JP3201729B2 - How to use the optical sensor system - Google Patents

How to use the optical sensor system

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JP3201729B2
JP3201729B2 JP00318397A JP318397A JP3201729B2 JP 3201729 B2 JP3201729 B2 JP 3201729B2 JP 00318397 A JP00318397 A JP 00318397A JP 318397 A JP318397 A JP 318397A JP 3201729 B2 JP3201729 B2 JP 3201729B2
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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、送電線や配電線の
電流や電圧等の物理量を計測するための光センサシステ
ムの使用方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of using an optical sensor system for measuring a physical quantity such as a current or a voltage of a transmission line or a distribution line.

【0002】[0002]

【従来の技術】電線の電流や電圧の計測装置として光セ
ンサを用いたものがある。電流を測定する場合はその磁
界中に光センサを設け、電圧を測定する場合はその電界
中に光センサを設ける。そして発光素子から光を出力
し、光ファイバを介して光センサに無変調光を送る。光
センサは磁界又は電界中で変調を受け、変調された光を
光ファイバを介して受光素子に与える。受光素子は入射
された変調光を電気信号に変換する。この光の変調率を
観測することにより、測定すべき物理量である電流や電
圧の値を計測することができる。
2. Description of the Related Art There is a device using an optical sensor as a device for measuring electric current or voltage of an electric wire. When measuring current, an optical sensor is provided in the magnetic field, and when measuring voltage, an optical sensor is provided in the electric field. Then, light is output from the light emitting element, and unmodulated light is sent to the optical sensor via the optical fiber. The optical sensor is modulated in a magnetic field or an electric field, and provides the modulated light to a light receiving element via an optical fiber. The light receiving element converts the incident modulated light into an electric signal. By observing the light modulation rate, it is possible to measure the value of a current or a voltage, which is a physical quantity to be measured.

【0003】図5は一部の測定物理量(磁界、電界)と
光センサの検出原理の関係を示すものである。光センサ
の光学現象としては、ファラデー効果、ポッケルス効
果、干渉現象等があり、光の変調方式としては、偏光、
位相を利用したものがある。測定系に光を利用すること
から、高絶縁性、防爆性、耐電磁雑音性を要求される分
野に、このような原理の計測装置が採用されている。
FIG. 5 shows the relationship between some measured physical quantities (magnetic field and electric field) and the detection principle of an optical sensor. Optical phenomena of the optical sensor include the Faraday effect, Pockels effect, interference phenomenon, and the like.
Some use phase. Since light is used for the measurement system, a measurement device based on such a principle is employed in a field where high insulation properties, explosion proof properties, and electromagnetic noise resistance are required.

【0004】このような光センサを用いた電圧センサの
原理図を図6に示す。電圧センサ60は、基本的には偏
光子61、1/4波長板62、電気光学素子63、検光
子64から構成される。図示しない発光素子からの光
は、偏光子61により直線偏光の光に変換される。この
光は1/4波長板62を透過して円偏光の光に変換され
る。光センサである電気光学素子63に対して測定用の
電圧が印加されていない場合、この円偏光の光は電気光
学素子63を素通りし、次に検光子64で光量が1/2
になって出力される。
FIG. 6 shows a principle diagram of a voltage sensor using such an optical sensor. The voltage sensor 60 basically includes a polarizer 61, a quarter-wave plate 62, an electro-optical element 63, and an analyzer 64. Light from a light emitting element (not shown) is converted by the polarizer 61 into linearly polarized light. This light passes through the quarter-wave plate 62 and is converted into circularly polarized light. When a voltage for measurement is not applied to the electro-optical element 63 which is an optical sensor, the light of this circularly polarized light passes through the electro-optical element 63, and then the light quantity is reduced by 64 by the analyzer 64.
Is output.

【0005】また電気光学素子63に対して測定用の電
圧が印加されると、電気光学素子63の屈折率が変化す
る。この電気光学素子63は複屈折性を有するため、電
気光学素子63を透過後の光の偏光状態は、印加される
電圧の大きさにより図6のP0 〜P- 、P0 〜P+ のよ
うに変化する。即ち、円偏光−楕円偏光−直線偏光−楕
円偏光−円偏光と状態が変化する。
When a voltage for measurement is applied to the electro-optical element 63, the refractive index of the electro-optical element 63 changes. Since the electro-optical element 63 has birefringence, the polarization state of the light transmitted through the electro-optical element 63 depends on the magnitude of the applied voltage, as P 0 to P and P 0 to P + in FIG. To change. That is, the state changes from circularly polarized light to elliptically polarized light to linearly polarized light to elliptically polarized light to circularly polarized light.

【0006】電界強度を検出する光センサの一例とし
て、電圧センサ70の実際の構造を図7(a)に示す。
図7(b)に示すように、光ファイバ71からの一定強
度の光はレンズ72で平行光となり、偏光子(PBS)
73、1/4波長板74、電気光学素子(LiNbO3)75
に入力される。そして電界によって変調を受けた光は、
検光子(PBS)76を経てレンズ77に入り、出射用
の光ファイバ78から図7(c)のような変調光が出力
される。
FIG. 7A shows an actual structure of a voltage sensor 70 as an example of an optical sensor for detecting an electric field intensity.
As shown in FIG. 7B, light of a constant intensity from the optical fiber 71 is converted into parallel light by the lens 72, and is converted into a polarizer (PBS).
73, quarter-wave plate 74, electro-optical element (LiNbO3) 75
Is input to And the light modulated by the electric field
The light enters the lens 77 via the analyzer (PBS) 76, and the modulated light as shown in FIG.

【0007】以上のような光センサを含み、光を出力
し、変調光の信号処理を行い、物理量を測定する装置を
以降に光センサシステムと呼び、その構成を具体的に説
明する。従来の光センサシステム81は例えば図8に示
すように、光源を有するE/O回路83、電流や電圧等
の測定物理量Vに応じてE/O回路83から入射される
光を強度変調する光センサ82、光センサ82からの入
射光を電気信号に変換するO/E回路84、 O/E回路
84の出力信号を用いて光センサ82の変調度を計算す
る演算回路85から構成されている。そして必要に応じ
てO/E回路84の出力端にスペクトラムアナライザー
87を接続する。
An apparatus that includes the above-described optical sensor, outputs light, performs signal processing of modulated light, and measures a physical quantity is hereinafter referred to as an optical sensor system, and the configuration thereof will be specifically described. As shown in FIG. 8, for example, a conventional optical sensor system 81 includes an E / O circuit 83 having a light source, and a light for intensity-modulating light incident from the E / O circuit 83 according to a measured physical quantity V such as current or voltage. The sensor 82 includes an O / E circuit 84 that converts incident light from the optical sensor 82 into an electric signal, and an arithmetic circuit 85 that calculates a modulation degree of the optical sensor 82 using an output signal of the O / E circuit 84. . Then, a spectrum analyzer 87 is connected to the output terminal of the O / E circuit 84 as needed.

【0008】従来の光センサシステムの調整及び使用方
法は、微小な物理量の測定精度向上のために、光センサ
82に物理量Vを印加したとき、その信号レベルに対
し、E/O回路83とO/E回路84のノイズをできる
だけ小さくすること、即ち信号SとノイズNの比(SN
R)をできるだけ大きくすることであった。
The conventional method of adjusting and using the optical sensor system is such that, when a physical quantity V is applied to the optical sensor 82 to improve the measurement accuracy of a minute physical quantity, the E / O circuit 83 and the O / O circuit 83 / E circuit 84 minimizes noise, that is, the ratio of signal S to noise N (SN
R) was to be as large as possible.

【0009】図9は前述した光センサシステム81を用
いて物理量Vを測定する際の従来の調整及び使用方法を
示した動作手順である。まず最初のステップS21で
は、測定物理量V=vを光センサ82に印加する。そし
て演算回路85がO/E回路84の出力信号から光セン
サ82の変調度を演算し、測定物理量Vの値vに変換し
て出力する。
FIG. 9 shows an operation procedure showing a conventional adjustment and use method when measuring the physical quantity V using the optical sensor system 81 described above. First, in the first step S21, the measured physical quantity V = v is applied to the optical sensor 82. Then, the arithmetic circuit 85 calculates the degree of modulation of the optical sensor 82 from the output signal of the O / E circuit 84, converts it into a value v of the measured physical quantity V, and outputs it.

【0010】測定精度の調整時にはステップS22に移
り、O/E回路4の出力信号をスペクトラムアナライザ
ー87に入力する。ステップS23では、スペクトラム
アナライザー87は入力信号の交流(AC)成分Vac
と直流(DC)成分Vdcを分離する。そしてステップ
S24に進むと、分離された信号成分を用いてVac/
Vdc値をS/N値として得る。そして得られたS/N
値と目標とするS/N値であるSNRの値とを比較す
る。
When the measurement accuracy is adjusted, the process proceeds to step S22, where the output signal of the O / E circuit 4 is input to the spectrum analyzer 87. In step S23, the spectrum analyzer 87 outputs the alternating current (AC) component Vac of the input signal.
And a direct current (DC) component Vdc. When the process proceeds to step S24, Vac / Vac /
The Vdc value is obtained as the S / N value. And the obtained S / N
The value is compared with a target S / N value SNR.

【0011】ステップS24において、S/N値がSN
Rより小さければ、ステップS25に進む。またステッ
プS24において、S/N値がSNR以上であれば、調
整不要と判定される。ステップS25に進んだ場合、ス
ペクトラムアナライザー87で得られるS/N値を見な
がら、E/O回路83の光量と、O/E回路84のノイ
ズ発生量とを調整する。そしてステップS21に戻り、
同様の処理をする。そしてステップS24でS/N値が
SNR以上となれば、光センサシステム81の調整が完
了したので、物理量Vの計測を開始する。
In step S24, if the S / N value is SN
If it is smaller than R, the process proceeds to step S25. In step S24, if the S / N value is equal to or higher than the SNR, it is determined that adjustment is unnecessary. When the process proceeds to step S25, the light amount of the E / O circuit 83 and the noise generation amount of the O / E circuit 84 are adjusted while checking the S / N value obtained by the spectrum analyzer 87. Then, returning to step S21,
The same processing is performed. If the S / N value becomes equal to or more than the SNR in step S24, the adjustment of the optical sensor system 81 is completed, and the measurement of the physical quantity V is started.

【0012】このように測定物理量V=vを印加した状
態で、ノイズNを含む信号Sをスペクトラムアナライザ
ー87に入力し、そのスペクトルを分析する。そしてノ
イズ成分と信号成分に分離してS/N値を計算する必要
がある。
With the measured physical quantity V = v applied, the signal S including the noise N is input to the spectrum analyzer 87, and the spectrum is analyzed. Then, it is necessary to separate the noise component and the signal component and calculate the S / N value.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来例のようにSNR
を指標として微小な物理量の測定精度を改善するために
は、信号SとノイズNを分離するスペクトラムアナライ
ザー87等の高額な機器が必要であった。また、測定物
理量の大きさと必要な測定精度の指標となるSNRとの
関係が不明であるため、必要以上にSNRを高めること
があり、光センサシステムのコストアップの要因になっ
ていた。また反対に、要求される精度に対してSNRが
不足すると、光センサシステムの測定精度にばらつきが
生じる。また3相の配電線の各相に光センサシステムを
取り付けて、各相の電流と電圧を測定して零相を求める
には、複数の光センサシステムを用いる必要があるが、
このような場合には大きな測定誤差を引き起こすという
問題を有していた。
However, as in the prior art, the SNR
In order to improve the measurement accuracy of a minute physical quantity by using the index as an index, an expensive device such as a spectrum analyzer 87 for separating the signal S and the noise N is required. In addition, since the relationship between the magnitude of the measured physical quantity and the SNR that is an index of the required measurement accuracy is unknown, the SNR may be increased more than necessary, causing a cost increase of the optical sensor system. Conversely, if the SNR is insufficient for the required accuracy, the measurement accuracy of the optical sensor system varies. In addition, in order to attach an optical sensor system to each phase of a three-phase distribution line and measure the current and voltage of each phase to obtain a zero phase, it is necessary to use a plurality of optical sensor systems.
In such a case, there is a problem that a large measurement error is caused.

【0014】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、簡単な方法で必要十分な測定
精度を確保して物理量を計測できる光センサシステムの
使用方法を実現することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and realizes a method of using an optical sensor system capable of measuring a physical quantity while securing necessary and sufficient measurement accuracy by a simple method. The purpose is to:

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るため、本願の請求項1記載の発明は、物理量Vが外部
から印加されたとき、物理量Vに応じて入射光を強度変
調する光センサと、前記光センサに測定用の光を出力す
るE/O回路と、前記光センサからの変調光を受光し、
電気信号に変換するO/E回路と、前記O/E回路の出
力する変調成分Vacと直流成分Vdcから前記光セン
サの変調度Mを演算し、前記変調度Mを物理量Vの値に
変換して出力する演算回路と、を具備する光センサシス
テムの使用方法であって、前記光センサに物理量Vを印
加しない状態で、前記演算回路により前記O/E回路の
出力信号の変調成分Vacoと直流成分Vdcを抽出
し、物理量Vを印加しない状態の変調成分Vacoと直
流成分Vdcの比をノイズ光量比Vaco/Vdcとし
て演算し、所望の測定分解能の物理量Vに対する前記光
センサのノイズ光量比を目標ノイズ光量比npとして設
定し、前記ノイズ光量比Vaco/Vdcの値が前記目
標ノイズ光量比np以下になるよう、前記E/O回路の
光出力と前記O/E回路のノイズ発生量とを調整し、
記E/O回路と前記O/E回路の特性調整後に、前記物
理量Vを前記光センサに印加して得られる前記光センサ
変調度M=Vac/Vdcの値により、前記物理量V
の値を演算して出力することを特徴とするものである。
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present application is directed to a light for modulating the intensity of incident light according to the physical quantity V when the physical quantity V is applied from the outside. A sensor, an E / O circuit for outputting light for measurement to the optical sensor, and receiving modulated light from the optical sensor;
A modulation degree M of the optical sensor is calculated from an O / E circuit for converting to an electric signal and a modulation component Vac and a DC component Vdc output from the O / E circuit, and the modulation degree M is converted into a value of a physical quantity V. And an arithmetic circuit for outputting the modulated component Vaco of the output signal of the O / E circuit by the arithmetic circuit in a state where the physical quantity V is not applied to the optical sensor. The component Vdc is extracted, and the ratio between the modulation component Vaco and the DC component Vdc in a state where the physical quantity V is not applied is calculated as a noise light quantity ratio Vaco / Vdc , and the noise light quantity ratio of the optical sensor to the physical quantity V with a desired measurement resolution is set as a target. A noise light amount ratio np is set, and the E / O circuit is controlled so that the value of the noise light amount ratio Vaco / Vdc becomes equal to or less than the target noise light amount ratio np .
Adjust the light output noise generation amount of the O / E circuit, after the characteristics adjustment of the said E / O circuit O / E circuit, of the photosensor obtained by applying the physical quantity V to the light sensor By the value of the modulation degree M = Vac / Vdc , the physical quantity V
Is calculated and output .

【0016】また本願の請求項2記載の発明は、前記E
/O回路は光出力の強度調整により特性を調整するもの
であり、前記O/E回路はノイズ発生量を所定値以下に
することにより特性を調整することを特徴とするもので
ある。
Further, the invention described in claim 2 of the present application is characterized in that the E
The / O circuit adjusts the characteristics by adjusting the intensity of the optical output, and the O / E circuit adjusts the characteristics by reducing the amount of noise generation to a predetermined value or less.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る光センサシステムの使用方法について図1〜図4を参
照して説明する。図1は本実施の形態に用いられる光セ
ンサシステム1の構成図であり、光センサ2、E/O回
路3、O/E回路4、演算回路5、光ファイバー6を含
んで構成されることは従来例と同一である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for using an optical sensor system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical sensor system 1 used in the present embodiment. The optical sensor system 1 includes an optical sensor 2, an E / O circuit 3, an O / E circuit 4, an arithmetic circuit 5, and an optical fiber 6. This is the same as the conventional example.

【0018】E/O回路3は例えば発光ダイオード(L
ED)を光源とする光量可変の光源である。光ファイバ
ー6は、E/O回路3から光センサ2に光を与える投光
用ファイバーと、光センサ2からの光をO/E回路4に
案内する受光用ファイバーから成る。光センサ2は測定
物理量Vに応じてE/O回路3からの入射光の強度を変
化させるセンサである。光センサ2として図5で説明し
たように、ポッケルス効果を利用した光電圧センサ、フ
ァラデー効果を利用した光電流センサ、導波路型の光電
圧センサ等がある。
The E / O circuit 3 is, for example, a light emitting diode (L
ED) as a light source. The optical fiber 6 includes a light projecting fiber that supplies light from the E / O circuit 3 to the optical sensor 2 and a light receiving fiber that guides light from the optical sensor 2 to the O / E circuit 4. The optical sensor 2 is a sensor that changes the intensity of incident light from the E / O circuit 3 according to the measured physical quantity V. As described with reference to FIG. 5, the optical sensor 2 includes an optical voltage sensor using the Pockels effect, a photocurrent sensor using the Faraday effect, a waveguide-type optical voltage sensor, and the like.

【0019】O/E回路4は光センサ2からの入射光を
電気信号に変換する回路である。演算回路5は、O/E
回路4の出力信号の変調成分VacとDC成分Vdcか
ら、光センサ2の変調度Mを計算し、この変調度Mを測
定物理量Vに変換して出力する回路である。変調度Mは
Vac/Vdcにほぼ等しい。尚、測定物理量Vが例え
ば交流電圧の場合、変調成分Vacは直流成分を含まな
いので、交流成分Vacと呼ぶ。
The O / E circuit 4 is a circuit for converting incident light from the optical sensor 2 into an electric signal. The arithmetic circuit 5 is O / E
This circuit calculates the modulation factor M of the optical sensor 2 from the modulation component Vac and the DC component Vdc of the output signal of the circuit 4, converts the modulation factor M into a measured physical quantity V, and outputs it. The degree of modulation M is substantially equal to Vac / Vdc. The measured physical quantity V is, for example,
For example, in the case of an AC voltage, the modulation component Vac does not include a DC component.
Therefore, it is called an AC component Vac.

【0020】図2はこのように構成された光センサシス
テム1の使用方法を示した動作手順である。まず最初の
ステップS11では、測定物理量Vを印加しない(V=
0)状態で次の処理をする。即ち、次のステップS12
では、演算回路5がO/E回路4の出力信号のAC成分
VacoとDC成分Vdcを抽出する。そしてV=0の
ときのVaco/Vdcの値をノイズ光量比として求め
る。
FIG. 2 is an operation procedure showing a method of using the optical sensor system 1 configured as described above. First, in the first step S11, the measurement physical quantity V is not applied (V =
0) The following processing is performed in the state. That is, the next step S12
Then, the arithmetic circuit 5 calculates the AC component of the output signal of the O / E circuit 4.
Vaco and DC component Vdc are extracted. Then, the value of Vaco / Vdc when V = 0 is obtained as a noise light amount ratio.

【0021】ここではVdcは光センサ2が外部の物理
量Vで変調されない光成分を示し、V=0時の信号成分
と考えてよい。Vacoは測定物理量V=0のときにO
/E回路4から出力される交流成分であるが、E/O回
路3から光センサ2を経てO/E回路4に至るまでの回
路で生じた雑音成分と考えることができる。
Here, Vdc indicates a light component that is not modulated by the external physical quantity V by the optical sensor 2, and may be considered as a signal component when V = 0. Vaco is O when the measured physical quantity V = 0.
The AC component output from the / E circuit 4 can be considered as a noise component generated in a circuit from the E / O circuit 3 to the O / E circuit 4 via the optical sensor 2.

【0022】所望の分解能に対する光センサのノイズ光
量比を目標ノイズ光量比npとし、ステップS13では
実測されたノイズ光量比Vaco/Vdcの値と目標ノ
イズ光量比npの値を比較する。ノイズ光量比Vaco
/Vdcの値が目標ノイズ光量比npを越えていればス
テップS14に移る。ステップS14では、ノイズ光量
Vaco/Vdcの値が目標ノイズ光量比np以下に
なるように、E/O回路3の光量と、O/E回路4のノ
イズ発生量とを調整する。そして調整後はステップS1
1に戻り、同様の処理を続ける。
The noise light amount ratio of the optical sensor with respect to the desired resolution is defined as the target noise light amount ratio np. In step S13, the actually measured noise light amount ratio Vaco / Vdc is compared with the target noise light amount ratio np. Noise light amount ratio Vaco
If the value of / Vdc exceeds the target noise light amount ratio np, the process moves to step S14. In step S14, the light amount of the E / O circuit 3 and the noise generation amount of the O / E circuit 4 are adjusted so that the value of the noise light amount ratio Vaco / Vdc becomes equal to or less than the target noise light amount ratio np. Then, after adjustment, step S1
Returning to 1, the same processing is continued.

【0023】ステップS13において、ノイズ光量比
aco/Vdcの値が目標ノイズ光量比np以下になれ
ばステップS15に進み、本来測定したい物理量Vを光
センサ2に印加する。そうすると演算回路5はO/E回
路4の出力信号から変調度M=Vac/Vdcを演算
し、その演算結果を測定物理量Vの値に変換して出力す
る。
In step S13, the noise light amount ratio V
When the value of aco / Vdc becomes equal to or less than the target noise light amount ratio np, the process proceeds to step S15, and the physical quantity V to be measured is applied to the optical sensor 2. Then, the arithmetic circuit 5 calculates the modulation degree M = Vac / Vdc from the output signal of the O / E circuit 4, converts the calculation result into a value of the measured physical quantity V, and outputs the value.

【0024】ここで、E/O回路3の光量調整とは、L
EDの駆動電流を調整することであり、O/E回路4の
ノイズ発生量の調整とは、ゲイン調整から素子変更や回
路構成の変更までを含むものとする。
Here, the light amount adjustment of the E / O circuit 3 is L
This is to adjust the drive current of the ED, and the adjustment of the noise generation amount of the O / E circuit 4 includes from the adjustment of the gain to the change of the element and the change of the circuit configuration.

【0025】図3は測定物理量Vの大きさによって変化
する理想変調度と希望測定精度(比誤差)とノイズ光量
比(Vaco/Vdc)との関係を示したグラフであ
る。本図では測定する物理量の大きさは、前述した強度
変調方式の光センサ2の理想変調度に対応する。また測
定精度は直線性からのずれである比誤差に比例する。例
えば図3より変調度0.06%以上の物理量Vを比誤差
1.0%以内で測定するには、ノイズ光量比を1×10
-4以下にすれば良いことがわかる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the ideal modulation degree which changes according to the magnitude of the measured physical quantity V, the desired measurement accuracy (ratio error), and the noise light amount ratio ( Vaco / Vdc). In the figure, the magnitude of the physical quantity to be measured corresponds to the ideal modulation factor of the optical sensor 2 of the intensity modulation method described above. The measurement accuracy is proportional to the ratio error, which is a deviation from linearity. For example, in order to measure a physical quantity V having a modulation factor of 0.06% or more within a ratio error of 1.0% as shown in FIG.
It can be seen that it is better to set it to -4 or less.

【0026】図4は測定物理量Vに対応する理想変調度
と、ノイズ光量比Vaco/Vdcと、測定物理量Vの
実際の測定結果に対応する測定変調度との関係を示した
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ideal modulation degree corresponding to the measured physical quantity V, the noise light amount ratio Vaco / Vdc, and the measured modulation degree corresponding to the actual measurement result of the measured physical quantity V.

【0027】なお、理想変調度と物理量Vの関係は、各
種の強度変調方式の光センサ2で異なる。例えば、ポッ
ケルス効果を利用した光電圧センサの場合、定格電圧1
00V時の変調度が1.75%で設計されている場合
は、5V以上の電圧を1%以下の誤差で測定するための
所定ノイズ光量比は1.23×10-4以下となる。
The relationship between the ideal modulation degree and the physical quantity V differs between the optical sensors 2 of various intensity modulation systems. For example, in the case of an optical voltage sensor using the Pockels effect, the rated voltage 1
When the modulation degree at the time of 00V is designed to be 1.75%, a predetermined noise light amount ratio for measuring a voltage of 5V or more with an error of 1% or less is 1.23 × 10 −4 or less.

【0028】このように、予め物理量Vの大きさと希望
測定精度とノイズ光量比の関係がわかっていれば、必要
以上にノイズを低減するためにコストをかける必要もな
く、最低コストで所望の測定精度の光センサシステムが
得られる。
As described above, if the relationship between the magnitude of the physical quantity V, the desired measurement accuracy, and the noise light amount ratio is known in advance, it is not necessary to increase the cost more than necessary, and the desired measurement can be performed at the minimum cost. An accurate optical sensor system is obtained.

【0029】また、ファラデー効果を利用した光電流セ
ンサの場合も同様に、測定電流(磁界)と理想変調度の
関係から、所定ノイズ光量比が簡単に得られる。
Similarly, in the case of the photocurrent sensor utilizing the Faraday effect, a predetermined noise light amount ratio can be easily obtained from the relationship between the measured current (magnetic field) and the ideal modulation degree.

【0030】なお、O/E回路4が受光する光量に対応
するDC成分が規格化される光センサシステム1の場
合、ノイズ光量比は物理量Vを印加しない状態でのO/
E回路4の出力信号のAC成分とDC成分の規格値の比
に相当する。 この場合の測定変調度は、 O/E回路4の
出力信号のAC成分とDC成分の規格値の比で定義され
る。
In the case of the optical sensor system 1 in which the DC component corresponding to the amount of light received by the O / E circuit 4 is standardized, the noise light amount ratio is O / O when the physical quantity V is not applied.
This corresponds to the ratio of the standard values of the AC component and the DC component of the output signal of the E circuit 4. The measurement modulation degree in this case is defined by the ratio between the standard values of the AC component and the DC component of the output signal of the O / E circuit 4.

【0031】また、導波路型の光電圧センサなどの場合
は、 測定物理量Vが電圧又は電界である。この場合電圧
又は電界の大きさは、センサの変調度から測定されるの
ではなく、2個の光波の位相差角から測定される。変調
度も位相差角も測定物理量Vにほぼ線形なので、本実施
の形態での変調度を位相差角に換算して置き換えて考え
れば、同様に所望の測定精度のノイズ光量比を求めるこ
とができる。それ以外にも、物理量Vに線形関係を有す
るパラメーターであれば、測定物理量Vを変調度に容易
に換算することができる。また逆に、変調度を物理量V
に対して線形に変化するパラメーターに変換して、測定
物理量Vに対して線形に変化するパラメーターとノイズ
光量比と比誤差の関係を導出してもよい。
In the case of a waveguide type optical voltage sensor or the like, the measured physical quantity V is a voltage or an electric field. In this case, the magnitude of the voltage or the electric field is not measured from the degree of modulation of the sensor, but from the phase difference angle between the two light waves. Since both the modulation degree and the phase difference angle are almost linear to the measured physical quantity V, if the modulation degree in the present embodiment is converted into the phase difference angle and replaced, the noise amount ratio of the desired measurement accuracy can be similarly obtained. it can. In addition, if the parameter has a linear relationship with the physical quantity V, the measured physical quantity V can be easily converted into the modulation factor. Conversely, the modulation degree is changed to the physical quantity V
May be converted into a parameter that changes linearly with respect to the measurement physical quantity V, and the relationship between the parameter that changes linearly with the measured physical quantity V, the noise light amount ratio, and the ratio error may be derived.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ノイズ光
量比という容易に計測可能なパラメータを調整すること
により、ノイズを低減するべきコストを必要以上にかけ
る必要もなく、低コストで所望の精度の光センサシステ
ムを実現できる。また測定物理量が電力線の電圧及び電
流である場合、特別の計測機器を現場に持ち込まない
で、測定精度の調整をすることができる。
As described above, according to the present invention, by adjusting the easily measurable parameter called the noise light amount ratio, it is not necessary to increase the cost for reducing noise more than necessary, and it is possible to reduce the cost. The optical sensor system having the above accuracy can be realized. In addition, when the physical quantities to be measured are the voltage and current of the power line, the measurement accuracy can be adjusted without bringing special measuring equipment to the site.

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

【図1】本発明の一実施の形態における光センサシステ
ムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical sensor system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態における光センサシステムの調整
と使用手順を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for adjusting and using the optical sensor system according to the embodiment.

【図3】本実施の形態における光センサシステムの理想
変調度とノイズ光量比と比誤差との関係を示す特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an ideal modulation factor, a noise light amount ratio, and a ratio error of the optical sensor system according to the present embodiment.

【図4】本実施の形態における光センサシステムの理想
変調度とノイズ光量比と測定変調度との関係を示す特性
図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an ideal modulation factor, a noise light amount ratio, and a measurement modulation factor of the optical sensor system according to the present embodiment.

【図5】光センサの検出原理を示す分類表である。FIG. 5 is a classification table showing a detection principle of an optical sensor.

【図6】電圧センサの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a voltage sensor.

【図7】電圧センサの主要部の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a main part of the voltage sensor.

【図8】従来の光センサシステムの構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional optical sensor system.

【図9】従来の光センサシステムの調整と使用手順を示
すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for adjusting and using a conventional optical sensor system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光センサシステム 2 光センサ 3 E/O回路 4 O/E回路 5 演算回路 6 光ファイバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical sensor system 2 Optical sensor 3 E / O circuit 4 O / E circuit 5 Arithmetic circuit 6 Optical fiber

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 物理量Vが外部から印加されたとき、物
理量Vに応じて入射光を強度変調する光センサと、 前記光センサに測定用の光を出力するE/O回路と、 前記光センサからの変調光を受光し、電気信号に変換す
るO/E回路と、 前記O/E回路の出力する変調成分Vacと直流成分
dcから前記光センサの変調度Mを演算し、前記変調度
Mを物理量Vの値に変換して出力する演算回路と、を具
備する光センサシステムの使用方法であって、 前記光センサに物理量Vを印加しない状態で、前記演算
回路により前記O/E回路の出力信号の変調成分Vac
と直流成分Vdcを抽出し、 物理量Vを印加しない状態の変調成分Vacoと直流成
分Vdcの比をノイズ光量比Vaco/Vdcとして演
算し、 所望の測定分解能の物理量Vに対する前記光センサのノ
イズ光量比を目標ノイズ光量比npとして設定し、 前記ノイズ光量比Vaco/Vdcの値が前記目標ノイ
ズ光量比np以下になるよう、前記E/O回路の光出力
と前記O/E回路のノイズ発生量とを調整し、 前記E/O回路と前記O/E回路の特性調整後に、前記
物理量Vを前記光センサに印加して得られる前記光セン
サの変調度M=Vac/Vdcの値により、前記物理量
の値を演算して出力することを特徴とする光センサシ
ステムの使用方法。
1. An optical sensor that modulates intensity of incident light according to a physical quantity V when a physical quantity V is applied from the outside, an E / O circuit that outputs measurement light to the optical sensor, and the optical sensor. An O / E circuit for receiving the modulated light from the O / E circuit and converting the modulated light into an electric signal; a modulation component Vac and a DC component V output from the O / E circuit.
a calculation circuit for calculating the modulation degree M of the optical sensor from dc , converting the modulation degree M into a value of a physical quantity V, and outputting the value. In the state where V is not applied, the modulation circuit Vac of the output signal of the O / E circuit is output by the arithmetic circuit.
o and extracts the DC component Vdc, the ratio of the modulation component Vaco the DC component Vdc of the state of not applying the physical quantity V is calculated as a noise light quantity ratio Vaco / Vdc, noise light quantity of the light sensor for a physical quantity V of a desired measurement resolution The ratio is set as a target noise light quantity ratio np, and the light output of the E / O circuit is set so that the value of the noise light quantity ratio Vaco / Vdc becomes equal to or less than the target noise light quantity ratio np.
And the noise generation amount of the O / E circuit, and after adjusting the characteristics of the E / O circuit and the O / E circuit, the modulation degree of the optical sensor obtained by applying the physical quantity V to the optical sensor. A method of using the optical sensor system, wherein the value of the physical quantity V is calculated and output based on the value of M = Vac / Vdc .
【請求項2】 前記E/O回路は光出力の強度調整によ
り特性を調整するものであり、前記O/E回路はノイズ
発生量を所定値以下にすることにより特性を調整するも
のであることを特徴とする請求項1記載の光センサシス
テムの使用方法。
2. The E / O circuit adjusts characteristics by adjusting the intensity of light output, and the O / E circuit adjusts characteristics by reducing the amount of noise generation to a predetermined value or less. The method for using the optical sensor system according to claim 1, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101841470B1 (en) 2016-03-28 2018-05-08 인제대학교 산학협력단 Sanitation pad for male urinary incontinence

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