JPS60194370A - Voltmeter - Google Patents

Voltmeter

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JPS60194370A
JPS60194370A JP59049691A JP4969184A JPS60194370A JP S60194370 A JPS60194370 A JP S60194370A JP 59049691 A JP59049691 A JP 59049691A JP 4969184 A JP4969184 A JP 4969184A JP S60194370 A JPS60194370 A JP S60194370A
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JP
Japan
Prior art keywords
voltage
electro
optic effect
light
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP59049691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihisa Hashimoto
明久 橋本
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
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simply perform the correction of a voltmeter utilizing an electrooptical element, by obtaining reference zero level potential in response with the control light signal from the outside. CONSTITUTION:Voltage Vx to be measured is applied between input terminals (a), (b) of a sensor part 1 to be applied to the voltage terminal of a Pockel's element P. When voltage Vx is applied to the element P, light d1 passing through the element P through an input fiber 2 is modulated and because the modulation degree thereof changes corresponding to the magnitude of the voltage Vx, light d2 outputted through an output fiber 3 is detected by a main body part 5 to calculate the voltage value Vx of a measuring object. In performing correction when the voltage Vx is a zero level, a light pulse d3 is applied to a solar cell E through a control fiber 4 and FETQ is turned ON. At this time, the electric terminal of the element P is shortcircuited and voltage at both terminals come to zero to enable correction.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、光ファイバを介して光を入出力し、電気光学
効果により出力光に変調を加えることができる電気光学
効果素子を備え、この電気光学効果素子の電気端子間へ
測定対象の電圧を加え、これにより変調された出力光を
介して測定対象の電圧を測定するようにした電圧計に関
するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical field to which the invention pertains] The present invention includes an electro-optic effect element capable of inputting and outputting light through an optical fiber and modulating the output light by an electro-optic effect. The present invention relates to a voltmeter that applies a voltage to be measured between the electrical terminals of an electro-optic effect element and measures the voltage to be measured through output light that is modulated thereby.

〔本発明の背景〕[Background of the invention]

測定対象の電圧を、一旦、光信号に変換して、この光を
計測することにより間接的に電圧値を測定するような電
圧計がある。
There is a voltmeter that indirectly measures the voltage value by first converting the voltage to be measured into an optical signal and measuring this light.

このような目的のために、電圧値を光の信号に変換する
素子どして電気光学効果素子が用いられでいる。この電
気光学効果素子としては、例えば、ポッケルス(Poc
ke I s)素子等が知られている。ポッケルス素子
は、加えられた電圧に応じて素子の屈折率が変化するも
のであって、この性質を利用して各種の変調(例えば、
振幅変調1位相変調9周波数変調、偏波面変調等)を行
なうことができる。振幅変調で言えば、ポッケルス素子
を通過する光が、印加電圧によって、Oから最大入射光
の間の振幅で変調される特性を有するものである。
For this purpose, electro-optic effect elements are used as elements that convert voltage values into optical signals. As this electro-optic effect element, for example, Pockels (Poc
keIs) elements are known. The refractive index of the Pockels element changes depending on the applied voltage, and this property is used to perform various modulations (for example,
Amplitude modulation, phase modulation, frequency modulation, polarization plane modulation, etc.) can be performed. In terms of amplitude modulation, the light passing through the Pockels element has a characteristic that it is modulated with an amplitude between O and the maximum incident light depending on the applied voltage.

一般に、電圧t1のような計器では、測定電圧の基準と
なる零レベルの電圧を、適宜校正して測定値の正確性を
期すことが、通常行なわれている。
Generally, in a meter such as the voltage t1, a zero level voltage, which is a reference for the measurement voltage, is calibrated as appropriate to ensure the accuracy of the measured value.

即ち、この零レベルからの偏差が測定電圧の値であるた
め、もし測定回路のオフセットや素子の温度係数等によ
り、零レベルが確実でないと、正確な電圧測定をするこ
とができないからである。したがって、電気光学効果素
子の電気端子へ零レベルの電圧を加える回路が必要にな
ってくる。
That is, since the deviation from this zero level is the value of the measured voltage, if the zero level is not certain due to the offset of the measuring circuit, the temperature coefficient of the element, etc., accurate voltage measurement cannot be performed. Therefore, a circuit that applies a zero-level voltage to the electrical terminal of the electro-optic effect element is required.

一方、電気光学効果素子を利用した装置の特長の一つは
、光を信号の媒介とすることにより、従来の電気装置と
違って、成る信号と成る信号(例えば、入力信号と出力
信号)とを電気的に絶縁でき、しかも、光による信号ラ
イン部においては、静電誘導や電磁誘導等の影響が原理
的に無いことである。
On the other hand, one of the features of devices using electro-optic effect elements is that they use light as a signal medium, so unlike conventional electrical devices, they can separate signals (for example, input signals and output signals) into two signals (for example, input signals and output signals). can be electrically insulated, and in principle there is no influence of electrostatic induction, electromagnetic induction, etc. in the optical signal line section.

C本発明の目的〕 本発明の目的は、上述の電気光学効果素子を利用した装
置の特長を保持したまま、電気光学効果素子へ零電圧レ
ベルを簡便な回路で加えることができる電圧計を提供す
ることにある。
CObject of the present invention] An object of the present invention is to provide a voltmeter that can apply a zero voltage level to an electro-optic effect element with a simple circuit while retaining the features of the device using the electro-optic effect element described above. It's about doing.

〔本発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、光ファイバを介して光を入出力し、電気光学
効果により出力光に変調を加えることができる電気光学
効果素子を備え、この電気光学効果素子の電気端子間へ
測定対象の電圧を加え、これにより変調された出力光を
介して測定対象の電圧を測定するようにした装置におい
て、前記電気光学効果素子の電気端子間に設けられ、外
部から加えられた制御用の光信号に同期して短絡状態と
なる回路を具備し、 この光信号の制御により、前記電気光学効果素子の電気
端子間へ零レベルの電位を加えることができるようにし
たことを特徴とする電圧g1である。
The present invention includes an electro-optic effect element capable of inputting and outputting light through an optical fiber and modulating the output light using an electro-optic effect, and applies a voltage to be measured between electrical terminals of the electro-optic effect element. In addition, in a device configured to measure the voltage of the measurement target via the modulated output light, the device is provided between the electrical terminals of the electro-optic effect element and is synchronized with a control optical signal applied from the outside. The voltage g1 is characterized in that it includes a circuit that becomes short-circuited by controlling the optical signal, and is capable of applying a zero-level potential between the electrical terminals of the electro-optic effect element.

前記電気光学効果素子の電気端子間に設けられ、光信号
を介して短絡状態となる素子と、を具備し、前記電気光
学効果素子の電気端子間へ光信号を介して零レベルの電
位を加えることができるよう、= L’たことを特徴と
する電圧泪である。
an element that is provided between the electrical terminals of the electro-optic effect element and is brought into a short-circuited state via an optical signal, and applies a zero-level potential between the electrical terminals of the electro-optic effect element via the optical signal. It is a voltage tear characterized by = L' so that it can be done.

〔実施例による説明〕[Explanation based on examples]

以下図面を用いて、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below using the drawings.

第1図は、本発明に係る電圧計の構成例を示した図であ
る。同図において、1はセンサ部であり、入力端子a、
bへ測定対象の電圧Vxが印加され、この−電圧Vxを
適切な信号に変換して次段へ送るもので゛ある。本発明
は、このセンサ部1に特徴を有する電圧計である。2は
入力ファイバ、3は出力ファイバ、4は制御ファイバで
あり、これらは、みな、光ファイバで構成される。5は
電圧y1の本体部であり、センサ部1へ光信号を送信し
たり、センサ部1から受(i した光信号を基にして、
測定対象の電圧Vxに対応した値を得る機能を有するも
のである。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a voltmeter according to the present invention. In the figure, 1 is a sensor section, and input terminals a,
A voltage Vx to be measured is applied to the voltage Vx to be measured, and this negative voltage Vx is converted into an appropriate signal and sent to the next stage. The present invention is a voltmeter having a feature in this sensor section 1. 2 is an input fiber, 3 is an output fiber, and 4 is a control fiber, all of which are composed of optical fibers. Reference numeral 5 denotes a main unit of voltage y1, which transmits an optical signal to the sensor unit 1 and receives (i) from the sensor unit 1 based on the optical signal.
It has a function of obtaining a value corresponding to the voltage Vx to be measured.

なお、本発明の特徴は、センサ部1にあり、本体部5に
ついては従来の公知手段を使用するものである。したが
って、第2図において、このセンサ部1のみの構成を具
体的に表わして本発明の説1 明を行なう。
The feature of the present invention lies in the sensor section 1, and for the main body section 5, conventionally known means are used. Therefore, the present invention will be explained by specifically showing the configuration of only this sensor section 1 in FIG. 2.

ト1ホし1.−よろに、筑2図はセンサ部1の息仏的構
成例を示した図である。同図において、2,3゜4は、
第1図の同一素子番号のものと同様な機能を果す光ファ
イバである。この各光ファイバの接続先は、第1図に示
した本体部5である。10は入力サージ保護回路であり
、測定端子a、b間に異常な高電圧等が発生した場合に
、後述する電気光学効果素子等を損傷しないように保護
するためのものである。この入力サージ保護回路10の
構成例を述べると、抵抗R1とR2とがそれぞれ入力ラ
インに挿入され、このライン間に非線形素子(例えば、
ツェナーダイオード)を接続したようなものである。P
は電気光学効果素子であり、例えば、ポッケルス素子の
ようなものである。水明S+書では発明をわかり易く説
明するために、この電気光学効果素子Pとして、ポッケ
ルス素子を用いた例で以下の説明を行なう。なお、ポッ
ケルス素子については、上述で説明しであるので、その
機能等の再説明は省略する。
1. - By the way, Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the sensor unit 1. In the same figure, 2,3°4 is
This is an optical fiber that performs the same function as the one with the same element number in FIG. The connection destination of each of these optical fibers is the main body portion 5 shown in FIG. Reference numeral 10 denotes an input surge protection circuit, which protects an electro-optical effect element, etc., which will be described later, from being damaged when an abnormally high voltage or the like occurs between measurement terminals a and b. To describe an example of the configuration of this input surge protection circuit 10, resistors R1 and R2 are inserted into the input lines, and a nonlinear element (for example,
It is like connecting a Zener diode. P
is an electro-optic effect element, such as a Pockels element. In the Suimei S+ book, in order to explain the invention in an easy-to-understand manner, the following explanation will be given using an example in which a Pockels element is used as the electro-optic effect element P. Note that the Pockels element has been explained above, so a re-explanation of its functions and the like will be omitted.

12は零電位発生回路であり、ポッケルス素子Pの電気
端子に零レベルの電圧を加えるための回路である。この
ような回路を設けた点が本発明の特徴である。この零電
位発生回路12の構成例を述べると、スイッチ素子Q〈
例えば、トランジスタ、電界効果型j〜ランジスタ等)
をポッケルス素子Pの電気端子間に設け、 更に、光学
的手段により駆動される機能を有した素子E(例えば、
太陽電池等)をスイッチ素子Qに接続し、 この素子E
を駆動するための光信号を加える制御ファイバ4を備え
たような構成である。なお、発明を分り易くするため、
スイッチ素子Qとして電界効果型トランジスタ(FET
)、素子Eとして太陽電池を用いた例で以下の説明を行
なう。
12 is a zero potential generation circuit, which is a circuit for applying a zero level voltage to the electric terminal of the Pockels element P. The feature of the present invention is that such a circuit is provided. Describing an example of the configuration of this zero potential generation circuit 12, the switching element Q<
For example, transistors, field effect type transistors, etc.)
is provided between the electrical terminals of the Pockels element P, and an element E having a function of being driven by optical means (for example,
(solar cell, etc.) is connected to the switching element Q, and this element E
The configuration includes a control fiber 4 that applies an optical signal to drive the . In addition, in order to make the invention easier to understand,
A field effect transistor (FET) is used as the switch element Q.
), the following explanation will be given using an example in which a solar cell is used as the element E.

以上のように構成された第2図に示す本発明に係る電圧
翳1の動作は次の通りである。
The operation of the voltage screen 1 according to the present invention shown in FIG. 2 and constructed as described above is as follows.

入力端子a、b間に測定対象の電圧VXが印加される。A voltage VX to be measured is applied between input terminals a and b.

この電圧■工は抵抗R+ 、R2を介してポッケルス素
子Pの電圧端子に加えられる。ここで、もし、電圧VX
に異常の高電圧が生じても、入力サージ保護回路の非線
形素子Z(例えば、ツェナーダイオード)が動作し、異
常な高電圧は吸収されるので、ポッケルス素子Pは損傷
を受番プない。
This voltage (1) is applied to the voltage terminal of the Pockels element P via resistors R+ and R2. Here, if the voltage VX
Even if an abnormally high voltage occurs in the input surge protection circuit, the nonlinear element Z (for example, a Zener diode) of the input surge protection circuit operates and absorbs the abnormally high voltage, so that the Pockels element P will not be damaged.

抵抗R+ 、R2を経た電圧Vxがポッケルス素子Pに
加わると、入力ファイバ2をfF Lでポッケルス素子
Pを通過する光d+ (通常はレーザ光線)は変調され
る。そして、印加された電圧VXの大きさに応じて、そ
の変調度が変るので、出力ファイバ3を介して出力され
る光d2を本体部5で検出することにより、測定対象の
電圧値Vxをめることができる。
When a voltage Vx is applied to the Pockels element P via the resistors R+, R2, the light d+ (usually a laser beam) passing through the Pockels element P at fFL in the input fiber 2 is modulated. Since the degree of modulation changes depending on the magnitude of the applied voltage VX, by detecting the light d2 outputted through the output fiber 3 in the main body 5, the voltage value Vx of the object to be measured can be estimated. can be done.

ここで、上述したように、電圧Vxが零レベルの時の校
正を行ないたいとする。この場合、制御ファイバ4を介
して、例えば第2図に示すような波形の光パルスd3を
太陽電池Eに加える。この光パルスd3に同期して、太
陽電池Eは成る電圧を発生さゼるのでFETQはオンと
なる。即ち、ポッケルス素子Pの電気端子は、短絡され
たようになり、その両端の電圧は零ボルトとなる。
Here, as described above, it is assumed that it is desired to perform calibration when the voltage Vx is at the zero level. In this case, a light pulse d3 having a waveform as shown in FIG. 2, for example, is applied to the solar cell E via the control fiber 4. In synchronization with this light pulse d3, the solar cell E generates a certain voltage, so that the FETQ is turned on. That is, the electrical terminals of the Pockels element P appear to be short-circuited, and the voltage across them becomes zero volts.

このように、制御ファイバ4を介して太陽電池Eを励起
するような光を加えることにより、FE1’ Qをオン
にして、ポッケルス素子Pに零レベルの電圧を加えるこ
とができる。
In this way, by applying light that excites the solar cell E through the control fiber 4, it is possible to turn on FE1'Q and apply a zero level voltage to the Pockels element P.

なお、高速化とするために、第2図の制御ファイバは、
連続的に太陽電池Eを励起プる電源として用い、第4の
ファイバを信号ラインとして設け、高速パルス回路を太
陽電池Eのところに用いても良い。
In addition, in order to increase the speed, the control fiber in Fig. 2 is
A high-speed pulse circuit may be used at the solar cell E, using the power source to continuously excite the solar cell E, and providing a fourth fiber as a signal line.

〔本発明の効果〕 本発明によれば次の効果が得られる。[Effects of the present invention] According to the present invention, the following effects can be obtained.

■ 第1図に示すようにセンサ部1を本体部5がら離し
た状態で電圧Vxを測定することかできる。
(2) As shown in FIG. 1, the voltage Vx can be measured with the sensor section 1 separated from the main body section 5.

そして、セン9部1と本体部5とを接続するラインは全
て光ファイバとすることができるので、高絶縁、高耐圧
の電圧計を実現できる。
Furthermore, since all the lines connecting the sensor 9 part 1 and the main body part 5 can be made of optical fibers, a voltmeter with high insulation and high withstand voltage can be realized.

■ また、セン9部1と本体部5とを接続するラインが
全て光ファイバであるため、ノイズの大きい環境でも正
常に電圧計を動作させることができる。
(2) Moreover, since all the lines connecting the sensor 9 part 1 and the main body part 5 are optical fibers, the voltmeter can be operated normally even in a noisy environment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は木を明M 414る電圧計のAIl虐−1ル舟
1.t−図、第2図は第1図のセンサ部1の構成例を示
した図である。 1・・・センサ部、2・・・入力ファイバ、3・・・出
力ファイバ、4・・・制御ファイバ、5・・・本体部、
10・・・入力サージ保護回路、12・・・零電位発生
l路、P・・・電気光学効果素子、Q・・・スイッチ素
子、E・・・素子、Z・・・非線形素子、R+ 、R2
・・・抵抗。
FIG. t-diagram and FIG. 2 are diagrams showing an example of the configuration of the sensor section 1 of FIG. 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Sensor part, 2... Input fiber, 3... Output fiber, 4... Control fiber, 5... Main body part,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Input surge protection circuit, 12... Zero potential generation l path, P... Electro-optic effect element, Q... Switch element, E... Element, Z... Nonlinear element, R+, R2
···resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光ファイバを介して光を入出力し、電気光学効果により
出力光に変調を加えることができる電気光学効果素子を
備え、この電気光学効果素子の電気端子間へ測定対象の
電圧を加え、これにより変調された出力光を介して測定
対象の電圧を測定するようにした装置において、 前記電気光学効果素子の電気端子間に設けられ、外部か
ら加えられた制御用の光信号に同期して短絡状態となる
回路を具備し、 この光信号の制御により、前記電気光学効果素子の電気
端子間へ零レベルの電位を加えることができるようにし
たことを特徴とする電圧計。
[Claims] It is equipped with an electro-optic effect element capable of inputting and outputting light through an optical fiber and modulating the output light by an electro-optic effect, and an object to be measured is connected between the electrical terminals of the electro-optic effect element. In a device that applies a voltage and measures the voltage of a measurement target through output light modulated by the voltage, the control optical signal is provided between the electrical terminals of the electro-optic effect element and applied from the outside. A voltmeter comprising: a circuit that enters a short-circuit state in synchronization with the above, and is capable of applying a zero-level potential between electrical terminals of the electro-optic effect element by controlling the optical signal.
JP59049691A 1984-03-15 1984-03-15 Voltmeter Pending JPS60194370A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5917170A (en) * 1982-07-21 1984-01-28 Hitachi Ltd Optical system electric field intensity measuring instrument

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