JPH0743395B2 - 光変流器 - Google Patents
光変流器Info
- Publication number
- JPH0743395B2 JPH0743395B2 JP61084321A JP8432186A JPH0743395B2 JP H0743395 B2 JPH0743395 B2 JP H0743395B2 JP 61084321 A JP61084321 A JP 61084321A JP 8432186 A JP8432186 A JP 8432186A JP H0743395 B2 JPH0743395 B2 JP H0743395B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- light
- electric signal
- optical
- linearly polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ファラデ効果を利用して、電流による磁界を
一定速度で回転する直線偏光波の位相変化として検出
し、これによって電流値を検出する光変流器にかかり、
特に光伝送系による光強度のアンバランスを補償する回
路に関するものである。
一定速度で回転する直線偏光波の位相変化として検出
し、これによって電流値を検出する光変流器にかかり、
特に光伝送系による光強度のアンバランスを補償する回
路に関するものである。
（従来の技術） ファラデ効果を用いて電流を計測する方法として、直線
偏光波を磁界内に置かれたファラデ素子に入射し、その
旋回角から磁界の強さ、従ってこの磁界を発生させる電
流を測定する方法がある。
偏光波を磁界内に置かれたファラデ素子に入射し、その
旋回角から磁界の強さ、従ってこの磁界を発生させる電
流を測定する方法がある。
また、互に60゜ずつ偏光角の異る３個の直線偏光波を時
間的に120゜ずつ位相の異った３相のタイミングでオン
オフして擬似的な回転直線偏光波をつくり、これをファ
ラデ素子に入射して磁界を測定することも可能である。
間的に120゜ずつ位相の異った３相のタイミングでオン
オフして擬似的な回転直線偏光波をつくり、これをファ
ラデ素子に入射して磁界を測定することも可能である。
この場合は、３相の光源をファラデ素子に導くのに光フ
ァイバ，レンズおよび偏光子などを含む光伝送系を通す
ので、光伝送系の損失の変動などによって３相の光強度
にアンバランスが発生すると、磁界測定に誤差を生じ、
小変流器としての精度が低下する。
ァイバ，レンズおよび偏光子などを含む光伝送系を通す
ので、光伝送系の損失の変動などによって３相の光強度
にアンバランスが発生すると、磁界測定に誤差を生じ、
小変流器としての精度が低下する。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、ファラデ素子に入射される偏光角が60゜ずつ
異る３相の直線偏光波の光強度のアンバランスを無くす
ように補償して測定精度を向上した回転直線偏光波によ
る光変流器を提供することを目的とする。
異る３相の直線偏光波の光強度のアンバランスを無くす
ように補償して測定精度を向上した回転直線偏光波によ
る光変流器を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段と作用） 本発明は、120゜ずつ位相の異なる３相の矩形波電気信
号を光信号に変換し光伝送系を通して投射する光源と、
上記３相の矩形波光をそれぞれ60゜ずつ偏光角が異る直
線偏光波に変換する偏光部と、電流コイルによって発生
された磁界内に置かれ上記３相の直線偏光波を通すファ
ラデ素子と、上記ファラデ素子を通過した３相の直線偏
光波を検光して合成した電気信号を得る検光部と、上記
合成した電気信号の位相と元の矩形波電気信号との位相
差から上記電流コイルの電流値を検出する位相差検出回
路と、上記合成した電気信号をモニタして上記光源の３
相間の光強度のバランスを調整する光強度制御回路を備
え、これによって光伝送系における光ファイバの損失の
変動や発光ダイオードのドリフトなどによる３相の直線
偏光波の光強度のアンバランスを抑制し、測定精度を向
上した回転直線偏光波による光変流器である。
号を光信号に変換し光伝送系を通して投射する光源と、
上記３相の矩形波光をそれぞれ60゜ずつ偏光角が異る直
線偏光波に変換する偏光部と、電流コイルによって発生
された磁界内に置かれ上記３相の直線偏光波を通すファ
ラデ素子と、上記ファラデ素子を通過した３相の直線偏
光波を検光して合成した電気信号を得る検光部と、上記
合成した電気信号の位相と元の矩形波電気信号との位相
差から上記電流コイルの電流値を検出する位相差検出回
路と、上記合成した電気信号をモニタして上記光源の３
相間の光強度のバランスを調整する光強度制御回路を備
え、これによって光伝送系における光ファイバの損失の
変動や発光ダイオードのドリフトなどによる３相の直線
偏光波の光強度のアンバランスを抑制し、測定精度を向
上した回転直線偏光波による光変流器である。
（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、クロック発生器１の発生する60kHZの
クロックCKは６段シフトレジスタ２を介して６個の10kH
Z60゜矩形波列p,q,r,s,t,uに変換される。
クロックCKは６段シフトレジスタ２を介して６個の10kH
Z60゜矩形波列p,q,r,s,t,uに変換される。
上記60゜矩形波列p,q,rはOR回路３に入力され、その出
力Ｘは発光ダイオード６を駆動して180゜矩形波光信号J
X′を発生する。
力Ｘは発光ダイオード６を駆動して180゜矩形波光信号J
X′を発生する。
同様に60゜矩形波列t,u,pはOR回路４に入力され、その
出力Ｙは発光ダイオート７を駆動して180゜矩形波光信
号JY′を発生する。
出力Ｙは発光ダイオート７を駆動して180゜矩形波光信
号JY′を発生する。
また60゜矩形波列r,s,tはOR回路５に入力され、その出
力Ｚは発光ダイオード８を駆動して180゜矩形波光信号J
Z′を発生する。
力Ｚは発光ダイオード８を駆動して180゜矩形波光信号J
Z′を発生する。
上記光信号JX′,JY′,JZ′はそれぞれ光ファイバ9,10,1
1を通ってレンズ12,13,14に投射され、さらに第２図に
示すようにそれぞれ偏光面を60゜ずつ回転して配置した
偏光子15,16,17を通ってそれぞれ偏光角が０゜,60゜,12
0゜で時間的に位相が120゜ずつずれた直線偏光波JX,JY,
JZとなってファラデ素子18に入射し、その出力光は検光
子20,レンズ21および光ファイバ22を通ってフォトダイ
オード23に投射される。
1を通ってレンズ12,13,14に投射され、さらに第２図に
示すようにそれぞれ偏光面を60゜ずつ回転して配置した
偏光子15,16,17を通ってそれぞれ偏光角が０゜,60゜,12
0゜で時間的に位相が120゜ずつずれた直線偏光波JX,JY,
JZとなってファラデ素子18に入射し、その出力光は検光
子20,レンズ21および光ファイバ22を通ってフォトダイ
オード23に投射される。
ここにJX,JY,JZは第３図に示すように互に120゜の位相
差をもった矩形波であり、それぞれの波高値はJX0,JY0,
JZ0で示される。
差をもった矩形波であり、それぞれの波高値はJX0,JY0,
JZ0で示される。
一般に光強度J,偏光角θの直線偏光波を磁界内に置かれ
たファラデ素子に通すると磁界に比例したＦ゜だけ偏光
面が旋回するので、検光子出側の光強度Ｉは であたえられる。
たファラデ素子に通すると磁界に比例したＦ゜だけ偏光
面が旋回するので、検光子出側の光強度Ｉは であたえられる。
従って上記JX,JY,JZに対してはそれぞれ となり、その合成値IX＋IY＋IZが光ファイバ22を通って
フォトダイオード23に入射される。
フォトダイオード23に入射される。
上記JX,JY,JZの波高値JX0,JY0,JZ0が等しいとして、そ
の値をJ0とすると、JX,JY,JZは下記フーリェ級数に展開
できる。
の値をJ0とすると、JX,JY,JZは下記フーリェ級数に展開
できる。
これに基づいてΣＩ＝IX＋IY＋IZを計算すると となる。
上記ΣＩ＝IX＋IY＋IZはフォトダイオード23で電気信号
に変換され、プリアンプ24で増幅されて第３図（ｋ）に
示す波形を出力する。
に変換され、プリアンプ24で増幅されて第３図（ｋ）に
示す波形を出力する。
第３図（ｋ）において、実線はファラデ旋回角Ｆ＝０゜
のときに波形、点線はＦ＝＋20゜のときの波形である。
のときに波形、点線はＦ＝＋20゜のときの波形である。
バンドパスフィルタ25はプリアンプ24の出力から10kHZ
の基本波周波数成分を抽出し、第３図（ｌ）に示すよう
に位相が2Fだけ遅れたsin（ωｔ−2F）の波形を出力す
る。
の基本波周波数成分を抽出し、第３図（ｌ）に示すよう
に位相が2Fだけ遅れたsin（ωｔ−2F）の波形を出力す
る。
従って波形（ｌ）の位相差を位相差検出器26で求める
と、これによって磁界の強さ、従ってコイル19の電流が
求められる。
と、これによって磁界の強さ、従ってコイル19の電流が
求められる。
上式の演算は光強度JX0,JY0,JZ0がすべて等しくJ0で表
わされるものとして行ったが、実際は光ファイバ9,10,1
1の光損失の差異、発光ダイオード6,7,8のドリフトなど
によって変動する。
わされるものとして行ったが、実際は光ファイバ9,10,1
1の光損失の差異、発光ダイオード6,7,8のドリフトなど
によって変動する。
このため光強度JX0,JY0,JZ0をモニタして補償動作を行
う必要があり、プリアンプ24の出力をサンプルホールド
回路28〜31を含む光強度制御回路に入力すると共に、フ
ィルタ25の出力を零検出器27に入力している。
う必要があり、プリアンプ24の出力をサンプルホールド
回路28〜31を含む光強度制御回路に入力すると共に、フ
ィルタ25の出力を零検出器27に入力している。
零検出器27はフィルタ25の出力とOR回路３の出力Ｘとを
入力してその位相差2Fが零近傍にあるとき出力Ｗを“1"
にする。
入力してその位相差2Fが零近傍にあるとき出力Ｗを“1"
にする。
コイル19を流れる電流が50HZまたは60HZの商用周波数で
あると、100HZまたは120HZで瞬時電流が零となり、従っ
てＦ＝０゜となって零検出器27の出力Ｗは“1"となる。
あると、100HZまたは120HZで瞬時電流が零となり、従っ
てＦ＝０゜となって零検出器27の出力Ｗは“1"となる。
Ｆ＝０゜のときは、（１），（２），（３）式からIX＝
JX, となり、ΣＩ＝IX＋IY＋IZの波形は第３図（ｋ）の実線
で示されたものとなる。
JX, となり、ΣＩ＝IX＋IY＋IZの波形は第３図（ｋ）の実線
で示されたものとなる。
また第３図に示すように、ｐ＝“1"のときはJX＝JX0,JY
＝JY0,JZ＝０となるのでＦ＝０゜のとき となる。
＝JY0,JZ＝０となるのでＦ＝０゜のとき となる。
またｑ＝“1"のときはJX＝JX0,JY＝0,JZ＝０となるので
Ｆ＝０゜のときΣＩ＝JX0となる。
Ｆ＝０゜のときΣＩ＝JX0となる。
同様にしてＦ＝０゜において、ｒ＝“1"のときは ｓ＝“1"のときは ｔ＝“1"のときは ｕ＝“1"のときは となる。
上記プリアンプ24の出力信号ΣＩはサンプルホールド回
路28〜31にモニタ信号として入力され、さらにサンプル
ホールド回路28〜31の各第１サンプルゲートG1には零検
出器27の出力信号Ｗが接続され、各第２サンプルゲート
にはそれぞれシフトレジスタ２の出力信号s,p,q,rが接
続される。
路28〜31にモニタ信号として入力され、さらにサンプル
ホールド回路28〜31の各第１サンプルゲートG1には零検
出器27の出力信号Ｗが接続され、各第２サンプルゲート
にはそれぞれシフトレジスタ２の出力信号s,p,q,rが接
続される。
従ってＦ＝０゜で、サンプルホールド回路28はｓ＝“1"
のとき をホールドし、同じく29はｐ＝“1"のとき をホールドし、同じく30はｑ＝“1"のときJX0を同じ
く、31はｒ＝“1"のとき をホールドする。
のとき をホールドし、同じく29はｐ＝“1"のとき をホールドし、同じく30はｑ＝“1"のときJX0を同じ
く、31はｒ＝“1"のとき をホールドする。
減算器32は上記出力 を減算して、JX0を出力し、減算器33は上記出力 からJX0を減算して を出力し、減算器34は上記出力 からJX0を減算して を出力する。
これによって減算器32,33,34はそれぞれファラデ素子18
に入射する直線偏光波の光強度JX0,JY0,JZ0に比例した
信号JX0,JY0/4,JZ0/4を出力することになる。
に入射する直線偏光波の光強度JX0,JY0,JZ0に比例した
信号JX0,JY0/4,JZ0/4を出力することになる。
フィードバックアンプ35,36,37にはそれぞれ基準信号
J0,J0/4,J0/4を入力すると共に上記減算器32,33,34から
のフィードバック信号JX0,JY0/4,JZ0/4を入力し、その
出力によってそれぞれ発光ダイオード6,7,8の発光量を
制御し、これによってJX0,JY0,JZ0はそれぞれ基準値J0
に一致するように制御されてアンバランス補償動作が行
われ、３相間の光強度のアンバランスによる変流器とし
ての測定誤差が防止される。
J0,J0/4,J0/4を入力すると共に上記減算器32,33,34から
のフィードバック信号JX0,JY0/4,JZ0/4を入力し、その
出力によってそれぞれ発光ダイオード6,7,8の発光量を
制御し、これによってJX0,JY0,JZ0はそれぞれ基準値J0
に一致するように制御されてアンバランス補償動作が行
われ、３相間の光強度のアンバランスによる変流器とし
ての測定誤差が防止される。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、光ファイバの損失
変動や発光ダイオードのドリフトなどによる光強度の変
動を補償し、これによって測定精度を向上した光変流器
が実現できる。
変動や発光ダイオードのドリフトなどによる光強度の変
動を補償し、これによって測定精度を向上した光変流器
が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はファ
ラデ素子に入射する偏光波の偏光面を示す図、第３図は
第１図の動作を示すタイミングチャートである。 １……クロック発生器 ２……シフトレジスタ 3,4,5……OR回路 6,7,8……発光ダイオード 9,10,11,22……光ファイバ 12,13,14,21……レンズ 15,16,17……偏光子 18……ファラデ素子 19……コイル 20……検光子 23……フォトダイオード 24……プリアンプ 25……フィルタ 26……位相差検出器 27……零検出器 28,29,30,31……サンプルホールド回路 32,33,34……減算器 35,36,37……フィードバックアンプ
ラデ素子に入射する偏光波の偏光面を示す図、第３図は
第１図の動作を示すタイミングチャートである。 １……クロック発生器 ２……シフトレジスタ 3,4,5……OR回路 6,7,8……発光ダイオード 9,10,11,22……光ファイバ 12,13,14,21……レンズ 15,16,17……偏光子 18……ファラデ素子 19……コイル 20……検光子 23……フォトダイオード 24……プリアンプ 25……フィルタ 26……位相差検出器 27……零検出器 28,29,30,31……サンプルホールド回路 32,33,34……減算器 35,36,37……フィードバックアンプ
Claims (1)
- 【請求項１】120゜ずつ位相の異なる３相の矩形波電気
信号を光信号に変換し光伝送系を通して投射する光源
と、上記３相の矩形波光をそれぞれ60゜ずつ偏光角が異
る直線偏光波に変換する偏光部と、電流コイルによって
発生された磁界内に置かれ上記３相の直線偏光波を通す
ファラデ素子と、上記ファラデ素子を通過した３相の直
線偏光波を検光して合成した電気信号を得る検光部と、
上記合成した電気信号の位相と元の矩形波電気信号との
位相差から上記電流コイルの電流値を検出する位相差検
出回路と、上記合成した電気信号をモニタして上記光源
の３相間の光強度のバランスを調整する光強度制御回路
を備えたことを特徴とする光変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61084321A JPH0743395B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 光変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61084321A JPH0743395B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 光変流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62240868A JPS62240868A (ja) | 1987-10-21 |
| JPH0743395B2 true JPH0743395B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=13827244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61084321A Expired - Lifetime JPH0743395B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 光変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743395B2 (ja) |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP61084321A patent/JPH0743395B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62240868A (ja) | 1987-10-21 |
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