JPH085686A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
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- JPH085686A JPH085686A JP6135737A JP13573794A JPH085686A JP H085686 A JPH085686 A JP H085686A JP 6135737 A JP6135737 A JP 6135737A JP 13573794 A JP13573794 A JP 13573794A JP H085686 A JPH085686 A JP H085686A
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- electric field
- output
- light
- field sensor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
- G01R29/0885—Sensors; antennas; probes; detectors using optical probes, e.g. electro-optical, luminiscent, glow discharge, or optical interferometers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定環境が変化しても正確に電界を測定する
ことができる電界センサを提供する。 【構成】 透過する光出力強度が印加する電界の強度に
依存して変化する電界センサヘッド１と、光源２と、電
界センサヘッド１からの出射光を電気信号に変換する光
電変換器５と、これからの出力信号を補正する補正装置
６と、これの補正量を制御する補正制御装置７とを具備
する。補正制御装置７は、電界センサヘッド１に印加す
る電界の強度と光出力強度との関係を示す特性曲線上に
おいて電界が印加されないときの位置に基づき光電変換
器５の出力レベルの補正および直線性の補正を行うもの
であって、電界検出時の電界センサヘッド１からの平均
の光出力強度および電界が印加されないときの光出力強
度を検出して特性曲線の変動量を求め、かつ、この変動
量に応じて光電変換器５の出力レベルの補正および直線
性の補正をする補正信号を補正装置６に与える。
ことができる電界センサを提供する。 【構成】 透過する光出力強度が印加する電界の強度に
依存して変化する電界センサヘッド１と、光源２と、電
界センサヘッド１からの出射光を電気信号に変換する光
電変換器５と、これからの出力信号を補正する補正装置
６と、これの補正量を制御する補正制御装置７とを具備
する。補正制御装置７は、電界センサヘッド１に印加す
る電界の強度と光出力強度との関係を示す特性曲線上に
おいて電界が印加されないときの位置に基づき光電変換
器５の出力レベルの補正および直線性の補正を行うもの
であって、電界検出時の電界センサヘッド１からの平均
の光出力強度および電界が印加されないときの光出力強
度を検出して特性曲線の変動量を求め、かつ、この変動
量に応じて光電変換器５の出力レベルの補正および直線
性の補正をする補正信号を補正装置６に与える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＥＭＣ分野や電気ノイ
ズの検出装置のほか、電気機器やケーブル等において発
生される電界の強度や波形を測定する装置に用いられる
電界センサに関する。
ズの検出装置のほか、電気機器やケーブル等において発
生される電界の強度や波形を測定する装置に用いられる
電界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種の電界センサとして、
図４に示すものが知られている。この電界センサは、透
過する光出力強度が印加する電界の強度に依存して変化
する電界センサヘッド１と、光源２と、この光源２から
の光を前記電界センサヘッド１に入射させる入射光ファ
イバ３と、前記電界センサヘッド１からの出射光を受け
る出射光ファイバ４と、この出射光ファイバ４からの出
射光を電気信号に変換する光電変換器５と、この光電変
換器５からの出力信号を補正する補正装置６とを具備す
る。
図４に示すものが知られている。この電界センサは、透
過する光出力強度が印加する電界の強度に依存して変化
する電界センサヘッド１と、光源２と、この光源２から
の光を前記電界センサヘッド１に入射させる入射光ファ
イバ３と、前記電界センサヘッド１からの出射光を受け
る出射光ファイバ４と、この出射光ファイバ４からの出
射光を電気信号に変換する光電変換器５と、この光電変
換器５からの出力信号を補正する補正装置６とを具備す
る。
【０００３】図５に示すように、前記電界センサにおけ
る電界強度に対する透過光の出力強度を示す電界センサ
ヘッド１の特性曲線Ａは、周期的に変化する曲線として
表され、入射光強度が一定の場合にこの特性曲線の形状
は一義的に決まる。従って、電界センサは、電界が印加
されない時の前記特性曲線上の位置（動作点という）に
基づいて、予め光電変換器５の出力レベルの補正および
直線性の補正を行っておき、電界を検出する。
る電界強度に対する透過光の出力強度を示す電界センサ
ヘッド１の特性曲線Ａは、周期的に変化する曲線として
表され、入射光強度が一定の場合にこの特性曲線の形状
は一義的に決まる。従って、電界センサは、電界が印加
されない時の前記特性曲線上の位置（動作点という）に
基づいて、予め光電変換器５の出力レベルの補正および
直線性の補正を行っておき、電界を検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電界センサにおいては、電界センサヘッドを制御された
環境から離れた条件下に設置し電界を測定する場合に
は、図５に示す特性曲線は、電界センサヘッドの測定環
境（例えば温度）に依存して横軸に沿って移動する。こ
のため、電界センサにおける電界を印加しない時の前記
特性曲線上の位置は変動することとなり、前記の予め行
った光電変換器の出力レベルの補正及び直線性の補正に
おいての電界の検出では正確な計測ができなくなる。
電界センサにおいては、電界センサヘッドを制御された
環境から離れた条件下に設置し電界を測定する場合に
は、図５に示す特性曲線は、電界センサヘッドの測定環
境（例えば温度）に依存して横軸に沿って移動する。こ
のため、電界センサにおける電界を印加しない時の前記
特性曲線上の位置は変動することとなり、前記の予め行
った光電変換器の出力レベルの補正及び直線性の補正に
おいての電界の検出では正確な計測ができなくなる。
【０００５】本発明の目的は、測定環境が変化しても正
確に電界を測定することができる電界センサを提供する
ことにある。
確に電界を測定することができる電界センサを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、透過する光出力強度が印加する電界の
強度に依存して変化する電界センサヘッドと、光源と、
この光源からの光を前記電界センサヘッドに入射させる
入射光ファイバと、前記電界センサヘッドからの出射光
を受ける出射光ファイバと、この出射光ファイバからの
出射光を電気信号に変換する光電変換器と、この光電変
換器からの出力信号を補正する補正装置と、前記光電変
換器および補正装置に接続された補正制御装置とを具備
し、前記補正制御装置は、前記電界センサヘッドに印加
する電界の強度と光出力強度との関係を示す特性曲線上
において電界が印加されないときの位置に基づき前記光
電変換器の出力レベルの補正および直線性の補正を行う
ものであって、電界検出時の電界センサヘッドからの平
均の光出力強度および電界が印加されないときの光出力
強度を検出して前記特性曲線の変動量を求め、かつ、こ
の変動量に応じて前記光電変換器の出力レベルの補正お
よび直線性の補正をする補正信号を前記補正装置に与え
ることを特徴とする。
解決するために、透過する光出力強度が印加する電界の
強度に依存して変化する電界センサヘッドと、光源と、
この光源からの光を前記電界センサヘッドに入射させる
入射光ファイバと、前記電界センサヘッドからの出射光
を受ける出射光ファイバと、この出射光ファイバからの
出射光を電気信号に変換する光電変換器と、この光電変
換器からの出力信号を補正する補正装置と、前記光電変
換器および補正装置に接続された補正制御装置とを具備
し、前記補正制御装置は、前記電界センサヘッドに印加
する電界の強度と光出力強度との関係を示す特性曲線上
において電界が印加されないときの位置に基づき前記光
電変換器の出力レベルの補正および直線性の補正を行う
ものであって、電界検出時の電界センサヘッドからの平
均の光出力強度および電界が印加されないときの光出力
強度を検出して前記特性曲線の変動量を求め、かつ、こ
の変動量に応じて前記光電変換器の出力レベルの補正お
よび直線性の補正をする補正信号を前記補正装置に与え
ることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。
説明する。
【０００８】図１は、本発明の１実施例を示すブロック
図である。図１に示すように、本発明の電界センサは、
透過する光強度が印加する電界の強度に依存して変化す
る電界センサヘッド１と、光源２と、この光源２からの
光を前記電界センサヘッド１に入射させる入射光ファイ
バ３と、前記電界センサヘッド１からの出射光を受ける
出射光ファイバ４と、この出射光ファイバ４からの出射
光を電気信号に変換する光電変換器５と、この光電変換
器５からの出力信号を補正する補正装置６と、前記光電
変換器５および補正装置６に接続された補正制御装置７
とを具備する。前記光電変換器５と補正装置６とは導線
８で接続され、光電変換器５と補正制御装置７とは導線
９で接続され、かつ、補正装置６と補正制御装置７とは
導線１０で接続されている。前記光源２は、半導体レー
ザ等で構成されている。
図である。図１に示すように、本発明の電界センサは、
透過する光強度が印加する電界の強度に依存して変化す
る電界センサヘッド１と、光源２と、この光源２からの
光を前記電界センサヘッド１に入射させる入射光ファイ
バ３と、前記電界センサヘッド１からの出射光を受ける
出射光ファイバ４と、この出射光ファイバ４からの出射
光を電気信号に変換する光電変換器５と、この光電変換
器５からの出力信号を補正する補正装置６と、前記光電
変換器５および補正装置６に接続された補正制御装置７
とを具備する。前記光電変換器５と補正装置６とは導線
８で接続され、光電変換器５と補正制御装置７とは導線
９で接続され、かつ、補正装置６と補正制御装置７とは
導線１０で接続されている。前記光源２は、半導体レー
ザ等で構成されている。
【０００９】図２に示すように、前記電界センサヘッド
１は、基板１１と、この基板１１に形成され前記入射光
ファイバ３に接続された入射光導波路１２と、この入射
光導波路１２から分岐するように前記基板１１に形成さ
れ印加される電界によって屈折率が変化する２つの位相
シフト光導波路１３と、これらの位相シフト光導波路１
３と合流するように基板１１に形成され前記出射光ファ
イバ４に接続された出射光導波路１４と、前記位相シフ
ト光導波路１３の近傍に配置した一対の電極１５と、こ
れらの電極１５に接続されたアンテナ１６とから構成さ
れている。
１は、基板１１と、この基板１１に形成され前記入射光
ファイバ３に接続された入射光導波路１２と、この入射
光導波路１２から分岐するように前記基板１１に形成さ
れ印加される電界によって屈折率が変化する２つの位相
シフト光導波路１３と、これらの位相シフト光導波路１
３と合流するように基板１１に形成され前記出射光ファ
イバ４に接続された出射光導波路１４と、前記位相シフ
ト光導波路１３の近傍に配置した一対の電極１５と、こ
れらの電極１５に接続されたアンテナ１６とから構成さ
れている。
【００１０】前記光源２からの入射光は入射光ファイバ
３を介して入射光導波路１２に入射される。アンテナ１
６からの入力信号は電極１５に与えられこれらの電極１
５に電界が発生して位相シフト光導波路１３に印加され
てこれらの位相シフト光導波路１３の一部に屈折率の変
化をもたらすため、２つの位相シフト光導波路１３にお
いて伝搬する光波に位相差を生じ、出射光導波路１４の
からの出射光の強度の変化として検出される。
３を介して入射光導波路１２に入射される。アンテナ１
６からの入力信号は電極１５に与えられこれらの電極１
５に電界が発生して位相シフト光導波路１３に印加され
てこれらの位相シフト光導波路１３の一部に屈折率の変
化をもたらすため、２つの位相シフト光導波路１３にお
いて伝搬する光波に位相差を生じ、出射光導波路１４の
からの出射光の強度の変化として検出される。
【００１１】通常の制御された環境（状態１）に対し
て、これと異なる屋外等の環境（状態２）における電界
センサヘッド１の特性曲線は、前述したように移動しこ
れにともない電界センサヘッド１の動作点も移動する。
て、これと異なる屋外等の環境（状態２）における電界
センサヘッド１の特性曲線は、前述したように移動しこ
れにともない電界センサヘッド１の動作点も移動する。
【００１２】そこで、前記補正制御装置７は、前記電界
センサヘッド１に印加する電界の強度と光出力強度との
関係を示す特性曲線上において電界が印加されないとき
の位置に基づき前記光電変換器５の出力レベルの補正お
よび直線性の補正を行うものであって、電界検出時の電
界センサヘッド１からの平均の光出力強度および電界が
印加されないときの光出力強度を検出して前記特性曲線
の変動量を求め、かつ、この変動量に応じて前記光電変
換器５の出力レベルの補正および直線性の補正をする補
正信号を補正装置６に与える。
センサヘッド１に印加する電界の強度と光出力強度との
関係を示す特性曲線上において電界が印加されないとき
の位置に基づき前記光電変換器５の出力レベルの補正お
よび直線性の補正を行うものであって、電界検出時の電
界センサヘッド１からの平均の光出力強度および電界が
印加されないときの光出力強度を検出して前記特性曲線
の変動量を求め、かつ、この変動量に応じて前記光電変
換器５の出力レベルの補正および直線性の補正をする補
正信号を補正装置６に与える。
【００１３】例えば、図３に示すように、電界センサヘ
ッド１の状態１における特性曲線がＢであって動作点が
ｐ1 であるのに対し、電界センサヘッド１の状態２にお
ける特性曲線がＣであって動作点がｐ2 である場合に
は、前記補正制御装置７は、電界検出時の電界センサヘ
ッド１からの平均の光出力強度を検出すると共に動作点
ｐ1 ，ｐ2 を検出し、出力レベルの補正としての各動作
点ｐ1 ，ｐ2 における特性曲線の接線の傾きの変化量を
求め、かつ、状態１から状態２への変化による直線性の
変化量を求めて、これらの変化量に基いて変動量に応じ
て前記光電変換器の出力レベルの補正および直線性の補
正をするように補正信号を前記補正装置６に与える。こ
の補正装置６は、前記補正信号に基いて前記光電変換器
５からの出力信号を補正する。
ッド１の状態１における特性曲線がＢであって動作点が
ｐ1 であるのに対し、電界センサヘッド１の状態２にお
ける特性曲線がＣであって動作点がｐ2 である場合に
は、前記補正制御装置７は、電界検出時の電界センサヘ
ッド１からの平均の光出力強度を検出すると共に動作点
ｐ1 ，ｐ2 を検出し、出力レベルの補正としての各動作
点ｐ1 ，ｐ2 における特性曲線の接線の傾きの変化量を
求め、かつ、状態１から状態２への変化による直線性の
変化量を求めて、これらの変化量に基いて変動量に応じ
て前記光電変換器の出力レベルの補正および直線性の補
正をするように補正信号を前記補正装置６に与える。こ
の補正装置６は、前記補正信号に基いて前記光電変換器
５からの出力信号を補正する。
【００１４】
【発明の効果】本発明の電界センサは、測定環境が変化
しても正確に電界を測定することができる。
しても正確に電界を測定することができる。
【図１】本発明の１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の１実施例における電界センサヘッドを
示す正面図である。
示す正面図である。
【図３】本発明の１実施例の作用を説明するための特性
図である。
図である。
【図４】従来の電界センサを示すブロック図である。
【図５】従来の電界センサの作用を説明するための特性
図である。
図である。
１ 電界センサヘッド ２ 光源 ３ 入射光ファイバ ４ 出射光ファイバ ５ 光電変換器 ６ 補正装置 ７ 補正制御装置 ８〜１０ 導線 １１ 基板 １２ 入射光導波路 １３ 位相シフト光導波路 １４ 出射光導波路 １５ 電極 １６ アンテナ
Claims (1)
- 【請求項１】 透過する光出力強度が印加する電界の強
度に依存して変化する電界センサヘッドと、光源と、こ
の光源からの光を前記電界センサヘッドに入射させる入
射光ファイバと、前記電界センサヘッドからの出射光を
受ける出射光ファイバと、この出射光ファイバからの出
射光を電気信号に変換する光電変換器と、この光電変換
器からの出力信号を補正する補正装置と、前記光電変換
器および補正装置に接続された補正制御装置とを具備
し、前記補正制御装置は、前記電界センサヘッドに印加
する電界の強度と光出力強度との関係を示す特性曲線上
において電界が印加されないときの位置に基づき前記光
電変換器の出力レベルの補正および直線性の補正を行う
ものであって、電界検出時の電界センサヘッドからの平
均の光出力強度および電界が印加されないときの光出力
強度を検出して前記特性曲線の変動量を求め、かつ、こ
の変動量に応じて前記光電変換器の出力レベルの補正お
よび直線性の補正をする補正信号を前記補正装置に与え
ることを特徴とする電界センサ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13573794A JP3404605B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 電界センサ |
| US08/488,942 US5670870A (en) | 1994-06-17 | 1995-06-09 | Electric field sensor capable of reliably measuring an electric field intensity of a signal |
| KR1019950015121A KR100220150B1 (ko) | 1994-06-17 | 1995-06-09 | 신호의 전계강도를 신뢰성 있게 측정할 수 있는 전계센서 |
| CA002151537A CA2151537C (en) | 1994-06-17 | 1995-06-12 | Electric field sensor capable of reliably measuring an electric field intensity of a signal |
| EP95109243A EP0687915B1 (en) | 1994-06-17 | 1995-06-14 | Electric field sensor |
| DE69534137T DE69534137D1 (de) | 1994-06-17 | 1995-06-14 | Fühler für elektrische Felder |
| CN95107548A CN1095081C (zh) | 1994-06-17 | 1995-06-16 | 能可靠测定信号电场强度的电场传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13573794A JP3404605B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 電界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085686A true JPH085686A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3404605B2 JP3404605B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=15158697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13573794A Expired - Fee Related JP3404605B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 電界センサ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5670870A (ja) |
| EP (1) | EP0687915B1 (ja) |
| JP (1) | JP3404605B2 (ja) |
| KR (1) | KR100220150B1 (ja) |
| CN (1) | CN1095081C (ja) |
| CA (1) | CA2151537C (ja) |
| DE (1) | DE69534137D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103605006A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-26 | 清华大学 | 一种天线长度可调的光电电场传感器 |
Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
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| US6686800B2 (en) | 2001-02-13 | 2004-02-03 | Quantum Applied Science And Research, Inc. | Low noise, electric field sensor |
| US7088175B2 (en) * | 2001-02-13 | 2006-08-08 | Quantum Applied Science & Research, Inc. | Low noise, electric field sensor |
| TW583399B (en) * | 2002-12-31 | 2004-04-11 | Ind Tech Res Inst | An optical sensor for electromagnetic field |
| US7015011B2 (en) * | 2003-04-18 | 2006-03-21 | Electronic Biosciences, Llc | Circuit and method to non-invasively detect the electrical potential of a cell or neuron |
| US6961601B2 (en) * | 2003-06-11 | 2005-11-01 | Quantum Applied Science & Research, Inc. | Sensor system for measuring biopotentials |
| WO2005052511A2 (en) * | 2003-10-07 | 2005-06-09 | Quantum Applied Science And Research, Inc. | Integrated sensor system for measuring electric and/or magnetic field vector components |
| US7173437B2 (en) * | 2004-06-10 | 2007-02-06 | Quantum Applied Science And Research, Inc. | Garment incorporating embedded physiological sensors |
| CA2477615A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-15 | Quantum Applied Science And Research, Inc. | Unobtrusive measurement system for bioelectric signals |
| US20060041196A1 (en) * | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Quasar, Inc. | Unobtrusive measurement system for bioelectric signals |
| CN100412553C (zh) * | 2005-10-28 | 2008-08-20 | 中国舰船研究设计中心 | 雷达峰值场强测试装置 |
| US20080068182A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-20 | Brian Watson | Sensor for measuring relative conductivity changes in biological tissue |
| CN101477153B (zh) * | 2009-01-24 | 2011-05-25 | 国网电力科学研究院 | 高频电场测试仪 |
| CN103134997B (zh) * | 2013-01-30 | 2015-11-25 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种基于光学原理的雷电探测装置 |
| CN103207318A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-17 | 北京航空航天大学 | 准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器 |
| CN106680595B (zh) * | 2015-11-11 | 2019-09-10 | 北京卫星环境工程研究所 | 基于集成光波导的双探针电场测量装置 |
| CN105486962A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-04-13 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种电光晶体半波电场及相应特性测量装置及方法 |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
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