EP0874998A1 - Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen eines magnetischen wechselfeldes mit erweitertem messbereich und guter linearität - Google Patents

Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen eines magnetischen wechselfeldes mit erweitertem messbereich und guter linearität

Info

Publication number
EP0874998A1
EP0874998A1 EP97900955A EP97900955A EP0874998A1 EP 0874998 A1 EP0874998 A1 EP 0874998A1 EP 97900955 A EP97900955 A EP 97900955A EP 97900955 A EP97900955 A EP 97900955A EP 0874998 A1 EP0874998 A1 EP 0874998A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
intensity
measuring
alternating
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97900955A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Bosselmann
Peter Menke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0874998A1 publication Critical patent/EP0874998A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G01R33/0322—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect using the Faraday or Voigt effect

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for measuring a magnetic alternating field.
  • a magnetic alternating field is understood to mean a magnetic field which only has frequency components which differ from zero in its spectrum.
  • Optical measuring arrangements for measuring an electrical current in a current conductor are known which are based on the magneto-optical Faraday effect and are therefore also referred to as magneto-optical current transformers.
  • a magneto-optical current transformer linearly polarized measuring light is transmitted through a Faraday sensor device which is arranged in the vicinity of the current conductor and consists of an optically transparent material which shows the Faraday effect.
  • the magnet: field generated by the current causes the plane of polarization of the measuring light to rotate by an angle of rotation p which is proportional to the path integral over the magnetic field along the path traveled by the measuring light ir the sensor device.
  • the proportionality constant is called the Verdet constant V.
  • the Verdet constant V generally depends on the material and the temperature of the sensor device and on the wavelength of the measuring light used. in general, the sensor device surrounds the current conductor, so that the measuring light rotates the current conductor at least once in a practically closed path.
  • the Faraday angle of rotation p is pclarimetrically determined by a folarization analysis of the NEN measurement light determined to obtain a measurement signal for the electrical current.
  • Polarizing beam splitters such as, for example, a Wollaston prism or a simple beam splitter with two downstream polarizers, whose polarization axes are rotated by ⁇ / 2 or 90 ° relative to one another, are known as analyzers.
  • Both light components L1 and L2 are each converted into an electrical intensity signal T1 or T2 by an assigned photoelectric converter, which is proportional to the light intensity of the respective light components L1 and L2.
  • a measurement signal is made from these two electrical signals
  • T (Tl - T2) / (Tl + T2) (3), which corresponds to the quotient of a difference and the Suinme of the two intensity signals Tl and T2
  • the measurement resolution MA is the amount
  • a magneto-optical current transformer is known from EP-B-0 088 419, in which two Faraday glass rings are arranged parallel to one another around a common current conductor, which consist of Faragay materials with different Verdet constants and thus each for different current measuring ranges have.
  • Each Faraday glass ring is assigned a transmitter unit for transmitting linearly polarized measurement light into the glass ring and a two-channel evaluation unit for calculating a respective measurement signal for the respective Faraday angle of rotation.
  • the two measurement signals of the two evaluation units are fed to an OR gate, which determines a maximum signal from the two measurement signals. This maximum signal is used to switch between the measuring ranges of the two glass rings.
  • Different measuring ranges of the two glass rings can also be achieved with the same glass material for both glass rings by measuring light different Wavelength is used. The wavelength dependence of the Faraday rotation is exploited.
  • a magneto-optical current transducer in which linearly polarized measuring light by pres ⁇ a fen a conductor surrounding the Faraday optical fiber by a beam splitter into two Lichcteilsignale is divided and an analyzer to ⁇ is performed each of these partial light signals.
  • the natural axes of the two analyzers are directed at an angle of 0 ° or 45 ° to the coupling polarization of the measuring light. This provides an analyzer, a first sinusoidal signal at the output and at the output of the other A nalysators a second cosine signal.
  • the invention is based on the object of specifying a method and an arrangement for measuring a magnetic alternating field with an expanded measuring range and good linearity.
  • Coupled sensor device which is arranged at least during the measurement process in the alternating magnetic field.
  • the measuring light passes through the sensor device at least once and is then divided into two linearly polarized partial light signals, the polarization directions of which are directed at an angle of essentially an odd multiple of 45 ° or ⁇ / 4 to one another.
  • the two partial light signals are each converted into an electrical intensity signal, which is a measure of the light intensity of the associated partial light signal.
  • An AC signal component and a DC signal component are determined from a first of the two electrical intensity signals and a DC signal component from a second of the two intensity signals.
  • the alternating signal component essentially contains all frequency components of the alternating magnetic field.
  • the two DC signal components contain essentially no frequency components of the magnetic alternating field.
  • a measurement signal for the derived alternating magnetic field which is proportional to a quotient of two intensity-standardized signals, a first of the two intensity-standardized signals corresponding to the quotient of the alternating signal component and the DC signal component of the first intensity signal and a second of the two intensity-standardized signals to the quotient of the second Intensity signal and its DC signal component corresponds.
  • this measurement signal is practically independent of undesired fluctuations in the intensity of the measurement light and, on the other hand, it is a clear function over an angular range of approximately ⁇ for the Faraday angle of rotation by which the plane of polarization of the measurement light in the sensor device is rotated due to the magnetic field, for example via the open angular range] - ⁇ / 2, -r- ⁇ / 2 [. Furthermore, the measurement signal has excellent linearity in a large area around an operating point in the middle of the measurement area.
  • an effective value is formed from the measurement signal for precision measurement as a measure of the effective value of the alternating magnetic field.
  • the sensor device is arranged in the magnetic alternating field inductively generated by the alternating current.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an arrangement for measuring a magnetic alternating field and in particular for measuring an electrical alternating current
  • a sensor device 3 which shows the magneto-optical Faraday effect is arranged in the alternating magnetic field H.
  • the sensor device 3 is formed with a single-mode optical fiber, which preferably surrounds the current conductor 2 in the form of a measuring winding with at least one turn.
  • a tempered optical fiber (annealed fiber) is preferably provided, which is characterized by low linear birefringence and practically negligible circular birefringence.
  • the sensor device 3 can also be formed with one or more solid bodies, preferably made of glass, which show the Faraday effect and in particular surround the current conductor 2 as a polygonal ring body.
  • Means are provided for coupling linearly polarized measuring light L into the sensor device 3.
  • the polarization direction of the electric field strength vector of the measuring light L when coupling into the sensor device 3 is hereinafter referred to as the coupling polarization direction of the measuring light L.
  • the means for coupling the measuring light L into the sensor device 3 can, as shown, contain a light source 9 and a polarizer 10 for linearly polarizing the light from the light source 9, or also a linearly polarized light source such as a laser diode.
  • the polarization axis (transmission axis) of the polarizer 10 specifies the coupling polarization direction of the measuring light L.
  • the linearly polarized measuring light L coupled into the sensor device 3 passes through the sensor device 3 and is passed to a beam splitter 4 after passing through the sensor device 3.
  • the beam splitter 4 divides the measuring light L into two light components L1 'and L2' with the same polarization.
  • the beam splitter 4 can be positioned at an angle of as 45 ° to the direction of propagation of the measuring light L inclined partially transparent mirror can be formed.
  • a first polarizer 5 is now arranged in the optical path (beam path) of the first light component L1 ', which forms a first light component signal L1 projected onto its polarization axis P1.
  • a second polarizer 6 is arranged in the light path of the second light component L2 'and forms a second light component signal L2 projected onto its associated polarization axis P2.
  • the polarization axis Pl of the first polarizer 5 and the polarization axis P2 of the second polarizer 6 close at least approximately an angle
  • the polarization axis Pl of the first polarizer 5 is directed at an angle of at least approximately + 45 ° or + ⁇ / 4 or - 45 ° or - ⁇ / 4 to the coupling polarization direction of the measurement light L and the polarization axis P2 of polarization of the second ⁇ gate 6 at an angle of 0 ° or 0 to Einkoppelpolari ⁇ sationsraum of the measuring light L.
  • the two partial light signals L1 and L2 are now fed to an assigned photoelectric converter 7 and 8, respectively.
  • Each photoelectric converter 7 and 8 associated with ⁇ partial light signals Ll and L2 in each case one electrical ⁇ ULTRASONIC intensity signal Sl or S2 converts which respectively is a measure of the intensity of the respective partial light signal Ll L2.
  • the electrical intensity signal S1 or S2 is proportional to the light intensity of the associated light part signal L1 or L2.
  • the output of the first photoelectric transducer 7 is now electrically connected 12 comparable with the input of a high pass filter 11 and ⁇ with the input of a low pass filter.
  • the high-pass filter 11 forms an AC signal component AI of the first intensity signal S1 and the low-pass filter 12 a DC signal component Dl of this first intensity signal Sl.
  • the separation frequencies of high-pass filter 11 and low-pass filter 12 are set so that the alternating signal component AI contains all frequency components of the alternating magnetic field H and the direct signal component D1 is independent of the alternating magnetic field H.
  • the alternating signal component AI of the first intensity signal S1 is fed from an output of the high-pass filter 11 to a first input of a divider 14.
  • the DC signal component D1 of the first intensity signal S1 is fed from an output of the low-pass filter 12 to a second input of the divider 14.
  • the divider 14 now forms the quotient signal AI / Dl from the alternating signal component AI to the direct signal component Dl of the first intensity signal S1.
  • This quotient signal AI / Dl is an intensity-normalized ⁇ signal, ie independent of changes in intensity of the measuring light L, for example due to fluctuations in intensity of the light source 9 or attenuation losses in the light path of the measuring light L or the first partial light signal L1.
  • the output of the second photoelectric converter 8 is electrically connected to the input of a low-pass filter 13 and a first input of a divider 15.
  • the low-pass filter 13 forms a DC signal component D2 of the second intensity signal S2.
  • the separation frequency of the low-pass filter 13 is set such that the DC signal component D2 contains no frequency components of the magnetic alternating field H.
  • a quotient signal S2 / D2 which corresponds to the quotient from the second intensity signal S2 and its DC signal component D2.
  • This quotient signal S2 / D2 is also an intensity-normalized signal and is therefore independent of changes in intensity in the measuring light L and in the second partial light signal L2. Since intensity changes in the light paths of the two light line signals L1 and L2 are also compensated for by the intensity normalization, multimode fibers can also be used to transmit the two light part signals L1 and L2.
  • the two standardized signals AI / Di and S2 / D2 are each fed to an input of a further divider 16.
  • the divider 16 forms the Quotients of the two standardized signals Al / Dl and S2 / D2 as a measurement signal
  • This measurement signal M is similar to the function tan (p) of the Faraday angle of rotation p around which the direction of polarization
  • means 17 are provided for forming the effective value M_ f - of the measurement signal M, which is used as a measure for the amplitude (amount) of the alternating magnetic field H or as a measure for the effective value I « J; of an electrical current I in the current conductor 2.
  • the effective value M * - Any known analog or digital circuit can be used.
  • the effective value M, £ f of the measurement signal M can also be subjected to a subsequent linearization, preferably with the aid of a digital signal processor.
  • the linearized effective value M .f: - in which then depends linearly on the angle of rotation p, is applied to an output 20.
  • the RMS value M, - ; be given to an output, not shown.
  • a subtractor can also be provided to form the alternating signal component AI of the first intensity signal Sl, which subtractor forms the difference Sl - Dl from the first intensity signal Sl and its direct signal component Dl formed by the low-pass filter 12, which corresponds to the alternating signal component AI.
  • a subtractor can also be provided, which subtracts the difference S1-AI from the first intensity signal S1 and its AC signal component AI formed by the high-pass filter 11, which is just the DC signal component Corresponds to Dl.
  • the low-pass filter 13 can also be replaced by a high-pass filter for forming an AC signal component A2 of the second intensity signal S2 and a subtractor for forming the DC signal component D2 of the second intensity signal S2 by subtracting the AC signal component A2 from the second intensity signal S2.
  • the analog filters shown can also be replaced by digital filters and upstream analog / digital converters.
  • Arithmetic means for deriving the measurement signal M according to the relationship (8) from the alternating signal component AI and the direct signal component Dl of the first intensity signal S1 and from the second intensity signal S2 and its direct signal component D2 can of course also be used instead of the analog divider 14, 15 and 16 digital computing means can be provided, in particular a microprocessor or a digital signal processor with an upstream analc / digital converter. In front- Both digital filters and digital arithmetic means are preferably provided. The analog / digital conversion then takes place before the digital filters.
  • the optical coupling of the various optical components of the measuring arrangement is preferably supported by collimator lenses (not shown) for focusing the light.
  • an arrangement of the reflection type can also be provided, in which the measuring light L reflects back into the sensor device 3 after a first passing through the sensor device 3 with the aid of a mirror and passes through the sensor device 3 a second time in the opposite direction before it is fed to the beam splitter 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Linear polarisiertes Meßlicht (L) wird nach Durchlaufen einer Faraday-Sensoreinrichtung (3) in zwei Lichtteilsignale (L1, L2) mit unter 45° geneigten Polarisationsebenen aufgeteilt. Aus den beiden Lichtteilsignalen wird ein Meßsignal (M) abgeleitet, das proportional zum Tangens des Faraday-Drehwinkels ist.

Description

Beschreibung
Optisches Meßverfahren und optische Meßanordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit erweitertem Meßbereich und guter Linearität
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zu_ι Messen eines magnetischen Wechselfeldes- Unter einem magne¬ tischen Wechselfeld wird ein Magnetfeld verstanden, das nur von Null verschiedene Frequenzanteile in seinem Spektrum auf¬ weist .
Es sind optische Meßanordnungen zum Messen eines elektrischen Stromes in einem Stromleiter bekannt, die auf dem magneto- optischen Faraday-Effekt beruhen und deshalb auch als magr.e- tooptische Stromwandler bezeichnet werden. Bei einem magneto¬ optischen Stromwandler wird linear polarisiertes Meßlicht durch eine in der Nahe des Stromleiters angeordnete Faraday- Sensoreinrichtung gesendet, die aus einem den Faraday-Effekt zeigenden, optisch transparenten Material besteht. Das von dem Strom erzeugte Magnet:feld bewirkt wegen des Faraday- Effekts eine Drehung der Polarisationsebene des Meßlichts um einen Drehwinkel p, der proportional zum Wegintegral über das Magnetfeld entlang des vom Meßlicht zurückgelegten Weges ir. der Sensoreinrichtuπg ist. Die Proportionalitätskonstante nennt man Verdet-Konstante V. Die Verdet-Konstante V hangt im allgemeinen vom Material und der Temperatur der Sensorein¬ richtung sowie von der Wellenlänge des verwendeten Meßlichts ab. im allgemeinen umgibt die Sensoreinrichtung den Stromiei- ter, so daß das Meßlicht den Stromleiter in einem praktisch geschlossenen Weg wenigstens einmal umläuft. Der Drehwinkel p ist in diesem Fall im wesentlichen direkt proportional zur Amplitude I des zu messenden Stromes gemäß der Beziehung p = N • V ■ I (1) , wobei N die Zahl der Umläufe des Meßiichts um den Stromleiter ist. Der Faraday-Drehwinkel p wird pclarimetrisch durch eine Folarisationsanalyse des durch die Sensoreinrichtung gelaufe- nen Meßlichts bestimmt, um ein Meßsignal für den elektrischen Strom zu erhalten.
Zur Polarisationsanalyse ist bekannt, das Meßlicht nach Durchlaufen der Sensoreinrichtung von einem Analysator in zwei linear polarisierte Lichtkomponenten Ll und L2 mit senk¬ recht zueinander gerichteten Polarisationsebenen zu zerlegen. Als Analysator sind polarisierende Strahlteiler wie bei¬ spielsweise ein Wollaston-Prisma oder auch ein einfacher Strahlteiler mit zwei nachgeschalteten Polarisatoren, deren Polarisationsachsen um π/2 bzw. 90° gegeneinander gedreht sind, bekannt. Beide Lichtkomponenten Ll und L2 werden von jeweils einem zugeordneten photoelektrischen Wandler in je¬ weils ein elektrisches Intensitätssignal Tl oder T2 umgewan- delt, das proportional zur Lichtintensität der jeweiligen Lichtkomponente Ll bzw. L2 ist. Aus diesen beiden elektri¬ schen Signalen wird ein Meßsignal
T = (Tl - T2) / (Tl + T2) (3) gebildet, das dem Quotienten aus einer Differenz und der Suinme der beiden Intensitätssignale Tl und T2 entspricht
( WO 95/10046) . Dieses Meßsignal T ist bei Vernachlässigung von Störeinflüssen gleich
T = sin(2p + ζ) = sin(2*N*V*I * ζ) *4), wobei ζ ein von dem Winkel zwischen der Polarisationsebene des Meßlichts beim Einkoppeln in das Faraday-Element und einer ausgezeichneten optischen Eigenachse des Analysators abhängiger Off-set-Winkel für I = 0 A ist.
Obwohl der Faraday-Meßwinkel p selbst gernäß Gleichung (1) eine lineare und damit eindeutige Funktion des Stromes I ist, ist das Meßsignal T gemäß Gleichung (4) nur über einem maxi¬ mal π/2 (bzw. 90°) großen Winkelbereich eine eindeutige Funk¬ tion des Meßwinkeis p ist. Somit sind mit diesen polarimetri- schen magnetooptischen Stromwandlern auch nur solche elektri- sehe Ströme eindeutig meßbar, die in einem Strommeßbereich
(Strommeßintervali, measuring ränge) ) MR der Intervallänge |MR| = π/ (2-N-V) (5) liegen. Aus Gleichung (5) ist ersichtlich, daß man die Größe |MR| des Strommeßbereichs MR eines magnetooptischen Stromwand¬ lers durch die Wahl von Materialien mit unterschiedlichen Verdet-Konstanten V für das Faraday-Element und/oder durch die Zahl N der Umläufe des Meßlichts um den Stromleiter ein¬ stellen kann. Einen größeren Strommeßbereich erhält man, wenn man das Produkt N*V im Nenner kleiner einstellt . Jedoch zieht eine solche Wahl eines größeren Strommeßbereichs MR unweiger¬ lich eine verringerte Meßauflösung (measuring resolution) MA des Stromwandlers bei vorgegebener Anzeigeauflösung nach sich. Die Meßauflösung MA ist dabei als Betrag |MS| der Me߬ empfindlichkeit MS des Stromwandlers definiert. Die Me߬ empfindlichkeit MS entspricht der Steigung der Kennlinie des magnetooptischen Stromwandlers in einem Arbeitspunkt und ist bei einer zweikanaligen Auswertung gemäß Gleichung (4) gleich MS = dT/dl = 2 ■ N • V • cos(2-N-V*I + ζ) (6) . Aus Gleichung (6) erkennt man sofort, daß eine Verkleinerung des Produkts N*V bei beiden Auswerteverfahren zu einer Ver¬ ringerung der Meßauflösung MA = |MS| führt.
Aus EP-B-0 088 419 ist ein magnetooptischer Stromwandler be¬ kannt, bei dem zwei Faraday-Glasringe parallel zueinander um einen gemeinsamen Stromleiter angeordnet sind, die aus Fara¬ day-Materialien mit unterschiedlichen Verdet-Konstanten be- stehen und somit jeder für sich unterschiedliche Stromme߬ bereiche aufweisen. Jedem Faraday-Glasring sind jeweils eine Sendeeinheit zum Senden linear polarisierten Meßlichts in den Glasring und eine zweikanalige Auswerteeinheit zum Berechnen eines jeweiligen Meßsignals für den jeweiligen Faraday-Dreh- winkel zugeordnet. Die beiden Meßsignale der beiden Auswerte¬ einheiten werden einem OR-Gatter zugeführt, das ein Maximums- signal aus den beiden Meßsignalen ermittelt. Mit diesem Maxi¬ mumssignal wird zwischen den Meßbereichen der beiden Glas- ringe umgeschaltet. Unterschiedliche Meßbereiche der beiden Glasringe können auch bei gleichem Glasmaterial für beide Glasringe erreicht werden, indem Meßlicht unterschiedlicher Wellenlänge verwendet wird. Dabei wird die Wellenlängen- abhängigkeit der Faraday-Drehung ausgenutzt.
Aus "SENSOR 93 Kongreßband IV Bll . l , Sei ten 137 bis 144 " ist in magnetooptischer Stromwandler für Schutzzwecke zum Messer, von Wechselströmen bekannt, bei dem linear polarisiertes Licht nach Durchlaufen einer Faraday-Lichtleitfaser in zwei Lichtteilsignale aufgespalten wird und jedes dieser Licht¬ teilsignale einem Analysator zugeführt wird. Die Eigenachsen (Polarisationsachsen) der beiden Analysatoren sind unter einem Winkel von 45° oder 58° zueinander gerichtet. Die von den Analysatoren durchgelassenen Lichtincensitäten werden erst durch Division durch ihre Gleichanteile normiert, die durch Spitzenwertgleichrichtung erhalten werden. Anschließend wird ein Produkt der normierten Signale gebildet und dieses
Produkt dann differenziert. Durch Integration wird direkt der Faraday-Drehwinkel erhalten. Dadurch erhält man ein Signal, das proportional zum Strom ist und daher keinen Meßbereichs¬ beschränkungen unterliegt. Jedoch ist dieses Verfahren ver- gleichsweise aufwendig.
Aus der EP-B-0 208 593 ist ein magnetooptischer Stromwandler bekannt, bei dem linear polarisiertes Meßlicht nach Durchlau¬ fen einer einen Stromleiter umgebenden Faraday-Lichtleitfaser von einem Strahlteiler in zwei Lichcteilsignale aufgeteilt wird und jedes dieser Lichtteilsignale einem Analysator zu¬ geführt wird. Die Eigenachsen der beiden Analysatoren sind unter einem Winkel von 0° bzw. 45° zur Einkoppelpolarisation des Meßlichts, gerichtet. Dadurch erhält man am Ausgang eines Analysators ein erstes, sinusförmiges Signal und am Ausgang des anderen Analysators ein zweites, cosinusförmiges Signal. Diese beiden Signale sind jeweils mehrdeutige, oszillierende Funktionen des Stromes im Stromleiter, die um einen Winkel von 90° gegeneinander phasenverschoben sind. Aus diesen bei- den mehrdeutigen Signalen wird nun ein eindeutiges Meßsignal zusammengesetzt durch Vergleich der Vorzeichen und der Be¬ träge der Meßwerte des ersten, sinusförmigen Signals und des zweiten, cosinusförmigen Signals. Sobald die Beträge von Sinus und Cosinus gleich sind, d.h. bei einem ganzzahligen Vielfachen von 45°, wird in Abhängigkeit von den Vorzeichen von Sinus und Cosinus von einem eindeutigen Zweig des ersten, sinusförmigen Signals in einen eindeutigen Zweig des zweiten, cosinusförmigen Signals umgeschaltet oder umgekehrt. Der Me߬ bereich dieses bekannten magnetooptischen Stromwandlers ist somit prinzipiell nicht beschränkt. Jedoch ist das Verfahren ein inkrementales Verfahren mit der Folge, daß der Arbeits- punkt für Strom Null bei einem Ausfall der Elektronik des Stromwandlers erst wieder neu eingestellt werden muß.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfei- des mit erweitertem Meßbereich und guter Linearität anzu¬ geben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merk¬ malen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4. Linear polari- siertes MeSlicht wird in eine den Faraday-Effekt zeigende
Sensoreinrichtung eingekoppelt, die zumindest beim Meßvorgang im magnetischen Wechselfeld angeordnet ist. Das Meßlicht durchläuft die Sensoreinrichtung wenigstens einmal und wird danach in zwei linear polarisierte Lichtteilsignale aufge- teilt, deren Polarisationsrichtungen unter einem Winkel von im wesentlichen einem ungeradzahligen Vielfachen von 45° bzw. π/4 zueinander gerichtet sind. Die beiden Lichtteilsignale werden jeweils in ein elektrisches Intensitätssignal umge¬ wandelt, das ein Maß für die Lichtintensität des zugehörigen Lichtteilsignals ist. Von einem ersten der beiden elektri¬ schen Intensitätssignale wird ein Wechselsignalanteil und ein Gleichsignalanteil ermittelt und von einem zweiten der beiden Intensitätssignale ein Gleichsignalanteil. Der Wechselsignal¬ anteil enthält im wesentlichen alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes. Die beiden Gleichsignalanteile enthalten dagegen im wesentlichen keine Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeides. Es wird nun ein Meßsignal für das magnetische Wechselfeld abgeleitet, das proportional zu einem Quotienten aus zwei intensitätsnormierten Signalen ist, wobei ein erstes der beiden intensitätsnormierten Signale dem Quotienten aus dem Wechselsignalanteil und dem Gleichsignal- anteil des ersten Intensitätssignal entspricht und ein zwei¬ tes der beiden intensitätsnormierten Signale dem Quotienten aus dem zweiten Intensitätssignal und dessen Gleichsignal¬ anteil entspricht. Dieses Meßsignal ist zum einen praktisch unabhängig von unerwünschten Intensitätsschwankungen des Meßlichts und ist zum anderen eine eindeutige Funktion über einem Winkelbereich von annähernd π für den Faraday-Dreh- winkel, um den die Polarisationsebene des Meßlichts in der Sensoreinrichtung aufgrund des Magnetfeldes gedreht wird, beispielsweise über dem offenen Winkelbereich ]-π/2, -r-π/2[. Ferner weist das Meßsignal in einem großen Bereich um einen in der Mitte des Meßbereichs liegenden Arbeitspunkt eine ausgezeichnete Linearität auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfah- rens und der Anordnung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 oder vom Anspruch 4 jeweils abhängigen Ansprüchen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird aus dem Meßsignal zur Präzisionsmessung ein Effektivwert als Maß für den Ξffek- tivwert des magnetischen Wechselfeldes gebildet.
Zum Messen eines elektrischen Wechselstromes wird die Sensor¬ einrichtung im vom Wechselstrom induktiv erzeugten magneti¬ schen Wechselfeld angeordnet.
Zur wei teren Erläuterung der Erf indung wird auf die Zeichnung
Bezug genommen, in deren
FIG 1 ein Aus führungsbeispiel einer Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechsel f eldes und insbesondere zum Mes ser, eines elektrischen Wechselstromes und
FIG 2 in einem Diagramm der Ef fekt ivwert des gemessenen Stromes in Abhängigkei t vom Faraσay-Meßwir.kεi jeweils schematisch veranschaulicht sind.
In FIG 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes H, das insbesondere von einem elektrischen Strom I in einem Stromleiter 2 erzeugt werden kann, dargestellt. Im magnetischen Wechselfeld H ist eine den magnetooptischen Faraday-Effekt zeigende Sensorein¬ richtung 3 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 3 ist in der dargestellten Ausführungsform mit einer Monomode-Licht1eit- faser gebildet, die vorzugsweise den Stromleiter 2 in Form einer Meßwicklung mit wenigstens einer Windung umgibt. Vor¬ zugsweise ist eine getemperte optische Faser (annealed fibre) vorgesehen, die sich durch niedrige lineare Doppelbrechung und praktisch vernachlässigbare zirkuläre Doppelbrechung auszeichnet. Die Sensoreinrichtung 3 kann aber auch mit einem oder mehreren massiven, den Faraday-Effekt zeigenden Körpern, vorzugsweise aus Glas, gebildet sein und insbesondere den Stromleiter 2 als polygonaler Ringkörper umgeben. Es sind Mittel vorgesehen zum Einkoppeln von linear polarisiertem Meßlicht L in die Sensoreinrichtung 3. Die Polarisationsrich¬ tung des elektrischen Feldstärkevektors des Meßlichts L beim Einkoppeln in die Sensoreinrichtung 3 isc im folgenden als Einkoppelpolarisationsrichtung des Meßlichts L bezeichnet. Die Mittel zum Einkoppeln des Meßlichts L in die Sensorein- richtung 3 können, wie dargestellt, eine Lichtquelle 9 und einen Polarisator 10 zum linearen Polarisieren des Lichts der Lichtquelle 9 enthalten oder auch eine selbst lineare polari¬ sierte Lichtquelle wie beispielsweise eine Laserdiode. In der dargestellten Ausführungsform gibt die Polarisationsachse (Transmissionsachse) des Polarisators 10 die Einkoppelpolari¬ sationsrichtung des Meßlichts L vor. Das in die Sensorein¬ richtung 3 eingekoppelte linear polarisierte Meßlicht L durchläuft die Sensoreinrichtung 3 und wird nach Durchlaufen der Sensoreinrichtung 3 einem Strahlteiler 4 zugeführt. Der Strahlteiler 4 zerlegt das Meßlicht L in zwei Lichtanteile Ll' und L2 ' mit gleicher Polarisation. Beispielsweise kann der Strahlteiler 4 mit einem unter einem Winkel von Vorzugs- weise 45° zur Ausbreitungsrichtung des Meßlichts L geneigten teildurchlässigen Spiegel gebildet sein. Im optischen Weg (Strahlengang) des ersten Lichtanteils Ll' ist nun ein erster Polarisator 5 angeordnet, der ein auf seine Polarisations- achse Pl projiziertes erstes Lichtteilsignal Ll bildet. Im Lichtweg des zweiten Lichtanteils L2' ist ein zweiter Polari¬ sator 6 angeordnet, der ein auf seine zugehörige Polarisa¬ tionsachse P2 projiziertes zweites Lichtteilsignal L2 bildet. Die Polarisationsachse Pl des ersten Polarisators 5 und die Polarsiationsachse P2 des zweiten Polarisators 6 schließen wenigstens annähernd einen Winkel
α = (2n + 1)- 45° bzw. α = (2n + 1)- (π/4) (7)
zueinander ein mit der ganzen Zahl n. Vorzugsweise ist die Polarisationsachse Pl des ersten Polarisators 5 unter einem Winkel von wenigstens annähernd + 45° oder + π/4 oder - 45° bzw. - π/4 zur Einkoppelpolarisationsrichtung des Meßlichts L gerichtet und die Polarisationsachse P2 des zweiten Polarisa¬ tors 6 unter einem Winkel von 0° bzw. 0 zur Einkoppelpolari¬ sationsrichtung des Meßlichts L.
Die beiden Lichtteilsignale Ll und L2 werden nun jeweils einem zugeordneten photoelektrischen Wandler 7 bzw. 8 zuge¬ führt. Jeder photoelektrische Wandler 7 und 8 wandelt das zu¬ gehörige Lichtteilsignale Ll bzw. L2 in jeweils ein elektri¬ sches Intensitätssignal Sl bzw. S2 um, das ein Maß für die Intensität des jeweiligen Lichtteilsignals Ll bzw. L2 ist. Im allgemeinen ist das elektrische Intensitätssignal Sl oder S2 proportional zur Lichtintensität des zugehörigen Lichtteil¬ signals Ll bzw. L2. Der Ausgang des ersten photoelektrischen Wandlers 7 ist nun elektrisch mit dem Eingang eines Hochpa߬ filters 11 und mit dem Eingang eines Tiefpaßfilters 12 ver- bunden. Das Hochpaßfilter 11 bildet einen Wechselsignalanteil AI des ersten Intensitätssignals Sl und das Tiefpaßfilter 12 einen Gleichsignaianteil Dl dieses ersten Intensitätsignals Sl. Die Trennfrequenzen von Hochpaßfilter 11 und Tiefpaßfil¬ ter 12 sind so eingestellt, daß der Wechselsignalanteil AI alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes H enthält und der Gleichsignalanteil Dl vom magnetischen Wechselfeld H unabhängig ist. Der Wechselsignalanteil AI des ersten Inten¬ sitätssignals Sl wird von einem Ausgang des Hochpaßfilters 11 einem ersten Eingang eines Dividierers 14 zugeführt. Der Gleichsignalanteil Dl des ersten Intensitätssignals Sl wird von einem Ausgang des Tiefpaßfilters 12 einem zweiten Eingang des Dividierers 14 zugeführt. Der Dividierer 14 bildet nun das Quotientensignal AI/Dl von Wechselsignalanteil AI zu Gleichsignalanteil Dl des ersten Intensitätssignals Sl. Dieses Quotientensignal AI/Dl ist ein intensitätsnormierte≤ Signal, d.h. unabhängig von Intensitätsänderungen des Meßlichts L beispielsweise durch Intensitätsschwankungen der Lichtquelle 9 oder Dämpfungsverluste im Lichtweg des Me߬ lichts L oder des ersten Lichtteilsignals Ll. Der Ausgang des zweiten photoelektrischen Wandlers 8 ist mit dem Eingang eines Tiefpaßfilters 13 und einem ersten Eingang eines Divi- dierers 15 elektrisch verbunden. Das Tiefpaßfilter 13 bildet einen Gleichsignalanteil D2 des zweiten Intensitätssignals S2. Die Trennfrequen∑ des Tiefpaßfilters 13 ist so einge¬ stellt, daß der Gleichsignalanteil D2 keine Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes H enthält. An einem Ausgang des Dividierers 15 steht nun ein Quotientensignal S2/D2 an, das dem Quotienten aus dem zweiten Intensitätssignal S2 und dessen Gleichsignalanteil D2 entspricht. Auch dieses Quo¬ tientensignal S2/D2 ist ein intensitätsnormiertes Signal und damit unabhängig von Intensitätsänderungen im Meßlicht L und im zweiten Lichtteilsignal L2. Da auch Intensitätsänderungen in den Lichtwegen der beiden Lichtceilsignale Ll und L2 durch die Intensitätsnormierung kompensiert sind, können zur Über¬ tragung der beiden Lichtteilsignale Ll und L2 auch Multimode- fasern verwendet werden. Die beiden normierten Signale AI/Di und S2/D2 werden nun jeweils einem Eingang eines weiteren Dividierers 16 zugeführt. Der Diviäierer 16 bildet den Quotienten der beiden normierten Signale Al/Dl und S2/D2 als Meßsignal
M = (Al/Dl)/ (S2/D2) (8) ,
das an einem Ausgang 30 der Anordnung abgegriffen werden kann.
Dieses Meßsignal M ist ähnlich zur Funktion tan(p) des Faraday-Drehwinkels p, um den die Polarisationsrichtung
(Polarisationsebene) des Meßlichts (L) in der Sensoreinrich¬ tung 3 aufgrund des magnetischen Wechselfeldes H gedreht wird. Die Tangensfunktion tan(p) ist nun jedoch eine über einem Winkelintervall mit einer Intervallänge von annähernd π eine eindeutige Funktion des Drehwinkels p, nämlich für -π/2 + 2mπ < p < +π/2 + 2mπ mit der ganzen Zahl m. Man erhält so¬ mit einen praktisch doppelt so großen Meßbereich wie bei den gemäß dem Stand der Technik erhaltenen, zu sin(2p) proportio¬ nalen Meßsignalen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Mittel 17 zum Bilden des Effektivwertes M_f- des Meßsignals M vorgesehen, der als Maß für die Amplitude (Betrag) des magnetischen Wechselfeldes H oder als Maß für den Effektivwert I«J; eines elektrischen Stromes I im Stromleiter 2. FIG 2 zeigt den Effektivwert KIÜ des Meßsignals M für einen sinusförmigen elektrischen Stromes I = 2ύ,i l#t. sin(ωt) aufgetragen über einem Winkelbereich von 0° bis etwa 60° für den Effektivwert p«__ des Faraday-Drehwinkels p = 2°'5 p9t i sin(ωt). Der Effek- tivwert Iβ£f des elektrischen Stromes I ergibt sich dann aus der Beziehung pβ;; = 2 NV lii t mit der Windungszahl N der Faserspule (Meßwicklung) und der Verdet-Konstante V der Sensoreinrichtung 3. Zum Bilden des Effektivwertes M*-. kann jede an sich bekannte analoge oder digitale Schaltung ver- wendet werden. Der Effektivwert M,£f des Meßsignals M kann auch einer an¬ schließenden Linearisierung unterzogen werden, vorzugsweise mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors. Der dann linear vom Drehwinkel p abhängende linearisierte Effektivwert M.f:-in wird auf einen Ausgang 20 gegeben. Es kann natürlich auch der Effektivwert M,-:; selbst auf einen nicht dargestellten Ausgang gegeben werden.
Anstelle des Hochpaßfilters 11 kann zum Bilden des Wechsel- signalanteils AI des ersten Intensitätssignals Sl auch em Subtrahierer vorgesehen sein, der die Differenz Sl - Dl aus dem ersten Intensitatssignal Sl und dessen vom Tiefpaßfilter 12 gebildeten Gleichsignalanteil Dl bildet, die gerade dem Wechselsignalanteil AI entspricht. Umgekehrt kann statt des Tiefpaßfilters 12 zum Bilden des Gleichsignalanteils Dl des ersten Intensitätssignals Sl auch ein Subtrahierer vorgesehen sein, der die Differenz Sl - AI aus dem ersten Intensitäts¬ signal Sl und dessen vom Hochpaßfilter 11 gebildeten Wechsel¬ signalanteil AI bildet, die gerade dem Gleichsignalanteil Dl entspricht. Ferner kann auch das Tiefpaßfilter 13 durch em Hochpaßfilter zum Bilden eines Wechselsignalanteils A2 des zweiten Intensitätssignals S2 und einen Subtrahierer zum Bilden des Gleichsignalanteils D2 des zweiten Intensitäts¬ signals S2 durch Subtraktion des Wechselsignalanteils A2 vom zweiten Intensitatssignal S2 ersetzt werden. Schließlich können die dargestellten analogen Filter auch durch digitale Filter und vorgeschaltete Analog/Digital-Wandler ersetzt werden.
Als arithmetische Mittel zum Ableiten des Meßsignals M gemäß der Beziehung (8) aus dem Wechselsignalanteil AI und dem Gleichsignalanteil Dl des ersten Intensitätssignals Sl und aus dem zweiten Intensitätssignal S2 und dessen Gleichsignal¬ anteil D2 können natürlich auch anstelle der analogen Divi- dierer 14, 15 und 16 digitale Rechenmittel vorgesehen sein, insbesondere ein Mikroprozessor oder ein digitaler Signal¬ prozessor mit vorgeschaltetem Analcςr/Digital-Wandler. Vor- zugsweise sind sowohl digitale Filter als auch digitale arithmetische Mittel vorgesehen. Die Analog/Digital-Wandlung geschieht dann vor den digitalen Filtern.
Die optische Kopplung der verschiedenen optischen Komponenten der Meßanordnung wird vorzugsweise durch nicht dargestellte Kollimatorlinsen (Grin lenses) zum Bündeln des Lichts unter¬ stützt.
Anstelle des in FIG 1 gezeigten Transmissionstyps, bei dem das Meßlicht L die Sensoreinrichtung 3 nur einmal durchläuft, kann auch eine Anordnung vom Reflexionstyp vorgesehen sein, bei der das Meßlicht L nach einem ersten Durchlaufen der Sensoreinrichtung 3 in die Sensoreinrichtung 3 mit Hilfe eines Spiegels zurückreflektiert wird und die Sensoreinrich¬ tung 3 ein zweites Mal in umgekehrter Richtung durchläuft, bevor es dem Strahlteiler 4 zugeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes (H) , bei dem a) linear polarisiertes Meßlicht (L) in eine im magnetischen Wechselfeld (H) angeordnete und den Faraday-Effekt zei¬ gende Sensoreinrichtung (3) eingekoppelt wird, b) das Meßlicht (LR) nach wenigstens einmaligem Durchlaufen der Sensoreinrichtung (3) in zwei linear polarisierte Lichtteilsignale (L1,L2) aufgeteilt wird, deren Polari- sationsrichtungen unter einem Winkel (oc) von im wesent¬ lichen einem ungeradzahligen Vielfachen von 45° bzw. π/4 zueinander gerichtet sind, c) die beiden Lichtteilsignale (Ll,L2) jeweils in ein elek- trisches Intensitätssignal (S1,S2) umgewandelt werden, das ein Maß für die Lichtintensität des zugehörigen Lichtteilsignals (L1,L2) ist, d) von einem ersten der beiden elektrischen Intensitäts- signale (Sl) ein Wechselsignalanteil (AI) und ein Gleich- Signalanteil (Dl) ermittelt werden und von einem zweiten der beiden Intensitätssignale (S2) ein Gleichsignalanteil (D2) ermittelt wird, wobei der Wechselsignalanteil (AI) im wesentlichen alle Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthält und die Gleichsignalanteile (D1,D2) im wesentlichen keine Frequenzanteile des magne¬ tischen Wechselfeldes (H) enthalten, e) ein Meßsignal (M) für das magnetische Wechselfeld (H) ab¬ geleitet wird, das proportional zu einem Quotienten aus zwei intensitätsnormierten Signalen (Al/Dl, S2/D2) ist, wobei ein erstes der beiden intensitätsnormierten Signale (Al/Dl) dem Quotienten aus dem Wechselsignalanteil (AI) und dem Gleichsignalanteil (Dl) des ersten Intensitats¬ signal (Sl) entspricht und ein zweites der beiden inten¬ sitätsnormierten Signale (S2/D2) dem Quotienten aus dem zweiten Intensitätssignal (S2) und dessen Gleichsignal¬ anteil (D2) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus dem Meßsignal (M) ein Effektivwert (M,f£) als Maß für den Effektivwert des magnetischen Wechselfeldes (H) gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Messen eines elektrischen Wechselstromes (I), bei dem die Sensoreinrichtung (3) im vom Wechselstrom (I) erzeugten magnetischen Wechselfeld (H) angeordnet wird.
4. Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes (H) mit a) einer den Faraday-Effekt zeigenden Sensoreinrichtung (3), b) Mitteln (9,10) zum Einkoppeln von linear polarisiertem Meßlicht (L) in die Sensoreinrichtung (3), c) Mitteln (4,5,6) zum Aufteilen des Meßlichts (L) nach wenigstens einmaligem Durchlaufen der Sensoreinrichtung (3) in zwei linear polarisierte Lichtteilsignale (L1,L2), deren Polarisationsrichtungen unter einem Winkel (α) von im wesentlichen einem ungeradzahligen Vielfachen von 45° bzw. π/4 zueinander gerichtet sind, d) Mitteln (7,8) zum Umwandeln der beiden Lichtteilsignale (L1.L2) jeweils in ein elektrisches Intensitätssignal (S1,S2) , das ein Maß für die Lichtintensität des zuge¬ hörigen Lichtteilsignals (Ll,L2) ist, e) Mitteln (11,12,13) zum Bilden eines Wechselsignalanteiles (AI) und eines Gleichsignalanteiles (Dl) von einem ersten der beiden elektrischen Intensitätssignale (Sl) und zum Bilden eines Gleichsignalanteiles (D2) von einem zweiten der beiden Intensitätssignale (S2), wobei der Wechselsignalanteil (AI) im wesentlichen alle Frequenz¬ anteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthalt und die Gleichsignalanteile (D1,D2) im wesentlichen keine Frequenzanteile des magnetischen Wechselfeldes (H) enthalten, f) Mitteln (14,15,16) zum Ableiten eines Meßsignales (M) für das magnetische Wechselfeld (H) , das proportional zu einem Quotienten aus zwei intensitätsnormierten Signalen (Al/Dl, S2/D2) ist, wobei ein erstes der beiden inten¬ sitätsnormierten Signale (Al/Dl) dem Quotienten aus dem Wechselsignalanteil (AI) und dem Gleichsignalanteil (Dl) des ersten Intensitätssignal (Sl) entspricht und ein zweites der beiden intensitätsnormierten Signale (S2/D2) dem Quotienten aus dem zweiten Intensitätssignal (S2) und dessen Gleichsignalanteil (D2) entspricht.
5. Anordnung nach Anspruch 4, die Mittel (17) zum Bilden eines Effektivwertes (M,«) des Meßsignals (M) als Maß für den Effektivwert des magnetischen Wechselfeldes (H) umfaßt.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 zum Messen eines elektrischen Wechselstromes (I), bei der die Sensoreinrich- tung (3) im vom Wechselstrom (I) erzeugten magnetischen Wech¬ selfeld (H) anordenbar ist.
EP97900955A 1996-01-18 1997-01-03 Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen eines magnetischen wechselfeldes mit erweitertem messbereich und guter linearität Withdrawn EP0874998A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19601727A DE19601727C1 (de) 1996-01-18 1996-01-18 Optisches Meßverfahren und optische Meßanordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit erweitertem Meßbereich und guter Linearität
DE19601727 1996-01-18
PCT/EP1997/000022 WO1997026547A1 (de) 1996-01-18 1997-01-03 Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen eines magnetischen wechselfeldes mit erweitertem messbereich und guter linearität

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0874998A1 true EP0874998A1 (de) 1998-11-04

Family

ID=7783101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP97900955A Withdrawn EP0874998A1 (de) 1996-01-18 1997-01-03 Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen eines magnetischen wechselfeldes mit erweitertem messbereich und guter linearität

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6114846A (de)
EP (1) EP0874998A1 (de)
JP (1) JP2000503388A (de)
CA (1) CA2243211A1 (de)
DE (1) DE19601727C1 (de)
WO (1) WO1997026547A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29711683U1 (de) * 1997-07-03 1998-11-05 Felten & Guilleaume Energietechnik AG, 51063 Köln Sensoranordnung
EP0905522A3 (de) * 1997-09-30 2000-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zum Messen einer Messgrösse aus einem vorgegebenen Messbereich
EP1073909B1 (de) * 1998-03-31 2004-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und anordnung zur verarbeitung mindestens eines analogen, mehrere frequenzbereiche umfassenden signals
JP3718412B2 (ja) * 2000-06-01 2005-11-24 キャボットスーパーメタル株式会社 ニオブまたはタンタル粉末およびその製造方法
US6946827B2 (en) * 2001-11-13 2005-09-20 Nxtphase T & D Corporation Optical electric field or voltage sensing system
DE102006002301B4 (de) * 2005-01-18 2007-11-15 Hochschule Zittau/Görlitz (FH) Schaltungsanordnung zur Messung elektrischer Ströme in elektrischen Leitern mit Lichtwellenleitern
US7655900B2 (en) * 2005-03-08 2010-02-02 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Intensity modulation type optical sensor and optical current/voltage sensor
US7786719B2 (en) * 2005-03-08 2010-08-31 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Optical sensor, optical current sensor and optical voltage sensor
CA2703344A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Optical fiber electric current sensor and electric current measurment method
EP2919022A3 (de) * 2007-11-30 2015-10-21 PowerSense A/S Sensoranordnung und Verfahren zur Messung von Blitzschlägen
US8781266B2 (en) * 2011-12-23 2014-07-15 General Electric Company Distributed, multiplexed fiber optic current transducer using optical power division
EP2626711B1 (de) 2012-02-10 2015-03-11 Alstom Technology Ltd Messvorrichtung für HVDC-Strom mit großer Bandbreite und sehr hoher Präzision
US10557874B2 (en) * 2013-10-17 2020-02-11 Osaka City Univeristy Electric current measurement apparatus and electric current measurement method
US9632113B2 (en) * 2014-03-13 2017-04-25 Ofs Fitel, Llc Few-moded fiber for sensing current
US10197603B2 (en) * 2015-04-01 2019-02-05 General Electric Company Optical current transducer with offset cancellation and current linearization
US10473697B2 (en) 2015-04-01 2019-11-12 General Electric Company Current transducer with offset cancellation
EP3729106A1 (de) * 2017-12-22 2020-10-28 ABB Power Grids Switzerland AG Optische polarisationsdetektion mit erhöhter genauigkeit im hochsignalbereich
FR3110000B1 (fr) * 2020-05-06 2022-05-27 Commissariat Energie Atomique Capteur de courant basé sur l’effet Faraday dans un gaz atomique

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3364239D1 (en) * 1982-03-08 1986-07-31 Hitachi Ltd Apparatus for optically measuring a current
FR2584810B1 (fr) * 1985-07-09 1987-10-16 Enertec Procede et dispositif d'evaluation d'un angle sur une plage etendue
US4894608A (en) * 1987-07-22 1990-01-16 Square D Company Electric current sensor using the faraday effect
US4755665A (en) * 1987-07-22 1988-07-05 Square D Company Light detector and signal processing circuit
DE3923803A1 (de) * 1989-07-19 1991-01-31 Messwandler Bau Ag Faseroptische anordnung zum messen der staerke eines elektrischen stromes
US4973899A (en) * 1989-08-24 1990-11-27 Sundstrand Corporation Current sensor and method utilizing multiple layers of thin film magneto-optic material and signal processing to make the output independent of system losses
DE4312183A1 (de) * 1993-04-14 1994-10-20 Siemens Ag Optisches Meßverfahren zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE4312184A1 (de) * 1993-04-14 1994-10-20 Siemens Ag Optisches Meßverfahren zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CA2173142C (en) * 1993-10-01 2000-11-14 Thomas Bosselmann Method and device for measuring an electrical alternating quantity with temperature compensation
ES2110777T3 (es) * 1993-10-01 1998-02-16 Siemens Ag Procedimiento y disposicion para la medicion de una corriente electrica con dos señales luminosas opuestas utilizando el efecto faraday.
DE4432146A1 (de) * 1994-09-09 1996-03-14 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9726547A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19601727C1 (de) 1997-04-30
US6114846A (en) 2000-09-05
CA2243211A1 (en) 1997-07-24
WO1997026547A1 (de) 1997-07-24
JP2000503388A (ja) 2000-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19601727C1 (de) Optisches Meßverfahren und optische Meßanordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit erweitertem Meßbereich und guter Linearität
EP0799426B1 (de) Verfahren und anordnung zum messen eines magnetfeldes unter ausnutzung des faraday-effekts mit kompensation von intensitätsänderungen und temperatureinflüssen
EP0706662B1 (de) Optisches messverfahren zum messen eines elektrischen wechselstromes mit temperaturkompensation und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP0706661B1 (de) Optisches messverfahren zum messen eines elektrischen wechselstromes mit temperaturkompensation und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP0721590B1 (de) Verfahren und anordnung zum messen eines elektrischen stromes mit zwei gegenläufigen lichtsignalen unter ausnutzung des faraday-effekts
DE69101445T2 (de) Fühler zum Feststellen und Messen der Drehung der Polarisationsebene von Licht.
EP0786091B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen einer elektrischen wechselgrösse mit temperaturkompensation
WO1996007922A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen eines elektrischen wechselstromes mit temperaturkompensation
EP0866974B1 (de) Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen einer wechselgrösse mit intensitätsnormierung
EP0864098B1 (de) Verfahren und anordnung zum messen einer messgrösse, insbesondere eines elektrischen stromes, mit hoher messauflösung
EP0811170B1 (de) Verfahren und anordnung zum messen eines magnetfeldes unter ausnutzung des faraday-effekts mit kompensation von intensitätsänderungen
DE3726411A1 (de) Faseroptischer magnetfeldsensor
DE19517128A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit Off-set-Faraday-Rotation zur Temperaturkompensation
EP0786092B1 (de) Optisches messverfahren und optische messvorrichtung zum messen einer elektrischen wechselspannung oder eines elektrischen wechselfeldes mit temperaturkompensation
WO1998038517A1 (de) Anordnung zur messung einer elektrischen messgrösse mittels lichtsignale unterschiedlicher wellenlänge
EP0904550B1 (de) Verfahren zur temperaturkalibrierung einer optischen magnetfeldmessanordnung und mit diesem verfahren kalibrierte messanordnung
DE3931540A1 (de) Analysatoreinrichtung zur optischen polarisationsanalyse
DE19842487C1 (de) Verfahren und Anordnung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit Temperaturkompensation
EP0661533A1 (de) Verfahren zur polarimetrischen Auswertung eines polarisationsmodulierten Lichtsignals
WO1996018113A1 (de) Verfahren und anordnung zum messen eines magnetfeldes mit zwei gegenläufigen lichtsignalen unter ausnutzung des faraday-effekts mit kompensation von intensitätsänderungen
DE3931542A1 (de) Optischer magnetfeldsensor
DE2261874A1 (de) Verfahren zur messung des zirkularen dichroismus magnetischer proben

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19980707

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI

17Q First examination report despatched

Effective date: 19990308

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20010801