JP2580442B2 - 光電圧センサ - Google Patents
光電圧センサInfo
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- JP2580442B2 JP2580442B2 JP4204981A JP20498192A JP2580442B2 JP 2580442 B2 JP2580442 B2 JP 2580442B2 JP 4204981 A JP4204981 A JP 4204981A JP 20498192 A JP20498192 A JP 20498192A JP 2580442 B2 JP2580442 B2 JP 2580442B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電圧測定装置を構成する
光電圧センサに関する。
光電圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧測定装置は送電所、変電所の送電
線、配電線等における電圧を測定して故障区間、故障点
等を検出するために使用されるもので、センサ部が光電
圧センサにて構成されている。また、光電圧センサの一
形式として特開昭６１−２２３８２１号公報に示されか
つ図２に概略的に示されているように、偏光子１、１／
４波長板２、電気光学素子３、検光子４を備えたものが
知られている。当該光電圧センサにおいては、光源５か
ら発せられて光ファイバーを介してマイクロレンズ６ａ
に伝達された光が偏光子１に入射され、入射光が偏光子
１にて直線偏光に変換されて１／４波長板２に入射さ
れ、波長板２にて互いに直交する偏光成分間にπ／２の
位相差を付与されて電気光学素子３に入射され、入射光
は電気光学素子３に印加された被測定電圧に応じた位相
変調を付与されて検光子４に入射され、検光子４にて各
偏光成分が検出され被測定電圧に応じた光強度変化に変
換されて出力するものである。
線、配電線等における電圧を測定して故障区間、故障点
等を検出するために使用されるもので、センサ部が光電
圧センサにて構成されている。また、光電圧センサの一
形式として特開昭６１−２２３８２１号公報に示されか
つ図２に概略的に示されているように、偏光子１、１／
４波長板２、電気光学素子３、検光子４を備えたものが
知られている。当該光電圧センサにおいては、光源５か
ら発せられて光ファイバーを介してマイクロレンズ６ａ
に伝達された光が偏光子１に入射され、入射光が偏光子
１にて直線偏光に変換されて１／４波長板２に入射さ
れ、波長板２にて互いに直交する偏光成分間にπ／２の
位相差を付与されて電気光学素子３に入射され、入射光
は電気光学素子３に印加された被測定電圧に応じた位相
変調を付与されて検光子４に入射され、検光子４にて各
偏光成分が検出され被測定電圧に応じた光強度変化に変
換されて出力するものである。
【０００３】なお、検光子４からの出射光はマイクロレ
ンズ６ｂを通し光ファイバーを介して受光器７ａに導入
され、光電変換されて交流・直流分配器７ｂにて分配さ
れた信号の内直流分はＤＣアンプ８ａにて増幅されると
ともに、交流分はＡＣアンプ８ｂにて増幅される。これ
らの直流分と交流分とは割算器９に入力され、割算器９
にて交流分／直流分の演算がなされ、その値が信号とし
て出力されて電圧強度を得ることができる。
ンズ６ｂを通し光ファイバーを介して受光器７ａに導入
され、光電変換されて交流・直流分配器７ｂにて分配さ
れた信号の内直流分はＤＣアンプ８ａにて増幅されると
ともに、交流分はＡＣアンプ８ｂにて増幅される。これ
らの直流分と交流分とは割算器９に入力され、割算器９
にて交流分／直流分の演算がなされ、その値が信号とし
て出力されて電圧強度を得ることができる。
【０００４】ところで、当該光電圧センサにおいては、
電気光学素子３に対する印加電圧と光強度との間に線形
性をもたせるために１／４波長板２により直線偏光の互
いに直交する２つの偏光成分間にπ／２の位相差を付与
しているが、波長板２には複屈折に温度依存性があるた
め入射光に光学的バイアス点の移動が生じ、測定値が波
長板２の複屈折温度特性の影響を受けて電圧測定精度に
影響を及ぼすという問題がある。かかる問題を解消する
ため、上記した公報には波長板の複屈折温度特性（以下
これを単に波長板の温度特性という場合がある）を相殺
することにより温度特性を向上させた光電圧センサが開
示されている。
電気光学素子３に対する印加電圧と光強度との間に線形
性をもたせるために１／４波長板２により直線偏光の互
いに直交する２つの偏光成分間にπ／２の位相差を付与
しているが、波長板２には複屈折に温度依存性があるた
め入射光に光学的バイアス点の移動が生じ、測定値が波
長板２の複屈折温度特性の影響を受けて電圧測定精度に
影響を及ぼすという問題がある。かかる問題を解消する
ため、上記した公報には波長板の複屈折温度特性（以下
これを単に波長板の温度特性という場合がある）を相殺
することにより温度特性を向上させた光電圧センサが開
示されている。
【０００５】当該光電圧センサ１０は図３に示すよう
に、入射光をその偏光面が互いに直交する第１の偏光成
分と第２の偏光成分の２つの直線偏光に分割してそれぞ
れ異なる方向へ出射する偏光子１１を備えるとともに、
分割された一方の直線偏光の光路には１／４波長板１２
ａ、電気光学素子１３ａ、第１の検光子１４ａおよび合
波器１５を直列的に配置し、かつ分割された他方の直線
偏光の光路には光路の変更を行う全反射ミラー１６ａ、
全反射ミラー１６ａにて光路変更された光路には１／４
波長板１２ｂ、電気光学素子１３ｂ、第２の検光子１４
ｂおよび出射光の方向を変更して一方の光路に配置した
合波器１５に入射させる全反射ミラー１６ｂを直列的に
配置して構成されている。
に、入射光をその偏光面が互いに直交する第１の偏光成
分と第２の偏光成分の２つの直線偏光に分割してそれぞ
れ異なる方向へ出射する偏光子１１を備えるとともに、
分割された一方の直線偏光の光路には１／４波長板１２
ａ、電気光学素子１３ａ、第１の検光子１４ａおよび合
波器１５を直列的に配置し、かつ分割された他方の直線
偏光の光路には光路の変更を行う全反射ミラー１６ａ、
全反射ミラー１６ａにて光路変更された光路には１／４
波長板１２ｂ、電気光学素子１３ｂ、第２の検光子１４
ｂおよび出射光の方向を変更して一方の光路に配置した
合波器１５に入射させる全反射ミラー１６ｂを直列的に
配置して構成されている。
【０００６】かかる構成の光電圧センサ１０における互
いに分割された２つの直線偏光においては、各波長板１
２ａ，１２ｂの複屈折位相差の変化に基づく光強度変化
が互いに逆になり、電気光学素子１３ａ，１３ｂによる
位相差付与に基づく光強度変化が同一になるように構成
されている。従って、これらを合成した光強度は波長板
の複屈折位相差に関係なく一定となって波長板の複屈折
温度特性の影響を受けることがなく、当該光電圧センサ
１０は温度特性に優れた光電圧センサということができ
る。なお、図３において、各符号５〜９は図２に示す符
号に対応するもので、光源５、マイクロレンズ６ａ，６
ｂ、受光器７ａ、分配器７ｂ、各アンプ８ａ，８ｂおよ
び割算器９を示している。
いに分割された２つの直線偏光においては、各波長板１
２ａ，１２ｂの複屈折位相差の変化に基づく光強度変化
が互いに逆になり、電気光学素子１３ａ，１３ｂによる
位相差付与に基づく光強度変化が同一になるように構成
されている。従って、これらを合成した光強度は波長板
の複屈折位相差に関係なく一定となって波長板の複屈折
温度特性の影響を受けることがなく、当該光電圧センサ
１０は温度特性に優れた光電圧センサということができ
る。なお、図３において、各符号５〜９は図２に示す符
号に対応するもので、光源５、マイクロレンズ６ａ，６
ｂ、受光器７ａ、分配器７ｂ、各アンプ８ａ，８ｂおよ
び割算器９を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、当該光電
圧センサは温度特性に優れてはいるが、上記したごとく
主要構成部品が従来のこの種形式の光電圧センサに比較
して極めて多い。すなわち、図２に示す従来の光電圧セ
ンサの主要構成部品は偏光子、波長板、電気光学素子、
検光子の４部品であるのに対して、図３に示す当該光電
圧センサ１０の主要構成部品は１個の偏光子、２個の波
長板、２個の電気光学素子、２個の検光子、２個の全反
射ミラー、１個の合波器１５等１０部品である。このた
め、当該光電圧センサ１０は構成部品の増大に起因して
構成が複雑になるとともにセンサとしての形状が大型化
し、かつコストの増大を招くことになる。従って、本発
明の目的は、温度特性に優れた光電圧センサを少ない構
成部品で構成して構成を簡単化するとともに小型化し、
かつコストの低減を図ることにある。
圧センサは温度特性に優れてはいるが、上記したごとく
主要構成部品が従来のこの種形式の光電圧センサに比較
して極めて多い。すなわち、図２に示す従来の光電圧セ
ンサの主要構成部品は偏光子、波長板、電気光学素子、
検光子の４部品であるのに対して、図３に示す当該光電
圧センサ１０の主要構成部品は１個の偏光子、２個の波
長板、２個の電気光学素子、２個の検光子、２個の全反
射ミラー、１個の合波器１５等１０部品である。このた
め、当該光電圧センサ１０は構成部品の増大に起因して
構成が複雑になるとともにセンサとしての形状が大型化
し、かつコストの増大を招くことになる。従って、本発
明の目的は、温度特性に優れた光電圧センサを少ない構
成部品で構成して構成を簡単化するとともに小型化し、
かつコストの低減を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、入射光を直線
偏光にする偏光子と、入射光の２つの偏光成分間に所定
の光学的位相差を付与する波長板と、印加される電圧に
応じた光学的位相差を入射光の各偏光成分間に付与する
電気光学素子と、入射光の各偏光成分を検出する検光子
を直列的に配置してなる光電圧センサであり、前記波長
板として（ｉ＋ｊ）個の波長板を採用して前記偏光子と
前記検光子間に、ｉ個の波長板をその結晶のＣ軸が互い
に同一方向となるように配置するとともに、ｊ個の波長
板をその結晶のＣ軸が互いに同一方向で前記ｉ個の波長
板のＣ軸に対して９０゜の角度傾斜する方向となるよう
に配置し、かつこれら各波長板の特性を下記式(1)およ
び(2)を満たす設定としたことを特徴とするものであ
る。
偏光にする偏光子と、入射光の２つの偏光成分間に所定
の光学的位相差を付与する波長板と、印加される電圧に
応じた光学的位相差を入射光の各偏光成分間に付与する
電気光学素子と、入射光の各偏光成分を検出する検光子
を直列的に配置してなる光電圧センサであり、前記波長
板として（ｉ＋ｊ）個の波長板を採用して前記偏光子と
前記検光子間に、ｉ個の波長板をその結晶のＣ軸が互い
に同一方向となるように配置するとともに、ｊ個の波長
板をその結晶のＣ軸が互いに同一方向で前記ｉ個の波長
板のＣ軸に対して９０゜の角度傾斜する方向となるよう
に配置し、かつこれら各波長板の特性を下記式(1)およ
び(2)を満たす設定としたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【数３】
【００１０】
【数４】
【００１１】但し、ｎは0,1,2,3…の整数、ｉおよびｊ
は1,2,3…の整数、Δｎi，Δｎjは波長板ｉ，ｊにおけ
る常光の屈折率ｎ0i，ｎ0jと異常光の屈折率ｎei，ｎej
の差、Li，Ljは同波長板におけ実効光路長、ki，kjは同
波長板におけるΔｎi，Δｎjの温度変化係数である。
は1,2,3…の整数、Δｎi，Δｎjは波長板ｉ，ｊにおけ
る常光の屈折率ｎ0i，ｎ0jと異常光の屈折率ｎei，ｎej
の差、Li，Ljは同波長板におけ実効光路長、ki，kjは同
波長板におけるΔｎi，Δｎjの温度変化係数である。
【００１２】本発明の光電圧センサにおいては２以上の
複数の波長板を採用するものであるが、前記波長板とし
て水晶からなる波長板と、MgF2結晶からなる波長板の２
つの波長板を採用すること、前記両波長板がこの順序ま
たはこれとは逆の順序にて前記偏光子と電気光学素子間
に配置されていること、前記両波長板がこの順序または
これとは逆の順序にて前記電気光学素子と検光子間に配
置されていること、前記両波長板が前記電気光学素子を
挟んで互いに反対側に配置されていること、等の構成を
採ることが好ましい。
複数の波長板を採用するものであるが、前記波長板とし
て水晶からなる波長板と、MgF2結晶からなる波長板の２
つの波長板を採用すること、前記両波長板がこの順序ま
たはこれとは逆の順序にて前記偏光子と電気光学素子間
に配置されていること、前記両波長板がこの順序または
これとは逆の順序にて前記電気光学素子と検光子間に配
置されていること、前記両波長板が前記電気光学素子を
挟んで互いに反対側に配置されていること、等の構成を
採ることが好ましい。
【００１３】
【発明の作用・効果】このように構成した光電圧センサ
においては、採用した複数の波長板が上記式(1)，(2)に
示された関係を満足しているため、各波長板を透過した
出射光の光強度では各波長板の複屈折温度特性の影響が
相殺され、従って当該光電圧センサは温度特性に優れ、
電圧測定精度を向上させることができる。また、当該光
電圧センサにおいては図２に示す光電圧センサに波長板
を最低１つを付加する構成であるため、図３に示す光電
圧センサに比較して構成部品が少なくて構成を簡単化す
ることができるとともに形状を小型化することができ、
かつコストの低減を図ることができる。
においては、採用した複数の波長板が上記式(1)，(2)に
示された関係を満足しているため、各波長板を透過した
出射光の光強度では各波長板の複屈折温度特性の影響が
相殺され、従って当該光電圧センサは温度特性に優れ、
電圧測定精度を向上させることができる。また、当該光
電圧センサにおいては図２に示す光電圧センサに波長板
を最低１つを付加する構成であるため、図３に示す光電
圧センサに比較して構成部品が少なくて構成を簡単化す
ることができるとともに形状を小型化することができ、
かつコストの低減を図ることができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
るに、図１には本発明に係る光電圧センサを採用した電
圧測定装置が示されている。当該電圧測定装置は本発明
に係る光電圧センサ２０以外に従来と同様に光源５、一
対のマイクロレンズ６ａ，６ｂ、受光器７ａ、分配器７
ｂ、ＤＣアンプ８ａ、ＡＣアンプ８ｂおよび割算器９を
備えている。また、光電圧センサ２０は偏光子２１、一
対の第１，第２波長板２２ａ，２２ｂ、電気光学素子２
３および検光子２４にて構成されている。これらの各構
成部品においては、第１偏光子２１、第１波長板２２
ａ、第２波長板２２ｂ、電気光学素子２３、検光子２４
の順序で直列的に配置されている。
るに、図１には本発明に係る光電圧センサを採用した電
圧測定装置が示されている。当該電圧測定装置は本発明
に係る光電圧センサ２０以外に従来と同様に光源５、一
対のマイクロレンズ６ａ，６ｂ、受光器７ａ、分配器７
ｂ、ＤＣアンプ８ａ、ＡＣアンプ８ｂおよび割算器９を
備えている。また、光電圧センサ２０は偏光子２１、一
対の第１，第２波長板２２ａ，２２ｂ、電気光学素子２
３および検光子２４にて構成されている。これらの各構
成部品においては、第１偏光子２１、第１波長板２２
ａ、第２波長板２２ｂ、電気光学素子２３、検光子２４
の順序で直列的に配置されている。
【００１５】第１偏光子２１は、入射光を直線偏光に変
換する光学ガラス製のものである。第１波長板２２ａお
よび第２波長板２２ｂは直線偏光の互いに直交する２つ
の偏光成分間に所定の光学的位相差を付与するもので、
両波長板２２ａ，２２ｂは波長板であってそれぞれの屈
折率楕円体の長主軸方向が互いに９０゜の角度をなし配
置されている。電気光学素子２３はLiNbO3からなるもの
で、電気光学素子２３においては結晶軸（ｘ，ｙ，ｚ）
に対してｚ軸が光軸に平行で下記式
換する光学ガラス製のものである。第１波長板２２ａお
よび第２波長板２２ｂは直線偏光の互いに直交する２つ
の偏光成分間に所定の光学的位相差を付与するもので、
両波長板２２ａ，２２ｂは波長板であってそれぞれの屈
折率楕円体の長主軸方向が互いに９０゜の角度をなし配
置されている。電気光学素子２３はLiNbO3からなるもの
で、電気光学素子２３においては結晶軸（ｘ，ｙ，ｚ）
に対してｚ軸が光軸に平行で下記式
【００１６】
【数５】ｘ’≡{1/(2)1/2}×(ｘ−ｙ) ｙ’≡{1/(2)1/2}×(ｘ＋ｙ) で定義される光学的主軸ｘ’，ｙ’が各波長板２２ａ，
２２ｂの屈折率楕円体の長主軸方向に一致するように配
置されており、入射光に対して印加電圧に比例した位相
差Гzを付与する。検光子２４は電気光学素子２３から
の入射光を検出して受光器７ａに出射する機能を有す
る。
２２ｂの屈折率楕円体の長主軸方向に一致するように配
置されており、入射光に対して印加電圧に比例した位相
差Гzを付与する。検光子２４は電気光学素子２３から
の入射光を検出して受光器７ａに出射する機能を有す
る。
【００１７】しかして、上記した各波長板２２ａ，２２
ｂにおいて、これら両波長板２２ａ，２２ｂの光バイア
スの間には下記の関係が成立する。すなわち、第１波長
板２２ａにおける常光の屈折率ｎ01と異常光の屈折率ｎ
e1の差をΔｎ1、同波長板２２ａにおける実効光路長をL
1、同波長板２２ａにおけるΔｎ1の温度変化係数をk1と
し、かつ第２波長板２２ｂにおける常光の屈折率ｎ02と
異常光の屈折率ｎe2の差をΔｎ2、同波長板２２ｂにお
ける実効光路長をL2、同波長板２２ｂにおけるΔｎ2の
温度変化係数をk2、常温との温度差をΔTとすれば、下
記(3)式または(3')式が成立する。
ｂにおいて、これら両波長板２２ａ，２２ｂの光バイア
スの間には下記の関係が成立する。すなわち、第１波長
板２２ａにおける常光の屈折率ｎ01と異常光の屈折率ｎ
e1の差をΔｎ1、同波長板２２ａにおける実効光路長をL
1、同波長板２２ａにおけるΔｎ1の温度変化係数をk1と
し、かつ第２波長板２２ｂにおける常光の屈折率ｎ02と
異常光の屈折率ｎe2の差をΔｎ2、同波長板２２ｂにお
ける実効光路長をL2、同波長板２２ｂにおけるΔｎ2の
温度変化係数をk2、常温との温度差をΔTとすれば、下
記(3)式または(3')式が成立する。
【００１８】
【数６】ｎo1＞ｎe1，ｎo2＞ｎe2、またはｎo1＜ｎe1，
ｎo2＜ｎe2の場合、互いにＣ軸方向が同一になるように
配置し、 ｛(2π/λ)・Δｎ1(1＋k1・ΔT)・L1｝−｛(2π/λ)・Δｎ2(1＋k2・ΔT)・L2｝ ＝±(π/2)(2ｎ＋1) …(3) 但し、ｎ＝0,1,2,3… ｎo1＞ｎe1，ｎo2＜ｎe2、またはｎo1＜ｎe1，ｎo2＞ｎ
e2の場合 、互いにＣ軸方向が同一になるように配置
し、 ｛(2π/λ)・Δｎ1・(1＋k1・ΔT)・L1｝＋｛(2π/λ)・Δｎ2・(1＋k2・ΔT)・L2｝ ＝±(π/2)(2ｎ＋1) …(3') 但し、ｎ＝0,1,2,3… 従って、上記(3)式または(3')式において下記(4)式また
は(4')式
ｎo2＜ｎe2の場合、互いにＣ軸方向が同一になるように
配置し、 ｛(2π/λ)・Δｎ1(1＋k1・ΔT)・L1｝−｛(2π/λ)・Δｎ2(1＋k2・ΔT)・L2｝ ＝±(π/2)(2ｎ＋1) …(3) 但し、ｎ＝0,1,2,3… ｎo1＞ｎe1，ｎo2＜ｎe2、またはｎo1＜ｎe1，ｎo2＞ｎ
e2の場合 、互いにＣ軸方向が同一になるように配置
し、 ｛(2π/λ)・Δｎ1・(1＋k1・ΔT)・L1｝＋｛(2π/λ)・Δｎ2・(1＋k2・ΔT)・L2｝ ＝±(π/2)(2ｎ＋1) …(3') 但し、ｎ＝0,1,2,3… 従って、上記(3)式または(3')式において下記(4)式また
は(4')式
【００１９】
【数７】 (Δｎ2・k2・L2)＝(Δｎ1・k1・L1) …(4) −(Δｎ2・k2・L2)＝(Δｎ1・k1・L1) …(4') を成立させれば温度依存項が消滅する。本実施例におい
ては、両波長板２２ａ，２ｂの特性間には上記(4)式ま
たは(4')式が成立するように設定されている。
ては、両波長板２２ａ，２ｂの特性間には上記(4)式ま
たは(4')式が成立するように設定されている。
【００２０】このように構成した光電圧センサ２０を採
用した電圧測定装置の動作について説明すると、光源５
から発せられた波長λの光は光ファイバー５ａを介して
マイクロレンズ６ａに伝達され、同レンズ６ａにて平行
光として偏光子２１に入射される。入射された光は偏光
子２１にて直線偏光に変換され、直角方向へ出射されて
第１波長板２２ａに入射されるとともに第２波長板２２
ｂに入射される。この間、入射光は第１波長板２２ａに
おいては｛(2π/λ)・Δｎ1・(1＋k1・ΔT)・L1｝の光バイ
アスが付与され、また第２波長板２２ｂにおいては｛(2
π/λ)・Δｎ2・(1＋k2・ΔT)・L2｝が付与されて電気光学
素子２３に入射される。電気光学素子２３への入射光に
は印加電圧に比例した位相差Гzが付与されされて検光
子２４に入射され、検光子２４にて検出されてマイクロ
レンズ６ｂにて集光されて受光器７ａに出力される。
用した電圧測定装置の動作について説明すると、光源５
から発せられた波長λの光は光ファイバー５ａを介して
マイクロレンズ６ａに伝達され、同レンズ６ａにて平行
光として偏光子２１に入射される。入射された光は偏光
子２１にて直線偏光に変換され、直角方向へ出射されて
第１波長板２２ａに入射されるとともに第２波長板２２
ｂに入射される。この間、入射光は第１波長板２２ａに
おいては｛(2π/λ)・Δｎ1・(1＋k1・ΔT)・L1｝の光バイ
アスが付与され、また第２波長板２２ｂにおいては｛(2
π/λ)・Δｎ2・(1＋k2・ΔT)・L2｝が付与されて電気光学
素子２３に入射される。電気光学素子２３への入射光に
は印加電圧に比例した位相差Гzが付与されされて検光
子２４に入射され、検光子２４にて検出されてマイクロ
レンズ６ｂにて集光されて受光器７ａに出力される。
【００２１】受光器７ａに出射される光強度の光は受光
器７ａで電気信号に変換されて分配器７ｂにて分配さ
れ、分配された交流成分と直流成分はそれぞれＤＣアン
プ８ａとＡＣアンプ８ｂで増幅され、出力された交流成
分と直流成分は割算器９で演算されて出力が得られる。
この出力は上記した(4)式を満たす条件下においては温
度依存項(k・ΔT)を含まず、印加電圧に比例する。
器７ａで電気信号に変換されて分配器７ｂにて分配さ
れ、分配された交流成分と直流成分はそれぞれＤＣアン
プ８ａとＡＣアンプ８ｂで増幅され、出力された交流成
分と直流成分は割算器９で演算されて出力が得られる。
この出力は上記した(4)式を満たす条件下においては温
度依存項(k・ΔT)を含まず、印加電圧に比例する。
【００２２】従って、当該光電圧センサ２０は温度特性
に優れ、電圧測定精度の高い光電圧センサであるが、図
２に示す従来の光電圧センサに波長板を１つ付加した構
成にすぎないため、図３に示す従来のこの種の光電圧セ
ンサに比較して構成部品が少なくて、構成を簡単化する
ことができるとともに形状を小型化することができ、か
つコストの低減を図ることができる。
に優れ、電圧測定精度の高い光電圧センサであるが、図
２に示す従来の光電圧センサに波長板を１つ付加した構
成にすぎないため、図３に示す従来のこの種の光電圧セ
ンサに比較して構成部品が少なくて、構成を簡単化する
ことができるとともに形状を小型化することができ、か
つコストの低減を図ることができる。
【００２３】なお、本実施例においては第１波長板２２
ａおよび第２波長板２２ｂをこの順序で偏光子２１と電
気光学素子２３の間に配置した例について示したが、本
発明においてはこれとは逆の順序で配置することができ
ることは勿論のこと、これらと同様の配置関係で電気光
学素子２３と検光子２４の間に配置することができ、ま
た両波長板２２ａ，２２ｂを電気光学素子２３を挟んで
互いに反対側の位置に配置することもでき、これらの配
置関係においても上記実施例と同様の作用効果を奏する
ものである。また、本実施例においては２個の波長板２
２ａ，２２ｂを採用した例について示したが、本発明に
おいては３個以上の波長板を採用することができ、この
場合には上記(1)式および(2)式を満足すれば温度依存項
を含まない。
ａおよび第２波長板２２ｂをこの順序で偏光子２１と電
気光学素子２３の間に配置した例について示したが、本
発明においてはこれとは逆の順序で配置することができ
ることは勿論のこと、これらと同様の配置関係で電気光
学素子２３と検光子２４の間に配置することができ、ま
た両波長板２２ａ，２２ｂを電気光学素子２３を挟んで
互いに反対側の位置に配置することもでき、これらの配
置関係においても上記実施例と同様の作用効果を奏する
ものである。また、本実施例においては２個の波長板２
２ａ，２２ｂを採用した例について示したが、本発明に
おいては３個以上の波長板を採用することができ、この
場合には上記(1)式および(2)式を満足すれば温度依存項
を含まない。
【００２４】（実験）図１に示す光電圧センサ２０にお
いて、水晶からなる波長板を第１波長板２２ａとして採
用するとともに、MgF2結晶からなる波長板を第２波長板
２２ｂとして採用し、各波長板２２ａ，２２ｂの複屈折
温度特性に基づく光バイアス値が変化しない組合せを下
記の条件下で選定した。
いて、水晶からなる波長板を第１波長板２２ａとして採
用するとともに、MgF2結晶からなる波長板を第２波長板
２２ｂとして採用し、各波長板２２ａ，２２ｂの複屈折
温度特性に基づく光バイアス値が変化しない組合せを下
記の条件下で選定した。
【００２５】条件 光の波長λ＝0.85μｍ、第１波長板の屈折率特性Δｎ1
＝0.0088、第２波長板の屈折率特性Δｎ2＝−0.0117、
屈折率差の温度変化係数k1＝0.7k2。
＝0.0088、第２波長板の屈折率特性Δｎ2＝−0.0117、
屈折率差の温度変化係数k1＝0.7k2。
【００２６】これらの各値を上記した(3')式および(4)
式に代入してこれら両式を満足するようにL1とL2を設定
すれば、第１波長板２２ａおよび第２波長板２２ｂを透
過した光のバイアス値は温度変化ΔTの影響を受けるこ
とがなく、光電圧センサにおける光強度は温度変化の影
響を受けることがない。上記各値を代入すると下記式と
なる。
式に代入してこれら両式を満足するようにL1とL2を設定
すれば、第１波長板２２ａおよび第２波長板２２ｂを透
過した光のバイアス値は温度変化ΔTの影響を受けるこ
とがなく、光電圧センサにおける光強度は温度変化の影
響を受けることがない。上記各値を代入すると下記式と
なる。
【００２７】
【数８】0.0207・L1−0.0275・L2＝0.5 0.0088×0.7k2・L1−0.0117・k2・L2＝0 従って、L2＝0.53L1となり、L1＝82.0μｍ、L2＝43.5μ
ｍとなる。
ｍとなる。
【００２８】光電圧センサ２０において、第１波長板２
２ａとして（Δｎ1＝0.0088、温度変化係数k1、L1＝82.
0μｍ）の特性の波長板を採用し、かつ第２波長板２２
ｂとして（Δｎ2＝−0.0117、温度変化係数k2，k1＝0.7
k2、L2＝43.5μｍ）の特性の波長板を採用して、電気光
学素子２３に対する印加電圧＝10V交流電圧、温度＝−2
0〜＋80℃の条件の下で出力を測定して、同出力を温度2
5℃での同様の出力に対する変化率を算出して、下記表
１に示すように極めて良好な結果を得た。
２ａとして（Δｎ1＝0.0088、温度変化係数k1、L1＝82.
0μｍ）の特性の波長板を採用し、かつ第２波長板２２
ｂとして（Δｎ2＝−0.0117、温度変化係数k2，k1＝0.7
k2、L2＝43.5μｍ）の特性の波長板を採用して、電気光
学素子２３に対する印加電圧＝10V交流電圧、温度＝−2
0〜＋80℃の条件の下で出力を測定して、同出力を温度2
5℃での同様の出力に対する変化率を算出して、下記表
１に示すように極めて良好な結果を得た。
【００２９】
【表１】 光電圧センサ 出力変化率（％） （１） 図１に示す実施例 −0.1(−20℃)，＋0.2(80℃) （２） 図２に示す従来例 −2(−20℃)， ＋2.2(80℃) 但し、従来例の光電圧センサで採用した波長板２の特性
は（Δｎ＝0.0088、温度変化係数k1、L＝24.1μｍ）で
ある。
は（Δｎ＝0.0088、温度変化係数k1、L＝24.1μｍ）で
ある。
【図１】本発明の一実施例に係る光電圧センサを採用し
た電圧測定装置の概略構成図である。
た電圧測定装置の概略構成図である。
【図２】従来の一般に採用されている光電圧センサを採
用した電圧測定装置の概略構成図である。
用した電圧測定装置の概略構成図である。
【図３】従来の温度特性の良好な光電圧センサを採用し
た電圧測定装置の概略構成図である。
た電圧測定装置の概略構成図である。
１，１１，２１…偏光子、２，１２ａ，１２ｂ，２２
ａ，２２ｂ…波長板、３，１３ａ，１３ｂ，２３…電気
光学素子、４，１４ａ，１４ｂ，２４…検光子、１５…
合波器、１６ａ，１６ｂ…全反射ミラー、５…光源、６
ａ，６ｂ…マイクロレンズ、７ａ…受光器、８ａ，８ｂ
…アンプ、９…割算器。
ａ，２２ｂ…波長板、３，１３ａ，１３ｂ，２３…電気
光学素子、４，１４ａ，１４ｂ，２４…検光子、１５…
合波器、１６ａ，１６ｂ…全反射ミラー、５…光源、６
ａ，６ｂ…マイクロレンズ、７ａ…受光器、８ａ，８ｂ
…アンプ、９…割算器。
Claims (5)
- 【請求項１】入射光を直線偏光にする偏光子と、入射光
の２つの偏光成分間に所定の光学的位相差を付与する波
長板と、印加される電圧に応じた光学的位相差を入射光
の各偏光成分間に付与する電気光学素子と、入射光の各
偏光成分を検出する検光子を直列的に配置してなる光電
圧センサであり、前記波長板として（ｉ＋ｊ）個の波長
板を採用して前記偏光子と前記検光子間に、ｉ個の波長
板をその結晶のＣ軸が互いに同一方向となるように配置
するとともに、ｊ個の波長板をその結晶のＣ軸が互いに
同一方向で前記ｉ個の波長板のＣ軸に対して９０゜の角
度傾斜する方向となるように配置し、かつこれら各波長
板の特性を下記(1)式および(2)式を満たす設定としたこ
とを特徴とする光電圧センサ。 【数１】 【数２】 但し、ｎは0,1,2,3…の整数、ｉおよびｊは1,2,3…の整
数、Δｎi，Δｎjは波長板ｉ，ｊにおける常光の屈折率
ｎ0i，ｎ0jと異常光の屈折率ｎei，ｎejの差、Li，Ljは
同波長板におけ実効光路長、ki，kjは同波長板における
Δｎi，Δｎjの温度変化係数である。 - 【請求項２】前記波長板として水晶からなる波長板と、
MgF2結晶からなる波長板の２つの波長板を採用したこと
を特徴とする請求項１に記載の光電圧センサ。 - 【請求項３】前記両波長板がこの順序またはこれとは逆
の順序にて前記偏光子と電気光学素子間に配置されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の光電圧センサ。 - 【請求項４】前記両波長板がこの順序またはこれとは逆
の順序にて前記電気光学素子と検光子間に配置されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の光電圧センサ。 - 【請求項５】前記両波長板が前記電気光学素子を挟んで
互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項
２に記載の光電圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4204981A JP2580442B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 光電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4204981A JP2580442B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 光電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650998A JPH0650998A (ja) | 1994-02-25 |
| JP2580442B2 true JP2580442B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=16499501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4204981A Expired - Fee Related JP2580442B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 光電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580442B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58140706A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 旋光子 |
| JPS61223821A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-04 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式測定装置 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP4204981A patent/JP2580442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0650998A (ja) | 1994-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |