JPH0526910A - 光方式電流電圧センサ回路 - Google Patents

光方式電流電圧センサ回路

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Publication number
JPH0526910A
JPH0526910A JP3186471A JP18647191A JPH0526910A JP H0526910 A JPH0526910 A JP H0526910A JP 3186471 A JP3186471 A JP 3186471A JP 18647191 A JP18647191 A JP 18647191A JP H0526910 A JPH0526910 A JP H0526910A
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JP
Japan
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light
light source
amplifier
optical fiber
fiber sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3186471A
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English (en)
Inventor
Koichi Sato
晃一 佐藤
Kazuo Kotani
一夫 小谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光信号レベルが常に一定となるように制御
して、高感度を得られるようにする。 【構成】 光ファイバセンサ21へ光を供給する光源2
2と、2入力を有しこの光源を駆動する光源駆動アンプ
23と、光ファイバセンサ21からの光信号を受光して
受光信号を出力する受光器24と、受光信号を増幅する
受光アンプ25と、この受光アンプ25の出力からDC
成分を取出して光源駆動アンプ23の一方の入力端子2
6に出力するフィルタ27と、駆動基準電圧を発生して
光源駆動アンプ23の他方の入力端子28に出力する基
準電圧発生部29と、光源駆動アンプ23の出力30を
光源駆動アンプ23の入力へ帰還する誤差収束回路31
とを備えて上記光ファイバセンサからの受光信号のレベ
ルが常に一定となるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な光方式電流電圧
センサ回路に係り、特に受光信号レベルが常に一定とな
るように制御して、高感度を得られるようにした光方式
電流電圧センサ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光方式電流電圧センサとは、ファラデ−
効果等の磁気光学効果やポッケルス効果電気光学効果を
応用した光ファイバセンサのことである。光ファイバセ
ンサは、光を用いて測定するので被測定系に対して電気
的に絶縁された状態で測定できるため、電力系統の監視
センサとして用いることができる。この光ファイバセン
サは、測定される電流、電圧に比例して光の強度を変調
させるので、その測定結果が測定される値に基づいて比
例変調された光強度信号として得られる。そこで、光フ
ァイバセンサからの光の変調度を調べることにより測定
値を得ることができる。このような光の変調度を調べる
ために、光ファイバセンサを使用する光方式電流電圧セ
ンサ回路にはO/E変換(光電気変換)回路とE/O変
換(電気光変換)回路とを備えることになる。
【0003】従来、一般に、光方式電流電圧センサ回路
には図2に示されるものが使用されている。光方式電流
電圧センサ1にあっては、LED等の光源2を駆動する
光源駆動アンプ3は、光の強度が所定の値になるように
光源2を駆動する。光源2より光ファイバ4に注入され
た光は、被測定物に設けられた光ファイバセンサ5に導
かれる。ここで被測定物において電流、電圧等の被測定
信号が存在する時、光ファイバセンサ5から出力される
光は、上記被測定信号に比例して光強度変調されたもの
となる。例えば、msinωtなる被測定信号がファイ
バセンサ5に印加されると、ファイバセンサ5からの光
出力Pは, P=P0 l+P0 lcmsinωt (1)
となる。
【0004】ここで、P0 はファイバセンサ5への入力
強度、lはファイバセンサ5を光が通過することによる
光の損失係数、cはファイバセンサ5に印加される被測
定信号に対するファイバセンサ5の光変調度を表してい
る。
【0005】このような光方式電流電圧センサ回路で
は、ファイバセンサ5への入力強度P0 が変動すること
があり、この変動がファイバセンサ5からの光出力Pに
も影響を与えるので、被測定信号を正しく測定するため
には光出力Pから変動分を取除いて測定する必要があ
る。このためには、光出力PをもとにP0 lを算出して
求め、その結果からcmsinωtを算出して測定結果
とする。具体的には、ファイバセンサ5からの光出力を
受光する受光部6で得られた電気信号を受光アンプ7で
増幅した後、ロ−パスフィルタ8を通してDC成分を取
り出す。DC成分は上式(1)のP0 lの項であるの
で、このDC成分で受光アンプ7の出力を割算器9によ
り除算する。割算器9の出力は、変動する入力強度P0
の変数が除かれているので、これより強度変調成分cm
sinωtを検出することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光方式
電流電圧センサ回路では割算器9が使用されているが、
割算器9は諸特性を有しており、その諸特性により出力
信号に影響が出ることがある。即ち、測定結果が割算器
9のの特性に左右されることになり問題である。
【0007】また、検出の感度を上げるために受光アン
プ7の増幅率を大きくすると、DC成分も増幅されてし
まう。このため受光信号レベルが増大してDC成分が大
きくなった場合、受光アンプ7が飽和してしまうことが
ある。従って、検出の感度を上げるために受光アンプ7
の増幅率を大きくすることができない。即ち、高感度が
得られないことになり問題がある。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、受光信号レベルが常に一定となるように光ファイバ
センサへ与える光の強度を制御して、高感度を得られる
ようにした光方式電流電圧センサ回路を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光ファイバセンサへ光を供給する光源と、
2入力を有しこの光源を駆動する光源駆動アンプと、上
記光ファイバセンサからの光信号を受光して受光信号を
出力する受光器と、受光信号を増幅する受光アンプと、
この受光アンプの出力からDC成分を取出して上記光源
駆動アンプの一方の入力端子に出力するフィルタと、駆
動基準電圧を発生して上記光源駆動アンプの他方の入力
端子に出力する基準電圧発生部と、上記光源駆動アンプ
の出力を上記光源駆動アンプの入力へ帰還する誤差収束
回路とを備えて上記光ファイバセンサからの受光信号の
レベルが常に一定となるように構成したものである。
【0010】
【作用】上記構成により、光源駆動アンプの一方の入力
端子には、フィルタにより受光アンプの出力から取出さ
れたDC成分が入力され、他方の入力端子には基準電圧
発生部より駆動基準電圧が入力される。光源駆動アンプ
に駆動される光源が安定である時、光源駆動アンプは駆
動基準電圧に準じた安定な駆動電圧で光源を駆動してい
る。
【0011】光源駆動アンプに駆動される光源が不安定
になり、光ファイバセンサへ供給する光の強度が変動す
る時、光ファイバセンサからの光信号はこの変動の影響
を受けて変動する。受光器はこの変動する光信号を光電
気変換して受光アンプに伝達し、フィルタによりこの受
光アンプの出力からDC成分が取り出される。光信号の
変動分は、このDC成分の変動として得られる。このD
C成分の変動が光源駆動アンプに伝達されると、光源駆
動アンプは、駆動基準電圧とこのDC成分とを比較して
光源駆動出力を出すので、前述の安定な駆動電圧から変
動して異なった駆動電圧となる。この駆動電圧の変動は
上記DC成分の変動に基づくものである。この時、誤差
収束回路はこの駆動電圧の変動分を光源駆動アンプの入
力にフィ−ドバックする。このフィ−ドバックは、DC
成分が大きくなったとき駆動電圧が小さくなり、DC成
分が小さくなったとき駆動電圧が大きくなるように負の
フィ−ドバックとして働くものである。このように負の
フィ−ドバックが働くことにより、DC成分は一定値、
即ち駆動基準電圧に収束するべく制御されることにな
る。
【0012】このようにしてDC成分が一定に保たれる
ことは、受光信号レベルが常に一定となるように制御さ
れていることになり、受光アンプの増幅率を大きくして
も受光信号レベルの変動により飽和することがなくな
る。このように受光アンプの増幅率を大きくできるの
で、高感度を得られることになる。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
【0014】図1に示すように、光方式電流電圧センサ
回路20は、光ファイバセンサ21へ光を供給するLE
D等の光源22と、光源22を駆動する光源駆動アンプ
23と、光ファイバセンサ21からの光信号を受光して
受光信号を出力するフォトトランジスタ等の受光器24
と、受光器24から出力される受光信号を増幅する受光
アンプ25と、受光アンプ25の出力からDC成分を取
出して光源駆動アンプ23の一方の入力端子26に出力
するロ−パスフィルタ等のフィルタ27と、駆動基準電
圧を発生して光源駆動アンプ23の他方の入力端子28
に出力する基準電圧発生部29と、光源駆動アンプ23
の出力30を光源駆動アンプ23の入力へ帰還する誤差
収束回路31とから主に構成されている。LED等の光
源22には光ファイバ32が結合されており、この光フ
ァイバ32に注入された光が光ファイバセンサ21に導
かれるように構成されている。光ファイバセンサ21
は、電流、電圧等を測定される被測定物に取り付けら
れ、通過する光を電流、電圧等の被測定信号に比例して
光強度変調するものである。光ファイバセンサ21の出
力側には光ファイバ32が設けられ、光強度変調された
光、即ち、光信号をフォトトランジスタ等の受光器24
に導くように構成されている。光信号は受光器24によ
り光電気変換され受光信号となり、受光アンプ25に入
力される。受光アンプ25は、この受光信号を処理しや
すくするために増幅するものである。受光アンプ25の
出力は、これを受けて帯域制限し、検出信号のみを取り
出すハイパスフィルタ或いはバンドパスフィルタからな
るフィルタ33に入力されている。フィルタ33の出力
が光方式電流電圧センサ回路20の出力であり、この出
力の振幅変調の度合いを調べることにより測定値が得ら
れるものである。また、受光アンプ25の出力は、これ
より高域をカットしてDC成分を取出すロ−パスフィル
タ等のフィルタ27に入力されている。フィルタ27の
出力側は、受光信号から得られたDC成分をフィ−ドバ
ックすべく光源駆動アンプ23の一方の入力端子26に
接続されている。光源駆動アンプ23の他方の入力端子
28には駆動基準電圧を発生する基準電圧発生部29が
接続されている。即ち、光源駆動アンプ23には、受光
信号から得られたDC成分と駆動基準電圧との2入力が
与えられ、光源駆動アンプ23はこれらの比較値を増幅
して出力するように構成されている。また、光源駆動ア
ンプ23の出力30を光源駆動アンプ23の入力へ帰還
する誤差収束回路31が設けられている。従って、光方
式電流電圧センサ回路20には、2つのフィ−ドバック
路が形成されていることになる。
【0015】次に実施例の作用を述べる。
【0016】光源22の出力光強度の変動は、光信号と
して受光器24に伝達され受光信号の変動となる。ま
た、光ファイバセンサ21、光ファイバ32等の光学系
の光軸の微小なズレによる光強度の変化も光信号として
受光器24に伝達され受光信号の変動となる。光信号は
被測定信号に比例して光強度変調された成分、即ち、検
出信号成分をも含んでいる。受光信号は受光アンプ25
で増幅され、続いてフィルタ27でDC成分が取り出さ
れる。このDC成分は検出信号成分が取り除かれて、光
源22の出力光強度に依存するものとなるので、光源2
2の出力光強度の変動がこのDC成分の変動となって現
れることになる。
【0017】光源駆動アンプ23は、受光信号から得ら
れたDC成分と駆動基準電圧との2入力が与えられ、こ
れらの比較値を増幅して出力することになる。従って、
DC成分の変動があるとき、駆動基準電圧との比較値が
変動する。この比較値が変動すると、光源駆動アンプ2
3の出力である駆動電圧が変動することになる。ここ
で、誤差収束回路31がこの駆動電圧の変動分を光源駆
動アンプ23の入力にフィ−ドバックする。このフィ−
ドバックは、DC成分が大きくなったとき駆動電圧が小
さくなり、DC成分が小さくなったとき駆動電圧が大き
くなるように負のフィ−ドバックとして働くものであ
る。このように負のフィ−ドバックが働くことにより、
DC成分は一定値、即ち駆動基準電圧に収束するべく制
御されることになる。
【0018】このフィ−ドバックは、光ファイバセンサ
21、光源22、受光器24の温度変化等による特性の
変化に比べ充分にはやいため、DC成分はこれらの変化
があっても常に安定に保たれる。従って、受光器24か
ら得られる受光信号に含まれる交流成分は、被測定信号
に比例して光強度変調された成分、即ち、検出信号成分
に等しいことになる。この受光信号を受光アンプ25で
増幅した後、フィルタ33で帯域制限すると、純粋な検
出信号が得られることになる。
【0019】このようにしてDC成分が一定に保たれる
ことは、受光信号レベルが常に一定となるように制御さ
れていることになり、受光アンプ25の増幅率を大きく
しても受光信号レベルの変動により飽和することがなく
なる。このように受光アンプ25の増幅率を大きくでき
るので、光方式電流電圧センサ回路20は高感度を得ら
れることになる。
【0020】本発明の回路を用いて、3相交流の各相に
光ファイバセンサを設け、各相の電流、電圧を測定する
ことにより零相分を検出することもできる。この場合、
各相に対応した光方式電流電圧センサ回路20を設け、
これら光方式電流電圧センサ回路20のフィルタ27か
らの検出信号を3相合成回路に入力して零相分を検出す
ることになる。
【0021】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0022】(1)受光信号レベルが常に一定に制御さ
れているので、検出信号を充分に増幅できるので高精度
の測定が可能になる。
【0023】(2)出力結果に基づいてフィ−ドバック
制御するので、測定結果が各素子の温度特性に左右され
ない。そこで、屋外等の温度変動の大きな場所でも高精
度の測定が可能になる。
【0024】(3)出力結果に基づいてフィ−ドバック
制御するので、測定結果が光学素子の多少の位置ズレに
よる光量変化に左右されない。そこで、屋外等の温度変
動の大きな場所に光ファイバセンサ等の光学系を設置し
て温度変化による光軸のズレがあっても高精度の測定が
可能になる。
【0025】(4)光学系の接着部の温度変化によるズ
レや光軸合わせのズレを多少許容することになるので、
光学系のコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。
【図2】従来例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
20 光方式電流電圧センサ回路 21 ファイバセンサ 22 光源 23 光源駆動アンプ 24 受光器 25 受光アンプ 26、28 入力端子 27 フィルタ 29 基準電圧発生部 31 誤差収束回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 光ファイバセンサを用いて交流電流また
    は交流電圧を検出する光方式電流電圧センサの回路にお
    いて、上記光ファイバセンサへ光を供給する光源と、2
    入力を有し該光源を駆動する光源駆動アンプと、上記光
    ファイバセンサからの光信号を受光して受光信号を出力
    する受光器と、受光信号を増幅する受光アンプと、該受
    光アンプの出力からDC成分を取出して上記光源駆動ア
    ンプの一方の入力端子に出力するフィルタと、駆動基準
    電圧を発生して上記光源駆動アンプの他方の入力端子に
    出力する基準電圧発生部と、上記光源駆動アンプの出力
    を上記光源駆動アンプの入力へ帰還する誤差収束回路と
    を備えて上記光ファイバセンサからの受光信号のレベル
    が常に一定となるように構成したことを特徴とする光方
    式電流電圧センサ回路。
JP3186471A 1991-07-25 1991-07-25 光方式電流電圧センサ回路 Pending JPH0526910A (ja)

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