JPH06294823A - 電圧センサ - Google Patents
電圧センサInfo
- Publication number
- JPH06294823A JPH06294823A JP5084266A JP8426693A JPH06294823A JP H06294823 A JPH06294823 A JP H06294823A JP 5084266 A JP5084266 A JP 5084266A JP 8426693 A JP8426693 A JP 8426693A JP H06294823 A JPH06294823 A JP H06294823A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- light
- polarizer
- pockels element
- measured
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被測定電圧の測定の特性のばらつきが少ない
電圧センサを提供する。 【構成】 入射側から光軸上に第１の偏光子１、複屈折
を有するポッケルス素子３、第２の偏光子４の順に配置
し、ポッケルス素子３は第２の偏光子４通過後の出力光
１２の強度変化が被測定電圧７に比例する範囲で使用す
るよう構成されることを特徴とする電圧センサ。
電圧センサを提供する。 【構成】 入射側から光軸上に第１の偏光子１、複屈折
を有するポッケルス素子３、第２の偏光子４の順に配置
し、ポッケルス素子３は第２の偏光子４通過後の出力光
１２の強度変化が被測定電圧７に比例する範囲で使用す
るよう構成されることを特徴とする電圧センサ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配電線の対置間電圧を
検知する光ＰＴ等に利用される電圧センサに関する。
検知する光ＰＴ等に利用される電圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】配電線の対置間電圧を検知するため、電
気光学素子に印加される電圧の大きさに比例して光の位
相差が変化する性質を利用した電圧センサを用いて、電
圧の大きさを測定する方法が知られている。
気光学素子に印加される電圧の大きさに比例して光の位
相差が変化する性質を利用した電圧センサを用いて、電
圧の大きさを測定する方法が知られている。
【０００３】以下に、従来の電圧センサについて説明す
る。図４は、１／４波長板を有し、ポッケルス素子上の
蒸着電極膜に被測定電圧をモニターするプローブをペー
ストにより、ボンディングした従来の電圧センサの概略
図を示したものである。
る。図４は、１／４波長板を有し、ポッケルス素子上の
蒸着電極膜に被測定電圧をモニターするプローブをペー
ストにより、ボンディングした従来の電圧センサの概略
図を示したものである。
【０００４】図４において、１／４波長板を有する電圧
センサは、光の入射側から光軸上に、設定角９０度の第
１の偏光子１、１／４波長板２、ポッケルス素子３、設
定角９０度の第２の偏光子４、受光器５を順番に配置し
ている。また、ポッケルス素子３の上面及び下面には平
行電極６がボンディングされ、この平行電極６に被測定
電圧７が印加される。
センサは、光の入射側から光軸上に、設定角９０度の第
１の偏光子１、１／４波長板２、ポッケルス素子３、設
定角９０度の第２の偏光子４、受光器５を順番に配置し
ている。また、ポッケルス素子３の上面及び下面には平
行電極６がボンディングされ、この平行電極６に被測定
電圧７が印加される。
【０００５】上記のように構成された電圧センサについ
て、図４を参照しながら動作を説明する。
て、図４を参照しながら動作を説明する。
【０００６】無偏波入射光８は、第１の偏光子１を通過
後、直線的偏光９になり、１／４波長板２に入射する。
１／４波長板２を通過後、出力光は円偏光１０となりポ
ッケルス素子３に入射する。被測定電圧７が印加された
ポッケルス素子３からの出力光１１は、楕円光であり第
２の偏光子４を通過後、直線偏光１２となる。この直線
偏光１２の出力強度変化は、被測定電圧７により変化す
るポッケルス素子３の出力光の偏光状態に対応する。し
たがって、受光器５により第２の偏光子４通過後の出力
光１２の強度変化をモニターすることにより被測定電圧
７を検出することができる。
後、直線的偏光９になり、１／４波長板２に入射する。
１／４波長板２を通過後、出力光は円偏光１０となりポ
ッケルス素子３に入射する。被測定電圧７が印加された
ポッケルス素子３からの出力光１１は、楕円光であり第
２の偏光子４を通過後、直線偏光１２となる。この直線
偏光１２の出力強度変化は、被測定電圧７により変化す
るポッケルス素子３の出力光の偏光状態に対応する。し
たがって、受光器５により第２の偏光子４通過後の出力
光１２の強度変化をモニターすることにより被測定電圧
７を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の電圧センサの構成（図４）では、１／４波長板２
は、高価かつ膜厚数十μｍ以下と壊れ易く、扱いにくい
ため、第１の偏光子１とポッケルス素子３の間に１／４
波長板２を接着剤等で精度良く固定することが困難であ
る。したがって、１／４波長板２の取り付け精度のばら
つきの影響で、電圧センサにより、被測定電圧７の値を
正確に測定できなくなることがある。
従来の電圧センサの構成（図４）では、１／４波長板２
は、高価かつ膜厚数十μｍ以下と壊れ易く、扱いにくい
ため、第１の偏光子１とポッケルス素子３の間に１／４
波長板２を接着剤等で精度良く固定することが困難であ
る。したがって、１／４波長板２の取り付け精度のばら
つきの影響で、電圧センサにより、被測定電圧７の値を
正確に測定できなくなることがある。
【０００８】また、ポッケルス素子３の上面及び下面に
備えられた平行電極６は、ポッケルス素子３に直接蒸着
で形成され、この蒸着膜に被測定電圧７をモニターする
プローブをＡｇペーストでボンディングしている。この
ボンディングの際に、熱影響により内部に応力が生じる
等の悪影響が発生すると、被測定電圧７の値を正確に測
定できなくなることがある。
備えられた平行電極６は、ポッケルス素子３に直接蒸着
で形成され、この蒸着膜に被測定電圧７をモニターする
プローブをＡｇペーストでボンディングしている。この
ボンディングの際に、熱影響により内部に応力が生じる
等の悪影響が発生すると、被測定電圧７の値を正確に測
定できなくなることがある。
【０００９】本発明は、従来の電圧センサが有する上記
課題を解決するもので、１／４波長板２の取付け精度
と、ポッケルス素子３の上面及び下面に備えられた平行
電極６の蒸着膜と被測定電圧７をモニターするプローブ
とのボンディングによる、被測定電圧７の測定の特性の
低下が無い電圧センサを提供することを目的とする。
課題を解決するもので、１／４波長板２の取付け精度
と、ポッケルス素子３の上面及び下面に備えられた平行
電極６の蒸着膜と被測定電圧７をモニターするプローブ
とのボンディングによる、被測定電圧７の測定の特性の
低下が無い電圧センサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電圧センサは、光源からの入射光を偏光さ
せる第１の偏光子と、第１の偏光子通過後の出力光を複
数光に分離するポッケルス素子と、ポッケルス素子通過
後の出力光を偏光させる第２の偏光子とを備え、ポッケ
ルス素子を第２の偏光子通過後の出力光の強度変化を被
測定電圧にほぼ比例する範囲に固定し、また、被測定電
圧を印加する電極を保護ケースに固定する構成となって
いる。
に、本発明の電圧センサは、光源からの入射光を偏光さ
せる第１の偏光子と、第１の偏光子通過後の出力光を複
数光に分離するポッケルス素子と、ポッケルス素子通過
後の出力光を偏光させる第２の偏光子とを備え、ポッケ
ルス素子を第２の偏光子通過後の出力光の強度変化を被
測定電圧にほぼ比例する範囲に固定し、また、被測定電
圧を印加する電極を保護ケースに固定する構成となって
いる。
【００１１】
【作用】上記の構成により、１／４波長板や、ポッケル
ス素子の上面及び下面に備えられた平行電極の蒸着膜と
被測定電圧をモニターするプローブとのボンディングを
省略しているので、偏光が正確に行われ、またボンディ
ングの際に、熱影響により内部に応力が生じる等の悪影
響の発生が防止できる。
ス素子の上面及び下面に備えられた平行電極の蒸着膜と
被測定電圧をモニターするプローブとのボンディングを
省略しているので、偏光が正確に行われ、またボンディ
ングの際に、熱影響により内部に応力が生じる等の悪影
響の発生が防止できる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例における電圧センサ
を図面を参照しながら説明する。
を図面を参照しながら説明する。
【００１３】（実施例１）図１は、１／４波長板を省略
した本発明第１の実施例の電圧センサの概略図を示した
ものである。
した本発明第１の実施例の電圧センサの概略図を示した
ものである。
【００１４】図１に示すように、電圧センサは、光の入
射側から光軸上に第１の偏光子１、ポッケルス素子３、
第２の偏光子４、受光器５がこの順に配置されている。
射側から光軸上に第１の偏光子１、ポッケルス素子３、
第２の偏光子４、受光器５がこの順に配置されている。
【００１５】図２は、ポッケルス素子３（一軸性結晶）
の屈折率楕円体及び参照面上の屈折率楕円体の概略図を
示したものである。
の屈折率楕円体及び参照面上の屈折率楕円体の概略図を
示したものである。
【００１６】図２（ａ）において、１３はポッケルス素
子３の屈折率楕円体を示したものであり、１４および１
５は、常光方向のポッケルス素子３の結晶軸方向、１６
は、異常光方向のポッケルス素子３の結晶軸方向、１７
は光軸の結晶軸方向である。
子３の屈折率楕円体を示したものであり、１４および１
５は、常光方向のポッケルス素子３の結晶軸方向、１６
は、異常光方向のポッケルス素子３の結晶軸方向、１７
は光軸の結晶軸方向である。
【００１７】ポッケルス素子３が、例えばＬｉＮｂＯ3
等の一軸性結晶の場合は、図２（ａ）に示すように、Ｚ
軸１６（異常光屈折率方向）が光軸Ｚ’１７に対してα
の角度だけ傾むいていると、光が実際に感じる屈折率は
図２（ｂ）に示す参照面上の屈折率楕円体１８となり、
ポッケルス素子３における参照面上での主軸１９および
２０が設定角０度方向２１に対してなす角度Θがほぼ
（４５＋９０＊ｎ）（ｎ：整数）度となるように図２
（ａ）のＺ軸１６を傾けて複屈折を発生させ、ポッケル
ス素子３における参照面上での主軸屈折率η1およびη2
とポッケルス素子３での光路長ｌ（図１）との間にλ／
４＝（η1−η2）＊ｌ（λ：波長）の関係がほぼ成り立
つように、Ｚ軸１６と光軸１７のなす角度αとポッケル
ス素子１３での光路長ｌを設計する。
等の一軸性結晶の場合は、図２（ａ）に示すように、Ｚ
軸１６（異常光屈折率方向）が光軸Ｚ’１７に対してα
の角度だけ傾むいていると、光が実際に感じる屈折率は
図２（ｂ）に示す参照面上の屈折率楕円体１８となり、
ポッケルス素子３における参照面上での主軸１９および
２０が設定角０度方向２１に対してなす角度Θがほぼ
（４５＋９０＊ｎ）（ｎ：整数）度となるように図２
（ａ）のＺ軸１６を傾けて複屈折を発生させ、ポッケル
ス素子３における参照面上での主軸屈折率η1およびη2
とポッケルス素子３での光路長ｌ（図１）との間にλ／
４＝（η1−η2）＊ｌ（λ：波長）の関係がほぼ成り立
つように、Ｚ軸１６と光軸１７のなす角度αとポッケル
ス素子１３での光路長ｌを設計する。
【００１８】上記のように構成された電圧センサの動作
を図１を参照しながら説明する。無偏波入射光８は、第
１の偏光子１を通過後、直線偏光９になり、ポッケルス
素子３に入射する。次に、ポッケルス素子３に被測定電
圧７に比例する電界が印加されることにより、ポッケル
ス素子３の出力光１１の偏光状態が変化する。さらに、
この偏光状態の変化を測定するために、ポッケルス素子
３からの出力光１１を第２の偏光子４に入射させ、第２
の偏光子４の出力光１２の強度を測定する。
を図１を参照しながら説明する。無偏波入射光８は、第
１の偏光子１を通過後、直線偏光９になり、ポッケルス
素子３に入射する。次に、ポッケルス素子３に被測定電
圧７に比例する電界が印加されることにより、ポッケル
ス素子３の出力光１１の偏光状態が変化する。さらに、
この偏光状態の変化を測定するために、ポッケルス素子
３からの出力光１１を第２の偏光子４に入射させ、第２
の偏光子４の出力光１２の強度を測定する。
【００１９】被測定電圧７が０Ｖの場合には、Ｚ軸１６
の傾きに伴う複屈折のためポッケルス素子３における参
照面上での主軸１９および２０方向の偏光成分に位相差
が生じ、のλ／４＝（η1−η2）＊ｌなる関係がほぼ成
り立つことによりポッケルス素子３の出力光１１は円偏
光となる。
の傾きに伴う複屈折のためポッケルス素子３における参
照面上での主軸１９および２０方向の偏光成分に位相差
が生じ、のλ／４＝（η1−η2）＊ｌなる関係がほぼ成
り立つことによりポッケルス素子３の出力光１１は円偏
光となる。
【００２０】一方、被測定電圧７が有限の場合には、被
測定電圧７の変化に応じて、ポッケルス素子３の出力光
１１は楕円化する。この時、被測定電圧７がある範囲の
大きさであれば、第２の偏光子４の出力光１２の強度
は、被測定電圧７が０Ｖの時の強度を基準に被測定電圧
７に比例する。したがって、第２の偏光子４の出力光１
２の強度変化から被測定電圧７を検出することができ
る。
測定電圧７の変化に応じて、ポッケルス素子３の出力光
１１は楕円化する。この時、被測定電圧７がある範囲の
大きさであれば、第２の偏光子４の出力光１２の強度
は、被測定電圧７が０Ｖの時の強度を基準に被測定電圧
７に比例する。したがって、第２の偏光子４の出力光１
２の強度変化から被測定電圧７を検出することができ
る。
【００２１】また、ポッケルス素子３が二軸以上の結晶
軸を有する結晶の場合も、上述の一軸性結晶場合と同様
に、ある特定の結晶軸を決め、ポッケルス素子における
参照面上での主軸が設定角０度方向２１に対してなす角
度Θが（４５＋９０＊ｎ）（ｎ：整数）度となるように
特定の結晶軸を傾けて複屈折を発生させ、ポッケルス素
子３における参照面上での主軸屈折率η1およびη2とポ
ッケルス素子での光路長ｌとの間にλ／４＝（η1−
η2）＊ｌ（λ：波長）の関係がほぼ成り立つように特
定の結晶軸と光軸Ｚ’のなす角度αとポッケルス素子で
の光路長ｌを設計すれば、第２の偏光子４の出力光１２
の強度変化から被測定電圧５を検出することができる。
軸を有する結晶の場合も、上述の一軸性結晶場合と同様
に、ある特定の結晶軸を決め、ポッケルス素子における
参照面上での主軸が設定角０度方向２１に対してなす角
度Θが（４５＋９０＊ｎ）（ｎ：整数）度となるように
特定の結晶軸を傾けて複屈折を発生させ、ポッケルス素
子３における参照面上での主軸屈折率η1およびη2とポ
ッケルス素子での光路長ｌとの間にλ／４＝（η1−
η2）＊ｌ（λ：波長）の関係がほぼ成り立つように特
定の結晶軸と光軸Ｚ’のなす角度αとポッケルス素子で
の光路長ｌを設計すれば、第２の偏光子４の出力光１２
の強度変化から被測定電圧５を検出することができる。
【００２２】このように、本発明第１の実施例の電圧セ
ンサでは、従来の電圧センサにおける１／４波長板２を
省略できるように、ポッケルス素子３を設計したため、
光の偏光が正確に行われ、正確な電圧測定ができる。
ンサでは、従来の電圧センサにおける１／４波長板２を
省略できるように、ポッケルス素子３を設計したため、
光の偏光が正確に行われ、正確な電圧測定ができる。
【００２３】（第２の実施例）以下、ポッケルス素子３
の上面及び下面に備えられた平行電極６の蒸着膜と被測
定電圧７をモニターするプローブとのボンディングの省
略をした第２の実施例の電圧センサについて説明する。
の上面及び下面に備えられた平行電極６の蒸着膜と被測
定電圧７をモニターするプローブとのボンディングの省
略をした第２の実施例の電圧センサについて説明する。
【００２４】図３は、第２の実施例の電圧センサの概略
図を示したものである。入射側と出射側に、外部Ｏ／Ｅ
・Ｅ／Ｏ変換部と接続される光ファイバー２３と光コリ
メート部２４を備えた電圧センサを保護ケース２５内に
収納し、保護ケース蓋２６で覆う構成となっている。こ
の時、被測定電圧７をポッケルス素子３に印加する電極
２７は第１実施例の平行電極６のようにポッケルス素子
３に固定せずに、保護ケース２５および保護ケース蓋２
６に固定する構成となっている。ただし、平行電極２７
は、ポッケルス素子３が平行電極２７に挟まれる位置に
固定され、平行電極２７の間隔は保護ケース２５の寸法
ｄで決定され、また、平行電極２７には被測定電圧７の
モニター用のプローブ２８となる突起部を設けてある。
したがって、ボンディングは不要となる。この時、平行
電極２７とポッケルス素子３の間隔ｇは、０あるいは有
限で、間隔ｇは固定される。
図を示したものである。入射側と出射側に、外部Ｏ／Ｅ
・Ｅ／Ｏ変換部と接続される光ファイバー２３と光コリ
メート部２４を備えた電圧センサを保護ケース２５内に
収納し、保護ケース蓋２６で覆う構成となっている。こ
の時、被測定電圧７をポッケルス素子３に印加する電極
２７は第１実施例の平行電極６のようにポッケルス素子
３に固定せずに、保護ケース２５および保護ケース蓋２
６に固定する構成となっている。ただし、平行電極２７
は、ポッケルス素子３が平行電極２７に挟まれる位置に
固定され、平行電極２７の間隔は保護ケース２５の寸法
ｄで決定され、また、平行電極２７には被測定電圧７の
モニター用のプローブ２８となる突起部を設けてある。
したがって、ボンディングは不要となる。この時、平行
電極２７とポッケルス素子３の間隔ｇは、０あるいは有
限で、間隔ｇは固定される。
【００２５】なお、間隔ｇ中に誘電材料あるいは絶縁材
料を充填することにより、温度や湿度等の環境の変化に
伴う平行電極板２７とポッケルス素子間３の誘電率の変
化を最小限にし、また強度を向上させることができるた
め、電圧センサの被測定電圧７の測定がより正確に行
え、特性の安定を図ることができる。
料を充填することにより、温度や湿度等の環境の変化に
伴う平行電極板２７とポッケルス素子間３の誘電率の変
化を最小限にし、また強度を向上させることができるた
め、電圧センサの被測定電圧７の測定がより正確に行
え、特性の安定を図ることができる。
【００２６】このように、本発明第２の実施例の電圧セ
ンサでは、１／４波長板２を省略した以外に、さらに、
被測定電圧を印加する平行電極２７ポッケルス素子３に
直接固定せず、電圧センサを保護するケースに固定して
いるためボンディングの際の熱影響による内部応力の発
生がなく、より確実に被測定電圧の測定が行える。
ンサでは、１／４波長板２を省略した以外に、さらに、
被測定電圧を印加する平行電極２７ポッケルス素子３に
直接固定せず、電圧センサを保護するケースに固定して
いるためボンディングの際の熱影響による内部応力の発
生がなく、より確実に被測定電圧の測定が行える。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明は、１／４波長
板、またはボンディングの省略により、電圧センサによ
る被測定電圧の測定を正確に行うことができる。
板、またはボンディングの省略により、電圧センサによ
る被測定電圧の測定を正確に行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施例における電圧センサの概
要図
要図
【図２】本発明の第１の実施例における（ａ）ポッケル
ス素子（一軸性結晶）の屈折率楕円体と（ｂ）参照面上
の屈折率楕円体の概要図
ス素子（一軸性結晶）の屈折率楕円体と（ｂ）参照面上
の屈折率楕円体の概要図
【図３】本発明の第２の実施例における電圧センサの概
要図
要図
【図４】従来の電圧センサの概要図
１ 第１の偏光子 ２ １／４波長板 ３ ポッケルス素子 ４ 第２の偏光子 ５ 受光器 ６ 平行電極 ７ 被測定電圧 ８ 無偏波入射光 ９ 第１の偏光子の出力（直線偏光） １０ １／４波長板の出力（円偏光） １１ ポッケルス素子からの出力光 １２ 第２の偏光子の出力（直線偏光） １３ ポッケルス素子の屈折率楕円体 １４ ポッケルス素子の結晶軸方向（常光方向） １５ ポッケルス素子の結晶軸方向（常光方向） １６ ポッケルス素子の結晶軸方向（異常光方向） １７ 光軸 １８ 参照面上ポッケルス素子の屈折率楕円体 １９ 参照面上ポッケルス素子の屈折率楕円体の主軸 ２０ 参照面上ポッケルス素子の屈折率楕円体の主軸 ２１ 電界印加方向（設定角０度方向） ２２ 偏光子設定方向（設定角９０度方向） ２３ 光ファイバー ２４ コリメート部 ２５ 保護ケース ２６ 保護ケース蓋 ２７ 平行電極 ２８ 平行電極板プローブ
Claims (3)
- 【請求項１】光源からの入射光を偏光させる第１の偏光
子と、対向する２つの面に被測定電圧を印加する電極を
備え、前記第１の偏光子通過後の出力光を複屈折させる
ポッケルス素子と、前記ポッケルス素子通過後の出力光
を偏光させる第２の偏光子とを備え、前記ポッケルス素
子は、前記第２の偏光子通過後の出力光の強度変化が、
前記被測定電圧に比例する範囲で使用するよう構成する
ことを特徴とする電圧センサ。 - 【請求項２】対向する２つの面に被測定電圧を印加する
電極を備えた容器内に、光源からの入射光を偏光させる
第１の偏光子と、対向する２つの面に被測定電圧を印加
する電極を備え、前記第１の偏光子通過後の出力光を複
屈折させるポッケルス素子と、前記ポッケルス素子通過
後の出力光を偏光させる第２の偏光子とを備え、前記ポ
ッケルス素子は、前記第２の偏光子通過後の出力光の強
度変化が、前記被測定電圧に比例する範囲で使用するよ
う構成することを特徴とする電圧センサ。 - 【請求項３】容器の対向する２面に備えられた電極と、
ポッケルス素子との間を誘電体又は絶縁体により充填し
たことを特徴とする請求項２記載の電圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084266A JPH06294823A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084266A JPH06294823A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 電圧センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294823A true JPH06294823A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13825656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5084266A Pending JPH06294823A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294823A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4553341B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2010-09-29 | 財団法人電力中央研究所 | 固体絶縁された導体の電圧測定方法 |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP5084266A patent/JPH06294823A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4553341B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2010-09-29 | 財団法人電力中央研究所 | 固体絶縁された導体の電圧測定方法 |
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