DE19517128A1

DE19517128A1 - Verfahren und Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit Off-set-Faraday-Rotation zur Temperaturkompensation

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Publication number: DE19517128A1
Application number: DE1995117128
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Bosselmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-11-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes. Unter einem magneti schen Wechselfeld wird dabei ein Magnetfeld verstanden, das in seinem Frequenzspektrum nur von Null verschiedene Fre quenzanteile aufweist.

Es sind optische Meßverfahren und Meßanordnungen zum Messen eines Magnetfeldes bekannt, bei denen der magnetooptische Faraday-Effekt ausgenutzt wird. Unter dem Faraday-Effekt ver steht man die Drehung der Polarisationsebene von linear pola risiertem Licht in Abhängigkeit von dem Magnetfeld. Der Dreh winkel ist dabei proportional zum Wegintegral über dem Ma gnetfeld entlang des von dem Licht zurückgelegten Weges mit der Verdet-Konstanten als Proportionalitätskonstanten. Die Verdet-Konstante ist abhängig von dem Material, in dem das Licht verläuft, von der Temperatur in diesem Material und von der Wellenlänge des Lichts. In dem zu messenden Magnetfeld wird eine den Faraday-Effekt zeigende Sensoreinrichtung ange ordnet, die aus einem optisch transparenten Material und im allgemeinen aus Glas besteht und mit einem oder mehreren, ei nen Lichtpfad bildenden massiven Körpern oder auch mit einem Lichtwellenleiter gebildet sein kann. Durch die Sensorein richtung wird linear polarisiertes Licht geschickt. Die vom Magnetfeld bewirkte Drehung der Polarisationsebene des Lich tes in der Sensoreinrichtung wird als Maß für die Stärke des Magnetfeldes ausgewertet.

Diese bekannten Meßverfahren und Meßvorrichtungen können auch zum Messen elektrischer Ströme eingesetzt werden, indem die Faraday-Sensoreinrichtung in der Nähe des den elektrischen Strom führenden Stromleiters und damit im magnetischen Induk tionsfeld des Stromes angeordnet wird. Im allgemeinen umgibt die Sensoreinrichtung den Stromleiter, so daß das polari sierte Licht den Stromleiter in einem quasi geschlossenen Weg umläuft. In diesem Fall ist der Betrag des Polarisationsdreh winkel s in guter Näherung direkt proportional zur Amplitude des Meßstromes.

In einer aus Journal of Lightwave Technology, Vol. 7, No. 12, December 1989, Seiten 2084 bis 2094 bekannten Meßvorrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes ist die Faraday-Sensor einrichtung mit einer optischen Monomode-Faser gebildet, die den Stromleiter in Form einer Spule umgibt. Das an einem ersten Ende der Faser eingekoppelte polarisierte Meßlicht umläuft den Stromleiter daher bei einem Durchlauf N-mal, wenn N die Anzahl der Windungen der Meßspule ist. Beim sogenannten Transmissionstyp durchläuft das Meßlicht die Faserspule nur einmal und wird am zweiten Ende der Faser wieder ausgekop pelt. Beim sogenannten Reflexionstyp ist dagegen am zweiten Ende der Faser ein Spiegel vorgesehen, so daß das Meßlicht nach einem ersten Durchlauf die Meßspule ein zweites Mal in umgekehrter Richtung durchläuft und am ersten Ende der Faser ausgekoppelt wird. Wegen der Nicht-Reziprokität des Faraday- Effekts ist der Drehwinkel beim Reflexionstyp bei gleicher Meßwicklung doppelt so groß wie beim Transmissionstyp. Eine reziproke zirkulare Doppelbrechung (optische Aktivität) in der Faser wird dagegen beim Reflexionstyp kompensiert. In einer besonderen Ausführung des Reflexionstyps ist zwischen dem zweiten Ende der Faser und dem Spiegel ein im Magnetfeld eines Permanentmagneten angeordnet er Faraday-Rotator angeord net, der das Meßlicht bei jedem Durchlauf um einen festen Drehwinkel von 45° dreht ("orthoconjugate reflector"). Das aus dem ersten Ende der Faser ausgekoppelte Meßlicht wird mit einem polarisierenden Strahlteiler in zwei senkrecht zueinan der polarisierte Lichtteilsignale aufgespalten. Diese beiden Lichtteilsignale werden von jeweils einem Photodetektor in jeweils ein elektrisches Intensitätssignal I1 bzw. I2 umge wandelt, das der Intensität des zugehörigen Lichtsignals ent spricht. Aus den beiden Intensitätssignalen I1 und I2 wird der Quotient (I1-I2)/(I1+I2) als Meßsignal für den Strom ge bildet. Dieses Meßsignal ist unabhängig von Intensitäts schwankungen der Lichtquelle oder Dämpfungen in den optischen Zuleitungen.

Ein Problem bei den genannten optischen Meßverfahren und Meß vorrichtungen zur Magnetfeld- oder Strommessung stellen Tem peratureinflüsse dar. Temperaturänderungen in der Sensorein richtung können insbesondere wegen der dadurch hervorgerufe nen zusätzlichen linearen Doppelbrechung zu einer unerwünsch ten Änderung des Arbeitspunktes und wegen der Temperatur abhängigkeit der Verdet-Konstanten zu Änderungen der Meß empfindlichkeit führen.

Bei einem aus WO 94/24572 bekannten Meßverfahren zum Messen eines elektrischen Wechselstromes in einem Stromleiter wird linear polarisiertes Meßlicht durch ein dem Stromleiter zuge ordnet es Faraday-Element gesendet und nach Durchlaufen des Faraday-Elements von einem polarisierenden Strahlteiler in zwei im allgemeinen senkrecht zueinander polarisierte Licht teilsignale aufgespalten. Diese beiden Lichtteilsignale wer den von photoelektrischen Wandlern in entsprechende elektri sche Intensitätssignale umgewandelt. Jedes elektrische Inten sitätssignal wird mit Hilfe von Filtern in einen Wechsel signalanteil und einen Gleichsignalanteil zerlegt. Die Wech selsignalanteile enthalten die Informationen über den Wech selstrom und sind ferner noch temperaturabhängig. Die Gleich signalanteile sind dagegen nur von der Temperatur im Faraday- Element, nicht jedoch vom elektrischen Wechselstrom abhängig. Aus den Gleichsignalanteilen wird als Temperatursignal ein Winkelgleichanteil hergeleitet, der einer Arbeitspunktdrift durch die temperaturabhängige lineare Doppelbrechung in dem Faraday-Element entspricht. Aus den Wechselsignalanteilen wird ein Winkelwechselanteil abgeleitet, der der Faraday- Rotation infolge des Wechselstroms entspricht. Dieser Winkel wechselanteil weist zwar keine durch Temperaturänderungen be dingte Arbeitspunktdrift auf, ist jedoch wegen der Tempera turabhängigkeit der den Faraday-Effekt bestimmenden Verdet- Konstanten noch temperaturabhängig. Mit dem Temperatursignal wird deshalb mit Hilfe einer vorab ermittelten Wertetabelle oder einer Eichkurve eine effektive, temperaturunabhängige Verdet-Konstante ermittelt. Es wird nun ein temperaturkompen siertes Meßsignal für den Wechselstrom hergeleitet, das dem Quotienten aus dem Winkelwechselanteil und der ermittelten effektiven Verdet-Konstanten entspricht. Dieses aus WO 94/24572 bekannte Verfahren nutzt die Arbeitspunktverschie bung im Meßlicht und den beiden Lichtteilsignalen durch die temperaturabhängige lineare Doppelbrechung im Faraday-Element aus, um die Temperatur im Faraday-Element zu bestimmen. Mit der Information über die Temperatur wird dann die Temperatur abhängigkeit der Meßempfindlichkeit korrigiert. Bei Faraday- Elementen mit einer vernachlässigbaren linearen Doppelbre chung wie beispielsweise getemperten Fasern (Annealed Fibres) ist eine Temperaturkompensation mit diesem bekannten Verfah ren nicht möglich.

Aus EP-A-0 390 581 ist eine Meßanordnung zum gleichzeitigen Messen eines magnetischen Wechselfeldes und einer Temperatur bekannt, bei der ein Faraday-Element und ein temperatur empfindliches optisches Element optisch in Reihe zwischen einen Polarisator und einen Analysator geschaltet sind. Das temperaturempfindliche optische Element ist ein optischer Rotator mit einer temperaturempfindlichen optischen Aktivität oder ein doppelbrechendes Material mit einer temperaturabhän gigen Doppelbrechung. Durch die Reihenschaltung eines opti schen Rotators und eines Faraday-Elements wird vom Polarisa tor linear polarisiertes Meßlicht gesendet. Nach einmaligem Durchlaufen der Reihenschaltung wird der vom Analysator durchgelassene Anteil des Meßlichts über eine optische Faser zu einem Photodetektor übertragen und dort in ein elektri sches Intensitätssignal umgewandelt. In einer Ausführungsform dieser bekannten Meßanordnung wird das elektrische Intensi tätssignal in eine Wechselsignalkomponente (AC-Komponente) und eine Gleichsignalkomponente (DC-Komponente) zerlegt. Aus der Gleichsignalkomponente wird ein Temperatursignal herge leitet. Das Meßsignal wird entweder mit der Wechselsignal komponente allein oder zur Kompensation von Lichtintensitäts änderungen in der optischen Faser mit dem Quotienten aus Wechselsignalkomponente und Gleichsignalkomponente gebildet. Die Gleichsignalkomponente und damit das Temperatursignal können jedoch ebenfalls durch Intensitätsänderungen in der optischen Übertragungsfaser beeinflußt werden. Eine Kompen sation dieser Intensitätsabhängigkeit des Temperatursignals ist mit dieser aus EP-A-0 390 581 bekannten Meßanordnung nicht möglich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfel des mit Hilfe einer den Faraday-Effekt zeigenden Sensorein richtung in einer Reflexionsanordnung anzugeben, bei denen Temperatureinflüsse auf das Meßsignal weitgehend kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merk malen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14. Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe wird mit den Merkmalen des An spruchs 2 bzw. des Anspruchs 15 angegeben.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, der Faraday-Rotation der Polarisationsebene von linear polarisiertem Meßlicht durch ein zu messendes magnetisches Wechselfeld eine weitere, vom magnetischen Wechselfeld unabhängige Faraday-Rotation zu überlagern, die durch ein zusätzliches, im wesentlichen kon stantes Magnetfeld eingestellt wird. Es wird nun ausgenutzt, daß die zusätzliche Faraday-Rotation nicht-reziprok ist und sich bei einer Reflexionsanordnung daher nicht heraushebt im Gegensatz zu einer Polarisationsdrehung durch optische Akti vität und daß ferner die zusätzliche Faraday-Rotation einen temperaturempfindlichen Arbeitspunkt definiert. Der Arbeits punkt entspricht der Polarisationsebene des Meßlichts bei nicht vorhandenem magnetischem Wechselfeld. Dieser Arbeits punkt ist wegen der Temperaturabhängigkeit der Verdet-Kon stanten bei der zusätzlichen Faraday-Rotation des Meßlichts selbst temperaturabhängig. Verschiedene Temperaturen entspre chen deshalb unterschiedliche Arbeitspunkte. Diese tempera turabhängige Drift des Arbeitspunkts wird zur Temperaturkom pensation des Meßsignals ausgewertet.

Ausgehend von dieser Überlegung werden nun bei der Lösung ge mäß dem Anspruch 1 bzw. 14 in dem zu messenden magnetischen Wechselfeld eine Faraday-Sensoreinrichtung und in einem im wesentlichen konstanten Magnetfeld wenigstens ein Faraday-Ro tator angeordnet. Der Faraday-Rotator ist mit der Faraday- Sensoreinrichtung optisch in Reihe geschaltet und in räumli cher Nähe zu der Faraday-Sensoreinrichtung angeordnet, so daß sich die Temperaturen in der Faraday-Sensoreinrichtung und dem Faraday-Rotator praktisch nicht unterscheiden. Durch diese optische Reihenschaltung aus Faraday-Sensoreinrichtung und dem wenigstens einen Faraday-Rotator wird linear polari siertes Meßlicht gesendet. Nach einem ersten Durchlauf der Reihenschaltung wird das Meßlicht von lichtreflektierenden Mitteln wieder in die Reihenschaltung zurückreflektiert und durchläuft die Reihenschaltung ein zweites Mal in umgekehrter Richtung. Die Reihenschaltung aus Faraday-Sensoreinrichtung und Faraday-Rotator wird somit in einer Reflexionsanordnung betrieben. Nach dem zweiten Durchlauf durch die Reihenschal tung wird das zurückreflektierte Meßlicht von einem Analysa tor in zwei linear polarisierte Lichtteilsignale mit unter schiedlichen Polarisationsebenen aufgeteilt. Diese beiden Lichtteilsignale werden von photoelektrischen Wandlern jeweils in ein elektrisches Intensitätssignal umgewandelt.

Jedes dieser beiden elektrischen Intensitätssignale wird in jeweils einen Wechselsignalanteil und einen Gleichsignal anteil zerlegt, wobei die Wechselsignalanteile im wesentli chen alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes ent halten. Die Wechselsignalanteile enthalten somit praktisch alle Informationen über das magnetische Wechselfeld, sind aber wegen der Temperaturabhängigkeit der Verdet-Konstanten des Faraday-Effekts in der Faraday-Sensoreinrichtung noch abhängig von der Temperatur in der Faraday-Sensoreinrichtung. Die erhaltenen beiden Gleichsignalanteile sind unabhängig vom magnetischen Wechselfeld und enthalten jeweils die vollstän dige Information über eine Arbeitspunktdrift des Meßlichts als Maß für die Temperatur in dem Faraday-Rotator und damit auch für die Temperatur in der Faraday-Sensoreinrichtung. Aus wenigstens einem der Wechselsignalanteile und wenigstens einem der Gleichsignalanteile wird ein zumindest weitgehend temperaturunabhängiges Meßsignal für das magnetische Wechsel feld hergeleitet.

Ausgehend von der genannten Überlegung wird bei der weiteren Lösung der genannten Aufgabe gemäß dem Anspruch 2 bzw. dem Anspruch 15 eine Faraday-Sensoreinrichtung in dem zu messen den magnetischen Wechselfeld und zugleich in einem im wesent lichen konstanten Magnetfeld angeordnet. Durch die Faraday- Sensoreinrichtung wird linear polarisiertes Meßlicht gesen det. Nach einem ersten Durchlauf der Faraday-Sensoreinrich tung wird das Meßlicht von lichtreflektierenden Mitteln wie der in die Faraday-Sensoreinrichtung zurückreflektiert und durchläuft die Faraday-Sensoreinrichtung ein zweites Mal in umgekehrter Richtung. Die Faraday-Sensoreinrichtung wird so mit in einer Reflexionsanordnung betrieben. Nach dem zweiten Durchlauf durch die Faraday-Sensoreinrichtung wird das zu rückreflektierte Meßlicht von einem Analysator in zwei linear polarisierte Lichtteilsignale mit unterschiedlichen Polarisa tionsebenen aufgeteilt. Diese beiden Lichtteilsignale werden von photoelektrischen Wandlern jeweils in ein elektrisches Intensitätssignal umgewandelt. Jedes dieser beiden elektri schen Intensitätssignale wird in jeweils einen Wechselsi gnalanteil und einen Gleichsignalanteil zerlegt, wobei die Wechselsignalanteile im wesentlichen alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes enthalten. Wie bei der erstgenann ten Lösung enthalten die Wechselsignalanteile im wesentlichen alle Informationen über das magnetische Wechselfeld, sind aber wegen der Temperaturabhängigkeit der Verdet-Konstanten des Faraday-Effekts in der Faraday-Sensoreinrichtung noch ab hängig von der Temperatur in der Faraday-Sensoreinrichtung. Die beiden Gleichsignalanteile sind unabhängig vom magneti schen Wechselfeld und enthalten jeweils die vollständige In formation über eine Arbeitspunktdrift des Meßlichts als Maß für die Temperatur in der Faraday-Sensoreinrichtung selbst. Aus wenigstens einem der Wechselsignalanteile und wenigstens einem der Gleichsignalanteile wird nun ein zumindest weitge hend temperaturunabhängiges Meßsignal für das magnetische Wechselfeld abgeleitet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Meßverfahrens und der Meß anordnung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird wenig stens aus einem der beiden Wechselsignalanteile ein Auswerte signal abgeleitet und aus wenigstens einem der Gleichsignal anteile ein Temperatursignal abgeleitet. Mit dem Temperatur signal wird die Temperaturempfindlichkeit des Auswertesignals korrigiert, und es wird aus dem Auswertesignal und dem Tempe ratursignal das temperaturkompensierte Meßsignal ermittelt.

Das Temperatursignal wird in einer ersten Ausführungsform mit einem Quotienten aus einem der beiden Gleichsignalanteile und der Summe der beiden Gleichsignalanteile und in einer zweiten Ausführungsform mit einem Quotienten aus einer Differenz der beiden beiden Gleichsignalanteile und der Summe der beiden Gleichsignalanteile gebildet. In diesen beiden Ausführungs formen ist das Temperatursignal im wesentlichen unabhängig von Intensitätsänderungen der Lichtquelle zum Erzeugen des Meßlicht s und in den optischen Übertragungsstrecken für das Meßlicht bis zum Analysator.

Das Temperatursignal kann aber auch mit einer Differenz der beiden Gleichsignalanteile oder einem Quotienten der beiden Gleichsignalanteile gebildet werden. Schließlich kann das Temperatursignal auch aus einem der Gleichsignalanteile al lein hergeleitet werden.

Das Temperatursignal oder ein daraus gebildeter Temperatur meßwert können vorzugsweise an einem dafür vorgesehenen Aus gang abgegriffen werden.

Für das Auswertesignal kann einer der beiden Wechselsignalan teile allein oder eine Differenz der beiden Wechselsignalan teile verwendet werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Auswertesi gnal mit einem Quotienten aus einer Differenz der beiden Wechselsignalanteile und der Summe der beiden Gleichsignalan teile gebildet. Das Auswertesignal ist dann im wesentlichen unabhängig von Intensitätsänderungen im Meßlicht in der Lichtquelle und den Übertragungsleitungen bis zum Analysator.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird als Auswertesignal ein Quotient aus dem Wechselsignalanteil und dem Gleichsignalanteil eines der beiden elektrischen Intensi tätssignale hergeleitet. Dieser Quotient ist nicht nur von Intensitätsänderungen der Lichtquelle und in den Übertra gungsstrecken bis zum Analysator im wesentlichen befreit, sondern auch unabhängig von Intensitätsverlusten beim Über tragen des entsprechenden Lichtteilsignals vom Analysator zum zugehörigen photoelektrischen Wandler.

Das Meßsignal wird aus dem wenigstens einen Gleichsignalan teil und dem wenigstens einen Wechselsignalanteil bzw. aus dem Auswertesignal und dem Temperatursignal vorzugsweise mit Hilfe einer vorab ermittelten Wertetabelle oder Eichkurve hergeleitet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Faraday-Sensor einrichtung mit wenigstens einer Lichtleitfaser gebildet ist, die eine reziproke zirkulare Doppelbrechung und eine gegen über dieser reziproken zirkularen Doppelbrechung vernachläs sigbare lineare Doppelbrechung aufweist.

Das Verfahren und die Anordnung sind auch zum Messen eines elektrischen Wechselstromes geeignet, indem die Faraday-Sen soreinrichtung im vom Wechselstrom induktiv erzeugten magne tischen Wechselfeld angeordnet wird.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren

Fig. 1 eine Anordnung zum Messen des magnetischen Wechselfel des eines elektrischen Wechselstromes mit einem in einem konstanten Magnetfeld angeordneten Faraday-Rota tor als Temperatursensor und

Fig. 2 eine Anordnung zum Messen des magnetischen Wechselfel des eines elektrischen Wechselstromes mit einer in dem Wechselfeld und in einem konstanten Magnetfeld angeord neten Faraday-Sensoreinrichtung schematisch veranschaulicht sind. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes H, das von einem elektri schen Wechselstrom I in einem Stromleiter 2 erzeugt wird. Mit dieser und allen anderen Ausführungsformen kann selbstver ständlich auch ein magnetisches Wechselfeld H direkt gemessen werden, ohne damit einen Wechselstrom zu messen. Dem Strom leiter 2 ist eine den magnetooptischen Faraday-Effekt zei gende Sensoreinrichtung 3 zugeordnet, die unter dem Einfluß des von dem elektrischen Wechselstrom I erzeugten zeitlich veränderlichen Magnetfeldes H die Polarisation von in die Sensoreinrichtung 3 eingestrahltem linear polarisierten Meß licht L in Abhängigkeit von dem elektrischen Wechselstrom I ändert.

Die Sensoreinrichtung 3 ist vorzugsweise mit einer optischen Faser gebildet, die den Stromleiter 2 in einer Meßwicklung mit wenigstens einer Meßwindung umgibt (Faserspule). Insbe sondere weist die optische Faser eine im Vergleich zur Faraday-Rotation (nicht-reziproke zirkulare Doppelbrechung) vernachlässigbare lineare Doppelbrechung auf. Ein Beispiel für eine solche Faser ist eine getemperte Faser (Annealed Fibre). Besonders vorteilhaft ist eine optische Faser mit einer reziproken zirkularen Doppelbrechung und einer gegen über dieser reziproken zirkularen Doppelbrechung vernachläs sigbaren linearen Doppelbrechung. Beispiele für Fasern mit einer solchen Eigenschaft sind unter einem starken Drehmoment stehende tordierte oder verdrillte Fasern (Twisted Fibres), vorzugsweise mit einer niedrigen linearen Doppelbrechung (Twisted LoBi Fibres) oder auch sogenannte Spun-HiBi-Fasern die aus einem Material mit einer vergleichsweise hohen linea ren Doppelbrechung und einer durch einen speziellen Herstell prozeß eingeprägten, besonders hohen intrinsischen zirkularen Doppelbrechung bestehen.

Als Sensoreinrichtung 3 können jedoch auch ein oder mehrere massive Körper aus Faraday-Materialien vorgesehen sein, die einen vorzugsweise geschlossenen Lichtpfad um den Stromleiter 2 bilden, beispielsweise ein Glasring. Die Sensoreinrichtung 3 muß den Stromleiter 2 aber nicht in einem geschlossenen Lichtpfad umgeben, sondern kann auch nur in räumliche Nähe neben dem Stromleiter 2 angeordnet sein.

Die Sensoreinrichtung 3 ist mit wenigstens einem Faraday- Rotator 8 optisch in Reihe geschaltet. Der Faraday-Rotator 8 ist in räumlicher Nähe zu der Faraday-Sensoreinrichtung 3 angeordnet. Die Temperatur T* im Faraday-Rotator 8 unter scheidet sich somit praktisch nicht von der Temperatur T in der Sensoreinrichtung 3. Die optische Reihenschaltung aus Sensoreinrichtung 3 und Faraday-Rotator 8 ist über Kopplungs mittel 7, beispielsweise einen optischen Koppler oder Strahl teiler, sowohl mit einer Lichtquelle 4 als auch mit einem Analysator 11 optisch gekoppelt. In der dargestellten Aus führungsform ist die Sensoreinrichtung 3 im Lichtweg zwischen die Lichtquelle 4 und den Faraday-Rotator 8 geschaltet. Die Reihenfolge der Sensoreinrichtung 3 und des Faraday-Rotators 8 in der Reihenschaltung kann jedoch auch vertauscht werden. Die Reihenschaltung aus Sensoreinrichtung 3 und Faraday- Rotator 8 ist optisch zwischen die Lichtquelle 4 und licht reflektierende Mittel 6 geschaltet. Mit der Reihenschaltung aus Sensoreinrichtung 3 und Faraday-Rotator 8 ist somit eine Meßanordnung vom Reflexionstyp realisiert.

Der Faraday-Rotator 8 besteht aus einem den Faraday-Effekt zeigenden Material. Die Temperaturempfindlichkeit der Verdet- Konstanten V* des Faraday-Rotators 8 wird vorzugsweise mög lichst groß gewählt, typischerweise wenigstens 0,1%/°C. Geeignete Materialien für den Faraday-Rotator 8 sind bei spielsweise Quarz, ein Glas mit dem Handelsnamen SF 56 oder Yttrium-Eisen-Granat (YIG). Der Faraday-Rotator 8 ist in einem im wesentlichen konstanten Magnetfeld H_B angeordnet. Zum Erzeugen dieses statischen Magnetfeldes H_B ist wenigstens eine Magnetfeldquelle 9 vorgesehen, die mit wenigstens einem Permanentmagneten oder wenigstens einer Induktionsspule ge bildet sein kann. Insbesondere sind Ringmagnete in Kombina tion mit einem zylindrischen Faraday-Rotator 8 als Magnet feldquelle 9 geeignet. Es können statt einem Faraday-Rotator 8 auch mehrere Faraday-Rotatoren in Reihe geschaltet sein.

Linear polarisiertes Meßlicht L der Lichtquelle 4 wird nun über die Kopplungsmittel 7 in die Sensoreinrichtung 3 einge koppelt und durchläuft zunächst die Sensoreinrichtung 3 und dann den Faraday-Rotator 8 ein erstes Mal. Nach dem ersten Durchlauf wird das Meßlicht L von den lichtreflektierenden Mitteln 6 in den Faraday-Rotator 8 zurückreflektiert und durchläuft die Reihenschaltung aus Sensoreinrichtung 3 und Faraday-Rotator 8 ein zweites Mal, jedoch in umgekehrter Richtung wie beim ersten Mal. Die lichtreflektierenden Mittel 6 können mit einem Spiegel oder mit einer reflektierenden Beschichtung des Faraday-Rotators 8 gebildet sein.

In der dargestellten Ausführungsform ist eine selbst polari sierende Lichtquelle 4, beispielsweise eine Laserdiode, vor gesehen. Die Sensoreinrichtung 3 und die Kopplungsmittel 7 sind dann zum Übertragen des Meßlichts L vorzugsweise über einen polarisationserhaltenden Lichtleiter, beispielsweise eine Monomode-Lichtfaser wie eine HiBi (High-Birefringence)- Faser oder eine polarisationsneutrale LoBi (Low-Birefrin gence)-Faser, optisch verbunden. In der dargestellten Ausfüh rungsform sind die Sensoreinrichtung 3 und diese optische Übertragungsstrecke mit derselben optischen Faser gebildet. Zum Erzeugen des linear polarisierten Meßlichts L können aber auch eine einfache Lichtquelle und zugeordnete, nicht darge stellte polarisierende Mittel (z. B. Polarisator) vorgesehen sein. Die Kopplungsmittel 7 und die Sensoreinrichtung 3 kön nen dann auch über eine Multimodefaser, beispielsweise eine in der Telekommunikation verwendete Lichtleitfaser, verbunden werden. Das Licht der Lichtquelle wird dann direkt vor dem Einkoppeln in die Sensoreinrichtung 3 von den polarisierenden Mitteln linear polarisiert.

Das zeitlich veränderliche magnetische Wechselfeld H des elektrischen Wechselstromes I im Stromleiter 2 bewirkt bei jedem Durchlauf durch die Sensoreinrichtung 3 eine ebenfalls zeitlich veränderliche Polarisationsdrehung (Faraday-Rota tion) der Polarisationsebene des Meßlichts L um einen Meßwin kel α_M, für den

α_M(T,H) = V(T)·f(H) (1)

gilt mit der im allgemeinen von der Temperatur T in der Sen soreinrichtung 3 abhängigen Verdet-Konstanten V(T) der Faraday-Drehung in der Sensoreinrichtung 3 und der Funktion f(H) des magnetischen Wechselfeldes, die dem Wegintegral über das magnetische Wechselfeld H entlang des vom Meßlicht L in der Sensoreinrichtung 3 zurückgelegten Wegs entspricht. In der dargestellten Ausführungsform ist α_M = V(T)·N·I mit der Anzahl N der Windungen der Faserspule bzw. der Umläufe des Meßlichts L um den Stromleiter 2. Der Meßwinkel α_M(T) ist abhängig von der Temperatur T in der Sensoreinrichtung 3.

Das konstante Magnetfeld H_B der Magnetfeldquelle 9 bewirkt eine zusätzliche statische Polarisationsdrehung der Polari sationsebene des Meßlichts L bei jedem Durchlauf durch den Faraday-Rotator 8 um einen Off-set-Drehwinkel

α_OS(T*,H_B) = V*(T*)·f(H_B) (2)

mit der von der Temperatur T* im Faraday-Rotator 8 abhängen den Verdet-Konstanten V*(T*) der Faraday-Rotation im Faraday- Rotator 8 und der Funktion f (H_B), die dem Wegintegral über das statische Magnetfeld H_B entlang des vom Meßlicht L in dem Faraday-Rotator 8 zurückgelegten Wegs entspricht. Dieser Off set-Drehwinkel α_OS(T*) ist somit selbst von der Temperatur T* im Faraday-Rotator 8 abhängig. Da die Sensoreinrichtung 3 und der Faraday-Rotator 8 keinen großen Abstand voneinander auf weisen, sind ihre Temperaturen T und T* im wesentlichen gleich, also T = T*.

Das zurückreflektierte Meßlicht LR weist nun nach dem zweiten Durchlaufen der Reihenschaltung eine Polarisationsdrehung seiner Polarisationsebene um einen gesamten Drehwinkel

α(T) = 2·α_M(T,H) + 2·α_OS(T,H_B) (3),

auf, der wegen der Nicht-Reziprokität des Faraday-Effekts der doppelten Summe des Meßwinkels und des Off-set-Drehwinkels entspricht und von der Temperatur T abhängt. Die reziproke zirkulare Doppelbrechung in der Faser der Sensoreinrichtung 3 fällt wegen der Reflexionsanordnung gerade heraus.

Nach dem zweiten Durchlauf durch die Reihenschaltung wird das zurückreflektierte, nun mit LR bezeichnete Meßlicht über die Kopplungsmittel 7 dem Analysator 11 zugeführt. Vom Analysator 11 wird das Meßlicht LR in zwei linear polarisierte Licht teilsignale L1 und L2 zerlegt, deren Polarisationsebenen ver schieden voneinander sind. Vorzugsweise sind die Polarisa tionsebenen der beiden Lichtteilsignale L1 und L2 senkrecht zueinander gerichtet (orthogonale Zerlegung). Als Analysator 11 können ein polarisierender Strahlteiler, beispielsweise ein Wollaston-Prisma, oder auch zwei um einen entsprechenden Winkel und vorzugsweise um 90° gekreuzte Polarisationsfilter und ein einfacher Strahlteiler mit einem teildurchlässigen Spiegel vorgesehen sein.

Die beiden Lichtteilsignale L1 und L2 werden vom Analysator 11 über eine Freistrahlanordnung oder vorzugsweise über je weils einen Lichtleiter jeweils einem photoelektrischen Wand ler 12 bzw. 13 zugeführt. In den Wandlern 12 und 13 werden die beiden Lichtteilsignale L1 und L2 jeweils in ein elektri sches Intensitätssignal S1 bzw. S2 umgewandelt, das ein Maß für die Intensität des zugehörigen Lichtteilsignals L1 bzw. L2 ist.

Die beiden elektrischen Intensitätssignale S1 und S2 werden nun jeweils in einen Wechselsignalanteil A1 bzw. A2 und einen Gleichsignalanteil D1 bzw. D2 zerlegt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind als Mittel zum Zerlegen der Intensitätssignale S1 und S2 in ihre jeweiligen Wechselsignalanteile A1 bzw. A2 und ihre jeweiligen Gleichsignalanteile D1 bzw. D2 zwei Hoch paßfilter 16 und 17 und zwei Tiefpaßfilter 14 und 15 vorge sehen. Dem Hochpaßfilter 16 und dem Tiefpaßfilter 14 wird vom Ausgang des ersten photoelektrischen Wandlers 12 das erste Intensitätssignal S1 zugeführt. Das Hochpaßfilter 16 filtert den Wechselsignalanteil A1 dieses Intensitätssignals S1 her aus und das Tiefpaßfilter 14 den Gleichsignalanteil D1. Dem weiteren Hochpaßfilter 17 und dem weiteren Tiefpaßfilter 15 wird vom Ausgang des zweiten photoelektrischen Wandlers 13 das zweite Intensitätssignal S2 zugeführt. Das Hochpaßfilter 17 bildet aus diesem Intensitätssignal S2 den Wechselsignal anteil A2 und das Tiefpaßfilter 15 den Gleichsignalanteil D2. Die Trennfrequenzen der Filter 14 bis 17 sind so gewählt, daß die Wechselsignalanteile A1 und A2 der Intensitätssignale S1 bzw. S2 im wesentlichen alle Informationen über den zu mes senden Wechselstrom I bzw. das zu messende magnetische Wech selfeld H enthalten. Insbesondere wird die Trennfrequenz kleiner als die Grundfrequenz des Wechselstromes I gewählt.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform können auch nur jeweils ein Filter für jedes Intensitätssignal S1 und S2 zum Bilden des Wechselsignalanteils A1 bzw. A2 oder des Gleich signalanteils D1 bzw. D2 und ein Subtrahierer zum Ableiten des komplementären Gleichsignalanteils D1 = S1-A1 bzw. D2 = S2-A2 oder des komplementären Wechselsignalanteils A1 = S1-D1 bzw. A2 = S2-D2 als Mittel zum Zerlegen der Inten sitätssignale S1 und S2 in ihre Wechselsignalanteile A1 bzw. A2 und ihre Gleichsignalanteile D1 bzw. D2 vorgesehen sein.

Die beiden Wechselsignalanteile A1 und A2 sowie die beiden Gleichsignalanteile D1 und D2 werden nun Mitteln 20 zum Er mitteln eines zumindest annähernd temperaturkompensierten Meßsignals M für den elektrischen Wechselstrom I bzw. das magnetische Wechselfeld H zugeführt. Das Meßsignal M ist vor zugsweise eine Funktion M = M(A1, A2, D1, D2) der beiden Wech selsignalanteile A1 und A2 und der beiden Gleichsignalanteile D1 und D2. In einer weiteren Ausführungsform kann das Meß signal M aber auch nur eine Funktion von einem oder zwei Wechselsignalanteilen und nur einem Gleichsignalanteil oder nur einem Wechselsignalanteil und einem oder zwei Gleich signalanteilen sein. Es müssen dann auch nur die entsprechen den Wechselsignalanteile und Gleichsignalanteile den Mitteln 20 zugeführt werden.

In einer ersten Ausführungsform wird das Meßsignal M mit Hilfe einer vorab ermittelten, gespeicherten Wertetabelle oder Eichkurve direkt aus den betreffenden Wechselsignal anteilen A1 und A2 und Gleichsignalanteilen D1 und D2 abge leitet.

In einer vorteilhaften, zweiten Ausführungsform werden von den Mitteln 20 ein elektrisches Auswertesignal S gemäß einer der arithmetischen Beziehungen

(i) S = A1
(ii) S = A2
(iii) S = A1-A2
(iv) S = (A1-A2)/(D1+D2)
(v) S = A1/D1
(vi) S = A2/D2

und ein Temperatursignal T gemäß einer der Beziehungen

(vii) T = D1
(viii) T = D2
(ix) T = D1-D2
(x) T = D1/(D1+D2)
(xi) T = D2/(D1+D2)
(xii) T = (D1-D2)/(D1+D2)
(xiii) T = D1/D2

abgeleitet.

Das Meßsignal M wird nun aus dem Auswertesignal S und dem Temperatursignal T als Funktion M = M(S,T) ermittelt. Diese Funktion M(S,T) wird vorzugsweise durch eine Eichmessung oder auch eine theoretische Approximation durch Fit-Funktionen er mittelt und kann in Form einer Wertetabelle oder einer Eich kurve abgelegt sein. Zur Strommessung kann insbesondere mit Hilfe des Temperatursignals T eine temperaturkorrigierte effektive Verdet-Konstante V_eff abgeleitet werden und das Meßsignal M für den Wechselstrom I gemäß M = S/(N·V_eff) er mittelt werden.

Für die auszuführenden arithmethischen Operationen können in allen Ausführungsformen entsprechende analoge Bauelemente wie Addierer, Subtrahierer und Dividierer oder auch digitale Kom ponenten wie ein Analog/Digitalwandler zusammen mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) oder einem Mikroprozessor vorgesehen sein.

Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Meßanord nung fehlt der Faraday-Rotator 8. Statt dessen ist die Faraday-Sensoreinrichtung 3 selbst im konstanten Magnetfeld H_B der Magnetfeldquelle 9 angeordnet. Das Meßlicht L steht somit beim Durchlaufen der Sensoreinrichtung 3 unter dem Ein fluß eines Gesamtmagnetfelds, das sich als vektorielle Summe H_B + H aus dem konstanten Magnetfeld H_B der Magnetfeldquelle 9 und dem zeitlich veränderlichen Magnetfeldes H des elektri schen Wechselstromes I im Stromleiter 2 zusammensetzt. Die Magnetfeldquelle 9 kann mit über die Sensoreinrichtung 3 ge schobenen Ringmagneten gebildet sein. Es sind wieder licht reflektierende Mittel 6 vorgesehen, die das Meßlicht L nach einem ersten Durchlauf der Sensoreinrichtung 3 wieder in die Sensoreinrichtung 3 zurückreflektieren und mit einem Spiegel oder einer lichtreflektierenden Beschichtung des Faserendes ausgebildet sein können. Das zurückreflektierte Meßlicht ist wieder mit LR bezeichnet und durchläuft die Sensoreinrichtung 3 ein zweites Mal in umgekehrter Richtung.

Das zurückreflektierte Meßlicht LR weist nun nach dem zweiten Durchlaufen der Sensoreinrichtung 3 eine um den Faraday-Dreh winkel

α(T,H,H_B) = 2·V(T)·f(H + H_B) =
= 2·V(T)·(f(H) + f(H_B)) =
= 2·α_M(T,H) + 2·α_=s(T,H_B) (4)

gedrehte Polarisationsebene auf. V(T) ist die von der Tempe ratur T in der Sensoreinrichtung 3 abhängige Verdet-Konstan ten der Faraday-Drehung in der Sensoreinrichtung 3. Die Funk tion f entspricht dem Wegintegral über das entsprechende Magnetfeld entlang des vom Meßlicht L in der Sensoreinrich tung 3 zurückgelegten Wegs. Der Drehwinkel α(T,H,H_B) ent spricht wegen der Nicht-Reziprokität des Faraday-Effekts der doppelten Summe des nur vom zeitlich veränderlichen Wechsel feld H abhängigen Meßwinkels

α_M(T,H) = V(T)·f(H)

und einem nur vom konstanten Magnetfeld H_B der Magnetfeld quelle 9 abhängigen Off-set-Drehwinkel

α_OS(T,H_B) = V(T)·f(H_B).

Der Meßwinkel α_M(T,H) und der Off-set-Drehwinkel α_OS(T,H_B) und damit der gesamte Drehwinkel α(T,H,H_B) sind jeweils abhängig von der Temperatur T in der Sensoreinrichtung 3. In dieser Ausführungsform ist deshalb a priori nur die Tempera tur T in der Sensoreinrichtung 3 bei der Polarisationsdrehung des Meßlichts L bzw. LR zu berücksichtigen. Die Temperatur empfindlichkeit der Verdet-Konstanten V(T) liegt vorzugsweise bei wenigstens 0,1%/°C. Die reziproke zirkulare Doppelbre chung in der Faser der Sensoreinrichtung 3 fällt wegen der Reflexionsanordnung wieder gerade heraus.

Die Auswertung der Polarisationsdrehung des Meßlichts LR kann nun wieder gemäß einer der bereits beschriebenen Ausführungs formen erfolgen. In der Fig. 2 sind die Mittel zum Zerlegen der beiden Intensitätssignale S1 und S2 in jeweils einen Wechselsignalanteil A1 bzw. A2 und einen Gleichsignalanteil D1 bzw. D2 mit 30 bezeichnet. Die Mittel 20 zum Ermitteln des Meßsignals M enthalten mit den Mitteln 30 verbundene Mittel 31 zum Ableiten des Auswertesignals S und des Temperatur signals T gemäß einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen und weitere Mittel 32 zum Bilden des Meßsignals M für das magnetische Wechselfeld H bzw. für den elektrischen Wechsel strom I aus dem Auswertesignal S und dem Temperatursignal T. Außerdem kann an einem Ausgang 20A der Mittel 20 das Tempera tursignal T oder ein aus dem Temperatursignal T von den Mit teln 20 ermittelter Temperaturmeßwert abgegriffen werden, um die aktuelle Temperatur in der Sensoreinrichtung 3 anzuzei gen. Ein solcher zusätzlicher Ausgang 20A zum Anzeigen der Temperatur kann auch in einer Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorgesehen sein.

Claims

1. Verfahren zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes (H), bei dem

a) linear polarisiertes Meßlicht (L) eine optische Reihen schaltung aus einer in dem magnetischen Wechselfeld (H) angeordneten Faraday-Sensoreinrichtung (3) und wenigstens einem in einem im wesentlichen konstanten Magnetfeld (H_B) und in räumlicher Nähe zur Faraday-Sensoreinrichtung (3) angeordneten Faraday-Rotator (8) ein erstes Mal durch läuft, von lichtreflektierenden Mitteln (6) wieder in die Reihenschaltung zurückreflektiert wird und die Reihen schaltung ein zweites Mal in umgekehrter Richtung durch läuft,
b) das Meßlicht (LR) nach dem zweiten Durchlauf durch die Reihenschaltung in zwei linear polarisierte Lichtteil signale (L1, L2) mit unterschiedlichen Polarisationsebenen aufgeteilt wird,
c) die beiden Lichtteilsignale (L1, L2) jeweils in ein elek trisches Intensitätssignal (S1, S2) umgewandelt werden,
d) jedes der beiden elektrischen Intensitätssignale (S1, S2) in einen Wechselsignalanteil (A1, A2) und einen Gleich signalanteil (D1, D2) zerlegt wird derart, daß die Wech selsignalanteile (A1, A2) im wesentlichen alle Frequenz anteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthalten,
e) mit wenigstens einem der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) und wenigstens einem der Gleichsignalanteile (D1, D2) der beiden Intensitätssignale (S1, S2) ein zumin dest weitgehend temperaturunabhängiges Meßsignal (M) für das magnetische Wechselfeld (H) abgeleitet wird.

2. Verfahren zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes (H), bei dem

a) linear polarisiertes Meßlicht (L) eine in dem magneti schen Wechselfeld (H) und ferner in einem vorgegebenen, im wesentlichen konstanten Magnetfeld (H_B) angeordnete Faraday-Sensoreinrichtung (3) ein erstes Mal durchläuft, von lichtreflektierenden Mitteln (6) wieder in die Faraday-Sensoreinrichtung (3) zurückreflektiert wird und die Faraday-Sensoreinrichtung (3) ein zweites Mal in um gekehrter Richtung durchläuft,
b) das Meßlicht (LR) nach dem zweiten Durchlauf durch die Faraday-Sensoreinrichtung (3) in zwei linear polarisierte Lichtteilsignale (L1, L2) mit unterschiedlichen Polarisa tionsebenen aufgeteilt wird,
c) die beiden Lichtteilsignale (L1, L2) jeweils in ein elek trisches Intensitätssignal (S1, S2) umgewandelt werden,
d) jedes der beiden elektrischen Intensitätssignale (S1, S2) in einen Wechselsignalanteil (A1, A2) und einen Gleich signalanteil (D1, D2) zerlegt wird derart, daß die Wech selsignalanteile (A1, A2) im wesentlichen alle Frequenz anteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthalten,
e) mit wenigstens einem der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) und wenigstens einem der Gleichsignalanteile (D1, D2) der beiden Intensitätssignale (S1, S2) ein zumin dest weitgehend temperaturunabhängiges Meßsignal (M) für das magnetische Wechselfeld (H) abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem

a) wenigstens aus einem der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) ein elektrisches Auswertesignal (S) abgeleitet wird,
b) aus wenigstens einem der beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) ein Temperatursignal (T) abgeleitet wird,
c) mit dem Temperatursignal (T) und dem Auswertesignal (S) das Meßsignal (M) ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Temperatursignal (T) mit einem Quotienten (D1/(D1+D2), D2/(D1+D2), (D1- D2)/(D1+D2)) aus einem der beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) oder einer Differenz der beiden beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) einerseits und der Summe der beiden Gleichsignal anteile (D1, D2) andererseits gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Temperatursignal (T) mit einer Differenz (D1-D2) der beiden Gleichsignalan teile (D1 und D2) gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Temperatursignal (T) mit einem Quotienten (D1/D2) der beiden Gleichsignalan teile (D1 und D2) gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Temperatursignal (T) aus einem der beiden Gleichsignalanteile (D1 oder D2) ge bildet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem für das Auswertesignal (S) einer der beiden Wechselsignalanteile (A1 oder A2) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem das Auswertesignal (S) mit einer Differenz (A1-A2) der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) gebildet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem das Auswertesignal (S) mit einem Quotienten ((A1-A2)/D1+D2)) aus einer Differenz (A1-A2) der Wechselsignalanteile (A1, A2) und der Summe (D1+D2) der Gleichsignalanteile (D1, D2) gebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem das Auswertesignal (S) mit einem Quotienten (A1/D1, A2/D2) aus dem Wechselsignalanteil (A1, A2) und dem Gleichsignalanteil (D1, D2) eines der beiden elektrischen Intensitätssignale (S1, S2) gebildet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Meßsignal (M) mit Hilfe einer vorab ermittelten Wer tetabelle oder Eichkurve ermittelt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Messen eines elektrischen Wechselstromes (I), bei dem die Faraday-Sensoreinrichtung (3) im vom Wechselstrom (I) erzeug ten magnetischen Wechselfeld (H) angeordnet wird.

14. Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit

a) einer optischen Reihenschaltung aus einer im magnetischen Wechselfeld (H) angeordneten Faraday-Sensoreinrichtung (3) und wenigstens einem Faraday-Rotator (8), der in einem im wesentlichen konstanten Magnetfeld (H_B) und in räumlicher Nähe zur Faraday-Sensoreinrichtung (3) ange ordnet ist;
b) Mitteln (4) zum Einkoppeln von linear polarisiertem Meß licht (L) in die optische Reihenschaltung;
c) lichtreflektierenden Mitteln (6), die das ein erstes Mal durch die Reihenschaltung gelaufene Meßlicht (L) wieder in die Reihenschaltung zurückreflektieren;
d) einem Analysator (11) zum Zerlegen des zurückreflektier ten und ein zweites Mal in umgekehrter Richtung durch die Reihenschaltung gelaufenen Meßlichts (LR) in zwei Licht teilsignale (L1, L2) mit unterschiedlichen Polarisations ebenen;
e) photoelektrischen Wandlern (12, 13) zum Umwandeln der bei den Lichtteilsignale (L1, L2) in jeweils ein elektrisches Intensitätssignal (S1, S2);
f) Mitteln (14, 15, 16, 17) zum Zerlegen der beiden Intensi tätssignale (S1, S2) in jeweils einen Wechselsignalanteil (A1, A2) und einen Gleichsignalanteil (D1, D2) derart, daß die Wechselsignalanteile (A1, A2) alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthalten;
g) Mitteln (20) zum Ermitteln eines weitgehend temperaturun abhängigen Meßsignal s (M) für das magnetische Wechselfeld (H) aus wenigstens einem der beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) und aus wenigstens einem der beiden Wechsel signalanteile (A1, A2).

15. Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit

a) einer Faraday-Sensoreinrichtung (3), die in dem magneti schen Wechselfeld (H) und zugleich in einem im wesentli chen konstanten Magnetfeld (H_B) angeordnet ist;
b) Mitteln (4) zum Einkoppeln von linear polarisiertem Meß licht (L) in die Faraday-Sensoreinrichtung (3);
c) lichtreflektierenden Mitteln (6), die das ein erstes Mal durch die Faraday-Sensoreinrichtung (3) gelaufene Meß licht (L) wieder in die Faraday-Sensoreinrichtung (3) zu rückreflektieren;
d) einem Analysator (11) zum Zerlegen des zurückreflektier ten und ein zweites Mal in umgekehrter Richtung durch die Faraday-Sensoreinrichtung (3) gelaufenen Meßlichts (LR) in zwei Lichtteilsignale (L1, L2) mit unterschiedlichen Polarisationsebenen;
e) photoelektrischen Wandlern (12, 13) zum Umwandeln der bei den Lichtteilsignale (L1, L2) in jeweils ein elektrisches Intensitätssignal (S1, S2);
f) Mitteln (14, 15, 16, 17) zum Zerlegen der beiden Intensi tätssignale (S1, S2) in jeweils einen Wechselsignalanteil (A1, A2) und einen Gleichsignalanteil (D1, D2) derart, daß die Wechselsignalanteile (A1, A2) alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthalten;
g) Mitteln (20) zum Ermitteln eines weitgehend temperaturun abhängigen Meßsignals (M) für das magnetische Wechselfeld (H) aus wenigstens einem der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) und aus wenigstens einem der beiden Gleichsignal anteile (D1, D2)

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) aus wenig stens einem Gleichsignalanteil (D1, D2) ein elektrisches Tem peratursignal (T) ableiten, wenigstens aus einem der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) ein elektrisches Auswertesignal (S) ableiten und das Meßsignal (M) aus dem Auswertesignal (S) und dem Temperatursignal (T) ermitteln.

17. Anordnung nach Anspruch 16, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) aus dem Temperatursignal (T) und dem Auswertesignal (S) eine gespeicherte Wertetabelle oder Eichkurve enthalten.

18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Temperatursignal (T) mit einem Quotienten (D1/(D1+D2), D2/(D1+D2), (D1-D2)/ (D1+D2)) aus einem der beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) oder einer Differenz der beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) und der Summe der beiden beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) bilden.

19. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Temperatursignal (T) mit einer Differenz (D1-D2) oder einem Quotienten (D1/D2) der beiden Gleichsignalanteile (D1 und D2) ableiten.

20. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Temperatursignal (T) mit einem der beiden Gleichsignalanteile (D1 und D2) bilden.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der die die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Auswer tesignal (S) mit einem der beiden Wechselsignalanteile (A1 oder A2) bilden.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Auswerte signal (S) mit einer Differenz (A1-A2) der beiden Wechsel signalanteile (A1, A2) bilden.

23. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Auswerte signal (S) mit einem Quotienten (A1/D1, A2/D2) aus dem Wech selsignalanteil (A1, A2) und dem Gleichsignalanteil (D1, D2) eines der beiden elektrischen Intensitätssignale (S1, S2) bil den.

24. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der die Mittel (20) zum Ermitteln des Meßsignals (M) das Auswerte signal (S) mit einem Quotienten ((A1-A2)/(D1+D2)) aus einer Differenz (A1-A2) der beiden Wechselsignalanteile (A1, A2) und der Summe (D1+D2) der beiden Gleichsignalanteile (D1, D2) bil den.

25. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, bei der das Temperatursignal (T) oder ein daraus ermittelter Temperatur meßwert (TX) an einem Ausgang (20A) ansteht.

26. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, bei der die Faraday-Sensoreinrichtung (3) mit wenigstens einer Lichtleit faser gebildet ist, die eine reziproke zirkulare Doppelbre chung und eine gegenüber dieser reziproken zirkularen Doppel brechung vernachlässigbare lineare Doppelbrechung aufweist.

27. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 26 zum Messen eines elektrischen Wechselstromes (I), bei der die Faraday- Sensoreinrichtung (3) im vom Wechselstrom (I) erzeugten magnetischen Wechselfeld (H) angeordnet ist.