JPS5811867A - 光による電圧及び温度検出装置 - Google Patents

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】 この発明は、電気光学効果を利用する電気光学材料を用
いて、電圧及び温度の検出を行う装置に関するものであ
る。

光による電圧の検出は、従来、電気光学材料の電気光学
効果として、よく知られている現象を利用する。

又、光による温度検出の方法としては、電気光学材料の
光吸収端が温度により変化する現象を利用する。

第１図に、電気光学効果による一般的な電圧検出装置の
説明図を示す。電気光学効果に使用出来る光は、必ずし
もレーザ光に限らないが、位相９周波数、偏波面等がそ
ろって扱いやすいので、通常は、レーザ光を用いる。従
って、矢印（１）から入射したレーザ光は、偏光子（２
）によシ、偏光面のそろった光だけが選択されて、被測
定電圧が電極（３）　（３）間に印加された電気光学材
料（４）に入射される。（５）（５）はリード線である
。電気光学材料中では、光は直交する二成分の偏波方向
をもつ光になって、電気光学材料すなわち結晶中を伝わ
る。入射光を直交する二成分に分解したそれぞれの成分
は、入射面では同位相であるが、結晶中では、印加電圧
によって定まり、偏波方向によって異なる屈折率によっ
て速度が変化して結晶内を伝わシ、結晶端で合成されて
出射光となる。この結果、結晶を出射した光は、印加電
圧に比例した位相差が生じ、楕円偏光となる。この光を
１／４波長板（６）を通して、楕円偏光に変換する。そ
の光を、検光子（７）を通し。

出射光（８）を受光器（９）で測定することにより、印
加電圧に比例した光出力変化として検出される。なお受
光器＋９１は光の強度を検出するものである。なお又電
気光学材料（４）には、リード線（５）　（５）を介し
て、その電極（３）　（３１間に電圧を印加しているが
、電気光学材料（４）を電界中に挿入し、その電極（３
）　（３１間に電圧を誘起して加えるようにしてもよい
。

第２図は同出願人が公表しているもので、電気光学材料
の光吸収端の温度変化を利用した光による温度検出装置
の説明図である。光（ｌＯ）を電気光学材料（４）に入
射し出射した光（ロ）の強度を受光器（２）で測定する
。光αＤの強度により電気光学材料（４）の温度、換言
すれば電気光学材料（４）の温度に影響を与えた周囲の
温度が検出できる理由を第３図を用いて説明する。

第３図は電気光学材料の光吸収特性と入射光との関係を
示す図である。０は電気光学材料の吸収特性曲線で、θ
４）　Ｑ６）　Ｈはそれぞれ温度Ｔ、　、　’Ｉ”、　
、　Ｔ。

（温度関係ＴＩ　＜　Ｔ２　＜　Ｔ！　）における光吸
収端である。

α力は光吸収端が温度によって変化する光吸収端領域で
ある。（１０）は電気光学材料（４）に入射する光で、
そのスペクトル分布を示している。吸収特性曲線（至）
は光の波長に対する光透過率の強度を現わしているので
、その光吸収端領域を含む入射光（ｌＯ）を電気光学材
料（４）に入射させるとその材料（４）を透過して出射
する光の量は、光吸収端に応じて異なシ、温度Ｔ、が太
く、温度Ｔ、で小さくなる。そのため電気光学材料（４
）の温度と透過する光の強度との関係は第４図のように
なる。その結果電気光学材料（４）からの出射光の強度
を受光器（ハ）で測定すれば電気光学材料（４）の温度
、換言すればその周囲温度を検出することができる。

この発明は、第１図で示した光による電圧検出と、第２
図で示した光による温度検出とを同じ電気光学材料を使
用して達成しようとするものである。以下この発明の一
実施例を図面と共に説明する。

第５図はこの発明の光による電圧及び温度検出装置の一
実施例を示すものである。電気光学材料（４）で電Ｗｉ
（３）　（３）間に加わった電圧を測定するには、第１
図で説明した方法によυ検出される。前に触れたように
、電極（３）　（３）間に加える電圧はリード線（５）
　（５）間に印加してもよいし、電気光学材料（４）を
電界中に置いて電極（３）　（３）間に電圧を加えても
よい。

次に電気光学材料（４）でその材料（４）の温度を測定
するには、第２図で説明した方法により検出される。

このとき電圧を検出するときの光路と温度を検出すると
きの光路は異にすることが同時測定のときは望まれる。

光路を異にすることによシ温度測定用の光は電圧測定の
ための光変調の影響を除くことができる。第５図の実施
例でば電気光学材料（４）の異なる面に光（１）と光（
１０）を入射させ、光（１）から光（８）への光路と、
光（１０）から光０ηへの光路を異ならせている。

第６図は電気光学材料（４）の吸収特性曲線（２）と電
圧測定用の光（１）及び温度測定用の光（１０１の関係
を示す図で、光（１）の波長と光（ｌＯ）の波長とは重
ならないものを使用する。この発明の実施例では、電圧
測定に用いる光（１）の波長は、温度測定に使用する光
（１０）の波長よシも充分長い波長の光を使用して相互
の影響を避けるようにしている。

第６図の＋１１１９は光吸収特性（至）の長波長側光吸
収端領域で、この領域を含む波長の光を、温度測定用の
光として使用することが可能である。

最近の光ファイバーによる通信技術の発展により、従来
者えられなかった近赤外域の光が、光ファイバーで容易
に送る事が出来るようにンｚつた。

この検出装置に使用する光も、光ファイバーを使用して
遠隔地から、電圧、温度を測定するために近赤外レーザ
光を使用出来る。

実施例として、温度測定光として、波長０．８μｍ帯の
ガリウム・アルミニュム・ひ素発光ダイオードの光を使
用し、電気光学材料にガドミウムテルライド結晶を使用
すると、温度は、０°０から３００°０まで容易に測定
出来る。

又、電圧測定光としては、例えば、インジウム・ガリウ
ム・ひ素・燐系発光ダイオード　波長１．３μｍ帯の発
光ダイオードの光を用いる。

光源は、発光ダイオードに限定されるものではなく、レ
ーザダイオード光等あらゆる可能性が考えられる。又、
ファイバーの使用に限定されるものでもない。又、電気
光学材料としても、他にガリウム・ひ素やその他の化合
物半導体等各種考え得る。

以とのようにこの発明によシ、同じ電気光学材料を用い
て、電圧及び温度の測定ができ、検出装置が小形できる
。又温度が検出されるため、この温度を使用して、電圧
測定に対する温度補償が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気光学材料を使用した従来の光による電圧検
出装置を示す構成図、第２図は電気光学材料を使用した
すでに公表した光による温度検出装置を示す構成図、第
３図は電気光学材料の光吸収特性と入射光との関係を示
す図、第４図は、電気光学材料の温度と透過する光の強
度との関係を示す図、第５図はこの発明の光による電圧
及び温度検出装置の一実施例を示す構成図、第６図は電
気光学材料の吸収特性曲線と電圧及び温度検出用光との
関係を示す図である。 図中、（２）は偏光子、（４）は電気光学材料、（３）
　（３）は電極、（６）は１／ｉ波長板、（７）は検光
子、（９）（２）は受光器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 第３図 第４図 Ｔｌ７２−１３　　一温度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電極間に被測定電圧が加えられる電気光学効果を
   利用する電気光学材料、この電気光学材料の光吸収端領
   域の波長を含む第１の光を上記電気光学材料に入射し、
   出射した光により上記電気光学材料の温度を検出する装
   置、並びに上記第１の光の波長と重ならない波長の第２
   の光を偏光子を介して、被測定電圧が加えられた上記電
   気光学材料に入射し、出射した光を検光子を介して計測
   することにより上記被測定電圧を検出する装置を備えた
   光による電圧及び温度検出装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、第１
   の光の光路と第２の光の光路とを異にしたことを特徴と
   する光による電圧及び温度検出装置。 （３）特許請求の範囲第１項又は第２項記載のものにお
   いて、上記第２の光の波長は上記第１の光の波長よシ長
   いことを特徴とする光による電圧及び温度検出装置。