JPS5950370A - 電気量測定装置 - Google Patents

電気量測定装置

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JPS5950370A
JPS5950370A JP57160389A JP16038982A JPS5950370A JP S5950370 A JPS5950370 A JP S5950370A JP 57160389 A JP57160389 A JP 57160389A JP 16038982 A JP16038982 A JP 16038982A JP S5950370 A JPS5950370 A JP S5950370A
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JP
Japan
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light
wavelength
signal
polarized
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP57160389A
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English (en)
Inventor
Hisakatsu Nemoto
根本 寿克
Toshiaki Tsukada
敏秋 塚田
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS5950370A publication Critical patent/JPS5950370A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/241Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光の偏光を利用して電流、電圧、電力、磁界
等(以下電気量という)を測定する電気量測定装置に関
するものである。
第1図はこの種の電気量測定装置における従来例のブロ
ック図である。
第1図において、1oは光源例えば発光ダイオード、2
0は光応用センサ、’30は第1の光電変換器4゜は第
2の光電変換器、5oは演一手段である。
光応用センサ20において、21は偏光子、22はλ/
4板、23は電気光学効果素子、24は磁気光学効果素
子、25は検光子であシ、これらは光伝達経路に配置さ
れている。電気光学効果素子23には電圧マが印加され
、磁気光学効果素子24には電流lが供給され、これに
よって電気光学効果素子23と磁気光学効果素子24は
通過する光の偏光状態を変える。
光源10から偏光子21とλ/4板22に照射されるこ
とにより円偏光となった光ビームは、電気光学効果素子
23によるポッケルス効果で印加電圧Vに比例した位相
の変化を受けて楕円偏光となる。この(4円偏光となっ
た光ビームは、磁気光学効果素子24によるファラデー
効果で供給電流lに比例した偏波面の回転を受け、楕円
偏光の主軸が回転させられる。さらに、この光ビームは
、検゛光子25によって特定の直交する2方向の偏光成
分に分解させられ、光強度信号の偏光成分として第1の
光電変換器30と第2の光電変換器40に与えられる。
第1の光電変換器30において、31はフォトダイオー
ドであり、検光子25によって特定の直交する2方向の
偏光成分に分解された一方の光強度信号Io(1+S)
を光強度に応じた光電流信号に変換する。
ここで、Sはセンサによって生じた信号成分であ、!l
)、Ioはセンサからの信号成分が零のときの光゛強度
信号である。32は電流電圧変換器であり、フォトダイ
オード31からの光電流信号を電圧信号に変換して出力
する。第2の光電変換器40において、41はフォトダ
イオードであり、検光子25によって偏光された他方の
光強度信号Io(1−8)を光強度に応じた光電流信号
に変換する。42は電流電圧変換器であり、フォトダイ
オード41からの光電流信号を電圧信号に変換して出力
する。演算手段5oにおいて、51は加算器であり、第
1の光電変換器30の出力信号と第2の光電変換器40
の出力信号とを加える。52は減算器であり、第1の光
電変換器30の出力信号から第20光電変換器40の出
力信号を減じる。53は演算増幅器であり、加算器51
の出力と基準電圧源54の出力が与えられている。そし
て、演算増幅器53の出力は発光ダイオード10に与え
られていて、これによって、加算器51の出力電圧が一
定値Vrになるように発光ダイオード10が制御されて
いる。
このような構成の電気量測定装置において、減算器52
が発生する信号が出力信号として取り出され、この出力
信号はV=一定(−!IFO)、l=一定(−!Ii:
0)電気光学効果素子23に印加される電圧Vと磁気光
学効果素子24に供給される電流lの積に対応した電力
信号となり、これによって電力が測定される。V=一定
(キO>、i、:0のときは出力信号は印加電圧Vの値
に対応し、これによって電圧が測定される。v=o、’
l=一定(キ0)のときは出力信号は電流1の値に対応
し、これによって電気が測定される。
しかし、このような電気量測定装置では、検光子25で
2つに分けられた後の光ビームについて、それぞれの光
伝達経路において光損失、フォトダイオードの温度によ
る特性変化等が原因で光強度信号に発生する変動が2つ
の経路で異なるため、装置の出力信号に誤差が生じると
いう問題点があった。
本発明は上述した!うな問題点を除去するためになされ
たものであり、検光子で2つに分けられた後の光ビーム
について、それぞれの光伝達経路で生じる変動が補正さ
れ1.出力信号の誤差が除去された電気量測定装置を提
供することを目的とし例のブロック図である。第2図に
おいて、第1図と同一のものは同一符号を付ける。
第2図において、6oは光源、7oは光スィッチ、80
は演算手段である。
光源60は、偏光子21によシ偏光される波長λ1の光
を照射する発光ダイオード61と偏光子21により偏光
されない波長λ2の光を照射する発光ダイオード62か
らなる。光スィッチ7oは、偏光子21と光源60の間
に配置されていて、発光ダイオード61と62から照射
される波長λ□とλ2の光のうち、切換状態に応じて一
方の波長の光のみを通過させる。演算手段80において
、81は信号伝達経路に配置された利得調整器であり、
電流電圧変換器32の出方が与えられている。82は減
算器であシ、利得調整器81の出力から電流電圧変換器
″′42の出方を減じる。減算器82の出力は帰還回路
83によって帰還信号として利得調整器81に帰還され
ている。この帰還信号によって利得調整器81は電流電
圧変換器32の出方の利得調整を行なう。84は加算器
であり、利得調整器81の出力と電流電圧変換器42の
出方を加算する。85は演算増幅器であり、加算器84
の出力と基準電圧源86の出力が与えられている。そし
て、演算増幅器85の出力が発光ダイオード62に与え
られていて、これによって加算器84の出力電圧力(一
定値Vrになるように発光ダイオード62が制御される
このような構成の電気量測定装置において、光スィッチ
70の切換状態によって波長λ□の光力!偏光子21に
照射されると、この光は偏光子21によって直線偏光さ
れる。さらに、この光はλ/4板22によりて円偏光さ
れた後、電気光学効果素子23によって印加電圧Vに比
例した位相の変化を受けて楕円偏光となる。この楕円偏
光となった光ビームは、供給電流1に比例した偏波面の
回転を受け、楕円偏光の主軸が回転する。さらに、この
光ビームは、検光子25によって直交する2方向に偏−
yoされ、光重□2は、フォトダイオード31.電流電
圧変換@%32とフォトダイオード41.電流電圧変換
器42によってそれぞれ光強度に対応した電気信号V□
1とvllに変換される。電流電圧変換器32の出pj
信号Vは利得調整器81によって利得調整されてV ′
になる。減算器82は利得調整器81の出力信号V °
から1 電流電圧変換器42の出力信号V を減算した信号11
12、コノ出力信号v111−■12力!電気量の測定
信号に相当する。このときには、帰還回路83のスイッ
チ87は開いている。また、出力信号v11’ −v1
2  は、v”t”+  140のときには電気光学効
果素子23に印加される電圧Vと磁気光学効果素子24
に供給される電流量の積に対応した電力信号となり、こ
れによって電力が測定される。
v−IFOti、=一定(ヤ0)のときには出力信号は
印加電圧Vの値に対応し、これによって電圧が測定され
る。v==0.i=一定(ヤ0)のときには出力信号は
電流lの値に対応し、これによって電流が測定され丙。
一一、光スィッチ70の切換状態によって波長λ2の光
が光応用センサ20に照射されると、この光は偏光子2
1とλ/4板22によって偏光されない。また、この波
長λ2の光は、電気光学効果素子23と磁気光学効果素
子24によっても偏光状態の影響を受けない。そして、
この波長λの光は、検光子25によって直交する2方向
に偏光され、光強度信号の偏光成分■2□、工。2とし
て第1の光電変換器30と第2の光電変換器40に与え
られる。この光強度信号工2□と”22は、発光ダイオ
ード31、電流電圧変換器32と発光ダイオード41、
電流電圧変換器42によってそれぞれ光強度に対応した
電2信号V とVに変換される。検光子25で2つに分
けられた光強度信号工。□と工。□には、光伝達経路で
の光損失、フォトダイオード31.41の温度による特
性変化等によって変動が生じている。そしてこの変動は
、検光子25で2つに分けられた光についてそれぞれ異
なる。このような変動の相異によって2つの光の光強度
信号の変動が発生する。この2つの光強度信号の女動は
電気信号v21とv2゜の差に相当する。帰還回路83
のスイッチ87は閉じてい壬、利得調整器81は、帰還
回゛路83の帰還信号を受けて差動増幅器32の出力v
2□の利得調整を行ない、■2□′−v =0となるよ
うな信号v 響を出力する。これによって、検光子25
で2つに分けられた光に9いてそれぞれの光伝達経路で
の光強度が等しいとみなされるように光強度信号の変動
が補正される。
第5図は第2図の電気量測定装置に用いる光のタイムチ
ャートであり、横軸に時間tをとっている。
第3図において、Aの状態は波長λの光を用いて電気量
の測定を行なっている状態であり、Bの状態は波長λの
光を用いて検光子25で2つに分けられた光についてこ
れら2つの光強度信号の変動を補正している状態である
。そして、このようなAの状態とBの状態は、光スィッ
チ70の切換状態に応じて経時的に交互にくり返され、
る。これによって、検光子25で2つに分けられた光に
ついてこれら2つの光強度のバランスずれが随時補正さ
れた状態で出力信号が取シ出される。
このような構成の電気量測定装置によれば、光スィッチ
70の切換状態に応じて波長λ□の光を用いているとき
には電気量の測定を行ない、波長λ2の光を用いている
ときには、利得調整器81によって信号の利得調整を行
なっている。しかも、このような電気量の測定と信号の
利得調整を共通の光伝達経路と素子を用いて行なってい
るため、検光子で2つに分けられた光について、光伝達
経路の光損失、フォトダイオード31.41の温度によ
る特性変化等が原因で生じる2つの光強度信号の変動を
補正し、出力信号の誤差を除去することができる。
なお、実施例では光電変換器30.40が発光ダイオー
ド31.41と差動増幅器32.42からなるものであ
る場合について説明したが、光電変換器30.40はこ
れ以外のもの例えば光電子増倍管を用いてそれへの印加
電圧を調整できるようにしだもの等であってもよい。
また、実施例では光源60が発光ダイオードである場合
について説明したが、光源60はこれ以外のものであっ
てもよい。
また、実施例では光源60が波長λ1の光を照射する光
源と波長λの光を照射する光源からなるものである場合
について説明したが、これに限らず光源QOは波長λ1
の光と波長λ2の光を照射する1つの光源であってもよ
い。これによって、装置の構成を簡単にすることができ
る。
また、実施例では光応用センサ2oが電気光学効果素子
23と磁気光学効果素子24とを有していて、電力、電
圧および電流を検出することもできるものである場合に
ついて説明したが、これに限らず光応用センナ20は磁
気光学効果素子24を有しないで電圧のみを検出できる
もの、あるいは電気光学効果素子23と1/4板22を
有しないで電流のみを検出できるものであってもよい。
以上説明したように本発明によれば、検光子で2つに分
けられた後の光ビームについて、それぞれの光伝達経路
で生じる誤差による光強度信号の変動が補正され、出力
信号の誤差が除去された電気量測定装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電気量測定装置における従来例のブロック図、
第2図は本発明にかかる電気量測定装置の一実施例のブ
ロック図、第3図は第2図の電気量測定装置に用いるタ
イムチャートである。 20・・・光応用センサ、21・・・偏光子、60・・
・光源、70・・・光スィッチ、81・・・利得調整器
。 第  l  図 第 2 図 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 直交2方向の偏光成分の光強度信号を用いた光応用セン
    サで電気量を検出し、前記2つの信号について、加算信
    号が一定値になるように光源を制御し、減算信号を出力
    信号として取り出すようにした電気量測定装置において
    、 前記光応用センサの光伝達経路に配置された偏光子と、
    該偏光子で偏光される波長の光と偏光されない波長の光
    とを照射する光源と、前記偏光子と光源との間に配置さ
    れ切換状態に応じて前記光源の偏光子で偏光される波長
    の光と偏光されない波長め光のうち一方を通過させる光
    スィッチとを具備し、前記光スイッチの切換によって前
    記偏光かで偏光される波長の光についての直交2方向の
    偏光成分を用いたときには電気量の測定を行ない、偏光
    子で偏光されない波長の光についての直交2方向の偏光
    成分を用いたときには信号伝達経路に配置された利得調
    整器で前記減算信号が零になるよりに利得調整を行なう
    ことを特徴と“する電気量測定装置。
JP57160389A 1982-09-14 1982-09-14 電気量測定装置 Pending JPS5950370A (ja)

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