JPH09304458A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
- Publication number
- JPH09304458A JPH09304458A JP8150327A JP15032796A JPH09304458A JP H09304458 A JPH09304458 A JP H09304458A JP 8150327 A JP8150327 A JP 8150327A JP 15032796 A JP15032796 A JP 15032796A JP H09304458 A JPH09304458 A JP H09304458A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- characteristic curve
- intensity
- sensor
- sensor head
- 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
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出対象をパルス波形、雷サージ等の単峰波
形に限定しつつも、ダイナミック・レンジを拡大した電
界センサを提供すること。 【解決手段】 バイアス点を、センサヘッドの特性曲線
の最大値と最小値の中点から、最大値側または最小値側
に近い点にとり、特性曲線の有効な領域を利用したパル
ス波形計測用の電界センサ。
形に限定しつつも、ダイナミック・レンジを拡大した電
界センサを提供すること。 【解決手段】 バイアス点を、センサヘッドの特性曲線
の最大値と最小値の中点から、最大値側または最小値側
に近い点にとり、特性曲線の有効な領域を利用したパル
ス波形計測用の電界センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＭＣ分野で電波
や電磁ノイズの特性測定用計測器に用いられる雷サージ
等によるパルス波形を検出するのに好適な電界センサに
関する。
や電磁ノイズの特性測定用計測器に用いられる雷サージ
等によるパルス波形を検出するのに好適な電界センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ等の情報機器や通信機器、
ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器などの
多くの電気機器は、互いに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つ。
ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器などの
多くの電気機器は、互いに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つ。
【０００３】ＥＭＣ分野においては、外部の電磁環境や
影響を及ぼすノイズの大きさ、又、自らが発生するノイ
ズ等を正確に測定することが重要である。
影響を及ぼすノイズの大きさ、又、自らが発生するノイ
ズ等を正確に測定することが重要である。
【０００４】又、送配電線を含む電力設備においても、
保守・状態監視のために、電界検出は必要不可欠であ
る。
保守・状態監視のために、電界検出は必要不可欠であ
る。
【０００５】近年、この分野においては、電気光学効果
を利用した電界検出が実用化されてきている。
を利用した電界検出が実用化されてきている。
【０００６】この方法は、電界強度に依存して、透過す
る光強度が変化する性質を利用したものである。
る光強度が変化する性質を利用したものである。
【０００７】この検出方式は、電界強度を、非接触で、
しかも光に変換して検出し、光ファイバによって光検出
器に伝達し、ここで初めて、電気信号として計測器や受
信器に伝送して検出するため、光ファイバと環境との間
にノイズの授受がないことなどの特徴がある。
しかも光に変換して検出し、光ファイバによって光検出
器に伝達し、ここで初めて、電気信号として計測器や受
信器に伝送して検出するため、光ファイバと環境との間
にノイズの授受がないことなどの特徴がある。
【０００８】図３に、従来の電界センサの構成を示す。
図４に、前記電界センサに用いられるセンサヘッドの構
成を示す。
図４に、前記電界センサに用いられるセンサヘッドの構
成を示す。
【０００９】図３、図４に示すように、センサヘッド２
に変調電極２５と一体となって形成されたアンテナ６０
に誘導された電界は、位相シフト光導波路２３に印加さ
れる。
に変調電極２５と一体となって形成されたアンテナ６０
に誘導された電界は、位相シフト光導波路２３に印加さ
れる。
【００１０】光源６１から入射光ファイバ６を通ってセ
ンサヘッド２に入射した光は、印加電圧に依存して変調
される。
ンサヘッド２に入射した光は、印加電圧に依存して変調
される。
【００１１】従って、光検出器６３および指示計６４に
よって、その出射光強度を計測すれば、電界強度を検出
することができる。
よって、その出射光強度を計測すれば、電界強度を検出
することができる。
【００１２】なお、図４に示すように、センサヘッド２
は、ニオブ酸リチウム結晶など、電気光学効果を示す基
板２１上に光導波路を形成した素子から構成されてい
る。
は、ニオブ酸リチウム結晶など、電気光学効果を示す基
板２１上に光導波路を形成した素子から構成されてい
る。
【００１３】図２は、電界強度に対する出射光強度を決
定する従来の電界センサに用いられるセンサヘッドの特
性曲線及びこれに基づく印加電界波形と出射光波形の関
係を示す。
定する従来の電界センサに用いられるセンサヘッドの特
性曲線及びこれに基づく印加電界波形と出射光波形の関
係を示す。
【００１４】この特性曲線は、横軸が電界強度、縦軸が
センサヘッドの出射光強度を周期的に変化する正弦波曲
線としてあらわされる。特性曲線の振幅は、入射光強度
に依存し、又、半周期の電界強度は、センサヘッドの特
性である半波長電圧を示す。従って、センサヘッドの入
射光強度が一定の時、特性曲線の形状は一義的に決ま
る。
センサヘッドの出射光強度を周期的に変化する正弦波曲
線としてあらわされる。特性曲線の振幅は、入射光強度
に依存し、又、半周期の電界強度は、センサヘッドの特
性である半波長電圧を示す。従って、センサヘッドの入
射光強度が一定の時、特性曲線の形状は一義的に決ま
る。
【００１５】図２に示す特性曲線をもつ従来のセンサヘ
ッドの場合、電界が印加されないときの出射光強度（以
下、バイアス点という）は、特性曲線の最大値と最小値
の中点となるように設定されていることが多い。
ッドの場合、電界が印加されないときの出射光強度（以
下、バイアス点という）は、特性曲線の最大値と最小値
の中点となるように設定されていることが多い。
【００１６】電波や電磁ノイズを広く測定するための電
界センサの場合、汎用性を増すために、バイアス点を特
性曲線の最大値と最小値の中点、又はその近傍に設定す
る。
界センサの場合、汎用性を増すために、バイアス点を特
性曲線の最大値と最小値の中点、又はその近傍に設定す
る。
【００１７】直線性がよく、かつ、特性曲線が最も急峻
なため、感度が高いなどの理由からである。一方、パル
ス波形や雷サージ波形の測定分野でも、同様の電界セン
サが使われてきた。
なため、感度が高いなどの理由からである。一方、パル
ス波形や雷サージ波形の測定分野でも、同様の電界セン
サが使われてきた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、もとも
と正弦曲線である特性曲線の一部を直線とみなすがゆえ
に、ダイナミック・レンジは広くとれないことは、宿命
的ともいえる。それにもかかわらず、ダイナミック・レ
ンジを拡大することは、広く望まれている。
と正弦曲線である特性曲線の一部を直線とみなすがゆえ
に、ダイナミック・レンジは広くとれないことは、宿命
的ともいえる。それにもかかわらず、ダイナミック・レ
ンジを拡大することは、広く望まれている。
【００１９】本発明の課題は、検出対象をパルス波形、
雷サージ等の単峰波形に限定しつつも、ダイナミック・
レンジを拡大した電界センサを提供することである。
雷サージ等の単峰波形に限定しつつも、ダイナミック・
レンジを拡大した電界センサを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、入射した光
が、印加される電界強度に依存して、強度が変化して出
射するセンサヘッド、光源および光検出器を有する電界
センサにおいて、前記センサヘッドは、前記電界センサ
に電界を印加しないときの出射光強度を、該センサヘッ
ドに印加される電界の強度に対して出射される光の強度
との関係を示す特性曲線上の最大値と最小値の中点か
ら、最大値側または最小値側に近い点とした特性を有す
ることを特徴とする電界センサである。
が、印加される電界強度に依存して、強度が変化して出
射するセンサヘッド、光源および光検出器を有する電界
センサにおいて、前記センサヘッドは、前記電界センサ
に電界を印加しないときの出射光強度を、該センサヘッ
ドに印加される電界の強度に対して出射される光の強度
との関係を示す特性曲線上の最大値と最小値の中点か
ら、最大値側または最小値側に近い点とした特性を有す
ることを特徴とする電界センサである。
【００２１】又、本発明は、前記特性曲線上における電
界が印加されないときの出射光強度は、前記特性曲線
の、最大値と最小値の中点を基点とし、最大値または最
小値の５％〜２０％であることを特徴とする電界センサ
である。
界が印加されないときの出射光強度は、前記特性曲線
の、最大値と最小値の中点を基点とし、最大値または最
小値の５％〜２０％であることを特徴とする電界センサ
である。
【００２２】又、本発明は、前記電界センサの計測対象
は、単峰波形を呈する電界であることを特徴とする電界
センサである。
は、単峰波形を呈する電界であることを特徴とする電界
センサである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２４】図１は、本発明に基づくパルス波形計測を
目的とする電界センサの特性曲線及びこれに基づく印加
電界波形と出射光波形の関係を示す。特性曲線の最大値
と最小値の中点から、最小値側に近い点、具体的には振
幅の２０％となる点をバイアス点とした。２０％の値
は、広いダイナミック・レンジの確保と、感度および直
線性の低下との対比から設定された。又、５％以下の場
合は、ダイナミックレンジの確保のための効果が小さく
なるので、望ましくは５％〜２０％に設定する。
目的とする電界センサの特性曲線及びこれに基づく印加
電界波形と出射光波形の関係を示す。特性曲線の最大値
と最小値の中点から、最小値側に近い点、具体的には振
幅の２０％となる点をバイアス点とした。２０％の値
は、広いダイナミック・レンジの確保と、感度および直
線性の低下との対比から設定された。又、５％以下の場
合は、ダイナミックレンジの確保のための効果が小さく
なるので、望ましくは５％〜２０％に設定する。
【００２５】本発明による電界センサ及びセンサヘッド
の構成は、図３及び図４にそれぞれ示した構成と基本的
に同じである。
の構成は、図３及び図４にそれぞれ示した構成と基本的
に同じである。
【００２６】センサヘッドは、Ｘ軸を面方位とするニオ
ブ酸リチウム結晶を基板２１とし、Ｚ方向に光が導波す
るように、光導波路によるマッハツェンダ型干渉計が形
成され、更に、マッハツェンダ型干渉計の位相シフト光
導波路２３の一方の近傍に、アンテナ６０を兼ねた一対
の変調電極２５が形成されている。
ブ酸リチウム結晶を基板２１とし、Ｚ方向に光が導波す
るように、光導波路によるマッハツェンダ型干渉計が形
成され、更に、マッハツェンダ型干渉計の位相シフト光
導波路２３の一方の近傍に、アンテナ６０を兼ねた一対
の変調電極２５が形成されている。
【００２７】本発明は、センサヘッドのバイアス点の制
御によって実現される。バイアス点の指定は、基板２１
の表面に光導波路を形成する過程で光導波路の形状を制
御し、具体的には、二つの位相シフト光導波路２３の一
方の一部分の幅を制御することによって行われる。
御によって実現される。バイアス点の指定は、基板２１
の表面に光導波路を形成する過程で光導波路の形状を制
御し、具体的には、二つの位相シフト光導波路２３の一
方の一部分の幅を制御することによって行われる。
【００２８】光導波路素子の特性は、歪み等に極めて敏
感なため、特性曲線上の指定した場所をバイアス点とす
るためには、正確に再現性のとれた製作工程が求められ
る。
感なため、特性曲線上の指定した場所をバイアス点とす
るためには、正確に再現性のとれた製作工程が求められ
る。
【００２９】本発明の実施に用いたセンサヘッドは、長
さ３０ｍｍの変調電極、６ｍｍのアンテナ長で半波長電
圧は４ボルトであった。
さ３０ｍｍの変調電極、６ｍｍのアンテナ長で半波長電
圧は４ボルトであった。
【００３０】図１に示すように、本発明により、バイア
ス点の指定制御を行い、ダイナミックレンジは従来の約
２倍に拡大する。従来のセンサヘッドの特性曲線（図
２）と比較すれば、その効果が顕著である。
ス点の指定制御を行い、ダイナミックレンジは従来の約
２倍に拡大する。従来のセンサヘッドの特性曲線（図
２）と比較すれば、その効果が顕著である。
【００３１】なお、バイアスを制御するためには、前記
手段のほかに、導波路の一部を深く形成する方法、二つ
の位相シフト光導波路の長さを相互に制御する方法など
がある。
手段のほかに、導波路の一部を深く形成する方法、二つ
の位相シフト光導波路の長さを相互に制御する方法など
がある。
【００３２】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、センサヘッドのバイアス点を特性曲線上で指定制御
することによって、従来に比して約２倍のダイナミック
・レンジを有するパルス波形計測用の電界センサを実現
できた。
ば、センサヘッドのバイアス点を特性曲線上で指定制御
することによって、従来に比して約２倍のダイナミック
・レンジを有するパルス波形計測用の電界センサを実現
できた。
【図１】本発明に基づくパルス波形計測を目的とする電
界センサの特性曲線及びこれに基づく印加電界波形と出
射光波形の関係を示す図。
界センサの特性曲線及びこれに基づく印加電界波形と出
射光波形の関係を示す図。
【図２】従来の電界センサに用いられるセンサヘッドの
特性曲線及びこれに基づく印加電界波形と出射光波形の
関係を示す図。
特性曲線及びこれに基づく印加電界波形と出射光波形の
関係を示す図。
【図３】電界センサの構成を示す図。
【図４】電界センサに用いられるセンサヘッドの構成を
示す図。
示す図。
２ センサヘッド ６ 入射光ファイバ ７ 出射光ファイバ ２１ 基板 ２２ 入射光導波路 ２３ 位相シフト光導波路 ２４ 出射光導波路 ２５ 変調電極 ６０ アンテナ ６１ 光源 ６３ 光検出器 ６４ 指示計
Claims (3)
- 【請求項１】 入射した光が、印加される電界強度に依
存して、強度が変化して出射するセンサヘッド、光源お
よび光検出器を有する電界センサにおいて、前記センサ
ヘッドは、電界を印加しないときの出射光強度を、該セ
ンサヘッドに印加される電界の強度に対して出射される
光の強度との関係を示す特性曲線上の最大値と最小値の
中点から、最大値側または最小値側に近い点とした特性
を有することを特徴とする電界センサ。 - 【請求項２】 前記特性曲線上における電界が印加され
ないときの出射光強度は、前記特性曲線の、最大値と最
小値の中点を基点とし、最大値または最小値の５％〜２
０％であることを特徴とする請求項１記載の電界セン
サ。 - 【請求項３】 前記電界センサの計測対象は、単峰波形
を呈する電界であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8150327A JPH09304458A (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8150327A JPH09304458A (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304458A true JPH09304458A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=15494601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8150327A Pending JPH09304458A (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304458A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020175021A1 (ja) * | 2019-02-25 | 2020-09-03 | 三菱重工業株式会社 | 電子デバイス防護装置及び電子装置 |
-
1996
- 1996-05-21 JP JP8150327A patent/JPH09304458A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020175021A1 (ja) * | 2019-02-25 | 2020-09-03 | 三菱重工業株式会社 | 電子デバイス防護装置及び電子装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040421 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040622 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041207 |