JP3041637B2 - 光応用直流電流変成器 - Google Patents
光応用直流電流変成器Info
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- JP3041637B2 JP3041637B2 JP2284083A JP28408390A JP3041637B2 JP 3041637 B2 JP3041637 B2 JP 3041637B2 JP 2284083 A JP2284083 A JP 2284083A JP 28408390 A JP28408390 A JP 28408390A JP 3041637 B2 JP3041637 B2 JP 3041637B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力用変成器に係り、特に直流電流分を有す
る電流を測定するのに好適な光応用直流電流変成器に関
する。
る電流を測定するのに好適な光応用直流電流変成器に関
する。
近年、オプトエレクトロニクスの進展により、例えば
光学的な手法により電界あるいは電圧や、磁界あるいは
電流が測定できるようになってきた。このような光学的
手法による電圧、電流の測定原理や構成システムなどに
ついては、久間和生、布下正宏著「光ファイバセンサ」
（情報調査会発行、昭和61年１月）110頁から117頁に記
載されているが、これらは主として交流電流を測定する
ことを対象としている。
光学的な手法により電界あるいは電圧や、磁界あるいは
電流が測定できるようになってきた。このような光学的
手法による電圧、電流の測定原理や構成システムなどに
ついては、久間和生、布下正宏著「光ファイバセンサ」
（情報調査会発行、昭和61年１月）110頁から117頁に記
載されているが、これらは主として交流電流を測定する
ことを対象としている。
直流電流の測定原理の一つについては上記文献の238
頁から239頁に記載されており、センサから出た光信号
を二つの直交する偏光成分、すなわちＰ偏光成分とＳ偏
光成分とに分け、それらの差をそれらの和で除算する方
法である。しかし、このような方法では、光源の出力変
動や、光信号伝送路での光量変動があると、それがその
まま測定誤差として入ってくることになり、精度の良い
直流電流の測定はできないという問題がある。
頁から239頁に記載されており、センサから出た光信号
を二つの直交する偏光成分、すなわちＰ偏光成分とＳ偏
光成分とに分け、それらの差をそれらの和で除算する方
法である。しかし、このような方法では、光源の出力変
動や、光信号伝送路での光量変動があると、それがその
まま測定誤差として入ってくることになり、精度の良い
直流電流の測定はできないという問題がある。
このため、光源、センサ部、光信号伝送路などでの光
量変動を何らかの手段で補正し、直流電流を測定する方
法がこれまでにもいくつか提案されている。例えば、特
開昭59−190668号公報に記載のごとく、異なる波長の二
つの光波を用い、第１の波長の光波は電流センサの光入
射端に配した偏光子で直線偏光となり、第２の波長の光
波はその偏光子をそのまま通過し、センサの光出射端の
検光子では第１の波長の光波は偏光を受け、第２の波長
の光波はそのまま通過させる構成のものが提案されてい
る。
量変動を何らかの手段で補正し、直流電流を測定する方
法がこれまでにもいくつか提案されている。例えば、特
開昭59−190668号公報に記載のごとく、異なる波長の二
つの光波を用い、第１の波長の光波は電流センサの光入
射端に配した偏光子で直線偏光となり、第２の波長の光
波はその偏光子をそのまま通過し、センサの光出射端の
検光子では第１の波長の光波は偏光を受け、第２の波長
の光波はそのまま通過させる構成のものが提案されてい
る。
この場合には、センサで受けたファラディ回転角をΔ
φとすると、直線偏光された第１の波長の光波の検光子
からの出力信号はsin2Δφに比例することになり、Δφ
と出力信号との間の直線性の領域が狭く、測定できる直
流電流範囲が狭いという問題と、電流の極性が正なのか
負なのかが判らないという問題がある。
φとすると、直線偏光された第１の波長の光波の検光子
からの出力信号はsin2Δφに比例することになり、Δφ
と出力信号との間の直線性の領域が狭く、測定できる直
流電流範囲が狭いという問題と、電流の極性が正なのか
負なのかが判らないという問題がある。
Δφと出力信号との直線性を良くし、正極性から負極
性まで測定できるようにするため、前記文献にも記載あ
るごとく、偏光子を光軸に対し相対的に45゜傾ける方法
がよくとられる。しかし、この場合には、直線偏光され
た光信号の検光子からの出力信号は J0・（１＋sin2Δφ） であり、直線偏光を受けない光信号の出力信号J0′が
測定できても、二つの波長の光波を出す光源でのそれら
光量の比が常に一定でないと、出力信号 J0・（１＋sin2Δφ） のうちのファラディ回転角分Δφを単独に分離すること
ができず、したがって光源での光量変動があると、それ
は電流の測定誤差に入ってくることになり、精度良い測
定ができないという問題がある。
性まで測定できるようにするため、前記文献にも記載あ
るごとく、偏光子を光軸に対し相対的に45゜傾ける方法
がよくとられる。しかし、この場合には、直線偏光され
た光信号の検光子からの出力信号は J0・（１＋sin2Δφ） であり、直線偏光を受けない光信号の出力信号J0′が
測定できても、二つの波長の光波を出す光源でのそれら
光量の比が常に一定でないと、出力信号 J0・（１＋sin2Δφ） のうちのファラディ回転角分Δφを単独に分離すること
ができず、したがって光源での光量変動があると、それ
は電流の測定誤差に入ってくることになり、精度良い測
定ができないという問題がある。
さらには、特開昭57−141562号公報に記載のごとく、
直流分に高周波分を重畳させた光信号を光源とし、その
光波を電流センサに通し、信号処理回路でそのうちの高
周波成分を検出し、その高周波成分の変動分を用いて被
測定電流の大きさを補正する方法が提案されている。す
なわち、光源での光信号を J0＋Jf・sinωft とし（ここで、J0:直流光量、Jf:高周波分光量、ωf:高
周波分の角速度、t:時間）、センサからの光信号出力を
直流分J0′・（１＋sin2Δφ）と高周波分Jf′・sinωf
tとに分ける。ここで、Δφがセンサでのファラディ回
転角である。そこで、次式のような差分をとる。
直流分に高周波分を重畳させた光信号を光源とし、その
光波を電流センサに通し、信号処理回路でそのうちの高
周波成分を検出し、その高周波成分の変動分を用いて被
測定電流の大きさを補正する方法が提案されている。す
なわち、光源での光信号を J0＋Jf・sinωft とし（ここで、J0:直流光量、Jf:高周波分光量、ωf:高
周波分の角速度、t:時間）、センサからの光信号出力を
直流分J0′・（１＋sin2Δφ）と高周波分Jf′・sinωf
tとに分ける。ここで、Δφがセンサでのファラディ回
転角である。そこで、次式のような差分をとる。
Ｐ＝J0′・（１＋sin2Δφ）/Jf′−J0/Jf しかしこの方法では、高周波成分の大きさJf′がファ
ラディ回転角Δφ、すなわち被測定直流電流の大きさに
よって変化するという点が配慮されていないために、補
正ができないという問題がある。
ラディ回転角Δφ、すなわち被測定直流電流の大きさに
よって変化するという点が配慮されていないために、補
正ができないという問題がある。
上記したように、従来の光学的な直流電流の測定方法
においては、光源、センサ部、光信号伝送部などで光量
の変動があると、その変動分を何らかの方法で補正して
やらないと、直流電流を広い範囲で精度良く測定できな
いという問題があるが、これまで有効な方法が提案され
ていない。
においては、光源、センサ部、光信号伝送部などで光量
の変動があると、その変動分を何らかの方法で補正して
やらないと、直流電流を広い範囲で精度良く測定できな
いという問題があるが、これまで有効な方法が提案され
ていない。
本発明の目的は、光源、センサ部、光信号伝送部など
で光量の変動があっても、直流電流を広い範囲で精度良
く測定できる光応用直流電流変成器を提供することにあ
る。
で光量の変動があっても、直流電流を広い範囲で精度良
く測定できる光応用直流電流変成器を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、異なる波長の二つの光源
を用い、磁気光学効果を有する磁気センサの光出射端で
これら二つの光波をそれぞれ直交する二つの偏光成分、
すなわちＰ偏光とＳ偏光とに分け、これら四つの光信号
成分を用いて直流電流を計測するようにしたものであ
る。
を用い、磁気光学効果を有する磁気センサの光出射端で
これら二つの光波をそれぞれ直交する二つの偏光成分、
すなわちＰ偏光とＳ偏光とに分け、これら四つの光信号
成分を用いて直流電流を計測するようにしたものであ
る。
すなわち、上記課題は、磁気光学効果を有するセンサ
と、そのセンサの光入射端に配した偏光子と、出射端に
配した検光子と、光信号を伝える光ファイバと、光を発
生する光源とセンサからの光信号を読み取り演算する信
号処理回路とから成る光応用電流変成器において、前記
光源として波長が異なる二つの光波を用い、それら二つ
の光波を同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導
き、二つの光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光
子と該センサ中を同じ光路で通して二つの波長の光波の
うち第１の波長の光波はセンサの光入射端に配した偏光
子により偏光されて直線偏光となり一方第２の波長の光
波はこの偏光子により偏光されずにそのまま通過するよ
うになし、その光出射端に配置した検光子により二つの
波長の光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が同
じである二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記信
号処理回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するように
構成され、前記信号処理回路の入力部における二つの波
長の光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度
をJ1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光
波のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ
2Sとしたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/J
2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S）を演算することを特徴とす
る光応用直流電流変成器により解決される。
と、そのセンサの光入射端に配した偏光子と、出射端に
配した検光子と、光信号を伝える光ファイバと、光を発
生する光源とセンサからの光信号を読み取り演算する信
号処理回路とから成る光応用電流変成器において、前記
光源として波長が異なる二つの光波を用い、それら二つ
の光波を同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導
き、二つの光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光
子と該センサ中を同じ光路で通して二つの波長の光波の
うち第１の波長の光波はセンサの光入射端に配した偏光
子により偏光されて直線偏光となり一方第２の波長の光
波はこの偏光子により偏光されずにそのまま通過するよ
うになし、その光出射端に配置した検光子により二つの
波長の光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が同
じである二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記信
号処理回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するように
構成され、前記信号処理回路の入力部における二つの波
長の光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度
をJ1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光
波のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ
2Sとしたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/J
2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S）を演算することを特徴とす
る光応用直流電流変成器により解決される。
上記課題は更に、磁気光学効果を有するセンサと、そ
のセンサの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した
検光子と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する
光源と、センサからの光信号を読み取り演算する信号処
理回路とから成る光応用電流変成器において、前記光源
として波長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光
波を同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二
つの光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子を通
して二つの波長の光波とも直線偏光となり、この二つの
波長の光波に対してヴェルデ定数が異なる前記センサ部
を通過させ、この光出射端に配置した検光子により二つ
の波長の光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が
同じである二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記
信号処理回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するよう
に構成され、前記信号処理回路の入力部における二つの
波長の光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強
度をJ1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の
光波のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度
をJ2Sとしたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J
1S/J2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S）を演算することを特徴
とする光応用直流電流変成器によって解決される。
のセンサの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した
検光子と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する
光源と、センサからの光信号を読み取り演算する信号処
理回路とから成る光応用電流変成器において、前記光源
として波長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光
波を同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二
つの光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子を通
して二つの波長の光波とも直線偏光となり、この二つの
波長の光波に対してヴェルデ定数が異なる前記センサ部
を通過させ、この光出射端に配置した検光子により二つ
の波長の光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が
同じである二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記
信号処理回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するよう
に構成され、前記信号処理回路の入力部における二つの
波長の光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強
度をJ1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の
光波のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度
をJ2Sとしたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J
1S/J2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S）を演算することを特徴
とする光応用直流電流変成器によって解決される。
上記変成器において、光源での二つの光波の強度に比
例した信号を出力する装置を有するものがよい。
例した信号を出力する装置を有するものがよい。
上記課題は更に、磁気光学効果を有するセンサと、そ
のセンサの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した
検光子と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する
光源とセンサからの光信号を読み取り演算する信号処理
回路とから成る光応用電流変成器において、前記光源と
して波長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光波
を同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二つ
の光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子と該セ
ンサ中を同じ光路で通して二つの波長の光波のうち第１
の波長の光波はセンサの光入射端に配した偏光子により
偏光されて直線偏光となり一方第２の波長の光波はこの
偏光子により偏光されずにそのまま通過するようにな
し、その光出射端に配置した検光子により二つの波長の
光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が同じであ
る二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記信号処理
回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するように構成さ
れ、光源での第１の波長の光波の強度に比例する出力を
J01、第２の波長の光波の強度に比例する出力をJ02と
し、信号処理回路の入力部におけるセンサからの二つの
光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度をJ
1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光波
のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ2S
としたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/
J2S）／（J01/J02）を演算することを特徴とする光応用
直流電流変成器によっても解決することができる。
のセンサの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した
検光子と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する
光源とセンサからの光信号を読み取り演算する信号処理
回路とから成る光応用電流変成器において、前記光源と
して波長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光波
を同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二つ
の光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子と該セ
ンサ中を同じ光路で通して二つの波長の光波のうち第１
の波長の光波はセンサの光入射端に配した偏光子により
偏光されて直線偏光となり一方第２の波長の光波はこの
偏光子により偏光されずにそのまま通過するようにな
し、その光出射端に配置した検光子により二つの波長の
光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が同じであ
る二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記信号処理
回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するように構成さ
れ、光源での第１の波長の光波の強度に比例する出力を
J01、第２の波長の光波の強度に比例する出力をJ02と
し、信号処理回路の入力部におけるセンサからの二つの
光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度をJ
1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光波
のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ2S
としたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/
J2S）／（J01/J02）を演算することを特徴とする光応用
直流電流変成器によっても解決することができる。
異なる波長の二つの光源からの光波を、光ファイバを
含む同一の光伝送路で磁界センサまで伝送し、第１の波
長の光波はその磁界センサの光入射端に配された偏光子
で直線偏光され、センサを通過するうちにファラディ回
転を受けるようにし、第２の波長の光波は第１の波長の
光と同じ光路を辿るがその偏光子では直線偏光されない
ようにする。偏光子は光軸に対し相対的に45゜傾けて配
置する。該センサでの光出射端では、二つの光信号とも
それぞれ直交する二つの偏光成分とに分け、四つの光信
号成分を得る。このうち二つのＰ偏光成分は光ファイバ
を含む同一の光伝送路で、また二つのＳ偏光成分も他の
同一光伝送路で信号処理回路まで伝送する。いま、第１
の波長に寄る該センサでのファラディ回転角をΔφとす
ると、この四つの信号成分は次のようである。
含む同一の光伝送路で磁界センサまで伝送し、第１の波
長の光波はその磁界センサの光入射端に配された偏光子
で直線偏光され、センサを通過するうちにファラディ回
転を受けるようにし、第２の波長の光波は第１の波長の
光と同じ光路を辿るがその偏光子では直線偏光されない
ようにする。偏光子は光軸に対し相対的に45゜傾けて配
置する。該センサでの光出射端では、二つの光信号とも
それぞれ直交する二つの偏光成分とに分け、四つの光信
号成分を得る。このうち二つのＰ偏光成分は光ファイバ
を含む同一の光伝送路で、また二つのＳ偏光成分も他の
同一光伝送路で信号処理回路まで伝送する。いま、第１
の波長に寄る該センサでのファラディ回転角をΔφとす
ると、この四つの信号成分は次のようである。
第１の波長の光波のＰ偏光成分の強度： J1P＝JP・（１−sin2Δφ） 第１の波長の光波のＳ偏光成分の強度： J1S＝JS・（１＋sin2Δφ） 第２の波長の光波のＰ偏光成分の強度： J2P＝JP′ 第２の波長の光波のＳ偏光成分の強度： J2S＝JS′ ここで、k1＝JP/JP′,k1′＝JS＝JS′とすると、第１
と第２の波長の光波のＰ偏光成分は同じ光伝送路を辿
り、同じく第１と第２の波長の光波のＳ偏光成分は同じ
光伝送路を辿るから、その途中で光量変動があっても
k1,k1′は一定である。さらに、信号処理回路にて、 k1≒k1′ となるように予め設定する。この場合、光源の二つの光
波で出力変動があっても、k1,k1′とも同じ割合で変動
するため、上記の条件は一度設定されると常に成り立
つ。すなわち、光源、センサ部、光信号伝送部で光量変
動がおきても、常にk1＝k1′とすることができる。した
がって、 J1P/J2P＝k1・（１−sin2Δφ） J1S/J2S＝k1・（１＋sin2Δφ） となり、これらの和と差をとり、割算すると、 （J1P/J2P−J1S/J2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S） ＝−２・k1・sin2Δφ／（２・k1） ＝−sin2Δφ となる。Δφ≪１ならば、sinΔφ≒Δφであり、上記
のような演算をすることにより、光源、センサ部、光信
号伝送部での光量変動があっても、ファラディ回転角Δ
φを求めることができ、被測定量である直流電流を計測
できることになる。
と第２の波長の光波のＰ偏光成分は同じ光伝送路を辿
り、同じく第１と第２の波長の光波のＳ偏光成分は同じ
光伝送路を辿るから、その途中で光量変動があっても
k1,k1′は一定である。さらに、信号処理回路にて、 k1≒k1′ となるように予め設定する。この場合、光源の二つの光
波で出力変動があっても、k1,k1′とも同じ割合で変動
するため、上記の条件は一度設定されると常に成り立
つ。すなわち、光源、センサ部、光信号伝送部で光量変
動がおきても、常にk1＝k1′とすることができる。した
がって、 J1P/J2P＝k1・（１−sin2Δφ） J1S/J2S＝k1・（１＋sin2Δφ） となり、これらの和と差をとり、割算すると、 （J1P/J2P−J1S/J2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S） ＝−２・k1・sin2Δφ／（２・k1） ＝−sin2Δφ となる。Δφ≪１ならば、sinΔφ≒Δφであり、上記
のような演算をすることにより、光源、センサ部、光信
号伝送部での光量変動があっても、ファラディ回転角Δ
φを求めることができ、被測定量である直流電流を計測
できることになる。
また、光源での第１の光量をJ01、第２の波長の光の
光量をJ02として、 （J1P/J2P−J1S/J2S）／（J01/J02） ＝−〔２・k1/（J01/J02）〕×sin2Δφ とすることもできる。すなわち、上式で、k1/（J01/
J02）は光源、センサ部、光信号伝送部での光量変動が
あっても常に一定であり、前記と同様に、被測定の直流
電流を計測できることになる。
光量をJ02として、 （J1P/J2P−J1S/J2S）／（J01/J02） ＝−〔２・k1/（J01/J02）〕×sin2Δφ とすることもできる。すなわち、上式で、k1/（J01/
J02）は光源、センサ部、光信号伝送部での光量変動が
あっても常に一定であり、前記と同様に、被測定の直流
電流を計測できることになる。
さらには、上記では第２の波長の光は偏光子では直線
偏光されないように偏光を選定したが、この偏光子で第
２の波長の光も直線偏光させ、かつセンサのヴェルデ定
数が第１の波長と第２の波長とで異なるように選定する
ことにより直流電流を測定することもできる。すなわ
ち、該センサでの第１の波長の光のファラディ回転角を
Δφ1,第２の波長の光のファラディ回転角をΔφ２とす
ると、 第１の波長の光のＰ偏光成分の強度： J1P＝J1・（１−sin2Δφ１） 第１の波長の光のＳ偏光成分の強度： J1S＝J1′・（１＋sin2Δφ１） 第２の波長の光のＰ偏光成分の強度： J2P＝J2・（１−sin2Δφ２） 第２の波長の光のＳ偏光成分の強度： J2S＝J2′・（１＋sin2Δφ２） である。ここで、前記と同様、k1＝J1/J2,k1′＝J1′/J
2′とすると、 k1≒k1′ となるように設定する。この条件は、前記と同様、光
源、センサ部、光信号伝送部などでの光量変動があって
も成り立つ。したがって、 J1P/J2P＝k1・ （１−sin2Δφ１）／（１−sin2Δφ２） J1S/J2S＝k1・ （１＋sin2Δφ１）／（１＋sin2Δφ２） となり、これらの和と差をとり、次のように割算する。
偏光されないように偏光を選定したが、この偏光子で第
２の波長の光も直線偏光させ、かつセンサのヴェルデ定
数が第１の波長と第２の波長とで異なるように選定する
ことにより直流電流を測定することもできる。すなわ
ち、該センサでの第１の波長の光のファラディ回転角を
Δφ1,第２の波長の光のファラディ回転角をΔφ２とす
ると、 第１の波長の光のＰ偏光成分の強度： J1P＝J1・（１−sin2Δφ１） 第１の波長の光のＳ偏光成分の強度： J1S＝J1′・（１＋sin2Δφ１） 第２の波長の光のＰ偏光成分の強度： J2P＝J2・（１−sin2Δφ２） 第２の波長の光のＳ偏光成分の強度： J2S＝J2′・（１＋sin2Δφ２） である。ここで、前記と同様、k1＝J1/J2,k1′＝J1′/J
2′とすると、 k1≒k1′ となるように設定する。この条件は、前記と同様、光
源、センサ部、光信号伝送部などでの光量変動があって
も成り立つ。したがって、 J1P/J2P＝k1・ （１−sin2Δφ１）／（１−sin2Δφ２） J1S/J2S＝k1・ （１＋sin2Δφ１）／（１＋sin2Δφ２） となり、これらの和と差をとり、次のように割算する。
（J1P/J2P−J1S/J2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S） ＝−（sin2Δφ１−sin2Δφ２）／ （１−sin2Δφ１・sin2Δφ２） 上式で２Δφ1,2Δφ２＜＜１となるようにし、Δφ
１＝m1・IDC,Δφ２＝m2・IDC（m1,m2は定数、IDCは被
測定電流）とすると、 （J1p/J2p−J1s/J2s）／（J1p/J2p＋J1s/J2s） ＝−２・（m1−m2）・IDC となり、被測定直流電流IDCを測定できることになる。
１＝m1・IDC,Δφ２＝m2・IDC（m1,m2は定数、IDCは被
測定電流）とすると、 （J1p/J2p−J1s/J2s）／（J1p/J2p＋J1s/J2s） ＝−２・（m1−m2）・IDC となり、被測定直流電流IDCを測定できることになる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図において、光応用電流変成器は二つの波長が異なる
光源1,2、光合波器３、光ファイバ４、偏光子５、磁気
光学効果を有する磁気センサ６、検光子７、光ファイバ
11,12、光分波器13,14、フォトダイオード21,22,23,2
4、演算処理回路30、および信号処理回路50などからな
っている。波長の異なる二つの光波は光源1,2により発
生され、光合波器３により光ファイバ４に入射される。
偏光子５は、二つの光波のうち第１の波長の光波を偏向
させて直線偏光となし、第２の波長の光に対して偏光さ
せず、そのまま通過させるものである。これは光波の波
長を選択することにより行なわれる。検光子７は、二つ
の波長の光波とも二つの直交する偏光成分、Ｐ偏光とＳ
偏光成分とに分ける。このように分けられた偏光成分の
うち、二つの光波のＰ偏光成分は光ファイバ11により、
また二つの光波のＳ偏光成分は光ファイバ12により信号
処理回路50まで伝送される。信号処理回路50では、光分
波器13,14で二つの光波の波長の違いにより第１の波長
の光信号と第２の波長の光信号とに分けられ、フォトダ
イオード21,22,23,24により電気信号に変換され、演算
処理回路30に入る。
１図において、光応用電流変成器は二つの波長が異なる
光源1,2、光合波器３、光ファイバ４、偏光子５、磁気
光学効果を有する磁気センサ６、検光子７、光ファイバ
11,12、光分波器13,14、フォトダイオード21,22,23,2
4、演算処理回路30、および信号処理回路50などからな
っている。波長の異なる二つの光波は光源1,2により発
生され、光合波器３により光ファイバ４に入射される。
偏光子５は、二つの光波のうち第１の波長の光波を偏向
させて直線偏光となし、第２の波長の光に対して偏光さ
せず、そのまま通過させるものである。これは光波の波
長を選択することにより行なわれる。検光子７は、二つ
の波長の光波とも二つの直交する偏光成分、Ｐ偏光とＳ
偏光成分とに分ける。このように分けられた偏光成分の
うち、二つの光波のＰ偏光成分は光ファイバ11により、
また二つの光波のＳ偏光成分は光ファイバ12により信号
処理回路50まで伝送される。信号処理回路50では、光分
波器13,14で二つの光波の波長の違いにより第１の波長
の光信号と第２の波長の光信号とに分けられ、フォトダ
イオード21,22,23,24により電気信号に変換され、演算
処理回路30に入る。
第２図は、第１図のように構成した変成器での演算処
理回路30の実施例を示す。１の波長の光波のＰ偏光成分
はフォトダイオード21により、第１の波長の光波のＳ偏
光成分はフォトダイオード23により、第２の波長の光波
のＰ偏光成分はフォトダイオード22により、第２の波長
の光波のＳ偏光成分はフォトダイオード24により、それ
ぞれ電気信号に変換され、増幅器31,32,33,34により増
幅され、除算器35,36により出力J1p/J2p,J1s/J2sを得
る。被測定電流が０の場合に、J1p/J2p＝J1s/J2sとなる
ようにしておく。さらに、差分器37、和算器38、除算器
39により、出力として次のものを得る。
理回路30の実施例を示す。１の波長の光波のＰ偏光成分
はフォトダイオード21により、第１の波長の光波のＳ偏
光成分はフォトダイオード23により、第２の波長の光波
のＰ偏光成分はフォトダイオード22により、第２の波長
の光波のＳ偏光成分はフォトダイオード24により、それ
ぞれ電気信号に変換され、増幅器31,32,33,34により増
幅され、除算器35,36により出力J1p/J2p,J1s/J2sを得
る。被測定電流が０の場合に、J1p/J2p＝J1s/J2sとなる
ようにしておく。さらに、差分器37、和算器38、除算器
39により、出力として次のものを得る。
（J1p/J2p−J1s/J2s）／（J1p/J2p＋J1s/J2s） これにより、前記したごとく、出力信号としてセンサ
でのファラディ回転角に比例した信号を得ることがで
き、直流電流を測定できる。
でのファラディ回転角に比例した信号を得ることがで
き、直流電流を測定できる。
なお、第１図において、磁界センサ６として二つの波
長の光波に対してそのヴェルデ定数が異なるものを用
い、偏光子５として二つの波長の光波とも直線偏向させ
るようにし、それら以外は第１図と同じ構成とし、信号
処理回路50での演算処理回路30として第２図の回路を用
いることにより、前記したごとく、直流電流を測定でき
る。
長の光波に対してそのヴェルデ定数が異なるものを用
い、偏光子５として二つの波長の光波とも直線偏向させ
るようにし、それら以外は第１図と同じ構成とし、信号
処理回路50での演算処理回路30として第２図の回路を用
いることにより、前記したごとく、直流電流を測定でき
る。
第３図は、本発明の他の実施例である。二つの波長の
異なる光源1,2からの光量J01とJ02と検出し、その信号
を信号処理回路50に導いて演算させる以外は、第１図と
同じ構成である。第４図は、そのときの信号処理回路の
例である。第１の波長の光波のＰ偏光成分はフォトダイ
オード21により、第１の波長の光波のＳ偏光成分はフォ
トダイオード23により、第２の波長の光波のＰ偏光成分
はフォトダイオード22により、第２の波長の光波のＳ偏
光成分はフォトダイオード24により、それぞれ電気信号
に変換され、増幅器31,32,33,34により増幅され、除算
器35,36により出力J1p/J2p,J1s/J2sを得る。被測定電流
が０の場合に、J1p/J2p＝J1s/J2sとなるようにしてお
く。さらに、差分器37により、出力 J1＝J1p/J2p−J1s/J2s を得る。また、光源での出力光量に比例した信号の比J
01/J02を求め、J1をこれで除算する。これにより、前記
したごとく、出力信号としてセンサでのファラディ回転
角に比例した信号を得ることができ、直流電流を測定で
きる。
異なる光源1,2からの光量J01とJ02と検出し、その信号
を信号処理回路50に導いて演算させる以外は、第１図と
同じ構成である。第４図は、そのときの信号処理回路の
例である。第１の波長の光波のＰ偏光成分はフォトダイ
オード21により、第１の波長の光波のＳ偏光成分はフォ
トダイオード23により、第２の波長の光波のＰ偏光成分
はフォトダイオード22により、第２の波長の光波のＳ偏
光成分はフォトダイオード24により、それぞれ電気信号
に変換され、増幅器31,32,33,34により増幅され、除算
器35,36により出力J1p/J2p,J1s/J2sを得る。被測定電流
が０の場合に、J1p/J2p＝J1s/J2sとなるようにしてお
く。さらに、差分器37により、出力 J1＝J1p/J2p−J1s/J2s を得る。また、光源での出力光量に比例した信号の比J
01/J02を求め、J1をこれで除算する。これにより、前記
したごとく、出力信号としてセンサでのファラディ回転
角に比例した信号を得ることができ、直流電流を測定で
きる。
本発明によれば、上記したごとく、光源、センサ部、
光信号伝送部などで光量変動があっても、それらの影響
が入らないように測定系と信号処理回路を構成すること
ができ、精度良く直流電流を測定することが可能である
という効果がある。
光信号伝送部などで光量変動があっても、それらの影響
が入らないように測定系と信号処理回路を構成すること
ができ、精度良く直流電流を測定することが可能である
という効果がある。
なお、電気光学効果を有するセンサを用い、センサの
光入射端に偏光子と1/4波長板を配する光応用電圧変成
器においても、本発明と同じ構成とすることにより、直
流成分を有する電圧を測定する際にも同様な効果があ
る。
光入射端に偏光子と1/4波長板を配する光応用電圧変成
器においても、本発明と同じ構成とすることにより、直
流成分を有する電圧を測定する際にも同様な効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図の実施例での信号処理回路の実施例を示す図、第３図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第４図は第３図の
実施例での信号処理回路の実施例を示す図である。 1,2……光源、３……光合波器、4,11,12……光ファイ
バ、５……偏光子、６……センサ、７……検光子、13,1
4……光分波器、21,22,23,24……フォトダイオード、30
……演算処理回路、50……信号処理回路。
図の実施例での信号処理回路の実施例を示す図、第３図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第４図は第３図の
実施例での信号処理回路の実施例を示す図である。 1,2……光源、３……光合波器、4,11,12……光ファイ
バ、５……偏光子、６……センサ、７……検光子、13,1
4……光分波器、21,22,23,24……フォトダイオード、30
……演算処理回路、50……信号処理回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 悦紀 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 北 英三 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 葛坂 聡 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 清水 誠 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−50369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−118677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−29174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−26875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/24 G01R 33/032
Claims (4)
- 【請求項１】磁気光学効果を有するセンサと、そのセン
サの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した検光子
と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する光源と
センサからの光信号を読み取り演算する信号処理回路と
から成る光応用電流変成器において、前記光源として波
長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光波を同じ
光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二つの光波
とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子と該センサ中
を同じ光路で通して二つの波長の光波のうち第１の波長
の光波はセンサの光入射端に配した偏光子により偏光さ
れて直線偏光となり一方第２の波長の光波はこの偏光子
により偏光されずにそのまま通過するようになし、その
光出射端に配置した検光子により二つの波長の光波とも
直交する偏光成分に分け、偏光方向が同じである二つの
偏光成分を同じ光ファイバにより前記信号処理回路にそ
れぞれ導き、光の強さを測定するように構成され、前記
信号処理回路の入力部における二つの波長の光波のうち
第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度をJ1P、Ｓ偏光
成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光波のＰ偏光成
分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ2Sとしたとき
に、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/J2S）／（J1P/
J2P＋J1S/J2S）を演算することを特徴とする光応用直流
電流変成器。 - 【請求項２】磁気光学効果を有するセンサと、そのセン
サの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した検光子
と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する光源
と、センサからの光信号を読み取り演算する信号処理回
路とから成る光応用電流変成器において、前記光源とし
て波長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光波を
同じ光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二つの
光波とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子を通して
二つの波長の光波とも直線偏光となり、この二つの波長
の光波に対してヴェルデ定数が異なる前記センサ部を通
過させ、この光出射端に配置した検光子により二つの波
長の光波とも直交する偏光成分に分け、偏光方向が同じ
である二つの偏光成分を同じ光ファイバにより前記信号
処理回路にそれぞれ導き、光の強さを測定するように構
成され、前記信号処理回路の入力部における二つの波長
の光波のうち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度を
J1P、Ｓ偏光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光波
のＰ偏光成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ2S
としたときに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/
J2S）／（J1P/J2P＋J1S/J2S）を演算することを特徴と
する光応用直流電流変成器。 - 【請求項３】請求項１又は２において、光源での二つの
光波の強度に比例した信号を出力する装置を有する光応
用直流電流変成器。 - 【請求項４】磁気光学効果を有するセンサと、そのセン
サの光入射端に配した偏光子と、出射端に配した検光子
と、光信号を伝える光ファイバと、光を発生する光源と
センサからの光信号を読み取り演算する信号処理回路と
から成る光応用電流変成器において、前記光源として波
長が異なる二つの光波を用い、それら二つの光波を同じ
光ファイバ内を伝送させてセンサ部に導き、二つの光波
とも光軸に対し相対的に45゜傾けた偏光子と該センサ中
を同じ光路で通して二つの波長の光波のうち第１の波長
の光波はセンサの光入射端に配した偏光子により偏光さ
れて直線偏光となり一方第２の波長の光波はこの偏光子
により偏光されずにそのまま通過するようになし、その
光出射端に配置した検光子により二つの波長の光波とも
直交する偏光成分に分け、偏光方向が同じである二つの
偏光成分を同じ光ファイバにより前記信号処理回路にそ
れぞれ導き、光の強さを測定するように構成され、光源
での第１の波長の光波の強度に比例する出力をJ01、第
２の波長の光波の強度に比例する出力をJ02とし、信号
処理回路の入力部におけるセンサからの二つの光波のう
ち第１の波長の光波のＰ偏光成分の光強度をJ1P、Ｓ偏
光成分の光強度をJ1Sとし、第２の波長の光波のＰ偏光
成分の光強度をJ2P、Ｓ偏光成分の光強度をJ2Sとしたと
きに、前記信号処理回路で（J1P/J2P−J1S/J2S）／（J
01/J02）を演算することを特徴とする光応用直流電流変
成器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284083A JP3041637B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | 光応用直流電流変成器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284083A JP3041637B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | 光応用直流電流変成器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04158266A JPH04158266A (ja) | 1992-06-01 |
| JP3041637B2 true JP3041637B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17674037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2284083A Expired - Lifetime JP3041637B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | 光応用直流電流変成器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041637B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2112175A1 (en) * | 1993-03-08 | 1994-09-09 | Neal S. Bergano | Technique for reducing nonlinear signal degradation and fading in a long optical transmission system |
-
1990
- 1990-10-22 JP JP2284083A patent/JP3041637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04158266A (ja) | 1992-06-01 |
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Legal Events
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