】ここで、前記φ＝π／４として、ベッセル
関数を用いて前記式５を表すと、

【００４９】

【数２】

【００５０】となる。ただし、ｍは、変調度であり、ｍ
＝πＶ／Ｖ（π）であり、

【００５１】

【数３】

【００５２】である。

【００５３】したがって、式６から透過光に奇数次高調
波が現れることが理解され、その含有率γは、

【００５４】

【数４】

【００５５】で表される。

【００５６】また、前記位相変化量φが前記π／４から
ずれてφ＝π／４＋θとなったときには、前記式５は、

【００５７】

【数５】

【００５８】で表すことができる。この式９において、
θ＝０とすると、前記式６となる。

【００５９】したがって、式９から、λ／４板２６での
位相変化量がπ／４からずれると、偶数次高調波を含む
ことが理解され、その含有率γは、

【００６０】

【数６】

【００６１】で表される。

【００６２】前記式９において、θを１（°）、３
（°）、５（°）としたときに変調度ｍの変化に対する
透過光強度Ｉの値を求め、その透過光における第２高調
波の含有率を前記式１０から計算した結果を、図４にお
いて、それぞれ参照符β１，β２，β３で示す。また、
第３高調波の含有率を参照符β１０で示す。

【００６３】センサ部２２の配置されている箇所の温度
変化に対応して前記θが変化するとき、式８および前記
図４の参照符β１０から明らかなように、奇数次高調波
の含有率には、前記θが依存していないのに対して、式
１０から明らかなように、偶数次高調波の含有率には、
前記θが依存している。したがって、偶数次高調波、特
に含有率の大きな第２高調波から、前記センサ部２２の
設置されている箇所の温度変化に対応して生じるθのず
れを検知可能であることが理解される。

【００６４】したがって、この光電圧センサ４１は、セ
ンサ部２２からの出力光のＰ成分またはＳ成分の何れか
一方から、センサ部２２が配置されている箇所の温度を
検知し、対応した補償を行うことができ、センサ部２２
と受光回路４２との間の光ファイバの本数を削減するこ
とができる。

【００６５】なお、演算器５０は、アンプと、そのゲイ
ンを制御することができる、たとえば電子ボリュームな
どで実現することができ、処理回路４８からの前記補正
値に対応して、この電子ボリュームの抵抗値を変化させ
ることによって、バンドパスフィルタ４４を介するフォ
トダイオード３３からのアナログ信号を補正演算するこ
とができる。バンドパスフィルタ４４の出力がアナログ
／デジタル変換されて演算器５０に入力されるときに
は、この演算器５０は、乗算器などで実現することがで
きる。

【００６６】本発明の実施のさらに他の形態について、
図５に基づいて説明すれば以下のとおりである。

【００６７】図５は、本発明の実施のさらに他の形態の
光電圧センサ５１の構成を示すブロック図であり、前述
の光電圧センサ２１に類似し、対応する部分には同一の
参照符号を付して、その説明を省略する。この光電圧セ
ンサ５１では、センサ部５２内に、もう１つのλ／４板
５３および偏検光子５５が温度検知用に設けられてい
る。前記センサ部２２では、発光ダイオード３１から偏
検光子２５へ入射された光のうち、λ／４板２６へ出力
される成分とは偏波面の垂直な成分、すなわち該偏検光
子２５で除去されていた成分が、全反射プリズム５４を
介して、λ／４板５３に入射されている。

【００６８】なお、λ／４板５３に関連するコリメータ
および光ファイバが、偏検光子２５に対して、λ／４板
２６方向とは垂直な方向、すなわち全反射プリズム５４
が配置されている方向に取付可能であるときには、偏検
光子２５からの出射光が、直接、該λ／４板５３へ入射
するように配置すればよく、この場合には全反射プリズ
ム５４を省略することができる。

【００６９】受光回路６２では、前記λ／４板５３に臨
むフォトダイオード３２からの出力は、整流回路５６で
整流・平滑化された後、サンプルホールド回路５７で前
記所定周期毎にサンプリングされ、さらにアナログ／デ
ジタル変換回路５８においてデジタル値に変換されて、
処理回路５９に読込まれる。処理回路５９は、読込んだ
前記λ／４板５３からの出力光レベルに対応して、メモ
リ６０に予め記憶されている補正値を読出して演算器６
１に与える。演算器６１は、前記演算器５０と同様に構
成されており、フォトダイオード３３から出力された偏
検光子２８からの出力光レベルに対応した出力に、温度
に対応した補正演算を行って出力する。

【００７０】このようにしてもまた、温度変化に対応し
た補償を行い、広い温度範囲に亘って高精度な測定を行
うことができる。

【００７１】なお、ファラデー素子などの磁気光学素子
を用いて電流を検知する光電流センサに関しても、同様
にして温度特性を改善可能であることは言うまでもな
い。また、第２高調波成分の抽出には、前記バンドパス
フィルタ４３に限らず、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）な
どの他の手法が用いられてもよい。

【００７２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る光電圧・光電流セ
ンサは、以上のように、電気光学素子または磁気光学素
子の電界または磁界に対応した位相変化による光経路の
透過光量から、電圧または電流をそれぞれ測定するよう
にした光電圧・光電流センサにおいて、出力側の偏検光
子から出力される透過光と反射光との比から、光学部品
が配置されている箇所の温度を検知して、受光素子から
の出力を前記比で補正演算する。

【００７３】それゆえ、電気光学素子または磁気光学素
子の切出しに要求される精度を低くして汎用品の使用を
可能とし、安価な構成で、温度特性を改善し、広い温度
範囲に亘って高精度な測定を行うことができる。

【００７４】また、請求項２の発明に係る光電圧・光電
流センサは、以上のように、電気光学素子または磁気光
学素子の電界または磁界に対応した位相変化による光経
路の透過光量から、電圧または電流をそれぞれ測定する
ようにした光電圧・光電流センサにおいて、出力光の第
２高調波成分から、光学部品が配置されている箇所の温
度を検知し、その検知結果に対応した補正値で前記出力
光の基本波成分の補正演算を行う。

【００７５】これによってもまた、安価な構成で、温度
特性を改善し、広い温度範囲に亘って高精度な測定を行
うことができる。

【００７６】さらにまた、請求項３の発明に係る光電圧
・光電流センサは、以上のように、電気光学素子または
磁気光学素子の電界または磁界に対応した位相変化によ
る光経路の透過光量から、電圧または電流をそれぞれ測
定するようにした光電圧・光電流センサにおいて、光経
路用の波長板とは別に、該波長板と同様に形成される温
度検知用の波長板を設け、入力側の偏検光子から前記光
経路へ出力される光とは偏波面が相互に直交する、すな
わち該偏検光子で除去されるべき光を温度検知用に使用
し、該温度検知用の波長板の出力に対応した補正値で前
記光経路からの出力光の補正演算を行う。

【００７７】このようにしてもまた、安価な構成で、温
度特性を改善し、広い温度範囲に亘って高精度な測定を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の光電圧センサの構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の他の形態の光電圧センサの構成
を示すブロック図である。

【図３】電気光学素子への印加電圧の変化に対する透過
光強度の変化を示すグラフである。

【図４】光学系の位相誤差の変化および変調度の変化に
対応した第２高調波の含有率の変化を示すグラフであ
る。

【図５】本発明の実施のさらに他の形態の光電圧センサ
の構成を示すブロック図である。

【図６】典型的な従来技術の光電圧センサの構成を示す
ブロック図である。

【図７】λ／４板で生じる位相差のシフトによる偏光形
状の変化を説明するための図である。

【符号の説明】

２１ 光電圧センサ ２２ センサ部 ２３ 発光回路 ２４ 受光回路 ２５ 偏検光子 ２６ λ／４板（波長板） ２７ 電気光学素子 ２８ 偏検光子 ３１ 発光ダイオード ３２ フォトダイオード（受光素子） ３３ フォトダイオード（受光素子） ３５ ローパスフィルタ（低域フィルタ） ３６ ローパスフィルタ（低域フィルタ） ３７ 除算器 ３８ アンプ ３９ 演算器 ４０ ハイパスフィルタ（高域フィルタ） ４１ 光電圧センサ ４２ 受光回路 ４３ バンドパスフィルタ（第２のフィルタ） ４４ バンドパスフィルタ（第１のフィルタ） ４５ 整流回路 ４８ 処理回路（読出手段） ４９ メモリ（記憶手段） ５０ 演算器（演算手段） ５１ 光電圧センサ ５２ センサ部 ５３ λ／４板（温度検知用の波長板） ５５ 偏検光子（温度検知用の偏検光子） ５６ 整流回路 ５９ 処理回路（読出手段） ６０ メモリ（記憶手段） ６１ 演算器（演算手段） ６２ 受光回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏検光子と、波長板と、電気光学素子また
   は磁気光学素子と、偏検光子とを備える光経路に光信号
   を入射し、電界または磁界に対応した前記電気光学素子
   または磁気光学素子の位相変化による前記光経路の透過
   光量から、電圧または電流をそれぞれ測定するようにし
   た光電圧・光電流センサにおいて、 出力側の偏検光子から出力される偏波面が相互に直交す
   る透過光および反射光をそれぞれ受光して光電変換する
   第１および第２の受光素子と、 前記第１および第２の受光素子からの出力の低域成分を
   それぞれ抽出する第１および第２の低域フィルタと、 前記第１および第２の低域フィルタの何れか一方からの
   出力を何れか他方からの出力で除算する除算器と、 前記第１または第２の受光素子からの出力を前記除算器
   からの出力で補正演算する演算器と、 前記演算器からの出力の高域成分を抽出する高域フィル
   タとを含むことを特徴とする光電圧・光電流センサ。
2. 【請求項２】偏検光子と、波長板と、電気光学素子また
   は磁気光学素子と、偏検光子とを備える光経路に光信号
   を入射し、電界または磁界に対応した前記電気光学素子
   または磁気光学素子の位相変化による前記光経路の透過
   光量から、電圧または電流をそれぞれ測定するようにし
   た光電圧・光電流センサにおいて、 前記光経路からの出射光を光電変換する受光素子と、 前記受光素子からの出力の基本波成分および第２高調波
   成分をそれぞれ抽出する第１および第２のフィルタと、 前記第２のフィルタからの出力に対応した補正値を予め
   記憶している記憶手段と、 前記第２のフィルタからの実際の出力に応答して、前記
   記憶手段から対応する補正値を読出す読出手段と、 前記読出手段によって読出された補正値で前記基本波成
   分を補正演算する演算手段とを含むことを特徴とする光
   電圧・光電流センサ。
3. 【請求項３】偏検光子と、波長板と、電気光学素子また
   は磁気光学素子と、偏検光子とを備える光経路に光信号
   を入射し、電界または磁界に対応した前記電気光学素子
   または磁気光学素子の位相変化による前記光経路の透過
   光量から、電圧または電流をそれぞれ測定するようにし
   た光電圧・光電流センサにおいて、 前記光経路の入力側の偏検光子から、前記光経路へ出力
   される光とは偏波面が相互に直交する光が入射され、前
   記波長板と同様に形成される温度検知用の波長板と、 前記温度検知用の波長板の透過光が入射される温度検知
   用の偏検光子と、 前記光経路の出力側の偏検光子および温度検知用の偏検
   光子からの出力光をそれぞれ受光して光電変換する第１
   および第２の受光素子と、 前記第２の受光素子からの出力に対応した補正値を予め
   記憶している記憶手段と、 前記第２の受光素子の実際の出力に応答して、前記記憶
   手段から対応する補正値を読出す読出手段と、 前記読出手段によって読出された補正値で前記第１の受
   光素子からの出力を補正演算する演算手段とを含むこと
   を特徴とする光電圧・光電流センサ。