JPS62215877A

JPS62215877A - 電界センサ

Info

Publication number: JPS62215877A
Application number: JP60206024A
Authority: JP
Inventors: Shoji Usuda; 臼田　昭司
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1985-09-17
Publication date: 1987-09-22

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】（産業上の利用分野）本発明は電界（電圧）センサに係り、特には、２本の入
出力用光ファイバ間に介在させた遮光板をバイモルフ型
圧電セラミックよりなる振動板で共振振動させ、このと
きの出力用光ファイバの光量（１１）電圧値の測定、（
ｉｉｉ）三相々回転の判別などを行う新しい方式の電界
センサに関する。

（従来の技術）従来、各種の電界センサが提案実施されている。

その−例として、ネオン管を用いたものがある。

例えば、柱上変圧器により、６．６ＫＶの高圧を２００
■または１００Ｖに降圧して供給する電力供給系統にお
いて、前記変圧器の一次側に高電圧が加わっているかを
目視確認するために、各高圧線にネオン管を接続してい
る。

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合で
は、ネオン管の性格上、寿命が比較的短く、大型であり
、破損しやすいという問題点がある。また、ネオン管の
ような電界センサは、高電圧の有無しか検出し得す、電
圧値や三相交流の相回転判別を行うことができない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、比較的に長寿命であって小形化することｈ（で人−
１，がｔｌ−（ｉ　’１ｊｆｆ　’７１　（ｎ　左イｎ
　／ｎ　ｋｌｈ　Ｉｎ　　ど、：）電圧値の測定、（ｉ
ｉｉ）三相々回転の判別などをすることができる電界セ
ンサを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な特徴を備えている。

即ち、本発明に係る電界センサは、バイモルフ型圧電セ
ラミックからなる振動板を片持ち支持するとともに、光
通過域が部分的に形成された遮光板を前記振動板の先端
に取り付け、かつ、この遮光板を入出力用光ファイバの
間に介在させてなる電界センサであって、前記振動板に被測定電圧を印加して前記振動板を共振振
動させ、このときの出力用光ファイバの通過光量を検知
して前記被測定電圧を検出することを特徴としている。

（実施例）以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第１図は、本発明の実施例に係る電界センサの構
成の概略を示した説明図であり、同図（Δ）はその外観
斜視図、同図（Ｂ）はその平面図である。

図において、振動板１はバイモルフ型圧電セラミックよ
り構成されている。バイモルフ型圧電セラミックの構成
は既に公知であるが、ここで簡単にその構成を説明する
。このバイモルフ型圧電セラミックは、有機高分子に圧
電体の粒状体を分散させて成形した弾性のある２枚の圧
電セラミック板を含み、この圧電セラミック板で一つの
電極となる金属板をはさみ、さらに前記両セラミック板
の外側にそれぞれ電極を形成した構成になっている。本
実施例において、振動板ｌは、その長さが１１５ｍｍ、
幅が１０ｍｍ、厚みが約１ｍｍになっている。

このような比較的小形の振動板１は、その基部が固定板
２ａ、２ｂではさみつけられて、固定台３に片持ち支持
されている。そして、真ん中の金属板と、一方の電極と
が接続され、これらと他方の電極間に被測定電圧Ｖｔｎ
が印加される。

振動板１の先端部には、矩形状の遮光板４が振動板の板
面に直交するように取り付けられている。

この遮光板４には、部分的な光通過域として、後述する
入出力用光ファイバ６．７とほぼ同径の開口５が設けら
れている。この開口５は光ファイバ５．６の径とほぼ同
じ間隔に切り欠かれたスリットであってもよい。

入力用光ファイバ６と出力用光ファイバ７は、同一軸上
に配置されており、これらの突き合わせ部分には、前記
遮光板４が上下に移動可能となるような隙間が設けられ
ている。また、振動板４が停止しているときに、開口５
と光ファイバ６．７とは同軸線上に位置している。前記
入力用光ファイバ６の一端には図示しない光源としての
、例えばレーザ発振器が設けられ、このレーザ発振器か
ら入力用光ファイバ６に入射光Ｌｉｎが与えられる。

一方、出力用光ファイバ７の一端には、出射光Ｌｏｕｔ
を検知するための、図示しない光検知器が設けられてい
る。なお、前記光源としては、発光ダイオードなどを用
いてもよい。

次に、この実施例の作用について説明する。

測定電圧の有無あるいはその電圧値を測定する場合につ
いて説明する。

振動板ｌに、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの被測定電
圧ｖｉｎが印加されると、この振動板ｌは前記被測定電
圧に同期して共振振動する。このときの振動板ｌの振れ
の状態を第２図（Ａ）のＳｌ、Ｓ２で示す。Ｓｔは被測
定電圧が高い場合、Ｓ２は低い場合をそれぞれ示してい
る。同図より明らかなように、振動板ｌは被測定電圧の
大小にかかわらず、被測定電圧に同期した振れ幅ｄｉ、
ｄ２の共振振動を行う。なお、同図におけるφは光ファ
イバの径を示している。

振動板ｌの共振振動に伴って、遮光板４が上下に振れる
結果、光ファイバの光伝送路が断続的に遮蔽されるため
、出力用光ファイバ７の一端に設けられた光検出器は同
図（Ｂ）に示すような信号を出力する。（Ｂ）図におい
て、Ｌｌは被測定電圧Ｓ１に対応した検出出力信号、■
、２は被測定電圧Ｓ２に対応した検出信号をそれぞれ示
している。このＭｈ弓ね１Ａ上ら２こ−姑庸１宝雷庄小
士当六屍前記構出出力信号パルス幅（同図におけるＭｌ
、Ｍ２）は反比例の関係にある。このことは、光源の強
さを一定にしておいた場合、被測定電圧の大きさと、光
検出器が検出する光量（同図に斜線で示したパルスの面
積に相当する光量をいう）とは反比例の関係にあること
を意味している。

したがって、光検出器の出力信号から出射光の光量を知
ることにより、被測定電圧の有無だけでなく、その電圧
値をも検出することができる。

次に、本実施例に係る電界センサを用いて三相交流の相
回転判別を行う場合について説明する。

相回転判別は、例えば製紙工場や圧延工場において、三
相交流モータで駆動される紙あるいは鉄板の巻き取りロ
ーラの回転方向を一定にして、作業の安全を確保する上
で重要である。このような三相交流の相回転判別は、各
相ごとに本実施例に係る電界センサを用いることによっ
て、容易に実現される。即ち、Ｒ，Ｓ、Ｔの各相に設け
られた電界センサの振動板１は第３図（Ａ）に示すよう
に、被測定電圧である三相交流に同期した共振振動をず
ろ。その結果、同図（Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３
）に示すように、Ｒ，Ｓ、Ｔ相に対応して位相が６０度
ずつ順にずれた検出信号が出力される。

したがって、これらの検出信号の位相関係から三相交流
の相回転判別を行うことができる。

第４図は、上述した電界センサを柱状変圧器の一次側電
圧の検出に用いた実施例を示している。

同図において、１０ａ、　　ｌ　Ｏｂ、　　ｌ　Ｏｃは
第１図に示した電界センサを示している。各電界センサ
の振動板には、柱状変圧器の一次側高電圧が与えられて
いる。各電界センサは光ファイバｌｌａ。

ｆｌｂ、ｌｌｃによって光変換器１２に接続されている
。この光変換器１２は、出力用光ファイバの出射光を検
出して電気信号に変換する光検出器の他に、入力用光フ
ァイバに入射光を与える光源をも含む。また、前記光フ
ァイバｌ　ｌａ、　　Ｌ　ｔｂ、　　１１ｃは、各電界
センサに接続する入出力用光ファイバをまとめて示して
いる。さらに、光変換器１２は、メタルケーブルによっ
て、例えば変電所１３に接続されている。

上述したように構成することにより、電界センサから得
られた出射光は光変換器１２で電気信号に変換された後
、光変換器１２から変電所１３に伝送される。これによ
り、柱上変圧器の一次側電圧の有無、その電圧値あるい
は三相々回転判別を、変電所１３に居ながら知ることが
できる。なお、電界センサで得られた出射光を光ファイ
バで直接変電所に伝送してもよい。また、前記検出信号
は、変電所１３に必ずしも伝送する必要はなく、例えば
電柱の基部に設けた適当な表示器に与えるものでもよい
。このように構成することによって、柱状変圧器の一次
側電圧の確認作業をその都度電柱に登って行うという煩
わしい作業を回避することができる。

ところで、第４図に示したように、本実施例に係る電界
センサを柱上に設置した場合、外来振動の影響を受けな
いかという危ぐも生じよう。しかし、外来振動は１ｋＨ
ｚ程度ないしはそれ以下であることが経験的に知られお
り、これに対し、商用周波数の電圧の検出を行う場合、
本電界センサの振動板は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚで共振
振動しているから、前記外来振動が本電界センサに与え
る影響は無視することができる。

なお、本電界センナを使用するに際して、被測定電圧を
変圧器を介して入力すれば、極めて広範囲の電圧を測定
することも可能である。

（発明の効果）以上のように、本発明に係る電界センサは、光ファイバ
を通過する光量を、被測定電圧が印加されるバイモルフ
型圧電セラミックからなる振動板の共振振動を利用して
変化させ、この光量を知ることによって、前記被測定電
圧を検出するものであるから、本発明によれば、比較的
に長寿命で、かつ、小形の電界センサを得ることでき、
しかも、（１）電界の有無の検知、（ｉｉ）電圧値の測
定、（ｉｉｉ）三相々回転の判別などを容易に行うこと
ができる。

さらに、本発明に係る電界センサは、上述したように、
検出信号の出力側が被測定電圧の入力端に対して、電気
的に絶縁されるから使用上安全であるという効果をも奏
する。

さらに、本発明は振動板の共振振動を利用するから、外
来振動の影響を受けにくい電界センサを実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電界センサの構成の概略
を示した説明図、第２図は第１図に示した電界センサを
用いて被測定電圧の値を検出する場合の動作説明図、第
３図は第１図に示した電界センサを用いて三相交流の相
回転判別を行う場合の説明図、第４図は第１図に示した
電界センサを用いて柱上変圧器の一次側電圧を検出する
場合の説明図である。ｌ・・・振動板　　　　　４・・・遮光板５・・・開口
　　　　　　６・・・入力用光ファイバ７・・出力用光
ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）バイモルフ型圧電セラミックからなる振動板を片
持ち支持するとともに、光通過域を部分的に形成された
遮光板を前記振動板の先端に取り付け、かつ、この遮光
板を入出力用光ファイバの間に介在させてなる電界セン
サであって、前記振動板に被測定電圧を印加して前記振動板を共振振
動させ、このときの出力用光ファイバの通過光量を検知
して前記被測定電圧を検出することを特徴とする電界セ
ンサ。