[发明专利]光计测装置及其制造方法

说明书

本发明涉及应用法拉第原理，测定电流的光计测装置，特别是涉及该光学系统安装箱的构造。

作为现有光计测装置的一种，参照用于电力用GIS系统中的表示GIS用光变流器的图6进行说明。

导体8设置在GIS箱10内，该箱内部密封有数个气压的绝缘气体，将其卷绕以加工组装，再由石英或铅玻璃等构成的传感器2围住。光源发出的光经送信光纤71射入光学系统安装箱31内，在箱内变换成规定的线性偏振光后，透过为了保持GIS箱10内的气体压力而设置的压力封闭窗并到达传感器2。在传感器2内经多次反射通过导体附近的线性偏振光再次透过压力封闭窗射入光学系统安装箱31内。根据法拉第原理，由于流过导体8的电流量与周围产生的磁场强度成比例，偏光面发生转动，因此再次射入光学系统安装箱31内的线性偏振光根据导体8的电流量而转动。由光学系统安装箱31将线性偏振光矢量分解成相互垂直的XY成分，分别射向X成分用收信光纤72和Y成分用收信光纤73。之后，到达图未示的受光器，变换成电信号后，由信号处理电路算出所求的电流值。

下面，描述光学系统安装箱31内的构造。从收信光纤71入射的光由透镜33变换成平行空间光线后，被方解石的格兰-汤姆森棱镜构成的偏光器变换成线性偏振光，射向前述的压力封闭窗11，另一方面，旋转后，再次入射光学系统安装箱31的线性偏振光射入由方解石的偏光棱镜和偏光射束分裂器构成的检光器35，被分离成相互垂直的两束光。这些X成分光和Y成分光分别由透镜33聚光后，射向前述的X成分用收信光纤72及Y成分用收信光纤73。为了使各光学部件间的光轴一致并固定，使用光学部件安装架32。

然而，上述构成存在以下的问题。

第一问题是在上述构成中为维持高精度时光束在气体中传播的距离过长。例如，从某光学部件向光纤射入光束，两者间的距离为5毫米时，由于光纤的芯部直径为数微米，只这些就要求1万倍左右的精度。另一方面，因为环境温度的变化会使气体的折射率变化，所以光束方向也会变化，通过光学部件间的光量也会变化。

第二问题是在这种构成中，为了维持高精度，光学系统安装箱31内的各构成部件间的构造过于复杂，即环境温度变化引起的热变形导致部件间的光轴出现偏位，而且受振动或冲击，其出现不稳定。

第三问题也就是第一及第二问题的结果，是有关光变流器整体大型化这方面，特别是这违反了GIS整体小型化的要求。

本发明的目的是解决上述的各个问题，提供一种对环境温度变化不会损失精度的小型轻量的光计测装置。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种电流测量装置，它是将从光源射入的光变换成线性偏振光，将通过通电导体附近而回转的上述线性偏振光分离成相互正交的2个偏振光成分，通过求出回转角而求出通电电流值，其特征在于：

容纳把来自光源的入射光变换成线性偏振光的偏光部和用于取出从上述回转的线性偏振光分离成相互正交的2个偏振光成分的检光部的光学系统容纳箱，以及在来自光源的光入射或射出该光学系统容纳箱时使光轴一致的光学系统安装件，是通过将由热膨胀系数小的相同或同种部件形成的多个部件焊接固定，而形成一体。

在具有这种结构的电流测量装置中，由于光学容纳箱由相同的部件构成其外箱，因此在环境温度变化时，可防止热膨胀系数不同而引起的热变形。

在上述光学系统容纳箱中，配置用来反射上述偏光部和上述检光部、调节光路轴的反射镜。

在这样构成的电流测量装置中，因光路反射多次，能够缩短光学系统容纳箱内的光路长度，此外，也可以相互平行地配置多个光纤，所以能够简化电流测量装置及使其小型化。

上述偏光器配置在能接受光源射入的光的位置，而且导体侧的表面是半反镜，将第一检光器和第二检光器配置成通过上述反射镜能够形成光路，其中第一检光器相对于上述偏光器的偏光方向被设定为45度且导体侧的面为半反镜，第二检光器相对于上述偏光器的偏光方向被设定为45度且相对于上述第一检光器的偏光相位设定为90度。

在这样构成的电流测量装置中，能够简单且有效地反射光路，而且，能够有效地分解通过导体附近偏光的线性偏振光。

靠近上述偏光器和检光器的光源侧的透镜使用折射率分布型的柱形透镜。

在具有这种构成的电流测量装置中，容易把光源侧的光学部件安装到安装件上，并可使装置整体小型化。

比上述偏光器和检光器靠近导体侧的透镜是使用由橡胶粘接剂以固定消除了畸变的凸透镜。

在具有这种电流测量装置中，不改变通过的光的偏光装置且从周围施加压力时，可由橡胶粘接剂将其吸收，从而可进一步提高测定精度。