JPS5938663A - 光フアイバを用いた電流測定装置 - Google Patents
光フアイバを用いた電流測定装置Info
- Publication number
- JPS5938663A JPS5938663A JP57149445A JP14944582A JPS5938663A JP S5938663 A JPS5938663 A JP S5938663A JP 57149445 A JP57149445 A JP 57149445A JP 14944582 A JP14944582 A JP 14944582A JP S5938663 A JPS5938663 A JP S5938663A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- prism
- magnetic core
- current
- faraday element
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- Pending
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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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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】
本発明は光ファイバを用いた電流測定装置に係り、特に
、ファラデー素子を用い非接触で測定可能な電流測定装
置に関するものである。
、ファラデー素子を用い非接触で測定可能な電流測定装
置に関するものである。
従来、電流を非接触で測定するには次の方式が用いられ
ている。
ている。
（１）トランスを介して測定する方式。
（２） （１）の方式で誘起された電流でＴＪ Ｅ
Ｉ）を発光させ、この光を光ファイバで導ひいて光酸変
換する方式。
Ｉ）を発光させ、この光を光ファイバで導ひいて光酸変
換する方式。
これらｌの方式で、（１）は装置が大形で重量物となる
と共に、電磁雑音が弱く信頼性に欠ける。また、（２）
の方式はＩＪＫＤ例と受光検知例とで電流が必要となる
と共に、一般に絶縁特性が悪く安全性に欠ける。また、
これを改善するときは構造が複雑大型化し、製造コスト
が上昇するという欠点をもっている。
と共に、電磁雑音が弱く信頼性に欠ける。また、（２）
の方式はＩＪＫＤ例と受光検知例とで電流が必要となる
と共に、一般に絶縁特性が悪く安全性に欠ける。また、
これを改善するときは構造が複雑大型化し、製造コスト
が上昇するという欠点をもっている。
また、上記とは異なる次の方式も用いられている。
（６） ファラテイ素子を回転自在に磁界内に設置し
、そのファラデー回転角の変化から電流を測定する方式
。
、そのファラデー回転角の変化から電流を測定する方式
。
（４） （３）の方式で磁束密度を増すために磁性コ
アをケーブルに鎖交させてこの磁性コアに空隙を生じさ
せ、この空隙内にファラデー素子を配設する。更に、磁
性コアに孔を穿設して光ファイバを通し、上記ファラデ
ー素子に接続する方式。
アをケーブルに鎖交させてこの磁性コアに空隙を生じさ
せ、この空隙内にファラデー素子を配設する。更に、磁
性コアに孔を穿設して光ファイバを通し、上記ファラデ
ー素子に接続する方式。
上記（６）の方式は電流が大きい場合に適しているが・
小電流の測定が困難である。また、ファラデー素子を固
定していないので、測定誤差が大きくなるという問題点
をもっている。（４）については次に詳イＪ１に説明す
る。
小電流の測定が困難である。また、ファラデー素子を固
定していないので、測定誤差が大きくなるという問題点
をもっている。（４）については次に詳イＪ１に説明す
る。
第１図は従来のファラデー素子を用いた電流測定装置の
系統図である。光源１より出だ光は偏光板２ａで直線偏
光となり光ファイバ５ａを通ってファラデー回転素子４
に入射する。このファラデー素子４は環状の磁性コア乙
の切欠き部に設置され、磁性コア乙の磁性の強さ、即ち
、磁性コア６に作用する電流の大きさによってその中を
通る偏光の偏光面を回転させる。このようにして偏光面
が回転させられた偏光は光ファイバ５ｂを通って偏光板
２ｂに達するが、その偏光面の角度が合致しないときに
は受光素子６によって検知される光量は少い。この検知
光量が最大となるごとく偏光板２ｂを回転させたときは
、偏光板２ａと偏光板２ｂの回転角度差が電流量に比例
することになるので、電流測定が可能となる。
系統図である。光源１より出だ光は偏光板２ａで直線偏
光となり光ファイバ５ａを通ってファラデー回転素子４
に入射する。このファラデー素子４は環状の磁性コア乙
の切欠き部に設置され、磁性コア乙の磁性の強さ、即ち
、磁性コア６に作用する電流の大きさによってその中を
通る偏光の偏光面を回転させる。このようにして偏光面
が回転させられた偏光は光ファイバ５ｂを通って偏光板
２ｂに達するが、その偏光面の角度が合致しないときに
は受光素子６によって検知される光量は少い。この検知
光量が最大となるごとく偏光板２ｂを回転させたときは
、偏光板２ａと偏光板２ｂの回転角度差が電流量に比例
することになるので、電流測定が可能となる。
しかるにこの方式は磁性コア又は鉄心に光ファイバを通
過させる孔を設けるという困難な作業が必要となるし、
このような孔があると磁束の集束率が低下して低感度と
なる。更に、ファラデー回転角をψ、入射光レベルをＰ
。とすると、光電変換後の電圧は次式で表わされる。
過させる孔を設けるという困難な作業が必要となるし、
このような孔があると磁束の集束率が低下して低感度と
なる。更に、ファラデー回転角をψ、入射光レベルをＰ
。とすると、光電変換後の電圧は次式で表わされる。
ＶンＰｏ（１ｓＩｎ２ψ）・・・（１）即ち、この場合
の感度はＰ。に依存するので光源の安定化が要求される
。また、本方式ではその他の歪等のため光フアイバ内で
偏光面が回転するととがあり、安定した測定が困難であ
るという問題点をもっていた。
の感度はＰ。に依存するので光源の安定化が要求される
。また、本方式ではその他の歪等のため光フアイバ内で
偏光面が回転するととがあり、安定した測定が困難であ
るという問題点をもっていた。
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、小形で高精度な
光ファイバを用いた電流測定装置を提供することを目的
とし、その特徴とするところは、ンァラデー素ｒを偏光
プリズムとグランテーラ−プリズムの間に、介在させた
電流センサを切り欠き部に設置すると共に、偏光プリズ
ムには光源の光を直角に偏向させる手段を用いて導入し
ファラデー素子で偏光面を回転させ、グランテーラ−プ
リズムで分離した偏光の一方は側方の出射させると共に
他方の偏光は直角に偏向させる手段を用いて取り出して
検出し、磁性コアに加工することなく光を入出射させる
ことができるように構成したことにある。
光ファイバを用いた電流測定装置を提供することを目的
とし、その特徴とするところは、ンァラデー素ｒを偏光
プリズムとグランテーラ−プリズムの間に、介在させた
電流センサを切り欠き部に設置すると共に、偏光プリズ
ムには光源の光を直角に偏向させる手段を用いて導入し
ファラデー素子で偏光面を回転させ、グランテーラ−プ
リズムで分離した偏光の一方は側方の出射させると共に
他方の偏光は直角に偏向させる手段を用いて取り出して
検出し、磁性コアに加工することなく光を入出射させる
ことができるように構成したことにある。
第２図は本発明の一実施例である電流センサの系統図で
、第１図と同じ部分には同一符号を付しである。光源１
よりの自然光は光ファイバ５ａを通りロッドレンズ１１
ａに入って平行光束となり直角プリズム７ａに入射する
。この直角プリズム７ａ内で直角方向に全反射した光束
は偏光プリズム１２で４５°方向の偏光となりファラデ
ー素子４を通過する。このファラデー素子４はイッ）
Ｉ）ラム、鉄、ガーネット（Ｙ工Ｇ）よりなり、その中
を通る偏光の偏波面を磁界の強さに比例して回転させる
ものである。このファラデー素子４によって回転させら
れた偏光はグランテーラ−プリズム８で２つの方向に分
離し、その１つは直角プリズム７ｂで反射してロッドレ
ンズ１１ｃで集束され、光ファイバ５Ｃを通って受光素
子６ｂに検知される。まだ、グランテーラ−プリズム８
で分離した他方の直角な偏光方向をもつ偏光はロッドレ
ンズＩｔｂで集束され、光ファイバ５ｂを通って受光素
子６ａで検知される。
、第１図と同じ部分には同一符号を付しである。光源１
よりの自然光は光ファイバ５ａを通りロッドレンズ１１
ａに入って平行光束となり直角プリズム７ａに入射する
。この直角プリズム７ａ内で直角方向に全反射した光束
は偏光プリズム１２で４５°方向の偏光となりファラデ
ー素子４を通過する。このファラデー素子４はイッ）
Ｉ）ラム、鉄、ガーネット（Ｙ工Ｇ）よりなり、その中
を通る偏光の偏波面を磁界の強さに比例して回転させる
ものである。このファラデー素子４によって回転させら
れた偏光はグランテーラ−プリズム８で２つの方向に分
離し、その１つは直角プリズム７ｂで反射してロッドレ
ンズ１１ｃで集束され、光ファイバ５Ｃを通って受光素
子６ｂに検知される。まだ、グランテーラ−プリズム８
で分離した他方の直角な偏光方向をもつ偏光はロッドレ
ンズＩｔｂで集束され、光ファイバ５ｂを通って受光素
子６ａで検知される。
このようにして検知した受光素子６ａ、６ｂの出力を”
Ｊ＋”２とし、（Ｐ□−Ｐ ２）／ （Ｐ １＋ｐ ２
）なる演算を行うと、出力電圧は５ｉｎ２ψに比例し入
射光レベルの変動、即ち、光源の変動の影響を受けない
ことになる。なお、第２図の装置を電流センサ９と呼び
ことにするが、この電流セ／す９は次のようにして磁性
コ−１６に装着される。
Ｊ＋”２とし、（Ｐ□−Ｐ ２）／ （Ｐ １＋ｐ ２
）なる演算を行うと、出力電圧は５ｉｎ２ψに比例し入
射光レベルの変動、即ち、光源の変動の影響を受けない
ことになる。なお、第２図の装置を電流センサ９と呼び
ことにするが、この電流セ／す９は次のようにして磁性
コ−１６に装着される。
第６図は第２図の電流センサを用いた電流測定装置の側
面図で、第２図と同じ部分には同一符号を付しである。
面図で、第２図と同じ部分には同一符号を付しである。
第２図の電流センサ９を磁性コア６１の開口端間に設置
し、受光素子６ａ、６ｂの出力を処理する受光回路１０
に接続している。
し、受光素子６ａ、６ｂの出力を処理する受光回路１０
に接続している。
このようにすれば磁性コア６０部分に第１図のような光
通過孔を設ける必要はなくなり、小形で装着し易い装置
となる。また、磁性コア６の鉄心の透磁率を十分に利用
することが可能となり、測定精度と感度を向上させるこ
とができる。
通過孔を設ける必要はなくなり、小形で装着し易い装置
となる。また、磁性コア６の鉄心の透磁率を十分に利用
することが可能となり、測定精度と感度を向上させるこ
とができる。
本考案の電流測定装置は第２図の電流センサを用いて構
成することにより次のような効果が得られる。
成することにより次のような効果が得られる。
（１）鉄製の磁性コア６に孔を開ける等の加工を施こす
必要がないので鉄心の透磁率を十分に利用でき、磁性コ
ア６に電流センサ９を装着するのが容易となり、保守が
簡単になる。
必要がないので鉄心の透磁率を十分に利用でき、磁性コ
ア６に電流センサ９を装着するのが容易となり、保守が
簡単になる。
（２） グランテーラ−プリズム８で２分した互いに
直角な方向に振動する一対の偏光の光量Ｐ□。
直角な方向に振動する一対の偏光の光量Ｐ□。
Ｐ２を検知し、（Ｐ １−ｐ 、）／（Ｐ□十Ｐ２）の
演算を行うことにより、光源光の変動の影響を受けない
で安定した精度が得られる。
演算を行うことにより、光源光の変動の影響を受けない
で安定した精度が得られる。
（３）電流センサ９には電源を必要とせず絶縁性が高ゝ
い。また、小電流の測定にも適し直流と交流の両方の測
定ができる。即ち、電流の方向や磁界の向きが判る。
い。また、小電流の測定にも適し直流と交流の両方の測
定ができる。即ち、電流の方向や磁界の向きが判る。
上記実施例の第２図の電流センサ９において、（へ角プ
リズム７は表面鏡を用いてもよい。また、グランテーラ
−プリズム８は互いに直交した偏波を取り出すものであ
れば、一般の偏光ビームスグリツタを代用してもよい。
リズム７は表面鏡を用いてもよい。また、グランテーラ
−プリズム８は互いに直交した偏波を取り出すものであ
れば、一般の偏光ビームスグリツタを代用してもよい。
光ファイバ５はプラスチッククラッドファイバ、総プラ
スチツクファイバや一般のマルチモード光ファイバを使
用できる。
スチツクファイバや一般のマルチモード光ファイバを使
用できる。
なお、磁性コア６の形状は円形や矩形に拘わらず磁束を
効果的に集束できるものであればよい。
効果的に集束できるものであればよい。
本発明の光ファイバを用いた電流ｄＩす定装置は、小形
で高精度で電流を検出できるという効果をもっている。
で高精度で電流を検出できるという効果をもっている。
第１図は従来のファラデー素子を用いた電流測定装置の
系統図、第２図は本発明の一実施例である電流センサの
系統図、第６図は第２図の電流センサを用いた電流測定
装置の側面図である。 １：光源、２：偏光板、６：磁性コア、４：ソアラデー
素子、５：光ファイバ、６：受光素子、７：直角プリズ
ム、８ニゲランテーラ−プリズム、９：電流センサ、 １０：受光回路、１１：ロットレンズ、１２：偏光プリ
ズム。 −３２′ 算 １ 目 ４ 第 Ｚ 日 Ｐ＋ Ｐｚ
系統図、第２図は本発明の一実施例である電流センサの
系統図、第６図は第２図の電流センサを用いた電流測定
装置の側面図である。 １：光源、２：偏光板、６：磁性コア、４：ソアラデー
素子、５：光ファイバ、６：受光素子、７：直角プリズ
ム、８ニゲランテーラ−プリズム、９：電流センサ、 １０：受光回路、１１：ロットレンズ、１２：偏光プリ
ズム。 −３２′ 算 １ 目 ４ 第 Ｚ 日 Ｐ＋ Ｐｚ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ｙＡ状の（Ｉ′部匹コア又は磁石の切り欠き部
にファラテー素γを配置６シ、このファラデー素子を通
過させるｉｌ＊ｉｆ九をソＬファイバを用いて導入する
とと〈［１４成し／ζζ原流測定装置おいて、上記ファ
ラデー素子を偏光プリズムとグランテーラ−プリズムの
間に介在させた電流センサを上記切り欠き部に設置する
と共に、上記偏光プリズムには光源の光を直角に偏向さ
せる手段を用いて導入し上記ファラデー素子で偏光面を
回転させ、手記グランテーラープリズムで分離した偏光
の一方は側方に出射さぜると共に他方の偏光は上記の如
く直角に・偏光さぜる手段を用いて取り出して慣出し、
上記磁性コアに加工することなく光を入射させることが
できるように構成したことを’１１ｉ” Ｇ２とする九
）−１イノ・を用いた電流測定装（凸゛。 ２、」、−紀元を直角に偏向させる手段が、直角反射プ
リズム又は４５°に煩斜して設置された反射鏡である特
許請求の範囲第１項記載の光ファイバを用いた電流測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57149445A JPS5938663A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 光フアイバを用いた電流測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57149445A JPS5938663A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 光フアイバを用いた電流測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5938663A true JPS5938663A (ja) | 1984-03-02 |
Family
ID=15475269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57149445A Pending JPS5938663A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 光フアイバを用いた電流測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938663A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59218964A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-10 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 磁気光学装置 |
| JPS6182177A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-04-25 | Toshiba Corp | 光応用磁界センサ |
| JPH0224571A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Meidensha Corp | 電流検出装置 |
| US5243293A (en) * | 1989-05-29 | 1993-09-07 | Ngk Insulators, Ltd. | System utilizing optical current sensors for detecting fault location in substation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5629174A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electric current measuring device |
| JPS56140263A (en) * | 1980-04-03 | 1981-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | Electric current measuring apparatus |
-
1982
- 1982-08-27 JP JP57149445A patent/JPS5938663A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5629174A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electric current measuring device |
| JPS56140263A (en) * | 1980-04-03 | 1981-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | Electric current measuring apparatus |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59218964A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-10 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 磁気光学装置 |
| JPS6182177A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-04-25 | Toshiba Corp | 光応用磁界センサ |
| JPH06100642B2 (ja) * | 1984-09-29 | 1994-12-12 | 株式会社東芝 | 光応用磁界センサ |
| JPH0224571A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Meidensha Corp | 電流検出装置 |
| US5243293A (en) * | 1989-05-29 | 1993-09-07 | Ngk Insulators, Ltd. | System utilizing optical current sensors for detecting fault location in substation |
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