JPH08226939A - 光応用電流変成器 - Google Patents
光応用電流変成器Info
- Publication number
- JPH08226939A JPH08226939A JP7032337A JP3233795A JPH08226939A JP H08226939 A JPH08226939 A JP H08226939A JP 7032337 A JP7032337 A JP 7032337A JP 3233795 A JP3233795 A JP 3233795A JP H08226939 A JPH08226939 A JP H08226939A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- magneto
- optical sensor
- optical
- sensor unit
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光応用電流変成器の磁気光学センサ部での温
度変化の影響を補償して高精度の測定を行う。 【構成】 通過偏光方向がお互いに異なる２つの偏光子
４，５間にファラデー回転子６を配置して磁気光学セン
サ部を構成し、光伝送部２，２’から逆方向に光を入射
する。入射光を発光する２つの光源７，７’は同じ波長
特性の光を発光し、磁気光学センサ部からの出射光を光
電変換部８，８’で電気信号に変換する。磁気光学セン
サ部をお互いに逆方向に進行する２つの光は互いに異な
る周波数で強度変調しておき、光電変換後の電気信号か
ら、強度変調した周波数成分を選択的に抽出し、２つの
光のファラデー効果による光量変化を差動演算して求め
る。
度変化の影響を補償して高精度の測定を行う。 【構成】 通過偏光方向がお互いに異なる２つの偏光子
４，５間にファラデー回転子６を配置して磁気光学セン
サ部を構成し、光伝送部２，２’から逆方向に光を入射
する。入射光を発光する２つの光源７，７’は同じ波長
特性の光を発光し、磁気光学センサ部からの出射光を光
電変換部８，８’で電気信号に変換する。磁気光学セン
サ部をお互いに逆方向に進行する２つの光は互いに異な
る周波数で強度変調しておき、光電変換後の電気信号か
ら、強度変調した周波数成分を選択的に抽出し、２つの
光のファラデー効果による光量変化を差動演算して求め
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファラデー効果を応用し
た光電流変成器（光ＣＴ）に係り、特に、磁気光学セン
サ部での温度変化の影響を補償した測定精度の高い光応
用電流変成器に関する。
た光電流変成器（光ＣＴ）に係り、特に、磁気光学セン
サ部での温度変化の影響を補償した測定精度の高い光応
用電流変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファラデー効果を応用した光電流変成器
では、光源の発光光量の変動、光ファイバなどの光伝送
部での光量変動を補償することが重要である。特公昭６
２−３５６２７号公報記載の従来技術では、ファラデー
効果の非相反特性に着目して、ファラデー回転子にお互
いに逆方向から光を入射する方法を提案している。
では、光源の発光光量の変動、光ファイバなどの光伝送
部での光量変動を補償することが重要である。特公昭６
２−３５６２７号公報記載の従来技術では、ファラデー
効果の非相反特性に着目して、ファラデー回転子にお互
いに逆方向から光を入射する方法を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、測定精
度の高い光ＣＴを実現するための検出方法のひとつとし
て、特公昭６２―３５６２７号公報に記載されている方
法つまりファラデー回転子にお互いに逆方向から光を入
射する方法を採用する光センサを試作し検討してみた。
その結果、同一の光源からの光をハーフミラー等で分岐
して互いに逆方向から光を入射した場合、光分岐素子の
アイソレーション特性が十分でないと測定精度が低下す
るという問題のあることが判明した。この問題を避ける
ために、異なる波長特性を有する２つの光源を用いて互
いに逆方向に光を入射すると、磁気光学センサ部の波長
依存性が誤差要因になって温度特性を十分に補償できな
いという別の問題が発生することが分かった。
度の高い光ＣＴを実現するための検出方法のひとつとし
て、特公昭６２―３５６２７号公報に記載されている方
法つまりファラデー回転子にお互いに逆方向から光を入
射する方法を採用する光センサを試作し検討してみた。
その結果、同一の光源からの光をハーフミラー等で分岐
して互いに逆方向から光を入射した場合、光分岐素子の
アイソレーション特性が十分でないと測定精度が低下す
るという問題のあることが判明した。この問題を避ける
ために、異なる波長特性を有する２つの光源を用いて互
いに逆方向に光を入射すると、磁気光学センサ部の波長
依存性が誤差要因になって温度特性を十分に補償できな
いという別の問題が発生することが分かった。
【０００４】本発明の目的は、温度等に依存せずに高精
度に電流を検出することのできる光応用電流変成器を提
供することにある。
度に電流を検出することのできる光応用電流変成器を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ファラデー
効果を応用した光応用電流変成器において、通過偏光方
向がお互いに異なる２つの偏光子の間にファラデー回転
子を配置した磁気光学センサ部と、該磁気光学センサ部
にお互いに逆方向に光を入射する光伝送部と、前記入射
光を発光する光源部と、前記磁気光学センサ部からの出
射光を検知する光電変換部と、光電変換した電気信号を
演算処理する信号処理回路とを備え、前記光源部として
前記磁気光学センサ部をお互いに逆方向に進行する光に
同じ波長特性を持たせる２つの光源を用いることで、達
成される。
効果を応用した光応用電流変成器において、通過偏光方
向がお互いに異なる２つの偏光子の間にファラデー回転
子を配置した磁気光学センサ部と、該磁気光学センサ部
にお互いに逆方向に光を入射する光伝送部と、前記入射
光を発光する光源部と、前記磁気光学センサ部からの出
射光を検知する光電変換部と、光電変換した電気信号を
演算処理する信号処理回路とを備え、前記光源部として
前記磁気光学センサ部をお互いに逆方向に進行する光に
同じ波長特性を持たせる２つの光源を用いることで、達
成される。
【０００６】上記目的はまた、ファラデー効果を応用し
た光応用電流変成器において、通過偏光方向がお互いに
異なる２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置した
磁気光学センサ部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆
方向に光を入射する光伝送部と、該入射光を発光する光
源部と、前記磁気光学センサ部からの出射光を検知する
光電変換部と、光電変換した電気信号を演算処理する信
号処理手段と、前記磁気光学センサ部をお互いに逆方向
に進行する光にお互いに異なる周波数で強度変調する手
段と、前記光電変換後の電気信号から強度変調した周波
数成分を選択的に抽出して前記信号処理手段に演算処理
させる抽出手段とを設けることで、達成される。
た光応用電流変成器において、通過偏光方向がお互いに
異なる２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置した
磁気光学センサ部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆
方向に光を入射する光伝送部と、該入射光を発光する光
源部と、前記磁気光学センサ部からの出射光を検知する
光電変換部と、光電変換した電気信号を演算処理する信
号処理手段と、前記磁気光学センサ部をお互いに逆方向
に進行する光にお互いに異なる周波数で強度変調する手
段と、前記光電変換後の電気信号から強度変調した周波
数成分を選択的に抽出して前記信号処理手段に演算処理
させる抽出手段とを設けることで、達成される。
【０００７】上記目的はまた、ファラデー効果を応用し
た光応用電流変成器において、通過偏光方向がお互いに
異なる２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置した
磁気光学センサ部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆
方向に光を入射する光伝送部と、該入射光を発光する光
源部と、前記磁気光学センサ部からの出射光を検知する
光電変換部と、光電変換した電気信号を演算処理する信
号処理手段とを備え、該信号処理手段は前記磁気光学セ
ンサ部をお互いに逆方向に進行した２つの光のファラデ
ー効果による光量変化を差動演算する手段を設けること
で、達成される。尚、好適には、ファラデー回転子とし
て周回積分型ファラデーセンサを用いる。
た光応用電流変成器において、通過偏光方向がお互いに
異なる２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置した
磁気光学センサ部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆
方向に光を入射する光伝送部と、該入射光を発光する光
源部と、前記磁気光学センサ部からの出射光を検知する
光電変換部と、光電変換した電気信号を演算処理する信
号処理手段とを備え、該信号処理手段は前記磁気光学セ
ンサ部をお互いに逆方向に進行した２つの光のファラデ
ー効果による光量変化を差動演算する手段を設けること
で、達成される。尚、好適には、ファラデー回転子とし
て周回積分型ファラデーセンサを用いる。
【０００８】
【作用】直線偏光面がお互いに直交している２つの光を
準備し、この２つの光が磁気光学センサ部をお互いに逆
方向に進行するように光ＣＴを構成すると、例えば磁気
光学センサ部が温度変化を受けた状態でファラデー効果
による光量変化と温度変化による光量変化が混在する場
合にも、ファラデー効果の非相反特性によって、温度変
化による光量変化を相殺し、ファラデー効果による光量
変化のみを検知することが理論的には可能になる。しか
し、具体的に上記の目的を達成するためには、お互いに
逆方法に進行する２つの光の波長特性を同じにして、且
つ２つの光の分離特性を良くする必要がある。
準備し、この２つの光が磁気光学センサ部をお互いに逆
方向に進行するように光ＣＴを構成すると、例えば磁気
光学センサ部が温度変化を受けた状態でファラデー効果
による光量変化と温度変化による光量変化が混在する場
合にも、ファラデー効果の非相反特性によって、温度変
化による光量変化を相殺し、ファラデー効果による光量
変化のみを検知することが理論的には可能になる。しか
し、具体的に上記の目的を達成するためには、お互いに
逆方法に進行する２つの光の波長特性を同じにして、且
つ２つの光の分離特性を良くする必要がある。
【０００９】本発明では、波長特性の同じ２つの光源を
用いることで、磁気光学センサ部および光伝送部の波長
特性の影響を排除している。また、２つの光をお互いに
異なる周波数で強度変調して光電変換後の電気信号から
変調周波数成分をバンドパスフィルタ等の抽出手段で抽
出し、光電変換部に入射する光を精度良く分離して差動
演算することで、高精度の電流測定を可能にしている。
用いることで、磁気光学センサ部および光伝送部の波長
特性の影響を排除している。また、２つの光をお互いに
異なる周波数で強度変調して光電変換後の電気信号から
変調周波数成分をバンドパスフィルタ等の抽出手段で抽
出し、光電変換部に入射する光を精度良く分離して差動
演算することで、高精度の電流測定を可能にしている。
【００１０】ファラデー回転子として、例えば周回積分
型ファラデーセンサを用いると、直線偏光状態の入射光
は、センサ角部で２回反射して直線偏光を保持した状態
で被測定電流を周回するようにセンサ内部を通過するの
で、磁気光学センサ部と通電導体の相対位置に関係な
く、被測定電流に比例した出力となることが、例えば特
公平２−０５２８２７号公報で公知である。しかし、セ
ンサ角部で２回反射して光が進行方向を変えるときに、
１回目の反射の後から２回目の反射までは直線偏光が楕
円偏光になっている。この楕円偏光部分が周回積分型フ
ァラデーセンサ特有の誤差要因になっている可能性があ
る。
型ファラデーセンサを用いると、直線偏光状態の入射光
は、センサ角部で２回反射して直線偏光を保持した状態
で被測定電流を周回するようにセンサ内部を通過するの
で、磁気光学センサ部と通電導体の相対位置に関係な
く、被測定電流に比例した出力となることが、例えば特
公平２−０５２８２７号公報で公知である。しかし、セ
ンサ角部で２回反射して光が進行方向を変えるときに、
１回目の反射の後から２回目の反射までは直線偏光が楕
円偏光になっている。この楕円偏光部分が周回積分型フ
ァラデーセンサ特有の誤差要因になっている可能性があ
る。
【００１１】この周回積分型ファラデーセンサを、ファ
ラデー回転子とする磁気光学センサ部に用いると、お互
いに逆方向に進行する２つの光が同じ場所で同じように
楕円偏光になるので、上記の１回目の反射から２回目の
反射までの楕円偏光部分に起因する誤差も合わせて補償
することができる。
ラデー回転子とする磁気光学センサ部に用いると、お互
いに逆方向に進行する２つの光が同じ場所で同じように
楕円偏光になるので、上記の１回目の反射から２回目の
反射までの楕円偏光部分に起因する誤差も合わせて補償
することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る光応用電流変
成器の全体構成図である。被測定電流の流れる通電導体
１の近傍にファラデー回転６が設置され、このファラデ
ー回転子６の両端に、通過偏光方向がお互いに異なる２
つの偏光子４と偏光子５が配置されている。偏光子４，
５とファラデー回転子６とで磁気光学センサ部が構成さ
れる。一般には、光を入射する側の偏光子を“偏光
子”、光が出射する側の偏光子を“検光子”と呼ぶが、
本実施例では、２つの光がお互いに逆方向に進行するの
で、混乱を避けるために、偏光子４，偏光子５と呼称す
る。
明する。図１は、本発明の一実施例に係る光応用電流変
成器の全体構成図である。被測定電流の流れる通電導体
１の近傍にファラデー回転６が設置され、このファラデ
ー回転子６の両端に、通過偏光方向がお互いに異なる２
つの偏光子４と偏光子５が配置されている。偏光子４，
５とファラデー回転子６とで磁気光学センサ部が構成さ
れる。一般には、光を入射する側の偏光子を“偏光
子”、光が出射する側の偏光子を“検光子”と呼ぶが、
本実施例では、２つの光がお互いに逆方向に進行するの
で、混乱を避けるために、偏光子４，偏光子５と呼称す
る。
【００１３】光源７は、電源１１で駆動されて発光す
る。光源７から発光した光を、Ｊ1とする。光Ｊ1は光分
岐器９に入射し、収束レンズ３を経由して、偏光子４か
ら磁気光学センサ部に入射し、偏光子５から出射する。
偏光子５から出射した光Ｊ1は、収束レンズ３’を経由
し、光分岐器９’に入射して、光電変換部８および光源
７’に入射する。図１で、２，２’は光ファイバを示
す。光電変換部８に入射した光Ｊ1は、磁気光学センサ
部を偏光子４から偏光子５の方向に通過する間に、ファ
ラデー効果による光量変化を受けている。
る。光源７から発光した光を、Ｊ1とする。光Ｊ1は光分
岐器９に入射し、収束レンズ３を経由して、偏光子４か
ら磁気光学センサ部に入射し、偏光子５から出射する。
偏光子５から出射した光Ｊ1は、収束レンズ３’を経由
し、光分岐器９’に入射して、光電変換部８および光源
７’に入射する。図１で、２，２’は光ファイバを示
す。光電変換部８に入射した光Ｊ1は、磁気光学センサ
部を偏光子４から偏光子５の方向に通過する間に、ファ
ラデー効果による光量変化を受けている。
【００１４】光源７’は電源１１’で駆動されて発光す
る。光源７’から発光する光をＪ2とする。光Ｊ2は光分
岐器９’に入射し、収束レンズ３’を経由して偏光子５
から磁気光学センサ部に入射し、偏光子４から出射す
る。偏光子４から出射した光Ｊ2は、収束レンズ３を経
由し、光分岐器９に入射して、光電変換部８’および光
源７に入射する。光電変換部８’に入射した光Ｊ2は、
磁気光学センサ部を偏光子５から偏光子４の方向に通過
する間に、ファラデー効果による光量変化を受けてい
る。
る。光源７’から発光する光をＪ2とする。光Ｊ2は光分
岐器９’に入射し、収束レンズ３’を経由して偏光子５
から磁気光学センサ部に入射し、偏光子４から出射す
る。偏光子４から出射した光Ｊ2は、収束レンズ３を経
由し、光分岐器９に入射して、光電変換部８’および光
源７に入射する。光電変換部８’に入射した光Ｊ2は、
磁気光学センサ部を偏光子５から偏光子４の方向に通過
する間に、ファラデー効果による光量変化を受けてい
る。
【００１５】ファラデー効果の非相反特性とは、光の進
行方向を逆方向にしてもファラデー回転の方向が変わら
ないことである。通過偏光面が４５度回転するように偏
光子４と偏光子５を配置して磁気光学センサを構成する
と、ファラデー回転子の内部では、光Ｊ1と光Ｊ2は直交
する直線偏光になる。この結果、ファラデー効果による
光量変化率は、光Ｊ1と光Ｊ2では同量で正負が逆にな
る。
行方向を逆方向にしてもファラデー回転の方向が変わら
ないことである。通過偏光面が４５度回転するように偏
光子４と偏光子５を配置して磁気光学センサを構成する
と、ファラデー回転子の内部では、光Ｊ1と光Ｊ2は直交
する直線偏光になる。この結果、ファラデー効果による
光量変化率は、光Ｊ1と光Ｊ2では同量で正負が逆にな
る。
【００１６】一方、磁気光学センサ部および光伝送部
を、２つの光Ｊ1と光Ｊ2が、同一経路で逆方向に進行す
るので、温度変化・振動などの外部要因で光量変化する
ときの光量変化率は、光Ｊ1と光Ｊ2では、同量で正負の
み異なる。
を、２つの光Ｊ1と光Ｊ2が、同一経路で逆方向に進行す
るので、温度変化・振動などの外部要因で光量変化する
ときの光量変化率は、光Ｊ1と光Ｊ2では、同量で正負の
み異なる。
【００１７】この結果、光Ｊ1と光Ｊ2の差動演算を実施
すれば、温度変化・振動などの外部要因による光量変化
を補償してファラデー効果による光量変化のみを検出す
ることが可能になる。
すれば、温度変化・振動などの外部要因による光量変化
を補償してファラデー効果による光量変化のみを検出す
ることが可能になる。
【００１８】本実施例では、波長特性が同じ光源７，
７’を選ぶ。波長特性の一例を図３に示す。図３は、供
試した発光ダイオードの光波長スペクトルを示すグラフ
である。中心波長λp、半値幅Δλに着目して、中心波
長が±0.01μｍ、半値幅が±10nmの範囲で同じ波形特性
の発光ダイオードを選択して光源７，光源７’とした。
図４に光源７の駆動電流波形を示し、図５に光源７’の
駆動電流波形を示す。直流に９.９４ｋＨz（以下、周波
数ｆ1）の交流正弦波が重畳した電流で光源７を駆動
し、周波数ｆ1で強度変調した光が光Ｊ1である。同様
に、直流に１.５４ｋＨz（以下、周波数ｆ2）の交流正
弦波が重畳した電流で光源７’を駆動し、周波数ｆ2で
強度変調した光が光Ｊ2である。後述するバンドパスフ
ィルタの特性から、周波数ｆ1を通過させるバンドパス
フィルタでは、周波数ｆ2成分が０.１％以下になるよう
に、周波数ｆ1と周波数ｆ2を決定する。
７’を選ぶ。波長特性の一例を図３に示す。図３は、供
試した発光ダイオードの光波長スペクトルを示すグラフ
である。中心波長λp、半値幅Δλに着目して、中心波
長が±0.01μｍ、半値幅が±10nmの範囲で同じ波形特性
の発光ダイオードを選択して光源７，光源７’とした。
図４に光源７の駆動電流波形を示し、図５に光源７’の
駆動電流波形を示す。直流に９.９４ｋＨz（以下、周波
数ｆ1）の交流正弦波が重畳した電流で光源７を駆動
し、周波数ｆ1で強度変調した光が光Ｊ1である。同様
に、直流に１.５４ｋＨz（以下、周波数ｆ2）の交流正
弦波が重畳した電流で光源７’を駆動し、周波数ｆ2で
強度変調した光が光Ｊ2である。後述するバンドパスフ
ィルタの特性から、周波数ｆ1を通過させるバンドパス
フィルタでは、周波数ｆ2成分が０.１％以下になるよう
に、周波数ｆ1と周波数ｆ2を決定する。
【００１９】図１で示した光学系におけるの光量損失測
定の一例として、光源７（光Ｊ1）と光源７’（光Ｊ2）
をそれぞれ単独で発光させて、各部で測定した光量（μ
Ｗ）を表１に示す。
定の一例として、光源７（光Ｊ1）と光源７’（光Ｊ2）
をそれぞれ単独で発光させて、各部で測定した光量（μ
Ｗ）を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】このときは、ファラデー回転子６に周回積
分型センサを用い、各光源を直流電流で駆動して、光パ
ワーメータで測定した。光Ｊ1を単独で発光させたと
き、光源７と光分岐器９の間で測定した光量は１６２μ
Ｗであった。しかし、光Ｊ1が進行するに従って光量が
減衰し、光分岐器９と偏光子４の間では５５μＷにな
り、最終的に光電変換部８に入射する光Ｊ1は１.９μＷ
であった。
分型センサを用い、各光源を直流電流で駆動して、光パ
ワーメータで測定した。光Ｊ1を単独で発光させたと
き、光源７と光分岐器９の間で測定した光量は１６２μ
Ｗであった。しかし、光Ｊ1が進行するに従って光量が
減衰し、光分岐器９と偏光子４の間では５５μＷにな
り、最終的に光電変換部８に入射する光Ｊ1は１.９μＷ
であった。
【００２２】一方、光分岐器９には、光源７から光源変
換部８’への光の漏れがあり、供試品では０.６μＷで
あった。光Ｊ2を単独で発光させたときの測定結果と総
合して検討すると、光源７（光Ｊ1）からの光量（１.９
μＷ）のみを検出したい光電変換部８には、光源７’か
らの光の漏れで光Ｊ2が雑音成分として０.６μＷ混入す
ることになる。通常、信号成分である１.９μＷの数％
がファラデー効果による光量変化であり、この光量変化
を高精度で測定するためには雑音成分に相当する光量の
影響を除去する必要がある。
換部８’への光の漏れがあり、供試品では０.６μＷで
あった。光Ｊ2を単独で発光させたときの測定結果と総
合して検討すると、光源７（光Ｊ1）からの光量（１.９
μＷ）のみを検出したい光電変換部８には、光源７’か
らの光の漏れで光Ｊ2が雑音成分として０.６μＷ混入す
ることになる。通常、信号成分である１.９μＷの数％
がファラデー効果による光量変化であり、この光量変化
を高精度で測定するためには雑音成分に相当する光量の
影響を除去する必要がある。
【００２３】本実施例では、光Ｊ1と光Ｊ2を周波数の異
なる正弦波で強度変調し、その強度変調周波数で、光Ｊ
1と光Ｊ2を分離する。図２は、この信号処理を行う回路
１０の演算ブロック図である。
なる正弦波で強度変調し、その強度変調周波数で、光Ｊ
1と光Ｊ2を分離する。図２は、この信号処理を行う回路
１０の演算ブロック図である。
【００２４】周波数ｆ1の正弦波で強度変調した光Ｊ1が
光路を伝播して光電変換部８に入射して来たときは、光
電変換部８で光Ｊ1を電気信号に変換した後、周波数ｆ1
を中心周波数とするバンドパスフィルタ１２に通過さ
せ、直流成分および周波数ｆ2成分を除去する。同様
に、周波数ｆ2の正弦波で強度変調した光Ｊ2は、光電変
換部８’で電気信号に変換した後、周波数ｆ2を中心周
波数とするバンドパスフィルタ１２’に通過させ、直流
成分および周波数ｆ1成分を除去する。
光路を伝播して光電変換部８に入射して来たときは、光
電変換部８で光Ｊ1を電気信号に変換した後、周波数ｆ1
を中心周波数とするバンドパスフィルタ１２に通過さ
せ、直流成分および周波数ｆ2成分を除去する。同様
に、周波数ｆ2の正弦波で強度変調した光Ｊ2は、光電変
換部８’で電気信号に変換した後、周波数ｆ2を中心周
波数とするバンドパスフィルタ１２’に通過させ、直流
成分および周波数ｆ1成分を除去する。
【００２５】測定例として、光電変換部８直後の電圧波
形を図６に示し、バンドパスフィルタ１２通過後の電圧
波形を図７に示す。また、光電変換部８’直後の電圧波
形を図８に示し、バンドパスフィルタ１２’通過後の電
圧波形を図９に示す。
形を図６に示し、バンドパスフィルタ１２通過後の電圧
波形を図７に示す。また、光電変換部８’直後の電圧波
形を図８に示し、バンドパスフィルタ１２’通過後の電
圧波形を図９に示す。
【００２６】これらの図から、バンドパスフィルタ通過
後の電圧波形は、光を強度変調した正弦波波形と同じで
あり、光分岐器での光の漏れによる雑音を除去できてい
ることがわかる。
後の電圧波形は、光を強度変調した正弦波波形と同じで
あり、光分岐器での光の漏れによる雑音を除去できてい
ることがわかる。
【００２７】信号処理回路１０では、バンドパスフィル
タ１２を通過した電圧を、交／直変換素子１３で直流電
圧Ｖ1に変換し、バンドパスフィルタ１２’を通過した
電圧を、交／直変換素子１３’で直流電圧Ｖ2に変換す
る。その後、加算器１４でＶ1＋Ｖ2を求め、引算器１５
でＶ1−Ｖ2を求め、両者の出力を（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｖ1
＋Ｖ2）となるように除算器１６に入力する。本実施例
では、上記の差動演算によってファラデー効果による光
量変化のみを検出するので、高精度の光ＣＴを実現でき
る。
タ１２を通過した電圧を、交／直変換素子１３で直流電
圧Ｖ1に変換し、バンドパスフィルタ１２’を通過した
電圧を、交／直変換素子１３’で直流電圧Ｖ2に変換す
る。その後、加算器１４でＶ1＋Ｖ2を求め、引算器１５
でＶ1−Ｖ2を求め、両者の出力を（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｖ1
＋Ｖ2）となるように除算器１６に入力する。本実施例
では、上記の差動演算によってファラデー効果による光
量変化のみを検出するので、高精度の光ＣＴを実現でき
る。
【００２８】図１０は、ファラデー回転子として周回積
分型センサ６を用いた磁気光学センサ部の構成図であ
る。また、図１１は、図１０の偏光子４と偏光子５の位
置関係を説明するための拡大図である。図１１で、ハッ
チングした面が偏光子４および偏光子５の誘電体多層膜
であり、その通過偏光面は相対的に４５度回転した位置
関係になっている。
分型センサ６を用いた磁気光学センサ部の構成図であ
る。また、図１１は、図１０の偏光子４と偏光子５の位
置関係を説明するための拡大図である。図１１で、ハッ
チングした面が偏光子４および偏光子５の誘電体多層膜
であり、その通過偏光面は相対的に４５度回転した位置
関係になっている。
【００２９】周回積分型センサの内部で、お互いに直交
した直線偏光を逆方向に進行させる組み合わせは、偏光
子４のＰ偏光と偏光子５のＰ偏光、偏光子４のＰ偏光と
偏光子５のＳ偏光、偏光子４のＳ偏光と偏光子５のＰ偏
光、偏光子４のＳ偏光と偏光子５のＳ偏光の４通りがあ
る。この４通りの組み合わせを全て実験した結果、偏光
子４のＰ偏光と偏光子５のＳ偏光の組み合わせが、磁気
光学センサ部の温度変化に対して最も光量変化の少ない
組み合わせであることが分かった。この組み合わせを以
下の実施例で採用する。図１２は、実験に用いた磁気光
学センサの外観図である。
した直線偏光を逆方向に進行させる組み合わせは、偏光
子４のＰ偏光と偏光子５のＰ偏光、偏光子４のＰ偏光と
偏光子５のＳ偏光、偏光子４のＳ偏光と偏光子５のＰ偏
光、偏光子４のＳ偏光と偏光子５のＳ偏光の４通りがあ
る。この４通りの組み合わせを全て実験した結果、偏光
子４のＰ偏光と偏光子５のＳ偏光の組み合わせが、磁気
光学センサ部の温度変化に対して最も光量変化の少ない
組み合わせであることが分かった。この組み合わせを以
下の実施例で採用する。図１２は、実験に用いた磁気光
学センサの外観図である。
【００３０】図１２の磁気光学センサの雰囲気温度を変
化させたときの通電電流と光ＣＴ出力の関係を、図１３
と図１４に示す。これらの図から、温度変化があっても
光ＣＴの入出力特性に変化がなく、高精度で測定できて
いることが分かる。本実施例では、直流電流を測定して
いるが、被測定電流が交流であっても、上述した実施例
と同様に高精度な測定が可能である。
化させたときの通電電流と光ＣＴ出力の関係を、図１３
と図１４に示す。これらの図から、温度変化があっても
光ＣＴの入出力特性に変化がなく、高精度で測定できて
いることが分かる。本実施例では、直流電流を測定して
いるが、被測定電流が交流であっても、上述した実施例
と同様に高精度な測定が可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、同一波長特性の２つの
光で磁気光学センサ部を逆方向に進行させるので、磁気
光学センサ部の波長特性の影響を受けることがない。ま
た、２つの光をお互いに異なる周波数で強度変調して、
光電変換後の電気信号をバンドパスフィルタで２つの光
を分離するので、光学系のハーフミラー、光分岐器など
で生じる光の漏れの影響を受けない。また、ファラデー
効果による光量変化を差動演算するので、被測定電流が
直流、交流のいずれの場合にも高精度で測定できる。特
に、ファラデー回転子が周回積分型センサを用いる場合
には、センサ内部で楕円偏光になる位置の誤差も補償で
きるので最も高精度の電流計測が可能になる。
光で磁気光学センサ部を逆方向に進行させるので、磁気
光学センサ部の波長特性の影響を受けることがない。ま
た、２つの光をお互いに異なる周波数で強度変調して、
光電変換後の電気信号をバンドパスフィルタで２つの光
を分離するので、光学系のハーフミラー、光分岐器など
で生じる光の漏れの影響を受けない。また、ファラデー
効果による光量変化を差動演算するので、被測定電流が
直流、交流のいずれの場合にも高精度で測定できる。特
に、ファラデー回転子が周回積分型センサを用いる場合
には、センサ内部で楕円偏光になる位置の誤差も補償で
きるので最も高精度の電流計測が可能になる。
【図１】本発明の一実施例に係る光応用電流変成器の全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】図１に示す信号処理回路の演算処理ブロック図
である。
である。
【図３】本発明の一実施例で使用する発光ダイオードの
光波長スペクトルで、同一波長特性の管理基準を説明す
る図である。
光波長スペクトルで、同一波長特性の管理基準を説明す
る図である。
【図４】図１に示す一方の光源の駆動電流波形の説明図
である。
である。
【図５】図１に示す他方の光源の駆動電流波形の説明図
である。
である。
【図６】図２に示す光電変換部８の直後の電圧波形の測
定図である。
定図である。
【図７】図２に示すバンドパスフィルタ１２通過後の電
圧波形の測定図である。
圧波形の測定図である。
【図８】図２に示す光電変換部８’の直後の電圧波形の
測定図である。
測定図である。
【図９】図２に示すバンドパスフィルタ１２’通過後の
電圧波形の測定図である。
電圧波形の測定図である。
【図１０】本発明の一実施例で使用する周回積分型セン
サの構造図である。
サの構造図である。
【図１１】図１０の周回積分型センサでの偏光子４と偏
光子５の位置関係を説明する図である。
光子５の位置関係を説明する図である。
【図１２】磁気光学センサの外観図の一例である。
【図１３】光センサ温度が低いときの光ＣＴの入出力特
性測定図である。
性測定図である。
【図１４】光センサ温度が高いときの光ＣＴの入出力特
性測定図である。
性測定図である。
１…通電導体、２，２’…光ファイバ、３，３’…収束
レンズ、４，５…偏光子、６…ファラデー回転子、７，
７’…光源、８，８’…光電変換部、９，９’…光分岐
器、１０…信号処理回路、１１，１１’…駆動電源、１
２，１２’…バンドパスフィルタ、１３，１３’…交／
直変換素子、１４…加算器、１５…引算器、１６…除算
器。
レンズ、４，５…偏光子、６…ファラデー回転子、７，
７’…光源、８，８’…光電変換部、９，９’…光分岐
器、１０…信号処理回路、１１，１１’…駆動電源、１
２，１２’…バンドパスフィルタ、１３，１３’…交／
直変換素子、１４…加算器、１５…引算器、１６…除算
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川嶋 啓三郎 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 林田 弘 大阪市北区中之島三丁目３番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 中釜 義昭 大阪市北区中之島三丁目３番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 清水 誠 大阪市北区中之島三丁目３番22号 関西電 力株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 ファラデー効果を応用した光応用電流変
成器において、通過偏光方向がお互いに異なる２つの偏
光子の間にファラデー回転子を配置した磁気光学センサ
部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆方向に光を入射
する光伝送部と、前記入射光を発光する光源部と、前記
磁気光学センサ部からの出射光を検知する光電変換部
と、光電変換した電気信号を演算処理する信号処理回路
とを備え、前記光源部として前記磁気光学センサ部をお
互いに逆方向に進行する光に同じ波長特性を持たせる２
つの光源を用いることを特徴とする光応用電流変成器。 - 【請求項２】 ファラデー効果を応用した光応用電流変
成器において、通過偏光方向がお互いに異なる２つの偏
光子の間にファラデー回転子を配置した磁気光学センサ
部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆方向に光を入射
する光伝送部と、該入射光を発光する光源部と、前記磁
気光学センサ部からの出射光を検知する光電変換部と、
光電変換した電気信号を演算処理する信号処理手段と、
前記磁気光学センサ部をお互いに逆方向に進行する光に
お互いに異なる周波数で強度変調する手段と、前記光電
変換後の電気信号から強度変調した周波数成分を選択的
に抽出して前記信号処理手段に演算処理させる抽出手段
とを備えることを特徴とする光応用電流変成器。 - 【請求項３】 ファラデー効果を応用した光応用電流変
成器において、通過偏光方向がお互いに異なる２つの偏
光子の間にファラデー回転子を配置した磁気光学センサ
部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆方向に光を入射
する光伝送部と、該入射光を発光する光源部と、前記磁
気光学センサ部からの出射光を検知する光電変換部と、
光電変換した電気信号を演算処理する信号処理手段とを
備え、該信号処理手段は前記磁気光学センサ部をお互い
に逆方向に進行した２つの光のファラデー効果による光
量変化を差動演算する手段を備えることを特徴とする光
応用電流変成器。 - 【請求項４】 ファラデー効果を応用した光応用電流変
成器において、通過偏光方向がお互いに異なる２つの偏
光子の間にファラデー回転子を配置した磁気光学センサ
部と、該磁気光学センサ部にお互いに逆方向に光を入射
する光伝送部と、該入射光を発光する光源部であって前
記磁気光学センサ部をお互いに逆方向に進行する光に同
じ波長特性を持たせる２つの光源を有する光源部と、前
記磁気光学センサ部からの出射光を検知する光電変換部
と、光電変換した電気信号を演算処理する信号処理手段
と、前記磁気光学センサ部をお互いに逆方向に進行する
光にお互いに異なる周波数で強度変調する手段と、前記
光電変換後の電気信号から強度変調した周波数成分を選
択的に抽出して前記信号処理手段に演算処理させる抽出
手段とを備え、前記信号処理手段は前記磁気光学センサ
部をお互いに逆方向に進行した２つの光のファラデー効
果による光量変化を差動演算する手段を備えることを特
徴とする光応用電流変成器。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
て、ファラデー回転子として周回積分型ファラデーセン
サを用いたことを特徴とする光応用電流変成器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7032337A JPH08226939A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 光応用電流変成器 |
| EP96102466A EP0729033A3 (en) | 1995-02-21 | 1996-02-19 | Optical current transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7032337A JPH08226939A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 光応用電流変成器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226939A true JPH08226939A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=12356144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7032337A Pending JPH08226939A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 光応用電流変成器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0729033A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08226939A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103869135A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-06-18 | 武汉长盈通光电技术有限公司 | 具有双保护功能的全光纤电流互感器 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1004030A1 (de) | 1997-08-12 | 2000-05-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum messen eines magnetfeldes und einrichtung zur durchführung des verfahrens |
| EP1229337A1 (de) * | 2001-02-06 | 2002-08-07 | Abb Research Ltd. | Verfahren zur temparaturkompensierten elektro-optischen Messung einer elektrischen Spannung |
| CN103091528B (zh) * | 2011-11-04 | 2015-09-16 | 深圳市众望达光电有限公司 | 一种光纤式电流互感器 |
| CN102565496A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-07-11 | 哈尔滨工业大学 | 双向传输的光学电流传感器 |
| CN102608557B (zh) * | 2012-03-19 | 2014-07-02 | 西安交通大学 | 一种具有在线校验功能的光电电流互感器 |
| CN103257262B (zh) * | 2012-10-25 | 2015-09-09 | 重庆德易安科技发展有限公司 | 基于磁流体的互反光路光学式电流传感装置 |
| CN102928650A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-13 | 哈尔滨工业大学 | 气密性封装的光学电流传感器 |
| CN105445521A (zh) * | 2014-08-22 | 2016-03-30 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种光学电压互感器 |
| CN107561337A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-09 | 全球能源互联网研究院 | 光纤电流互感器的制备方法及其所制备的光纤电流互感器 |
| EP3598149A1 (en) * | 2018-07-19 | 2020-01-22 | Lumiker Aplicaciones Tecnologicas S.L. | Method for measuring the current circulating through at least one conductor with optical fiber-based measuring equipment, and measuring equipment |
| US11789043B2 (en) | 2019-09-25 | 2023-10-17 | Lumiker Aplicaciones Tecnológicas S.L. | Method and apparatus for measuring the current circulating through a conductor |
| EP3798643B1 (en) * | 2019-09-25 | 2024-05-01 | Lumiker Aplicaciones Tecnologicas S.L. | Optical fiber-based current measuring equipment for measuring the current circulating through a conductor and associated method |
| CN113960346B (zh) * | 2021-09-23 | 2022-06-14 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 应用于光纤电流互感器的光源适时恒功率控制装置及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH671638A5 (en) * | 1986-09-05 | 1989-09-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Optical fibre current transducer using Sagnac interferometer - has two polarised partial beams fed through current sensor coil in opposing directions |
| US4916387A (en) * | 1988-10-21 | 1990-04-10 | Asea Brown Boveri, Inc. | Optical system for a Faraday effect current sensor |
| GB9100924D0 (en) * | 1991-01-16 | 1991-02-27 | Rogers Alan J | Interference-free optical-fibre current measurement |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP7032337A patent/JPH08226939A/ja active Pending
-
1996
- 1996-02-19 EP EP96102466A patent/EP0729033A3/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103869135A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-06-18 | 武汉长盈通光电技术有限公司 | 具有双保护功能的全光纤电流互感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0729033A2 (en) | 1996-08-28 |
| EP0729033A3 (en) | 1997-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH08226939A (ja) | 光応用電流変成器 | |
| JPH08504951A (ja) | 温度補償付き交番電流測定用の光学的測定方法及び該方法を実施するための装置 | |
| JPWO2006095620A1 (ja) | 光センサおよび光電流・電圧センサ | |
| JPH0221272A (ja) | 光による電・磁気量測定方法及び装置 | |
| US6515467B1 (en) | Method and system for optically detecting an electric current by means of light signals having different wavelengths | |
| JPS6356924B2 (ja) | ||
| JP3334743B2 (ja) | 電気信号測定装置 | |
| JP3439390B2 (ja) | 光電流センサを用いる電流測定方法およびその装置 | |
| JP3410015B2 (ja) | 光応用電流変成器 | |
| JPH07181211A (ja) | 表面電位計測装置 | |
| JP3041637B2 (ja) | 光応用直流電流変成器 | |
| JP3199670B2 (ja) | 光応用電流変成器 | |
| JPH11264766A (ja) | 光応用電流変成器 | |
| JPS60138480A (ja) | 光学式磁界センサ | |
| JPS5963513A (ja) | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ | |
| JPH02143173A (ja) | 光学式直流変成器 | |
| JPS5855444B2 (ja) | 磁気光学異方性測定法および装置 | |
| SU928275A1 (ru) | Магнитооптический гистериограф | |
| JP3011244B2 (ja) | 光応用直流電流変成器 | |
| RU2035049C1 (ru) | Магнитооптический измеритель постоянных магнитных полей и токов | |
| JPH08327669A (ja) | 光磁界センサ | |
| JPS5963512A (ja) | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ | |
| JP3128037B2 (ja) | 光ｉｃ化変位計 | |
| SU998988A1 (ru) | Магнитооптический гистериограф | |
| JPH03211470A (ja) | 光電流・磁界計測装置 |