JPH06186258A - 光方式直流電圧測定装置 - Google Patents

光方式直流電圧測定装置

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JPH06186258A
JPH06186258A JP4131508A JP13150892A JPH06186258A JP H06186258 A JPH06186258 A JP H06186258A JP 4131508 A JP4131508 A JP 4131508A JP 13150892 A JP13150892 A JP 13150892A JP H06186258 A JPH06186258 A JP H06186258A
Authority
JP
Japan
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light
bridge circuit
voltage
resistors
responsive
Prior art date
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Pending
Application number
JP4131508A
Other languages
English (en)
Inventor
Sakae Watanabe
栄 渡辺
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 電気光学素子のポッケルス効果を用いて電圧
を計測する直流電圧測定装置におけるブリッジ回路の直
流−交流変換効率を高める。 【構成】 ブリッジ回路1における4辺の抵抗素子R
〜R中少なくとも2辺の抵抗素子を光感応抵抗とし
て、一方の対角間に測定すべき直流電圧を印加し、前記
2辺の光感応抵抗に光を照射して抵抗値を変化させて該
ブリッジ回路の他方の対角間に交番電圧を生じさせ、前
記他方の対角間に設けられた電気光学結晶2のポッケル
ス効果を利用して、前記直流電圧を計測する光方式直流
電圧測定装置において、前記光感応抵抗を絶縁性容器1
3内に収容し、前記一辺の光感応抵抗に照射される光か
ら他辺の光感応抵抗を遮蔽して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気光学結晶のポッケ
ルス効果を用い、しかも測定すべき直流高電圧をブリッ
ジ回路により交流電圧に変換して計測する光方式直流電
圧測定装置(以下、直流電圧測定装置とする)を利用分
野とし、特にブリッジ回路による直流から交流への変換
効率を高めた直流電圧測定装置に関する。
【0002】
【発明の背景】光方式による電圧測定装置は、電気光学
結晶及び光ファイバ等の絶縁材を主として構成されるこ
とから、電磁誘導や外来雑音等の影響を受けず、しかも
無火花、防爆性、あるいは耐薬性を良好とする。したが
って、高圧下の送変電機器及びその関連装置(電力分
野)や、石油備蓄基地における帯電電荷の測定装置にそ
の有用性が認められている。しかし、このような測定装
置は、交流に対しては何等の支障を来すことなく計測で
きるが、直流に対しては一般的に電気光学素子の静電容
量及び直流抵抗が大きいために時間と共に測定値が変化
し、さらに結晶の分極を生じて測定不能となる。このよ
うなことから、この問題を克服する種々の考案が提案さ
れているが、それらの一つに本発明者等による、ブリッ
ジ回路を用いて直流を交流に変換して計測できるように
したものがある(参照:特開平2-161363号公報)。
【0003】
【従来技術】第3図はこの種の直流電圧測定装置を説明
する図で、同図(a)は同装置の概略構成図、同図
(b)は光感応抵抗を用いたブリッジ回路の図である。
直流電圧測定装置は、概ね、直流を交流に変換するブリ
ッジ回路1と、交流を印加される電圧センサ2とからな
る。ブリッジ回路1は各辺の抵抗素子を光感応抵抗R
(1、2、3、4)とする。そして、一方の対角間(ab)には
被測定電圧E(V)が印加され、他方の対角間(cd)
には電圧センサ2が接続される。光感応抵抗Rは、例え
ば水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)とした
薄膜抵抗からなる。具体的には、4つのa−Si:H薄
膜と、これらを接続する線路及び端子部(abcd)と
を一枚の基板3上に形成してブリッジ回路を構成する。
そして、光源(例えば発光ダイオード)D(1、2、3、4)
ら、光ファイバ5を経由してそれぞれ光を照射される。
例えば、第4図(a)(b)に光源D(1、2、3、4)からの
波形を示したように、光感応抵抗R1、R2はsinθで、
3、R4はsin(θ+π)で強度変調された光が照射され
る。すなわち、ブリッジ回路4の一組の対向辺(一組辺
とする)と他組の対向辺(他組辺とする)の光感応抵抗
(1、2)とR(3、4)には、互いに逆相となる光が照射され
る。なお、光感応抵抗Rは、高インピーダンスを有し
て、照射光が少なければ高抵抗、多ければ低抵抗を示
し、照射光の強度に応じて抵抗値が減少する。電圧セン
サ2は、電界に応じて屈折率変化を生ずるポッケルス効
果を有する例えばLib3の電気光学素子4からな
る。電気光学素子4は、両主面に電極6(ab)が形成
され、ブリッジ回路1の他方の対角間(cd)に接続さ
れる。そして、例えば印加電圧に直交する方向に光を透
過させる入出射面に光ファイバ5を接続する。そして、
光源D5からの入射光の偏光状態をポッケルス効果によ
り異ならせて光電変換素子PDに出射する。なお、入射
面側に波長板7と偏光板8を、出射面側には偏光板8を
設ける(第5図参照)。 このようなものでは、ブリッ
ジ回路の一組辺と他組辺の光感応抵抗R(1、2)とR(3、4)
とには、互いに逆相の強度変調された光が照射されるこ
とから、可逆的にその抵抗値を増減する。そして、ブリ
ッジ回路1の平衡をくずし、他方の対角間(cd)の上
端側cを高電位、下端側dを低電位とし、次に上端側c
を低電位、下端側dを高電位とした電位差を、順次に生
ずる。その結果、ブリッジ回路1の他方の対角間(c
d)には、第6図に示したように、被測定直流電圧値に
応じた交番電圧が発生する。そして、このような交番電
圧が電圧センサ2に印加され、そのポッケルス効果によ
り出射光の偏光状態が変化する。そして、光電変換素子
PDにより、偏光状態に応じた検出電圧に変換し、これ
から図示しない回路により被測定電圧の値を計測する。
【0004】
【従来技術の問題点】しかしながら、上記構成の直流電
圧測定装置では、ブリッジ回路1の個々の光感応抵抗R
に光を照射してその抵抗値を変化させるが、光感応抵抗
Rとしての水素化アモルファスシリコンは一枚の基板3
上に隣接して形成される。このため、各光感応抵抗Rに
独立的に光を照射しても、その漏れが互いに隣接する感
応抵抗Rに影響を及ぼしてその抵抗値を基準値から変化
させる。そして、結果的には、直流−交流の変換効率
(以下、直交変換効率とする)を低下させる問題があっ
た。
【0005】
【発明の目的】本発明は、直交変換効率を高めた直流電
圧測定装置を提供することを目的とする。
【0006】
【解決手段】本発明は、前述した光感応抵抗を絶縁性容
器内に収容し、ブリッジ回路における一辺の光感応抵抗
に照射される光から他辺の光感応抵抗を遮蔽して構成し
たことを基本的な第1の解決手段とする。また、前述し
た水素化アモルファスシリコンからなる光感応抵抗を絶
縁性ガス中に密封して構成したことを基本的な第2の解
決手段とする。以下、本発明の実施例により、これらの
解決手段を作用とともに詳細する。
【0007】
【実施例】第1図は本発明の一実施例を説明する直流電
圧測定装置の図で、同図(a)分解組立図、同図(b)
は同装置の一部図、同図(c)は光感応抵抗の図であ
る。なお、前従来例図と同一部分には同番号を付与し、
その説明は簡略する。直流電圧測定装置は、前述したよ
うに、概ね、ブリッジ回路1と、電圧センサ2とからな
る(前第1図参照)。この実施例では、ブリッジ回路1
の各感応抵抗R(1、2、3、4)は、それぞれ個別の基板10
に水素化アモルファスシリコンからなる薄膜11を形成
し、両端側に端子部12(xy)を設けてなる。そし
て、個別の各感応抵抗Rを独立的に照射される光から互
いに遮蔽される構造の絶縁容器13内に封入した構成と
する。以下、このような構造の一例を概略的に示す。絶
縁容器13は、例えばセラミックスから形成され、容器
本体14と、蓋体15と、端子導出部16(ab)とか
らなる。そして、全体的に密閉構造として、例えばSF
6とした絶縁性ガスを密封する。容器本体14は両端側
を削除した略円状とし、一主面側の中央に細長穴17
と、その両側に計4つの幅広穴18(abcd)が設け
られる。また、細長穴17の両端側と、幅広穴18の中
央には貫通孔19が設けられる。細長穴17には電圧セ
ンサ2が、幅広穴18(abcd)にはそれぞれ光感応
抵抗R(1、2、3、4)が収納される。そして、コ字状の止金
具20(ab)の脚により、光感応抵抗R1とR4及びR
3とR4の内側端子部12xを押圧固定し、各両者を電気
的に接続する。また、止金具20(ab)の対向する側
に設けた保持腕21を電気光学素子4(電圧センサ2)
の電極の設けられた側面に当接させ、電気的に接続す
る。また、各貫通孔9には、電気光学素子2への入出射
用と、各感応抵抗Rへの照射用の光ファイバが接続され
る(未図示)。なお、容器本体14の各穴17、18を
仕切る壁の表面には、止金具20(ab)の嵌合する溝
が形成される(未図示)。端子導出部16(ab)は、
ブッシュを有する絶縁材の中央に金属棒22を有して、
一端側を外表面に露出して外部端子とする。また、他端
側は金属板23を介在させて端子板24(ab)を接続
し、その先端を各幅広穴18の底面に突出する。そし
て、光各感応抵抗の外側端子部12yを押圧固定して電
気的に接続する。なお、端子板23は、容器本体14の
両端側に設けられた窓に嵌挿される(未図示)。
【0008】このようなものでは、端子導出部16(a
b)における金属棒22の各一端側が、ブリッジ回路1
の一方の対角間(ab)の端子に相当し、被測定電圧が
印加される。また、止金具20(ab)の21保持腕が
他方の対角間(cd)に相当して、前述したブリッジ回
路1を形成する。そして、各光感応抵抗Rを隔絶して配
置したので、貫通孔19から照射される光を互いに遮蔽
することができる。したがって、光感応抵抗Rは照射光
の漏れによる抵抗値の変動を防止して、基準値(設計
値)を維持し、結果的には、直交変換効率を良好にす
る。
【0009】また、光感応抵抗RはSF6ガス中に密封
されるので、照射光に対する抵抗値の変化率を大きくで
きる。第2図はこのことを示す実験結果図、曲線(イ)
はSF6ガス中、同(ロ)は真空中、同(ハ)は空気中
における光感応抵抗の抵抗曲線である。なお、縦軸は抵
抗値(TΩ)、横軸は照射光に対応した光源(LED)
の駆動電流(mA)である。この図から明らかなよう
に、SF6ガス中においての光強度に対する光感応抵抗
の変化率が最も大きいことが理解される。したがって、
同一値の被測定直流電圧がブリッジ回路1の一方の対角
間(ab)に印加されたとしても、SF6ガス中の場合
の方が他方の対角間(cd)に発生する交番電圧(PV
値)を大きくできる。このことにより、直交変換効率を
さらに高めることができる。
【0010】
【他の事項】上記実施例では、ブリッジ回路1の各辺と
もに光感応抵抗Rとして、いずれにも強度変調された光
を照射し、その平衡度を崩して直交変換するようにした
が、基本的には、ブリッジ回路1の少なくとも一辺を光
感応抵抗Rとしてその抵抗値を正弦波的に変化させ、他
を固定抵抗あるいは固定抵抗値としても、直流を交流に
変換できる。したがって、上述のように水素化アモルフ
ァスシリコンの薄膜をそれぞれ個別の基板10上に必ず
形成する必要はなく、光を照射して抵抗値を変化させる
もののみを独立させ、他は一枚の基板上にまとめて作成
し、両者を光から遮蔽するようにしてもよいものであ
る。このことから、本発明では、ブリッジ回路1の少な
くとも2辺に光感応抵抗を用いる場合に、有効となる。
また、これらの場合を含めて、絶縁容器13の構造は、
その趣旨を生かした範囲内で任意に設計でき、実施例の
一例に制約を受けるものではない。また、光感応抵抗R
としての水素化アモルファスシリコンをSF6ガス中に
密封したが、例えばHe、Ar等の他の絶縁性ガス中に
密閉しても同様の効果を奏する。なお、絶縁性ガスであ
れば電離防止効果を有することによる。また、電気光学
素子4はLiNbO3としたが、水晶等の他のポッケルス
効果を有するものであればよい。また、説明の便宜上、
測定の対象を直流電圧としたが、電界を補足する集電電
極を付加することにより直流電界に対しても同様に計測
できるもので、本発明はこれらをその技術範囲から排除
するものではない。
【0010】
【発明の効果】本発明は、前述した光感応抵抗を絶縁性
容器内に収容し、ブリッジ回路における一辺の光感応抵
抗に照射される光から他辺の光感応抵抗を遮蔽して構成
し、また水素化アモルファスシリコンからなる光感応抵
抗を絶縁性ガス中に密封して構成したので、直交変換効
率を高めた直流電圧測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【第1図】本発明の一実施例を説明する直流電圧測定装
置の図で、同図(a)分解組立図、同図(b)は同装置
の一部図、同図(c)は光感応抵抗の図である。
【第2図】本発明の効果を説明する光感応抵抗の光強度
(LEDの駆動電流)に対する抵抗特性図である。
【第3図】従来例の直流電圧測定装置を説明する図で、
同図(a)は同装置の概略構成図、同図(b)は光感応
抵抗を用いたブリッジ回路の図である。
【第4図】同図(a)は従来例を説明する光源D(1、2)
の、同図(b)はD(3、4)の波形図である。
【第5図】従来例を説明する電圧センサの図である。
【第6図】従来例を説明するブリッジ回路の他方の対角
間(cd)の電圧である。
【符号の説明】
1 ブリッジ回路、2 電圧センサ、3、10 基板、
4 電気光学素子、5 光ファイバ、6 電極、7 波
長板、8 偏光板、11 水素化アモルファスシリコン
薄膜、12 端子部、13 絶縁容器、14 容器本
体、15 蓋体、16 端子導出部、17 細長穴、1
8 幅広穴、19 貫通孔、20 止金具、21 保持
腕、22 金属棒、23 金属板、24 端子板.
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【第1図】
【第2図】
【第3図】
【第4図】
【第5図】
【第6図】
【第7図】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【第1図】本発明の一実施例を説明する直流電圧測定装
置の分解組立図である。
【第2図】本発明の一実施例を説明する図で、同図
(a)は直流電圧測定装置の一部図、同図(b)は光感
応抵抗の図である。
【第3図】本発明の効果を説明する光感応抵抗の光強度
(LEDの駆動電流)に対する抵抗特性図である。
【第4図】従来例の直流電圧測定装置を説明する図で、
同図(a)は同装置の概略構成図、同図(b)は光感応
抵抗を用いたブリッジ回路の図である。
【第5図】同図(a)は従来例を説明する光源D
(1、2)の、同図(b)はD(3、4)の波形図であ
る。
【第6図】従来例を説明する電圧センサの図である。
【第7図】従来例を説明するブリッジ回路の他方の対角
間(cd)の電圧である。
【符号の説明】 1 ブリッジ回路、2 電圧センサ、3、10 基板、
4 電気光学素子、5光ファイバ、6 電極、7 波長
板、8 偏光板、11 水素化アモルファスシリコン薄
膜、12 端子部、13 絶縁容器、14 容器本体、
15 蓋体、16 端子導出部、17 細長穴、18
幅広穴、19 貫通孔、20 止金具、21 保持腕、
22 金属棒、23 金属板、24 端子板。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブリッジ回路における4辺の抵抗素子中少
    なくとも2辺の抵抗素子を光感応抵抗として、一方の対
    角間に測定すべき直流電圧を印加し、前記2辺の光感応
    抵抗に光を照射して抵抗値を変化させて該ブリッジ回路
    の他方の対角間に交番電圧を生じさせ、前記他方の対角
    間に設けられた電気光学結晶のポッケルス効果を利用し
    て、前記直流電圧を計測する光方式直流電圧測定装置に
    おいて、前記光感応抵抗を絶縁性容器内に収容し、前記
    一辺の光感応抵抗に照射される光から他辺の光感応抵抗
    を遮蔽して構成したことを特徴とする光方式直流電圧測
    定装置。
  2. 【請求項2】ブリッジ回路における4辺の抵抗素子中少
    なくとも1辺の抵抗素子を水素化アモルファスシリコン
    (a−Si:H)からなる光感応抵抗として一方の対角
    間に測定すべき直流電圧を印加し、前記光感応抵抗に光
    を照射して抵抗値を変化させるとともに該ブリッジ回路
    の他方の対角間に交番電圧を生じさせ、前記他方の対角
    間に設けられた電気光学結晶のポッケルス効果を利用し
    て、前記直流電圧を計測する光方式直流電圧測定装置に
    おいて、前記水素化アモルファスシリコンからなる光感
    応抵抗を絶縁性ガス中に密封して構成したことを特徴と
    する光方式直流電圧測定装置。
JP4131508A 1992-04-25 1992-04-25 光方式直流電圧測定装置 Pending JPH06186258A (ja)

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