JPH09113557A - Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor - Google Patents

Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor

Info

Publication number
JPH09113557A
JPH09113557A JP7275363A JP27536395A JPH09113557A JP H09113557 A JPH09113557 A JP H09113557A JP 7275363 A JP7275363 A JP 7275363A JP 27536395 A JP27536395 A JP 27536395A JP H09113557 A JPH09113557 A JP H09113557A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
electric field
field sensor
optical waveguide
voltage
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
Application number
JP7275363A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Tanabe
高信 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP7275363A priority Critical patent/JPH09113557A/en
Publication of JPH09113557A publication Critical patent/JPH09113557A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily adjust the operating point of an optical probe showing the characteristic curve having a finite bias by applying a voltage of a specific value to the modulating electrode of the optical probe. SOLUTION: The light from the first light source 5 is guided to the light wave guide 24 of an optical probe 2 by an optical fiber 3, and it is converted into an electrical signal by a photo-detector 6 via an optical fiber 4 and transmitted to a measuring instrument 10. The light from the second light source 7 is guided by an optical fiber 11, and the DC voltage generated by a photoelectric transfer means 8 is applied to a modulating electrode 22 via a conductor 9. When the output of the light source 7 is adjusted, voltages ranging from the voltage giving the minimum value of the output light intensity in the characteristic curve of the optical probe 2 to the voltage giving the maximum value can be applied. The voltage is applied to the modulating electrode 22 so that the output light intensity of the optical probe 2 when the applied voltage is zero coincides with the output light intensity which is 1/2 of the sum of the maximum output light intensity and the minimum output light intensity, thus the bias voltage is corrected to 0.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、EMC分野や電気
ノイズの測定のほか、様々な電気機器やケーブル等にお
いて発生する電界の強度や波形を測定するための測定器
である電界センサの調整方法、及びその調整手段を具備
した電界センサに属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for adjusting an electric field sensor, which is a measuring instrument for measuring the strength and waveform of an electric field generated in various electric devices, cables, etc., in addition to the field of EMC and measurement of electric noise. , And an electric field sensor equipped with its adjusting means.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータ等の情報機器、通信機器、
ロボット等のFA機器、自動車、鉄道等の制御器等多く
の電気機器は、外部からの電磁ノイズによって誤動作な
どの影響を受ける危険を常にもっており、EMC分野に
おいては、外部の電磁環境や影響を及ぼすようなノイズ
の大きさ、また自らが発生するノイズ等を正確に測定す
ることが重要となっている。
2. Description of the Related Art Information equipment such as computers, communication equipment,
Many electric devices such as robots and other FA devices, automobiles, railways, and other controllers are at risk of being affected by malfunctions due to electromagnetic noise from the outside. It is important to accurately measure the magnitude of the noise that is exerted and the noise generated by itself.

【0003】従来、上述のような電磁ノイズの測定に
は、第1に、通常のアンテナを用いて受信し、同軸ケー
ブルで測定器まで導く方法、第2に、アンテナを用いて
受信した信号を検波して光信号に変換し、光ファイバで
測定器まで導く方法、第3に、印加される電界強度に応
じて透過光の強度が変化するように構成された光学素子
を用いて電界強度変化を光強度変化に変換し、上記光学
素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光ファ
イバで接続する方法がある。上記第1のアンテナを用い
る方法が最も一般的であるが、同軸ケーブル等の電気ケ
ーブルの存在により電界分布が乱れてしまったりケーブ
ル途中からのノイズ侵入の虞がある等の問題があるた
め、光ファイバを用いた上記第2、第3の方法が開発さ
れている。
Conventionally, in the measurement of electromagnetic noise as described above, firstly, a method of receiving by using an ordinary antenna and leading to a measuring instrument by a coaxial cable, and secondly, a signal received by using the antenna is used. Method of detecting and converting to an optical signal and guiding it to a measuring device by an optical fiber. Thirdly, electric field intensity change using an optical element configured so that intensity of transmitted light changes according to applied electric field intensity. Is converted into a light intensity change, and the optical element and the light source and the photodetector connected to the measuring device are connected by an optical fiber. The method using the first antenna is the most general, but there is a problem that the electric field distribution is disturbed due to the presence of an electric cable such as a coaxial cable and there is a risk of noise intrusion in the middle of the cable. The second and third methods using fibers have been developed.

【0004】このうち、第3の方法では電界強度を透過
光の強度変化に変換する光学素子として電気光学効果を
有する結晶を用いている。その素子構造としては、光フ
ァイバの出射光をレンズで平行光として小型アンテナを
取り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界により偏光
状態を変化させ、検光子で強度変化に変換した後再び光
ファイバに結合するバルク型素子と、結晶上に設けた光
導波路により上記光学素子を構成する導波路型素子とが
あり、通常、導波路型のほうがバルク型よりも10倍以
上検出感度が高い。
Of these, in the third method, a crystal having an electro-optical effect is used as an optical element for converting an electric field intensity into a change in intensity of transmitted light. The element structure is that the light emitted from the optical fiber is made into parallel light by the lens and passes through the crystal with the small antenna attached, the polarization state is changed by the electric field in the crystal, and the light is converted again by the analyzer to change the intensity. There are a bulk type element coupled to a fiber and a waveguide type element that constitutes the above optical element by an optical waveguide provided on a crystal. Usually, the waveguide type has a detection sensitivity 10 times or more higher than that of the bulk type.

【0005】図7は従来の導波路型素子による光学素子
(光プローブ)の構成例を示す。c軸に垂直に切り出し
たニオブ酸リチウム(LiNbO3 )(以下、LNと言
う)結晶基板20上にチタンを拡散することにより光導
波路21が形成され、この光導波路21は、入射光導波
路24、この入射光導波路24の一端から分岐した位相
シフト光導波路25,26、及びこの2本の位相シフト
光導波路25,26が合流して結合した出射光導波路2
7を有している。入射光導波路24の入射端には入力光
ファイバ3が結合され、出射光導波路27の出射端には
出力光ファイバ4が接続されている。また、位相シフト
光導波路25,26上には1対の変調電極22が設置さ
れ、それぞれアンテナ23に接続されている。図7にお
いて、入力光ファイバ3からの入射光は、入射光導波路
24に入射した後、位相シフト光導波路25と位相シフ
ト光導波路26とにエネルギーが分割される。電界が印
加された場合、アンテナ23により変調電極22に電圧
が誘起されて位相シフト光導波路25と位相シフト光導
波路26中には深さ方向に互いに反対向きの電界成分が
生ずる。この結果、電気光学効果により屈折率変化が生
じて位相シフト光導波路25,26を伝搬する光波間に
は印加電界の大きさに応じた位相差が生じ、それらが合
流して出射光導波路27に結合する場合に干渉により光
強度が変化する。即ち、印加電界強度に応じて出力光フ
ァイバ4に出射する出力光の強度は変化することによ
り、その光強度変化を光検出器(図示せず)で測定する
ことにより印加電界の強度を測定できる。
FIG. 7 shows a configuration example of an optical element (optical probe) using a conventional waveguide type element. An optical waveguide 21 is formed by diffusing titanium on a lithium niobate (LiNbO 3 ) (hereinafter referred to as LN) crystal substrate 20 cut out perpendicularly to the c-axis, and the optical waveguide 21 is formed by an incident optical waveguide 24, The phase shift optical waveguides 25 and 26 branched from one end of the incident optical waveguide 24, and the output optical waveguide 2 in which the two phase shift optical waveguides 25 and 26 are joined and coupled.
7. The input optical fiber 3 is coupled to the incident end of the incident optical waveguide 24, and the output optical fiber 4 is connected to the emission end of the outgoing optical waveguide 27. A pair of modulation electrodes 22 are provided on the phase shift optical waveguides 25 and 26, and are connected to an antenna 23, respectively. In FIG. 7, after the incident light from the input optical fiber 3 is incident on the incident optical waveguide 24, the energy is split into the phase shift optical waveguide 25 and the phase shift optical waveguide 26. When an electric field is applied, a voltage is induced in the modulation electrode 22 by the antenna 23, and electric field components in opposite directions in the depth direction are generated in the phase shift optical waveguide 25 and the phase shift optical waveguide 26. As a result, a change in refractive index occurs due to the electro-optic effect, and a phase difference corresponding to the magnitude of the applied electric field occurs between the light waves propagating in the phase shift optical waveguides 25 and 26, and these merge and merge into the output optical waveguide 27. When combined, the light intensity changes due to interference. That is, the intensity of the output light emitted to the output optical fiber 4 changes according to the intensity of the applied electric field, and the intensity of the applied electric field can be measured by measuring the change in the light intensity with a photodetector (not shown). .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】印加される電界強度に
よってアンテナを通じて変調電極に誘起される電圧と光
プローブの光出力強度との関係を示す特性曲線は、図1
のAに示されるように、最大値と最小値をもつ周期関数
として表される。特性曲線の最大値と最小値の中点付近
が最も感度が高くかつ直線性に優れるため、電界強度の
測定においてはこの部分を中心として使うことが望まし
い。
The characteristic curve showing the relationship between the voltage induced in the modulation electrode through the antenna by the applied electric field strength and the optical output strength of the optical probe is shown in FIG.
As indicated by A, it is represented as a periodic function having a maximum value and a minimum value. Near the midpoint between the maximum and minimum values of the characteristic curve, the sensitivity is the highest and the linearity is excellent.

【0007】しかしながら、現実には、製作された光プ
ローブの電圧依存性はそれぞれ相違している。光プロー
ブの製造における要因が多く、これら厳密に制御するこ
とが実現していないためである。
However, in reality, the manufactured optical probes have different voltage dependences. This is because there are many factors in the manufacture of the optical probe, and strict control of these is not realized.

【0008】以下においては、アンテナを通じて変調電
極に誘起される電圧が0のときの特性曲線上の点を動作
点、光出力の最大値と最小値の和の2分の1における特
性曲線上の電圧をバイアスと言うこととする。
In the following, the point on the characteristic curve when the voltage induced in the modulation electrode through the antenna is 0 is the operating point, and the characteristic curve at half the sum of the maximum value and the minimum value of the optical output is on the characteristic curve. The voltage is called bias.

【0009】図1においてAなる特性曲線の光プローブ
の動作点はaで、出力光強度の最小値に近いところにあ
り、無視できないバイアスcをもっている。有限のバイ
アスを有する光プローブを用いて電界を検出するときに
は、常に計測された結果に補正を加えない限り信頼でき
る電界強度を知ることはできない。更に、光プローブ
は、電気光学効果を示す結晶を基板とするため、環境温
度の変動による焦電効果のために基板表面に電荷が生
じ、バイアスの変動の原因ともなる。
In FIG. 1, the operating point of the optical probe having the characteristic curve A is a, which is near the minimum value of the output light intensity, and has a bias c that cannot be ignored. When an electric field is detected using an optical probe having a finite bias, it is impossible to always know the reliable electric field strength unless the measured result is corrected. Further, since the optical probe uses a crystal that exhibits an electro-optical effect as a substrate, electric charges are generated on the substrate surface due to a pyroelectric effect due to a change in environmental temperature, which also causes a change in bias.

【0010】本発明は、上記問題に鑑み、特性曲線が有
限のバイアスを持つ光プローブの動作点を容易に調整す
る方法を提供するとともに、その調整手段を具備し、信
頼性の高い測定を可能とする電界センサを提供すること
にある。
In view of the above problems, the present invention provides a method for easily adjusting the operating point of an optical probe having a bias with a finite characteristic curve, and is equipped with the adjusting means to enable highly reliable measurement. The present invention is to provide an electric field sensor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、計測対
象である印加電界の強度に依存して、出力する光の強度
が変化する構成を有する光プローブを用いた電界センサ
の動作点調整方法において、前記印加電界の強度がゼロ
のときの前記光プローブの出力光強度が、該光プローブ
の最大出力光強度と最小出力光強度の和の2分の1の出
力光強度と一致するように、前記印加電界とは独立に、
前記光プローブの変調電極に電圧を印加することを特徴
とする電界センサの動作点調整方法が得られる。
According to the present invention, the operating point adjustment of an electric field sensor using an optical probe having a structure in which the intensity of light to be output changes depending on the intensity of an applied electric field to be measured. In the method, the output light intensity of the optical probe when the intensity of the applied electric field is zero is equal to one half of the sum of the maximum output light intensity and the minimum output light intensity of the optical probe. Independently of the applied electric field,
There is provided a method for adjusting an operating point of an electric field sensor, which is characterized in that a voltage is applied to a modulation electrode of the optical probe.

【0012】また、本発明によれば、上記電界センサの
動作点調整方法において、前記光プローブの変調電極に
印加する電圧は、光学的照射手段と光電気変換手段の結
合によって発生させることを特徴とする電界センサの動
作点調整方法が得られる。
According to the present invention, in the operating point adjusting method for the electric field sensor, the voltage applied to the modulation electrode of the optical probe is generated by coupling the optical irradiation means and the photoelectric conversion means. A method for adjusting the operating point of the electric field sensor is obtained.

【0013】また、本発明によれば、電気光学効果を有
する基板、該基板に形成された光導波路であって、入射
光導波路、該入射光導波路より分岐した二つの位相シフ
ト光導波路、及び該二つの位相シフト光導波路が合流す
る出射光導波路を有する光導波路、前記位相シフト光導
波路の近傍に設けた変調電極、並びに該変調電極に接続
したアンテナを有する光プローブと、前記入射光導波路
及び出射光導波路にそれぞれの一端を接続した入力光フ
ァイバ及び出力光ファイバと、前記入力光ファイバの他
端に接続した第1の光源と、前記出力光ファイバの他端
に接続した光検出器とを含む電界センサにおいて、第2
の光源と、該第2の光源の照射光により電圧を発生する
光電変換手段と、該光電変換手段によって発生する電圧
を前記変調電極に導く導体とを具備したことを特徴とす
る電界センサが得られる。
According to the present invention, a substrate having an electro-optical effect, an optical waveguide formed on the substrate, an incident optical waveguide, two phase shift optical waveguides branched from the incident optical waveguide, and the optical waveguide An optical waveguide having an exiting optical waveguide where two phase-shifting optical waveguides merge, a modulation electrode provided near the phase-shifting optical waveguide, and an optical probe having an antenna connected to the modulation electrode, the incident optical waveguide and the exiting An input optical fiber and an output optical fiber each having one end connected to the optical waveguide, a first light source connected to the other end of the input optical fiber, and a photodetector connected to the other end of the output optical fiber In the electric field sensor, the second
An electric field sensor comprising: a light source, a photoelectric conversion unit that generates a voltage by irradiation light of the second light source, and a conductor that guides the voltage generated by the photoelectric conversion unit to the modulation electrode. To be

【0014】また、本発明によれば、電気光学効果を有
する基板、該基板に形成された光導波路であって、入出
射光導波路、該入出射光導波路より分岐した二つの位相
シフト光導波路、及び該二つの位相シフト光導波路の分
岐側と反対側端面に備えられた反射部を有する光導波
路、前記位相シフト光導波路の近傍に設けた変調電極、
並びに該変調電極に接続したアンテナを有する光プロー
ブと、前記入出射光導波路に一端を接続した光ファイバ
と、該光ファイバの他端に接続した光方向性分離器と、
該光方向性分離器に接続した第1の光源と、前記光方向
性分離器に接続した光検出器とを含む電界センサにおい
て、第2の光源と、該第2の光源の照射光により電圧を
発生する光電変換手段と、該光電変換手段によって発生
する電圧を前記変調電極に導く導体とを具備したことを
特徴とする電界センサ。
According to the present invention, a substrate having an electro-optical effect, an optical waveguide formed on the substrate, which is an input / output optical waveguide, two phase shift optical waveguides branched from the input / output optical waveguide, And an optical waveguide having a reflection portion provided on an end face opposite to the branch side of the two phase shift optical waveguides, a modulation electrode provided near the phase shift optical waveguides,
And an optical probe having an antenna connected to the modulation electrode, an optical fiber having one end connected to the input / output optical waveguide, and an optical directional separator connected to the other end of the optical fiber,
In an electric field sensor including a first light source connected to the optical directional separator and a photodetector connected to the optical directional separator, a second light source and a voltage generated by light emitted from the second light source are used. An electric field sensor comprising: a photoelectric conversion unit that generates a voltage and a conductor that guides a voltage generated by the photoelectric conversion unit to the modulation electrode.

【0015】また。本発明によれば、上記電界センサに
おいて、前記変調電極は、光の伝搬方向に沿って分割さ
れた複数の分割電極から成り、前記導体及び前記アンテ
ナは、それぞれ前記分割電極に独立に接続されているこ
とを特徴とする電界センサが得られる。
[0015] Also. According to the present invention, in the electric field sensor, the modulation electrode includes a plurality of divided electrodes divided along a light propagation direction, and the conductor and the antenna are independently connected to the divided electrodes. An electric field sensor characterized by being provided.

【0016】また、本発明によれば、上記電界センサの
内のいずれか一において、前記第2の光源に替えて、前
記第1の光源の出力光の一部を光分岐手段により分岐し
て前記光電変換手段を照射する構成としたことを特徴と
する電界センサが得られる。
According to the present invention, in any one of the electric field sensors described above, a part of the output light of the first light source is branched by an optical branching means in place of the second light source. An electric field sensor is obtained which is configured to irradiate the photoelectric conversion means.

【0017】更に、本発明によれば、上記光分岐手段を
備えた電界センサにおいて、前記光プローブ、前記光電
変換手段、及び前記光分岐手段を、非金属材料からなる
一の容器に収容して構成したことを特徴とする電界セン
サが得られる。
Further, according to the present invention, in the electric field sensor provided with the light branching means, the optical probe, the photoelectric conversion means, and the light branching means are housed in one container made of a non-metallic material. An electric field sensor characterized by being constructed is obtained.

【0018】[0018]

【作用】本発明による電界センサの動作点調整方法は、
バイアスに相当する電圧と等しく且つ反対の符号の電圧
を、直接変調電極に印加することを特徴とする。
The method for adjusting the operating point of the electric field sensor according to the present invention is as follows.
It is characterized in that a voltage equal to and opposite to the voltage corresponding to the bias is directly applied to the modulation electrode.

【0019】光プローブの変調電極に、計測電界の入力
信号とは別に、適切に制御した直流電圧を印加すること
によって、バイアス電圧を0に補正することができる。
即ち、光プローブの位相シフト光導波路には、アンテナ
に印加される電界とバイアス調整のために印加する電圧
とが重畳される。
The bias voltage can be corrected to 0 by applying a properly controlled DC voltage to the modulation electrode of the optical probe in addition to the input signal of the measurement electric field.
That is, the electric field applied to the antenna and the voltage applied for bias adjustment are superimposed on the phase shift optical waveguide of the optical probe.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は有限のバイアスをもつ光プ
ローブの動作点調整前の特性曲線Aと本発明の一実施態
様による方法によって動作点を調整しバイアスを実質的
にゼロにした特性曲線Bとを示すグラフである。本発明
の電界センサの動作点調整方法は、計測対象である印加
電界の強度に依存して、出力する光の強度が変化する構
成を有する光プローブを用いた電界センサに対するもの
である。本発明の一実施態様においては、計測対象の印
加電界の強度がゼロのときの光プローブの出力光強度
が、この光プローブの最大出力光強度と最小出力光強度
の和の2分の1の出力光強度と一致するように、上述の
印加電界とは独立に、光プローブの変調電極に電圧を印
加し、これにより、特性曲線をAからBにシフトし、こ
の特性曲線Bから明らかなように、バイアス電圧を0に
補正するようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a characteristic curve A of an optical probe having a finite bias before adjusting the operating point and a characteristic in which the operating point is adjusted by the method according to one embodiment of the present invention so that the bias becomes substantially zero. It is a graph which shows the curve B. The operating point adjusting method for an electric field sensor according to the present invention is directed to an electric field sensor using an optical probe having a configuration in which the intensity of output light changes depending on the intensity of an applied electric field that is a measurement target. In one embodiment of the present invention, the output light intensity of the optical probe when the intensity of the applied electric field to be measured is zero is one half of the sum of the maximum output light intensity and the minimum output light intensity of this optical probe. A voltage is applied to the modulation electrode of the optical probe so as to match the output light intensity, independently of the above-mentioned applied electric field, whereby the characteristic curve is shifted from A to B, which is clear from this characteristic curve B. In addition, the bias voltage is corrected to 0.

【0021】本実施形態においては、光プローブの変調
電極に印加する電圧は、光学的照射手段(例えば、レー
ザダイオード)と光電気変換手段(例えば、太陽電池)
の結合によって発生させるようにした。
In the present embodiment, the voltage applied to the modulation electrode of the optical probe is the optical irradiation means (for example, laser diode) and the photoelectric conversion means (for example, solar cell).
It was made to generate by the combination of.

【0022】図2乃至図6は、それぞれ本発明の電界セ
ンサの実施形態を示す構成略図である。各図面に示され
る電界センサおいて、共通する部分には共通の符号を付
与する。
2 to 6 are schematic configuration diagrams showing an embodiment of the electric field sensor of the present invention. In the electric field sensor shown in each drawing, common portions are given common symbols.

【0023】(第1の実施形態)図2は本発明の第1の
実施形態による電界センサの構成略図である。図2を参
照して、本実施形態の電界センサ1は、光プローブ2
と、入力光ファイバ3と、出力光ファイバ4と、第1の
光源5と、光検出器6と、第2の光源7と、光電変換手
段8と、導体9とを有している。
(First Embodiment) FIG. 2 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a first embodiment of the present invention. With reference to FIG. 2, the electric field sensor 1 according to the present embodiment includes an optical probe 2
It has an input optical fiber 3, an output optical fiber 4, a first light source 5, a photodetector 6, a second light source 7, a photoelectric conversion means 8, and a conductor 9.

【0024】光プローブ2は、c面をもつLNの基板2
0と、この基板20上に形成された光導波路21と、一
対の変調電極22と、一対のアンテナ23とを有してい
る。光導波路21は、入射光導波路24と、この入射光
導波路24の一端から分岐した二つの位相シフト光導波
路25,26と、この二つの位相シフト光導波路25,
26が合流する出射光導波路27とを有している。一対
の変調電極22は、二つの位相シフト光導波路25,2
6の表面にそれぞれ形成され、また、一対のアンテナ2
3は、それぞれ変調電極22に接続されてる。
The optical probe 2 is an LN substrate 2 having a c-plane.
0, an optical waveguide 21 formed on the substrate 20, a pair of modulation electrodes 22, and a pair of antennas 23. The optical waveguide 21 includes an incident optical waveguide 24, two phase shift optical waveguides 25 and 26 branched from one end of the incident optical waveguide 24, and two phase shift optical waveguides 25 and 26.
And an exiting optical waveguide 27 where 26 joins. The pair of modulation electrodes 22 includes two phase shift optical waveguides 25, 2
6 and the pair of antennas 2 respectively
3 are connected to the modulation electrodes 22, respectively.

【0025】第1の光源5(本実施形態ではレーザダイ
オードを用いている)から出射された光は、入力光ファ
イバ3によって光プローブ2の入射光導波路24に導か
れ、すでに述べた従来技術の光プローブの場合と同様
に、出射光導波路27、出力光ファイバ4を経由して光
検出器6に導かれ、ここで電気信号に変換されて計測器
10に伝送される。
The light emitted from the first light source 5 (a laser diode is used in this embodiment) is guided to the incident optical waveguide 24 of the optical probe 2 by the input optical fiber 3, and the light of the conventional technique described above is used. Similar to the case of the optical probe, the light is guided to the photodetector 6 via the emission optical waveguide 27 and the output optical fiber 4, where it is converted into an electric signal and transmitted to the measuring instrument 10.

【0026】図2に示す電界センサは、第2の光源7と
してレーザダイオードを用いてあり、光ファイバ11に
よって光プローブ2の近傍まで導き、ここで光電変換手
段8(太陽電池を用いている)と結合させ、光照射によ
り発生する直流電圧を導体9を通じて変調電極22に印
加する構成としてある。
The electric field sensor shown in FIG. 2 uses a laser diode as the second light source 7, and guides it to the vicinity of the optical probe 2 by an optical fiber 11, where photoelectric conversion means 8 (using a solar cell). And a DC voltage generated by light irradiation is applied to the modulation electrode 22 through the conductor 9.

【0027】第2の光源7の出力を調整することによっ
て、光プローブ2の特性曲線における出力光強度の最小
値を与える電圧から最大値を与える電圧まで印加するこ
とが可能である。これによりその光プローブ2のその時
点における動作点を実際に確認し、測定対象の電界強度
がゼロの状態に動作点を調整することができる。本実施
形態の電界センサ1の構成は、動作点を遠隔調整できる
ことが一つの特徴である。
By adjusting the output of the second light source 7, it is possible to apply from the voltage giving the minimum value of the output light intensity in the characteristic curve of the optical probe 2 to the voltage giving the maximum value. As a result, the operating point of the optical probe 2 at that time can be actually confirmed, and the operating point can be adjusted so that the electric field strength of the measurement target is zero. One feature of the configuration of the electric field sensor 1 of the present embodiment is that the operating point can be remotely adjusted.

【0028】(第2の実施形態)図3は本発明の第2の
実施形態による電界センサの構成略図である。図3を参
照して、この電界センサ1は、光プローブとして、いわ
ゆる反射形光プローブ2を用いている。この光プローブ
2の光導波路21は、入出射光導波路28と、この入出
射光導波路28の一端から分岐した二つの位相シフト光
導波路25,26と、この二つの位相シフト光導波路2
5,26の分岐側とは反対側に備えられた反射部29と
を有している。従って、反射部29で反射した出力光
は、入射光と同一の光ファイバ12に戻り、光方向性分
離器13によって光ファイバ14を通じて光検出器6に
導かれ、ここで電気信号に変換されて計測器10に伝送
される。従って、基本的な構成は、第1の実施形態と同
じである。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a second embodiment of the present invention. With reference to FIG. 3, this electric field sensor 1 uses a so-called reflective optical probe 2 as an optical probe. The optical waveguide 21 of the optical probe 2 includes an input / output optical waveguide 28, two phase shift optical waveguides 25 and 26 branched from one end of the input / output optical waveguide 28, and the two phase shift optical waveguides 2
5 and 26, and a reflecting portion 29 provided on the side opposite to the branch side. Therefore, the output light reflected by the reflection unit 29 returns to the same optical fiber 12 as the incident light, is guided by the optical directional separator 13 to the photodetector 6 through the optical fiber 14, and is converted into an electric signal here. It is transmitted to the measuring instrument 10. Therefore, the basic configuration is the same as that of the first embodiment.

【0029】即ち、光プローブ2の動作点を調整するた
めに第2の光源7としてレーザダイオードを備えてあ
り、光ファイバ11によって光プローブ2の近傍まで導
き、ここで光電変換手段8としての太陽電池と結合さ
せ、光照射によって発生した直流電圧を導体9を通じて
変調電極22に印加することにより、動作点を制御する
ことができる。遠隔調整は第1の実施形態と同様に可能
である。
That is, a laser diode is provided as the second light source 7 in order to adjust the operating point of the optical probe 2, and it is guided to the vicinity of the optical probe 2 by the optical fiber 11, and the solar as the photoelectric conversion means 8 is introduced here. The operating point can be controlled by combining with a battery and applying a DC voltage generated by light irradiation to the modulation electrode 22 through the conductor 9. Remote adjustment is possible as in the first embodiment.

【0030】(第3の実施形態)図4は本発明の第3の
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ1の変調電極22は、位相シフト光導波路25,
26に沿ってそれぞれ二つに分割された分割電極22
a,22bで構成されている。そしてアンテナ23は、
分割電極22aに、光電変換手段8は、導体9を介して
分割電極22bに、それぞれ接続されている。このよう
に、変調電極22を分割することによって、光プローブ
2の製作上の利便が増し、またアンテナ入力と光電変換
手段8による直流電圧とを分離することによる操作性の
向上を図ることができる。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a third embodiment of the present invention. The modulation electrode 22 of the electric field sensor 1 includes a phase shift optical waveguide 25,
The divided electrode 22 divided into two along the line 26.
It is composed of a and 22b. And the antenna 23 is
The photoelectric conversion means 8 is connected to the divided electrode 22a through the conductor 9 and to the divided electrode 22b. By thus dividing the modulation electrode 22, convenience in manufacturing the optical probe 2 is increased, and operability can be improved by separating the antenna input and the DC voltage by the photoelectric conversion means 8. .

【0031】(第4の実施形態)図5は本発明の第4の
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ1では、光電変換手段8のための照射手段(第2
の光源)を、第1の光源5からの出射光を光の分岐手段
15により分岐することによって第2の光源の代替と
し、より単純な構成とし、且つ上述の第1乃至第3の実
施形態と同等の効果を得ることができる。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a fourth embodiment of the present invention. In this electric field sensor 1, the irradiation unit (second unit) for the photoelectric conversion unit 8 is used.
Light source) is replaced with the second light source by branching the light emitted from the first light source 5 by the light branching unit 15, and has a simpler configuration, and the above-described first to third embodiments. The same effect as can be obtained.

【0032】(第5の実施形態)図6は本発明の第5の
実施形態による電界センサの構成略図である。この電界
センサ1は、第4の実施形態の発展型であり、光プロー
ブ2、動作点調整のための光電変換手段8、及び光分岐
手段15を一つの非金属性の容器16内に収容してあ
る。このように光プローブ2等を容器16内に収納する
ことにより、機械的に保護され、操作性が向上するのみ
ならず、光プローブ2のバイアス変動の原因となる環境
温度の急激な変動から光プローブ2を保護する機能があ
る。非金属材料の容器16は、また測定対象の電界の分
布を乱さない点でも有用である。
(Fifth Embodiment) FIG. 6 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a fifth embodiment of the present invention. This electric field sensor 1 is a development of the fourth embodiment, in which the optical probe 2, the photoelectric conversion means 8 for adjusting the operating point, and the optical branching means 15 are housed in a single non-metallic container 16. There is. By housing the optical probe 2 and the like in the container 16 as described above, not only is the mechanical protection provided and the operability is improved, but the optical probe 2 is protected from a sudden change in the environmental temperature that causes a bias change. It has a function of protecting the probe 2. The non-metallic material container 16 is also useful in that it does not disturb the distribution of the electric field to be measured.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の電界センサで問題であったバイアスを容易に調整
する方法と、その調整手段を具備し信頼性の高い測定を
可能とする電界センサとを提供することができる。ま
た、製造される個々の光プローブがそれぞれにバイアス
を持つが、本発明の方法を用いれば、電界計測において
懸案となっていた信頼性の欠如を払拭することができ
る。更に、比較的動作点の変動し易いと言われる電界セ
ンサを、計測現場において計測中に随時に調整できるこ
ととなり、信頼性の高い計測の実施に弾みを付けるもの
である。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a method for easily adjusting a bias, which has been a problem in conventional electric field sensors, and an electric field sensor that includes the adjusting means and that enables highly reliable measurement. Further, although each manufactured optical probe has its own bias, the use of the method of the present invention can eliminate the lack of reliability that has been a concern in electric field measurement. Further, the electric field sensor, which is said to have a relatively easy change in operating point, can be adjusted at any time during the measurement at the measurement site, which gives an impetus to highly reliable measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】有限のバイアスを持つ光プローブの動作点調整
前の特性曲線Aと本発明の一実施態様による方法によっ
て動作点を調整しバイアスを実質的にゼロにした特性曲
線Bとを示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a characteristic curve A of an optical probe having a finite bias before adjustment of an operating point and a characteristic curve B of which the operating point is adjusted and the bias is made substantially zero by a method according to an embodiment of the present invention. Is.

【図2】本発明の第1の実施形態による電界センサの構
成略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施形態による電界センサの構
成略図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electric field sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態による電界センサの構
成略図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an electric field sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態による電界センサの構
成略図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an electric field sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施形態による電界センサの構
成略図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an electric field sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の一実施形態による電界センサの構成略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an electric field sensor according to a conventional embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電界センサ 2 光プローブ 3 入力光ファイバ 4 出力光ファイバ 5 第1の光源 6 光検出器 7 第2の光源 8 光電変換手段 9 導体 10 計測器 11 光ファイバ 12 光ファイバ 13 光方向性分離器 14 光ファイバ 15 光分岐手段 16 容器 20 基板 21 光導波路 22 変調電極 22a 分割電極 22b 分割電極 23 アンテナ 24 入射光導波路 25 位相シフト光導波路 26 位相シフト光導波路 27 出射光導波路 28 入出射光導波路 29 反射部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric field sensor 2 Optical probe 3 Input optical fiber 4 Output optical fiber 5 First light source 6 Photodetector 7 Second light source 8 Photoelectric conversion means 9 Conductor 10 Measuring instrument 11 Optical fiber 12 Optical fiber 13 Optical directional separator 14 Optical fiber 15 Optical branching means 16 Container 20 Substrate 21 Optical waveguide 22 Modulation electrode 22a Split electrode 22b Split electrode 23 Antenna 24 Incident optical waveguide 25 Phase shift optical waveguide 26 Phase shift optical waveguide 27 Outgoing optical waveguide 28 Incoming / outgoing optical waveguide 29 Reflector

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 計測対象である印加電界の強度に依存し
て、出力する光の強度が変化する構成を有する光プロー
ブを用いた電界センサの動作点調整方法において、 前記印加電界の強度がゼロのときの前記光プローブの出
力光強度が、該光プローブの最大出力光強度と最小出力
光強度の和の2分の1の出力光強度と一致するように、
前記印加電界とは独立に、前記光プローブの変調電極に
電圧を印加することを特徴とする電界センサの動作点調
整方法。
1. An operating point adjusting method for an electric field sensor using an optical probe having a structure in which the intensity of light to be output changes depending on the intensity of an applied electric field to be measured, wherein the intensity of the applied electric field is zero. So that the output light intensity of the optical probe at this time is equal to one half of the sum of the maximum output light intensity and the minimum output light intensity of the optical probe,
A method for adjusting an operating point of an electric field sensor, characterized in that a voltage is applied to the modulation electrode of the optical probe independently of the applied electric field.
【請求項2】 請求項1記載の電界センサの動作点調整
方法において、前記光プローブの変調電極に印加する電
圧は、光学的照射手段と光電気変換手段の結合によって
発生させることを特徴とする電界センサの動作点調整方
法。
2. The method for adjusting an operating point of an electric field sensor according to claim 1, wherein the voltage applied to the modulation electrode of the optical probe is generated by coupling an optical irradiation unit and a photoelectric conversion unit. Electric field sensor operating point adjustment method.
【請求項3】 電気光学効果を有する基板、該基板に形
成された光導波路であって、入射光導波路、該入射光導
波路より分岐した二つの位相シフト光導波路、及び該二
つの位相シフト光導波路が合流する出射光導波路を有す
る光導波路、前記位相シフト光導波路の近傍に設けた変
調電極、並びに該変調電極に接続したアンテナを有する
光プローブと、前記入射光導波路及び出射光導波路にそ
れぞれの一端を接続した入力光ファイバ及び出力光ファ
イバと、前記入力光ファイバの他端に接続した第1の光
源と、前記出力光ファイバの他端に接続した光検出器と
を含む電界センサにおいて、 第2の光源と、 該第2の光源の照射光により電圧を発生する光電変換手
段と、 該光電変換手段によって発生する電圧を前記変調電極に
導く導体とを具備したことを特徴とする電界センサ。
3. A substrate having an electro-optical effect, an optical waveguide formed on the substrate, the incident optical waveguide, two phase shift optical waveguides branched from the incident optical waveguide, and the two phase shift optical waveguides. An optical waveguide having an exiting optical waveguide that merges with each other, a modulation electrode provided near the phase shift optical waveguide, and an optical probe having an antenna connected to the modulation electrode, and one end of each of the entrance optical waveguide and the exiting optical waveguide. An electric field sensor including an input optical fiber and an output optical fiber connected to each other, a first light source connected to the other end of the input optical fiber, and a photodetector connected to the other end of the output optical fiber, Light source, a photoelectric conversion unit that generates a voltage by the irradiation light of the second light source, and a conductor that guides the voltage generated by the photoelectric conversion unit to the modulation electrode. An electric field sensor characterized in that
【請求項4】 電気光学効果を有する基板、該基板に形
成された光導波路であって、入出射光導波路、該入出射
光導波路より分岐した二つの位相シフト光導波路、及び
該二つの位相シフト光導波路の分岐側と反対側端面に備
えられた反射部を有する光導波路、前記位相シフト光導
波路の近傍に設けた変調電極、並びに該変調電極に接続
したアンテナを有する光プローブと、前記入出射光導波
路に一端を接続した光ファイバと、該光ファイバの他端
に接続した光方向性分離器と、該光方向性分離器に接続
した第1の光源と、前記光方向性分離器に接続した光検
出器とを含む電界センサにおいて、 第2の光源と、 該第2の光源の照射光により電圧を発生する光電変換手
段と、 該光電変換手段によって発生する電圧を前記変調電極に
導く導体とを具備したことを特徴とする電界センサ。
4. A substrate having an electro-optical effect, an optical waveguide formed on the substrate, an input / output optical waveguide, two phase shift optical waveguides branched from the input / output optical waveguide, and the two phase shifts. An optical probe having a reflection portion provided on the end face opposite to the branch side of the optical waveguide, a modulation electrode provided in the vicinity of the phase shift optical waveguide, and an optical probe having an antenna connected to the modulation electrode; An optical fiber having one end connected to the optical waveguide, an optical directional separator connected to the other end of the optical fiber, a first light source connected to the optical directional separator, and the optical directional separator In the electric field sensor including the photodetector, a second light source, a photoelectric conversion unit that generates a voltage by the irradiation light of the second light source, and a conductor that guides the voltage generated by the photoelectric conversion unit to the modulation electrode. And An electric field sensor characterized by being provided.
【請求項5】 請求項3又は請求項4記載の電界センサ
において、 前記変調電極は、光の伝搬方向に沿って分割された複数
の分割電極から成り、前記導体及び前記アンテナは、そ
れぞれ前記分割電極に独立に接続されていることを特徴
とする電界センサ。
5. The electric field sensor according to claim 3 or 4, wherein the modulation electrode is composed of a plurality of split electrodes that are split along a light propagation direction, and the conductor and the antenna are respectively split. An electric field sensor characterized by being independently connected to electrodes.
【請求項6】 請求項3乃至請求項5の内のいずれかに
記載の電界センサにおいて、 前記第2の光源に替えて、前記第1の光源の出力光の一
部を光分岐手段により分岐して前記光電変換手段を照射
する構成としたことを特徴とする電界センサ。
6. The electric field sensor according to claim 3, wherein a part of the output light of the first light source is branched by an optical branching unit in place of the second light source. Then, the electric field sensor is configured to irradiate the photoelectric conversion means.
【請求項7】 請求項6記載の電界センサにおいて、 前記光プローブ、前記光電変換手段、及び前記光分岐手
段を、非金属材料からなる一の容器に収容して構成した
ことを特徴とする電界センサ。
7. The electric field sensor according to claim 6, wherein the optical probe, the photoelectric conversion means, and the light branching means are housed in one container made of a non-metallic material. Sensor.
JP7275363A 1995-10-24 1995-10-24 Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor Pending JPH09113557A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7275363A JPH09113557A (en) 1995-10-24 1995-10-24 Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7275363A JPH09113557A (en) 1995-10-24 1995-10-24 Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09113557A true JPH09113557A (en) 1997-05-02

Family

ID=17554442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7275363A Pending JPH09113557A (en) 1995-10-24 1995-10-24 Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09113557A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011214899A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Transmission system
WO2014188685A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electric field measurement device
WO2016042886A1 (en) * 2014-09-16 2016-03-24 Nttエレクトロニクス株式会社 Microwave sensor and microwave measurement method
CN105974346A (en) * 2016-04-28 2016-09-28 中国科学院电子学研究所 Automatic calibration device of static electric field sensor and calibration method thereof
CN111693917A (en) * 2020-05-12 2020-09-22 中国电力科学研究院有限公司 Sensor calibration device and method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011214899A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Transmission system
WO2014188685A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electric field measurement device
US9568506B2 (en) 2013-05-22 2017-02-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electric field measurement device
JPWO2014188685A1 (en) * 2013-05-22 2017-02-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electric field measuring device
WO2016042886A1 (en) * 2014-09-16 2016-03-24 Nttエレクトロニクス株式会社 Microwave sensor and microwave measurement method
JP2016061579A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 Nttエレクトロニクス株式会社 Microwave sensor and microwave measurement method
CN105974346A (en) * 2016-04-28 2016-09-28 中国科学院电子学研究所 Automatic calibration device of static electric field sensor and calibration method thereof
CN111693917A (en) * 2020-05-12 2020-09-22 中国电力科学研究院有限公司 Sensor calibration device and method
CN111693917B (en) * 2020-05-12 2023-04-25 中国电力科学研究院有限公司 Sensor calibration device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0664460B1 (en) Electric field sensor
JPH04172261A (en) Apparatus for measuring strength of electromagnetic field
WO1995002192A1 (en) Electric field sensor
US8901477B2 (en) Electromagnetic wave detection device
US7280267B2 (en) Device for remotely stimulating and measuring electronic signals through a fiber optic cable
JPH09113557A (en) Operating point adjusting method for electric field sensor and electric field sensor
JP3049190B2 (en) Electric field sensor device
JPH0989961A (en) Electric field detecting device
JP2014215140A (en) Electric field measuring apparatus
JP3123007B2 (en) Electric field sensor device
JP7398672B2 (en) Optical electric field sensor head
JP3355503B2 (en) Electric field sensor
JP3611409B2 (en) Electric field sensor
JPH085687A (en) Field sensor
JP3505669B2 (en) Electric field sensor
JP3355502B2 (en) Electric field sensor
JP3673611B2 (en) Electric field sensor
JP3435584B2 (en) Electric field sensor head and electric field sensor
JP3516174B2 (en) Physical quantity detector
JP3632714B2 (en) Electromagnetic wave receiving system
JP2562287Y2 (en) Electric field antenna
JPH1090327A (en) Electric field sensor
JP3458291B2 (en) Pressure fluctuation detector
JP3430340B2 (en) Electric field sensor
JPH0943288A (en) Electric field sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040317