JPS5839953A - 電流測定装置 - Google Patents
電流測定装置Info
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- JPS5839953A JPS5839953A JP56139026A JP13902681A JPS5839953A JP S5839953 A JPS5839953 A JP S5839953A JP 56139026 A JP56139026 A JP 56139026A JP 13902681 A JP13902681 A JP 13902681A JP S5839953 A JPS5839953 A JP S5839953A
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- Japan
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- magneto
- electric current
- current
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気光学素子によるファラデー回転を観測して
導体中を流れる電流を検出し、その電流量を測定する電
流測定装置に関するもので、その目的とするところは磁
気光学素子に光学特性の温度変化が小さく、高感度な希
土類鉄ガーネット混晶を用いることによって、広い温度
範囲にわたって安定して動作し、信頼性が高く小型々電
流測定装置を得ることである。
導体中を流れる電流を検出し、その電流量を測定する電
流測定装置に関するもので、その目的とするところは磁
気光学素子に光学特性の温度変化が小さく、高感度な希
土類鉄ガーネット混晶を用いることによって、広い温度
範囲にわたって安定して動作し、信頼性が高く小型々電
流測定装置を得ることである。
最近、高電圧、電流を測定する従来から周知の変流器Ｃ
Ｔに代わって、フラデー効果を利用して、光を媒体とし
て非接触で電圧、電流測定する方法が提案されている。
Ｔに代わって、フラデー効果を利用して、光を媒体とし
て非接触で電圧、電流測定する方法が提案されている。
第１図にファラデー効果を用いた電圧、電流の測定方法
の原理図を示す。第１図において導体中を流れる電流量
に比例して発生した磁界Ｈ中に磁気光学素子１が配置さ
れている。
の原理図を示す。第１図において導体中を流れる電流量
に比例して発生した磁界Ｈ中に磁気光学素子１が配置さ
れている。
この磁気光学素子１に偏光子２で直線偏光（矢印で示さ
れている）にされた光を通過させる。
れている）にされた光を通過させる。
ファラデー効果により、偏光面は磁界強度Ｈに比例して
回転を受ける。その回転角はθで示されている。回転を
受けだ偏光は、偏光子２と透過偏光方向を異らしめた検
光子３を通過し、回転角θの大きさが光量変化に変換さ
れる。
回転を受ける。その回転角はθで示されている。回転を
受けだ偏光は、偏光子２と透過偏光方向を異らしめた検
光子３を通過し、回転角θの大きさが光量変化に変換さ
れる。
例えば、偏光子２と検光子３の透過偏光方向を４６０異
らしめた場合、検光子３を透過したのちの光量変化は、
次式で示される。
らしめた場合、検光子３を透過したのちの光量変化は、
次式で示される。
ΔＩ＝に５ｉｎ２θ ・・・・・・（１）ここで、θ＝
ＶＨ１，Δ■は光量変化量、には比例定数、θはファラ
デー回転角〔度〕、■はヴエルデ定数〔度／ぼＯｅ）、
Ｈは磁界強度［Ｏｅ’］、ｌは磁気光学素子の厚み〔儂
〕 である。まだ、■はヴエルデ定数と呼ばれるもの
で、単位は〔シ’ａｎ Ｏｅ ）であり、磁気光学素子
の感度を表わすものである。
ＶＨ１，Δ■は光量変化量、には比例定数、θはファラ
デー回転角〔度〕、■はヴエルデ定数〔度／ぼＯｅ）、
Ｈは磁界強度［Ｏｅ’］、ｌは磁気光学素子の厚み〔儂
〕 である。まだ、■はヴエルデ定数と呼ばれるもの
で、単位は〔シ’ａｎ Ｏｅ ）であり、磁気光学素子
の感度を表わすものである。
従来、磁気光学素子としては、鉛ガラス、常磁性ガラス
、又はＹ３Ｆｅ５Ｏ１２結晶が用いられる場合が多い。
、又はＹ３Ｆｅ５Ｏ１２結晶が用いられる場合が多い。
鉛ガラスのヴエルデ定数の温度変化は無イカ、Ｖ＝Ｏ−
１５Ｘ １０−２シーＯｅと小さく、装置が大型化する
欠点がある常磁性ガラス。
１５Ｘ １０−２シーＯｅと小さく、装置が大型化する
欠点がある常磁性ガラス。
Ｙ ３ Ｆ ｅ ５０１２結晶のヴエルデ定数の温度変
化は大きく、これらの磁気光学素子を用いた電流測定装
置は、周囲温度変化に対して、測定感度が変化し、測定
誤差が大きいことが最大の欠点である。
化は大きく、これらの磁気光学素子を用いた電流測定装
置は、周囲温度変化に対して、測定感度が変化し、測定
誤差が大きいことが最大の欠点である。
たとえば、Ｙ３Ｆｅ５０１２結晶は、ヴエルデ定数がＶ
＝０．２１シーＯｅ（室温）−と、ガラスにくらべて、
２桁大きなものであるが、第２図に示すように、その温
度変化は大きい。−２６°Ｃ〜＋１２６°Ｃの温度範囲
で±１２係の変化を示している。したがって、Ｙ ３
Ｆ ｅ ５０１２結晶を用いた電流測定装置の測定誤差
は大きく、たとえば高圧送電線の電流測定のように、周
囲温度変化が激しく、しかも装置の高信頼性が要求され
る場合の使用には適さない。
＝０．２１シーＯｅ（室温）−と、ガラスにくらべて、
２桁大きなものであるが、第２図に示すように、その温
度変化は大きい。−２６°Ｃ〜＋１２６°Ｃの温度範囲
で±１２係の変化を示している。したがって、Ｙ ３
Ｆ ｅ ５０１２結晶を用いた電流測定装置の測定誤差
は大きく、たとえば高圧送電線の電流測定のように、周
囲温度変化が激しく、しかも装置の高信頼性が要求され
る場合の使用には適さない。
本発明は、前記従来の欠点を鑑みてなされたものであり
、ヴエルデ定数の温度変化の極めて小さい希土類鉄ガー
ネット混晶（ＴｂＸＹｌ−Ｘ）３Ｆｅ６０１２（０，１
≦Ｘ≦０．３）を用いて、温度変化に安定な信頼性の高
い、電流測定装置を実現したものである。
、ヴエルデ定数の温度変化の極めて小さい希土類鉄ガー
ネット混晶（ＴｂＸＹｌ−Ｘ）３Ｆｅ６０１２（０，１
≦Ｘ≦０．３）を用いて、温度変化に安定な信頼性の高
い、電流測定装置を実現したものである。
第３図は（ＴｂＸＹｌ−Ｘ）３Ｆｅ５０１２のヴールデ
定数の温度変化を、テルビュウム濃度に対して示す。
定数の温度変化を、テルビュウム濃度に対して示す。
温度範囲は一２６℃〜＋１２６℃であり、波長１．１５
３μｍである。第３図に示す通シ、０．１≦Ｘ≦０．３
では、ヴエルデ定数の温度による変化は士〇チ以下にお
さえられＹ ３ Ｆｅ ５０１２に比べ温度変化は半分
以下となり、特にＸ＝＝０．１９付■でヴエルデ定数の
変化は±１．７チ以下の値になっている。又、希土類ガ
ーネット混晶のヴエルデ定数はＶ＝０．２９°／＋ｌＯ
ｅとＹ３ Ｆｅ ５０１２結晶の場合より大きく電流測
定装置として用いた場合には高感度化が可能で装置のよ
り小型化が実現できる。
３μｍである。第３図に示す通シ、０．１≦Ｘ≦０．３
では、ヴエルデ定数の温度による変化は士〇チ以下にお
さえられＹ ３ Ｆｅ ５０１２に比べ温度変化は半分
以下となり、特にＸ＝＝０．１９付■でヴエルデ定数の
変化は±１．７チ以下の値になっている。又、希土類ガ
ーネット混晶のヴエルデ定数はＶ＝０．２９°／＋ｌＯ
ｅとＹ３ Ｆｅ ５０１２結晶の場合より大きく電流測
定装置として用いた場合には高感度化が可能で装置のよ
り小型化が実現できる。
以下に本発明の実施例における電流測定装置を説明する
。、 第４図に、本発明の実施例による電流測定装置の構成を
示す。同図において、１は （Ｔｂ０．１９Ｙ０．８１ ） ３Ｆｅ６０１２結晶よ
シなる磁気光学素子であり、その厚さが１．ｍｍになる
ように両側面が平行に研磨されている。２は磁気光学素
子１の１端面に設けられた偏光子であり、３は磁気光学
素子１の他面に設けられ、かつ偏光子２に対して透過偏
光方向が４６°傾くように設置された検光子である。偏
光子、検光子としては温度変化に対して偏光特性が良好
なグラントムソンプリズムを用いた。磁気光学素子１．
偏光子２．検光子３よシ構成される磁気光学変換部は、
電流通過導体４よ、！ｌ） ６０ ａｍの間隔をおいて
配置されている。
。、 第４図に、本発明の実施例による電流測定装置の構成を
示す。同図において、１は （Ｔｂ０．１９Ｙ０．８１ ） ３Ｆｅ６０１２結晶よ
シなる磁気光学素子であり、その厚さが１．ｍｍになる
ように両側面が平行に研磨されている。２は磁気光学素
子１の１端面に設けられた偏光子であり、３は磁気光学
素子１の他面に設けられ、かつ偏光子２に対して透過偏
光方向が４６°傾くように設置された検光子である。偏
光子、検光子としては温度変化に対して偏光特性が良好
なグラントムソンプリズムを用いた。磁気光学素子１．
偏光子２．検光子３よシ構成される磁気光学変換部は、
電流通過導体４よ、！ｌ） ６０ ａｍの間隔をおいて
配置されている。
６．６はそれぞれセル７オツクレンズで磁気光学変換部
に入射する光又は磁気光学変換部を透過した光を平行光
線にするだめのものである。７，８は光伝送路を形成す
るオプティカルファイバーである。９はファイバー７に
光を入射する光源であり、光の波長としては（ＴｂＯ，
１９Ｙ０．８１）３Ｆｅ５０１２結晶に対して透過度が
よい波長１．０μｍ〜１．６μｍの範囲のうち、波長１
．１５３μｍのものを用いた。
に入射する光又は磁気光学変換部を透過した光を平行光
線にするだめのものである。７，８は光伝送路を形成す
るオプティカルファイバーである。９はファイバー７に
光を入射する光源であり、光の波長としては（ＴｂＯ，
１９Ｙ０．８１）３Ｆｅ５０１２結晶に対して透過度が
よい波長１．０μｍ〜１．６μｍの範囲のうち、波長１
．１５３μｍのものを用いた。
１０は、磁気光学変換部を透過した光出力を検知する光
検知手段で−ここで検知した光強度に応じて電気信号に
変換される。
検知手段で−ここで検知した光強度に応じて電気信号に
変換される。
このような構成において、電流通過導体４と磁気光学変
換部との距離を変化させるか、磁気光学素子１の厚みを
変えることによって、１００ＫＡオーダまでの電流量の
検知が可能であった。この場合、室温から１００℃の温
度変化に対して、測定誤差は、わずか±２％以下であっ
た。
換部との距離を変化させるか、磁気光学素子１の厚みを
変えることによって、１００ＫＡオーダまでの電流量の
検知が可能であった。この場合、室温から１００℃の温
度変化に対して、測定誤差は、わずか±２％以下であっ
た。
以上述べたことから明らかなように、本発明の電流測定
装置によれば、電流導体中の電流量を感度良く、かつ環
境の温度変化に影響されずに高精度で測定できるもので
あり、その工業的価値は大なるものがある。
装置によれば、電流導体中の電流量を感度良く、かつ環
境の温度変化に影響されずに高精度で測定できるもので
あり、その工業的価値は大なるものがある。
第１図は、ファラデー効果を用いた電流測定装置の基本
原理を説明するだめの図、第２図は、Ｙ ３ Ｆ ｅ
５０１２のヴエルデ定数の温度変化を示す図、第３図は
、（Ｔ ｂ ｘｙ １−Ｘ＞ ３Ｆｅ ｓ ｏ １２
のヴエルデ定数の温度変化分を、テルビュウム濃度Ｘに
対してプロットした図、第４図は、本発明の一実施例に
おける電流測定装置の構成を示す図である。 １・・・・・・磁気光学素子、２・・・・・・偏光子、
３・・・・・・検光子、４・−・・・・電流通過導体、
７，８００１００．オプティカルファイバ、９・・・・
・・光源、１゜・・・・・・光検知手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１−名＠
１図 ＩＩ２図
原理を説明するだめの図、第２図は、Ｙ ３ Ｆ ｅ
５０１２のヴエルデ定数の温度変化を示す図、第３図は
、（Ｔ ｂ ｘｙ １−Ｘ＞ ３Ｆｅ ｓ ｏ １２
のヴエルデ定数の温度変化分を、テルビュウム濃度Ｘに
対してプロットした図、第４図は、本発明の一実施例に
おける電流測定装置の構成を示す図である。 １・・・・・・磁気光学素子、２・・・・・・偏光子、
３・・・・・・検光子、４・−・・・・電流通過導体、
７，８００１００．オプティカルファイバ、９・・・・
・・光源、１゜・・・・・・光検知手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１−名＠
１図 ＩＩ２図
Claims (1)
- 透過偏光方向を互いに異らしめた偏光子と検光子との間
に一般式（ＴｂｘＹｌ−Ｘ）３Ｆｅ６ｏ１２（０，１≦
寛≦０．３）で示される希土類鉄ガーネット混晶よりな
る磁気光学素子を配置した磁気光学変換部と、前記磁気
光学変換部の両端に設けられた光伝送路と、前記光伝送
路に光を入射する光発生手段と、前記入射光が前記磁気
光学変換部を透過した後の出力を検知する検知手段とを
備え、前記磁気光学変換部を電流導体近傍に配置するこ
とにより、前記電流導体を流れる電流量を前記検知部で
検出することを特徴とする電流測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56139026A JPS5839953A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 電流測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56139026A JPS5839953A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 電流測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839953A true JPS5839953A (ja) | 1983-03-08 |
| JPH0216471B2 JPH0216471B2 (ja) | 1990-04-17 |
Family
ID=15235730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56139026A Granted JPS5839953A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 電流測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839953A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU671269B2 (en) * | 1992-01-29 | 1996-08-22 | Instrument Transformers Limited | Electric current measurement |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5735760A (en) * | 1980-08-14 | 1982-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Current measuring device |
-
1981
- 1981-09-02 JP JP56139026A patent/JPS5839953A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5735760A (en) * | 1980-08-14 | 1982-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Current measuring device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU671269B2 (en) * | 1992-01-29 | 1996-08-22 | Instrument Transformers Limited | Electric current measurement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0216471B2 (ja) | 1990-04-17 |
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