EP1004030A1 - Method for measuring a magnetic field and device for carrying out said method - Google Patents

Method for measuring a magnetic field and device for carrying out said method

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Publication number
EP1004030A1
EP1004030A1 EP98945044A EP98945044A EP1004030A1 EP 1004030 A1 EP1004030 A1 EP 1004030A1 EP 98945044 A EP98945044 A EP 98945044A EP 98945044 A EP98945044 A EP 98945044A EP 1004030 A1 EP1004030 A1 EP 1004030A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
wavelength
signal
light signal
gate
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Withdrawn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
EP98945044A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Bosselman
Stefan Hain
Michael Willsch
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 EP1004030A1 publication Critical patent/EP1004030A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring a magnetic field according to the preamble of claim 1 and a device for performing the method.
  • a method of the type mentioned and a device for carrying out this method are proposed in the earlier German patent application 19545759.5 (GR 95 P 3868 DE).
  • the proposed method and the proposed device serve to measure an alternating magnetic field, in particular an alternating field in the vicinity of an electrical conductor through which an alternating current flows.
  • Alternating field can be deduced from the strength of the alternating current flowing through the conductor, in this application the proposed method and the proposed device can be understood as a current measuring method and device.
  • the optical sensor device showing the Faraday effect consists of a body arranged in the magnetic field and made of a material which is transparent to light and shows the Faraday effect, through which polarized light is sent, the size of a rotation of the polarization plane as the light passes through the body can be inferred about the strength of the magnetic field.
  • the transparent body of the sensor device surrounds the electrical conductor and the polarized light is guided in the body accordingly.
  • the light is supplied to the body of the sensor device on a light path, which can have one or more optical fibers and moreover fiber couplers for coupling fibers together or coupling a fiber to a detector device.
  • Vibrations occurring in the light path, for example in a fiber, can cause undesired disturbances in the measurement signal.
  • Vibration compensation is achieved by the opposite light guidance by the magneto-optical sensor device and thus the influence of vibrations in the measurement signal is eliminated.
  • the transmitted light components contain the measurement signal, the reflected light components result from jumps in refractive index in the light paths and continue to have a disruptive effect.
  • the light path on which the light signal passes through the sensor device in one direction can be separated from the light path on which the light signal passes through the sensor device in the opposite direction goes through.
  • Miller, ABB, and Sundström so that two light sources in the form of LEDs, which generate the two light signals, are alternately clocked, so that the back-reflected portions of the other light path are completely switched off.
  • a problem here is the relatively high clock frequency, which must be well above the bandwidth of the device in question.
  • the emitted light signal no longer exactly follows the modulated rectangular shape, but instead shows distortions - the steepness of the edges decreases, overshoots can occur - which impair the measuring accuracy.
  • the invention specified in claim 1, in which two light sources and an opposite light guide is used, has the advantage that the influence of the light components reflected on the light path can be minimized without a push-pull modulation.
  • This advantage is essentially achieved according to the invention in that instead of push-pull modulation or time multiplexing, frequency multiplexing is used for the two light sources, i.e. both light sources transmit on different wavelengths. If a wavelength-dependent pass filter is placed in front of each detector device, the two signal paths can be clearly separated from one another.
  • the detector device and filter are integrated with one another.
  • Semiconductor light sources are usually used as light sources and semiconductor detectors are used as detector devices. Due to the band gap, the semiconductor light sources and detectors have a natural filter characteristic. If the semiconductor light sources and detectors are cleverly chosen, then a semiconductor detector can essentially only light one of the two semiconductor light detectors. swell and the other semiconductor detector essentially only detects the light of the other semiconductor light source.
  • Semiconductor detectors in the form of Si and InGaP PIN diodes may be mentioned as an example. If a laser diode is selected for one light source that emits at a wavelength of 670 nm, its signal can only be received by the Si diode, while the signal from a second light source that emits at a wavelength of 1300 nm can only be received by the InGaP - Diode can be received. In this way, a high light path or channel separation is achieved very inexpensively without disturbing back reflection and modulation.
  • the intensity of each of these light signals must be determined by means of each reference photo receiver and included in the signal evaluation. This can be achieved by the measures specified in claims 4 and 9, respectively.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are advantageously suitable for realizing vibration-compensated magneto-optical current transformers in which the influence of back reflections on the measurement signal is minimized.
  • FIG. 1 shows, in a schematic representation, an expedient exemplary embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an advantageous evaluation device of the example according to FIG. 1,
  • Figure 3 is a characteristic of the example of Figures 1 and 2 and
  • FIG. 4 shows an optimized characteristic curve of the example according to FIGS. 1 and 2.
  • the exemplary embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 1 is a device for measuring the current intensity of the alternating current flowing in an electrical conductor 1 ′′, for example in the direction perpendicular to the plane of the drawing, which generates an alternating magnetic field H in the vicinity of the conductor 1 ′′.
  • the field strength of this alternating field H is measured with the sensor device 1, which has a body 1 'surrounding the conductor 1' 'made of a light-transparent material which shows the Faraday effect, through which polarized light is sent, the size of a rotation of the polarization plane in alternating field H is a measure of the field strength and thus the current strength.
  • the body 1 ′ consists of a glass ring surrounding the conductor 1 ′′ and arranged in a plane perpendicular to the direction of the conductor 1 ′′ and thus parallel to the plane of the drawing, as shown in FIG. 1, or from a conductor 1 ′ 'multiple wrapping glass fiber coil for guiding the polarized light around the conductor 1''.
  • the glass ring 1 ' is also designed so that it the light leads on a light path that completely surrounds the conductor 1 ′′.
  • the body 1 ' has a gate 101 for coupling the polarized light into the body 1' and a gate 102 for coupling out the light which has passed through the body 1 '.
  • Gate 102 can also be used to couple polarized light into body 1 'and gate 101 to couple light that has passed through body 1'.
  • a first light signal L 1 of specific polarization p ⁇ is coupled in through the gate 101, which passes through the body 1 ′ of the sensor device 1 in the direction r 1 and is coupled out through the body 1 ′ at the gate 102.
  • the light signal L1 coupled out at the gate 102 is detected by a first analyzer 11 'of a first optical detector device 12, which is set to a polarization p ⁇ _ assigned to the first light signal Ll, for detecting the first light signal L1 and generating a first one corresponding to the light intensity II of the detected first light signal L1 Intensity signal SI supplied.
  • the polarization p u to which the analyzer 11 'is set can be chosen freely, but is preferably chosen such that the plane of the polarization p x of the light signal L1 supplied to the gate 101 and the plane of the polarization p lx at an angle of 45 ° stand to each other.
  • a second light signal L2 of specific polarization p 2 is coupled in through the gate 102, which passes through the body 1 'of the sensor device 1 in the direction r2 opposite to the direction r1 and is coupled out through the body 1' at the gate 101 after passing through it.
  • the light signal L2 coupled out at the gate 101 is detected by a first analyzer 12 'of a second optical detector device 22 set to a polarization p 21 assigned to the second light signal L2 for detecting the second light signal L2 and generating a second intensity signal corresponding to the light intensity 12 of the detected second light signal L2 S2 fed.
  • the polarization p 21 to which the analyzer 12 'is set can also be chosen freely, but is also preferably selected here so that the plane of the polarization p 2 of the second light signal L2 supplied to the gate 102 and the plane of the polarization p 21 stand at an angle of 45 ° to each other.
  • a measurement signal M which contains information about the magnetic field H is derived from the first and second intensity signals SI and S2.
  • the first light signal L1 is transmitted on a first wavelength ⁇ l and the second light signal L2 on a second wavelength ⁇ 2 different from the first wavelength ⁇ l, through the body 1 'of the sensor device 1, and a first optical detector device 12 is used which only responds to the first wavelength ⁇ l and at least not significantly to the second wavelength ⁇ 2, and a second optical detector device 22 which only responds to the second wavelength ⁇ 2 and at least not significantly to the first wavelength ⁇ l.
  • the two light signals L1 and L2 transmitted at the different wavelengths ⁇ l and ⁇ 2 can advantageously be sent simultaneously through the sensor device 1 and this is preferably also implemented in this way.
  • An optical detector device that only works on one wavelength and at least not essentially on the other wavelength. length responsive can be realized with the help of an optical filter that only the one, but not essentially the other wavelength passes.
  • the filter and detector device can advantageously be integrated with one another if, in order to detect the light signal L1 or L2 transmitted on a wavelength ⁇ l or ⁇ 2, a detector device 12 or 22 in the form of a semiconductor detector which also acts as an optical filter is used such that the filter for this wavelength ⁇ l or ⁇ 2 is transparent to the wavelength ⁇ 2 or ⁇ l, which is different from this wavelength ⁇ l or ⁇ 2, and on which the other light signal L2 or Ll is transmitted.
  • a certain fixed fraction Il ref or I2 ref of the intensity 101 or 102 of each of the two light signals L1 or L2 transmitted on the different wavelengths ⁇ l or ⁇ 2 is passed through the body 1
  • the sensor device 1 is supplied with a reference detector device 13 or 23 for generating a reference intensity signal Sl ref or S2 ref corresponding to this fraction Il ref or I2 ref corresponding to the intensity 101 or 102 of this light signal L1 or L2, which is used to obtain one of intensity fluctuations two light signals L1 or L2 independent measurement signal M is used.
  • the intensities II and 12 of the light signals L1 and L2 supplied to the detector devices 12 and 22 are as follows:
  • VI (t) and V2 (t) are the vibration damping in the light paths that is dependent on the time t for the two light signals Ll and L2, where the vibration sensitivity of the light paths for both wavelengths ⁇ l and ⁇ 2 can differ by a fixed factor K.
  • (1 + F (I, ⁇ 2 )) and (IF (I, ⁇ 2 )) are the modulators of both light signals due to the Faraday effect.
  • D1 and D2 are the total attenuations by the optical components along the light path for both rotations, which can be adjusted either by adjusting the sensitivity of the detectors or by DC level correction.
  • the signals of the reference detector devices 13 and 23 are:
  • I2 ref b-I02 ( ⁇ 2)
  • a signal corresponding to the quantity Q is formed to derive the measurement signal M.
  • This signal is formed in an evaluation device shown in FIG. 2 from the signals S2 ref , SI, Sl ref and S2, which correspond in turn to the intensities I2 ref , II, Il ref and 12.
  • FIG. 4 shows this characteristic for optimized C.
  • the current strength is plotted on the abscissa and the signal Q on the ordinate.
  • the characteristic curves are labeled II.
  • the light signal L1 at the wavelength ⁇ l is generated by the light source 10 and the light signal L2 at the wavelength ⁇ 2 is generated by the light source 20.
  • a light path 14 leads from the light source 10 to the gate 101 for the transmission of the light signal L1 to this one gate 101 and from the light source 20 a light path 24 to the other gate 102 for transmitting the light signal L2 to the other gate 102.
  • the polarizer 12 'for generating the polarization p1 of the first light signal L1 is arranged in the light path 14 and the polarizer 11' for generating the polarization p2 of the second light signal L2 is arranged in the light path 24.
  • the two light paths 14 and 24 ' have a common section 124 which is located between an optical coupling device 15 arranged in the light path 14 and the gate 101 and on which both the light signal L 1 to be supplied to the gate 101 from the light source 10 and that light signal L2 to be supplied from the gate 101 to the detector device 22 are transmitted.
  • the two light paths 24 and 14 ' have a common section 214 which is located between an optical coupling device 25 arranged in the light path 24 and the gate 102 and on which both the light signal L2 to be fed to the gate 102 from the light source 20 and that from the light signal L1 to be supplied to the gate 102 of the detector device 12 are transmitted.
  • the coupling device 15 is transparent to the light signal L1 to be supplied to the gate 101 from the light source 10 and acts as a switch for the light signal L2 to be supplied to the detector device 22 from the gate 101, which switches this signal L2 to a section 240 'of the light path leading to the detector device 22 24 'brings that of the coupling device 15 to
  • Detector device 22 leads and is separated from the light path 14 leading from the light source 10 to the gate 101.
  • the coupling device 25 is transparent to the light signal L2 to be fed to the gate 102 from the light source 20 and acts as a switch for the light signal L1 from the gate 102 to be fed to the detector device 12, which switches this signal Ll to a section 140 'of the detector device 12 brings leading light path 14 ', which leads from the coupling device 15 to the detector device 12 and from which of the Light source 10 leading to the gate 101 light path 24 is separated.
  • the polarizer 12 'for generating the polarization p1 of the light signal L1 to be supplied to the gate 101 is arranged in the common section 124 and at the same time forms the analyzer 12' which is set to the polarization p21 assigned to the light signal L2 from this gate 101.
  • the polarizer 11 'for generating the polarization p2 of the light signal L2 to be supplied to the gate 102 is arranged in the common section 214 and at the same time forms the analyzer 11' which is set to the polarization p1 assigned to the light signal L1 from this gate 102.
  • the coupling device 15 also couples the determined fixed fraction Il ref of the intensity 101 of the light signal L1 generated by this light source 10 out of the light path 14 and leads this fraction Il ref to a reference detector device 13 for generating this fraction Ilref
  • Intensity II of this light signal Ll corresponds to the corresponding reference intensity signal Sl ref .
  • the coupling device 25 couples the determined fixed fraction I2 ref of the intensity 102 of the light signal L2 generated by this light source 20 out of the light path 24 and leads this fraction I2 ref to a reference detector device 23 for generating a fraction I2ref corresponding to the intensity 12 of this light signal L2 Reference intensity signal S21 ref to.
  • each coupling device 15 and 25 preferably consists of a four-port wavelength-selective optical directional coupler in which the intensity of the light signal L1 or L2 is split to the wavelength ⁇ l or ⁇ 2, the intensity of the light signal L2 or Ll on the other wavelength ⁇ 2 or ⁇ l, on the other hand, is transmitted essentially completely from one gate to another of the directional coupler.
  • the light paths 14, 24, 14 'and 24' are preferably realized by means of optical fibers.
  • the reference numerals 18 and 19 in FIG. 1 designate fiber couplers for coupling fibers to detectors or other optical devices and for coupling fibers to and from one another. With 17 collimators are designated and with 16 a deflecting mirror.

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Abstract

According to the inventive method, two polarised light signals (L1, L2) are sent in opposite directions by a sensor device (1) indicating the Faraday effect. In order to minimise the influence of the light components reflected on the light path (14,24,14',24'), one light signal (L1) is transmitted on a wavelength (μ1) and the other (L2) is transmitted on another wavelength (μ2). The inventive method can be used in vibration compensated magneto optic current transformers to avoid the influence of retroreflections on the measuring signal (M).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes und Einrichtung zur Durchführung des VerfahrensMethod for measuring a magnetic field and device for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens .The invention relates to a method for measuring a magnetic field according to the preamble of claim 1 and a device for performing the method.
Ein Verfahren der genannten Art und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind in der älteren deutschen Patentanmeldung 19545759.5 (GR 95 P 3868 DE) vorgeschlagen. Insbesondere dienen das vorgeschlagene Verfahren und die vor- geschlagene Einrichtung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes, besonders eines Wechselfeldes in der Umgebung eines elektrischen Leiters, der von einem Wechselstrom durchflössen ist.A method of the type mentioned and a device for carrying out this method are proposed in the earlier German patent application 19545759.5 (GR 95 P 3868 DE). In particular, the proposed method and the proposed device serve to measure an alternating magnetic field, in particular an alternating field in the vicinity of an electrical conductor through which an alternating current flows.
Da aus der Stärke des in der Umgebung des Leiters gemessenenBecause from the strength of that measured in the area around the conductor
Wechselfeldes auf die Stärke des den Leiter durchfließenden Wechselstroms geschlossen werden kann, können in dieser Anwendung das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Einrichtung als Strommessverfahren und -einrichtung aufgefaßt werden.Alternating field can be deduced from the strength of the alternating current flowing through the conductor, in this application the proposed method and the proposed device can be understood as a current measuring method and device.
Die den Faraday-Effekt zeigende optische Sensoreinrichtung besteht aus einem im Magnetfeld angeordneten Körper aus einem für Licht transparenten und den Faraday-Effekt zeigenden Ma- terial, durch den polarisiertes Licht geschickt wird, wobei aus der Größe einer Verdrehung der Polarisationsebene beim Durchgang des Lichts durch den Körper auf die Stärke des Magnetfeldes geschlossen werden kann. In der Anwendung zur Strommessung umgibt der transparente Körper der Sensoreinrichtung den elektrischen Leiter und entsprechend wird das polarisierte Licht im Körper geführt.The optical sensor device showing the Faraday effect consists of a body arranged in the magnetic field and made of a material which is transparent to light and shows the Faraday effect, through which polarized light is sent, the size of a rotation of the polarization plane as the light passes through the body can be inferred about the strength of the magnetic field. In the application for current measurement, the transparent body of the sensor device surrounds the electrical conductor and the polarized light is guided in the body accordingly.
Das Licht wird dem Körper der Sensoreinrichtung auf einem Lichtweg zugeführt, der eine oder mehrere Lichtleitfasern und überdies Faserkoppler zum Aneinanderkoppeln von Fasern oder Koppeln einer Faser an eine Detektoreinrichtung aufweisen kann.The light is supplied to the body of the sensor device on a light path, which can have one or more optical fibers and moreover fiber couplers for coupling fibers together or coupling a fiber to a detector device.
Im Lichtweg, beispielsweise in einer Fasern auftretende Vibrationen können unerwünschte Störungen im Meßsignal hervorrufen.Vibrations occurring in the light path, for example in a fiber, can cause undesired disturbances in the measurement signal.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenenWith the proposed method and the proposed
Einrichtung wird eine Vibrationskompensation durch die gegenläufige Lichtführung durch die magnetooptische Sensoreinrichtung erreicht und damit der Einfluß von Vibrationen im Meßsignal ausgeschaltet.Vibration compensation is achieved by the opposite light guidance by the magneto-optical sensor device and thus the influence of vibrations in the measurement signal is eliminated.
Allerdings gibt gibt es transmittierte und reflektierte Lichtanteile. Die trans ittierten Lichtanteile beinhalten das Meßsignal, die reflektierten Lichtanteile rühren von Brechzahlsprüngen in den Lichtwegen her und wirken weiter störend.However, there are transmitted and reflected light components. The transmitted light components contain the measurement signal, the reflected light components result from jumps in refractive index in the light paths and continue to have a disruptive effect.
Werden wie bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Einrichtung statt einer zwei Lichtquellen einge- stetzt, so lassen sich der Lichtweg, auf dem das Lichtsignal die Sensoreinrichtung in einer Richtung durchläuft, von dem Lichtweg trennen, auf dem das Lichtsignal die Sensoreinrichtung in der entgegengesetzten Richtung durchläuft . Dies wurde bisher von Miller, ABB, und auch von Sundström so gelöst, daß zwei Lichtquellen in Form von LEDs, welche die beiden Licht- signale erzeugen, abwechselnd getaktet werden, so daß die rückreflektierten Anteile von dem jeweils anderen Lichtweg komplett ausgeschaltet sind.If, as in the proposed method and the proposed device, two light sources are used, the light path on which the light signal passes through the sensor device in one direction can be separated from the light path on which the light signal passes through the sensor device in the opposite direction goes through. Up to now, this has been solved by Miller, ABB, and Sundström so that two light sources in the form of LEDs, which generate the two light signals, are alternately clocked, so that the back-reflected portions of the other light path are completely switched off.
Ein Problem dabei ist die relativ hohe Taktfrequenz, die deutlich über der Bandbreite der betreffenden Einrichtung liegen muß. Bei den benötigten Modulationsfrequenzen von einigen -zig KHz folgt das emittierte Lichtsignal nicht mehr genau der modulierten Rechteckform, sondern zeigt Verzerrungen - die Flankensteilheit nimmt ab, Überschwinger können auftreten -, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen.A problem here is the relatively high clock frequency, which must be well above the bandwidth of the device in question. At the required modulation frequencies of a few tens of kHz, the emitted light signal no longer exactly follows the modulated rectangular shape, but instead shows distortions - the steepness of the edges decreases, overshoots can occur - which impair the measuring accuracy.
Die im Anspruch 1 angegebene Erfindung, bei der zwei Lichtquellen und eine gegenläufige Lichtführung verwendet ist, hat den Vorteil, daß der Einfluß der auf dem Lichtweg reflektier- ten Lichtanteile ohne eine Gegentaktmodulation minimiert werden kann.The invention specified in claim 1, in which two light sources and an opposite light guide is used, has the advantage that the influence of the light components reflected on the light path can be minimized without a push-pull modulation.
Dieser Vorteil wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß statt der Gegentaktmodulation oder des Zeitmul- tiplex für die beiden Lichtquellen ein Frequenzmultiplex benützt wird, d.h. beide Lichtquellen senden auf unterschiedlichen Wellenlängen. Wird vor jede Detektoreinrichtung ein wellenlängenabhängiges Durchlaßfilter gestzt, so lassen sich beide Signalwege sauber voneinander trennen.This advantage is essentially achieved according to the invention in that instead of push-pull modulation or time multiplexing, frequency multiplexing is used for the two light sources, i.e. both light sources transmit on different wavelengths. If a wavelength-dependent pass filter is placed in front of each detector device, the two signal paths can be clearly separated from one another.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform (Anspruch 3, Anspruch 8) der Erfindung sind Detektoreinrichtung und Filter miteinander integriert. Üblicherweise werden als Lichtquellen Halbleiterlichtquellen und als Detektoreinrichtungen Halblei- terdetektoren verwendet. Auf Grund des Bandabstandes weisen die Halbleiterlichtquellen und -detektoeren eine natürliche Filterkennlinie auf. Werden die Halbleiterlichquellen und - detektoren geschickt gewählt, so kann ein Halbleiterdetektor im wesntliehen nur das Licht einer der beiden Halbleitericht- quellen und der andere Halbleiterdetektor im wesentlichen nur das Licht der anderen Halbleiterichtquelle detektieren.In a particularly preferred embodiment (claim 3, claim 8) of the invention, the detector device and filter are integrated with one another. Semiconductor light sources are usually used as light sources and semiconductor detectors are used as detector devices. Due to the band gap, the semiconductor light sources and detectors have a natural filter characteristic. If the semiconductor light sources and detectors are cleverly chosen, then a semiconductor detector can essentially only light one of the two semiconductor light detectors. swell and the other semiconductor detector essentially only detects the light of the other semiconductor light source.
Als Beispiel seien Halbleiterdetektoren in Form von Si- und InGaP-PIN-Dioden genannt. Wird für die eine Lichtquelle eine Laserdiode gewählt, die bei einer Wellenlänge von 670 nrri abstrahlt, so kann deren Signal nur von der Si-Diode empfangen werden, während das Signal einer zweiten Lichtquelle, die bei einer Wellenlänge von 1300 nm abstrahlt nur von der InGaP- Diode empfangen werden kann. Auf diese Weise wird sehr kostengünstig eine hohe Lichtweg- oder Kanaltrennung ohne störende Rückreflektion und Modulation erreicht.Semiconductor detectors in the form of Si and InGaP PIN diodes may be mentioned as an example. If a laser diode is selected for one light source that emits at a wavelength of 670 nm, its signal can only be received by the Si diode, while the signal from a second light source that emits at a wavelength of 1300 nm can only be received by the InGaP - Diode can be received. In this way, a high light path or channel separation is achieved very inexpensively without disturbing back reflection and modulation.
Um das Meßsignal von Intensitätsschwankungen der von den bei- den Lichtquellen abgestrahlten Lichtsignale unabhängig zu machen, müssen die Intensität jedes dieser Lichtsignale mittels je Referenz-Fotoempfängers bestimmt und in die Signalauswertung einbezogen werden. Dies kann durch die in den Ansprüchen 4 bzw. 9 angegebenen Maßnahmen erreicht werden.In order to make the measurement signal independent of fluctuations in the intensity of the light signals emitted by the two light sources, the intensity of each of these light signals must be determined by means of each reference photo receiver and included in the signal evaluation. This can be achieved by the measures specified in claims 4 and 9, respectively.
Eine besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 5 bzw. Anspruch 10 angegeben.A particularly preferred and advantageous embodiment of the invention is specified in claim 5 or claim 10.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er- findung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.Further preferred and advantageous embodiments of the invention emerge from the remaining claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung sind vorteilhafterweise zur Realisierung vibrations- kompensierter magnetooptischer Stromwandler geeignet, bei de- nen der Einfluß von Rückreflexionen auf das Messignal minimiert ist.The method according to the invention and the device according to the invention are advantageously suitable for realizing vibration-compensated magneto-optical current transformers in which the influence of back reflections on the measurement signal is minimized.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figuren beispielhaft näher erläutert: Es zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung ein zweckmäßiges Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,The invention is explained in more detail by way of example in the following description with reference to the figures, in which: FIG. 1 shows, in a schematic representation, an expedient exemplary embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention,
Figur 2 in schematischer Darstellung eine vorteilhafte Auswerteeinrichtung des Beispiels nach Figur 1,FIG. 2 shows a schematic illustration of an advantageous evaluation device of the example according to FIG. 1,
Figur 3 eine Kennlinie des Beispiels nach den Figuren 1 und 2 undFigure 3 is a characteristic of the example of Figures 1 and 2 and
Figur 4 eine optimierte Kennlinie des Beispiels nach den Figuren 1 und 2.FIG. 4 shows an optimized characteristic curve of the example according to FIGS. 1 and 2.
Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Einrichtung ist eine Einrichtung zum Messen der Stromstärke des in einem beispielsweise in Richtung senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden elektrischen Leiter 1'' fließenden Wechselstroms, der in der Umgebung des Leiters 1' ' magnetisches Wechselfeld H erzeugt.The exemplary embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 1 is a device for measuring the current intensity of the alternating current flowing in an electrical conductor 1 ″, for example in the direction perpendicular to the plane of the drawing, which generates an alternating magnetic field H in the vicinity of the conductor 1 ″.
Die Feldstärke dieses Wechselfeldes H wird mit der Sensoreinrichtung 1 gemessen, die einen den Leiter 1'' umgebenden Körper 1' aus einem den Faraday-Effekt zeigenden lichttransparenten Material aufweist, durch den polarisiertes Licht ge- schickt wird, wobei die Größe einer Verdrehung der Polarisationsebene im Wechselfeld H ein Maß für die Feldstärke und damit die Stromstärke ist .The field strength of this alternating field H is measured with the sensor device 1, which has a body 1 'surrounding the conductor 1' 'made of a light-transparent material which shows the Faraday effect, through which polarized light is sent, the size of a rotation of the polarization plane in alternating field H is a measure of the field strength and thus the current strength.
Beispielsweise besteht der Körper l'aus einem den Leiter 1 ' ' umgebenden und in einer zur Richtung des Leiters 1' ' senkrechten und damit zur Zeichenebene parallelen Ebene angeordneten Glasring, wie er in der Figur 1 dargestellt ist, oder aus einer den Leiter 1'' mehrfach umschlingenden Glasfaserspule zum Führen des polariaierten Lichts um den Leiter 1' ' herum. Der Glasring 1' ist ebenfalls so ausgebildet, daß er das Licht auf einem Lichtweg führt, der den Leiter 1' ' vollständig umgibt .For example, the body 1 ′ consists of a glass ring surrounding the conductor 1 ″ and arranged in a plane perpendicular to the direction of the conductor 1 ″ and thus parallel to the plane of the drawing, as shown in FIG. 1, or from a conductor 1 ′ 'multiple wrapping glass fiber coil for guiding the polarized light around the conductor 1''. The glass ring 1 'is also designed so that it the light leads on a light path that completely surrounds the conductor 1 ″.
Der Körper 1' weist ein Tor 101 zum Einkoppeln des polarisierten Lichts in den Körper 1' und ein Tor 102 zum Auskoppeln des durch den Körper 1' gegangenen Lichts auf. Das Tor 102 kann auch zum Einkoppeln des polarisierten Lichts in den Körper 1' und das Tor 101 zum Auskoppeln des durch den Körper 1' gegangenen Lichts verwendet werden.The body 1 'has a gate 101 for coupling the polarized light into the body 1' and a gate 102 for coupling out the light which has passed through the body 1 '. Gate 102 can also be used to couple polarized light into body 1 'and gate 101 to couple light that has passed through body 1'.
Durch das Tor 101 wird ein erstes Lichtsignal Ll bestimmter Polarisation pλ eingekoppelt, das in der Richtung rl durch den Körper 1' der Sensoreinrichtung 1 geht und nach Durchgang durch druch den Körper 1' am Tor 102 ausgekoppelt wird.A first light signal L 1 of specific polarization p λ is coupled in through the gate 101, which passes through the body 1 ′ of the sensor device 1 in the direction r 1 and is coupled out through the body 1 ′ at the gate 102.
Das am Tor 102 ausgekoppelte Lichtsignal Ll wird durch einen auf eine dem ersten Lichtsignal Ll zugeordnete Polarisation pια_ eingestellten ersten Analysator 11' einer ersten optischen Detektoreinrichtung 12 zum Detektieren des ersten Lichtsignals Ll und Erzeugen eines der Lichtintensität II des detektierten ersten Lichtssignals Ll entsprechenden ersten Intensitätssignals SI zugeführt. Die Polarisation pu, auf den der Analysator 11' eingestellt ist, kann frei gewählt werden, wird aber vorzugsweise so gewählt, daß die Ebene der Polarisation px des dem Tor 101 zugeführten Lichtsignals Ll und die Ebene der Polarisation plx im Winkel von 45° zueinander stehen.The light signal L1 coupled out at the gate 102 is detected by a first analyzer 11 'of a first optical detector device 12, which is set to a polarization p ια_ assigned to the first light signal Ll, for detecting the first light signal L1 and generating a first one corresponding to the light intensity II of the detected first light signal L1 Intensity signal SI supplied. The polarization p u to which the analyzer 11 'is set can be chosen freely, but is preferably chosen such that the plane of the polarization p x of the light signal L1 supplied to the gate 101 and the plane of the polarization p lx at an angle of 45 ° stand to each other.
Durch das Tor 102 wird ein zweites Lichtsignal L2 bestimmter Polarisation p2 eingekoppelt, das in der zur Richtung rl entgegengesetzten Richtung r2 durch den Körper 1' der Sensoreinrichtung 1 geht und nach Durchgang durch druch den Körper 1' am Tor 101 ausgekoppelt wird. Das am Tor 101 ausgekoppelte Lichtsignal L2 wird durch einen auf eine dem zweiten Lichtsignal L2 zugeordnete Polarisation p21 eingestellten ersten Analysator 12' einer zweiten optischen Detektoreinrichtung 22 zum Detektieren des zweiten Lichtsignals L2 und Erzeugen eines der Lichtintensität 12 des detektierten zweiten Lichtssignals L2 entsprechenden zweiten Intensitätssignals S2 zugeführt. Die Polarisation p21, auf den der Analysator 12' eingestellt ist, kann ebenfalls frei gewählt werden, wird aber auch hier vorzugsweise so gewählt, daß die Ebene der Polarisation p2 des dem Tor 102 zugeführten zweiten Lichtsignals L2 und die Ebene der Polarisation p21 im Winkel von 45° zueinander stehen.A second light signal L2 of specific polarization p 2 is coupled in through the gate 102, which passes through the body 1 'of the sensor device 1 in the direction r2 opposite to the direction r1 and is coupled out through the body 1' at the gate 101 after passing through it. The light signal L2 coupled out at the gate 101 is detected by a first analyzer 12 'of a second optical detector device 22 set to a polarization p 21 assigned to the second light signal L2 for detecting the second light signal L2 and generating a second intensity signal corresponding to the light intensity 12 of the detected second light signal L2 S2 fed. The polarization p 21 to which the analyzer 12 'is set can also be chosen freely, but is also preferably selected here so that the plane of the polarization p 2 of the second light signal L2 supplied to the gate 102 and the plane of the polarization p 21 stand at an angle of 45 ° to each other.
Aus dem ersten und zweiten Intensitätssignal SI und S2 wird ein Meßsignal M abgeleitet wird, das eine Information über das Magnetfeldes H enthält.A measurement signal M which contains information about the magnetic field H is derived from the first and second intensity signals SI and S2.
Erfindungsgemäß wird das erste Lichtsignal Ll auf einer ersten Wellenlänge λl und das zweite Lichtsignal L2 auf einer von der ersten Wellenlänge λl verschiedenen zweiten Wellenlänge λ2 durch die den Körper 1' der Sensoreinrichtung 1 geschickt, und es wird eine erste optische Detektoreinrichtung 12 verwendet, die nur auf die erste Wellenlänge λl und zumindest nicht wesentlich auf die zweite Wellenlänge λ2 an- spricht, und eine zweite optische Detektoreinrichtung 22, die nur auf die zweite Wellenlänge λ2 und zumindest nicht wesentlich auf die erste Wellenlänge λl anspricht.According to the invention, the first light signal L1 is transmitted on a first wavelength λl and the second light signal L2 on a second wavelength λ2 different from the first wavelength λl, through the body 1 'of the sensor device 1, and a first optical detector device 12 is used which only responds to the first wavelength λl and at least not significantly to the second wavelength λ2, and a second optical detector device 22 which only responds to the second wavelength λ2 and at least not significantly to the first wavelength λl.
Die beiden auf den voneinander verschiedenen Wellenlängen λl und λ2 übertragenen Lichtsignale Ll und L2 können vorteilhafterweise gleichzeitig durch die Sensoreinrichtung 1 geschickt werden und dies wird vorzugsweise auch so realisiert.The two light signals L1 and L2 transmitted at the different wavelengths λl and λ2 can advantageously be sent simultaneously through the sensor device 1 and this is preferably also implemented in this way.
Eine optische Detektoreinrichtung, die nur auf eine Wellen- länge und zumindest nicht wesentlich auf die andere Wellen- länge anspricht kann mit Hilfe eines optischen Filters realisiert werden, ddas nur die eine, nicht wesentlich aber die andere Wellenlänge durchläßt. Filter und Detektoreinrichtung können vorteilhafterweise miteinander integriert sein, wenn zum Detektieren des auf einer Wellenlänge λl oder λ2 übertragenen Lichtsignals Ll oder L2 eine Detektoreinrichtung 12 oder 22 in Form eines zugleich derart als optisches Filter wirkenden Halbleiterdetektors verwendet wird, daß das Filter für diese Wellenlänge λl oder λ2 durchlässig ist, für die von dieser Wellenlänge λl oder λ2 verschiedene Wellenlänge λ2 oder λl, auf der das andere Lichtsignal L2 oder Ll übertragen wird, dagegen sperrt.An optical detector device that only works on one wavelength and at least not essentially on the other wavelength. length responsive can be realized with the help of an optical filter that only the one, but not essentially the other wavelength passes. The filter and detector device can advantageously be integrated with one another if, in order to detect the light signal L1 or L2 transmitted on a wavelength λl or λ2, a detector device 12 or 22 in the form of a semiconductor detector which also acts as an optical filter is used such that the filter for this wavelength λl or λ2 is transparent to the wavelength λ2 or λl, which is different from this wavelength λl or λ2, and on which the other light signal L2 or Ll is transmitted.
Zur Ausschaltung des Einflusses von Intensitätsschwankungen in den Lichtsignalen auf das Meßsignal M wird ein bestimmter fester Bruchteil Ilref oder I2ref der Intensität 101 oder 102 jedes der beiden auf den verschiedenen Wellenlängen λl oder λ2 übertragenen Lichtsignale Ll oder L2 vor dem Durchgang durch den Körper 1' der Sensoreinrichtung 1 je einer Refe- renzdetektoreinrichtung 13 oder 23 zur Erzeugung eines diesem Bruchteil Ilref oder I2ref der Intensität 101 oder 102 dieses Lichtsignals Ll oder L2 entsprechenden Referenz- Intensitätssignals Slref oder S2ref zugeführt, das zur Gewinnung eines von Intensitätsschwankungen der beiden Lichtsigna- le Ll oder L2 unabhängigen Meßsignals M verwendet wird.To eliminate the influence of intensity fluctuations in the light signals on the measurement signal M, a certain fixed fraction Il ref or I2 ref of the intensity 101 or 102 of each of the two light signals L1 or L2 transmitted on the different wavelengths λl or λ2 is passed through the body 1 The sensor device 1 is supplied with a reference detector device 13 or 23 for generating a reference intensity signal Sl ref or S2 ref corresponding to this fraction Il ref or I2 ref corresponding to the intensity 101 or 102 of this light signal L1 or L2, which is used to obtain one of intensity fluctuations two light signals L1 or L2 independent measurement signal M is used.
Die Intensitäten II und 12 der den Detektoreinrichtungen 12 und 22 zugeführten Lichtsignale Ll und L2 lauten wie folgt :The intensities II and 12 of the light signals L1 and L2 supplied to the detector devices 12 and 22 are as follows:
II = I01(λl)-Vl(t)-(1 + F(I,λl) )-V2 (t)-DlII = I01 (λl) -Vl (t) - (1 + F (I, λl)) -V2 (t) -Dl
12 = 102 (λ2)-K-V2 (t)-(l - F (I , λ2) ) -K-Vl (t) -D212 = 102 (λ2) -K-V2 (t) - (l - F (I, λ2)) -K-Vl (t) -D2
Hier sind VI (t) und V2 (t) die von der Zeit t abhängige Vibra- tionsdämpfung in den Lichtwegen für die beiden Lichtsignale Ll und L2, wobei sich die Vibrationsempfindlichkeit der lichtwege für beide Wellenlängen λl und λ2 um einen festen Faktor K unterscheiden kann. (1+F (I,λ2) ) und (l-F(I,λ2)) sind die Modulatoren beider Lichtsignale durch den Faraday-Effekt. Dl und D2 sind die Gesamtdämpfungen durch die optischen Komponenten entlang des Lichtweges für beide Umläufe, die entweder durch Einstellung der Empfindlichkeit der Detektoren oder durch DC-Pegelkorrektur angeglichen werden können.Here VI (t) and V2 (t) are the vibration damping in the light paths that is dependent on the time t for the two light signals Ll and L2, where the vibration sensitivity of the light paths for both wavelengths λl and λ2 can differ by a fixed factor K. (1 + F (I, λ 2 )) and (IF (I, λ 2 )) are the modulators of both light signals due to the Faraday effect. D1 and D2 are the total attenuations by the optical components along the light path for both rotations, which can be adjusted either by adjusting the sensitivity of the detectors or by DC level correction.
Die Signale der Referenzdetektoreinrichtungen 13 und 23 lauten:The signals of the reference detector devices 13 and 23 are:
Ilref = b-I01 (λl)Il ref = b-I01 (λl)
I2ref = b-I02 (λ2) ,I2 ref = b-I02 (λ2),
wobei b eine wählbare Konstante ist, die vorzugsweise b = ^ gewählt wirdwhere b is a selectable constant, which is preferably chosen b = ^
Bildet man eine Größe Q folgendermaßen,If we form a quantity Q as follows,
Q = (I2ref-Il - C-Ilref-I2)/(I2ref-Il + C-Ilref-I2)Q = (I2 ref -Il - C-Il ref -I2) / (I2 ref -Il + C-Il ref -I2)
wobei C eine frei wählbare Konstante ist, erhält man ein Si- gnal, das nur noch von den Faraday-Termen und K -C abhängt und das nicht durch Rückreflexionen beeinflußt wird.where C is a freely selectable constant, a signal is obtained which only depends on the Faraday terms and K -C and which is not influenced by back reflections.
Demgemäß wird zur Ableitung des Meßsignals M ein der Größe Q entsprechendes Signal gebildet. Dieses Signal wird in einer in Figur 2 dargestellten Auswerteeinrichtung aus den Signalen S2ref, SI, Slref und S2 gebildet, die der Reihe nach den Intensitäten I2ref, II, Ilref und 12 entsprechen.Accordingly, a signal corresponding to the quantity Q is formed to derive the measurement signal M. This signal is formed in an evaluation device shown in FIG. 2 from the signals S2 ref , SI, Sl ref and S2, which correspond in turn to the intensities I2 ref , II, Il ref and 12.
Die Feldstärke- bzw. Stromstärkempfindlichkeit fällt mit dem Quadrat der Wellenlänge ab. Mit Hilfe der Konstante C kann die Form der Stromstärke-Signal-Kennlinie optimiert werden, die aufgrund der unterschiedlichen Stromstärkeempfindlichkeiten für die zwei Wellenlängen λl , λ2 in der Regel keine Sinusform mit Nulldurchgang aufweist. Für den Fall maximaler Linearität der Kennlinie enthält diese einen DC-Offset, den man durch ein entsprechendes DC-Filter beseitigen muß. Die Figur 3 zeigt die Stromstärke-Signal-Kennlinie für K2-C = 1, die Figur 4 diese Kennlinie für optimiertes C. In diesen Figuren ist auf der Abszisse die Stromstärke und auf der Ordi- nate das Signal Q aufgetragen. Die Kennlinien sind mit II bezeichnet .The field strength or current sensitivity drops with the square of the wavelength. With the help of the constant C can the shape of the current-signal characteristic curve can be optimized, which because of the different current sensitivity for the two wavelengths λl, λ2 generally has no sinusoidal shape with zero crossing. In the event of maximum linearity of the characteristic, this contains a DC offset, which must be eliminated by means of an appropriate DC filter. FIG. 3 shows the current-strength signal characteristic for K2-C = 1, FIG. 4 shows this characteristic for optimized C. In these figures, the current strength is plotted on the abscissa and the signal Q on the ordinate. The characteristic curves are labeled II.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten bevorzugten Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lichtsignal Ll auf der Wellenlänge λl von der Lichtquelle 10 und das Lichtsignal L2 auf der Wellenlänge λ2 von der Lichtquelle 20 erzeugt.In the preferred device for carrying out the method according to the invention shown in FIGS. 1 and 2, the light signal L1 at the wavelength λl is generated by the light source 10 and the light signal L2 at the wavelength λ2 is generated by the light source 20.
Von der Lichtquelle 10 führt ein Lichtweg 14 zum Tor 101 zur Übertragung des Lichtsignals Ll zu diesem einen Tor 101 und von der Lichtquelle 20 ein Lichtweg 24 zum anderen Tor 102 zur Übertragung des Lichtsignals L2 zum anderen Tor 102.A light path 14 leads from the light source 10 to the gate 101 for the transmission of the light signal L1 to this one gate 101 and from the light source 20 a light path 24 to the other gate 102 for transmitting the light signal L2 to the other gate 102.
Im Lichtweg Lichtweg 14 ist der Polarisator 12' zur Erzeugung der Polarisation pl des ersten Lichtsignals Ll und im Licht- weg 24 der Polarisator 11' zur Erzeugung der Polarisation p2 des zweiten Lichtsignals L2 angeordnet.The polarizer 12 'for generating the polarization p1 of the first light signal L1 is arranged in the light path 14 and the polarizer 11' for generating the polarization p2 of the second light signal L2 is arranged in the light path 24.
Vom anderen Tor 102 der Sensoreinrichtung 1 führt ein Licht- weg 14' zur optischen Detektoreinrichtung 12 zur Übertragung des aus dem anderen Tor 102 ausgekoppelten Lichtsignals Ll zu dieser Detektoreinrichtung 12 und vom einen Tor 101 der Sensoreinrichtung 1 führt ein Lichtweg 24' zur optischen Detektoreinrichtung 22 zur Übertragung des aus dem einen Tor 101 ausgekoppelten Lichtsignals L2 zu dieser Detektoreinrichtung 22.A light path 14 'leads from the other gate 102 of the sensor device 1 to the optical detector device 12 for transmitting the light signal L1 coupled out from the other gate 102 to this detector device 12, and a light path 24' leads from the one gate 101 of the sensor device 1 to the optical detector device 22 for the transmission of the one gate 101 coupled-out light signal L2 to this detector device 22.
Die beiden Lichtwege 14 und 24' weisen einen gemeinsamen Ab- schnitt 124 auf, der sich zwischen einer im Lichtweg 14 angeordneten optischen Koppeleinrichtung 15 und dem Tor 101 befindet und auf welchem sowohl das dem Tor 101 zuzuführende Lichtsignal Ll aus der Lichtquelle 10 als auch das aus dem Tor 101 der Detektoreinrichtung 22 zuzuführende Lichtsignal L2 übertragen werden.The two light paths 14 and 24 'have a common section 124 which is located between an optical coupling device 15 arranged in the light path 14 and the gate 101 and on which both the light signal L 1 to be supplied to the gate 101 from the light source 10 and that light signal L2 to be supplied from the gate 101 to the detector device 22 are transmitted.
Ebenso weisen die beiden Lichtwege 24 und 14' einen gemeinsamen Abschnitt 214 auf, der sich zwischen einer im Lichtweg 24 angeordneten optischen Koppeleinrichtung 25 und dem Tor 102 befindet und auf welchem sowohl das dem Tor 102 zuzuführende Lichtsignal L2 aus der Lichtquelle 20 als auch das aus dem Tor 102 der Detektoreinrichtung 12 zuzuführende Lichtsignal Ll übertragen werden.Likewise, the two light paths 24 and 14 'have a common section 214 which is located between an optical coupling device 25 arranged in the light path 24 and the gate 102 and on which both the light signal L2 to be fed to the gate 102 from the light source 20 and that from the light signal L1 to be supplied to the gate 102 of the detector device 12 are transmitted.
Die Koppeleinrichtung 15 ist für das dem Tor 101 zuzuführende Lichtsignal Ll aus der Lichtquelle 10 durchlässig und wirkt für das der Detektoreinrichtung 22 zuzuführende Lichtsignal L2 aus dem Tor 101 als eine Weiche, die dieses Signal L2 auf einen Abschnitt 240 'des zur Detektoreinrichtung 22 führenden Lichtwegs 24' bringt, der von der Koppeleinrichtung 15 zurThe coupling device 15 is transparent to the light signal L1 to be supplied to the gate 101 from the light source 10 and acts as a switch for the light signal L2 to be supplied to the detector device 22 from the gate 101, which switches this signal L2 to a section 240 'of the light path leading to the detector device 22 24 'brings that of the coupling device 15 to
Detektoreinrichtung 22 führt und von dem von der Lichtquelle 10 zum Tor 101 führenden Lichtweg 14 getrennt ist.Detector device 22 leads and is separated from the light path 14 leading from the light source 10 to the gate 101.
Ebenso ist die Koppeleinrichtung 25 ist für das dem Tor 102 zuzuführende Lichtsignal L2 aus der Lichtquelle 20 durchlässig und wirkt für das der Detektoreinrichtung 12 zuzuführende Lichtsignal Ll aus dem Tor 102 als eine Weiche, die dieses Signal Ll auf einen Abschnitt 140' des zur Detektoreinrichtung 12 führenden Lichtwegs 14' bringt, der von der Koppeleinrich- tung 15 zur Detektoreinrichtung 12 führt und von dem von der Lichtquelle 10 zum Tor 101 führenden Lichtweg 24 getrennt ist .Likewise, the coupling device 25 is transparent to the light signal L2 to be fed to the gate 102 from the light source 20 and acts as a switch for the light signal L1 from the gate 102 to be fed to the detector device 12, which switches this signal Ll to a section 140 'of the detector device 12 brings leading light path 14 ', which leads from the coupling device 15 to the detector device 12 and from which of the Light source 10 leading to the gate 101 light path 24 is separated.
Der Polarisator 12' zur Erzeugung der Polarisation pl des dem Tor 101 zuzuführenden Lichtsignals Ll ist im gemeinsamen Abschnitt 124 angeordnet und bildet zugleich den Analysator 12', der auf die dem Lichtsignal L2 aus diesem Tor 101 zugeordnete Polarisation p21 eingestellt ist.The polarizer 12 'for generating the polarization p1 of the light signal L1 to be supplied to the gate 101 is arranged in the common section 124 and at the same time forms the analyzer 12' which is set to the polarization p21 assigned to the light signal L2 from this gate 101.
Der Polarisator 11' zur Erzeugung der Polarisation p2 des dem Tor 102 zuzuführenden Lichtsignals L2 ist im gemeinsamen Abschnitt 214 angeordnet und bildet zugleich den Analysator 11' , der auf die dem Lichtsignal Ll aus diesem Tor 102 zugeordnete Polarisation pll eingestellt ist.The polarizer 11 'for generating the polarization p2 of the light signal L2 to be supplied to the gate 102 is arranged in the common section 214 and at the same time forms the analyzer 11' which is set to the polarization p1 assigned to the light signal L1 from this gate 102.
Die Koppeleinrichtung 15 koppelt überdies den bestimmten festen Bruchteil Ilref der Intensität 101 des von dieser Lichtquelle 10 erzeugten Lichtsignals Ll aus dem Lichtweg 14 aus und führt diesen Bruchteil Ilref einer Referenzdetektorein- richtung 13 zur Erzeugung eines diesem Bruchteil Ilref derThe coupling device 15 also couples the determined fixed fraction Il ref of the intensity 101 of the light signal L1 generated by this light source 10 out of the light path 14 and leads this fraction Il ref to a reference detector device 13 for generating this fraction Ilref
Intensität II dieses Lichtsignals Ll entsprechenden Referenz- Intensitätssignals Slref zu.Intensity II of this light signal Ll corresponds to the corresponding reference intensity signal Sl ref .
Die Koppeleinrichtung 25 koppelt den bestimmten festen Bruch- teil I2ref der Intensität 102 des von dieser Lichtquelle 20 erzeugten Lichtsignals L2 aus dem Lichtweg 24 aus und führt diesen Bruchteil I2ref einer Referenzdetektoreinrichtung 23 zur Erzeugung eines diesem Bruchteil I2ref der Intensität 12 dieses Lichtsignals L2 entsprechenden Referenz- Intensitätssignals S21ref zu.The coupling device 25 couples the determined fixed fraction I2 ref of the intensity 102 of the light signal L2 generated by this light source 20 out of the light path 24 and leads this fraction I2 ref to a reference detector device 23 for generating a fraction I2ref corresponding to the intensity 12 of this light signal L2 Reference intensity signal S21 ref to.
Jede Koppeleinrichtung 15 und 25 besteht zu diesem Zweck vorzugsweise aus einem viertorigen wellenlängenselektiven optischen Richtkoppler, in welchem die Intensität des Lichtsi- gnals Ll bzw. L2 auf der Wellenlänge λl bzw. λ2 aufgespalten, die Intensität des LichtSignals L2 bzw. Ll auf der anderen Wellenlänge λ2 bzw. λl dagegen im wesentlichen vollständig von einem zu einem anderen Tor des Richtkopplers übertragen wird.For this purpose, each coupling device 15 and 25 preferably consists of a four-port wavelength-selective optical directional coupler in which the intensity of the light signal L1 or L2 is split to the wavelength λl or λ2, the intensity of the light signal L2 or Ll on the other wavelength λ2 or λl, on the other hand, is transmitted essentially completely from one gate to another of the directional coupler.
Die Lichtwege 14, 24, 14' und 24' sind vorzugsweise mittels Lichtleitfasern realisietr. Die Bezugszeichen 18 und 19 in Figur 1 bezeichnen Faserkoppler zum Ankoppeln von Fasern an Detektoren oder andere optische Einrichtungen und zum anaien- anderkoppeln von Fasern. Mit 17 sind Kollimatoren bezeichnet und mit 16 ein Umlenkspiegel. The light paths 14, 24, 14 'and 24' are preferably realized by means of optical fibers. The reference numerals 18 and 19 in FIG. 1 designate fiber couplers for coupling fibers to detectors or other optical devices and for coupling fibers to and from one another. With 17 collimators are designated and with 16 a deflecting mirror.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes (H) , bei dem - ein erstes Lichtsignal (Ll) bestimmter Polarisation (px) in einer Richtung (rl) durch eine im Bereich des Magnetfeldes (H) angeordnete, den Faraday-Effekt zeigende optische Sensoreinrichtung (1) geht und nach Durchgang durch' die Sensoreinrichtung (1) und durch einen auf eine dem ersten Licht- signal (Ll) zugeordnete Polarisation (p1]L) eingestellten ersten Analysator (11') einer ersten optischen Detektoreinrichtung (12) zum Detektieren des ersten Lichtsignals (Ll) und Erzeugen eines der Lichtintensität (II) des detektierten ersten Lichtssignals (Ll) entsprechenden ersten Intensitäts- Signals (SI) zugeführt wird und1. A method for measuring a magnetic field (H), in which - a first light signal (L1) of certain polarization (p x ) in one direction (rl) through an optical sensor device arranged in the region of the magnetic field (H) and showing the Faraday effect (1) passes and, after passing through 'the sensor device (1) and by a set of a first light signal (Ll) associated polarization (p 1] L) first analyzer (11') of a first optical detector means (12) for Detecting the first light signal (L1) and generating a first intensity signal (SI) corresponding to the light intensity (II) of the detected first light signal (Ll) is supplied and
- ein zweites polarisiertes Lichtsignal (L2) bestimmter Polarisation (p2) in der zur einen Richtung (rl) engegengesetzten Richtung (r2) durch die Sensoreinrichtung (1) geht und und nach Durchgang durch die Sensoreinrichtung (1) und durch ei- nen auf eine dem zweiten Lichtsignal (L2) zugeordnete Polarisation (p21) eingestellten zweiten Analysator (12') einer zweiten optischen Detektoreinrichtung (22) zum Detektieren des zweiten Lichtsignals (L2) und Erzeugen eines der Lichtintensität (12) des detektierten zweiten Lichtsignals (L2) ent- sprechenden zweiten Intensitätssignals (S2) zugeführt wird, und wobei- A second polarized light signal (L2) of certain polarization (p 2 ) in the opposite direction (rl) to the direction (r2) passes through the sensor device (1) and and after passage through the sensor device (1) and through one a second analyzer (12 ') set to the second light signal (L2) associated with polarization (p 21 ) of a second optical detector device (22) for detecting the second light signal (L2) and generating one of the light intensity (12) of the detected second light signal (L2) corresponding second intensity signal (S2) is supplied, and wherein
- aus dem ersten und zweiten Intensitätssignal (SI) ein Meßsignal (M) abgeleitet wird, das eine Information über das Magnetfeldes (H) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lichtsignal (Ll) auf einer ersten Wellenlänge (λl) und das zweite Lichtsignal (L2) auf einer von der ersten Wellenlänge (λl) verschiedenen zweiten Wellenlänge (λ2) durch die Sensoreinrichtung (1) geschickt werden, und daß eine erste optische Detektoreinrichtung (12) verwendet wird, die nur auf die erste Wellenlänge (λl) und zumindest nicht wesentlich auf die zweite Wellenlänge (λ2) anspricht, und eine zweite optische Detektoreinrichtung (22) , die nur auf die zweite Wellenlänge (λ2) und zumindest nicht wesentlich auf die erste Wellenlänge (λl) anspricht.- From the first and second intensity signal (SI), a measurement signal (M) is derived, which contains information about the magnetic field (H), characterized in that the first light signal (Ll) on a first wavelength (λl) and the second light signal (L2) on a second wavelength (λl) different from the first wavelength (λ2) are sent through the sensor device (1), and that a first optical detector device (12) is used which is only based on the first wavelength (λl) and at least not essential responsive to the second wavelength (λ2), and a second optical detector device (22) which responds only to the second wavelength (λ2) and at least not significantly to the first wavelength (λl).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden auf den verschiedenen Wellenlängen (λl, λ2) übertragenen Lichtsignale (Ll, L2) gleichzeitig durch die Sensoreinrichtung (1) geschickt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the two on the different wavelengths (λl, λ2) transmitted light signals (Ll, L2) are sent simultaneously by the sensor device (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zum Detektieren des auf einer Wellenlänge (λl, λ2) übertragenen Lichtsignals (Ll, L2) eine Detektoreinrichtung (12, 22) in Form eines zugleich derart als optisches Filter wirkenden Halbleiterdetektors verwendet wird, daß das Filter für diese Wellenlänge (λl, λ2) durchlässig ist, für die von dieser Wellenlänge (λl, λ2) verschiedene Wellenlänge (λ2, λl) , auf der das andere Lichtsignal (L2, Ll) übertragen wird, dagegen sperrt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a detector device (12, 22) in the form of a semiconductor detector acting simultaneously as an optical filter is used to detect the light signal (L1, L2) transmitted on a wavelength (λl, λ2) that the filter for this wavelength (λl, λ2) is transparent, for the wavelength (λl, λ2) different from this wavelength (λ2, λl), on which the other light signal (L2, Ll) is transmitted, blocks.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter fester Bruchteil (Ilref, I2ref) der Intensität (101, 102) jedes der beiden auf den verschiedenen Wellenlängen (λl, λ2) übertrage- nen Lichtsignale (Ll, L2) vor dem Durchgang durch die Sensoreinrichtung (1) je einer Referenzdetektoreinrichtung (13, 23) zur Erzeugung eines diesem Bruchteil (Ilrefr I2ref) der Intensität (101, 102) dieses Lichtsignals (Ll, L2) entsprechenden Referenz-Intensitätssignals (Slref, S2ref) zugeführt wird, das zur Gewinnung eines von Intensitätsschwankungen der beiden Lichtsignale (Ll, L2) unabhängigen Meßsignals (M) verwendet wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a certain fixed fraction (Il ref , I2 ref ) of the intensity (101, 102) of each of the two on the different wavelengths (λl, λ2) transmitted light signals (Ll, L2) before passing through the sensor device (1), one reference detector device (13, 23) each for generating a reference intensity signal corresponding to this fraction (Il ref r I2 ref ) of the intensity (101, 102) of this light signal (L1, L2) ( Sl ref , S2 ref ) is supplied, which is used to obtain a measurement signal (M) that is independent of the intensity fluctuations of the two light signals (L1, L2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung des Meßsignals (M) eine Größe gebildet wird, die dem Quotienten5. The method according to claim 4, characterized in that a quantity is formed to derive the measurement signal (M), which is the quotient
Q = (I2ref-Il - C-Ilref-I2)/(I2ref-Il + C-Ilref-I2) entspricht, wobeiQ = (I2 ref -Il - C-Il ref -I2) / (I2 ref -Il + C-Il ref -I2), where
- I2ref den festen Bruchteil der Intensität (12) des der Sensoreinrichtung (1) auf der zweiten Wellenlänge (λ2) zugeführten zweiten Lichtsignals (L2) ,- I2 ref the fixed fraction of the intensity (12) of the second light signal (L2) supplied to the sensor device (1) on the second wavelength (λ2),
- II die Intensität des der ersten Detektoreinrichtung (12) auf der ersten Wellenlänge (λl) zugeführten ersten Lichtsignals (Ll) ,II the intensity of the first light signal (L1) fed to the first detector device (12) on the first wavelength (λl),
- C eine frei wählbare Konstante,- C a freely selectable constant,
- Ilref den festen Bruchteil der Intensität (101) des der Sensoreinrichtung (1) auf der ersten Wellenlänge (λl) zugeführ- ten ersten Lichtsignals (Ll) und- Il ref is the fixed fraction of the intensity (101) of the first light signal (L1) and the sensor device (1) supplied at the first wavelength (λl)
- 12 die Intensität des der zweiten Detektoreinrichtung (22) auf der zweiten Wellenlänge (λ2) zugeführten zweiten Lichtsi- gnals (L2) bedeuten.- 12 mean the intensity of the second light signal (L2) fed to the second detector device (22) on the second wavelength (λ2).
6. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch6. Device for performing a method according to one of the preceding claims, characterized by
- eine im Bereich des Magnetfeldes (H) angeordnete, den Faraday-Effekt zeigende Sensoreinrichtung (1) mit zwei Toren (101, 102) deren jedes zum Einkoppeln von Licht in die Sensoreinrichtung (1) und Auskoppeln von durch das andere Tor (102, 101) in die Sensoreinrichtung (1) eingekoppeltem und durch die Sensoreinrichtung (1) hindurchgegangenem Licht,- A sensor device (1) arranged in the region of the magnetic field (H) and showing the Faraday effect, with two gates (101, 102), each for coupling light into the sensor device (1) and coupling it out through the other gate (102, 101) light coupled into the sensor device (1) and passed through the sensor device (1),
- eine erste Lichtquelle (10) zur Erzeugung eines ersten Lichtsignals (Ll) auf einer ersten Wellenlänge (λl) ,- a first light source (10) for generating a first light signal (L1) on a first wavelength (λl),
- eine zweite Lichtquelle (20) zur Erzeugung eines zweiten Lichtsignals (L2) auf einer zweiten Wellenlänge (λ2) ,- a second light source (20) for generating a second light signal (L2) on a second wavelength (λ2),
- einen von der ersten Lichtquelle (10) zu einem (101) der beiden Tore (101, 102) führenden Lichtweg (14) zur Übertra- gung des ersten Lichtsignals (Ll) zu diesem einen Tor (101) , - einen von der zweiten Lichtquelle (20) zum anderen Tor (102) führenden Lichtweg (24) zur Übertragung des zweitenone light path (14) leading from the first light source (10) to one (101) of the two gates (101, 102) for transmitting the first light signal (L1) to this one gate (101), - One of the second light source (20) to the other gate (102) leading light path (24) for transmission of the second
Lichtsignals (L2) zum anderen Tor (102) ,Light signal (L2) to the other gate (102),
- einen in dem zum einen Tor (101) führenden Lichtweg (14) angeordneten Polarisator (12') zur Erzeugung der Polarisation (pl) des ersten Lichtsignals (Ll) ,a polarizer (12 ') arranged in the light path (14) leading to the gate (101) for generating the polarization (pl) of the first light signal (L1),
- einen in dem zum anderen Tor (102) führenden Lichtweg (24) angeordneten Polarisator (11') zur Erzeugung der Polarisation (p2) des zweiten Lichtsignals (L2) , - eine erste optische Detektoreinrichtung (12) , die nur auf die erste Wellenlänge (λl) und zumindest nicht wesentlich auf die zweite Wellenlänge (λ2) anspricht und ein der Lichtinten- sität (II) des detektierten ersten Lichtssignals (Ll) entsprechendes erstes Intensitätssignal (SI) erzeugt, - eine zweite optische Detektoreinrichtung (22) , die nur auf die zweite Wellenlänge (λ2) und zumindest nicht wesentlich auf die erste Wellenlänge (λl) anspricht und ein der Lichtin- tensität (12) des detektierten zweiten Lichtssignals (L2) entsprechendes zweites Intensitätssignal (S2) erzeugt, - einen vom anderen Tor (102) der Sensoreinrichtung (1) zur ersten optischen Detektoreinrichtung (12) führenden Lichtweg (14') zur Übertragung des aus dem anderen Tor (102) ausgekoppelten ersten Lichtsignals (Ll) zur ersten optischen Detektoreinrichtung (12) , - einen vom einen Tor (101) der Sensoreinrichtung (1) zur zweiten optischen Detektoreinrichtung (22) führenden Lichtweg (24') zur Übertragung des aus dem einen Tor (101) ausgekoppelten zweiten Lichtsignals (L2) zur zweiten optischen Detektoreinrichtung (22) , - einen in dem vom anderen Tor (102) zur ersten optischen Detektoreinrichtung (12) führenden Lichtweg (14') angeordneten ersten Analysator (11'), der auf eine dem ersten Lichtsignal (Ll) zugeordnete Polarisation (pll) eingestellt ist,- a polarizer (11 ') arranged in the light path (24) leading to the other gate (102) for generating the polarization (p2) of the second light signal (L2), - a first optical detector device (12) which only uses the first wavelength (λl) and at least not significantly responsive to the second wavelength (λ2) and generates a first intensity signal (SI) corresponding to the light intensity (II) of the detected first light signal (Ll), - a second optical detector device (22) which only responds to the second wavelength (λ2) and at least not substantially to the first wavelength (λl) and generates a second intensity signal (S2) corresponding to the light intensity (12) of the detected second light signal (L2), - one from the other gate (102 ) of the sensor device (1) to the first optical detector device (12) leading light path (14 ') for transmission of the first light signal (L1) coupled out from the other gate (102) to the first optical De tector device (12), - a light path (24 ') leading from one gate (101) of the sensor device (1) to the second optical detector device (22) for transmitting the second light signal (L2) coupled out from one gate (101) to the second optical one Detector device (22), - a first analyzer (11 ') arranged in the light path (14') leading from the other gate (102) to the first optical detector device (12), which is based on a polarization (pll) assigned to the first light signal (L1) is set
- einen in dem vom einen Tor (102) zur zweiten optischen De- tektoreinrichtung (12) führenden Lichtweg (24') angeordneten zweiten Analysator (12'), der auf eine dem ersten Lichtsignal (Ll) zugeordnete Polarisation (p21) eingestellt ist, und- One arranged in the light path (24 ') leading from one gate (102) to the second optical detector device (12) second analyzer (12 '), which is set to a polarization (p21) assigned to the first light signal (L1), and
- eine Einrichtung (2) zur Ableitung eines Meßsignals (M) aus dem ersten und zweiten Intensitätssignal (SI) , das eine In- formation über das Magnetfeldes (H) enthält.- A device (2) for deriving a measurement signal (M) from the first and second intensity signal (SI), which contains information about the magnetic field (H).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß7. Device according to claim 6, characterized in that
- der von einer Lichtquelle (10, 20) zu einem Tor (101, 102) der Sensoreinrichtung (1) führende Lichtweg (14, 24) zur- The light path (14, 24) leading from a light source (10, 20) to a gate (101, 102) of the sensor device (1)
Übertragung des von dieser Lichtquelle (10, 20) erzeugten Lichtsignals (Ll, L2) auf der Wellenlänge (λl, λ2) dieser Lichtquelle (10, 20) undTransmission of the light signal (L1, L2) generated by this light source (10, 20) on the wavelength (λl, λ2) of this light source (10, 20) and
- der von diesem Tor (101, 102) zur optischen Detektorein- richtung (22, 12) zum Detektieren des von der anderen Lichtquelle (20, 10) erzeugten Lichtsignals (L2, Ll) der von der einen Wellenlänge (λl, λ2) verschiedenen anderen Wellenlänge- The from this gate (101, 102) to the optical detector device (22, 12) for detecting the light signal (L2, Ll) generated by the other light source (20, 10) that is different from the one wavelength (λl, λ2) other wavelength
(λ2, λl) führende Lichtweg (24', 14') zur Übertragung dieses Lichtsignals (L2, Ll) auf dieser anderen Wellenlänge (λ2, λl) - einen gemeinsamen Abschnitt (124, 214) aufweisen, der sich zwischen einer in dem zu diesem Tor (101, 102) führenden Lichtweg (14, 24) angeordneten optischen Koppeleinrichtung (15, 25) und diesem Tor (101, 102) befindet und auf welchem sowohl das dem Tor (101, 102) zuzuführende Lichtsignal (Ll, L2) aus der Lichtquelle (10, 20) als auch das aus dem Tor (101, 102) der Detektoreinrichtung (22, 12) zuzuführende Lichtsignal (L2, Ll) übertragen werden,(λ2, λl) leading light path (24 ', 14') for the transmission of this light signal (L2, Ll) on this other wavelength (λ2, λl) - have a common section (124, 214) which is located between one in the this optical path (15, 25) arranged this optical path (14, 24) leading this gate (101, 102) and this gate (101, 102) and on which both the light signal (L1, L2) to be supplied to the gate (101, 102) from the light source (10, 20) and the light signal (L2, Ll) to be supplied from the gate (101, 102) to the detector device (22, 12) are transmitted,
- die Koppeleinrichtung (15, 25) für das dem Tor (101, 102) zuzuführende Lichtsignal (Ll, L2) aus der Lichtquelle (10, 20) durchlässig ist und für das der Detektoreinrichtung (22, 12) zuzuführende Lichtsignal (L2, Ll) aus dem Tor (101, 102) als eine Weiche wirkt, die dieses Signal (L2, Ll) auf einen Abschnitt (240', 140') des zur Detektoreinrichtung (22, 12) führenden Lichtwegs (24', 14') bringt, der von der Koppelein- richtung (15, 25) zur Detektoreinrichtung (22, 12) führt und von dem von der Lichtquelle (10, 20) zum Tor (101, 102) führenden Lichtweg (14, 24) getrennt ist, und- The coupling device (15, 25) for the gate (101, 102) to be supplied light signal (Ll, L2) from the light source (10, 20) is permeable and for the detector device (22, 12) to be supplied light signal (L2, Ll ) from the gate (101, 102) acts as a switch which brings this signal (L2, Ll) to a section (240 ', 140') of the light path (24 ', 14') leading to the detector device (22, 12) which leads from the coupling device (15, 25) to the detector device (22, 12) and is separated from the light path (14, 24) leading from the light source (10, 20) to the gate (101, 102), and
- der Polarisator (12', 11') zur Erzeugung der Polarisation (pl, p2) des dem Tor (101, 102) zuzuführenden Lichtsignals (Ll, L2) im gemeinsamen Abschnitt (124, 214) angeordnet ist und zugleich den Analysator (12', 11') bildet, der auf die dem Lichtsignal (L2, Ll) aus diesem Tor (101, 102) zugeordnete Polarisation (p21, pll) eingestellt ist.- The polarizer (12 ', 11') for generating the polarization (pl, p2) of the light signal (L1, L2) to be supplied to the gate (101, 102) is arranged in the common section (124, 214) and at the same time the analyzer (12 ', 11') which is set to the polarization (p21, pll) assigned to the light signal (L2, Ll) from this gate (101, 102).
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (12, 22) zum Detektieren des Lichtsignals (Ll, L2) einer Wellenlänge (λl, λ2) in Form eines zugleich derart als optisches Filter wirkenden Halbleiterdetektors, daß das Filter für diese Wellenlänge (λl, λ2) durchlässig ist, für die von dieser Wellenlänge (λl, λ2) verschiedene andere Wellenlänge (λ2, λl) , auf der das andere Lichtsignal (L2, Ll) übertragen wird, dagegen sperrt.8. Device according to claim 6 or 7, characterized by a detector device (12, 22) for detecting the light signal (Ll, L2) of a wavelength (λl, λ2) in the form of a semiconductor detector which also acts as an optical filter such that the filter for this Wavelength (λl, λ2) is transparent, for the other wavelength (λl, λ2) different from this wavelength (λ2, λl), on which the other light signal (L2, Ll) is transmitted, blocks.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von einer Lichtquelle (10,9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that in that of a light source (10,
20) zu einem Tor (101, 102) der Sensoreinrichtung (1) führende Lichtweg (14, 24) zur Übertragung des von dieser Lichtquelle (10, 20) erzeugten Lichtsignals (Ll, L2) auf der Wellenlänge (λl, λ2) dieser Lichtquelle (10, 20) eine Koppelein- richtung (15, 25) angeordnet ist, die einen bestimmten festen Bruchteil (Ilref, I2ref) der Intensität (101, 102) des von dieser Lichtquelle (10, 20) erzeugten Lichtsignals (Ll, L2) aus diesem Lichtweg (14, 24) auskoppelt und einer Referenzdetektoreinrichtung (13, 23) zur Erzeugung eines diesem Bruchteil (Href, I2ref) der Intensität (II, 12) dieses Lichtsignals (Ll, L2) entsprechenden Referenz-Intensitätssignals (Slref, S2ref) zuführt . 20) to a gate (101, 102) of the sensor device (1) leading light path (14, 24) for transmitting the light signal (L1, L2) generated by this light source (10, 20) at the wavelength (λl, λ2) of this light source (10, 20) a coupling device (15, 25) is arranged, which has a certain fixed fraction (Il ref , I2 ref ) of the intensity (101, 102) of the light signal (Ll, 20) generated by this light source (10, 20) L2) from this light path (14, 24) and a reference detector device (13, 23) for generating a reference intensity signal (H, Ref , I2 ref ) of the intensity (II, 12) of this light signal (L1, L2) corresponding to Sl ref , S2 ref ).
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (2) zur Bildung einer Größe, die dem Quotienten10. A device according to claim 9, characterized in that a device (2) for forming a size which is the quotient
Q = (I2ref-Il - C-Ilref-I2)/(I2ref-Il + C-Ilref-I2) entspricht, vorgesehen ist, wobeiQ = (I2 ref -Il - C-Il ref -I2) / (I2 ref -Il + C-Il ref -I2), is provided, whereby
- I2ref den festen Bruchteil der Intensität (102) des der Sensoreinrichtung (1) auf der zweiten Wellenlänge (λ2) zugeführten zweiten Lichtsignals (L2) ,- I2 ref the fixed fraction of the intensity (102) of the second light signal (L2) fed to the sensor device (1) on the second wavelength (λ2),
- II die Intensität des der ersten Detektoreinrichtung (12) auf der ersten Wellenlänge (λl) zugeführten ersten Lichtsignals (Ll) ,II the intensity of the first light signal (L1) fed to the first detector device (12) on the first wavelength (λl),
- C eine frei wählbare Konstante,- C a freely selectable constant,
- Ilref den festen Bruchteil der Intensität (101) des der Sensoreinrichtung (1) auf der ersten Wellenlänge (λl) zugeführ- ten ersten Lichtsignals (Ll) und- Il ref is the fixed fraction of the intensity (101) of the first light signal (L1) and the sensor device (1) supplied at the first wavelength (λl)
- 12 die Intensität des der zweiten Detektoreinrichtung (22) auf der zweiten Wellenlänge (λ2) zugeführten zweiten Lichtsi- gnals (L2) bedeuten.- 12 mean the intensity of the second light signal (L2) fed to the second detector device (22) on the second wavelength (λ2).
11. Anwendung eines Verfahrens oder einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Realisierung magnetooptischer Stromwandler, bei denen der Einfluß von Rückreflexionen auf das Messignal minimiert ist . 11. Application of a method or a device according to one of the preceding claims for realizing magneto-optical current transformers, in which the influence of back reflections on the measurement signal is minimized.
EP98945044A 1997-08-12 1998-07-23 Method for measuring a magnetic field and device for carrying out said method Withdrawn EP1004030A1 (en)

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