JPH10206476A - Electric field sensor - Google Patents

Electric field sensor

Info

Publication number
JPH10206476A
JPH10206476A JP9023139A JP2313997A JPH10206476A JP H10206476 A JPH10206476 A JP H10206476A JP 9023139 A JP9023139 A JP 9023139A JP 2313997 A JP2313997 A JP 2313997A JP H10206476 A JPH10206476 A JP H10206476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric field
sensor head
sensor
light
optical waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9023139A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Toba
良和 鳥羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP9023139A priority Critical patent/JPH10206476A/en
Publication of JPH10206476A publication Critical patent/JPH10206476A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微弱な電界の受信が可能なように調整を容易
で、かつ信頼性や耐久性に優れた電界センサを提供す
る。 【解決手段】 入力信号を受ける受信アンテナ5と、入
射した光が入力信号の電界強度に応じて変化して出射す
るように構成されたセンサヘッド1と、センサヘッド1
と受信アンテナ5を接続する同軸ケーブル6と、センサ
ヘッド1に入射する光の光源7と、センサヘッド1の出
射光を検出する光検出器8と、センサヘッド1と光源7
および光検出器8を接続する光ファイバと、同軸ケーブ
ル6およびセンサヘッド1の間にインピーダンス変換回
路4を具備し、インピーダンス変換回路4とセンサヘッ
ド1の変調電極が直列共振回路を構成している電界セン
サとする。
(57) [Problem] To provide an electric field sensor which is easy to adjust so that a weak electric field can be received, and has excellent reliability and durability. SOLUTION: A receiving antenna 5 for receiving an input signal, a sensor head 1 configured so that incident light changes and emits according to the electric field strength of the input signal, and a sensor head 1
, A light source 7 for light incident on the sensor head 1, a photodetector 8 for detecting light emitted from the sensor head 1, the sensor head 1 and the light source 7
And an optical fiber connecting the photodetector 8, an impedance conversion circuit 4 between the coaxial cable 6 and the sensor head 1, and the impedance conversion circuit 4 and the modulation electrode of the sensor head 1 constitute a series resonance circuit. An electric field sensor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、通信分野やEMC
分野等での電波や電磁ノイズの特性測定等に用いる電界
センサに関する。
[0001] The present invention relates to the field of communication and EMC.
The present invention relates to an electric field sensor used for measuring characteristics of radio waves and electromagnetic noise in a field or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータ等の情報機器や通信機器、
ロボット等のFA機器、自動車、鉄道等の制御器など多
くの電気機器は、互いに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いる。EM
C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、又、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。
2. Description of the Related Art Information devices and communication devices such as computers,
Many electrical devices, such as FA devices such as robots, and controllers such as automobiles and railways, always have a risk of being affected by malfunctions and the like due to external electromagnetic noise. EM
In the field of C, it is important to accurately measure the external electromagnetic environment, the magnitude of the noise that affects it, and the noise that it generates.

【0003】電界強度の計測において、印加される電界
強度に応じて、入射した光の強度が変化して出射するよ
うに構成された光学素子を用いて、電界強度を光強度変
化に変換して検出する電界センサが開発されている。
In the measurement of the electric field intensity, the electric field intensity is converted into the light intensity change by using an optical element configured so that the intensity of the incident light changes and emits according to the applied electric field intensity. Electric field sensors for detection have been developed.

【0004】図4に、従来技術による電界センサの構成
図を示し、図5に、従来のセンサヘッドの構成の説明図
を示す。図4に示すように、受信アンテナ5の素子の近
傍のバルン16に取り付けられたセンサヘッド1(図5
に示す)は、受信アンテナ5と実質一体となっている。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a conventional electric field sensor, and FIG. 5 shows an explanatory diagram of a configuration of a conventional sensor head. As shown in FIG. 4, the sensor head 1 (FIG. 5) attached to the balun 16 near the element of the receiving antenna 5
Is substantially integrated with the receiving antenna 5.

【0005】又、光源7からシングルモードファイバ等
の入射光ファイバ2を通ったセンサヘッド1への入射光
は、入射光導波路12に入射した後、二つの位相シフト
光導波路13にエネルギーが分割され、出射光導波路1
4で合流する。電界が印加された場合、受信アンテナに
より変調電極15に電圧が誘起されて、二つの位相シフ
ト光導波路13中には、深さ方向に互いに反対向きの電
界成分が生じる。
[0005] The incident light from the light source 7 to the sensor head 1 through the incident optical fiber 2 such as a single mode fiber enters the incident optical waveguide 12, where the energy is split into two phase shift optical waveguides 13. , Outgoing optical waveguide 1
Merge at 4. When an electric field is applied, a voltage is induced on the modulation electrode 15 by the receiving antenna, and electric field components in the two phase-shifted optical waveguides 13 are generated in opposite directions in the depth direction.

【0006】その結果、二つの光波間で印加電界の大き
さに応じて位相差が生じ、出射光導波路14端から再び
出射される出射光の強度は、印加電界強度に応じて変化
する。
As a result, a phase difference occurs between the two light waves according to the magnitude of the applied electric field, and the intensity of the outgoing light emitted from the end of the outgoing optical waveguide 14 changes according to the applied electric field intensity.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】受信アンテナと一体と
なった電界センサは、微弱な電界に対して受信可能レベ
ルに制約があり、受信アンテナの構成を変えることが困
難な問題がある。更に、過酷な自然環境に曝されるがゆ
えに、その信頼性や耐久性に解決されるべき問題を含ん
でいた。
The electric field sensor integrated with the receiving antenna has a problem in that the receivable level is limited with respect to a weak electric field and it is difficult to change the configuration of the receiving antenna. In addition, since it is exposed to the harsh natural environment, there are problems to be solved for its reliability and durability.

【0008】本発明の課題は、従来の前記各問題点を解
決し、即ち、微弱な電界の受信が可能なように調整が容
易で、かつ信頼性や耐久性に優れた電界センサを提供す
ることにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, that is, to provide an electric field sensor which is easily adjusted so as to be able to receive a weak electric field and which is excellent in reliability and durability. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号を受
ける受信アンテナと、入射した光が入力信号の電界強度
に応じて変化して出射するように構成されたセンサヘッ
ドと、センサヘッドと受信アンテナを接続する同軸ケー
ブルと、センサヘッドに入射する光の光源と、センサヘ
ッドの出射光を検出する光検出器と、センサヘッドと光
源および光検出器を接続する光ファイバと、同軸ケーブ
ルおよびセンサヘッドの間にインピーダンス変換回路を
具備し、インピーダンス変換回路とセンサヘッドの変調
電極が直列共振回路を構成している電界センサである。
According to the present invention, there is provided a receiving antenna for receiving an input signal, a sensor head configured so that incident light changes and emits according to the electric field intensity of the input signal, and a sensor head. A coaxial cable for connecting the receiving antenna, a light source for light incident on the sensor head, a photodetector for detecting light emitted from the sensor head, an optical fiber for connecting the sensor head to the light source and the photodetector, a coaxial cable and The electric field sensor has an impedance conversion circuit between the sensor heads, and the impedance conversion circuit and the modulation electrode of the sensor head form a series resonance circuit.

【0010】又、本発明は、前記センサヘッドが、電気
光学効果を示す結晶基板上に形成された分岐干渉型光導
波路,および分岐干渉型光導波路の二つの位相シフト光
導波路のうち少なくとも一方の位相シフト光導波路の近
傍に配置された変調電極から構成されている電界センサ
である。
Further, according to the present invention, the sensor head may include at least one of a branch interference type optical waveguide formed on a crystal substrate exhibiting an electro-optic effect, and two phase shift optical waveguides of a branch interference type optical waveguide. This is an electric field sensor including a modulation electrode disposed near a phase shift optical waveguide.

【0011】更に、本発明は、前記変調電極が、光進行
方向において分割され、かつ容量結合されている複数の
分極電極からなる電界センサである。
Further, the present invention is an electric field sensor comprising a plurality of polarization electrodes, wherein the modulation electrode is divided in the light traveling direction and capacitively coupled.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明の電界センサの構成図であ
る。図2は、本発明の電界センサに用いられるセンサヘ
ッドの構成図である。又、図3は、電界センサの等価回
路図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric field sensor according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a sensor head used in the electric field sensor of the present invention. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the electric field sensor.

【0014】図1に示すように、受信アンテナ5に、順
次、同軸ケーブル6、インピーダンス変換回路4が接続
され、センサヘッド1の変調電極に接続されて、電界セ
ンサが構成されている。センサヘッド1は、地中あるい
は屋内等に設置される。又、センサヘッド1には、光源
7及び光検出器8が接続されている。
As shown in FIG. 1, a coaxial cable 6 and an impedance conversion circuit 4 are sequentially connected to a receiving antenna 5 and connected to a modulation electrode of the sensor head 1 to form an electric field sensor. The sensor head 1 is installed underground or indoors. Further, a light source 7 and a photodetector 8 are connected to the sensor head 1.

【0015】次に、図2に示すように、センサヘッド1
は、z板のニオブ酸リチウム結晶の基板11上に、入射
光導波路12、その入射光導波路12より分岐した二つ
の位相シフト光導波路13、更に、これら二つの位相シ
フト光導波路13が合流する出射光導波路14を形成し
ている。
Next, as shown in FIG.
In the figure, an incident optical waveguide 12, two phase-shift optical waveguides 13 branched from the incident optical waveguide 12, and an exit where these two phase-shift optical waveguides 13 join on a substrate 11 of a lithium niobate crystal of a z-plate. An optical waveguide 14 is formed.

【0016】又、その上に、光の吸収を防ぐためのバッ
ファ層として、SiO2膜で基板11の表面を全面コー
トした上で、位相シフト光導波路13上に変調電極15
が形成されている。変調電極15は、光進行方向に4分
割した構造とし、その容量は3pFとなっている。更
に、入射光導波路12、および出射光導波路14には、
それぞれ入射光ファイバ2、出射光ファイバ3が接続さ
れている。
Further, as a buffer layer for preventing light absorption, the entire surface of the substrate 11 is coated with a SiO 2 film, and then a modulation electrode 15 is formed on the phase shift optical waveguide 13.
Are formed. The modulation electrode 15 has a structure divided into four in the light traveling direction, and has a capacitance of 3 pF. Further, the incident optical waveguide 12 and the output optical waveguide 14 include:
The input optical fiber 2 and the output optical fiber 3 are respectively connected.

【0017】又、図3において、Rは同軸ケーブルの抵
抗成分、Vは受信アンテナの受信電圧成分であり、イン
ダクタンスLおよびキャパシタンスCが、図1に示すイ
ンピーダンス変換回路4を構成する。L1、C1、および
1は、図2に示すセンサヘッド1の変調電極15によ
る、それぞれインダクタンス、キャパシタンス、および
抵抗成分である。インピーダンス変換回路4と変調電極
15とは、直列共振回路を構成している。なお、インピ
ーダンス変換回路4は、センサヘッド1の基板11上に
形成してもよい。
In FIG. 3, R is the resistance component of the coaxial cable, V is the reception voltage component of the receiving antenna, and the inductance L and the capacitance C constitute the impedance conversion circuit 4 shown in FIG. L 1 , C 1 , and R 1 are the inductance, capacitance, and resistance components, respectively, of the modulation electrode 15 of the sensor head 1 shown in FIG. The impedance conversion circuit 4 and the modulation electrode 15 constitute a series resonance circuit. The impedance conversion circuit 4 may be formed on the substrate 11 of the sensor head 1.

【0018】本実施の形態の場合、50Ωの同軸ケーブ
ル6を用いた場合でも、センサヘッド1の変調電極15
とインピーダンス変換回路4によって構成される閉回路
のインピーダンスは約10Ωであり、Qの低下を阻止す
ることができる。又、インピーダンス変換トランスを用
いた場合に比較して、低損失であるのみならず、Lおよ
びCによる単純な回路であること、および容易に調整が
できる。
In this embodiment, even when the coaxial cable 6 of 50Ω is used, the modulation electrode 15 of the sensor head 1 is used.
And the impedance of the closed circuit constituted by the impedance conversion circuit 4 is about 10Ω, so that a decrease in Q can be prevented. Further, as compared with the case where an impedance conversion transformer is used, not only low loss, but also a simple circuit using L and C, and easy adjustment can be achieved.

【0019】本実施の形態による電界センサを用い、電
界検出感度を調べた結果、従来の電界センサに比べて感
度の向上がみられ、500MHzの電波に対して、電界
強度80dBμVの時の光検出器8の検出信号出力は、
従来、55dBμVであったものが、75dBμVと大
幅に向上した。
As a result of examining the electric field detection sensitivity using the electric field sensor according to the present embodiment, the sensitivity is improved as compared with the conventional electric field sensor, and the light detection at the electric field strength of 80 dBμV with respect to the electric wave of 500 MHz is performed. The detection signal output of the detector 8 is
What was conventionally 55 dBμV has been greatly improved to 75 dBμV.

【0020】センサヘッド1を受信アンテナ5から分離
した構成にすることによって、受信アンテナ5の構成の
自由度を高め、受信電界が弱い場合でも、これに対応で
きる利点がある。
The configuration in which the sensor head 1 is separated from the receiving antenna 5 increases the degree of freedom of the configuration of the receiving antenna 5, and has an advantage that it can cope with a weak reception electric field.

【0021】更に、センサヘッド1の設置環境に対する
自由度も拡がり、過酷な自然環境からセンサヘッド1を
保護することができるため、温度特性をはじめとする信
頼性や耐久性についても、測定系として十分な特性を保
証された電界センサが実現する。
Further, since the degree of freedom for the installation environment of the sensor head 1 is increased and the sensor head 1 can be protected from a severe natural environment, reliability and durability including temperature characteristics can be measured as a measurement system. An electric field sensor with sufficient characteristics is realized.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、インピーダンス変換回路を用い、センサヘッドと共
振回路を構成させることによって、微弱な電界の受信が
できるように調整が容易で、かつ信頼性や耐久性に優れ
た電界センサを提供できた。
As described above, according to the present invention, by using the impedance conversion circuit and forming the sensor head and the resonance circuit, it is easy to adjust so that a weak electric field can be received, and An electric field sensor with excellent reliability and durability was provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による電界センサの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an electric field sensor according to the present invention.

【図2】本発明の電界センサに用いられるセンサヘッド
の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a sensor head used in the electric field sensor of the present invention.

【図3】電界センサの等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the electric field sensor.

【図4】従来の電界センサの構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional electric field sensor.

【図5】従来の透過型の導波路素子からなるセンサヘッ
ドの説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a sensor head including a conventional transmission type waveguide element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサヘッド 2 入射光ファイバ 3 出射光ファイバ 4 インピーダンス変換回路 5 受信アンテナ 6 同軸ケーブル 7 光源 8 光検出器 11 基板 12 入射光導波路 13 位相シフト光導波路 14 出射光導波路 15 変調電極 16 バルン L,L1 インダクタンス成分 C,C1 キャパシタンス成分 R,R1 抵抗成分DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor head 2 Incident optical fiber 3 Outgoing optical fiber 4 Impedance conversion circuit 5 Receiving antenna 6 Coaxial cable 7 Light source 8 Photodetector 11 Substrate 12 Incident optical waveguide 13 Phase shift optical waveguide 14 Emitting optical waveguide 15 Modulation electrode 16 Balun L, L 1 inductance component C, C 1 capacitance component R, R 1 resistance component

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射した光が、印加される電界の強度に
応じて出射する光の強度に変調される電界センサにおい
て、入力信号を受ける受信アンテナと、変調電極を有
し、入射した光が前記入力信号の電界強度に応じて変化
して出射するように構成されたセンサヘッドと、該セン
サヘッドと前記受信アンテナを接続する同軸ケーブル
と、前記センサヘッドに入射する光の光源と、前記セン
サヘッドの出射光を検出する光検出器と、前記センサヘ
ッドと前記光源および前記光検出器を接続する光ファイ
バと、前記同軸ケーブルおよび前記センサヘッドの間に
インピーダンス変換回路を具備し、該インピーダンス変
換回路と前記センサヘッドの変調電極が直列共振回路を
構成していることを特徴とする電界センサ。
1. An electric field sensor in which incident light is modulated into the intensity of emitted light in accordance with the intensity of an applied electric field. A sensor head configured to emit light in accordance with the electric field strength of the input signal, a coaxial cable connecting the sensor head and the receiving antenna, a light source of light incident on the sensor head, and the sensor A light detector for detecting light emitted from the head, an optical fiber connecting the sensor head, the light source and the light detector, and an impedance conversion circuit between the coaxial cable and the sensor head; An electric field sensor, wherein a circuit and a modulation electrode of the sensor head form a series resonance circuit.
【請求項2】 前記センサヘッドは、電気光学効果を示
す結晶基板上に形成された分岐干渉型光導波路,および
該分岐干渉型光導波路の二つの位相シフト光導波路のう
ち少なくとも一方の位相シフト光導波路の近傍に配置さ
れた変調電極から構成されたことを特徴とする請求項1
記載の電界センサ。
2. A branch interference optical waveguide formed on a crystal substrate exhibiting an electro-optic effect, and a phase shift optical waveguide of at least one of two phase shift optical waveguides of the branch interference optical waveguide. 2. The device according to claim 1, further comprising a modulation electrode disposed near the wave path.
An electric field sensor according to any of the preceding claims.
【請求項3】 前記変調電極は、光の進行方向において
分割され、かつ容量結合されている複数の分割電極から
なることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電界
センサ。
3. The electric field sensor according to claim 1, wherein the modulation electrode is composed of a plurality of divided electrodes that are divided in a light traveling direction and are capacitively coupled.
JP9023139A 1997-01-21 1997-01-21 Electric field sensor Pending JPH10206476A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9023139A JPH10206476A (en) 1997-01-21 1997-01-21 Electric field sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9023139A JPH10206476A (en) 1997-01-21 1997-01-21 Electric field sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10206476A true JPH10206476A (en) 1998-08-07

Family

ID=12102232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9023139A Pending JPH10206476A (en) 1997-01-21 1997-01-21 Electric field sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10206476A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014070528A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 Utilx Corporation High performance sensor for partial discharge signal-analyzing systems

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014070528A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 Utilx Corporation High performance sensor for partial discharge signal-analyzing systems
US9110105B2 (en) 2012-11-02 2015-08-18 Utilx Corporation High performance sensor for partial discharge signal-analyzing systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2791856B2 (en) Electric field sensor
US20110227559A1 (en) Electric field measuring device
JP7398672B2 (en) Optical electric field sensor head
JP2000097980A (en) Traveling wave type optical electric field sensor
JP3404606B2 (en) Electric field sensor
JPH10206476A (en) Electric field sensor
JP2021039056A (en) Photoelectric field sensor head
JPH0989961A (en) Electric field detector
JPH09113557A (en) Electric field sensor operating point adjustment method and electric field sensor
JPH08313577A (en) Electric field sensor
JP3611409B2 (en) Electric field sensor
JP3435588B2 (en) Electric field sensor
JPH11352165A (en) Phase matching type optical electric field sensor
JP3518063B2 (en) Electric field sensor
JP3355502B2 (en) Electric field sensor
JPH1090327A (en) Electric field sensor
JP3505669B2 (en) Electric field sensor
JP2024162288A (en) Optical Voltage Probe
JP3355503B2 (en) Electric field sensor
JP2002207054A (en) Voltage detector
JPH0968553A (en) Electric field sensor
JP3673611B2 (en) Electric field sensor
JPH11304859A (en) Phase matching type optical electric field sensor
JPH09269345A (en) Optical electric field sensor
JPH09281165A (en) Electric field sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041124

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050510