JPH04320975A - 静電気監視装置 - Google Patents

静電気監視装置

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JPH04320975A
JPH04320975A JP18207491A JP18207491A JPH04320975A JP H04320975 A JPH04320975 A JP H04320975A JP 18207491 A JP18207491 A JP 18207491A JP 18207491 A JP18207491 A JP 18207491A JP H04320975 A JPH04320975 A JP H04320975A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
static electricity
analyzer
optical
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Application number
JP18207491A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Okada
岡田 潤一
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Koatsu Gas Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Koatsu Gas Kogyo Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可燃性の液体、蒸気あ
るいは微粉体等が存在し、静電気が爆発を引き起こす危
険性がある雰囲気において、帯電した静電気による電界
を安全に、且つ、正確に測定し爆発の危険を予知する静
電気監視装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】精製油類のタンカーへの積み込み、タンカ
ーから石油タンクへの荷揚げ、微粉体のダクト搬送、化
学プラントにおける可燃性液体または蒸気搬送において
は、流体が管壁と接触することにより帯電し、装置内に
電荷が蓄積されると、装置内の先鋭な突起物との間に、
火花放電を生じて液体、蒸気あるいは微粉体に着火し爆
発に至ることがよく知られている。このような可燃性流
体の搬送中における静電気電界強度を常時、安全に、か
つ正確に把握できれば、静電気を起因とする大事故は大
輻に削減できるものと予想される。このような社会的要
請により、従来から種々の静電気監視装置が発明されて
いる。代表的なものに電気光学効果(ポッケル効果)を
利用した静電気監視装置がある。図8にその代表的な構
成例を示す。
【0003】図8において、15はセンサー部で静電気
の発生している可燃性流体中に置かれ、16は制御部で
可燃性流体から離れた位置に置かれる。制御部16は所
要の波長の光を発する発光素子1、光を電圧に変換する
フォトダイオードなどの受光素子9および増幅回路10
から構成され、センサー部15は、光ファイバーコリメ
ータ2、偏光子3、両側面に電極5を備えたポッケルス
素子4、1/4波長板6、検光子7から構成され、制御
部16とセンサー部15は光ファイバー8で接続されて
いる。ここで発光素子1を出た光は光ファイバー8を透
過し、端末の光ファイバーコリメータ2で集光し平行光
線として偏光子3に照射される。偏光子3を透過した光
は光軸に垂直な一方向成分のみの直線偏光として取り出
される。この直線偏光は、両側面の電極5により周囲の
液体中の静電気による電圧を印加されたポッケルス素子
4を通過するとき、印加電圧に応じた小さな位相差が生
じる。ポッケルス素子4を透過した光は、さらに1/4
波長板6を透過し、π/2の位相差が加えられた楕円偏
光となる。この楕円偏光は、検光子7により光軸に垂直
な直交した二成分のうちの一成分の直線偏光として取り
出され、光ファイバーコリメータ2、光ファイバー8を
経て、光−電圧変換素子9に照射され、照射された光の
強度に応じて得られた電圧は増輻回路で出力増幅され、
信号として取り出される。このポッケルス素子4および
1/4波長板6を通過した楕円偏光は、ポッケルス素子
4への印加電圧に依存し、ある範囲のポッケルス素子4
への印加電圧においては、検光子7を透過した光の強度
は、印加電圧に比例することが知られている。従って、
増幅回路10から出力される電圧も印加電圧に比例して
出力される。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】上記の従来技術は、
一部実用化されているが次の問題点がある。まず、セン
サー部15と制御部16は光ファイバー8で接続され、
光は光ファイバー8内を屈折しながら進行する。この場
合、光ファイバー8に曲げ等により応力が生じると屈折
率が変化し光の透過率に影響を与える。この結果、ポッ
ケルス素子4に印加される電圧に変化がなくても増幅回
路10から出力される電圧が変動することとなり、静電
気電界強度の監視装置としては非常に不都合である。ま
た、従来技術では、検光子7から取り出される直交する
二成分のうち一成分のみを光ファイバーコリメータ2を
介して取り出しているため、ポッケルス素子4に印加さ
れる電圧の変化は、取り出した一成分の光の強度のみに
依存することとなり、微小な電圧変化の完全な検出がで
きない問題点がある。また、従来技術では、光は発光素
子1から連続的に出射されるが、一般的にBi12Si
O20あるいはBi12GeO20  ような電気光学
効果を有するポッケルス素子に、光が照射されると体積
抵抗率が大きく減少することが知られている。例えばB
i12SiO20場合、暗状態で1014Ω・cmであ
る体積抵抗率が、波長458mmの光を2.5mW/c
m2の強度で照射すると108Ω・cmに減少するとい
うデータが報告されている。体積抵抗率が減少するとポ
ッケルス素子4の両側面の電極5に印加された電荷はポ
ッケルス素子を透過して、漏洩しやすくなる。従って、
被測定雰囲気が高抵抗の物質で構成されている場合は、
漏洩する電荷量と、被測定雰囲気から電極に補充される
電荷量のバランスが崩れ、電極5、5間の電位差は徐々
に減少する結果、被測定雰囲気の静電気電界強度の正確
な測定が困難となる問題点がある。
【0005】
【上記問題点を解決するための手段】本願第1発明は、
平行に配置した円板状の金属製静電気集電極と当該電極
との間に配置した円筒状の絶縁体で形成される内側中空
部に、前記偏光子、光学素子、1/4波長板、検光子を
一直線上に配置し、検光子の出口側に、検光子を透過し
た直交する2軸成分の直線偏光を各々別々に取り出すた
めの2個の光ファイバーコリメータをそれぞれ直角に配
置する。本願第2発明は、発光素子の前にパルス発生器
を設けて発光素子から発せられる光をパルス化し、光が
光学素子を透過する時に生じる光学素子の体積抵抗の減
少による印加電圧の低下を防止する。
【0006】
【実施例】以下、図1ないし図4を参照して本発明を実
施例に基づいて詳細に説明する。図1は、本願第1発明
の静電気監視装置の大要を示し、12はセンサー部で静
電気が発生している可燃性流体中に置かれ、13は制御
部で可燃性流体から離れた位置に置かれる。制御部13
は、発光ダイオードなどの発光素子1、光を電圧に変換
するフォトダイオードなどの受光素子9、差分演算回路
11、および増幅回路10から構成され、センサー部1
2は、光ファイバーコリメータ2、偏光子3、両側面に
電極5を備えたポッケルス素子4、1/4波長板6、偏
光ビームスプリッタなどの検光子7から構成され、制御
部13とセンサー部12は光ファイバー8で接続されて
いる。ここで発光素子1を出た光は、光ファイバー8を
透過し、端末の光ファイバーコリメータ2で集光し平行
光として偏光子3に照射される。偏光子3を透過した光
は光軸に垂直な一方向成分のみの直線偏光として取り出
される。このような直線偏光は、両側面の電極5により
周囲の流体中の静電気による電圧を印加されたポッケル
ス素子4で、印加電圧に応じた小さな位相差が生じる。 ポッケルス素子4を透過した光は、さらに1/4波長板
6を透過し、π/2の位相差が加えられた楕円偏光とな
る。この楕円偏光は、検光子7で光軸に垂直な直交した
x成分、y成分の二成分として取り出される。ここで、
楕円偏光の各々の成分を、各々光ファイバーコリメータ
2、2および光ファイバー8、8を経て、受光素子9、
9に導き各々光−電圧変換したのち、差分演算回路11
でy成分とx成分の出力電圧の差(V=Vy−Vx)を
演算する。演算値を出力増幅し、出力値として取り出す
【0007】図3および図4は、センサー部12の詳細
を示す断面図で、平行に配置した金属製の静電気集電極
21、22と当該電極間に配置した絶縁体20で形成さ
れる空間内において一方の静電気集電極22にセラミッ
クなどの絶縁体のベース19を接着材などで固定し、当
該ベース上に偏光子3、両側面に電極5を備えたポッケ
ルス素子4、1/4波長板6、および検光子7を一列に
配置し、検光子7の出口側に検光子7の光軸上および直
角方向に光ファイバーコリメータ2、2を配置している
。各々の光ファイバーコリメータ2、2、2は、絶縁体
20を貫通する防油、防水型のコネクター25に光ファ
イバー8、8、8で接続されている。また、ポッケルス
素子4の両側面に蒸着された電極5、5の一方は上部静
電気集電極21に、他方は下部静電気集電極22に、電
線17および18で接続されている。なお、図3におい
て、23はシール用の”O”リング、24は固定ねじで
あり、図4において、26は光ファイバー8、8、8を
収納する防油、防水型のケーブル、29はレセプタクル
27と絶縁体20とをシールする”O”リング、28は
ボルトである。
【0008】つぎに、本願第1発明の作用効果を説明す
る。図5、図6を参照して、図5は、ポッケルス素子4
に印加される電圧と、出力電圧の測定例で、曲線Bは、
y成分の出力特性、曲線Cは、x成分の出力特性、曲線
Aは、y、x成分出力の差の出力特性である。従来技術
では、曲線Bで表される出力を最終出力としており、本
発明では、曲線Aで表される出力を最終出力としている
。図5から明らかな様に、最終出力は、従来技術に比べ
て、2倍の出力値を取り出すことができる。図6は、光
ファイバー8に外部から応力を加えた時の出力特性例で
、曲線B’は、y成分の出力特性、曲線C’は、x成分
の出力特性、曲線A’は、y、x成分出力の差の出力特
性である。外部から応力が加わった場合、透過率の減少
に伴い、x成分、y成分とも出力が変化する。従って、
従来技術のように一成分だけを取り出している場合は、
外部からの応力の影響が、そのまま出力に影響するが、
曲線A’に見られるように、、y、x成分出力の差は、
全く変化しない。つまり外部からの応力の影響を受けな
いものである。、
【0009】図2は、本願第2発明の構成図で、制御部
13内で発光素子1の前にパルス発生器14を設けるこ
と以外は、図1の実施例と同じ構成である。ここで、発
光素子1は、パルス発生器14から発するパルスによっ
て一定周期の光を出射する。従って、光ファイバー8、
光ファイバーコリメータ2、偏光子3を通ってポッケル
ス素子4に照射される光も断続的であり、1/4波長板
6、検光子7、光ファイバーコリメータ2、2、光ファ
イバー8、8を通って受光素子9、9で出力される電圧
も断続となるよう構成されている。
【0010】つぎに、図7を参照して、本願第2発明の
作用効果を説明する。図7は高抵抗の物質で構成される
被測定雰囲気が、ある一定の静電気電界強度に達した時
からの経過時間tに対するy成分、x成分出力の差の出
力特性を示している。曲線aはポッケルス素子4に連続
的に光が照射される場合の出力特性で体積抵抗の減少に
伴ってポッケルス素子4を通して漏洩する電荷量と被測
定雰囲気から電極5、5に補充される電荷量とのバラン
スがくずれ、出力電圧は時間の経過とともに徐々に低下
する。従って、測定値は時間の経過とともに被測定雰囲
気の真の電界強度を示さなくなる。曲線b、b、・・・
bは、第2発明の出力特性で、光の照射を断続的にした
結果、照射中の出力低下率は同じであるが、光照射を止
めている時間内は、ポッケルス素子4の体積抵抗率が回
復し電荷の漏洩もなく、電極5、5の電荷量は回復する
。従って、再度、光の照射を開始したときの出力電圧は
元の値となるので、時間を経過しても全体の出力特性は
、被測定雰囲気の電界強度を示すこととなる。
【0011】
【発明の効果】本願第1発明は、光ファイバーに対する
外部要因による出力の変動をなくすことができて、信頼
性の高い静電気監視装置を得ることができる。本願第2
発明は、光学素子の特性による出力の低下を防止できて
、光学素子を用いた静電気監視装置の静電気電界強度の
測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】平面図本願第1発明の実施例を示す静電気監視
装置の大要図
【図2】本願第2発明の実施例を示す静電気監視装置の
大要図
【図3】センサー部の縦断面図
【図4】センサー部の横断面図
【図5】ポッケルス素子の出力特性を示すグラフ
【図6
】光ファイバーに外力を加えた時の出力特性を示すグラ
【図7】被測定雰囲気がある一定の静電気電界強度に達
した時からの経過時間tに対するy成分、x成分出力の
差の出力特性を示すグラフ
【図8】従来技術の静電気監視装置の大要図
【符号の説明】
1  発光素子 2  光ファイバーコリメータ 3  偏光子 4  ポッケルス素子 5  電極 7  検光子 8  光ファイバー 11  差分演算回路 12  センサー部 13  制御部 14  パルス発生器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気光学効果を有する単結晶の光学素子に
    、発光素子から発せられた所要の波長の光を光ファイバ
    ー、光ファイバーコリメータ、偏光子を介して入射し、
    さらに、1/4波長板、検光子、光ファイバーコリメー
    タ、光ファイバーを透過させて得られる、当該光学素子
    に印加される静電気電界強度の強さに応じてその光量が
    変化する透過光を、当該透過光の量に応じた電気信号を
    出力する受光素子に導き、当該電気信号により静電気電
    界強度を検出する静電気監視装置において、前記偏光子
    、前記光学素子、前記1/4波長板、前記検光子を、平
    行に配置した円板状の金属製静電気集電極と当該電極と
    の間に配置した円筒状の絶縁体で形成される内側中空部
    に、一直線上に配置し、さらに検光子を透過した直交す
    る2軸成分の直線偏光を各々別々に取り出すための2個
    の光ファイバーコリメータを直角に配置したことを特徴
    とする静電気監視装置
  2. 【請求項2】検光子を透過した2軸成分の直線偏光を各
    々光ファイバーコリメータ、光ファイバーを介して導入
    する一対の受光素子を設け、光−電圧変換した前記一対
    の受光素子の出力信号の電圧の差を演算する回路を設け
    たことを特徴とする請求項1の静電気監視装置。
  3. 【請求項3】電気光学効果を有する単結晶の光学素子に
    、発光素子から発せられた所要の波長の光を光ファイバ
    ー、光ファイバーコリメータ、偏向子を介して入射し、
    さらに、1/4波長板、検光子、光ファイバーコリメー
    タ、光ファイバーを透過させて得られる、当該光学素子
    に印加される静電気電界強度の強さに応じてその光量が
    変化する透過光を、当該透過光の量に応じた電気信号を
    出力する受光素子に導き、当該電気信号により静電気電
    界強度を検出する静電気監視装置において、発光素子か
    ら発せられる光をパルス化し、光が光学素子を透過する
    時に生じる光学素子の体積抵抗の減少による印加電圧の
    低下を防止したことを特徴とする静電気監視装置。
JP18207491A 1991-04-19 1991-04-19 静電気監視装置 Pending JPH04320975A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001298425A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Ntt Docomo Inc 通信システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5917170A (ja) * 1982-07-21 1984-01-28 Hitachi Ltd 光方式電界強度測定器
JPS59147274A (ja) * 1983-02-10 1984-08-23 Hitachi Ltd 光方式電界測定装置
JPS6318276A (ja) * 1986-07-10 1988-01-26 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 衛星用帯電電位センサ
JPS63273075A (ja) * 1987-04-30 1988-11-10 Mitsubishi Electric Corp 光応用計測装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5917170A (ja) * 1982-07-21 1984-01-28 Hitachi Ltd 光方式電界強度測定器
JPS59147274A (ja) * 1983-02-10 1984-08-23 Hitachi Ltd 光方式電界測定装置
JPS6318276A (ja) * 1986-07-10 1988-01-26 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 衛星用帯電電位センサ
JPS63273075A (ja) * 1987-04-30 1988-11-10 Mitsubishi Electric Corp 光応用計測装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001298425A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Ntt Docomo Inc 通信システム

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