【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用量子传感器的技术，更详细而言，本专利技术涉及一种使用量子传感器的磁场及电场的相位差测定装置、方法、及包括相位差测定装置的电气设备。
技术介绍
1、在电力系统中，若经由电线线路供给交流电，则会在电线线路中流通无功功率。若无功功率增大，则电力的损失增大，因此在电力系统中连接有调整功率因数的装置，对提高电力系统的稳定性或抑制电力变动发挥大的效果。例如专利文献1公开了一种调整配电线的无功功率的系统。
2、调整功率因数的装置被称为调相设备。调相设备中有电力用电容器、分路反应器、同步调相机、及静止无功功率补偿装置(svc：static var compensator)等。在使用调相设备调整电力系统的功率因数来改善功率因数时，对在电力系统中流通的无功功率进行测定。无功功率是使用电压的有效值、电流的有效值、以及电压及电流的相位差来表示。
3、在电线线路中流通有大电流或高电压。例如在超高压变电所，十几万伏特的高电压在送电线中流通，在配电用的变电所，数千伏特至数万伏特的高电压在配电线中流通。为了计测在电线线路中流通的大电流或高电压，在变电所中除了设置调相设备以外，还设置有变流器或变压器等互感器。目前关于在电线线路中流通的交流电，在连接于送电线或配电线的非绝缘系统的互感器中(或在互感器的周边的电路中)，通过分别测定电压的相位及电流的相位，来测定电压的相位与电流的相位之间的相位差。调相设备基于所测得的相位差调整电力系统的功率因数。
4、而且，近年来，作为测定磁场的传感器元件的材料，金刚石受到关注
5、nv中心在空位捕获了电子的状态(负电荷状态，以下称为“nv-”)下，表现出被称为电子自旋的磁性性质。所述nv-与未捕获电子到达状态(中性状态，以下称为“nv0”)相比，表现出长的横向弛豫时间(退相干时间，以下称为“t2”)。即，nv-的电子自旋状态在使沿着外部磁场的纵方向(以下称为“量子化轴”)一致的电子自旋的磁化向横方向倾斜后，各自旋的进动导致各朝向偏移直至整体的横磁化消失为止的时间长。而且，nv-在室温(约300k)下也表现出长的t2值。
6、nv-的电子自旋状态对外部的磁场产生反应而变化，所述电子自旋状态的测定也可在室温下进行，因此包含nv中心的金刚石可用作磁场传感器元件的材料。
7、例如专利文献2公开了一种通过利用金刚石中的电子自旋的磁共振来测定交流磁场的方法。自旋被赋予了基于自旋回波法的脉冲序列。
8、例如专利文献3公开了一种通过针对金刚石中的电子自旋的光探测磁共振(optically detected magnetic resonance：odmr)法来测定交流磁场的方法。nv中心被激光束所激发，通过对从nv中心发出的荧光强度的变化进行测定，来检测与自旋状态相关的磁共振信号(相位信息)。
9、用作磁场传感器元件的传感器除了使用金刚石的色心的传感器以外，还存在例如使用碳化硅(sic)中的色心的传感器或光泵磁力计(optically pumped atomicmagnetometer，opm)、超导量子干涉仪(superconducting quantuminterference device，squid)等各种种类。这些金刚石的色心、碳化硅的色心、光泵磁力计、及超导量子干涉仪是利用量子效应来计测物理量，因此被称为量子传感器。
10、现有技术文献
11、专利文献
12、专利文献1：日本专利特开2012-105488号公报
13、专利文献2：日本专利特开2012-103171号公报
14、专利文献3：日本专利特开2017-75964号公报
技术实现思路
1、专利技术所要解决的问题
2、对于流通大电流或高电压的电线线路的交流电，若在非绝缘系统的互感器中(或在互感器的周边的电路中)要测定电压及电流的相位差，则互感器需要用来保护电路不因大电流或高电压受损的保护电路。其结果为，包括互感器或开关器等送变电机器及电线线路的电气设备的规模变大且变得昂贵。近年来，设置了例如用来将来自太阳光发电设施的直流电力关联至电力系统的各种设备，电气设备的规模也有所增大。对于在电气设备中流通的交流电，要求在无需保护电路的情况下测定电压及电流的相位差。
3、而且，若因经年变化导致电气设备自身出现故障的征兆，则于因在电气设备中流通的交流电的变动所产生的微小的电场与微小的磁场之间产生相位差。为了立即察觉到电气设备的故障的征兆，也要求高灵敏度地测定磁场及电场的相位差。
4、本专利技术的课题在于高灵敏度地测定多个物理场之间的相位差。
5、解决问题的技术手段
6、用来解决所述课题的本专利技术包括例如以下所示的态样。
7、(项1)
8、一种相位差测定装置，其包括：
9、电磁波照射部，将用来对因与由交流信号产生的第一物理场或第二物理场的相互作用而发生变化的量子传感器元件的电子自旋状态进行操作的电磁波重复照射至所述量子传感器元件；及
10、相位差测定部，获取与所述第一物理场或所述第二物理场进行相互作用后的多个所述电子自旋状态，基于所获取的多个所述电子自旋状态，对多个物理场之间的相位差进行测定。
11、(项2)
12、根据项1所记载的相位差测定装置，其中所述相位差测定部包括：
13、第一物理场相位算出部，基于与所述第一物理场进行相互作用后的多个所述电子自旋状态，算出所述第一物理场的相位；及
14、第二物理场相位算出部，基于与所述第二物理场进行相互作用后的多个所述电子自旋状态，算出所述第二物理场的相位，
15、基于所算出的所述第一物理场的相位与所述第二物理场的相位，测定所述相位差。
16、(项3)
17、根据项2所记载的相位差测定装置，其中
18、所述第一物理场相位算出部通过拟合和与所述第一物理场进行相互作用后的多个所述电子自旋状态相对应的时间序列的多个数据，算出所述第一物理场的相位，
19、所述第二物理场相位算出部通过拟合和与所述第二物理场进行相互作用后的多个所述电子自旋状态相对应的时间序列的多个数据，算出所述第二物理场的相位。
20、(项4)
21、根据项1至3中任一项所记载的相位差测定装置，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相位差测定装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中所述相位差测定部包括：
3.根据权利要求2所述的相位差测定装置，其中
4.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中
5.根据权利要求3所述的相位差测定装置，其中
6.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中所述相位差测定部还包括：
7.根据权利要求6所述的相位差测定装置，其还包括：
8.根据权利要求7所述的相位差测定装置，其中
9.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中
10.一种相位差测定方法，其包括：
11.根据权利要求10所述的相位差测定方法，其中测定所述相位差的工序包括：
12.根据权利要求11所述的相位差测定方法，其中
13.一种电气设备，其包括如权利要求1至9中任一项所述的相位差测定装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种相位差测定装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中所述相位差测定部包括：
3.根据权利要求2所述的相位差测定装置，其中
4.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中
5.根据权利要求3所述的相位差测定装置，其中
6.根据权利要求1所述的相位差测定装置，其中所述相位差测定部还包括：
7.根据权利要求6所述的相位差测定...
【专利技术属性】
技术研发人员：水落宪和，恩斯特·大卫·赫布施莱布，森下弘树，済藤纮矢，出口洋成，辰巳夏生，林司，
申请(专利权)人：国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：
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