JPH0670651B2 - 光による電・磁気量測定方法及び装置 - Google Patents
光による電・磁気量測定方法及び装置Info
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- JPH0670651B2 JPH0670651B2 JP63171322A JP17132288A JPH0670651B2 JP H0670651 B2 JPH0670651 B2 JP H0670651B2 JP 63171322 A JP63171322 A JP 63171322A JP 17132288 A JP17132288 A JP 17132288A JP H0670651 B2 JPH0670651 B2 JP H0670651B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、光による電・磁気量の測定方法及び装置に係
り、特に光の偏光を利用して、交流電界若しくはそれを
発生させる電圧並びに交流磁界若しくはそれを発生させ
る電流、更にはそれらと共に電力量を測定する新規な手
法並びにそのための装置に関するものである。
り、特に光の偏光を利用して、交流電界若しくはそれを
発生させる電圧並びに交流磁界若しくはそれを発生させ
る電流、更にはそれらと共に電力量を測定する新規な手
法並びにそのための装置に関するものである。
（背景技術） 近年、電圧や電界、電流や磁界、更には電力等の電・磁
気量を測定する技術の一つとして、電気光学効果である
ポッケルス効果や磁気光学効果であるファラデー効果を
利用する測定手法が注目を受けている。この手法によれ
ば、光が媒体となるために、絶縁性が良好であり、また
電磁誘導ノイズを受けない等の特徴を発揮するからであ
る。そして、そのような優れた耐絶縁信頼性や耐電磁ノ
イズ性の故に、かかる光を利用した測定手法は、電力分
野における送電線や配電線等の電・磁気量の計測に応用
されている。
気量を測定する技術の一つとして、電気光学効果である
ポッケルス効果や磁気光学効果であるファラデー効果を
利用する測定手法が注目を受けている。この手法によれ
ば、光が媒体となるために、絶縁性が良好であり、また
電磁誘導ノイズを受けない等の特徴を発揮するからであ
る。そして、そのような優れた耐絶縁信頼性や耐電磁ノ
イズ性の故に、かかる光を利用した測定手法は、電力分
野における送電線や配電線等の電・磁気量の計測に応用
されている。
ところで、かかる光を用いて電・磁気量を計測する装
置、所謂光センサとしては、ポッケルス効果を利用した
電圧（電界）センサやファラデー効果を利用した光電流
（磁界）センサが知られているが、それらセンサは、何
れも電圧か電流の何れか一方を計測し得るのみであっ
た。
置、所謂光センサとしては、ポッケルス効果を利用した
電圧（電界）センサやファラデー効果を利用した光電流
（磁界）センサが知られているが、それらセンサは、何
れも電圧か電流の何れか一方を計測し得るのみであっ
た。
このため、特開昭58−99761号公報や特開昭59−50369号
公報等においては、一つの光センサにて電圧（電界）及
び電流（磁界）を測定するようにした装置が提案されて
いる。即ち、かかる特開昭58−99761号公報に明らかに
された光による電界磁界測定器は、ポッケルス効果とフ
ァラデー効果を共に有する光学材料を用いて、この光学
材料に互いに直交する二つの光束を透過せしめることに
より、かかる光学材料のポッケルス効果を用いて電界を
測定する一方、そのファラデー効果を用いて磁界を測定
するようにしたものであり、また特開昭59−50369号公
報に明らかにされた電気量測定装置においては、二つの
光源から出射された波長の異なる二つの光を用いて、そ
れらをポッケルス素子（ポッケルス効果を有する光学材
料）及びファラデー素子（ファラデー効果を有する光学
材料）に透過せしめることにより、波長が異なる二つの
光についての光強度信号から、電流や電圧等を測定して
いるのである。
公報等においては、一つの光センサにて電圧（電界）及
び電流（磁界）を測定するようにした装置が提案されて
いる。即ち、かかる特開昭58−99761号公報に明らかに
された光による電界磁界測定器は、ポッケルス効果とフ
ァラデー効果を共に有する光学材料を用いて、この光学
材料に互いに直交する二つの光束を透過せしめることに
より、かかる光学材料のポッケルス効果を用いて電界を
測定する一方、そのファラデー効果を用いて磁界を測定
するようにしたものであり、また特開昭59−50369号公
報に明らかにされた電気量測定装置においては、二つの
光源から出射された波長の異なる二つの光を用いて、そ
れらをポッケルス素子（ポッケルス効果を有する光学材
料）及びファラデー素子（ファラデー効果を有する光学
材料）に透過せしめることにより、波長が異なる二つの
光についての光強度信号から、電流や電圧等を測定して
いるのである。
また、光学的電力測定装置として、特開昭61−172069号
公報には、所定の発光源から出射された光を、偏光子を
通じてファラデー素子及びポッケルス素子に順次透過せ
しめ、そしてその透過光を検光子にて二つの成分に分
け、更にその二つの成分を２個の受光素子にてそれぞれ
受光した後、電気的処理を施すことにより、ファラデー
効果とポッケルス効果の同時効果に基づいて交流電力を
測定するようにした装置が、明らかにされている。
公報には、所定の発光源から出射された光を、偏光子を
通じてファラデー素子及びポッケルス素子に順次透過せ
しめ、そしてその透過光を検光子にて二つの成分に分
け、更にその二つの成分を２個の受光素子にてそれぞれ
受光した後、電気的処理を施すことにより、ファラデー
効果とポッケルス効果の同時効果に基づいて交流電力を
測定するようにした装置が、明らかにされている。
しかしながら、かかる電圧と電流を同時に測定したり、
電力量を測定する従来の光センサにあっては、二つの光
束を使用したり、二種類の光源を用いたり等しており、
それ故に部品点数が多く、センサヘッド、更には装置構
成が複雑となる等の問題を内在しているのである。
電力量を測定する従来の光センサにあっては、二つの光
束を使用したり、二種類の光源を用いたり等しており、
それ故に部品点数が多く、センサヘッド、更には装置構
成が複雑となる等の問題を内在しているのである。
（解決課題） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決すべき課題とするところ
は、単一の光センサヘッドにて、しかも従来の如く二つ
の光束や二種類の光源を用いることなく、簡単な装置構
成において、電圧若しくは電界と電流若しくは磁界の測
定、更にはそれら電・磁気量の測定と共に、電力の測定
を有利に実現することにある。
れたものであって、その解決すべき課題とするところ
は、単一の光センサヘッドにて、しかも従来の如く二つ
の光束や二種類の光源を用いることなく、簡単な装置構
成において、電圧若しくは電界と電流若しくは磁界の測
定、更にはそれら電・磁気量の測定と共に、電力の測定
を有利に実現することにある。
（解決手段） そして、本発明は、かかる課題解決のために、ポッケル
ス効果を有する光学材料及びファラデー効果を有する光
学材料、またはポッケルス効果とファラデー効果を共に
有する光学材料にて構成される光学素子手段を用い、該
光学素子手段に光を透過せしめる一方、測定されるべき
交流電界及び交流磁界を作用させて、前記光を前記ポッ
ケルス効果及びファラデー効果によって変調せしめ、そ
してその変調光に基づいて、かかる交流電界若しくはそ
れを発生させる電圧を測定し、また前記交流磁界若しく
はそれを発生させる電流を測定するに際して、前記変調
光に対応する受光手段の出力信号より、前記交流電界ま
たは交流磁界と同一の角周波数成分及び２倍の角周波数
成分をそれぞれ取り出し、それらのうちの何れか一方よ
り前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測定す
る一方、それらのうちの何れか他方より前記交流磁界若
しくはそれを発生させる電流を測定することを特徴とす
る光による電・磁気量測定方法を、その要旨とするもの
である。
ス効果を有する光学材料及びファラデー効果を有する光
学材料、またはポッケルス効果とファラデー効果を共に
有する光学材料にて構成される光学素子手段を用い、該
光学素子手段に光を透過せしめる一方、測定されるべき
交流電界及び交流磁界を作用させて、前記光を前記ポッ
ケルス効果及びファラデー効果によって変調せしめ、そ
してその変調光に基づいて、かかる交流電界若しくはそ
れを発生させる電圧を測定し、また前記交流磁界若しく
はそれを発生させる電流を測定するに際して、前記変調
光に対応する受光手段の出力信号より、前記交流電界ま
たは交流磁界と同一の角周波数成分及び２倍の角周波数
成分をそれぞれ取り出し、それらのうちの何れか一方よ
り前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測定す
る一方、それらのうちの何れか他方より前記交流磁界若
しくはそれを発生させる電流を測定することを特徴とす
る光による電・磁気量測定方法を、その要旨とするもの
である。
なお、かかる電・磁気量測定方法において、電力は、上
記測定された電圧値及び電流値に基づいて算出されるこ
ととなる。
記測定された電圧値及び電流値に基づいて算出されるこ
ととなる。
そして、本発明は、また、ポッケルス効果を有する光学
材料及びファラデ効果を有する光学材料、またはポッケ
ルス効果とファラデー効果を共に有する光学材料にて構
成される光学素子手段の前後に、偏光子、検光子を配し
て、所定の発光手段から出射された光を該偏光子を通じ
て該光学素子手段に入射せしめ、そして該光学素子手段
に作用する被測定交流電界及び交流磁界の強度に応じて
変調された光を前記検光子を通じて所定の受光手段にて
受光することにより、かかる交流電界若しくはそれを発
生させる電圧を測定し、また前記交流磁界若しくはそれ
を発生させる電流を測定するようにした装置において、
前記受光手段より出力される前記変調光に対応した出力
信号のうち、前記交流電界または交流磁界と同一の角周
波数成分を取り出す第一の取出手段と、前記受光手段よ
り出力される前記変調光に対応した出力信号のうち、前
記交流電界または交流磁界の２倍の角周波数成分を取り
出す第二の取出手段とを設け、それら第一及び第二の取
出手段にて取り出された二つの角周波数成分のうちの一
方より前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測
定する一方、それらのうちの何れか他方より前記交流磁
界若しくはそれを発生させる電流を測定することを特徴
とする光による電・磁気量測定装置を、その要旨とする
ものである。
材料及びファラデ効果を有する光学材料、またはポッケ
ルス効果とファラデー効果を共に有する光学材料にて構
成される光学素子手段の前後に、偏光子、検光子を配し
て、所定の発光手段から出射された光を該偏光子を通じ
て該光学素子手段に入射せしめ、そして該光学素子手段
に作用する被測定交流電界及び交流磁界の強度に応じて
変調された光を前記検光子を通じて所定の受光手段にて
受光することにより、かかる交流電界若しくはそれを発
生させる電圧を測定し、また前記交流磁界若しくはそれ
を発生させる電流を測定するようにした装置において、
前記受光手段より出力される前記変調光に対応した出力
信号のうち、前記交流電界または交流磁界と同一の角周
波数成分を取り出す第一の取出手段と、前記受光手段よ
り出力される前記変調光に対応した出力信号のうち、前
記交流電界または交流磁界の２倍の角周波数成分を取り
出す第二の取出手段とを設け、それら第一及び第二の取
出手段にて取り出された二つの角周波数成分のうちの一
方より前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測
定する一方、それらのうちの何れか他方より前記交流磁
界若しくはそれを発生させる電流を測定することを特徴
とする光による電・磁気量測定装置を、その要旨とする
ものである。
また、かかる電・磁気量測定装置においては、電力（交
流）を測定する場合において、前記第一及び第二の取出
手段にて取り出された二つの角周波数成分のうちの一方
より求められた電圧値と他方より求められた電流値に基
づいて、電力を算出する演算手段が設けられることとな
る。
流）を測定する場合において、前記第一及び第二の取出
手段にて取り出された二つの角周波数成分のうちの一方
より求められた電圧値と他方より求められた電流値に基
づいて、電力を算出する演算手段が設けられることとな
る。
（測定原理） 上記のように、本発明は、光学素子手段の有するポッケ
ルス効果及びファラデー効果による光の偏光を利用し
て、かかる光学素子手段に作用する交流電界若しくはそ
れを発生させる電圧、及び交流磁界若しくはそれを発生
させる電流を測定しようとするものであって、その測定
原理は、以下の通りである。
ルス効果及びファラデー効果による光の偏光を利用し
て、かかる光学素子手段に作用する交流電界若しくはそ
れを発生させる電圧、及び交流磁界若しくはそれを発生
させる電流を測定しようとするものであって、その測定
原理は、以下の通りである。
先ず、ファラデー効果は、ファラデー素子に磁界が印加
された場合において、透過した光の偏光面が回転する現
象であり、その回転角：φは、下記（１）式にて表わさ
れる。
された場合において、透過した光の偏光面が回転する現
象であり、その回転角：φは、下記（１）式にて表わさ
れる。
φ＝ｖ・Ｈ・Ｌ ……（１） （但し、v:ファラデー素子のベルデ定数 H:ファラデー素子に印加した磁界 L:ファラデー素子の長さ） ところで、第１図には、ファラデー素子を用いた磁界測
定の原理図が示されており、そこにおいて、ファラデー
素子の前後には、偏光子、検光子が配置され、そして光
源（発光手段）から出射された光は偏光子で直線偏光と
されて、ファラデー素子を透過せしめられるが、その
際、ファラデー効果により光の偏光面は磁界強度に比例
して回転を受けることとなる。また、この回転を受けた
偏光は、偏光子とは透過偏光方向を異ならしめた検光子
を通過し、その回転角の大きさが光量変化に変換される
のである。即ち、偏光子と検光子との偏光方向の相対角
度をθとすると、作用磁界により変調を受けた出射光強
度:Pは、よく知られているように、下式： Ｐ＝cP0 cos2（φ＋θ） ……（２） （但し、c:比例定数,Po:入射光強度） で表わされ、またＨ＝H0 sinωｔ（H0 sinωｔは、角周
波数ωの交流磁界であり、H0はその振幅、ｔは時間であ
る）で表わされるところから、上記（２）式は、前記
（１）式の代入によって、下記（３）式の如く展開する
ことが出来る。
定の原理図が示されており、そこにおいて、ファラデー
素子の前後には、偏光子、検光子が配置され、そして光
源（発光手段）から出射された光は偏光子で直線偏光と
されて、ファラデー素子を透過せしめられるが、その
際、ファラデー効果により光の偏光面は磁界強度に比例
して回転を受けることとなる。また、この回転を受けた
偏光は、偏光子とは透過偏光方向を異ならしめた検光子
を通過し、その回転角の大きさが光量変化に変換される
のである。即ち、偏光子と検光子との偏光方向の相対角
度をθとすると、作用磁界により変調を受けた出射光強
度:Pは、よく知られているように、下式： Ｐ＝cP0 cos2（φ＋θ） ……（２） （但し、c:比例定数,Po:入射光強度） で表わされ、またＨ＝H0 sinωｔ（H0 sinωｔは、角周
波数ωの交流磁界であり、H0はその振幅、ｔは時間であ
る）で表わされるところから、上記（２）式は、前記
（１）式の代入によって、下記（３）式の如く展開する
ことが出来る。
Ｐ＝cP0 cos2（vLH0 sinωｔ＋θ） ＝cP0/2〔１＋cos（2vLH0sinωｔ＋２θ）〕 ＝cP0/2〔１＋cos（2vLH0sinωｔ）・cos（２θ） −sin（2vLH0sinωｔ）・sin（２θ）〕……（３） そして、かかる（３）式において、vLH0が１に比して充
分小さい時には、次のように近似することが出来るとこ
ろから、 cos（2vLH0sinωｔ）＝１−1/2（2vLH0sinωt)2 ＝１＋(vLH0)2・cos2ωｔ sin（2vLH0sinωｔ）＝2vLH0sinωｔ かかる（３）式は、次のように整理され得、 Ｐ＝cP0/2〔１＋cos（２θ）＋2vLH0sinωｔ・sin
（２θ）＋（vLH0)2・cos2ωｔ・cos（２θ）〕 ……
（４） そしてこれによって、角周波数ω及び２倍の角周波数２
ωの交流成分を含む関数にて表わされることとなるので
ある。
分小さい時には、次のように近似することが出来るとこ
ろから、 cos（2vLH0sinωｔ）＝１−1/2（2vLH0sinωt)2 ＝１＋(vLH0)2・cos2ωｔ sin（2vLH0sinωｔ）＝2vLH0sinωｔ かかる（３）式は、次のように整理され得、 Ｐ＝cP0/2〔１＋cos（２θ）＋2vLH0sinωｔ・sin
（２θ）＋（vLH0)2・cos2ωｔ・cos（２θ）〕 ……
（４） そしてこれによって、角周波数ω及び２倍の角周波数２
ωの交流成分を含む関数にて表わされることとなるので
ある。
また、通常、用いられる電流（磁界）センサでは、光の
変調度が大きく、且つ磁界に対する線形性を良くするた
めに、前記相対角度：θとしてはθ＝45度が採用され、
その場合において、上記（４）式は、下式： Ｐ＝cP0/2〔１＋2vLH0sinωｔ〕 ……（５） で与えられ、以て出射光強度:Pは、磁界に比例した角周
波数ωの交流成分を含む関数にて表わされることとな
る。
変調度が大きく、且つ磁界に対する線形性を良くするた
めに、前記相対角度：θとしてはθ＝45度が採用され、
その場合において、上記（４）式は、下式： Ｐ＝cP0/2〔１＋2vLH0sinωｔ〕 ……（５） で与えられ、以て出射光強度:Pは、磁界に比例した角周
波数ωの交流成分を含む関数にて表わされることとな
る。
一方、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：θを０
度とすると、前記（４）式は、 Ｐ＝cP0/2〔２＋(vLH0)2・cos2ωｔ〕 ……（６） と近似され得、出射光強度:Pは、２倍の角周波数２ωの
交流成分のみを含む関数として表わされ得るのである。
度とすると、前記（４）式は、 Ｐ＝cP0/2〔２＋(vLH0)2・cos2ωｔ〕 ……（６） と近似され得、出射光強度:Pは、２倍の角周波数２ωの
交流成分のみを含む関数として表わされ得るのである。
従って、かかる（５）式及び（６）式から明らかなよう
に、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：θによ
り、出射光強度:Pは、その交流成分として角周波数ωの
みを含む関数及び２倍の角周波数２ωのみを含む関数と
して表わされ、また前記（４）式においては、それら両
者を含む関数として表わされ得るのである。
に、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：θによ
り、出射光強度:Pは、その交流成分として角周波数ωの
みを含む関数及び２倍の角周波数２ωのみを含む関数と
して表わされ、また前記（４）式においては、それら両
者を含む関数として表わされ得るのである。
一方、ポッケルス効果は、ポッケルス素子に電界が印加
された場合において、そのような印加電界強度に応じ
て、かかるポッケルス素子を透過する光が位相変調を受
ける現象であるが、このようなポッケルス効果を応用し
た電界センサにおいても、上記と同様な結論が導き出さ
れ、第２図に示される位相差板による光学バイアスの大
きさにより、出射光強度:Pは、交流成分として角周波数
ωのみを含む関数、２倍の角周波数２ωのみを含む関数
及びその両者を含む関数として表わされ得るのである。
された場合において、そのような印加電界強度に応じ
て、かかるポッケルス素子を透過する光が位相変調を受
ける現象であるが、このようなポッケルス効果を応用し
た電界センサにおいても、上記と同様な結論が導き出さ
れ、第２図に示される位相差板による光学バイアスの大
きさにより、出射光強度:Pは、交流成分として角周波数
ωのみを含む関数、２倍の角周波数２ωのみを含む関数
及びその両者を含む関数として表わされ得るのである。
なお、第２図は、ポッケルス素子を用いた電界測定の原
理を示すものであって、光源からの光は偏光子によって
直線偏光とされた後、ポッケルス素子に透過せしめられ
るが、その際、ポッケルス素子に電界が印加されている
と、二つの直線偏光モード間に位相差が惹起され、ポッ
ケルス素子からの出射光は楕円偏光波となり、そしてそ
れが位相差板による光学的バイアスによって円偏光波に
変換せしめられた後、更にかかる位相差板からの出射光
は検光子により光強度に変換され、この検光子からの出
射光の強度が光検出器にて取り出されることによって、
印加電界に比例した電気信号が得られているのである。
理を示すものであって、光源からの光は偏光子によって
直線偏光とされた後、ポッケルス素子に透過せしめられ
るが、その際、ポッケルス素子に電界が印加されている
と、二つの直線偏光モード間に位相差が惹起され、ポッ
ケルス素子からの出射光は楕円偏光波となり、そしてそ
れが位相差板による光学的バイアスによって円偏光波に
変換せしめられた後、更にかかる位相差板からの出射光
は検光子により光強度に変換され、この検光子からの出
射光の強度が光検出器にて取り出されることによって、
印加電界に比例した電気信号が得られているのである。
そして、このようなポッケルス効果を応用した電界セン
サにおいて、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：
θを０度とする平行偏光の場合、例えばポッケルス素子
としてリチウム・ナイオベート（LiNbO3）結晶のＺ軸方
向に光を入射した場合において、次式： Ｐ＝cP0cos2〔（θ＋）/2〕 ……（７） にて示される出射光強度:Pは、次の（８）式の如くな
る。
サにおいて、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：
θを０度とする平行偏光の場合、例えばポッケルス素子
としてリチウム・ナイオベート（LiNbO3）結晶のＺ軸方
向に光を入射した場合において、次式： Ｐ＝cP0cos2〔（θ＋）/2〕 ……（７） にて示される出射光強度:Pは、次の（８）式の如くな
る。
Ｐ＝cP0cos2〔（π/Vπ・Ｖ＋）/2〕 ＝cP0/2〔１＋cos（π/Vπ/V＋）〕 ＝cP0/2〔１＋cos（π/Vπ/V）・cos（） −sin（π/Vπ/V）・sin（）〕 ＝cP0/2〔１＋cos（）−π/Vπ・V0・sinωｔ ・sin（）＋1/4・(π+Vπ)2・V0 2 ・cos2ωｔ・cos（）〕…… （８） （但し、P:出射光強度 c:比例定数 Ｐ０：入射光強度 φ：光学的位相差 ：光学バイアス Ｖπ：半波長電圧（＝λd/2n0 3γ22Ｌ） V:ポッケルス素子に印加した電圧 Ｖ０sinωt:ポッケルス素子に印加した角周波数 ωの交流電圧（V0：振幅,t:時間） λ：光源の波長 d:電圧印加電極間距離 n0：常光屈折率 γ22：ポッケルス定数 L:ポッケルス素子の長さ） ところで、通常用いられる電界（電圧）センサでは、変
調度が大きく且つ電圧に対する線形性を良くするため
に、光学バイアス：として90度が採用されるところか
ら、上記（８）式にて示される出射光強度:Pは、次式： Ｐ＝cP0/2〔１−π/Vπ・V0・sinωｔ〕 ……（９） で与えられ、出射光強度:Pは、電圧に比例した角周波数
ωの交流成分のみを含む関数にて表わされることとな
る。
調度が大きく且つ電圧に対する線形性を良くするため
に、光学バイアス：として90度が採用されるところか
ら、上記（８）式にて示される出射光強度:Pは、次式： Ｐ＝cP0/2〔１−π/Vπ・V0・sinωｔ〕 ……（９） で与えられ、出射光強度:Pは、電圧に比例した角周波数
ωの交流成分のみを含む関数にて表わされることとな
る。
また、位相差板のない場合、即ち光学バイアス：が０
度の時、前記（８）式は、次式： Ｐ＝cP0/2〔２＋1/4・(π/Vπ)2・V0 2・cos2ωｔ〕…
…（10） のように整理され、出射光強度:Pは、２倍の角周波数２
ωの交流成分のみを含む関数にて表わされ得るのであ
る。
度の時、前記（８）式は、次式： Ｐ＝cP0/2〔２＋1/4・(π/Vπ)2・V0 2・cos2ωｔ〕…
…（10） のように整理され、出射光強度:Pは、２倍の角周波数２
ωの交流成分のみを含む関数にて表わされ得るのであ
る。
従って、上記の検討から明らかなように、変調光の角周
波数ω成分と共に、２倍の角周波数２ω成分を利用し
て、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：θ、光学
バイアス：を適当に組み合わせることによって、単一
の光センサにおいて、 例えば角周波数ωの交流成分は磁界に依存した出力とし
て、また２倍の角周波数２ωの交流成分は電圧に依存し
た出力として、取り出すことが出来るのであり、それは
前記（５）式及び（10）式よりして明らかである。ま
た、前記（６）式及び（９）式より、角周波数ωの交流
成分を電圧に依存した出力とする一方、２杯の角周波数
２ωの交流成分を磁界に依存した出力とすることが出来
ることも、明らかなところである。
波数ω成分と共に、２倍の角周波数２ω成分を利用し
て、偏光子と検光子との偏光方向の相対角度：θ、光学
バイアス：を適当に組み合わせることによって、単一
の光センサにおいて、 例えば角周波数ωの交流成分は磁界に依存した出力とし
て、また２倍の角周波数２ωの交流成分は電圧に依存し
た出力として、取り出すことが出来るのであり、それは
前記（５）式及び（10）式よりして明らかである。ま
た、前記（６）式及び（９）式より、角周波数ωの交流
成分を電圧に依存した出力とする一方、２杯の角周波数
２ωの交流成分を磁界に依存した出力とすることが出来
ることも、明らかなところである。
要するに、角周波数ω成分と２ω成分の混じった変調光
が、適当な受光手段にて光電変換された後、電気的にω
成分と２ω成分とに分離され、それぞれの大きさが計測
されることによって、光センサに印加した交流磁界若し
くはそれを発生させる電流及び／又は電圧若しくはそれ
によって発生させられた交流電界の値を知ることかが出
来るのである。なお、かかる計測に際して、好適には、
角周波数２ω成分の値については、それを電気的に処理
して、その平方根を採ることにより、印加された電気量
に比例した出力を得ることが出来る。
が、適当な受光手段にて光電変換された後、電気的にω
成分と２ω成分とに分離され、それぞれの大きさが計測
されることによって、光センサに印加した交流磁界若し
くはそれを発生させる電流及び／又は電圧若しくはそれ
によって発生させられた交流電界の値を知ることかが出
来るのである。なお、かかる計測に際して、好適には、
角周波数２ω成分の値については、それを電気的に処理
して、その平方根を採ることにより、印加された電気量
に比例した出力を得ることが出来る。
また、このようにして得られた電流と電圧の大きさに基
づいて、例えばそれらを乗算することによって、電力量
も知ることが出来るのである。このように、一つのセン
サを用いることによって、電圧（電界）及び電流（磁
界）の測定、並びにそれらの測定と共に、電力量の測定
が、同時に可能となったのである。
づいて、例えばそれらを乗算することによって、電力量
も知ることが出来るのである。このように、一つのセン
サを用いることによって、電圧（電界）及び電流（磁
界）の測定、並びにそれらの測定と共に、電力量の測定
が、同時に可能となったのである。
（実施例） ところで、上記した本発明に従う測定原理に基づいて、
電・磁気量を測定する装置の具体的構成の異なる例が、
第３図及び第４図に示されている。
電・磁気量を測定する装置の具体的構成の異なる例が、
第３図及び第４図に示されている。
先ず、第３図に示される光センサ構造において、２は、
光センサヘッドである。このセンサヘッド２は、ポッケ
ルス効果とファラデー効果とを共に有する光学材料から
なる光学素子４と、その前後（図において左右）に配置
された偏光子６及び検光子８と、それら偏光子、検光子
の外側に配置されたファイバーコリメータ10,10とから
構成されている。そして、このセンサヘッド２の光学素
子４には、測定されるべき交流磁界12が作用せしめられ
るようになっている。また、測定されるべき交流電界
は、光学素子４の対向する光透過面に設けられた透明電
極膜14,14によって作用せしめられるようになってい
る。即ち、それら透明電極膜14,14には、それぞれ、リ
ード線16,16を介して、交流電圧８発生器18が接続せし
められているのである。
光センサヘッドである。このセンサヘッド２は、ポッケ
ルス効果とファラデー効果とを共に有する光学材料から
なる光学素子４と、その前後（図において左右）に配置
された偏光子６及び検光子８と、それら偏光子、検光子
の外側に配置されたファイバーコリメータ10,10とから
構成されている。そして、このセンサヘッド２の光学素
子４には、測定されるべき交流磁界12が作用せしめられ
るようになっている。また、測定されるべき交流電界
は、光学素子４の対向する光透過面に設けられた透明電
極膜14,14によって作用せしめられるようになってい
る。即ち、それら透明電極膜14,14には、それぞれ、リ
ード線16,16を介して、交流電圧８発生器18が接続せし
められているのである。
一方、センサヘッド２に所定強度の光を出射する発光手
段として、発光素子20とそれを駆動する発光素子駆動回
路22とが設けられており、その発光素子20から出射され
た光が、光ファイバー24を通じてセンサヘッド２の入側
ファイバーコリメータ10に導かれるようになっている。
なお、発光素子20としては発光ダイオード等が用いられ
るが、またHe−Neレーザ光等も発光手段として用いられ
る。
段として、発光素子20とそれを駆動する発光素子駆動回
路22とが設けられており、その発光素子20から出射され
た光が、光ファイバー24を通じてセンサヘッド２の入側
ファイバーコリメータ10に導かれるようになっている。
なお、発光素子20としては発光ダイオード等が用いられ
るが、またHe−Neレーザ光等も発光手段として用いられ
る。
そして、センサヘッド２では、光学素子４内において、
発光素子20から導かれた光が、作用する交流磁界12や透
明電極膜14,14によって加えられる交流電界の強度に応
じて、変調せしめられることとなる。
発光素子20から導かれた光が、作用する交流磁界12や透
明電極膜14,14によって加えられる交流電界の強度に応
じて、変調せしめられることとなる。
また、センサヘッド２を透過した光は、出側ファイバー
コリメータ10を通じて出射され、その出射光は、光ファ
イバー26を通じてPINフォトダイオード等の受光素子28
にて受光され、そこで出射光（光信号）に対応する電気
信号に変換せしめられるようになっているのである。
コリメータ10を通じて出射され、その出射光は、光ファ
イバー26を通じてPINフォトダイオード等の受光素子28
にて受光され、そこで出射光（光信号）に対応する電気
信号に変換せしめられるようになっているのである。
さらに、かかる受光素子28から出力される電気信号は、
それぞれ位相検波器等から構成される同一角周波数成分
検出器30及び２倍角周波数成分検出器32に、それぞれ導
かれ、そこで、入力電気信号から目的とする角周波数成
分が取り出されることとなるのである。即ち、ここで
は、同一角周波数成分検出器30は第一の取出手段として
機能し、受光素子28から出力される電気信号のうち交流
磁界または交流電界と同一の角周波数成分を取り出すよ
うになっており、また２倍角周波数成分検出器32は第二
の取出手段として機能して、受光素子28から出力される
電気信号のうち交流磁界または交流電界の２倍の角周波
数成分を取り出すようになっているのである。なお、２
倍角周波数成分検出器32は、かかる取り出される２倍の
角周波数成分信号（Ｐ２ω）の平行根回路を備えてお
り、これによって光学素子４に印加される電・磁気量に
比例した信号を出力するようになっている。
それぞれ位相検波器等から構成される同一角周波数成分
検出器30及び２倍角周波数成分検出器32に、それぞれ導
かれ、そこで、入力電気信号から目的とする角周波数成
分が取り出されることとなるのである。即ち、ここで
は、同一角周波数成分検出器30は第一の取出手段として
機能し、受光素子28から出力される電気信号のうち交流
磁界または交流電界と同一の角周波数成分を取り出すよ
うになっており、また２倍角周波数成分検出器32は第二
の取出手段として機能して、受光素子28から出力される
電気信号のうち交流磁界または交流電界の２倍の角周波
数成分を取り出すようになっているのである。なお、２
倍角周波数成分検出器32は、かかる取り出される２倍の
角周波数成分信号（Ｐ２ω）の平行根回路を備えてお
り、これによって光学素子４に印加される電・磁気量に
比例した信号を出力するようになっている。
そして、かかる同一角周波数成分検出器30並びに２倍角
周波数成分検出器32からの出力信号 に基づいて、そのうちの一方から前記交流磁界若しくは
それを発生させる電流が測定され、またそれらのうちの
他方より、前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧
が測定されるのである。、例えば、図示の如く、同一角
周波数成分検出器30からの出力信号（Ｐω）より、磁界
が測定され、また２倍角周波数成分検出器32からの出力
信号 より、電圧が測定されるのである。
周波数成分検出器32からの出力信号 に基づいて、そのうちの一方から前記交流磁界若しくは
それを発生させる電流が測定され、またそれらのうちの
他方より、前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧
が測定されるのである。、例えば、図示の如く、同一角
周波数成分検出器30からの出力信号（Ｐω）より、磁界
が測定され、また２倍角周波数成分検出器32からの出力
信号 より、電圧が測定されるのである。
なお、かかる同一角周波数成分検出器30及び２倍角周波
数成分検出器32からのそれぞれの出力信号は、また、演
算手段としての乗算器34に導かれ、そこで同一の角周波
数成分と２倍の角周波数成分を乗算する演算が行なわ
れ、その結果が電力信号として出力されるようになって
いるのである。
数成分検出器32からのそれぞれの出力信号は、また、演
算手段としての乗算器34に導かれ、そこで同一の角周波
数成分と２倍の角周波数成分を乗算する演算が行なわ
れ、その結果が電力信号として出力されるようになって
いるのである。
また、本発明に従う光センサの他の具体例を示す第４図
においては、前例とは異なり、光学素子手段が、ポッケ
ルス効果を有する光学材料からなるポッケルス素子36と
ファラデー効果を有する光学材料からなるファラデー素
子38とからなる別個の素子にて構成されているところに
特徴がある。また、ここでは、ポッケルス素子36に印加
される電界は、電極14,14がポッケルス素子36の対向す
る側面に設けられていることによって、光の透過方向に
対して直角な方向となるようになっている。
においては、前例とは異なり、光学素子手段が、ポッケ
ルス効果を有する光学材料からなるポッケルス素子36と
ファラデー効果を有する光学材料からなるファラデー素
子38とからなる別個の素子にて構成されているところに
特徴がある。また、ここでは、ポッケルス素子36に印加
される電界は、電極14,14がポッケルス素子36の対向す
る側面に設けられていることによって、光の透過方向に
対して直角な方向となるようになっている。
従って、このような構成の光センサにおいては、発光素
子20から導かれた光は、電極14,14によって作用せしめ
られる交流電界によって、ポッケルス素子36において変
調を受け、更にファラデー素子38において、そこに作用
せしめられる交流磁界12によって、変調を受けることと
なるのである。
子20から導かれた光は、電極14,14によって作用せしめ
られる交流電界によって、ポッケルス素子36において変
調を受け、更にファラデー素子38において、そこに作用
せしめられる交流磁界12によって、変調を受けることと
なるのである。
なお、光伝送路における光量変動に対して安定した出力
を得るには、同一角周波数成分検出器30や２倍角周波数
成分検出器32にて取り出される交流成分 を直流成分で除算するか、或いは直流成分を一定に保つ
ように、受光素子28の信号を発光手段20、具体的には発
光手段駆動回路22へフィードバックする手法が採用され
ることとなる。
を得るには、同一角周波数成分検出器30や２倍角周波数
成分検出器32にて取り出される交流成分 を直流成分で除算するか、或いは直流成分を一定に保つ
ように、受光素子28の信号を発光手段20、具体的には発
光手段駆動回路22へフィードバックする手法が採用され
ることとなる。
また、受光素子28から出力される電気的信号より同一角
周波数成分ω及び２倍の角周波数成分２ωの分離には、
位相検出回路が用いられる他、バンドパスフィルタ回路
の如き電気的フィルタ手段等が用いられても何等差支え
ない。
周波数成分ω及び２倍の角周波数成分２ωの分離には、
位相検出回路が用いられる他、バンドパスフィルタ回路
の如き電気的フィルタ手段等が用いられても何等差支え
ない。
さらに、本発明における光センサヘッド２を構成する光
学素子手段は、偏光子と検光子との間に配置せしめられ
るものであり、また位相差板も、必要に応じて配置せし
められることとなる。なお、光学素子手段としては、ポ
ッケルス効果とファラデー効果を共に有する光学材料
（結晶）からなる、第３図に示される如き一つの光学素
子が用いられる他、第４図に示されるように、別個のポ
ッケルス素子（結晶）とファラデー素子（結晶）とから
構成されるものであっても、何ら差支えない。このポッ
ケルス素子としては、LiNbO3，LiTaO3等があり、またフ
ァラデー素子としては、YIG,ZnSe,鉛ガラス等があり、
更にポッケルス効果とファラデー効果を有する光学素子
としては、BSO（Bi12SiO20）,BGO（Bi12GeO20）等があ
る。
学素子手段は、偏光子と検光子との間に配置せしめられ
るものであり、また位相差板も、必要に応じて配置せし
められることとなる。なお、光学素子手段としては、ポ
ッケルス効果とファラデー効果を共に有する光学材料
（結晶）からなる、第３図に示される如き一つの光学素
子が用いられる他、第４図に示されるように、別個のポ
ッケルス素子（結晶）とファラデー素子（結晶）とから
構成されるものであっても、何ら差支えない。このポッ
ケルス素子としては、LiNbO3，LiTaO3等があり、またフ
ァラデー素子としては、YIG,ZnSe,鉛ガラス等があり、
更にポッケルス効果とファラデー効果を有する光学素子
としては、BSO（Bi12SiO20）,BGO（Bi12GeO20）等があ
る。
そして、以上説明してきた本発明の作用・効果は、以下
の実施例の記載によって、更に明瞭に理解されるであろ
う。
の実施例の記載によって、更に明瞭に理解されるであろ
う。
実施例１ 第３図に示される光センサと同様な構造の光センサを用
いて、以下の測定を行なった。なお、使用した光の波長
は0.85μｍであり、発光素子20にLED、受光素子28にPIN
フォトダイオードを使用した。また、センサヘッド２を
構成する光学素子４としてBSO単結晶を用い、偏光子６
及び検光子８としてはPBS（偏光ビームスプリッター）
を用いた。更に、偏光子６と検光子８との偏光方向の相
対角度は０度とした。光学素子４を構成するBSO単結晶
において、光の透過する方向は〔100〕軸方向であり、
その素子長さを4mmとし、その対向する光路面に透明電
極14,14を形成して、電圧を印加出来るようにした。
いて、以下の測定を行なった。なお、使用した光の波長
は0.85μｍであり、発光素子20にLED、受光素子28にPIN
フォトダイオードを使用した。また、センサヘッド２を
構成する光学素子４としてBSO単結晶を用い、偏光子６
及び検光子８としてはPBS（偏光ビームスプリッター）
を用いた。更に、偏光子６と検光子８との偏光方向の相
対角度は０度とした。光学素子４を構成するBSO単結晶
において、光の透過する方向は〔100〕軸方向であり、
その素子長さを4mmとし、その対向する光路面に透明電
極14,14を形成して、電圧を印加出来るようにした。
そして、発光素子20としてのLEDより出射した光はセン
サヘッド２で変調され、PINフォトダイオード28に達
し、更にこのフォトダイオード28で受けた光は電気信号
に変換され、この信号をスペクトラムアナライザーにて
観察した。より具体的には、センサヘッド２をソレノイ
ドコイル中に入れ、０〜100Oeの交流磁界（50Hz）と０
〜100Vの交流電圧（50Hz）を印加し、スペクトラムアナ
ライザーによるスペクトル観察と出力信号の50Hz成分
（同一角周波数成分）と100Hz成分（２倍の角周波数成
分）の大きさを測定した。
サヘッド２で変調され、PINフォトダイオード28に達
し、更にこのフォトダイオード28で受けた光は電気信号
に変換され、この信号をスペクトラムアナライザーにて
観察した。より具体的には、センサヘッド２をソレノイ
ドコイル中に入れ、０〜100Oeの交流磁界（50Hz）と０
〜100Vの交流電圧（50Hz）を印加し、スペクトラムアナ
ライザーによるスペクトル観察と出力信号の50Hz成分
（同一角周波数成分）と100Hz成分（２倍の角周波数成
分）の大きさを測定した。
先ず初めに、磁界，電界を共に印加しない状態下でスペ
クトルを観察したところ、第５図に示すようであった。
次に、ソレノイドコイルに定電流を流し、500eの磁界を
印加したところ、第６図に示されるように、50Hzの信号
が観測された。また、センサヘッド２に50Vの電圧を印
加したところ、第７図に示されるように、100Hzの信号
の加わったスペクトルが観察された。
クトルを観察したところ、第５図に示すようであった。
次に、ソレノイドコイルに定電流を流し、500eの磁界を
印加したところ、第６図に示されるように、50Hzの信号
が観測された。また、センサヘッド２に50Vの電圧を印
加したところ、第７図に示されるように、100Hzの信号
の加わったスペクトルが観察された。
次に、磁界，電界の値を任意に変化させたときの挙動を
調べるため、電圧を0V,50V,100Vの３水準下において、
磁界を０〜100Oeの間で変化させた時の出力信号の50Hz
成分と100Hz成分の平方根を採った値とを測定し、その
結果を第８図（ａ）〜（ｃ）に示す。それら第８図
（ａ）〜（ｃ）より明らかなように、実線で示される50
Hz成分は、磁界の大きさに比例して大きくなり、一方破
線で示される100Hz成分の平方根を採った値は電圧に対
応した値となり、且つ磁界の大きさに依らず、一定の値
を示した。
調べるため、電圧を0V,50V,100Vの３水準下において、
磁界を０〜100Oeの間で変化させた時の出力信号の50Hz
成分と100Hz成分の平方根を採った値とを測定し、その
結果を第８図（ａ）〜（ｃ）に示す。それら第８図
（ａ）〜（ｃ）より明らかなように、実線で示される50
Hz成分は、磁界の大きさに比例して大きくなり、一方破
線で示される100Hz成分の平方根を採った値は電圧に対
応した値となり、且つ磁界の大きさに依らず、一定の値
を示した。
また、電流（磁界）が0Oe,50Oe,100Oeの３水準下におい
て、電圧を０〜100Vの大きさの間で変化させたときの出
力信号の50Hz成分の値と100Hz成分の値の平方根採った
値とを測定し、その結果を、第９図（ａ）〜（ｃ）に示
した。そして、それらの図から明らかなように、破線で
示される100Hz成分の平方根を採った値は、電圧の大き
さに比例して大きくなり、一方実線で示される50Hz成分
は磁界に対応した値となり、且つ電界の大きさに依ら
ず、一定の値となっているのである。
て、電圧を０〜100Vの大きさの間で変化させたときの出
力信号の50Hz成分の値と100Hz成分の値の平方根採った
値とを測定し、その結果を、第９図（ａ）〜（ｃ）に示
した。そして、それらの図から明らかなように、破線で
示される100Hz成分の平方根を採った値は、電圧の大き
さに比例して大きくなり、一方実線で示される50Hz成分
は磁界に対応した値となり、且つ電界の大きさに依ら
ず、一定の値となっているのである。
以上の結果から、電圧，磁界に対する各出力の挙動は独
立していることが認められるのである。また、以上の結
果は、次の理由によるものと考えられる。即ち、BSO結
晶はファラデー効果とポッケルス効果と自然旋光能を有
しており、この自然旋光能のために、素子長さを約4mm
とすると、光の偏光面が約45°傾くこととなる。従っ
て、上記センサヘッド２は、印加磁界に対して、前記
（５）式に示される如き印加磁界と同一の周波数を有す
る出力信号が得られ、また電圧を印加すると、ポッケル
ス素子に光学バイアスを加えない場合に対応するため、
前記（10）式に示した如く、印加電圧の２倍の周波数を
有する出力信号が得られることとなるのである。
立していることが認められるのである。また、以上の結
果は、次の理由によるものと考えられる。即ち、BSO結
晶はファラデー効果とポッケルス効果と自然旋光能を有
しており、この自然旋光能のために、素子長さを約4mm
とすると、光の偏光面が約45°傾くこととなる。従っ
て、上記センサヘッド２は、印加磁界に対して、前記
（５）式に示される如き印加磁界と同一の周波数を有す
る出力信号が得られ、また電圧を印加すると、ポッケル
ス素子に光学バイアスを加えない場合に対応するため、
前記（10）式に示した如く、印加電圧の２倍の周波数を
有する出力信号が得られることとなるのである。
以上の結果より、極めて簡単なセンサヘッド２の構成に
て、電圧，電流が独立して、しかも精度よく測定出来る
ことが理解される。
て、電圧，電流が独立して、しかも精度よく測定出来る
ことが理解される。
実施例２ 第４図に示される光センサヘッド２と同様な構造の光セ
ンサヘッドを用いて、実施例１と同様な測定を行なっ
た。なお、ファラデー素子38にYIG単結晶を用い、また
ポッケルス素子36にはLiNbO3単結晶を使用した。このLi
NbO3結晶において、光の透過する方向はＺ軸方向であ
り、その素子長さを7mmとすると共に、そのＸ面に電極1
6を形成し、電圧を印加出来るようにした。また、YIG結
晶は、その素子長さを1mmとし、更に偏光子６及び検光
子８はPBSを使用した。
ンサヘッドを用いて、実施例１と同様な測定を行なっ
た。なお、ファラデー素子38にYIG単結晶を用い、また
ポッケルス素子36にはLiNbO3単結晶を使用した。このLi
NbO3結晶において、光の透過する方向はＺ軸方向であ
り、その素子長さを7mmとすると共に、そのＸ面に電極1
6を形成し、電圧を印加出来るようにした。また、YIG結
晶は、その素子長さを1mmとし、更に偏光子６及び検光
子８はPBSを使用した。
そして、かかる測定によって、実施例１と同様な結果を
得た。
得た。
また、フォトダイオード28の出力から、位相検波器30,3
2により、それぞれ、50Hz,100Hzの信号成分を取り出
し、更に100Hzの信号成分について平方根をとることに
よって、センサヘッドに印加されている電圧，磁界を検
出することが出来た。また、かかる電圧，磁界（電流）
の大きさを乗算器34によって乗算することにより、電力
量も測定することが出来た。要するに、第４図に示され
る如き電気回路構成によって、電圧（電界），電流（磁
界），電力量が同時に測定出来たのである。
2により、それぞれ、50Hz,100Hzの信号成分を取り出
し、更に100Hzの信号成分について平方根をとることに
よって、センサヘッドに印加されている電圧，磁界を検
出することが出来た。また、かかる電圧，磁界（電流）
の大きさを乗算器34によって乗算することにより、電力
量も測定することが出来た。要するに、第４図に示され
る如き電気回路構成によって、電圧（電界），電流（磁
界），電力量が同時に測定出来たのである。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、光学素子手
段に加わる電界，磁界の強さに応じて変調された光信号
に基づいて変換された電気信号から、かかる光学素子手
段に作用する交流電界または交流磁界と同一の角周波数
成分ωと、かかる交流電界または交流磁界の２倍の角周
波数成分２ωを取り出し、そしてそれらのうちの一方よ
り該交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測定する
一方、それらのうちの何れか他方より、前記交流磁界若
しくはそれを発生させる電流を測定したり、また得られ
た電圧値と電流値に基づいて電力を算出するようにした
ものであって、これにより、従来の如く二つの光束を使
用したり２種類の光源を用いたりする必要がなく、また
簡単な装置構成において、それら電・磁気量の測定が可
能となったのであり、そこに、本発明の大きな工業的意
義が存するのである。
段に加わる電界，磁界の強さに応じて変調された光信号
に基づいて変換された電気信号から、かかる光学素子手
段に作用する交流電界または交流磁界と同一の角周波数
成分ωと、かかる交流電界または交流磁界の２倍の角周
波数成分２ωを取り出し、そしてそれらのうちの一方よ
り該交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測定する
一方、それらのうちの何れか他方より、前記交流磁界若
しくはそれを発生させる電流を測定したり、また得られ
た電圧値と電流値に基づいて電力を算出するようにした
ものであって、これにより、従来の如く二つの光束を使
用したり２種類の光源を用いたりする必要がなく、また
簡単な装置構成において、それら電・磁気量の測定が可
能となったのであり、そこに、本発明の大きな工業的意
義が存するのである。
第１図及び第２図は、それぞれ、電界測定の原理及び磁
界測定の原理を示す説明図であり、第３図及び第４図
は、それぞれ、本発明に従う電・磁気量測定装置の具体
的構成の異なる例を示す系統図である。また、第５図，
第６図及び第７図は、それぞれ、実施例１において、印
加磁界と印加電圧を変化させて得られたスペクトル図で
ある。更に、第８図（ａ）〜（ｃ）及び第９図（ａ）〜
（ｃ）は、それぞれ、実施例１において得られた、出力
の50Hz成分,100Hz成分の平方根と印加磁界及び印加電圧
との関係を示すグラフである。 2:光センサヘッド、4:光学素子 6:偏光子、8:検光子 10:ファイバーコリメータ 12:交流磁界、14:透明電極膜 16:リード線、18:交流電圧発生器 20:発光素子、22:発光素子駆動回路 24,26:光ファイバー 28:受光素子 30:同一角周波数成分検出器 32:2倍角周波数成分検出器 34:乗算器、36:ポッケルス素子 38:ファラデー素子
界測定の原理を示す説明図であり、第３図及び第４図
は、それぞれ、本発明に従う電・磁気量測定装置の具体
的構成の異なる例を示す系統図である。また、第５図，
第６図及び第７図は、それぞれ、実施例１において、印
加磁界と印加電圧を変化させて得られたスペクトル図で
ある。更に、第８図（ａ）〜（ｃ）及び第９図（ａ）〜
（ｃ）は、それぞれ、実施例１において得られた、出力
の50Hz成分,100Hz成分の平方根と印加磁界及び印加電圧
との関係を示すグラフである。 2:光センサヘッド、4:光学素子 6:偏光子、8:検光子 10:ファイバーコリメータ 12:交流磁界、14:透明電極膜 16:リード線、18:交流電圧発生器 20:発光素子、22:発光素子駆動回路 24,26:光ファイバー 28:受光素子 30:同一角周波数成分検出器 32:2倍角周波数成分検出器 34:乗算器、36:ポッケルス素子 38:ファラデー素子
Claims (4)
- 【請求項１】ポッケルス効果を有する光学材料及びファ
ラデー効果を有する光学材料、またはポッケルス効果と
ファラデー効果を共に有する光学材料にて構成される光
学素子手段を用い、該光学素子手段に光を透過せしめる
一方、測定されるべき交流電界及び交流磁界を作用させ
て、前記光を前記ポッケルス効果及びファラデー効果に
よって変調せしめ、そしてその変調光に基づいて、かか
る交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測定し、ま
た前記交流磁界若しくはそれを発生させる電流を測定す
るに際して、 前記変調光に対応する受光手段の出力信号より、前記交
流電界または交流磁界と同一の角周波数成分及び２倍の
角周波数成分をそれぞれ取り出し、それらのうちの何れ
か一方より前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧
を測定する一方、それらのうちの何れか他方より前記交
流磁界若しくはそれを発生させる電流を測定することを
特徴とする光による電・磁気量測定方法。 - 【請求項２】前記測定された電圧値及び電流値に基づい
て、電力を求めることを特徴とする請求項（１）記載の
光による電・磁気量測定方法。 - 【請求項３】ポッケルス効果を有する光学材料及びファ
ラデー効果を有する光学材料、またはポッケルス効果と
ファラデー効果を共に有する光学材料にて構成される光
学素子手段の前後に、偏光子、検光子を配して、所定の
発光手段から出射された光を該偏光子を通じて該光学素
子手段に入射せしめ、そして該光学素子手段に作用する
被測定交流電界及び交流磁界の強度に応じて変調された
光を前記検光子を通じて所定の受光手段にて受光するこ
とにより、かかる交流電界若しくはそれを発生させる電
圧を測定し、また前記交流磁界若しくはそれを発生させ
る電流を測定するようにした装置において、 前記受光手段より出力される前記変調光に対応した出力
信号のうち、前記交流電界または交流磁界と同一の角周
波数成分を取り出す第一の取出手段と、前記受光手段よ
り出力される前記変調光に対応した出力信号のうち、前
記交流電界または交流磁界の２倍の角周波数成分を取り
出す第二の取出手段とを設け、それら第一及び第二の取
出手段にて取り出された二つの角周波数成分のうちの一
方より前記交流電界若しくはそれを発生させる電圧を測
定する一方、それらのうちの何れか他方より前記交流磁
界若しくはそれを発生させる電流を測定することを特徴
とする光による電・磁気量測定装置。 - 【請求項４】前記第一及び第二の取出手段にて取り出さ
れた二つの角周波数成分のうちの一方より求められた電
圧値と他方より求められた電流値に基づいて、電力を算
出する演算手段を有する請求項（３）記載の光による電
・磁気量測定装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP63171322A JPH0670651B2 (ja) | 1988-07-09 | 1988-07-09 | 光による電・磁気量測定方法及び装置 |
| US07/376,633 US4933629A (en) | 1988-07-09 | 1989-07-07 | Method and apparatus for optically measuring electric and magnetic quantities having an optical sensing head exhibiting the Pockel's and Faraday effects |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171322A JPH0670651B2 (ja) | 1988-07-09 | 1988-07-09 | 光による電・磁気量測定方法及び装置 |
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| JPH0221272A JPH0221272A (ja) | 1990-01-24 |
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| EP (1) | EP0351171B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2812188A1 (de) * | 1978-03-20 | 1979-09-27 | Siemens Ag | Verfahren zur magnetooptischen strommessung |
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-
1988
- 1988-07-09 JP JP63171322A patent/JPH0670651B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-07-07 US US07/376,633 patent/US4933629A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1989-07-10 EP EP89306996A patent/EP0351171B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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