JPH11264766A - 光応用電流変成器 - Google Patents

光応用電流変成器

Info

Publication number
JPH11264766A
JPH11264766A JP10068115A JP6811598A JPH11264766A JP H11264766 A JPH11264766 A JP H11264766A JP 10068115 A JP10068115 A JP 10068115A JP 6811598 A JP6811598 A JP 6811598A JP H11264766 A JPH11264766 A JP H11264766A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
unit
magneto
faraday rotator
optical sensor
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
JP10068115A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Sone
曽根  勇
Toshiji Shirokura
利治 白倉
Tadashi Kiuchi
正 木内
Hiroshi Hayashida
弘 林田
Toshihisa Hakari
俊久 秤
Yoshiaki Nakagama
義昭 中釜
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.)
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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 Kansai Electric Power Co Inc, Hitachi Ltd filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP10068115A priority Critical patent/JPH11264766A/ja
Publication of JPH11264766A publication Critical patent/JPH11264766A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は光応用電流変成器に関し、特に光源の
発光量変動を補償した、高精度の測定方法を提供するこ
とにある。 【解決手段】ファラデー回転子6に、互いに直交する2
つの光を入射して、両者の和差演算を行う全体構成で、
光源の発光量の一部を光分岐器で分岐して測定すること
で光源発光量をモニターして参照光とし、ファラデー回
転子を通過する信号光との除算演算を実施する。 【効果】光源の発光量が変動しても、光分岐器でモニタ
ーした参照光とファラデー回転子を通過した信号光との
比率は一定であるから、両者の除算演算によって発光量
変動を補償できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はファラデー効果を応
用した光電流変成器(以下、略して光CTともいう)に
係わり、特に磁気光学センサ部での温度変化と光源での
発光量変動と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CTでは、
温度変化などの環境条件が変化しても、測定精度が長期
的に安定していることが不可欠である。特開平8−22693
6 号公報に記載のものでは、ファラデー効果の非相反特
性に着目して、互いに逆方向からファラデー回転子へ光
を入射する構造で、ファラデー回転子の温度依存性,光
伝送系の光量変動を補正する方法を提案している。直線
偏光面が互いに直交している2つの光を準備して、この
2つの光が磁気光学センサ部を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
化が相殺されるので、ファラデー効果による光量変化の
みを検知することが可能になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開平8−226936 号公
報に記載の従来方法では、温度変化・経時変化などによ
って光源の発光量が変化すると、光CT出力のゼロ点が
ドリフトして、その結果、直流電流測定用光CTとして
は測定精度が低下する欠点があった。
【0004】本発明の目的は、磁気光学センサ部での温
度変化と光源での発光量変動とを補償した測定精度の高
い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】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光応用電流変成器は、2対1光分岐器を
2対2光分岐器に交換して、追加設置した光電変換部で
モニターする構成とした。そして、モニターした光と、
ファラデー回転子を通過した光との除算演算を含む演算
処理を実施して光源の発光量の変動に依存しない光CT
とした。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1から図3
により説明する。図1は、本発明の一実施例である光応
用電流変成器の全体構成を示すブロック図、図2は、本
実施例の信号処理回路の演算処理を示すブロック図、図
3は、本実施例である周回積分型センサの構造図であ
る。
【0007】被測定電流の通電導体1の近傍に設置した
ファラデー回転子6の両端には、通過偏光方向が互いに
異なる2つの偏光子4と5が配置されている。偏光子
4,5とファラデー回転子6で磁気光学センサ部を構成
する。一般には、光が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つの光が互いに逆方向に進行するので、
混乱を避けるために、以下、偏光子4,5と呼称する。
【0008】光源7は電源11で駆動されて発光する。
光源7から発光した光を以下J1とする。光J1は光分
岐器9に入射して、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て、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3aを経
由して光分岐器9aに入射し、光電変換部8と光源7a
に入射する。図1で、2,2a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。
【0009】光源7aは電源11aで駆動されて発光す
る。光源7aから発光する光を以下J2とする。光J2
は光分岐器9aに入射して収束レンズ3aを経由した
後、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を経由して光分岐器9に入射し、光電変換部8aと
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。
【0010】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。
【0011】一方、磁気光学センサ部および光伝送部を
2つの光J1と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、同量で正負が同
じになる。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。
【0012】しかし、光源の発光量が変動した場合に
は、従来の方式では、光CT出力のゼロ点が変動して測
定誤差が発生する。このため、本発明では、2対2光分
岐器を用いて光源からの発光量をモニターして、光源の
発光量の変動を補償する方式を追加した。
【0013】本実施例では、波長特性がほぼ同じ光源
7,7aとして、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
および光源7aとした。また、直流に18kHz(以
下、周波数f1)の交流正弦波が重畳した電流で光源7
を駆動して、周波数f1で強度変調した光J1とし、直
流に30kHz(以下、周波数f2)の交流正弦波が重
畳した電流で光源7aを駆動して、周波数f2で強度変
調した光J2とした。また、本実施例では、ファラデー
回転子6として図3に示す周回積分型センサを用い、セ
ンサ材質は鉛ガラスSF03,定格電流1000Aの光CT
として評価した。また、光電変換部にはペルチェ内蔵の
フォトダイオードを採用し、光分岐器には、モニターし
た光量とファラデー回転子を通過した光量がほぼ同程度
になるように、分岐比を選別した。
【0014】光源7からの光J1は、ファラデー回転子
6を通過して光電変換部8に入射するとともに、光分岐
器9によって光電変換部12へも入射する。同様に、光
源7aからの光J2は、ファラデー回転子6を通過して
光電変換部8aに入射するとともに、光分岐器9aによ
って光電変換部12aへも入射する。
【0015】図2に示すように、光電変換部8の出力を
バンドパスフィルタ13(中心周波数f1)へ、光電変
換部12の出力をバンドパスフィルタ15(中心周波数
f1)へ入力して、それぞれを交/直変換素子17,1
9でAC/DC変換する。同様に、光電変換部8aの出
力をバンドパスフィルタ16(中心周波数f2)へ、光
電変換部12aの出力をバンドパスフィルタ14(中心
周波数f2)へ入力して、それぞれを交/直変換素子1
8,20でAC/DC変換する。
【0016】例えば、光源7の発光量が変化すると、交
直変換素子17と19は同じ比率で変化する。従って、
両者を入力した除算器21の出力は、光源7の発光量変
動には依存しない一定値V1になる。同様に、除算器2
2の出力は、光源7aの発光量変動には依存しない一定
V2になる。
【0017】その後、加算器23でV1+V2を求め、
引算器24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25に入力す
る。除算器25の出力が光CT出力になる。
【0018】本実施例の測定結果の一例を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】光源として、LED(発光ダイオード)と
SLD(スーパー・ルミネッセンス・ダイオード)の2
種類を用いた。センサ部温度を20±2℃で一定に保持
し、処理回路部の温度を0℃〜50℃で変化させて光C
T出力のゼロ点ドリフトを測定して、誤差を求めた。定
電流駆動LEDの場合には、従来方式では誤差100%
を超過したが、本実施例では誤差±3%程度であった。
一方、SLDチップをサーミスタなどとモジュール化し
た発光素子をAPC駆動およびATC駆動した場合に
は、従来方式で±10%程度であった。これは、SLD
の駆動方式として、発光量一定かつ温度一定になるよう
にしている効果である。本実施例では、±1%程度まで
に更に測定誤差が低下した。
【0021】このように、ファラデー回転子を互いに逆
方向に進行する2つの光には、波長特性がほぼ同じであ
る2つの光源を選択して、この2つの光を互いに異なる
周波数で強度変調して発光させる。磁気光学センサ部を
互いに逆方向に進行した2つの光は、光源の反対側にあ
る光電変換部に入射する。一方、光源から出た光は2対
2光分岐器で分岐されて、モニター専用の光電変換部に
入射する。各光電変換部で電気信号に変換した後、強度
変調周波数成分をバンドパスフィルタで選択的に抽出し
て演算処理する。演算処理では、各光源からの光に対し
て、まずモニターした光とファラデー回転子を通過した
光の除算を行う。除算演算した結果は、光源の発光量変
動に依存しない測定量になる。2つの光源に対して上記
の除算を実施して、次に、この除算結果を用いて和差演
算して、被測定電流に比例した出力を求めることができ
る。特に、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磁気光学センサ部を用いることで高
精度の電流測定が可能になる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、光源の発光量変動があ
っても光CTゼロ点のドリフトが発生しないので、測定
誤差が低下しない。かつ、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である光応用電流変成器の全
体構成を示すブロック図である。
【図2】本実施例の信号処理回路の演算処理を示すブロ
ック図である。
【図3】本実施例である周回積分型センサの構造図であ
る。
【符号の説明】
1…通電導体、2,2a…光ファイバ、3,3a…収束
レンズ、4,5…偏光子、6…ファラデー回転子、7,
7a…光源、8,8a,12,12a…光電変換部、
9,9a…光分岐器、10…信号処理回路、11,11
a…駆動電源、13〜16…バンドパスフィルタ、17
〜20…交/直変換素子、21,22,25…除算器、
23…加算器、24…引算器。
フロントページの続き (72)発明者 木内 正 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 大阪府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 秤 俊久 大阪府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 大阪府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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ファラデー効果を応用した光電流変成器に
    おいて、通過偏光方向が互いに異なる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、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を備え、前記光
    伝送部は前記磁気光学センサ部に入射する前に光源の発
    光量を光分岐するように構成され、前記磁気光学センサ
    部を互いに逆方向に進行する光は互いに異なる周波数で
    強度変調され、前記信号処理回路は、強度変調された周
    波数成分を選択的に抽出する回路部と、光分岐した光と
    ファラデー回転子を通過した光との除算部とを含んで構
    成されていることを特徴とする光応用電流変成器。
  2. 【請求項2】前記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請求項1に記載の光応用電流
    変成器。
JP10068115A 1998-03-18 1998-03-18 光応用電流変成器 Pending JPH11264766A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10068115A JPH11264766A (ja) 1998-03-18 1998-03-18 光応用電流変成器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10068115A JPH11264766A (ja) 1998-03-18 1998-03-18 光応用電流変成器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11264766A true JPH11264766A (ja) 1999-09-28

Family

ID=13364431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10068115A Pending JPH11264766A (ja) 1998-03-18 1998-03-18 光応用電流変成器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11264766A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006095619A1 (ja) * 2005-03-08 2006-09-14 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated 強度変調型光センサおよび光電流・電圧センサ
US7786719B2 (en) 2005-03-08 2010-08-31 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Optical sensor, optical current sensor and optical voltage sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006095619A1 (ja) * 2005-03-08 2006-09-14 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated 強度変調型光センサおよび光電流・電圧センサ
US7655900B2 (en) 2005-03-08 2010-02-02 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Intensity modulation type optical sensor and optical current/voltage sensor
US7786719B2 (en) 2005-03-08 2010-08-31 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Optical sensor, optical current sensor and optical voltage sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4853474B2 (ja) 光センサおよび光電流・電圧センサ
JP3175935B2 (ja) 光ファイバ応用センサ
JPH08226939A (ja) 光応用電流変成器
US6141138A (en) Apparatus and method for measuring characteristics of light
JP2744728B2 (ja) ガス濃度測定方法およびその測定装置
JP2509906B2 (ja) 回転レ−ト計測装置
JPH04232418A (ja) 固有周波数位相シフトコントロールループ
JPH11264766A (ja) 光応用電流変成器
JPS6356924B2 (ja)
JPH11264767A (ja) 光応用電流変成器
JPH05256768A (ja) ガス濃度測定方法およびその測定装置
JPS5963513A (ja) 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ
JPS595912A (ja) 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ
JPS6235627B2 (ja)
JPH10132578A (ja) 光ファイバジャイロ
JPS61235719A (ja) フアイバ−・干渉計
JPS63138208A (ja) 位相変調方式光フアイバジヤイロ
JPS61105529A (ja) 偏波制御装置
JPH07306095A (ja) 偏光変調光信号の偏光分析評価方法
JP4213877B2 (ja) マッハツェンダ干渉計光センサ
JPS59147273A (ja) 電気量測定装置
JPS5963511A (ja) 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ
JP3041637B2 (ja) 光応用直流電流変成器
JPS61221678A (ja) 光応用零相成分計測装置
JP2866276B2 (ja) 光回転角速度センサ