JPH10104295A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
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- JPH10104295A JPH10104295A JP27549796A JP27549796A JPH10104295A JP H10104295 A JPH10104295 A JP H10104295A JP 27549796 A JP27549796 A JP 27549796A JP 27549796 A JP27549796 A JP 27549796A JP H10104295 A JPH10104295 A JP H10104295A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 必ずしも平面ではない形状をなす電磁波発生
物体についても、当該表面形状に沿って感度の高い電界
測定を可能とする電界センサを提供する。 【解決手段】 センサヘッド９またはセンサヘッド９を
収容するパッケージ１１に取り付けられたシート状アン
テナ１２が、電磁波を放射する被計測物３０の表面形状
に倣って容易に変形できるもので構成した電界センサ。
物体についても、当該表面形状に沿って感度の高い電界
測定を可能とする電界センサを提供する。 【解決手段】 センサヘッド９またはセンサヘッド９を
収容するパッケージ１１に取り付けられたシート状アン
テナ１２が、電磁波を放射する被計測物３０の表面形状
に倣って容易に変形できるもので構成した電界センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波や電磁ノイズ
の測定に用いられる電界センサに関し、特に、電磁波に
よる電界強度を測定するための、および放送電波等の特
定周波数の信号電波の受信アンテナとして機能する電界
センサに関する。
の測定に用いられる電界センサに関し、特に、電磁波に
よる電界強度を測定するための、および放送電波等の特
定周波数の信号電波の受信アンテナとして機能する電界
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、
あるいはロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御
器など多くの電気機器は、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いる。従
って、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。
あるいはロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御
器など多くの電気機器は、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いる。従
って、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。
【０００３】上述のような電磁ノイズの測定には、従
来、（ａ）通常のアンテナを用いて受信し、導電ケーブ
ルで測定器まで導く方法、（ｂ）アンテナによって受信
した信号を検波して、発光ダイオードによって光信号に
変換し光ファイバで測定器まで導く方法、（ｃ）印加さ
れる電界強度に応じて、入射した光の強度が変化して出
射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、光ファイバを通じて受光器まで
導く方法がある。
来、（ａ）通常のアンテナを用いて受信し、導電ケーブ
ルで測定器まで導く方法、（ｂ）アンテナによって受信
した信号を検波して、発光ダイオードによって光信号に
変換し光ファイバで測定器まで導く方法、（ｃ）印加さ
れる電界強度に応じて、入射した光の強度が変化して出
射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、光ファイバを通じて受光器まで
導く方法がある。
【０００４】（ａ）のアンテナを用いる方法は、古くか
ら採り入れられ、最も一般的な方法であるが、長い距離
にわたる導電ケーブル等の存在により、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混入の恐れが
あるなどの問題があったため、光ファイバを用いた上記
（ｂ）、（ｃ）の方法が開発されている。
ら採り入れられ、最も一般的な方法であるが、長い距離
にわたる導電ケーブル等の存在により、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混入の恐れが
あるなどの問題があったため、光ファイバを用いた上記
（ｂ）、（ｃ）の方法が開発されている。
【０００５】（ｂ）の方法は、ダイオードで検波した信
号を増幅して発光ダイオードに加え、光信号に変換して
光ファイバで受光器に導くものであるが、センサヘッド
部に電気回路やバッテリを必要とし、形状が大きくなっ
てしまい、また、電界の検出感度が低く、応答速度が遅
いという欠点がある。
号を増幅して発光ダイオードに加え、光信号に変換して
光ファイバで受光器に導くものであるが、センサヘッド
部に電気回路やバッテリを必要とし、形状が大きくなっ
てしまい、また、電界の検出感度が低く、応答速度が遅
いという欠点がある。
【０００６】（ｃ）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。その素子構造には、バルク素子と導
波路型素子の２種類がある。前者は、光ファイバの出射
光をレンズで平行光として、アンテナと接続した電極を
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素子である。後者の導波路
型素子は、結晶基板に設けた光導波路により構成され
る。通常、導波路型の方がバルク型よりも１０倍以上検
出感度が高い。導波路型の電界センサ用基板結晶には、
電気光学定数の高いニオブ酸リチウム単結晶が一般に使
われている。
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。その素子構造には、バルク素子と導
波路型素子の２種類がある。前者は、光ファイバの出射
光をレンズで平行光として、アンテナと接続した電極を
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素子である。後者の導波路
型素子は、結晶基板に設けた光導波路により構成され
る。通常、導波路型の方がバルク型よりも１０倍以上検
出感度が高い。導波路型の電界センサ用基板結晶には、
電気光学定数の高いニオブ酸リチウム単結晶が一般に使
われている。
【０００７】図５は、電気光学効果による電界センサの
構成を示す図である。図６は、導波路型のセンサヘッド
９の構成を示す図である。図６に示すように、センサヘ
ッド９は、ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチウム単
結晶の基板１０上に入出射光導波路２４、そこから分岐
した位相シフト光導波路２５、および２本の位相シフト
光導波路２５の端面に形成した反射部２６から形成され
ている。入出射光導波路２４の端には、偏波面保持ファ
イバ１６が結合されている。また、位相シフト光導波路
２５上には、一対の変調電極２７が設置され、導電ケー
ブル４４を経由してアンテナ４１に接続されている。
構成を示す図である。図６は、導波路型のセンサヘッド
９の構成を示す図である。図６に示すように、センサヘ
ッド９は、ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチウム単
結晶の基板１０上に入出射光導波路２４、そこから分岐
した位相シフト光導波路２５、および２本の位相シフト
光導波路２５の端面に形成した反射部２６から形成され
ている。入出射光導波路２４の端には、偏波面保持ファ
イバ１６が結合されている。また、位相シフト光導波路
２５上には、一対の変調電極２７が設置され、導電ケー
ブル４４を経由してアンテナ４１に接続されている。
【０００８】光源５からシングルモードファイバ１５を
通ったセンサヘッド９の入射光は、入出射光導波路２４
に入射した後、二つの位相シフト光導波路２５にエネル
ギーが分割され、反射部２６で反射されてもとの光路を
もどる。電界が印加された場合、アンテナ４１により変
調電極２７に電圧が誘起されて、二つの位相シフト光導
波路２５中には、深さ方向に互いに反対向きの電界成分
が生じる。その結果、二つの光波間で印加電界の大きさ
に応じて位相差が生じ、印加電界強度に応じて入出射光
導波路２４端から再び出射される出射光の強度は変化す
る。この出射光は、光サーキュレータ６によって入射光
と分離され、受光器７に入射し、電気信号に変換の上で
測定器８によって印加電界の強度が測定される。この構
成の場合、センサヘッド９と受光器７は、光ファイバで
接続されているため、長距離でも減衰は少なく、また伝
送路と環境との間のノイズの授受がないなどの特徴があ
る。
通ったセンサヘッド９の入射光は、入出射光導波路２４
に入射した後、二つの位相シフト光導波路２５にエネル
ギーが分割され、反射部２６で反射されてもとの光路を
もどる。電界が印加された場合、アンテナ４１により変
調電極２７に電圧が誘起されて、二つの位相シフト光導
波路２５中には、深さ方向に互いに反対向きの電界成分
が生じる。その結果、二つの光波間で印加電界の大きさ
に応じて位相差が生じ、印加電界強度に応じて入出射光
導波路２４端から再び出射される出射光の強度は変化す
る。この出射光は、光サーキュレータ６によって入射光
と分離され、受光器７に入射し、電気信号に変換の上で
測定器８によって印加電界の強度が測定される。この構
成の場合、センサヘッド９と受光器７は、光ファイバで
接続されているため、長距離でも減衰は少なく、また伝
送路と環境との間のノイズの授受がないなどの特徴があ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】電磁ノイズ発生源の特
定、およびその電界の正確な測定および解析は、電気機
器の誤動作の原因究明、除去、若しくは予防に不可欠で
あることは論を待たない。従来の電界センサは、直線状
のダイポールアンテナをはじめとして、広い空間の電界
計測に偏重して対象としていたきらいは否定できない。
一般に、放射される電界は、電磁波を放射する対象物に
近接し、かつ該対象物表面に垂直に計測することが望ま
しい。
定、およびその電界の正確な測定および解析は、電気機
器の誤動作の原因究明、除去、若しくは予防に不可欠で
あることは論を待たない。従来の電界センサは、直線状
のダイポールアンテナをはじめとして、広い空間の電界
計測に偏重して対象としていたきらいは否定できない。
一般に、放射される電界は、電磁波を放射する対象物に
近接し、かつ該対象物表面に垂直に計測することが望ま
しい。
【００１０】本発明は、かかる背景のもと、必ずしも平
面ではない形状をなす電磁波発生物体についても、当該
表面形状に沿って感度の高い電界測定を可能とする電界
センサを提供することである。
面ではない形状をなす電磁波発生物体についても、当該
表面形状に沿って感度の高い電界測定を可能とする電界
センサを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、印加される電界強度に応じて、入射する
光の強度が変化して出射するように構成されたセンサヘ
ッド、センサヘッドの入射光の光源、センサヘッドから
の出射光を検出する受光器、光源からセンサヘッドまで
およびセンサヘッドから受光器までの光の伝送路をなす
光ファイバ、および、印加電界を受信しセンサヘッドに
入力するアンテナから構成される電界センサにおいて、
アンテナが電磁波を放射する被計測物の表面形状に倣っ
て変形される電界センサである。
に、本発明は、印加される電界強度に応じて、入射する
光の強度が変化して出射するように構成されたセンサヘ
ッド、センサヘッドの入射光の光源、センサヘッドから
の出射光を検出する受光器、光源からセンサヘッドまで
およびセンサヘッドから受光器までの光の伝送路をなす
光ファイバ、および、印加電界を受信しセンサヘッドに
入力するアンテナから構成される電界センサにおいて、
アンテナが電磁波を放射する被計測物の表面形状に倣っ
て変形される電界センサである。
【００１２】本発明は、また、アンテナが、センサヘッ
ドまたはセンサヘッドを収容するパッケージに取り付け
られている電界センサを提供する。
ドまたはセンサヘッドを収容するパッケージに取り付け
られている電界センサを提供する。
【００１３】本発明において、アンテナを、形状記憶合
金で構成するとより効果的である。
金で構成するとより効果的である。
【００１４】さらに、本発明は、センサヘッドが電気光
学効果を示す基板上に形成された分岐干渉型光導波路、
および分岐干渉型光導波路の２本の位相シフト光導波路
の近傍に配置した変調電極から構成される光導波路素子
型センサヘッドの電界センサである。
学効果を示す基板上に形成された分岐干渉型光導波路、
および分岐干渉型光導波路の２本の位相シフト光導波路
の近傍に配置した変調電極から構成される光導波路素子
型センサヘッドの電界センサである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【００１６】まず、本発明の第１の実施の形態について
説明する。
説明する。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施の形態である
電界センサの構成を示す図である。図１において、セン
サヘッド９は、パッケージ１１に収納されており、パッ
ケージ１１の両側面には、一対のシート状アンテナ１２
が対称に固定されている。また、シート状アンテナ１２
は、パッケージ１１内部でセンサヘッド９の変調電極に
接続されている。シート状アンテナ１２は、Ｔｉ−Ｎｉ
系の形状記憶合金から構成されている。
電界センサの構成を示す図である。図１において、セン
サヘッド９は、パッケージ１１に収納されており、パッ
ケージ１１の両側面には、一対のシート状アンテナ１２
が対称に固定されている。また、シート状アンテナ１２
は、パッケージ１１内部でセンサヘッド９の変調電極に
接続されている。シート状アンテナ１２は、Ｔｉ−Ｎｉ
系の形状記憶合金から構成されている。
【００１８】また、図１において、電界の被測定物３０
は、円柱形状をなしており、パッケージ１１をこれに近
接させてシート状アンテナ１２をこの被測定物３０の外
形に倣った形状に変形させることができる。また、パッ
ケージ１１、またはシート状アンテナ１２を粘着テープ
等によって被測定物３０に固定することもできる。シー
ト状アンテナ１２は、容易に変形させることができ、使
用後は相変態温度以上に加熱すればもとの形状に回復
し、または折り畳んで小さくできるなど、使用上の利便
性および耐久性において優れている。
は、円柱形状をなしており、パッケージ１１をこれに近
接させてシート状アンテナ１２をこの被測定物３０の外
形に倣った形状に変形させることができる。また、パッ
ケージ１１、またはシート状アンテナ１２を粘着テープ
等によって被測定物３０に固定することもできる。シー
ト状アンテナ１２は、容易に変形させることができ、使
用後は相変態温度以上に加熱すればもとの形状に回復
し、または折り畳んで小さくできるなど、使用上の利便
性および耐久性において優れている。
【００１９】本発明による電界センサでは、センサヘッ
ド９がシート状アンテナ１２と実質一体となっているほ
か、シート状アンテナ１２を被測定物３０に近接させる
ことによって、センサヘッド９とシート状アンテナ１２
の間での検出対象外であるノイズの侵入を避けられ、か
つ高感度での電界測定が可能となる。なお、図３は、図
１に対比するために引用した平板形状をなし、変形しに
くいアンテナ１３の図である。図３に示されるアンテナ
１３を使った場合と比較して、図１の構成の電界センサ
の検出感度は３ｄＢ高いことが実証された。
ド９がシート状アンテナ１２と実質一体となっているほ
か、シート状アンテナ１２を被測定物３０に近接させる
ことによって、センサヘッド９とシート状アンテナ１２
の間での検出対象外であるノイズの侵入を避けられ、か
つ高感度での電界測定が可能となる。なお、図３は、図
１に対比するために引用した平板形状をなし、変形しに
くいアンテナ１３の図である。図３に示されるアンテナ
１３を使った場合と比較して、図１の構成の電界センサ
の検出感度は３ｄＢ高いことが実証された。
【００２０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。
説明する。
【００２１】図２は、本発明の第２の実施の形態でダイ
ポールアンテナ１４に適用した電界センサの構成を示す
図である。図２に示すように、センサヘッド９を収納し
たパッケージ１１の両側面にダイポールアンテナ１４を
固定した電界センサも、形状記憶合金からなるアンテナ
とすることにより、図１に示した電界センサの場合と同
様の効果をもたらす。図４は、図２に対比するために引
用した直線形状で変形しにくいダイポールアンテナ１４
の図である。もちろん、アンテナを、例えば、アルミニ
ウムやステンレススチール等で、かつ形状を変形しやす
いような素材で構成することとすれば、前記のように、
アンテナを被測定物の表面形状に倣って変形させること
もできる。
ポールアンテナ１４に適用した電界センサの構成を示す
図である。図２に示すように、センサヘッド９を収納し
たパッケージ１１の両側面にダイポールアンテナ１４を
固定した電界センサも、形状記憶合金からなるアンテナ
とすることにより、図１に示した電界センサの場合と同
様の効果をもたらす。図４は、図２に対比するために引
用した直線形状で変形しにくいダイポールアンテナ１４
の図である。もちろん、アンテナを、例えば、アルミニ
ウムやステンレススチール等で、かつ形状を変形しやす
いような素材で構成することとすれば、前記のように、
アンテナを被測定物の表面形状に倣って変形させること
もできる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
必ずしも平面ではない形状をなす電磁波発生物体につい
ても、アンテナを近接するとともに当該表面形状に倣っ
た形状に変形させることによって、感度の高い電界測定
を可能とする電界センサを提供できる。
必ずしも平面ではない形状をなす電磁波発生物体につい
ても、アンテナを近接するとともに当該表面形状に倣っ
た形状に変形させることによって、感度の高い電界測定
を可能とする電界センサを提供できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である電界センサの
構成図。
構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態である電界センサの
構成図。
構成図。
【図３】図１に対比するために引用した平板形状で変形
しにくいアンテナの図。
しにくいアンテナの図。
【図４】図２に対比するために引用した直線形状で変形
しにくいダイポールアンテナの図。
しにくいダイポールアンテナの図。
【図５】電気光学効果による光電界センサの構成図。
【図６】導波路型のセンサヘッドの構成図。
５ 光源 ６ 光サーキュレータ ７ 受光器 ８ 測定器 ９ センサヘッド １０ 基板 １１ パッケージ １２ シート状アンテナ １３ アンテナ １４ ダイポールアンテナ １５ シングルモードファイバ １６ 偏波面保持ファイバ ２４ 入出射光導波路 ２５ 位相シフト光導波路 ２６ 反射部 ２７ 変調電極 ３０ 被測定物 ４１ アンテナ ４２ バルン ４４ 導電ケーブル
Claims (4)
- 【請求項１】 印加される電界強度に応じて、入射する
光の強度が変化して出射するように構成されたセンサヘ
ッド、該センサヘッドの入射光の光源、前記センサヘッ
ドからの出射光を検出する受光器、前記光源から前記セ
ンサヘッドまでおよび該センサヘッドから前記受光器ま
での光の伝送路をなす光ファイバ、および印加電界を受
信し前記センサヘッドに入力するアンテナから構成され
る電界センサにおいて、前記アンテナは、電磁波を放射
する被計測物の表面形状に倣って変形されることを特徴
とする電界センサ。 - 【請求項２】 前記アンテナは、前記センサヘッドまた
は該センサヘッドを収容するパッケージに取り付けられ
てい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】 前記アンテナは、形状記憶合金から構成
されてい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。 - 【請求項４】 前記センサヘッドは、電気光学効果を示
す基板上に形成された分岐干渉型光導波路、および該分
岐干渉型光導波路の２本の位相シフト光導波路の近傍に
配置した変調電極から構成された光導波路素子型センサ
ヘッドであることを特徴とする請求項１ないし請求項３
記載の電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27549796A JP3611409B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27549796A JP3611409B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 電界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104295A true JPH10104295A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3611409B2 JP3611409B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=17556326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27549796A Expired - Fee Related JP3611409B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611409B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113219A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Hitachi Ltd | Ｒｆｉｄタグリーダ用アンテナ |
| JP6887575B1 (ja) * | 2020-05-11 | 2021-06-16 | 三菱電機株式会社 | 電磁界センサ |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP27549796A patent/JP3611409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113219A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Hitachi Ltd | Ｒｆｉｄタグリーダ用アンテナ |
| JP6887575B1 (ja) * | 2020-05-11 | 2021-06-16 | 三菱電機株式会社 | 電磁界センサ |
| WO2021229638A1 (ja) | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 三菱電機株式会社 | 電磁界センサ |
| US11946953B2 (en) | 2020-05-11 | 2024-04-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic field sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3611409B2 (ja) | 2005-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040426 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
| A521 | Written amendment |
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