JPH01163675A - 波長多重化による多点計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、光を利用して複数点の被測定物裡量（電界
、磁界、音響、温度、圧力等）の測定をする多点計測装
置に関し、さらに詳細にいえば、複数の測定点に配置し
た光学センサを光ファイバにより直列に接続するととも
に、該光ファイバーの入射口から波長の異なる複数の光
を入射し、光学センサからの被測定物裡量に対応する変
調光を光電変換して被測定物裡量を測定するようにした
波長多重化による多点計測装置に関する。

〈従来の技術〉 従来からの波長多重化による多点計測装置は、第２図に
示すように、光ファイバー（ａ）の複数の中間点にフィ
ルタ（ｂ）を配置し、フィルタ（ｂ）に光学センサ（Ｃ
）を接続している。そして、光ファイバー（ａ）の終端
に分波器（ｄ）、光検出器（ｅ）を接続している。

そして、互に異なる複数の波長（λ１．λ２．・・・λ
ｎ）の光を光ファイバー（ａ）に入射し、光ファイバー
（ａ）の所定の位置からフィルタ（ｂ）により所定の波
長の光を選出し、この光に対して光学センサ（ｅ）によ
り被測定物裡量に対応した変調を施し、この変調光を光
ファイバー（ａ）に伝送している。

分波器（ｄ）によりこの伝送された複数の波長（λ１．
λ２．・・・λｎ）の光を分波し、光検出器（ｅ）によ
り各波長の光を光電変換し、この変換信号に基いて各測
定点からの被測定物裡量を測定している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記波長多重化による多点計測装置では、光学センサ（
Ｃ）により１つの波長に対して１つの被測定物裡量に対
応した変調をしているので、被測定物裡量の加算結果を
求める場合には、光検出器（ｅ）により光電変換したデ
ータを加算しなければならない。

しかしながら、上記のごとく光検出器（ｅ）がらの変換
後のデータの合計では、増幅器等の各種回路を経由する
ことか必要であり、その分課差が発生する虞れがある。

特に、送配電系統における零相成分の測定等における高
精度で被測定物裡量の加算値を検出する必要がある場合
において、送配電系統における零相成分は定格値に対し
て僅が０．０１％程度であり、出力レベルが非常に低く
、検出した各相成分に僅かでもばらつきが発生すれば、
この測定値の加算値である零相成分に、誤差が発生して
しまうことになる。

く目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高
精度で各測定点の被測定物裡量、および各測定点の被測
定物裡量の加算値を測定することができる波長多重化に
よる多点計測装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するための、この発明の波長多重化によ
る多点計測装置は、上記各光学センサの出力部に設けら
れ、上記各光学センサからの変調光を分岐する光分岐器
と、光ファイバーを介して光分岐器に接続され、上記分
岐光から所定の波長の光を選択するフィルタと、上記各
フィルタからの所定の波長の光を光電変換して被測定物
裡量の加算値を測定する加算値算出部と、当該被測定物
裡量の加算値と前段の被測定物裡量の加算値との差に基
いて各光学センサに加えられる被測定物裡量を測定する
個別物理量測定部とを有するものである。

く作用〉 上記この発明の波長多重化による多点計測装置によれば
、波長の異なる複数光を光ファイバを介して第１段の光
学センサに入射する。そして、光学センサにおいて、被
測定物裡量に対応した変調（例えば、位相差等）を透過
光に加え、出力光を＝　５− 光分岐器に出力する。光分岐器は光学センサからの出力
光を２方向に分岐し、一方の光を光ファイバーを介して
次段の光学センサに導くとともに、他方の光をフィルタ
に導く。そして、フィルタにより所定の波長の光を選択
し、フィルタからの光を光電変換し、この変換信号に基
いて第１段の光学センサに加えられた被測定物裡量を検
出する。

次に、上記次段の光学センサにおいて、第１段の光学セ
ンサからの出力光に次段の被測定物裡量に対応した変調
を加え、以下上記第１の光学センサ光学効果素子の出力
光の処理プロセスと同様に光分岐器により出力光を分岐
し、フィルタにより所定の波長の光を選択し、光電変換
する。

この光電変換した信号に基いて加算値測定部により第１
段と第２段との光学センサに加えられた被測定物裡量の
加算値を測定することができ、さらに、個別物理量測定
部により被測定物裡量の加算値と第１段において検出さ
れた被測定物裡量との差を求めることにより、第２段の
光学センサに加えられた被測定物裡量を測定することが
できる。

以後、各段において、第１段の光学センサから所定の段
の光学センサまでに、加えられ被測定物裡量の合計値、
および所定の段の光学センサに加えられる被測定物裡量
を測定することができる。

以上要約すれば、光ファイバーにより直列的に配置され
た複数の光学センサにより、波長の異なる複数の光に被
測定物裡量に対応した変調を加え、フィルタにより所定
の波長の光を選択し、上記フィルタからの光を光電変換
することにより、被測定物裡量の加算値を検出すること
ができ、また、被測定物裡量の加算値と前段までの被測
定物裡量の加算値との差を求めることにより、各光学セ
ンサにより加えられる単独の被測定物裡量をも検出する
ことができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は、この発明の波長多重化による多点計測装置の
一実施例を示し、この装置は、互に異なる複数の波長の
光線を発生する光発生部（１）と、送信用光ファイバー
（２）と、偏光子（３）と、送配電系統のｎ個の測定点
に配置されるポッケルス効果素子（４）と、光分岐器（
５）と、偏波面保存ファイバー（６）と、１／４λ板（
７）と、検光子（８）と、モニタ用光ファイバー（２′
）と、フィルタ（９）と、受信部（１０）とを有してい
る。そして、ポッケルス効果素子（４）、光分岐器（５
）、偏波面保存ファイバー（６）をこの順番にｎ組直列
に接続し、さらに上記光分岐器（５）の分岐口に１／４
λ板（７）、および検光子（８）を配置し、検光子（８
）にモニタ用光ファイバー（２′）を介在させてフィル
タ（９）を接続し、ｎ個のフィルタ（９）に受信部（１
０）を接続し、第１段のポッケルス効果素子（４）の前
には偏光子（３）を配置した構成である。

さらに詳細に説明すれば、光発生部（１）は、複数の波
長（λ１．λ２．・・・λｎ）のコヒーレントな光線を
夫々発生するｎ個の半導体レーザ（１１）と、合波器（
１２）とを有している。

送信用光ファイバー（２）、およびモニタ用光ファイバ
ー（２′）は、ガラス繊維等の従来から汎用されている
ものであり、上記光発生部（１）と偏光子（３）との間
に接続されている。

偏光子（３）は、送信用光ファイバー（２）からの各波
長の光を直線偏光するものである。

ポッケルス効果素子（４）は、送配電系統のｎ個の測定
点の電圧Ｖ１．※２．・・・※ｎに基く電界（以下、称
する）の作用を受けるものであり、光発生部（１）から
のｎ種の波長の直線偏光、または前段のポッケルス効果
素子（４）からのｎ種の波長の楕円偏光に、光の進行方
向に対して、平行に上記各点の電界を印加することによ
り楕円偏光するものである。尚、上記ポッケルス効果素
子（４）への電界の印加方式としては、光の進行方向に
対して直交する方向に電界を印加する横形変調を採用す
ることも可能である。

光分岐器（５）は、当該ポッケルス効果素子（４）がら
の楕円偏光の大部分を偏波面保存ファイバー（６）に伝
送するとともに、一部をモニタ用受信ファイバー（２’
）に伝送するものである。尚、ポッケルス効果素子（４
）の直列段数が少ない場合には、光分岐器−９＝ としてハーフミラ−等を使用することが可能である。

偏波面保存ファイバー（６）は、入射端から出射端まで
、偏波が保存される単一モードのファイバーであり、上
記ポッケルス効果素子（４）からの楕円偏光を隣接する
ポッケルス効果素子（４）に入射している。

１／４λ板（７）は、上記光分岐器（５）からの楕円偏
光を直線偏波に直すものである。

検光子（８）は、上記１／４λ板（７）からの直線偏波
の方向変化を強度変化に変えるものである。

フィルタ（９）は、グレーティングを用いた周期構造付
き導波路（図示しない）を有し、上記光分岐器（５）か
ら１／４λ板（７）、検光子（８）およびモニタ用光フ
ァイバー（２′）を通して伝送される複数の波長（λ１
．λ２．・・・λｎ）から所定の波長の光を選択するも
のであり、第１段のフィルタ（９）により、λ１の波長
の光線を選択し、以後第２段から第ｎ段の各フィルタ（
９）により夫々λ２からλｎの波長の光線を選択してい
る。

受信部００）は、上記各フィルタ（９）により選択され
た所定の波長の光を光電変換するホトディテクタ（ｌｏ
ｔ）と、ホトディテクタ（１０１）からの出力に基いて
上記各ポッケルス効果素子（４）に加えられた電界の加
算値（ベクトル和）を検出する加算値検出部（１０２）
と、前段までの電界加算値と当該加算値検出部（１０２
）により検出した電界加算値との差を求めて当該ポッケ
ルス効果素子（４）に加えられる電界を検出する個別電
界検出部（１０３）とを有する。

上記装置の動作は、以下の通りである。光発生部（１）
からの複数波長（λ１．λ２．・・・λｎ）の光を光フ
ァイバー（２）により第１段のポッケルス効果素子（４
）の前に配置された偏光子（３）に導き、６光を直線偏
光し、第１段のポッケルス効果素子（４）において、直
線偏光に測定点の電界ｖ１に応じた位相差を加え、楕円
偏光にする。

次に、上記第１段のポッケルス効果素子（４）からの複
数の楕円偏光は光分岐器（５）を透過して偏波面保存フ
ァイバー（６）に導かれるとともに、反射されて１／４
λ板（７）、検光子（８）を通り光ファイバー（２′）
に導かれる。そして、上記１／４λ板（７）により楕円
偏光を直線偏波し、さらに、検光子（８）により偏波方
向の変化を強度の変化に変える。

上記光ファイバー（２′）からの複数の波長光（λ１．
λ２．・・・λｎ）のうち、フィルタ（９）によりλ１
の波長のみが選択され、上記フィルタ（９）により選択
されたλ１の波長の光は受信部００）のホトディテクタ
（＋、０１．）により電気信号に変換され、この変換信
号に基いて上記第１段のポッケルス効果素子（４）に加
えられた電界Ｖ１を検出する。

また、上記光分岐器（５）を透過して偏波面保存ファイ
バー（６）に導かれたｎ種の波長の楕円偏光は、第２段
のポッケルス効果素子（４）により、さらに電界Ｖ２に
対応した位相差を加えられた楕円偏光となる。そして、
第２段のフィルタ（９）により、波長λ２の光を選択し
、この光を受信部（１０）において、ホトディテクタ（
１０１）により電気信号に変換し、この変換出力に基い
て加算値検出部（１０２）により第１段のポッケルス効
果素子（４）に加えられた電界Ｖ１と第２段のポッケル
ス効果素子（４）に加えられた電界ｖ２との加算値ｖ　
１＋Ｖ　２を測定する。さらに、第２段の個別電界検出
部（１０３）により、第１段の加算値検出部（１０２）
からの出力※１と、第２段の加算値検出部（１０２）か
らの出力Ｖｌ　＋Ｖ２との差を求めて第２段のポッケル
ス効果素子（４）に加えられた電界Ｖ２のみを検出する
。即ち、受信部００）おいて第１段のポッケルス効果素
子（４）に加えられる電界■１と、第２段のポッケルス
効果素子（４）第２段のポッケルス効果素子（４）単独
に加えられた電界ｖ２を検出する。

以後第３段から第ｎ段まで同様の処理を行ない。

各測定点に配置されたポッケルス効果素子（４）により
加えられる電界の加算値ΣＶｘを検出するとともに、こ
の加算値ΣＶＸと前段までの電界の加算値ΣＶ　ｘ−１
との差を求めることにより、各ポッケルス効果素子（４
）に加えられた単独の電界ＶＸを検出することとができ
る。

上記実施例によれば、送配電線と分離して電圧を測定す
ることができるので、絶縁の点を考慮する必要がなくな
る。また、各送配電線の電界の加算を光変調によって行
なっているので、零相成分の測定を精度高く行なえると
ともに、送配系電系統に特有の３相多回線の各送配電線
の位相状態を測定することができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、ポッケルス効果素子（４）に替えて、音響光
学効果素子、或は磁気光学効果素子を使用することが可
能であり、その他この発明の要旨を変更しない範囲内に
おいて、種々の設計変更を施すことが可能である。

〈効果〉 以上のようにこの発明の波長多重化による多点計測装置
によれば、複数の光学センサにより、波長の異なる複数
の光に被測定物裡量に対応した変調を加え、この変調し
た複数の光からフィルタにより所定の波長の光を選択し
、フィルタからの光を光電変換することにより、被測定
物裡量の加算値を高精度で検出することができるととも
に、被測定物裡量の加算値と前段までの被測定物裡量の
−１４＝ 加算値との差を求めることにより、各光学センサ　・に
より加えられる単独の被測定物裡量をも検出することが
できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の波長多重化による多点計測装置の
一実施装置図、 第２図は、従来例を示す図。 （２）（２’）・・・光ファイバー、 （４）・・・ポッケルス効果素子、（５）・・・光分岐
器、（６）・・・偏波面保存ファイバー、（９）・・・
フィルタ、（１０）・・・受信部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の測定点に配置した光学センサを 光ファイバにより直列に接続するととも に、該光ファイバーの入射口から波長の 異なる複数の光を入射し、光学センサか らの被測定物理量に対応する変調光を光 電変換して被測定物理量を測定するよう にした波長多重化による多点計測装置に おいて、 上記各光学センサの出力部に設けられ、 上記各光学センサからの変調光を分岐す る光分岐器と、 光ファイバーを介して光分岐器に接続 され、上記分岐光からの所定の波長の光 を選択するフィルタと、 上記各フィルタからの所定の波長の光 を光電変換して被測定物裡量の加算値を 測定する加算値算出部と、 当該被測定物理量の加算値と前段の被 測定物理量の加算値との差に基いて各光 学センサに加えられる被測定物理量を測 定する個別物理量測定部と、 を有することを特徴とする波長多重化に よる多点計測装置。