JPS5935156A

JPS5935156A - 光変流器

Info

Publication number: JPS5935156A
Application number: JP57144724A
Authority: JP
Inventors: Genji Takahashi; 高橋　源治; Tadashi Sato; 忠佐藤; Yoshiaki Inui; 乾　芳彰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-08-23
Filing date: 1982-08-23
Publication date: 1984-02-25

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】本発明は光変流器に係り、特に、高電圧導体に流れる電
流を測定するに好適な光変流器に関する。

周知の如く、電流による磁界中に置かれた鉛ガラス等の
透明物質中を直線偏光が通過すると、直線偏光の偏光面
は、次の式で示される角度θだけ回転する。

θ＝ＶＨＬ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・　（１）ただし、■はヴエル
デ定数、Ｈは光の進行方向の磁界の強さ、Ｌは透明物質
を通過する光の光路長である。

この現象をファラデー効果、ファラデー効果を示す物質
を磁気的旋光体といい、上記（１）式の角度θを周知の
方法で検出し、磁界の強さＨを検出することで、磁気的
旋光体近傍に流れる電流を測定する光変流器が一般的に
知られている（８．３ａｉｔｏ、他４　：　Ｔｈｅ　Ｌ
ａ５ｅｒ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　’ｐｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ
　ｆｏｒＢＨｙ　ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏ
ｎ　Ｌｉｎｅｓ＋ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕ
ａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ＶＯＩ、ＱＥ−
２、Ｎｏ、　８、Ａｕｇ　１９６６　）。

この光変流器の一例を第１図に示す。発光ダイオード、
レーザダイオードおよびレーザ等の１つで構成された光
源１で発光された光線の一部は、光フアイバ２内を伝播
し、集光レンズ３で集光され、高分子フィルム、蒸着膜
および偏光プリズム等の周知の偏光子４で直線偏光にさ
れた後、磁気的旋光体５に入射される。磁気的旋光体５
は、中央部に１次導体１２が貫通される貫通孔を備えた
略四角形状の平板で構成されており、磁気的旋光体５に
入射される入射光ａは、各角部で２回全反射されて１欠
溝体１２を一周して射出光すとなり、検光子６、集光レ
ンズ７．８および光ファイバ９．１０を介して受光器１
１に受光される。この磁気的旋光体５によれば、入射光
ａが各角部で２回全反射（合計６回）されるため直線偏
光が楕円偏光に変化し、角変θの量が低下して出力感度
が低下しないようにされている（斉藤他３；レーザによ
る電力用電流電圧測定装置に関する基礎的研究；東京大
学生産技術研究報告。ＶＯｌ、　２８、Ｎｏ、　５、Ｍ
ａｒｃｌｔ　１９８０　）。

ここで、直線偏光の偏光面のファラデー効果による回転
は光路に対して平行な磁界の強さと光路長に比例し、磁
気的旋光体５に入射した直線偏光は１欠溝体１２を一周
して射出するため、ファラデー効果による回転角度θは
、次の（２）式で表わされ、光路と鎖交している１次導
体の電流■にのみ比例する。

θ＝ＶＶＨ（ｌｔ＝ＶＩ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（２）ただし、ｔは光路長である。

なお、１欠溝体１２の近傍に存在する他の導体に流れる
電流は、上記光路に沿っての積分で零となるため、影響
を無視することができる。

上記のように磁気的旋光体を用いた光変流器は、他の導
体に流れる電流に影響されることなく特定の導体に流れ
る電流を測定できるという非常に優れた特徴を有してお
り、磁気的旋光体としては、鉛ガラス、重フリントガラ
ス、磁性ガラスおよび石英ガラス等が用いられている。

しかし、材質が異るとファラデー効果による回転量が異
り、単一材質の磁気的旋光体を光変流器として用いる場
合には、測定範囲に限界が生じる。例えば、鉛ガラスの
ファラデー効果による回転角度は、波長６３３ｎｍの光
の場合で０．１２分／ＡＴであるが、同一形状および同
一大きさの石英ガラスの場合には、０、０１２分／ＡＴ
と々り鉛ガラスの１／１０になる。

すなわち、鉛ガラスの場合には回転角度が大きいので低
磁界の測定には適しているが、高磁界においては回転角
度が飽和してしまって正磁な測定ができない。一方、石
英ガラスの場合には回転角度が小さいので高磁界の測定
には適するが、低磁界の測定には感度が悪すぎて精度が
低下してし貰う。

このように、従来の磁気的旋光体を用いた光変調器では
、広範囲を連続的に測定できない、という問題点がある
。

本発明は上記問題点を解消すべく成されたもので、高精
度で広範囲な電流測定を可能にした光変流器を提供する
ことを目的とする。

本発明の構成は、従来の磁気的旋光体を用いた光変流器
において、磁気的旋光体の材質を異ならせて複数個並列
に配置したものである。この結果、測定範囲に応じて１
個の磁気的旋光体が使用でき、低磁界から高磁界にわた
って広範囲な測定が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第２図に本発明の一実施例を示す。なお、第２図にお
いて第１図と対応する部分には、同一符号を付して説明
を省略する。

図に示すように、１欠溝体１２に流れる電流と鎖交する
ように内部に光路を備えかつ鉛ガラスで形成された第１
の磁気的旋光体５と、１欠溝体１２に流れる電流と鎖交
するように内部に光路を備えかつ石英ガラスで形成され
た第２の磁気的旋光体１３とが並列に配置されている。

第１の磁気的旋光体５には、光源１から光ファイバ２、
集光レンズ３および偏光子４を介して直線偏光が入射さ
れる。入射された直線偏光は、平板状の第１の磁気的旋
光体５の各角部で２回全反射され、１欠溝体１２を一周
した後射出面から射出され、ローションプリズム、ウォ
ラストンプリズムおよび偏光ビームスプリッタ等で構成
された検光子６で分光され、集光レンズ７．８および光
ファイバ９．１０を介してフォトダイオード等の受光器
１１に受光されて電気信号に変換される。

この電気信号は、演算器１４で回転角度信号Ｖ。

に変換され、オア回路１５に入力される。

前述と同様に、第２の磁気的旋光体１３には、光源１′
から光ファイバ２′、集光レンズ３および偏光子４′を
介して直線偏光が入射される。入射された直線偏光は、
前述と同様に第２の磁気的旋光体１３の各角部で２回全
反射され、１欠溝体１２を一周した後射出面から射出さ
れ、検光子６′で分光てれ、集光レンズ７′、８′およ
び光ファイバ９’、１０”ｅ介して受光器１１′に受光
されて電気信号に変換される。この電気信号は、演算器
１４′で回転角度信号ｖｂに変換され、オア回路１５に
入力される。

そして、回転角度信号ｖ、、ｖ、の最大値がオア回路１
５から出力される。オア回路１５から出力される信号は
、第３図に示す実線のようになり、低磁界から高磁界に
かけて電流測定が可能となる。

以上説明したように本発明によれば、他の電流に影響さ
れることなく電流の測定範囲を拡大して、しかも精度の
良い測定ができる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光変流器を示す概略図、第２図は、本
発明の一実施例を示す概略図、第３図は、光変流器の出
力を示す線図である。１・・・光源、４・・・偏光子、６・・・検光子、５．
１３・・・情（区出力 ≠Ｚ口エ−ｊ；ＪＶ

Claims

【特許請求の範囲】

１、光源と、被測定電流と鎖交するように内部に光路を
形成した磁気的旋光体と、前記光源と前記磁気的旋光体
の入射面との間に配置された偏光子と、前記磁気的旋光
体の射出面側に配置された検出子とを備え、前記磁気的
旋光体を通過した直線偏光の偏光面の回転角度に基づい
て前記電流の大きさを検出する光変流器において、前記
磁気的旋光体の材質を異ならせて複数個並列に配置した
ことを特徴とする光変流器。