JPH02143173A - 光学式直流変成器 - 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〕 本発明は、光学式変成器に係り、特に、直流の電流、電
圧を測定するのに好適な光学式直流変成器に関する。

〔従来の技術〕

従来の光学式電流、電圧センサは、例えば第９図に光学
式電流センサとして示すように１発光光源１と、光ファ
イバ２と、偏光子３と、鉛ガラス等の磁気光学効果を有
するファラデーセル４と、検光子Ｓと、光ファイバ６．
７と、光−電気変換回路８．９と、演算回路１０とから
なっている。

このような光学式電流センサにおいては、被測定電流に
より生ずる磁界Ｈに対応した磁気光学効果による光偏光
面の回転が生じ、磁界Ｈがない場合に比べて入射光Ｉ０
の偏光面がθだけ回転するにの出射光を互いに直交する
二つの偏光成分に分け、さらに光−電気変換回路８，９
に通して出力Ｖ、、Ｖオを得る。ｋｏ、に、を比例定数
とすると。

次の（１）、（２）式が得られる。

Ｖ、＝に、Ｉ。（１＋５ｉｎ２θ）　　　　−・・−（
１）Ｖ２＝に、１．（１−ｓｉｎ２θ）　　　−−−−
−−（２）今、何らかの方法でに工＝に、となるように
調整できたとすると、次の（３）式が得られる。

Ｖ□＋Ｖ□ ｓｕｎ　２θ（１の範囲ではｓｉｎ　２θ〜２θとなり
、ファラデー回転角θに比例した出力すなわち導体電流
に比例した出力Ｖを得ることができる。

この検出方式は、前記（３）式を用いるため、被測定量
が直流電流でも検出できる。しかしＳ一般に、発光光源
１、光ファイバ２、偏光子３、ファラデーセル４、検光
子５、光ファイバ６．７、光−電気変換口ｍｓ、９など
の光伝送部分において、温度特性や経時変化などにより
光量の伝送特性が変化し、ｋ１＝に２の状態を保つこと
が非常に難しい、に１≠に２となル１（３）式テノ分子
ｖ、−ｖ２の誤差が大幅に増加ル、直流電流を検出する
際の誤差が大きくなるという欠点があった。直流電圧の
測定においても、（３）式を用いるため、同じような欠
点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この点を改良し、直流電圧・電界を測れるようにする試
みとして、特開昭５７−１４１５６２号に記載のように
、一定直流レベルの上に一定振幅の交流を重畳させた光
強度信号を光応用電圧センサに入射させ、その出射光を
電気信号に変換したのち９．この電気信号から交流信号
成分のみを除いた信号と交流信号成分のみを求めた信号
との二つの信号に分け、これら二つの信号の比を求める
とともに、入射光での直流成分と交流成分との比を求め
、これら二つの差を演算することも考えられている。す
なわち、光伝送経路での光量変動は。

もともとの発光強度に含まれる直流成分、交流成分とに
同じ割合いで表われるため、光伝送経路中ではその比は
ほぼ一定とみなしうろことに着目し。

その比を用いてセンサからの検出信号を補正しようとす
るものである。しかし、この方法では、センサからの出
射光の交流成分にもセンサ中でのポッケルス効果による
変調分が重畳されることに対する配慮がなく、直流電圧
を測定する際に非常に誤差が大きいという欠点がある。

さらに、特開昭５９−８８６６５号に記載のように、光
応用磁気センサからの出射光に含まれる交流成分を求め
、それを用いて検出信号を補正する方法も考えられてい
るが、被測定直流電流に含まれる交流電流分が小さいと
測定できないという欠点がある。また、被測定直流電流
に含まれる交流電流分の周波数が変わると測定誤差が大
きくなり・、さらに、交流電流分の周波数が低いとセン
サとしての応答速度が非常に遅いなどの欠点がある。

本発明の目的は、光伝送経路中に光量変動があっても、
その変動分を演算回路中で補正でき、直流電流または直
流電圧を高精度かつ安定に測定可能な光応用電流、電圧
変成器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、センサ゛自体に外部から一定の交流磁界また
は交流電界を印加し、センサからの出射光を少なくとも
二つの光信号に分け、各光信号を電気信号に変換したの
ち、各電気信号を交流信号成分と交流信号を除去した成
分とに分け、交流信号成分により前記交流信号を除去し
た成分を補正し、前記温度特性、経時変化等に起因する
検出誤差を常時補正するようにしたものである。

すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、一定
レベルの光を出射する発光光源と、前記出射光を偏光さ
せる偏光子と、磁気光学的効果または電気光学的効果を
前記偏光に与えるセンサと、このセンサからの出射光の
偏光の程度を検出する検光子と、検光子から出射する少
なくとも二つの光信号をそれぞれ電気信号に変換する光
−電気変換回路と、各電気信号から前記センサに印加さ
れる磁界または電界の強さを求める演算回路とを含む光
学式直流変成器において、前記センサが、そのセンサの
中に一定の交流磁界または交流電界を発生させる手段を
備え、前記演算回路が、各電気信号から前記交流成分の
みを求める手段と、各交流成分の比を求める手段と、前
記交流成分を除去した各電気信号を求める手段と、前記
各交流成分の比を用いて前記交流成分を除去した電気イ
ボ号を補正する手段とを備えた光学式直流変成器を提案
するものである。

本発明は、また、前記センサが、そのセンサの中に一定
の交流磁界または交流電界を発生させる手段を備え、前
記演算回路が、各電気信号から前記交流成分のみを求め
る手段と、前記交流成分を除去した各電気信号を求める
手段と、各光信号に対応して前記交流成分を除去した電
気信号と交流成分との客死を求める手段と、客死の信号
の差と和とを求める手段と、この差と和との比を用いて
前記磁界または電界の強さを求める手段とを備えた光学
式直流変成器を提案するものである。

前記磁気光学的効果を有するセンサは、具体的には、フ
ァラデーセルからなり、前記交流磁界発生手段は、ファ
ラデーセルの少なくとも一部に巻き回され一定の交流磁
界を発生するコイルと、このコイルに交流電力・を供給
する交流電源とを含む。

前記磁気光学的効果を有するセンサは、ギャップ付き鉄
心のギャップに挟持されたファラデーセルとすることも
でき、その場合は、前記交流磁界発生手段が、前記ギャ
ップ付き鉄心の少なくとも一部に巻き回され一定の交流
磁界を発生コイルと、当該コイルに交流電力を供給する
交流電源とを含む。

前記磁気光学的効果を有するセンサは、被測定磁界が印
加されるセルを含む複数のファラデーセルとし、偏波面
を保存し得る先導波路でそれらファラデーセル間を結合
してもよい。

一方、前記電気光学的効果を有するセンサが、一部分に
被測定電界が印加されるポッケルスセルからなる場合は
、前記交流電界発生手段は、ポッケルスセルの他の部分
に交流電界を印加する手段を含む。

前記電気光学的効果を有するセンサも、被測定電界が印
加されるセルを含む複数のポッケルスセルとし、偏波面
を保存し得る先導波路でそれらポッケルスセル間を結合
してもよい。

さらに具体的には、交流成分を除去した信号を求める手
段は低域フィルタからなり、交流成分のみを求める手段
はバンドパスフィルタおよび整流回路からなり、交禿成
分の比を求める手段は除算器からなり、補正手段は乗ｎ
ｆ！からなる。

また、交流成分を除去した信号と交流成分のみの（３号
との比を求める手段も除算器からなる。

〔作用〕

光学式磁気センサについて考える。センサへの入射光量
をＪ。とじ、被測定電流によるファラデーセルでの回転
角を０８とする。ファラデーセルに、印加する交流磁界
の周波数をｆ、ω＝２πｆとして、この交流磁界による
ファラデーセルでの回転角をθｔ　ｓｉｎ　ωｔとする
と、出射端において互いに直交する二つの偏光成分は、 Ｖ、＝に、Ｊ、　（１＋　ｓｉｎ　（２０＋２θｔ　ｓ
ｉｎ　ωｔ））　”・（４）ＶＰ＝　ｋｚ　Ｊｏ　（１
−ｓｉｎ　（２θ＋２θｔ　ｓｊｎ　ωｔ））　＝−（
５）となる。２θ、２θ！ともπ／２に比べて十分小さ
いとすると、 Ｖ１＝に、Ｊ、（１＋２８＋２θｔ　ｓｉｎ　ωｔ）＝
に、Ｊｏ（１＋２０）十に、Ｊｏ２ｏｚ　ｓｉｎ　ωｔ
　　−・（６）Ｖ２＝に、Ｊ、（１−２０）−に、Ｊ、
２θｔ　ｓｉｎωｔ　　−（１）を得る。ｋ８．　ｋ２
は光伝送経路での光量変動を含む比例定数である。（６
）　、　（７）式の右辺第２項が交流成分のみの信号で
あるから、これをとり出すことによりｋよ、に２の比が
求められる。　（６）、（７）式から交流成分のみを除
去すると、 ■１′＝に１・Ｊｏ（１千２θＩ）　　・・・・・・（
８）Ｖ、’　＝に、・Ｊｏ（１−２θＩ）　　・・・・
・・（９）となる。前記に１．に、の比が求められてい
ると、（８）、（９）式中のに、、　ｋ、にその補正を
加えることにより、（８）、（９）式の比例係数に１．
に、をほぼ同じにでき、前記（１）〜（３）式と同様フ
ァラデー回転角θ１に比例した出力が得られる。被測定
磁界はこの回転角θ１に比例するから、被測定磁界が求
められる。

また、（６）式の第１項と第２項の比をとり、（７）式
の第１項と第２項の比をとり、それらの差をとると、フ
ァラデー回転角に比例した出力が得られる。

一方、光学式電界センサにおいても、被測定電界による
ポッケルスセルでの位相差をＦｌとし。

交流電界によるポッケルスセルでの位相差を「ｔｓｉｎ
　ωｔとすると、光学式磁界センサと同様、ＶＬ＝に、
’Ｊ、（１＋ｓｉｎ　（ｒ”＋＋ｒ’ｚ　ｓｉｎ　ωｔ
））　　＝（１０）Ｖｚ＝Ｊ’ＪＩｌ（１ｓｉｎ　（ｒ
’ｔ＋ｒ’ｚ　ｓｉｎ　ωｔ））　　・＝（］、１）と
なるｓｒｌ＋ｒ’ｆｉともπ／２に比べて十分小さいと
すると、 Ｖ１＝に１′Ｊａ（１＋　Ｉ”　ｔ　＋　ｒｉ　ｓｉｎ
　ωｔ）＝に１Ｊ６　（１＋　ｒ”　ｔ）　＋　ｋ％　
Ｊ＠　ｒ　ｔ　ｓｘｎ　（１）　ｔ　　・・（１２）ｖ
２＝ｉ＜２’Ｊａｃｉ　　ｐｉ）　　ｋｚ’Ｊ６ｒ”ｘ
　Ｓｉｎ　ωｔ　　−（ｉ３）を、得る。すなわち、前
記光電圧センサと同様、位相差ｒ＋に比例した出力が得
られ、被測定電界はこの位相差「、に比例するから、被
測定電界が求められる。

〔実施例〕

以下１本発明による光学式直流変成器の一実施例を第１
図および第２図により説明する。

本実施例の光学式直流変成器は、第１図に示すように１
発光光源１．と、光ファイバ２と、偏光子３と、ファラ
デーセル４と、検光子５と、光ファイバ６．７と、光−
電気変換回路８，９と演算回路１０と、交流電源２０と
、交流磁界を発生するためのコイル２１とからなる。演
算回路１０の詳細は第２図により後述する。

発光光源１は１発光ダイオード、レーザダイオードなど
により一定出力の光を発光する。この光は、光ファイバ
２に導びかれた後、偏光子３で直線偏光され、ファラデ
ーセル４に入射する。ファラデーセル４では、導体１５
に流れる電流により生ずる磁界に比例したファラデー回
転θ１と、コイル２１により外部から印加した交流磁界
に比例したファラデー回転θｉ　Ｓｉｎ　ωｔが生ずる
。交流電源２０の周波数ｆ（ω＝２πｆ）は、被測定電
流または被測定磁界に含まれる交流成分の周波・数より
十分大きい値に選んでおけば良い。ファラデーセル４か
らの光は、セル４の出射光端においた検光子５により、
互いに直交する二本の偏光成分Ｉｐ、Ｉｓに分けられ、
光ファイバ６．７により伝送された後、光−電気変換回
路８，９に入り、電気信号に変換される。このとき、出
射端でのＰ偏光面に対して４５°傾けた直線偏光を得る
ように偏光子３を設置すると、前記二つの偏光成分Ｉｐ
、Ｉｓとして次式を得る。

Ｔｐ＝ｋｐ・Ｉｏ・（１＋５ｉｎ（２０＋＋２０１ｓｉ
ｎ　ωｔ））・・・・・・（］４） Ｉｓ＝ｋｓ・Ｉｏ・（１−ｓｉｎ（２θ１＋２０１　ｓ
ｊｎ　（１１ｔ））・・・・・・（１５） ここで、ｋｐ、ｋｓは比例定数であり、工０も含めて一
般に時間的に変動するものである。２θ１および２θ、
をπ／２に比べて十分小さくなるように選ぶこと。

Ｉｐ＝　ｋｐ・Ｉｏ（１＋　２θｔ＋２０ｘ　ｓｉｎ　
（１１ｔ）　−＝（１６）Ｉｓ＝ｋｓ４ｏ（１−２Ｂ＋
＋２０ｔ　ｓｉｎ　（１）　ｔ）　−−（１７）を得る
。

このような二つの偏光成分Ｉｐ、ＩＳ＋は第１図での光
−電気変換回路８，９に導びかれ、演算回路１０により
被測定電流または磁界に比例したファラデー回転角θ、
として検出される。第２図を参照して、その演算方法を
説明する。

前記二つの光信号ＩＰ＋ＩＳは、光−電気変換回路８，
９により電気信号に変換された後、おのおの二つの信号
処理回路への入力信号として分岐される。一方は、バン
ドパスフィルタ１０１゜１０２を通り、整流回路１０３
，１０４により整流される。バンドパスフィルタ１０１
，１０２の通過周波数は、交流電源２０の周波数と−・
致させる。このときに出力されるのは交流成分のみとな
り。

Ｉ　Ｐ（ＡＣ）＝に’・ｋＰ・■０・２θ□　・・・出
（１８）Ｉ　ｓ　（ＡＣ）＝　ｋＩ−ｋｓ−Ｉｏ２θｔ
　　−−（１９）を得る。そこで、除算器１０７により
、Ｉｐ（ＡＣ）とｌ５（ＡＣ）の比を求めて。

ｌ５（ＡＣ）　　　　　ｋｓ を得る。一方、前記二つの信号処理回路への入力信号と
して分岐された他方の信号は、低域フィルタ１０５，１
０６を通る。この低域フィルタのカットオフ周波数は、
交流電源２ｏの周波数より十分低く、しかも、被測定磁
界に含まれる周波数より高く選ぶ、このとき、低域フィ
ルタ１０５，１０６の出力信号は、 １：　ｐ（ＤＣ）＝Ｊｃ’　・ｋｐＩｏ（１＋２θ、）
・（２１）Ｔ　ｓ　（ＤＣ）＝　ｋ’　・ｋｓ・Ｉｏ（
１−２ｓ＋）−（２２）となる、このｌ５（ＤＣ）に前
記Ｉ　ｐ　（ＡＣ）　／Ｉ　ｓ　　（ＡＣ）＝ｋｐｓを
乗算すると。

ｋｐｓＸＩｓ（ＤＣ）＝（ｋｐ／ｋｓ）・ｋ、’−ｋｓ
・Ｉｏ（１−２０１）＝に’　・ｋｐ・Ｉｏ（１−２θ
υ　−−−−−−（２３）を得る。Ｉｐ　（ＤＣ）とこ
のｋｐｓ・Ｉ　ｓ（Ｄ　Ｃ）に基づき、減算器１０９．
加算器１１０．除算器１１１、を用いて、（２４）式を
演算することにより、Ｉｐ（ＤＣ）＋ｋｐｓ・ｌ５（Ｄ
Ｃ） 被測定電流または被測定磁界に比例するファラデー回転
角θｆが求められる。上記演算回路は、直流信号を除去
することなくファラデー回転角θ１を求めることができ
るという特徴を持っている。

ファラデー回転角θ鷺を検出する演算方法の他の実施例
を第３図に、より説明する。第３＠において、前記第１
図の構成により検出される二つの光信号Ｉｐ、Ｉｓは、
光−電気変換回路８，９により電気信号に変換された後
、おのおの二つの信号処理回路への入力信号として分岐
される。それぞれの信号の一方は低域フィルタ１０５，
１０６を通る。この低域フィルタのカットオフ周波数は
前記と同じ考えで選ばれる。このとき、低域フィルタ１
０５．１０６からの出力信号として前記（２１）。

（２２）式を得る。一方、前記二つの信号処理回路への
へ力として分岐されたそれぞれの他方の信号は、バンド
パスフィルタ１０１，１０２を通り、整流回路１０３，
１０４により整流される。バンドパスフィルタの通過周
波数は前記と同じ考えで選ばれる。このときに出力され
る信号は交流成分のみとなり、前記（１ｇ）、　（１９
）式を得る。このようにして得られた４つの信号を、除
算回路１１２゜１１３の入力信号として、 Ｉ　Ｐ（ＤＣ）／　Ｉ　Ｐ（ＡＣ）＝（ｋ’／ｋ”）（
１＋　２０１）／２θ。

・・・・・（２５） Ｉ　５（ＤＣ）／　Ｉ　５ＣＡＣ）＝（ｋ’／に’）（
１−２０＋）／２Ｌ・・・・・・（２６） を得る。このＩ　Ｐ　（、Ｄ　Ｃ）／　Ｉ　Ｐ　（Ａ　
Ｃ）とｌ５（ＤＣ）／ｌ５（ＡＣ）に基づき、減算器１
１４．加算器１１５、除算器１１６を用いて、（２７）
式を演算することにより Ｉ　Ｐ（ＤＣ）／　Ｉ　Ｐ（Ａ　Ｃ）＋　Ｉ　５（ＤＣ
）／　ｒ　５（ＡＣ：）・・・・・・（２７） 被測定電流または被測定磁界に比例するファラデー回転
角θ、が求められる。上記演算回路は、直流信号を除去
することなくファラデー回転角θ１を求めることができ
るという特徴を持っている。

本発明の他の実施例を第４図に示す。本実施例では、被
測定電流が流れる導体１５を囲むようにギャップ付き鉄
心１６が配置され、そのギャップ部に偏光子３．ファラ
デーセル４．検光子５を有する光応用磁界センサが置か
れる。鉄心１６の少なくとも一部に交流電源２０からの
交流磁界発生用コイル２１が巻き回されており、鉄心中
に交流磁界を流す。このとき、鉄心中に生ずる磁束は、
導体１５中を流れる。電流により生ずる磁束と、交流電
源による磁束とが重畳して形成されることになる。した
がって、発光光源１からの光が偏光子３を通ってファラ
デーセル４に入射すると、出射光はファラデー回転を受
ける。その結果、検光子５の出力は、 Ｉｐ＝ｋｐ、・Ｉｎ（Ｌ＋５ｉｎ（２θ＋＋２Ｌｓｉｎ
ωｔ）　　−（２８）１、＝に５，４゜（１−５ｉｎ（
２Ｏｒ＋２θｚ　ｓｉｒ＋ωｔ）　　−・−＝−（２９
）になる。ここで、θ、は導体に流れる被測定電流に対
応した磁界により生ずるファラデー回転角。

Ｏｌは交流磁界により生ずるファラデー回転角である、
このＩｐ、Ｉｓは、前記（１４）、　（１，５）式と同
じである。このＩＰ、Ｉ５を用いて前記と同じように演
算すると、被測定電流に比例する回転角θ１を検出でき
る。

本発明の他の実施例を第５図に示す、ファラデーセル４
の少なくとも一部に交流磁界発生用コイル２１を巻き回
す、偏光子３を通って直線偏光された光は、ファラデー
セル４を往復反射しながら進む間に、被測定磁界Ｈおよ
び交流磁界の影響を受けてファラデー回転する。その結
果、検光子５の出力は、 Ｉｐ＝ｋｐ２’ｌ６（１＋５ｉｎ（２θｈ＋２　　θｚ
　　ｓｉｎωｔ）　　　−（３０）Ｉ　ｓ＝　ｋ　ｓｚ
　・Ｉ　５　（１，−５ｉｎ（２θ、＋２θｘ　５ｉｎ
ｃ、＋ｔ）　　＝−＝（３１）になる、θｈは被測定磁
界Ｈにより生ずるファラデー回転角である。このＩｐ、
Ｉｓは、前記（１４）。

（１５）式と同じであり、前記と同様に演算すると、被
測定磁界に比例する回転角θ、を検出できる。

本発明の他の実施例を第６図に示す。ファラデーセル４
を少なくとも二つ以上に分割し、偏光面を保持しうる光
導波路１７でその間を接続し、−方のファラデーセル４
に被測定電流により生ずる磁、界が加わるようにし、他
方のファラデーセル４Ａに交流電源２ｏによる交流磁界
発生用コイル２１を巻き回した構成とする。偏光子３に
より直線偏光された光は、一方のファラデーセル４Ａを
通ることによりファラデー回転θｔ　ｓｉｎωｔを受け
。

偏光面を保持しうる光導波路１７によりその偏光状態を
保ったまま他方のファラデーセル４に入射する。ファラ
デーセル４において被測定電流により生ずる磁界に対応
するファラデー回転θ１を受ける。その結果、検光子５
の出力は。

工ｐ＝Ｌ３４．（１＋５ｉｎ（２θ１＋２θｔ　ｓｉｎ
ωｔ）　　−−−（３２）Ｉｓ＝ｋｓ３・Ｉｏ（１−５
Ｌｎ（２Ｌ＋２θｔ　５ｉｎｃ、＋ｔ）　　−−（３３
）になる、このＬｌ　丁Ｓは、前記（１，６）、　（１
，７）式と同じであり、前記と同様に演算すると、被測
定電流または被測定磁界に比例したファラデー回転角θ
１を検出できる。偏光面を保持する光導波路１７を１例
えば光学ガラスまたは空間伝送路とすれば、ファラデー
セル４を高電位部に置いてファラデーセル４Ａを大地電
位部に置けば、その間の絶縁を保持することが容易とな
る。

第７図は、本発明の他の実施例すなわち光学式電圧変成
器の例を示している。ポッケルスセル１１の一部に交流
型ｇ２０による電界を加え、他の部分に被測定電界Ｅｏ
ｃを加える。偏光子３により直線偏光された光は、１／
４波長板１２を通って円偏光となる。この円偏光がポッ
ケルスセル１１を通るうちに、交流電界による位相差Ｆ
。

ｓｉｎωｔと被測定電界Ｅｏｃによる位相差Ｆｌが発生
する。したがって、出射端の検光子５の出力は、Ｉｐ＝
ｋｐ４・Ｉｏ（１＋５ｉｎ（「＋＋ｒ”１ｓｉｎωｔ）
　　−−−−−−（３４）Ｉｓ＝ｋｓ、４．（１−ｓｉ
ｎ（ｒ’ｔ＋ｒ’ｚｓｉｎωｔ）　　・−・（３５）と
なる。このＩｐ、Ｉｓは、前記（１４）、　（１ｓ）式
において、２θ、の代わりにｒＩを、また２ａｚの代わ
りにＦ！を代入しただけである。したがって、前記と同
様に演算すると、被測定電界に比例した位相差「、を検
出できる。

第８図は、本発明の他の実施例すなわち光学式電圧変成
器の例を示している。ポッケルスセル１１を少なくとも
二つ以上に分割し、偏光面を保持しうる光導波路１７で
その間を接続し、一方のポッケルスセル１１に被測定電
界Ｅｏｃを加え、他方のポッケルスセルＩＩＡに交流電
源２０による交流電界を加える。偏光子３により直線偏
光とされた光は、１／４波長板１２を通って円偏光とな
る。この円偏光がポッケルスセル１１．　Ａを通るうち
、交流電界による位相差ｒ”ｒｓｉｎωｔを生じ、偏光
面を保持しうる光導波路１７によりその偏光面を保った
まま他方のポッケルスセル１１に入射する。ポッケルス
セル１１において被測定電界Ｅｏｃにより位相差ＦＩを
生ずる。その結果、検光子５の出力は、 Ｉｐ＝ｋｐｓ４゜（１＋５ｉｎ（ｒ’ｔ＋ｒ’ｒ　ｓｉ
ｎωｔ）　　−−−−−（３ｓ）Ｉｓ＝ｋｓ５４゜（１
−ｓｉｎ（ｒｉ＋Ｆ１ｓｉｎωｔ）　　＝−・（３７）
となる。このＩＰ、Ｉｓは、前記（１４）、　（１５）
式において２０１の代わりにｒＩを、また２θｌの代わ
りにＦ□を代入しただけである。したがって、前記と同
様に演算すると、被測定電界Ｅｏｃに比例した位相差「
１を検出できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光伝送経路中における温度特性や経時
変化などに起因する直流電流または直流電圧の検出誤差
を常時補正できるので、直流電流または直流電圧の高精
度測定を長期間にわたり安定に実行可能である。

さらに１本発明によれば、直流だけでなく交流電流・電
圧についても同様に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学式電流変成器の一実施例の構
成を示す図、第２図は第１図実施例に用いる演算回路の
一実施例の構成を示すブロック図。 第３図は第１図実施例に用いる演算回路の他の実施例の
構成を示すブロック図、第４図、第５図。 第６図はそれぞれ本発明による光学式電流変成器の他の
実施例の構成を示す図、第７図、第８図はそれぞれ本発
明による光学式電圧変成器の実施例の構成を示す図、第
９図は従来の光学式電流変成器の一例の構成を示す図で
ある。 １・・・発光光源、２・・・光ファイバ、３・・・偏光
子。 ４．４Ａ・・・ファラデーセル、５・・・検光子、６゜
７・・・光ファイバ、８，９・・・光−電気変換回路、
１０・・・演算＠路、１１．ＩＩＡ・・・ポッケルスセ
ル、１２・・・１７４波長板、１５・・導体、１６・・
・ギャップ付鉄心、１７・・・先導波路、２ｏ・・・交
流電源、２１・・・交流磁界発生用コイル、１０１゜１
０２・・・バンドパスフィルタ、１０３，１０４・・整
流回路、１０５，１０６・・・低域フィルタ。 １０７．１１１，１１．２，１１３・・・除算器。 １０８・・・乗算器、１０９，１１４・・・減算器。 １１０．１１５・・・加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定レベルの光を出射する発光光源と、前記出射光
   を偏光させる偏光子と、磁気光学的効果または電気光学
   的効果を前記偏光に与えるセンサと、当該センサからの
   出射光の偏光の程度を検出する検光子と、当該検光子か
   ら出射する少なくとも二つの光信号をそれぞれ電気信号
   に変換する光−電気変換回路と、前記各電気信号から前
   記センサに印加される磁界または電界の強さを求める演
   算回路とを含む光学式直流変成器において、 前記センサが、当該センサの中に一定の交流磁界または
   交流電界を発生させる手段を備え、前記演算回路が、前
   記各電気信号から前記交流成分のみを求める手段と、前
   記各交流成分の比を求める手段と、前記交流成分を除去
   した各電気信号を求める手段と、前記各交流成分の比を
   用いて前記交流成分を除去した電気信号を補正する手段
   とを備えた ことを特徴とする光学式直流変成器。 ２、一定レベルの光を出射する発光光源と、前記出射光
   を偏光させる偏光子と、磁気光学的効果または電気光学
   的効果を前記偏光に与えるセンサと、当該センサからの
   出射光の偏光の程度を検出する検光子と、当該検光子か
   ら出射する少なくとも二つの光信号をそれぞれ電気信号
   に変換する光−電気変換回路と、前記各電気信号から前
   記センサに印加される磁界または電界の強さを求める演
   算回路とを含む光学式直流変成器において、 前記センサが、当該センサの中に一定の交流磁界または
   交流電界を発生させる手段を備え、前記演算回路が、前
   記各電気信号から前記交流成分のみを求める手段と、前
   記交流成分を除去した各電気信号を求める手段と、前記
   各光信号に対応して前記交流成分を除去した電気信号と
   前記交流成分との各比を求める手段と、前記各比の信号
   の差と和とを求める手段と、当該差と和との比を用いて
   前記磁界または電界の強さを求める手段とを備えた ことを特徴とする光学式直流変成器。 ３、請求項１または２に記載の光学式直流変成器におい
   て、 前記磁気光学的効果を有するセンサが、ファラデーセル
   からなり、 前記交流磁界発生手段が、前記ファラデーセルの少なく
   とも一部に巻き回され一定の交流磁界を発生するコイル
   と、当該コイルに交流電力を供給する交流電源とを含む ことを特徴とする光学式直流変成器。 ４、請求項１または２に記載の光学式直流変成器におい
   て、 前記磁気光学的効果を有するセンサが、ギャップ付き鉄
   心のギャップに挟持されたファラデーセルからなり、 前記交流磁界発生手段が、前記ギャップ付き鉄心の少な
   くとも一部に巻き回され一定の交流磁界を発生コイルと
   、当該コイルに交流電力を供給する交流電源とを含む ことを特徴とする光学式直流変成器。 ５、請求項１または２に記載の光学式直流変成器におい
   て、 前記磁気光学的効果を有するセンサが、被測定磁界が印
   加されるセルを含む複数のファラデーセルからなり、 前記交流磁界発生手段が、前記被測定磁界が印加される
   セル以外のファラデーセルの少なくとも一部に巻き回さ
   れ一定の交流磁界を発生するコイルと、当該コイルに交
   流電力を供給する交流電源とを含み、 偏波面を保存し得る光導波路で前記ファラデーセル間を
   結合した ことを特徴とする光学式直流変成器。 ６、請求項１または２に記載の光学式直流変成器におい
   て、 前記電気光学的効果を有するセンサが、一部分に被測定
   電界が印加されるポッケルスセルからなり、 前記交流電界発生手段が、前記ポッケルスセルの他の部
   分に交流電界を印加する手段を含むことを特徴とする光
   学式直流変成器。 ７、請求項１または２に記載の光学式直流変成器におい
   て、 前記電気光学的効果を有するセンサが、被測定電界が印
   加されるセルを含む複数のポッケルスセルからなり、 前記交流電界発生手段が、前記被測定電界が印加される
   セル以外のポッケルスセルに一定の交流電界を印加する
   手段を含み、 偏波面を保存し得る光導波路で前記ポッケルスセル間を
   結合した ことを特徴とする光学式直流変成器。 ８、請求項１に記載の光学式直流変成器において、前記
   交流成分を除去した信号を求める手段が、低域フィルタ
   からなり、 前記交流成分のみを求める手段が、バンドパスフィルタ
   および整流回路からなり、 前記交流成分の比を求める手段が、除算器からなり、 前記補正手段が、乗算器からなる ことを特徴とする光学式直流変成器。 ９、請求項２に記載の光学式直流変成器において、前記
   交流成分を除去した信号を求める手段が、低域フィルタ
   からなり、 前記交流成分のみを求める手段が、バンドパスフィルタ
   および整流回路からなり、 前記交流成分を除去した信号と交流成分のみの信号との
   比を求める手段が、除算器からなることを特徴とする光
   学式直流変成器。