JPH01291171A - 光ファイバ電流測定装置 - Google Patents
光ファイバ電流測定装置Info
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- JPH01291171A JPH01291171A JP63120588A JP12058888A JPH01291171A JP H01291171 A JPH01291171 A JP H01291171A JP 63120588 A JP63120588 A JP 63120588A JP 12058888 A JP12058888 A JP 12058888A JP H01291171 A JPH01291171 A JP H01291171A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、高い精度および高信頼性を要求される電流測
定に好適な光ファイバを応用した光ファイバ電流測定装
置に関する。
定に好適な光ファイバを応用した光ファイバ電流測定装
置に関する。
(従来の技術)
従来、送配電機器等に用いられる大電流測定装置として
は、巻線型計器用変流器が主として使われている。しか
し、この巻線型計器用変流器は、大型、高価、過渡電流
波形の変歪などの欠点があった。そこで近年、これに代
わり、ファラデー効果を有する物質を利用して光学的に
電流を測定する方式が注目されている。このような光学
的電流測定器は、小型で過渡電流波形も忠実に再現でき
るという利点を有する。近年の光ファイバ製造技術の進
歩はめざましく、光ファイバそのものをファラデー効果
物質として利用する電流測定器も実現されようとしてい
る。例えば、雑誌rOPTIcsAND LASERT
ECHNOI、OGY Jの1980年2月号(P、2
5〜P、29)には、”0ptical fibers
for currentmeasurement a
pplications”なる題名で、第3図に示すよ
うな電流測定手段が提案されている。すなわち、被測定
導体1の周囲にシングルモードの光ファイバ3をコイル
状に巻き、レーザー光源11からの光ビームを偏光子1
0、レンズ31を通して直線傷光波にし、上記光ファイ
バ3内に入射させる。
は、巻線型計器用変流器が主として使われている。しか
し、この巻線型計器用変流器は、大型、高価、過渡電流
波形の変歪などの欠点があった。そこで近年、これに代
わり、ファラデー効果を有する物質を利用して光学的に
電流を測定する方式が注目されている。このような光学
的電流測定器は、小型で過渡電流波形も忠実に再現でき
るという利点を有する。近年の光ファイバ製造技術の進
歩はめざましく、光ファイバそのものをファラデー効果
物質として利用する電流測定器も実現されようとしてい
る。例えば、雑誌rOPTIcsAND LASERT
ECHNOI、OGY Jの1980年2月号(P、2
5〜P、29)には、”0ptical fibers
for currentmeasurement a
pplications”なる題名で、第3図に示すよ
うな電流測定手段が提案されている。すなわち、被測定
導体1の周囲にシングルモードの光ファイバ3をコイル
状に巻き、レーザー光源11からの光ビームを偏光子1
0、レンズ31を通して直線傷光波にし、上記光ファイ
バ3内に入射させる。
この光は、被測定導体1に流れる電流が形成する磁界に
よりファラデー旋回を受ける。光ファイバ3の他端から
出討した光は、レンズ32.検光子14により、偏波面
が互いに直交する2つの光ビームエ□と■2に分割され
、受光素子17aおよび17bに入射し、2つの電気信
号に変換される。この2つの電気信号にもとずいて演算
回路33により、(■、−12) / (L+I□)な
る演算を実施し、この結果を出力する。この出力値は、
ファラデー旋回角が小さい領域では、近似的にファラデ
ー旋回角に比例するため、結局、ファラデー旋回を引き
起こす磁界強度に比例し、被測定導体1に流れる電流値
に比例することになり、従って被測定4体1の電流値を
測定できる。
よりファラデー旋回を受ける。光ファイバ3の他端から
出討した光は、レンズ32.検光子14により、偏波面
が互いに直交する2つの光ビームエ□と■2に分割され
、受光素子17aおよび17bに入射し、2つの電気信
号に変換される。この2つの電気信号にもとずいて演算
回路33により、(■、−12) / (L+I□)な
る演算を実施し、この結果を出力する。この出力値は、
ファラデー旋回角が小さい領域では、近似的にファラデ
ー旋回角に比例するため、結局、ファラデー旋回を引き
起こす磁界強度に比例し、被測定導体1に流れる電流値
に比例することになり、従って被測定4体1の電流値を
測定できる。
(発明が解決しようとする課題)
このような構成の電流測定装置の最大の問題点は、光フ
ァイバ3内に発生する複屈折である。−般的に光ファイ
バ3のケーブルを構成するガラスのようなアモルファス
固体は、光学的に等方性であり、偏光子10により形成
さおだ直線偏光波は、その偏光状態を保ったまま、伝ば
んする。しかし。
ァイバ3内に発生する複屈折である。−般的に光ファイ
バ3のケーブルを構成するガラスのようなアモルファス
固体は、光学的に等方性であり、偏光子10により形成
さおだ直線偏光波は、その偏光状態を保ったまま、伝ば
んする。しかし。
光ファイバ3に応力が加えられると、アモルファス固体
も光学的に異方性となり、複屈折を示す。
も光学的に異方性となり、複屈折を示す。
すなわち、偏波面の方向により屈折率が異なるため、偏
光子10により形成された直線偏光波は、光ファイバ3
内を伝ばん中に偏光状態が変化し、だ円偏光化する。こ
れが測定誤差の一因となる。光ファイバ3に加えられる
応力としては、型造時に加えられる残留応力の他に、周
囲の温度変化に伴う応力や、振動による応力が存在する
。したがって、従来の光ファイバを応用した電流測定装
置は、振動や、周囲の温度変化に弱く、このような振動
や温度変化が大きい環境では、高精度な電流測定はでき
なかった。
光子10により形成された直線偏光波は、光ファイバ3
内を伝ばん中に偏光状態が変化し、だ円偏光化する。こ
れが測定誤差の一因となる。光ファイバ3に加えられる
応力としては、型造時に加えられる残留応力の他に、周
囲の温度変化に伴う応力や、振動による応力が存在する
。したがって、従来の光ファイバを応用した電流測定装
置は、振動や、周囲の温度変化に弱く、このような振動
や温度変化が大きい環境では、高精度な電流測定はでき
なかった。
本発明の目的とするところは、以上の欠点を除去して振
動や温度変化が大きい環境でも高精度で電流を計測でき
る光ファイバ電流測定装置を提供することにある。
動や温度変化が大きい環境でも高精度で電流を計測でき
る光ファイバ電流測定装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明は、シングルモードの光ファイバから構成される
巻数の異なる2個の光ファイバコイルの中心部分に被+
11’l定導体を挿入し、光がこれら2個の光ファイバ
コイルを通過するときに受けるファラデー効果を利用し
て、受光量の変化として2種類の信号を得、この2種類
の信号を演算処理して。
巻数の異なる2個の光ファイバコイルの中心部分に被+
11’l定導体を挿入し、光がこれら2個の光ファイバ
コイルを通過するときに受けるファラデー効果を利用し
て、受光量の変化として2種類の信号を得、この2種類
の信号を演算処理して。
1個の電流測定値を出力することを特徴としている。巻
数の多い光ファイバコイルを通過する光は、大きなファ
ラデー旋回を受け、被811定導体を流れるわずかな電
流値の変化に応じて受光量は、同期的に変化する。この
信号から1周期の数をカウントする。このカウント数が
電流値を表わす。一方。
数の多い光ファイバコイルを通過する光は、大きなファ
ラデー旋回を受け、被811定導体を流れるわずかな電
流値の変化に応じて受光量は、同期的に変化する。この
信号から1周期の数をカウントする。このカウント数が
電流値を表わす。一方。
巻数の少ない光ファイバコイルを通過する光は、小さな
ファラデー旋回を受け、測定電流範囲内では一価関数と
なるようにする。かなわち、被測定導体に流れる電流値
の変化に対して、受光量は単調増加、もしくは単調減少
関数となるようにする。
ファラデー旋回を受け、測定電流範囲内では一価関数と
なるようにする。かなわち、被測定導体に流れる電流値
の変化に対して、受光量は単調増加、もしくは単調減少
関数となるようにする。
この信号を参照することにより、前記巻数の多い光ファ
イバコイルから得た周期の数の新しいカウントは、電流
値が増加したために発生したものか減少したために発生
したものか判別することができる。したがって、電流値
が増加したと判定された時には、過去のカウント数の総
和に新しいカウント(+1)を加え、電流値が減少した
と判定された時には、過去のカウント数の総和に新しい
カウント(−1)を加える。このようにして得られたカ
ウント数の過去からの総和は、電流値に比例した値とな
り、電流を測定することが可能である。
イバコイルから得た周期の数の新しいカウントは、電流
値が増加したために発生したものか減少したために発生
したものか判別することができる。したがって、電流値
が増加したと判定された時には、過去のカウント数の総
和に新しいカウント(+1)を加え、電流値が減少した
と判定された時には、過去のカウント数の総和に新しい
カウント(−1)を加える。このようにして得られたカ
ウント数の過去からの総和は、電流値に比例した値とな
り、電流を測定することが可能である。
本発明はこのように、多くの巻数を有するシングルモー
ドの光ファイバコイルからの受光量の周期の数をカウン
トすることを特徴としている。
ドの光ファイバコイルからの受光量の周期の数をカウン
トすることを特徴としている。
(作 用)
被測定導体に流れる電流値の変化により、被測定心体の
発熱景が変化し1周囲温度が変化する場合や、太陽光の
照射の有無、外気温の変化などで周囲温度が変化する場
合に、光ファイバが機械的応力を受けて複屈折現象が発
生したり、しゃ断器の振動などによって光ファイバが機
械的応力を受は複屈折現象が発生する場合でも、受光量
の絶対値は変化するが周期の数および位相は変化しない
。
発熱景が変化し1周囲温度が変化する場合や、太陽光の
照射の有無、外気温の変化などで周囲温度が変化する場
合に、光ファイバが機械的応力を受けて複屈折現象が発
生したり、しゃ断器の振動などによって光ファイバが機
械的応力を受は複屈折現象が発生する場合でも、受光量
の絶対値は変化するが周期の数および位相は変化しない
。
したがって本発明によれば、このような温度変化や振動
にもとずく応力の影響を受けずに高精度で、高信頼性を
有する電流測定装置を提供することができる。
にもとずく応力の影響を受けずに高精度で、高信頼性を
有する電流測定装置を提供することができる。
(実施例)
以下、本発明の一実施例を、第1図および第2図を参照
して説明する。被測定心体1の周囲に、シングルモード
の光ファイバ2を多数回巻いた光ファイバコイル2aお
よび、シングルモードの光ファイバ3を数回巻いた光フ
ァイバコイル3bを設置する。光フィイバコイル2aを
形成する光フィバ2の一端は、偏波面保存光ファイバ4
と、光コネクタ5で結合される。光ファイバコイル3b
を形成する光ファイバ3も同様に、その一端は、偏波面
保存光ファイバ6と光コネクタ7で結合される。偏波面
保存光ファイバ4の他端は、偏光装置8と。
して説明する。被測定心体1の周囲に、シングルモード
の光ファイバ2を多数回巻いた光ファイバコイル2aお
よび、シングルモードの光ファイバ3を数回巻いた光フ
ァイバコイル3bを設置する。光フィイバコイル2aを
形成する光フィバ2の一端は、偏波面保存光ファイバ4
と、光コネクタ5で結合される。光ファイバコイル3b
を形成する光ファイバ3も同様に、その一端は、偏波面
保存光ファイバ6と光コネクタ7で結合される。偏波面
保存光ファイバ4の他端は、偏光装置8と。
互いの偏波面を一致させた状態で結合さハ、レーザー光
源9から出射される光は、偏光装置8を通過した後、偏
波面保存光ファイバ4に入射される1゜一方、偏波面保
存光ファイバ6の他端も同様に、偏光装置10と互いの
偏波面を一致させた状態で結合され、レーザー光源1】
から出射される光は、偏光装置10を通過した後、偏波
面保存光ファイバ6に入射される。光ファイバコイル2
aを形成する光ファイバ2の他端は、検光装置12を介
して、マルチモードの光ファイバ13と結合される。こ
のとき、検光装置12の偏波面は任意の向きでよい。光
ファイバコイル3bを形成する光ファイバ3の他端は、
検光袋[1,4を介してマルチモードの光ファイバ15
と結合される。ここで、検光装置14の偏波面の向きは
、偏光装置10により形成された直線偏光波が、被測定
導体1に電流が流れていない状態で検光袋[i!(14
に入射する直前に有する偏波面の向きに対して、約45
°の角度をなすようにする。光ファイバ13の他端は、
受光素子16と結合され、また光ファイバ15の他端は
、受光素子17と結合し夫々電気信号に変換される。受
光索子16および17により得られたそれぞれの電気信
号は、電子回路部18に人力され、処理されて被測定導
体1に流れる電流値に比例した電気信号として出力され
る。レーザー光源9,11は駆動電源19により駆動さ
れる。
源9から出射される光は、偏光装置8を通過した後、偏
波面保存光ファイバ4に入射される1゜一方、偏波面保
存光ファイバ6の他端も同様に、偏光装置10と互いの
偏波面を一致させた状態で結合され、レーザー光源1】
から出射される光は、偏光装置10を通過した後、偏波
面保存光ファイバ6に入射される。光ファイバコイル2
aを形成する光ファイバ2の他端は、検光装置12を介
して、マルチモードの光ファイバ13と結合される。こ
のとき、検光装置12の偏波面は任意の向きでよい。光
ファイバコイル3bを形成する光ファイバ3の他端は、
検光袋[1,4を介してマルチモードの光ファイバ15
と結合される。ここで、検光装置14の偏波面の向きは
、偏光装置10により形成された直線偏光波が、被測定
導体1に電流が流れていない状態で検光袋[i!(14
に入射する直前に有する偏波面の向きに対して、約45
°の角度をなすようにする。光ファイバ13の他端は、
受光素子16と結合され、また光ファイバ15の他端は
、受光素子17と結合し夫々電気信号に変換される。受
光索子16および17により得られたそれぞれの電気信
号は、電子回路部18に人力され、処理されて被測定導
体1に流れる電流値に比例した電気信号として出力され
る。レーザー光源9,11は駆動電源19により駆動さ
れる。
次に電子回路部18の構成を第2図を参照して説明する
。受光素子16により得られた電気信号は、アンプ21
で増幅され、コンパレータ22に入力される。一方、ア
ンプ21の出力は同時に、平滑回路23により、平滑さ
れ、コンパレータ22のもう一方の入力端子に入力され
る。コンパレータ22は、この両方の信号の大きさを比
較し、両者が等しくなったときにパルスを出力する。こ
のパルスは、タイミングパルス発生器24に入力され、
タイミングパルス発生器24からの第1の出力は、演算
装置25に入力される。タイミングパルス発生器24か
らの第2の出力は、サンプルホールド27に人力され、
このときサンプルホールド27は、受光素子17および
アンプ26を通過した電気信号の大きさをサンプルし、
ホールドする。タイミングパルス発生器24からの第3
の出力は、コンパレータ29に入力され、コンパレータ
29は、サンプルホールド27とサンプルホールド28
にホールドされた電気信号の大小を比較し、比較結果に
応じて、正もしく負のパルスを出力し、演算装置25に
入力される。タイミングパルス発生器24からの第4の
出力は、サンプルホールド28に入力され、サンプルホ
ールド28は、サンプルホールド27にホールドされた
電気信号の大きさを取り込みホールドする。演算装置2
5は、タイミングパルス発生器24からの第1の出力を
カウントし、コンパレータ29からの入力信号の正負に
応じて、メモリに保存されている総カウント数に1を加
えるかもしくは1を引く操作を実行し、この総カウント
数に比例した電気信号を出力する。
。受光素子16により得られた電気信号は、アンプ21
で増幅され、コンパレータ22に入力される。一方、ア
ンプ21の出力は同時に、平滑回路23により、平滑さ
れ、コンパレータ22のもう一方の入力端子に入力され
る。コンパレータ22は、この両方の信号の大きさを比
較し、両者が等しくなったときにパルスを出力する。こ
のパルスは、タイミングパルス発生器24に入力され、
タイミングパルス発生器24からの第1の出力は、演算
装置25に入力される。タイミングパルス発生器24か
らの第2の出力は、サンプルホールド27に人力され、
このときサンプルホールド27は、受光素子17および
アンプ26を通過した電気信号の大きさをサンプルし、
ホールドする。タイミングパルス発生器24からの第3
の出力は、コンパレータ29に入力され、コンパレータ
29は、サンプルホールド27とサンプルホールド28
にホールドされた電気信号の大小を比較し、比較結果に
応じて、正もしく負のパルスを出力し、演算装置25に
入力される。タイミングパルス発生器24からの第4の
出力は、サンプルホールド28に入力され、サンプルホ
ールド28は、サンプルホールド27にホールドされた
電気信号の大きさを取り込みホールドする。演算装置2
5は、タイミングパルス発生器24からの第1の出力を
カウントし、コンパレータ29からの入力信号の正負に
応じて、メモリに保存されている総カウント数に1を加
えるかもしくは1を引く操作を実行し、この総カウント
数に比例した電気信号を出力する。
次に第1図、第2図に示される本発明の一実施例の作用
を第4図および第5図を参照して説明する。第4図(a
)、 (b)は、被測定導体1に流れる電流変化に対し
て、受光素子16および受光素子17が夫々受光する光
パワーの変化を表わしたものである。光ファイバコイル
2aの巻数は非常に多くとっであるため、この光ファイ
バコイル2aを通過する光は、被測定導体1に流れるわ
ずかな電流で大きなファラデー旋回を受ける。したがっ
て、測定しようとする電流領域においては、その偏波面
は空間的に何回も回転し、受光素子16が受光するパワ
ーは、第4図(a)に曲線35で示すように、電流値に
対して、周期的に変化する。この波形のは半周期を与え
る電流値の変化Δ工は電流値によらず常に一定である。
を第4図および第5図を参照して説明する。第4図(a
)、 (b)は、被測定導体1に流れる電流変化に対し
て、受光素子16および受光素子17が夫々受光する光
パワーの変化を表わしたものである。光ファイバコイル
2aの巻数は非常に多くとっであるため、この光ファイ
バコイル2aを通過する光は、被測定導体1に流れるわ
ずかな電流で大きなファラデー旋回を受ける。したがっ
て、測定しようとする電流領域においては、その偏波面
は空間的に何回も回転し、受光素子16が受光するパワ
ーは、第4図(a)に曲線35で示すように、電流値に
対して、周期的に変化する。この波形のは半周期を与え
る電流値の変化Δ工は電流値によらず常に一定である。
−力先ファイバコイル3bの巻数はそれほど多くなく、
光ファイバコイル3bを通過する光は、被測定導体1に
流れる電流により、それほど大きなファラデー旋回を受
けない。したがって、測定しようとする電流領域におい
ては、受光素子17が受光する光パワーは電流値に対し
て第4図(b)に曲線36で示すような単調増加もしく
は単調減少関数となる。検光装置14の偏波面の向きを
、被測定導体1に電流が流れていない状態の光の偏波面
に対して45″の角度をなすようにすることで、第4図
(b)の曲線36が単調関数となる電流領域を最大にと
ることができる。
光ファイバコイル3bを通過する光は、被測定導体1に
流れる電流により、それほど大きなファラデー旋回を受
けない。したがって、測定しようとする電流領域におい
ては、受光素子17が受光する光パワーは電流値に対し
て第4図(b)に曲線36で示すような単調増加もしく
は単調減少関数となる。検光装置14の偏波面の向きを
、被測定導体1に電流が流れていない状態の光の偏波面
に対して45″の角度をなすようにすることで、第4図
(b)の曲線36が単調関数となる電流領域を最大にと
ることができる。
上記のような光信号にもとずく電気信号が得られること
を考慮したうえで、第5図を参照し、電子回路部18の
作用を説明する。いま、被測定導体1に流れる電流値が
変化している場合には、アンプ21の出力波形は第5図
(a)に曲線37で示すような波形となる。これは、ア
ンプ21の出力は、受光素子16に入射する光パワーに
比例することから明きらかである。また、平滑回路23
の出力は同図曲線38に示すように、曲線37の平均値
のレベルとする。ここで、曲線37と曲線38の交点を
コンパレータ22は検出することになる。たとえば1=
1.で交わり、次に交わるのが1=11であったとする
と、時刻t。からt工の間に被測定導体1に流れる電流
の大きさはΔIだけ増加したかもしくは減少したかのど
ちらかであることがわかる。電流値が増加したのか減少
したかは、第5図(b)に曲線39で示すアンプ26の
出力信号を測定すればわかる。1=1゜のときのアンプ
26の出力に対して1=11のときの出力ΔPOが大き
くなっていれば増加、小さくなっていれば減少している
。この判断を、コンパレータ29が実施している。もし
、1=0での電流値が0であるとすれば、それ以後は、
上記の操作で、Δ工を加えたり引いたりすることにより
、電流値を求めることができる。この操作を、演算装置
25で実行している。ここで、本実施例による電流測定
装置の電流測定分解能はΔ工となり、このΔIにより写
えられるファラデー旋回角は90°である。
を考慮したうえで、第5図を参照し、電子回路部18の
作用を説明する。いま、被測定導体1に流れる電流値が
変化している場合には、アンプ21の出力波形は第5図
(a)に曲線37で示すような波形となる。これは、ア
ンプ21の出力は、受光素子16に入射する光パワーに
比例することから明きらかである。また、平滑回路23
の出力は同図曲線38に示すように、曲線37の平均値
のレベルとする。ここで、曲線37と曲線38の交点を
コンパレータ22は検出することになる。たとえば1=
1.で交わり、次に交わるのが1=11であったとする
と、時刻t。からt工の間に被測定導体1に流れる電流
の大きさはΔIだけ増加したかもしくは減少したかのど
ちらかであることがわかる。電流値が増加したのか減少
したかは、第5図(b)に曲線39で示すアンプ26の
出力信号を測定すればわかる。1=1゜のときのアンプ
26の出力に対して1=11のときの出力ΔPOが大き
くなっていれば増加、小さくなっていれば減少している
。この判断を、コンパレータ29が実施している。もし
、1=0での電流値が0であるとすれば、それ以後は、
上記の操作で、Δ工を加えたり引いたりすることにより
、電流値を求めることができる。この操作を、演算装置
25で実行している。ここで、本実施例による電流測定
装置の電流測定分解能はΔ工となり、このΔIにより写
えられるファラデー旋回角は90°である。
したがって、測定に必要な分解能の電流値に対して、光
ファイバコイル2aにより光が受けるファラデー旋回角
は90’以上となるように、シングルモードの光ファイ
バ2の巻数を決定しなければならない。
ファイバコイル2aにより光が受けるファラデー旋回角
は90’以上となるように、シングルモードの光ファイ
バ2の巻数を決定しなければならない。
被測定導体1に流れる電流値の変化により、導体の発熱
量が変化し、周囲温度が変化する場合や。
量が変化し、周囲温度が変化する場合や。
太陽光の照射の有無、外気温の変化などで周囲温度が変
化する場合に、光ファイバが機械的応力を受けて複屈折
現象が発生したり、しゃ断器の振動などによって光ファ
イバが機械的応力を受け、複屈折現象が発生する場合で
も、第4図(a)に示した電流変化ΔIの値はこのよう
な複屈折の影響を受けず、常に一定である。また、第4
図<a>の曲線35の振幅は複屈折により影響を受は変
化するが、位相は変化しない。本発明では、曲線35の
振幅は測定しないので、複屈折の影響を受けない高精度
な電流測定が行える。
化する場合に、光ファイバが機械的応力を受けて複屈折
現象が発生したり、しゃ断器の振動などによって光ファ
イバが機械的応力を受け、複屈折現象が発生する場合で
も、第4図(a)に示した電流変化ΔIの値はこのよう
な複屈折の影響を受けず、常に一定である。また、第4
図<a>の曲線35の振幅は複屈折により影響を受は変
化するが、位相は変化しない。本発明では、曲線35の
振幅は測定しないので、複屈折の影響を受けない高精度
な電流測定が行える。
また、光ファイバコイル2a、3bに光を伝送する光フ
ァイバとして、偏波面保存光ファイバ4,6を使用する
ことにより、偏光装置8,10をレーザー光源9,11
近傍に設置することができる。このことは、各ファイバ
結合部での光損失を減少させる上で効果的である。しか
も、ファイバ伝送路に存在する磁界の影響を受けること
はなくなる。したがって、光ファイバコイル2a、3b
とレーザ光源9.11の間の距離を長くとることができ
る。光ファイバ13.15は、光の強度信号を伝送する
ものであり、偏光特性は問題にしないので、どのような
光ファイバを使用してもよい、検光子12.14を介し
たシングルモードの光ファイバ2,3との結合効率を考
慮すると断面積の大きなマルチモードの光ファイバが得
策である。
ァイバとして、偏波面保存光ファイバ4,6を使用する
ことにより、偏光装置8,10をレーザー光源9,11
近傍に設置することができる。このことは、各ファイバ
結合部での光損失を減少させる上で効果的である。しか
も、ファイバ伝送路に存在する磁界の影響を受けること
はなくなる。したがって、光ファイバコイル2a、3b
とレーザ光源9.11の間の距離を長くとることができ
る。光ファイバ13.15は、光の強度信号を伝送する
ものであり、偏光特性は問題にしないので、どのような
光ファイバを使用してもよい、検光子12.14を介し
たシングルモードの光ファイバ2,3との結合効率を考
慮すると断面積の大きなマルチモードの光ファイバが得
策である。
次に本発明の他の実施例を説明する。第1図に示す偏光
装置8として、第6図に示すような、ブラッグセルを用
いた偏光装置を使用することもできる。図において41
a、 41bは偏光ビームスプリッタ、42.43はブ
ラッグセル44a、 44b、 44cはプリズム、4
5はドライバである。このような偏光装置はすでに市販
されており、実用に供することができる。この偏光装置
では、わずかに周波数の異なる2つの直線偏光波を、第
7図に示すように偏波面が直交するように重ね合わせた
光ビームを出力する。このような偏光波を使用すること
により。
装置8として、第6図に示すような、ブラッグセルを用
いた偏光装置を使用することもできる。図において41
a、 41bは偏光ビームスプリッタ、42.43はブ
ラッグセル44a、 44b、 44cはプリズム、4
5はドライバである。このような偏光装置はすでに市販
されており、実用に供することができる。この偏光装置
では、わずかに周波数の異なる2つの直線偏光波を、第
7図に示すように偏波面が直交するように重ね合わせた
光ビームを出力する。このような偏光波を使用すること
により。
第4図の曲線35で示した周期を172にすることがで
き、分解能をΔI/2にできる。もし、分解能をΔIに
保つとすれば、シングルモードの光ファイバ2の巻数を
172に減らすことができる。したがって測定に必要な
分解能の電流値に対して、ファラデー旋回角は45″以
上となるようにシングルモードの光ファイバ2の巻数を
決定する。
き、分解能をΔI/2にできる。もし、分解能をΔIに
保つとすれば、シングルモードの光ファイバ2の巻数を
172に減らすことができる。したがって測定に必要な
分解能の電流値に対して、ファラデー旋回角は45″以
上となるようにシングルモードの光ファイバ2の巻数を
決定する。
以上のように本発明によれば被測定導体に巻かれた巻数
の夫々異るシングルモードの光ファイバから成る2つの
光ファイバコイルを設け、夫々の光ファイバコイルの一
端には偏波面保存光ファイバを接続し、他端には検光子
を通して光ファイバを接続し、前記偏波面保存光ファイ
バの端部から光を入射させ前記光ファイバから出射させ
て電気信号に変換し、この2つの電気信号により被測定
導体に流れる電流値を測定するようにしたので、振動や
温度変化が大きい環境でも高精度で電流を計測できる光
ファイバ電流測定装置を得ることができる。
の夫々異るシングルモードの光ファイバから成る2つの
光ファイバコイルを設け、夫々の光ファイバコイルの一
端には偏波面保存光ファイバを接続し、他端には検光子
を通して光ファイバを接続し、前記偏波面保存光ファイ
バの端部から光を入射させ前記光ファイバから出射させ
て電気信号に変換し、この2つの電気信号により被測定
導体に流れる電流値を測定するようにしたので、振動や
温度変化が大きい環境でも高精度で電流を計測できる光
ファイバ電流測定装置を得ることができる。
第1図は1本発明の一実施例を示す光ファイバ電流測定
装置の全体構成を示すブロック図、第2図は同じく電子
回路部の構成を示すブロック図、第3図は従来の光ファ
イバ電流測定装置の全体構成を示すブロック図、第4図
(a) 、 (b)は、夫々電流値に対する受光パワー
の変化を表わす特性図、第5図(a) 、 (b)は夫
々本発明の一実施例の動作原理を示す特性図、第6図は
2本発明の他の実施例を示す偏光装置の構成を示す概略
構成図:第7図は、他の実施例に使用する光の偏光状態
を示した説明図である。 ]−・・・被測定導体 2.3・・・シングルモードの光ファイバ4.6・・・
偏波面保存光ファイバ 5,7・・・コネクタ8.10
・・・偏光袋[9,1+・・・レーザー光源12.14
・・・検光装置 13.15・・・マルチモードの光ファイバ16、17
・・・受光素子 180′電子回路部19・
・・駆動電源 21.26・・・アンプ
22.29・・・コンパレータ 23・・・平
滑回路24・・・タイミングパルス発生器 25・・・
演算装置27.28・・・サンプルホールド 31.
32・・・レンズ33・・・演算回路 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第1図 (α) 第4図 受L\°7− to tt t2t3t、4is it> 時
間tb) 第5図
装置の全体構成を示すブロック図、第2図は同じく電子
回路部の構成を示すブロック図、第3図は従来の光ファ
イバ電流測定装置の全体構成を示すブロック図、第4図
(a) 、 (b)は、夫々電流値に対する受光パワー
の変化を表わす特性図、第5図(a) 、 (b)は夫
々本発明の一実施例の動作原理を示す特性図、第6図は
2本発明の他の実施例を示す偏光装置の構成を示す概略
構成図:第7図は、他の実施例に使用する光の偏光状態
を示した説明図である。 ]−・・・被測定導体 2.3・・・シングルモードの光ファイバ4.6・・・
偏波面保存光ファイバ 5,7・・・コネクタ8.10
・・・偏光袋[9,1+・・・レーザー光源12.14
・・・検光装置 13.15・・・マルチモードの光ファイバ16、17
・・・受光素子 180′電子回路部19・
・・駆動電源 21.26・・・アンプ
22.29・・・コンパレータ 23・・・平
滑回路24・・・タイミングパルス発生器 25・・・
演算装置27.28・・・サンプルホールド 31.
32・・・レンズ33・・・演算回路 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第1図 (α) 第4図 受L\°7− to tt t2t3t、4is it> 時
間tb) 第5図
Claims (1)
- 被測定導体に巻かれた巻数の夫々異るシングルモードの
光ファイバから成る2つの光ファイバコイルを設け、夫
々光ファイバコイルの一端には偏波面保存光ファイバを
接続し、他端には検光子を通して光ファイバを接続し、
前記偏波面保存光ファイバの端部から光を入射させ前記
光ファイバから出射させて電気信号に変換し、この2つ
の電気信号により被測定導体に流れる電流値を測定する
ようにしたことを特徴とする光ファイバ電流測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63120588A JPH01291171A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 光ファイバ電流測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63120588A JPH01291171A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 光ファイバ電流測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01291171A true JPH01291171A (ja) | 1989-11-22 |
Family
ID=14789989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63120588A Pending JPH01291171A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 光ファイバ電流測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01291171A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105445522A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-30 | 山东电力设备有限公司 | 一种高可靠性全光纤电流互感器 |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP63120588A patent/JPH01291171A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105445522A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-30 | 山东电力设备有限公司 | 一种高可靠性全光纤电流互感器 |
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