JPH1019941A - 電流計測装置 - Google Patents
電流計測装置Info
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- JPH1019941A JPH1019941A JP8204042A JP20404296A JPH1019941A JP H1019941 A JPH1019941 A JP H1019941A JP 8204042 A JP8204042 A JP 8204042A JP 20404296 A JP20404296 A JP 20404296A JP H1019941 A JPH1019941 A JP H1019941A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定部における電流計測用の電源が省略でき
小型化が図れると共に、周波数応答特性の高い電流計測
装置を提供すること。 【解決手段】 測定する回路に流れる電流に対応する光
量を出射する発光ダイオードＤ１と、前記発光ダイオー
ドＤ１の温度を検出する温度検出器７と、前記発光ダイ
オードＤ１が出射した光を伝送する光ファイバー５と、
前記発光ファイバー５で伝送された光を受光して電気量
に変換する受光ダイオードＤ２と、前記受光ダイオード
Ｄ２の出力に対し、前記発光ダイオードＤ１の温度特性
による歪みを補正する温度特性補正回路１１と、前記受
光ダイオードＤ２の非線形特性を補正する非線形特性補
正回路１２とを備えて構成し、測定する回路に流れる電
流値を正確に再現する。
小型化が図れると共に、周波数応答特性の高い電流計測
装置を提供すること。 【解決手段】 測定する回路に流れる電流に対応する光
量を出射する発光ダイオードＤ１と、前記発光ダイオー
ドＤ１の温度を検出する温度検出器７と、前記発光ダイ
オードＤ１が出射した光を伝送する光ファイバー５と、
前記発光ファイバー５で伝送された光を受光して電気量
に変換する受光ダイオードＤ２と、前記受光ダイオード
Ｄ２の出力に対し、前記発光ダイオードＤ１の温度特性
による歪みを補正する温度特性補正回路１１と、前記受
光ダイオードＤ２の非線形特性を補正する非線形特性補
正回路１２とを備えて構成し、測定する回路に流れる電
流値を正確に再現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電流計測装置に関
し、特に高電圧部における電流の計測に関するものであ
る。
し、特に高電圧部における電流の計測に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、加速管、イオン源などでは加速
電圧を印加する複数段の電極を備え、直流高電圧を多段
分圧して分圧した各段それぞれの電圧を各電極に印加す
るようにされている。そして各電極に流れる電流を検出
してこれをモニタすることが行われている。このような
場合、高電位部に位置する電極等に流れる電流の計測
は、電極に電流検出抵抗を捜入接続し、その電流検出抵
抗の端子間電圧を検出して増幅し、増幅した電圧を光周
波数に変換して光ファイバー等で地上側（低電位側）に
伝送し、低電位側で光周波数を電圧に変換することによ
り行われている。
電圧を印加する複数段の電極を備え、直流高電圧を多段
分圧して分圧した各段それぞれの電圧を各電極に印加す
るようにされている。そして各電極に流れる電流を検出
してこれをモニタすることが行われている。このような
場合、高電位部に位置する電極等に流れる電流の計測
は、電極に電流検出抵抗を捜入接続し、その電流検出抵
抗の端子間電圧を検出して増幅し、増幅した電圧を光周
波数に変換して光ファイバー等で地上側（低電位側）に
伝送し、低電位側で光周波数を電圧に変換することによ
り行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
計測では、電極のある高電位部に、検出した電圧を光周
波数に変換するための制御電源が必要であり、その電源
は大地側から絶縁トランスを介して確保されているが、
高電位部の電圧が高くなるに従い絶縁トランスが大型化
し、絶縁トランスが高価になると共に、大きな設置スペ
ースが必要となって電流計測装置のコストが高くなると
いう問題点がある。この問題点は前述の加速管、イオン
源などでは高電位部が多段であって顕著である。
計測では、電極のある高電位部に、検出した電圧を光周
波数に変換するための制御電源が必要であり、その電源
は大地側から絶縁トランスを介して確保されているが、
高電位部の電圧が高くなるに従い絶縁トランスが大型化
し、絶縁トランスが高価になると共に、大きな設置スペ
ースが必要となって電流計測装置のコストが高くなると
いう問題点がある。この問題点は前述の加速管、イオン
源などでは高電位部が多段であって顕著である。
【０００４】また、電圧を光周波数に変換する方式の信
号伝送では、周波数変換素子の特性上電流計測信号の周
波数応答特性の上限は１００ＫＨｚ程度であり、更に、
電気信号を光量信号に、光量信号を電気信号に変換する
のみでは計測信号にリニアリテイが無く温度特性も良く
ないという問題点がある。
号伝送では、周波数変換素子の特性上電流計測信号の周
波数応答特性の上限は１００ＫＨｚ程度であり、更に、
電気信号を光量信号に、光量信号を電気信号に変換する
のみでは計測信号にリニアリテイが無く温度特性も良く
ないという問題点がある。
【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、測定部における電流計測用の電源が省略でき小型化
が図れると共に、周波数応答特性の高い電流計測装置を
提供することを目的とする。
で、測定部における電流計測用の電源が省略でき小型化
が図れると共に、周波数応答特性の高い電流計測装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、測定す
る回路に接続され前記回路の電流に対応する光量を出射
する電気光変換素子と、前記電気光変換素子の温度を検
出する温度検出器と、前記電気光変換素子が出射した光
を受光して電気量に変換する光電気変換素子と、前記温
度検出器の出力と前記光電気変換素子の出力とを入力し
前記電気光変換素子の温度特性を補正する温度特性補正
回路と、前記光電気変換素子の非線形特性を補正する非
線形特性補正回路とを備えてなることを特徴とする電流
計測装置とすることによって達成される。
る回路に接続され前記回路の電流に対応する光量を出射
する電気光変換素子と、前記電気光変換素子の温度を検
出する温度検出器と、前記電気光変換素子が出射した光
を受光して電気量に変換する光電気変換素子と、前記温
度検出器の出力と前記光電気変換素子の出力とを入力し
前記電気光変換素子の温度特性を補正する温度特性補正
回路と、前記光電気変換素子の非線形特性を補正する非
線形特性補正回路とを備えてなることを特徴とする電流
計測装置とすることによって達成される。
【０００７】本発明の上記特徴によれば、測定する回路
に流れる電流を電気光変換素子に流して発光させ、その
光を直接伝送するので、周波数応答特性が高められると
共に、測定する回路側に伝送するための電源を省略する
ことができ、電流計測装置の小型化が図れる。また、各
補正回路により電気光変換素子の温度特性に基づく歪み
及び前記光電気変換素子の非線形性基づく歪みが補正さ
れ、測定範囲を広げることができる。
に流れる電流を電気光変換素子に流して発光させ、その
光を直接伝送するので、周波数応答特性が高められると
共に、測定する回路側に伝送するための電源を省略する
ことができ、電流計測装置の小型化が図れる。また、各
補正回路により電気光変換素子の温度特性に基づく歪み
及び前記光電気変換素子の非線形性基づく歪みが補正さ
れ、測定範囲を広げることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る電流計測装置
の例について、図を参照にして説明する。図１は本発明
に係る電流計測装置の全体構成を示す構成図である。こ
の例の電流計測装置は、図１に示すように、測定する回
路が配置された計測回路１と、計測回路１の信号を伝送
する光ファイバ５と、光ファイバ５で伝送された信号を
受信する信号増幅補正回路８とから構成されている。
の例について、図を参照にして説明する。図１は本発明
に係る電流計測装置の全体構成を示す構成図である。こ
の例の電流計測装置は、図１に示すように、測定する回
路が配置された計測回路１と、計測回路１の信号を伝送
する光ファイバ５と、光ファイバ５で伝送された信号を
受信する信号増幅補正回路８とから構成されている。
【０００９】計測回路１は、測定する回路から引き込ん
だ電流を入力する電流入力端子２と、この電流入力端子
２に直列に接続した測定部３と、測定部３の出力側に接
続して入力した電流を測定する回路に送る電流出力端子
４と、測定部３からの電流を変換した光を信号増幅補正
回路８に光ファイバ５を介して送る光ファイバ接続部６
とを備えた構成となっている。
だ電流を入力する電流入力端子２と、この電流入力端子
２に直列に接続した測定部３と、測定部３の出力側に接
続して入力した電流を測定する回路に送る電流出力端子
４と、測定部３からの電流を変換した光を信号増幅補正
回路８に光ファイバ５を介して送る光ファイバ接続部６
とを備えた構成となっている。
【００１０】測定部３は、電流入力端子２と電流出力端
子４との間に設けられ、発光ダイーオードＤ１と抵抗Ｒ
１とを直列に接続し、発光ダイオードＤ１とツエナーダ
イオードＺＤとを並列に接続し、直列に接続した発光ダ
イオードＤ１と抵抗Ｒ１に、並列に接続したサージ吸収
用コンデンサＣ及びサージアブソーバＺＮＲと、発光ダ
イーオードＤ１の近傍位置に温度検出器７を設けた構成
となっている。
子４との間に設けられ、発光ダイーオードＤ１と抵抗Ｒ
１とを直列に接続し、発光ダイオードＤ１とツエナーダ
イオードＺＤとを並列に接続し、直列に接続した発光ダ
イオードＤ１と抵抗Ｒ１に、並列に接続したサージ吸収
用コンデンサＣ及びサージアブソーバＺＮＲと、発光ダ
イーオードＤ１の近傍位置に温度検出器７を設けた構成
となっている。
【００１１】なお、この発光ダイオードＤ１は、片極性
（正極性）に構成してあるが、図２に示すように、逆極
性の発光ダイオードＤ３を直列構成とすることにより、
正極性の電流と負極性の電流の両極性の電流を光量に変
換するようにしてもよい。
（正極性）に構成してあるが、図２に示すように、逆極
性の発光ダイオードＤ３を直列構成とすることにより、
正極性の電流と負極性の電流の両極性の電流を光量に変
換するようにしてもよい。
【００１２】信号増幅補正回路８は、計測回路１に接続
されている光ファイバ５と接続する光ファイバ接続部９
と、光ファイバ接続部９で伝送されてくる光量を受光し
て電気信号に変換する受光ダイオードＤ２と、受光ダイ
オードＤ２に直列に接続された補償抵抗Ｒ２と、受光ダ
イオードＤ２で変換された電気信号を増幅する信号増幅
器１０と、信号増幅器１０で増幅された電圧Ｖ１と、計
測回路１に設けた温度検出器７からの信号Ａを入力して
発光ダイオードＤ１の温度特性による光量の歪みを補正
する温度特性補正回路１１と、補正された電圧Ｖ２を入
力して受光ダイオードＤ２の非線形特性を補正する非線
形特性補正回路１２と、この非線形特性補正回路１２か
らの電圧信号Ｖ３を出力する電流計測信号出力端子１３
とから構成されている。
されている光ファイバ５と接続する光ファイバ接続部９
と、光ファイバ接続部９で伝送されてくる光量を受光し
て電気信号に変換する受光ダイオードＤ２と、受光ダイ
オードＤ２に直列に接続された補償抵抗Ｒ２と、受光ダ
イオードＤ２で変換された電気信号を増幅する信号増幅
器１０と、信号増幅器１０で増幅された電圧Ｖ１と、計
測回路１に設けた温度検出器７からの信号Ａを入力して
発光ダイオードＤ１の温度特性による光量の歪みを補正
する温度特性補正回路１１と、補正された電圧Ｖ２を入
力して受光ダイオードＤ２の非線形特性を補正する非線
形特性補正回路１２と、この非線形特性補正回路１２か
らの電圧信号Ｖ３を出力する電流計測信号出力端子１３
とから構成されている。
【００１３】ところで、発光ダイオードＤ１は、光出力
と順電流との関係においては、図３に示すように、略リ
ニアに変化する特性を有し、順電流５０ｍＡの時に相対
光出力は略０．５であり、順電流１００ｍＡの時に相対
光出力は略１．０である。従って、電流Ｉと光量Ｐとの
関係は、Ｐ＝ａＩの関係が成立する。
と順電流との関係においては、図３に示すように、略リ
ニアに変化する特性を有し、順電流５０ｍＡの時に相対
光出力は略０．５であり、順電流１００ｍＡの時に相対
光出力は略１．０である。従って、電流Ｉと光量Ｐとの
関係は、Ｐ＝ａＩの関係が成立する。
【００１４】また、光出力温度特性は、図４に示すよう
に、ケース温度が上昇すると相対光出力はリニアに減少
する。即ち、ケース温度Ｔｃが摂氏０度の時には相対光
出力は１．１であり、ケース温度Ｔｃが摂氏５０度の時
には相対光出力０．９である。従って、温度θの上昇に
伴い光量Ｐが低下するため、Ｐ＝−ｂθ＋Ｂの関係が成
立するという特性を持っている。
に、ケース温度が上昇すると相対光出力はリニアに減少
する。即ち、ケース温度Ｔｃが摂氏０度の時には相対光
出力は１．１であり、ケース温度Ｔｃが摂氏５０度の時
には相対光出力０．９である。従って、温度θの上昇に
伴い光量Ｐが低下するため、Ｐ＝−ｂθ＋Ｂの関係が成
立するという特性を持っている。
【００１５】温度特性補正回路１１は、発光ダイオード
Ｄ１のこのＰ＝−ｂθ＋Ｂの関係により生じる差分を補
正する。
Ｄ１のこのＰ＝−ｂθ＋Ｂの関係により生じる差分を補
正する。
【００１６】一方、受光ダイオードＤ２は、図５に示す
ように、入射光量と出力電流とは対数上でほぼリニアに
変化する特性を有している。例えば入射光量が１０（−
１０乗）Ｗの時に出力電流は１０（−１０乗）Ａであ
り、入射光量が１０（−２乗）Ｗの時に出力電流は略１
０（−２乗）Ａの直線性に変化する。従って、入射光量
Ｐと出力電流Ｉとは、ｌｏｇＩ＝ｃｌｏｇＰ＋Ｃの関係
が成立する。ここで上記図５に示す特性は、いわゆるシ
リコンフォトダイオードで、ｃはほぼ１で、非線形特性
の影響は比較的小さい。
ように、入射光量と出力電流とは対数上でほぼリニアに
変化する特性を有している。例えば入射光量が１０（−
１０乗）Ｗの時に出力電流は１０（−１０乗）Ａであ
り、入射光量が１０（−２乗）Ｗの時に出力電流は略１
０（−２乗）Ａの直線性に変化する。従って、入射光量
Ｐと出力電流Ｉとは、ｌｏｇＩ＝ｃｌｏｇＰ＋Ｃの関係
が成立する。ここで上記図５に示す特性は、いわゆるシ
リコンフォトダイオードで、ｃはほぼ１で、非線形特性
の影響は比較的小さい。
【００１７】そこで、非線形特性補正回路１２は、温度
特性補正回路１１により補正された発光ダイオードＤ１
からの入射光量に対して、受光ダイオードＤ２の非線形
分を補正する。
特性補正回路１１により補正された発光ダイオードＤ１
からの入射光量に対して、受光ダイオードＤ２の非線形
分を補正する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定する回路に流れる電流を電気光変換素子に流して発
光させ、その光を直接伝送するので、周波数応答特性が
高められると共に、測定する回路側に伝送するための電
源を省略することができ、電流計測装置の小型化が図
れ、簡単に高電位部に測定する回路側を配置することが
できる。また、各補正回路により電気光変換素子の温度
特性に基づく歪み及び前記光電気変換素子の非線形性基
づく歪みが補正され、測定範囲を広げることができる。
測定する回路に流れる電流を電気光変換素子に流して発
光させ、その光を直接伝送するので、周波数応答特性が
高められると共に、測定する回路側に伝送するための電
源を省略することができ、電流計測装置の小型化が図
れ、簡単に高電位部に測定する回路側を配置することが
できる。また、各補正回路により電気光変換素子の温度
特性に基づく歪み及び前記光電気変換素子の非線形性基
づく歪みが補正され、測定範囲を広げることができる。
【図１】本発明に係る電流計測装置の全体を示した構成
図である。
図である。
【図２】図１の電流計測装置の発光ダイオードを両極性
の構成にした要部の回路図である。
の構成にした要部の回路図である。
【図３】発光ダイオードの光出力−順電流特性を示す特
性図である。
性図である。
【図４】発光ダイオードの光出力温度特性を示す特性図
である。
である。
【図５】受光ダイオードの入射光量−出力電流の関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
１ 計測回路 ２ 電流入力端子 ３ 測定部 ４ 電流出力端子 ５ 光ファイバ ６、９ 光ファイバ接続部 ７ 温度検出器 ８ 信号増幅補正回路 １０ 信号増幅器 １１ 温度特性補正回路 １２ 非線形特性補正回路 １３ 電流計測出力端子 Ｄ１ 発光ダイオード Ｄ２ 受光ダイオード
Claims (1)
- 【請求項１】 測定する回路に接続され前記回路の電流
に対応する光量を出射する電気光変換素子と、前記電気
光変換素子の温度を検出する温度検出器と、前記電気光
変換素子が出射した光を受光して電気量に変換する光電
気変換素子と、前記温度検出器の出力と前記光電気変換
素子の出力とを入力し前記電気光変換素子の温度特性を
補正する温度特性補正回路と、前記光電気変換素子の非
線形特性を補正する非線形特性補正回路とを備えてなる
ことを特徴とする電流計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204042A JPH1019941A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 電流計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204042A JPH1019941A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 電流計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019941A true JPH1019941A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16483799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8204042A Pending JPH1019941A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 電流計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019941A (ja) |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP8204042A patent/JPH1019941A/ja active Pending
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