JPH10206476A - 電界センサ - Google Patents
電界センサ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
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- 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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
て、図面を参照して説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ｒ1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。
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
Ｒ1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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】 本発明による電界センサの構成図。
【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。
の構成図。
【図３】電界センサの等価回路図。
【図４】従来の電界センサの構成図。
【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。
ドの説明図。
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
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023139A JPH10206476A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023139A JPH10206476A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206476A true JPH10206476A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=12102232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9023139A Pending JPH10206476A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10206476A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP9023139A patent/JPH10206476A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
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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 |