JP3352244B2 - 電圧測定装置 - Google Patents
電圧測定装置Info
- Publication number
- JP3352244B2 JP3352244B2 JP22361894A JP22361894A JP3352244B2 JP 3352244 B2 JP3352244 B2 JP 3352244B2 JP 22361894 A JP22361894 A JP 22361894A JP 22361894 A JP22361894 A JP 22361894A JP 3352244 B2 JP3352244 B2 JP 3352244B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- measurement
- fundamental frequency
- light
- probe
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は印加電界の変化に対応し
て屈折率が変化する電気光学材料を用いて被測定物の電
圧を測定する電圧測定装置に関するものである。
て屈折率が変化する電気光学材料を用いて被測定物の電
圧を測定する電圧測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電圧測定装置としては、
例えば、サンプリング法を用いた図４に示す電圧測定装
置がある。このサンプリング法を用いた電圧測定装置で
は、被測定電気信号とプローブパルス光との相対的な時
間関係が少しずつずらされ、電圧波形の計測が行われ
る。このため、タイミング制御装置１からレーザ点燈装
置２へタイミング制御信号が出力され、短パルス光源で
あるパルスレーザ３から出射されるプローブパルス光の
発光タイミングが制御される。このプローブパルス光は
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４を通って直線偏光に
され、波長板５によって光学バイアスを与えられ、集光
レンズ６を介してＥ−Ｏプローブ７に入射する。電気光
学材料からなるＥ−Ｏプローブ７に入射したプローブ光
は、被測定デバイス８からの印加電界に応じてその偏光
状態を変化させ、Ｅ−Ｏプローブ７の先端で反射する。
反射したこのプローブ光は入射してきた光路を戻り、波
長板を往復することで円偏光となり、入射時と直交する
偏光成分がＰＢＳ４で直角に反射して光検出器９で検出
される。ここで、被測定デバイス８は、駆動装置１０の
出力する駆動電気信号で動作させられるが、被測定電気
信号に変調を与えるため、駆動装置１０の出力がパルス
変調装置１１でパルス変調されている。光検出器９の出
力は、パルス変調装置１１からの参照信号を用いて、ロ
ックインアンプ１２で狭帯域同期検出される。この検出
結果は表示装置１３において表示される。
例えば、サンプリング法を用いた図４に示す電圧測定装
置がある。このサンプリング法を用いた電圧測定装置で
は、被測定電気信号とプローブパルス光との相対的な時
間関係が少しずつずらされ、電圧波形の計測が行われ
る。このため、タイミング制御装置１からレーザ点燈装
置２へタイミング制御信号が出力され、短パルス光源で
あるパルスレーザ３から出射されるプローブパルス光の
発光タイミングが制御される。このプローブパルス光は
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４を通って直線偏光に
され、波長板５によって光学バイアスを与えられ、集光
レンズ６を介してＥ−Ｏプローブ７に入射する。電気光
学材料からなるＥ−Ｏプローブ７に入射したプローブ光
は、被測定デバイス８からの印加電界に応じてその偏光
状態を変化させ、Ｅ−Ｏプローブ７の先端で反射する。
反射したこのプローブ光は入射してきた光路を戻り、波
長板を往復することで円偏光となり、入射時と直交する
偏光成分がＰＢＳ４で直角に反射して光検出器９で検出
される。ここで、被測定デバイス８は、駆動装置１０の
出力する駆動電気信号で動作させられるが、被測定電気
信号に変調を与えるため、駆動装置１０の出力がパルス
変調装置１１でパルス変調されている。光検出器９の出
力は、パルス変調装置１１からの参照信号を用いて、ロ
ックインアンプ１２で狭帯域同期検出される。この検出
結果は表示装置１３において表示される。
【０００３】この電圧測定装置は、非接触で高い時間分
解能で電圧波形を計測できるという特徴を持つため、高
周波で動作するマイクロ波デバイスを評価するのに適し
ている。
解能で電圧波形を計測できるという特徴を持つため、高
周波で動作するマイクロ波デバイスを評価するのに適し
ている。
【０００４】通常、このようなマイクロ波デバイスを評
価する場合には、スペクトラムアナライザやネットワー
クアナライザ等が用いられ、回路上の信号のある周波数
成分における電圧振幅や位相が測定され、周波数軸にお
ける計測が行われる。例えば、スペクトラムアナライザ
を用いたこの周波数軸における計測は次のように行われ
る。
価する場合には、スペクトラムアナライザやネットワー
クアナライザ等が用いられ、回路上の信号のある周波数
成分における電圧振幅や位相が測定され、周波数軸にお
ける計測が行われる。例えば、スペクトラムアナライザ
を用いたこの周波数軸における計測は次のように行われ
る。
【０００５】スペクトラムアナライザを使用する場合に
は、まず、掃引する周波数範囲と測定帯域幅を設定す
る。例えば、図５に示すグラフにおいて、掃引開始周波
数を１０ＭＨｚ、掃引終了周波数を１０ＧＨｚとする。
ここで、同グラフの横軸は周波数、縦軸は対数表示で表
した出力を示している。一般に低周波数領域では１／ｆ
ノイズが大きいため、掃引開始周波数は直流（ＤＣ）か
らにはしない。また、周波数帯域幅は例えば１０ＭＨｚ
とする。このような設定は、周波数１０ＭＨｚから１０
ＧＨｚまでを１０ＭＨｚのステップで１０ＭＨｚの周波
数フィルタを用い、被測定電気信号の出力振幅を測定す
ることを意味している。この１０ＭＨｚの周波数フィル
タによる測定帯域幅は同グラフ中における太い実線で示
されている。この設定による実効的な測定点数は１００
０点（＝１０ＧＨｚ／１０ＭＨｚ）になる。測定帯域幅
を狭くすると、計測のＳ／Ｎ比は測定帯域幅の平方根に
反比例して向上するが、実効的な測定点数が増加するた
め、測定に時間がかかるという欠点も生じる。測定の結
果は、同グラフに示すように、所々に信号がピークとし
て見られ、その間はノイズレベルで埋まったようなもの
が得られている。
は、まず、掃引する周波数範囲と測定帯域幅を設定す
る。例えば、図５に示すグラフにおいて、掃引開始周波
数を１０ＭＨｚ、掃引終了周波数を１０ＧＨｚとする。
ここで、同グラフの横軸は周波数、縦軸は対数表示で表
した出力を示している。一般に低周波数領域では１／ｆ
ノイズが大きいため、掃引開始周波数は直流（ＤＣ）か
らにはしない。また、周波数帯域幅は例えば１０ＭＨｚ
とする。このような設定は、周波数１０ＭＨｚから１０
ＧＨｚまでを１０ＭＨｚのステップで１０ＭＨｚの周波
数フィルタを用い、被測定電気信号の出力振幅を測定す
ることを意味している。この１０ＭＨｚの周波数フィル
タによる測定帯域幅は同グラフ中における太い実線で示
されている。この設定による実効的な測定点数は１００
０点（＝１０ＧＨｚ／１０ＭＨｚ）になる。測定帯域幅
を狭くすると、計測のＳ／Ｎ比は測定帯域幅の平方根に
反比例して向上するが、実効的な測定点数が増加するた
め、測定に時間がかかるという欠点も生じる。測定の結
果は、同グラフに示すように、所々に信号がピークとし
て見られ、その間はノイズレベルで埋まったようなもの
が得られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電圧測
定装置はマイクロ波デバイスの評価には適しているが、
時間的に変化する波形の測定、即ち時間軸における計測
しかできなかった。従って、上述した周波数軸における
測定結果を得るためには、上記従来の電圧測定装置によ
って得られた時間波形を一旦フーリエ変換し、この測定
結果を周波数軸の情報へ変換させる必要があった。この
ため、フーリエ変換による計算結果が得られるまでに時
間がかかったり、また、時間波形のＳ／Ｎ比が良くない
場合にはフーリエ変換を行う際に計算誤差を生じたりす
るといった問題が生じた。
定装置はマイクロ波デバイスの評価には適しているが、
時間的に変化する波形の測定、即ち時間軸における計測
しかできなかった。従って、上述した周波数軸における
測定結果を得るためには、上記従来の電圧測定装置によ
って得られた時間波形を一旦フーリエ変換し、この測定
結果を周波数軸の情報へ変換させる必要があった。この
ため、フーリエ変換による計算結果が得られるまでに時
間がかかったり、また、時間波形のＳ／Ｎ比が良くない
場合にはフーリエ変換を行う際に計算誤差を生じたりす
るといった問題が生じた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、本発明に係る電圧測
定装置は、駆動手段から出力される所定の基本周波数を
有する駆動信号により駆動された被測定物に生じる電界
を測定する電圧測定装置であって、電界が印加されると
屈折率が変化する電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブ
と、Ｅ−Ｏプローブに測定光を入射させる光源と、Ｅ−
Ｏプローブに入射して被測定物の電界によって変化した
測定光を検出し、この検出光に応じた出力信号を出力す
る光検出手段と、基本周波数を抽出する基本周波数抽出
手段と、基本周波数抽出手段により抽出された基本周波
数の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段と、
光検出手段からの出力信号を測定周波数で狭帯域増幅す
る狭帯域増幅手段と、を備えたことを特徴とする。
を解消するためになされたもので、本発明に係る電圧測
定装置は、駆動手段から出力される所定の基本周波数を
有する駆動信号により駆動された被測定物に生じる電界
を測定する電圧測定装置であって、電界が印加されると
屈折率が変化する電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブ
と、Ｅ−Ｏプローブに測定光を入射させる光源と、Ｅ−
Ｏプローブに入射して被測定物の電界によって変化した
測定光を検出し、この検出光に応じた出力信号を出力す
る光検出手段と、基本周波数を抽出する基本周波数抽出
手段と、基本周波数抽出手段により抽出された基本周波
数の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段と、
光検出手段からの出力信号を測定周波数で狭帯域増幅す
る狭帯域増幅手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る電圧測定装置は、駆動
手段から出力される所定の基本周波数を有する駆動信号
により駆動された被測定物に生じる電界を測定する電圧
測定装置であって、電界が印加されると屈折率が変化す
る電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブと、Ｅ−Ｏプロ
ーブに測定光を入射させる光源と、Ｅ−Ｏプローブに入
射して被測定物の電界によって変化した測定光を検出
し、この検出に応じた出力信号を出力する光検出手段
と、光検出手段からの出力信号を入力し、周波数掃引に
より出力信号が有するピークの周波数を検知し、検知さ
れた周波数のうち最小周波数を基本周波数として抽出す
る基本周波数抽出手段と、基本周波数抽出手段により抽
出された基本周波数の整数倍の測定周波数を生成する周
波数逓倍手段と、光検出手段からの出力信号を測定周波
数で狭帯域増幅する狭帯域増幅手段と、を備えたことを
特徴とする。また、狭域帯域増幅手段で得られた信号の
振幅と位相とを計測する解析手段を更に備えたことを特
徴としても良い。さらに、上記位相は基本周波数抽出手
段で抽出された基本周波数を基準に計測されると好適で
ある。
手段から出力される所定の基本周波数を有する駆動信号
により駆動された被測定物に生じる電界を測定する電圧
測定装置であって、電界が印加されると屈折率が変化す
る電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブと、Ｅ−Ｏプロ
ーブに測定光を入射させる光源と、Ｅ−Ｏプローブに入
射して被測定物の電界によって変化した測定光を検出
し、この検出に応じた出力信号を出力する光検出手段
と、光検出手段からの出力信号を入力し、周波数掃引に
より出力信号が有するピークの周波数を検知し、検知さ
れた周波数のうち最小周波数を基本周波数として抽出す
る基本周波数抽出手段と、基本周波数抽出手段により抽
出された基本周波数の整数倍の測定周波数を生成する周
波数逓倍手段と、光検出手段からの出力信号を測定周波
数で狭帯域増幅する狭帯域増幅手段と、を備えたことを
特徴とする。また、狭域帯域増幅手段で得られた信号の
振幅と位相とを計測する解析手段を更に備えたことを特
徴としても良い。さらに、上記位相は基本周波数抽出手
段で抽出された基本周波数を基準に計測されると好適で
ある。
【０００９】
【作用】光検出器の出力はその基本周波数の整数倍の測
定周波数ごとに狭帯域増幅され、光検出器出力の周波数
軸における特性が電圧測定装置内で直接測定される。
定周波数ごとに狭帯域増幅され、光検出器出力の周波数
軸における特性が電圧測定装置内で直接測定される。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例による電圧測定
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】この電圧測定装置に用いられる光源はＣＷ
レーザ２１であり、光源駆動装置２０によって駆動され
る。ＣＷレーザ２１から出射された測定光は、ＰＢＳ２
２および波長板などの光学素子２３を通過した後、対物
レンズ２４でＥ−Ｏプローブ２５の底面の反射膜上に集
光される。Ｅ−Ｏプローブ２５は電界が印加されると屈
折率が変化する電気光学材料からなる。また、Ｅ−Ｏプ
ローブ２５は被測定デバイス２６の近傍に配置されてお
り、この被測定デバイス２６は駆動回路２７の出力する
駆動電気信号によって動作している。従って、Ｅ−Ｏプ
ローブ２５の屈折率は、被測定デバイス２６からの印加
電界すなわち被測定デバイス２６の被測定電圧に応じて
変化する。このため、測定光がＥ−Ｏプローブ２５を通
過する時、測定光の偏光状態は変化する。偏光状態が変
化した測定光はＥ−Ｏプローブ２５の底面の反射膜（図
示せず）で反射し、入射経路を遡ってＰＢＳ２２に戻
る。ＰＢＳ２２に戻った測定光は入射した時と直交する
成分のみが反射し、偏光状態の変化が出力光の強度変化
に変換されてＰＢＳ２２から出力される。この出力光は
高速光検出器２８で光電変換されて狭帯域増幅器２９に
入力される。
レーザ２１であり、光源駆動装置２０によって駆動され
る。ＣＷレーザ２１から出射された測定光は、ＰＢＳ２
２および波長板などの光学素子２３を通過した後、対物
レンズ２４でＥ−Ｏプローブ２５の底面の反射膜上に集
光される。Ｅ−Ｏプローブ２５は電界が印加されると屈
折率が変化する電気光学材料からなる。また、Ｅ−Ｏプ
ローブ２５は被測定デバイス２６の近傍に配置されてお
り、この被測定デバイス２６は駆動回路２７の出力する
駆動電気信号によって動作している。従って、Ｅ−Ｏプ
ローブ２５の屈折率は、被測定デバイス２６からの印加
電界すなわち被測定デバイス２６の被測定電圧に応じて
変化する。このため、測定光がＥ−Ｏプローブ２５を通
過する時、測定光の偏光状態は変化する。偏光状態が変
化した測定光はＥ−Ｏプローブ２５の底面の反射膜（図
示せず）で反射し、入射経路を遡ってＰＢＳ２２に戻
る。ＰＢＳ２２に戻った測定光は入射した時と直交する
成分のみが反射し、偏光状態の変化が出力光の強度変化
に変換されてＰＢＳ２２から出力される。この出力光は
高速光検出器２８で光電変換されて狭帯域増幅器２９に
入力される。
【００１２】この狭帯域増幅器２９はその中心周波数を
可変することができる構成になっている。このような狭
帯域増幅器２９としては、複数の狭帯域フィルタが多数
並列に配置して構成されたものや、周波数可変の狭帯域
フィルタと広帯域増幅器とが組み合わされて構成された
ものなどが考えられる。一般に、マイクロ波デバイスは
Ｘ帯（８〜１２ＧＨｚ），Ｋ帯（１８〜２６ＧＨｚ）な
ど、ある限られた周波数帯域のみに限定して用いられる
ため、狭帯域増幅器２９の構成は用いられる周波数帯域
に合わせて最適な構成にすれば良い。
可変することができる構成になっている。このような狭
帯域増幅器２９としては、複数の狭帯域フィルタが多数
並列に配置して構成されたものや、周波数可変の狭帯域
フィルタと広帯域増幅器とが組み合わされて構成された
ものなどが考えられる。一般に、マイクロ波デバイスは
Ｘ帯（８〜１２ＧＨｚ），Ｋ帯（１８〜２６ＧＨｚ）な
ど、ある限られた周波数帯域のみに限定して用いられる
ため、狭帯域増幅器２９の構成は用いられる周波数帯域
に合わせて最適な構成にすれば良い。
【００１３】駆動回路２７から被測定デバイス２６へ出
力される駆動電気信号波形が繰り返し波形である場合、
被測定電気信号の波形が持つ周波数成分はその基本クロ
ックの整数倍のみに限定されている。従って、光検出器
２８の出力はこれらの周波数のみで計測されれば良い。
このために、本実施例では被測定デバイス２６を駆動し
ている駆動回路２７の出力を基本周波数抽出装置３０に
入力し、その基本クロックｆ0 を取り出している。この
基本クロックｆ0 は周波数逓倍装置３１に入力され、そ
の整数倍の周波数ｆn ＝ｎｆ0 （ただし、ｎ＝１，２，
３，４，…）が測定周波数として生成される。狭帯域増
幅器２９はこの測定周波数を取り込み、これらの周波数
で動作する。つまり、狭帯域増幅器２９は高速光検出器
２８の出力の中からこれら各測定周波数を持つ出力成分
を狭帯域増幅する。この狭帯域増幅器２９の出力は解析
装置３２に入力され、狭帯域増幅された信号の振幅が計
測される。また、この解析装置３２には基本周波数抽出
装置３０から上記の基本クロックｆ0 も入力されてお
り、狭帯域増幅器２９の出力の位相がこの基本クロック
ｆ0 を基準にして計測される。このように解析装置３２
では予め決められておいた測定周波数における被測定電
気信号の振幅と位相が計測される。この計測結果はＳパ
ラメータなどの表示方法で表示装置３３に表示される。
力される駆動電気信号波形が繰り返し波形である場合、
被測定電気信号の波形が持つ周波数成分はその基本クロ
ックの整数倍のみに限定されている。従って、光検出器
２８の出力はこれらの周波数のみで計測されれば良い。
このために、本実施例では被測定デバイス２６を駆動し
ている駆動回路２７の出力を基本周波数抽出装置３０に
入力し、その基本クロックｆ0 を取り出している。この
基本クロックｆ0 は周波数逓倍装置３１に入力され、そ
の整数倍の周波数ｆn ＝ｎｆ0 （ただし、ｎ＝１，２，
３，４，…）が測定周波数として生成される。狭帯域増
幅器２９はこの測定周波数を取り込み、これらの周波数
で動作する。つまり、狭帯域増幅器２９は高速光検出器
２８の出力の中からこれら各測定周波数を持つ出力成分
を狭帯域増幅する。この狭帯域増幅器２９の出力は解析
装置３２に入力され、狭帯域増幅された信号の振幅が計
測される。また、この解析装置３２には基本周波数抽出
装置３０から上記の基本クロックｆ0 も入力されてお
り、狭帯域増幅器２９の出力の位相がこの基本クロック
ｆ0 を基準にして計測される。このように解析装置３２
では予め決められておいた測定周波数における被測定電
気信号の振幅と位相が計測される。この計測結果はＳパ
ラメータなどの表示方法で表示装置３３に表示される。
【００１４】本実施例による電圧測定装置によれば、被
測定電気信号の測定周波数は上記のように限定されてい
るため、狭帯域増幅器２９の周波数帯域幅を非常に狭く
しても測定時間はそれ程かからない。すなわち、被測定
デバイス２６を駆動する被測定電気信号の基本周波数は
予め既知の情報であるから、既知の周波数域の出力のみ
を狭帯域増幅検出することによって測定時間が短縮され
る。例えば、基本クロックｆ0 が１ＧＨｚである場合、
１０ＧＨｚまでの測定点は僅かに１０点であり、測定は
非常に短時間で終了することができる。もし、従来技術
で説明したようにスペクトルアナライザーを用いて全て
の周波数領域を掃引して測定した場合であれば、前述し
たように１０００点測定する必要があり、測定時間は本
実施例に比べて１００倍かかってしまう。また、一つの
測定点を測定するために必要な時間は周波数帯域幅に反
比例して長くなるため、同じ測定時間をかけるのであれ
ば、周波数帯域幅を狭くして高いＳ／Ｎ比で信号を計測
することができる。
測定電気信号の測定周波数は上記のように限定されてい
るため、狭帯域増幅器２９の周波数帯域幅を非常に狭く
しても測定時間はそれ程かからない。すなわち、被測定
デバイス２６を駆動する被測定電気信号の基本周波数は
予め既知の情報であるから、既知の周波数域の出力のみ
を狭帯域増幅検出することによって測定時間が短縮され
る。例えば、基本クロックｆ0 が１ＧＨｚである場合、
１０ＧＨｚまでの測定点は僅かに１０点であり、測定は
非常に短時間で終了することができる。もし、従来技術
で説明したようにスペクトルアナライザーを用いて全て
の周波数領域を掃引して測定した場合であれば、前述し
たように１０００点測定する必要があり、測定時間は本
実施例に比べて１００倍かかってしまう。また、一つの
測定点を測定するために必要な時間は周波数帯域幅に反
比例して長くなるため、同じ測定時間をかけるのであれ
ば、周波数帯域幅を狭くして高いＳ／Ｎ比で信号を計測
することができる。
【００１５】このように本実施例によれば、光検出器２
８の出力は、その基本周波数ｆ0 の整数倍の測定周波数
ｎｆ0 ごとに狭帯域増幅される。よって、光検出器２８
の出力の周波数軸における特性が電圧測定装置内で直接
測定される。このため、Ｅ−Ｏプローブを用いた非接触
電圧測定装置によってマイクロ波デバイスを評価する際
に、時間波形のフーリエ変換を行うことなく、周波数軸
における測定結果を短時間でかつ高いＳ／Ｎ比で得るこ
とが可能となる。
８の出力は、その基本周波数ｆ0 の整数倍の測定周波数
ｎｆ0 ごとに狭帯域増幅される。よって、光検出器２８
の出力の周波数軸における特性が電圧測定装置内で直接
測定される。このため、Ｅ−Ｏプローブを用いた非接触
電圧測定装置によってマイクロ波デバイスを評価する際
に、時間波形のフーリエ変換を行うことなく、周波数軸
における測定結果を短時間でかつ高いＳ／Ｎ比で得るこ
とが可能となる。
【００１６】なお、光検出器２８、および狭帯域増幅器
２９の振幅と位相の周波数特性が平坦でない場合には、
予め特性の知られている被測定デバイスを測定して装置
の補正データを用意しておけば、解析装置３２でこれら
の周波数特性を補正することができる。
２９の振幅と位相の周波数特性が平坦でない場合には、
予め特性の知られている被測定デバイスを測定して装置
の補正データを用意しておけば、解析装置３２でこれら
の周波数特性を補正することができる。
【００１７】また、被測定電気信号の時間波形を求めた
い場合には、解析装置３２で与えられた周波数軸の測定
結果をフーリエ変換すれば良い。
い場合には、解析装置３２で与えられた周波数軸の測定
結果をフーリエ変換すれば良い。
【００１８】次に、本発明の第２の実施例による電圧測
定装置について説明する。図２はこの第２実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図である。なお、同
図において、図１と同一または相当する部分には同一符
号を付してその説明は省略する。
定装置について説明する。図２はこの第２実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図である。なお、同
図において、図１と同一または相当する部分には同一符
号を付してその説明は省略する。
【００１９】この第２実施例による電圧測定装置と上記
の第１実施例による電圧測定装置との相違は、本実施例
では高速光検出器２８の出力にスペクトラムアナライザ
４１が接続されており、このスペクトラムアナライザ４
１にコンピュータ４２が接続されている点である。本実
施例では、上記第１実施例における狭帯域増幅器２９、
基本周波数抽出装置３０および周波数逓倍装置３１が使
用されていない。この代わりに、スペクトラムアナライ
ザ４１およびコンピュータ４２により、スペクトラムア
ナライザ４１の掃引を所定の掃引開始周波数から開始し
て始めに検出されたピーク出力が持つ周波数を基本周波
数として抽出する基本周波数抽出手段、この基本周波数
の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段および
光検出器２８の出力をこの測定周波数で狭帯域増幅する
狭帯域増幅手段が構成されている。つまり、スペクトラ
ムアナライザ４１はコンピュータ４２によって制御さ
れ、第１実施例と同様な動作をする。この動作を図３の
各グラフを参照して以下に説明する。ここで、同図の各
グラフの縦軸は光検出器２８の出力を対数表示で示して
おり、横軸は周波数を示している。
の第１実施例による電圧測定装置との相違は、本実施例
では高速光検出器２８の出力にスペクトラムアナライザ
４１が接続されており、このスペクトラムアナライザ４
１にコンピュータ４２が接続されている点である。本実
施例では、上記第１実施例における狭帯域増幅器２９、
基本周波数抽出装置３０および周波数逓倍装置３１が使
用されていない。この代わりに、スペクトラムアナライ
ザ４１およびコンピュータ４２により、スペクトラムア
ナライザ４１の掃引を所定の掃引開始周波数から開始し
て始めに検出されたピーク出力が持つ周波数を基本周波
数として抽出する基本周波数抽出手段、この基本周波数
の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段および
光検出器２８の出力をこの測定周波数で狭帯域増幅する
狭帯域増幅手段が構成されている。つまり、スペクトラ
ムアナライザ４１はコンピュータ４２によって制御さ
れ、第１実施例と同様な動作をする。この動作を図３の
各グラフを参照して以下に説明する。ここで、同図の各
グラフの縦軸は光検出器２８の出力を対数表示で示して
おり、横軸は周波数を示している。
【００２０】図３（ａ）は理想的な被測定電気信号の周
波数特性を示している。すなわち、基本周波数がｆ1 で
あり、その整数倍の高調波成分ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 …が存
在している。計測を開始すると、スペクトラムアナライ
ザ４１は被測定電気信号の基本周波数を探すために、周
波数帯域幅Ｂを例えば１００ＭＨｚと広くして、開始周
波数１０ＭＨｚから掃引を開始する。この掃引を開始し
て光検出器２８のピーク出力が同図（ｂ）に示すように
始めて検出された時、このピーク検出出力が持つ周波数
ｆ1 が基本周波数とされる。一旦、このピーク出力が検
出されると、次にスペクトラムアナライザ４１の周波数
帯域幅Ｂが例えば１ＭＨｚと狭くされ、同図（ｃ）に示
すように検出されたピーク出力の周辺のみが再度精度良
く測定される。このため、基本周波数ｆ1 は精度良く求
められる。このように基本周波数ｆ1 が得られると、コ
ンピュータ４２はスペクトラムアナライザ４１を制御し
て、基本周波数ｆ1 の整数倍の高調波周波数ｆ2 ，
ｆ3 ，ｆ4 …のみを同図（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示す
ように飛び飛びに計測していく。これらの計測において
も、スペクトラムアナライザ４１の周波数帯域幅Ｂは１
ＭＨｚと狭くしてある。よって、この飛び飛びの計測に
おいてもＳ／Ｎ比良い計測が行われ、第２高調波ｆ2 ＝
２ｆ1 ，第３高調波ｆ3 ＝３ｆ1 ，第４高調波ｆ4 ＝４
ｆ1 …が精度良く測定される。解析装置３２はコンピュ
ータ４２からこの測定結果を取り込み、集計して被測定
電気信号の振幅および位相を計測する。この位相は基本
周波数ｆ1を基準にして計測される。計測された被測定
電気信号の振幅および位相は表示装置３３において表示
される。
波数特性を示している。すなわち、基本周波数がｆ1 で
あり、その整数倍の高調波成分ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 …が存
在している。計測を開始すると、スペクトラムアナライ
ザ４１は被測定電気信号の基本周波数を探すために、周
波数帯域幅Ｂを例えば１００ＭＨｚと広くして、開始周
波数１０ＭＨｚから掃引を開始する。この掃引を開始し
て光検出器２８のピーク出力が同図（ｂ）に示すように
始めて検出された時、このピーク検出出力が持つ周波数
ｆ1 が基本周波数とされる。一旦、このピーク出力が検
出されると、次にスペクトラムアナライザ４１の周波数
帯域幅Ｂが例えば１ＭＨｚと狭くされ、同図（ｃ）に示
すように検出されたピーク出力の周辺のみが再度精度良
く測定される。このため、基本周波数ｆ1 は精度良く求
められる。このように基本周波数ｆ1 が得られると、コ
ンピュータ４２はスペクトラムアナライザ４１を制御し
て、基本周波数ｆ1 の整数倍の高調波周波数ｆ2 ，
ｆ3 ，ｆ4 …のみを同図（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示す
ように飛び飛びに計測していく。これらの計測において
も、スペクトラムアナライザ４１の周波数帯域幅Ｂは１
ＭＨｚと狭くしてある。よって、この飛び飛びの計測に
おいてもＳ／Ｎ比良い計測が行われ、第２高調波ｆ2 ＝
２ｆ1 ，第３高調波ｆ3 ＝３ｆ1 ，第４高調波ｆ4 ＝４
ｆ1 …が精度良く測定される。解析装置３２はコンピュ
ータ４２からこの測定結果を取り込み、集計して被測定
電気信号の振幅および位相を計測する。この位相は基本
周波数ｆ1を基準にして計測される。計測された被測定
電気信号の振幅および位相は表示装置３３において表示
される。
【００２１】この第２実施例においても、測定する点は
非常に少ないので、短時間で計測が終了する。よって、
この第２実施例による電圧測定装置でも上記の第１実施
例と同様な効果が奏され、短時間でしかも精度良く被測
定電気信号を周波数軸上で測定することが可能になる。
非常に少ないので、短時間で計測が終了する。よって、
この第２実施例による電圧測定装置でも上記の第１実施
例と同様な効果が奏され、短時間でしかも精度良く被測
定電気信号を周波数軸上で測定することが可能になる。
【００２２】ところで、本発明者による別途の特許出願
である特開平３−１７０８７４号公報には、同じくＥ−
Ｏプローブを用いた電圧測定装置で、狭帯域検出装置と
してスペクトラムアナライザを用いた技術が開示されて
いる。しかし、同公報に示される技術では、スペクトラ
ムアナライザは単なる検出器の一例として開示されてい
るに過ぎず、その使い方の詳細は記載されていない。す
なわち、本発明によるこの第２実施例による電圧測定装
置の特徴は、スペクトラムアナライザの使い方、つま
り、スペクトラムアナライザをコンピュータで制御する
手段に特徴があり、かかる特徴の技術は同公報には何ら
開示されておらず、同公報に示される技術はこの第２実
施例と異なるものである。
である特開平３−１７０８７４号公報には、同じくＥ−
Ｏプローブを用いた電圧測定装置で、狭帯域検出装置と
してスペクトラムアナライザを用いた技術が開示されて
いる。しかし、同公報に示される技術では、スペクトラ
ムアナライザは単なる検出器の一例として開示されてい
るに過ぎず、その使い方の詳細は記載されていない。す
なわち、本発明によるこの第２実施例による電圧測定装
置の特徴は、スペクトラムアナライザの使い方、つま
り、スペクトラムアナライザをコンピュータで制御する
手段に特徴があり、かかる特徴の技術は同公報には何ら
開示されておらず、同公報に示される技術はこの第２実
施例と異なるものである。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
検出器の出力はその基本周波数の整数倍の測定周波数ご
とに狭帯域増幅され、光検出器出力の周波数軸における
特性が電圧測定装置内で直接測定される。このため、周
波数軸における被測定物の電圧情報を得るために、従来
のように一旦得られた時間波形をフーリエ変化する必要
はなくなり、短時間にしかも計算誤差を含むことなく被
測定物の電圧を周波数軸において計測することが可能に
なる。
検出器の出力はその基本周波数の整数倍の測定周波数ご
とに狭帯域増幅され、光検出器出力の周波数軸における
特性が電圧測定装置内で直接測定される。このため、周
波数軸における被測定物の電圧情報を得るために、従来
のように一旦得られた時間波形をフーリエ変化する必要
はなくなり、短時間にしかも計算誤差を含むことなく被
測定物の電圧を周波数軸において計測することが可能に
なる。
【図１】本発明の第１の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】第２実施例における被測定電気信号の周波数軸
における計測を示すグラフである。
における計測を示すグラフである。
【図４】従来の電圧測定装置の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図５】従来のスペクトラムアナライザを用いた周波数
軸における計測を示すグラフである。
軸における計測を示すグラフである。
２０…光源駆動装置、２１…ＣＷレーザ、２２…偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）、２３…波長板などの光学素
子、２４…対物レンズ、２５…Ｅ−Ｏプローブ、２６…
被測定デバイス、２７…駆動回路、２８…高速光検出
器、２９…狭帯域増幅器、３０…基本周波数抽出装置、
３１…周波数逓倍装置、３２…解析装置、３３…表示装
置。
ームスプリッタ（ＰＢＳ）、２３…波長板などの光学素
子、２４…対物レンズ、２５…Ｅ−Ｏプローブ、２６…
被測定デバイス、２７…駆動回路、２８…高速光検出
器、２９…狭帯域増幅器、３０…基本周波数抽出装置、
３１…周波数逓倍装置、３２…解析装置、３３…表示装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−170874（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−170876（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−273272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−64171（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/24 G01R 19/00 G01R 31/302
Claims (4)
- 【請求項１】 駆動手段から出力される所定の基本周波
数を有する駆動信号により駆動された被測定物に生じる
電界を測定する電圧測定装置であって、 電界が印加されると屈折率が変化する電気光学材料から
なるＥ−Ｏプローブと、 前記Ｅ−Ｏプローブに測定光を入射させる光源と、 前記Ｅ−Ｏプローブに入射して前記被測定物の電界によ
って変化した測定光を検出し、この検出光に応じた出力
信号を出力する光検出手段と、 前記基本周波数を抽出する基本周波数抽出手段と、 前記基本周波数抽出手段により抽出された前記基本周波
数の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段と、 前記光検出手段からの出力信号を前記測定周波数で狭帯
域増幅する狭帯域増幅手段と、 を備えたことを特徴とする電圧測定装置。 - 【請求項２】 駆動手段から出力される所定の基本周波
数を有する駆動信号により駆動された被測定物に生じる
電界を測定する電圧測定装置であって、 電界が印加されると屈折率が変化する電気光学材料から
なるＥ−Ｏプローブと、 前記Ｅ−Ｏプローブに測定光を入射させる光源と、 前記Ｅ−Ｏプローブに入射して前記被測定物の電界によ
って変化した測定光を検出し、この検出に応じた出力信
号を出力する光検出手段と、 前記光検出手段からの出力信号を入力し、周波数掃引に
より前記出力信号が有するピークの周波数を検知し、検
知された周波数のうち最小周波数を基本周波数として抽
出する基本周波数抽出手段と、 前記基本周波数抽出手段により抽出された前記基本周波
数の整数倍の測定周波数を生成する周波数逓倍手段と、 前記光検出手段からの出力信号を前記測定周波数で狭帯
域増幅する狭帯域増幅手段と、 を備えたことを特徴とする電圧測定装置。 - 【請求項３】 前記狭域帯域増幅手段で得られた信号の
振幅と位相とを計測する解析手段を更に備えたことを特
徴とする請求項１又は２に記載の電圧測定装置。 - 【請求項４】 前記位相は前記基本周波数抽出手段で抽
出された基本周波数を基準に計測されることを特徴とす
る請求項３記載の電圧測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22361894A JP3352244B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 電圧測定装置 |
| EP95306599A EP0702236A3 (en) | 1994-09-19 | 1995-09-19 | Voltage measuring system |
| US08/531,542 US5666062A (en) | 1994-09-19 | 1995-09-19 | Voltage measuring using electro-optic material's change in refractive index |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22361894A JP3352244B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 電圧測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886816A JPH0886816A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3352244B2 true JP3352244B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=16801031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22361894A Expired - Fee Related JP3352244B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 電圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352244B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6283507B2 (ja) * | 2013-11-29 | 2018-02-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体デバイス計測装置及び半導体デバイス計測方法 |
| CN106324342B (zh) * | 2016-08-22 | 2023-06-02 | 江苏南自通华智慧能源股份有限公司 | 一种基于查表的谐波检测方法 |
| JPWO2018198221A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2020-01-09 | 三菱電機株式会社 | 劣化診断装置および空気調和装置 |
| JP7154118B2 (ja) * | 2018-12-06 | 2022-10-17 | 株式会社日立製作所 | 非接触電圧計測装置および非接触電圧計測方法 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22361894A patent/JP3352244B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0886816A (ja) | 1996-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2371684C2 (ru) | Способ и устройство для измерения спектра временной области импульсов терагерцевого излучения | |
| US5120961A (en) | High sensitivity acousto-optic tunable filter spectrometer | |
| JP4046158B2 (ja) | 塗装膜測定方法及び装置 | |
| US5767688A (en) | Electro-optic voltage measurement apparatus | |
| EP0460696A2 (en) | Low noise pulsed light source utilizing laser diode and voltage detector device utilizing same low noise pulsed light source | |
| EP0197196A1 (en) | Electro-electron optical oscilloscope system for time-resolving picosecond electrical waveforms | |
| JPH03504765A (ja) | ピコ秒多重調波フーリエ蛍光計 | |
| US4975635A (en) | Voltage detector using a sampling type high-speed photodetector | |
| JP3352244B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| US5666062A (en) | Voltage measuring using electro-optic material's change in refractive index | |
| US3521958A (en) | Rapid scanning spectrophotometer | |
| JP3352543B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| JP2656686B2 (ja) | 光プローブ方法及び装置 | |
| JP3473925B2 (ja) | トリガ回路および電界測定装置 | |
| US3220003A (en) | Detector for varying carrier frequency signals | |
| JP3165873B2 (ja) | 電気信号測定方法および装置 | |
| JPH11287859A (ja) | レーザ距離計 | |
| JP3352239B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| US5625296A (en) | Electro-optic voltage measurement apparatus | |
| US4907885A (en) | Heterodyne laser diagnostic system | |
| JPH09197019A (ja) | 電気信号測定装置 | |
| US7218402B1 (en) | Wavefront sensor using hybrid optical/electronic heterodyne techniques | |
| JPH04121673A (ja) | 光サンプリング装置 | |
| JPH05273272A (ja) | タイミング差測定システム | |
| JPH0814522B2 (ja) | 光ファイバ障害点探索方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070920 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080920 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080920 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090920 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100920 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110920 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |