JPS5918366Y2

JPS5918366Y2 - 光変成型電界計測器

Info

Publication number: JPS5918366Y2
Application number: JP1979185390U
Authority: JP
Inventors: 俊治小野; 千作池田; 秀夫大野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1979-12-26
Publication date: 1984-05-28
Also published as: JPS5594568U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は携帯形の高電界計測器に関するものである。

そして、その目的とするところは、直流、交流の高電圧
系ならびに各種機器の電界または帯電状況を無導体で検
出し、しかも電圧の値がいくらであるかを定量的に測定
検出できる新規な光変成型電界計測器を提供するもので
ある。

一般に、電気エネルギーは人間社会に大きな恩恵を与え
る反面、電界は感電事故で人身や設備を危めやすいこと
は周知のとおりである。

従来の検電器と呼ばれるものは、送配電路または電気発
生機器の使用目的により数種あり、構造。

機能も異なっている。

しかし、原理的には、視覚に訴えるネオン管のほか、電
子式、音波式などがあり、これらを絶縁フック棒の先端
に取り付けた構造のものが一般的である。

このような原理にもとづく検電器は、電路、機器あるい
は設備などの誘起電力が無影響かどうかを確めるために
使用されている。

しかし、このような検電器を用いて検電を行ない、しか
も浦安全規則を守っても電気災害事故は全国で年間数百
性を数えるという統計がでている。

これは、当事者の防止対策としてあらゆる可能性を探り
、努力が払われているが、電気は目視できず、人間行動
や設備安全の限界に逢着しているといえる。

ここで、上記検電を行なう各種方式のうちからネオン管
を用いた検電器につき説明する。

この検電器は第１図に示すように、本体がエボナイトな
ど絶縁管８に内蔵された検電器に電圧階級に応じた長さ
のフック絶縁棒９を連結された構造となっており、その
先端には接触子１、内部にはコンデンサ２、ネオン管３
および抵抗器５が直列に接続して挿入されている。

充電部に接触子１を近づけると、コンデンサ２を通じて
その分圧を検出するもので、ネオン管３の点灯窓４には
プラスチックレンズ、日よけなどが装着されて見易い構
造となっている。

しかし、この種検電器の使用範囲はせいぜい１００■な
いし数１０００Ｖが一般的であり、高圧電界の中に入
れると接触子１を充電部に接触させないでもネオン管３
が点灯してしまったり、また、フック絶縁棒９の先端の
点灯状況が見難いなどのほか、計測数値を定量的に測定
できないという欠点があった。

したがって、本考案は上記欠点を除去するためになされ
たもので、簡単な構造で、操作性よく高電圧の充電部の
電界を安全かつ正確に測定できるような携帯形高電界計
測器を提供することを目的とするものである。

以下、本考案を実施例によって詳細に説明する。

第２図ａ、ｂは本考案による携帯形高電界計測器の一実
施例の説明図で、第２図ａは外観図、第２図すは内部構
造図である。

図ａにおいて、ガラス繊維樹脂などで形成された可撓性
を有する管状の絶縁棒２２の先端には金属棒の高圧側端
子となる接触子４１５，４１６が装着されている。

２３は手許の計器部で、後述する光発生器、光電変換器
、増幅器、指示計などが収納されて携帯的な構造となっ
ている。

４１１はその指示計、２４は計器郡全体をアースする場
合に大地電位側に接地させるアース端子、２５は携帯用
ベルトである。

図すにおいて、光発生器４０１からの光４０４は反射鏡
４０２で反射されレンズ４０３を介して管状の絶縁棒２
２中の光ファイバを透過して先端に伝送され、絶縁棒２
２の先端近傍に配置された特殊プリズム４０５によりＵ
ターンされた後、同じく先端近傍に配置された偏光子４
０６および横形の電気光学効果素子からなる光変調器４
０７を順次透過してから絶縁棒２２中の光ファイバを透
過して帰還される。

この帰還光は光変調器４０７を透過する際、電気光学効
果素子によってボッケルまたはカー効果により電圧で変
調されてだ円偏光された後、検光子としての偏光子４０
８を透過して光の強度変化となって光電変換器４０９に
入り、ここで電気信号に変換される。

この電気信号は増幅器４１０で増幅され指示計４１１に
指示される。

この場合、光変調器４０７には棒状の２本の接触子４１
５．４１６から絶縁棒４１２の中空部を通るリード。

容量、シールド管からなる導入部４１３，４１４を介し
て電圧が分担される。

光変調器４０７を透過する光はこの供給された電位差碍
子の電界分布により変調されることになる。

例えば、懸垂碍子４２１〜４２４は高圧線路ＰＬの回路
電圧が分担されて図示の電気力線４２５が形成されてい
るが、接触子４１５，４１６を碍子４２３の金属端部に
接触させると、高圧側から２番目の分担電圧を測定でき
ることになる。

この場合、光変調器４０７に静電シールドして電気力線
４２５の影響を受けないようにすることもできる。

また、光変調器４０７と特殊プリズム４０５とを一体に
構成することもできる。

以上の実施例では光発生器にランプを用いているが、発
光ダイオード、半導体レーザ等を用いることができる。

本考案では、光変調器の入射光をその入射直前で偏光子
によって偏光しているため、光発生器から偏光子までの
伝送光としてはインコフイーレントな普通光を用いるこ
とができる。

このため、光発生器として普通光を出す発光ダイオード
、ランプを用いることができレーザを用いた場合に比し
て非常に安価かつ小形にできる。

また、光ファイバも安価な多モードファイバも使用する
ことができる。

次に、電気光学効果素子の動作原理について素子を２個
直列に用いて１個の光変調器とした例で第３図により説
明する。

第３図ａはその説明図で、３１は半導体レーザなどの光
発生器、３６．．３６□は電気光学効果素子、３７は参
考に示した従来用いられている波長板、３８は偏光子（
検光子）、３９は変調電圧として作用する高電圧（ＡＣ
，ＤＣ）または電界である。

この電界３９は電気光学効果素子３６０，３６２の前、
後面に形成された透明電極（番号表示せず）に印加され
る。

なお、互いに対向する電気光学効果素子３６．．３６□
の後、前面に形成された透明電極は導体４０で電気的に
接続されている。

このように電気光学効果素子３６、と３６□は光学的に
直列接続されたユニットとなり光変調器を構成する。

このように２個の素子で構成することにより、光学的バ
イアスがかかり、後記のｂ図で示すように、動作点は直
線部の中心点に設定することができる。

したがって、従来用いられていた波長板３７は不要にな
る。

いま、光発生器３１から３２のように直線偏光された光
を発射した場合、この光は電気光学効果素子３６０，３
６２のユニットを通過するが、この内部で変調され光学
的位相差を生じる。

すなわち、電気光学効果素子３６□、３６□に電界を加
えることによりその屈折率を変えて、光の電界波、磁界
波のモードを制御して常光線と異常光線との位相差によ
り情報をのせることができる。

ある種の電気光学効果素子はその誘電率が電界の強さに
依存する。

すなわち、真空中の誘電率をＥ。、使用状態の誘電率を
Ｅ、屈折率をｎとすると、ｎ２＝Ｅ／Ｅｏの関係が戊り
立つ。

電界Ｘの印加により誘電率Ｅが変化するときは屈折率ｎ
も変化する。

そして、屈折率ｎは次式のように電界Ｘのべき級数で表
わせる。

ここで、ｎｏはＸ＝Ｏのときの屈折率、ａとｂはそれぞ
れボッケル係数およびカー係数である。

したがって、この原理によると、光発生器３１から発射
された３２に示すように直線偏光された光を変調させて
だ円偏光３３に変えることができる。

このだ円偏光された出射光は偏光子（検光子）３８によ
って被変調光（消光比）３５になり被測定電位は光の強
さに比例することになる。

これは、ポッケルス効果およびカー効果とよばれている
ものである。

このような上記素子３６□、３６゜とじては、水晶。

ＡＤＰ、ＢＳＯ（Ｂｉ１□５ｉｎ２ｏ）、ＬｉＮａ
０３およびＬｉＴａＯ３などの安定で能率の良い材料が
開発されているが、屈折率の温度特性が偏光成分によっ
て動く。

この素子は光軸方向と電界印加方向とで縦形、横形とな
り、寸法因子で定まる。

第３図ａはこの縦形のものを用いた場合で、印加電界の
強さによる変調された光の強さの比は、第３図すの印加
電圧−透過出力光特性で示したようになる。

素子３６□、３６２の動作点はＥλ／２／２の点にあり
直線部分を使うことができる。

このとき、素子３６．．３６□に同一単結晶から作った
２個１対のものを交互に９０’捩って接合した特殊配列
の素子を用いると、上述の位相差は温度に影響されず印
加電界の強さのみに比例するようになる。

さらに同軸（Ｚ軸）状に素子を長くかつ等しく（１３６
２＝１３６□）形成し、Ｘ軸とｙ軸を直交させることに
より、前述した第３図すの特性曲線上の動作点をその中
心部、すなわちＥλ／２／２にとる場合にさらに正確に
とることができる。

このことは、光学的バイアスが自動的に動作の中心にな
り光学的な波長板３７が不要になる利点がある。

なお、第３図ａの光発生器３１から発射される光が通常
光の場合は、偏光子を通して光を直線偏光する必要があ
るのはいうまでもない。

以上説明したように本考案によると、電圧または電界で
光学的特性の変化する電気光学効果素子を用いて、充電
高電位部の電位分布、さらには高圧線路や帯電機器に発
生する誘起電力で光を変調し、この変調光を携帯的な構
造となるように構成した絶縁管の手許に設けた計器部で
電気信号に変換し、その計測値を指示器に表示するよう
にしたので、被測定場所に持って行って任意に計測でき
、取り扱いが便利になって操作性が向上するとともに計
測値を定量的に正確に知ることができる。

また、絶縁管の先端には１個の光変調器のほか偏向子、
接触子等わずかな部品しか装着されておらず、また管内
には２本の光ファイバが収容されているだけであるため
、絶縁管部の重量は軽くなって取り扱いが容易になり、
しかも２本の接触子によって被測定個所を正確にきめら
れる等の利点がある。

また、光の情報伝達手段として高い絶縁性を有する光フ
ァイバおよび電気光学効果素子を用い、またその支持体
として可撓性の絶縁管を用いたので全絶縁物構成となり
、高電圧、電界分布に対する絶縁性が向上して超高イン
ピーダンスが得られ、電界の場を乱さず計測ができる等
数多くの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の検電器の構成図、第２図ａは本考案の一
実施例の外観図、第２図すは内部構造図、第３図ａは原
理説明図、第３図すは印加電圧−透過出力光特性グラフ
である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

光を発生する光発生器と、この光を充電部の電界によっ
て変調する電気光学効果素子からなる１個の光変調器と
、この光変調器への入射光を透過する偏光子と、前記電
気光学効果素子の電極に接続され素子に前記電界を供給
するための２本の接触子と、前記光変調器の出射光を透
過する検光子と、前記接触子間の電界により変調されて
帰還した光信号を電気信号に変換する光電変換器と、こ
の電気信号を指示する指示器と、前記光発生器、光電変
換器および指示器を収納する計器部と、光を前記光発生
器から前記光変調器まで伝送し、前記光変調器から前記
光電変換器まで帰還させる光ファイバと、この光ファイ
バを収納する可撓性を有する絶縁管とを備え、この絶縁
管の先端に前記光変調器、偏光子および接触子を装着し
、絶縁管の手許には前記計器部を装着して、前記接触子
と計器部の間に高絶縁性を保持して可搬自在にした携帯
形高電界計測器。