JP2000515979A - 精密電流検知のための光ファイバ装置及び方法 - Google Patents
精密電流検知のための光ファイバ装置及び方法Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.光ファイバ・センサであって、 光路を形成する偏光維持光ファイバと、 前記光路上の偏光維持光ファイバを伝播する2つの直線偏光した光波と、 前記光ファイバに結合され、前記2つの直線偏光波を、検知領域へ向けて前 記光路を伝播する2つの円偏光波に変換する少なくとも1つの4分の1波長板 と、 前記光ファイバに結合され、前記円偏光した光波内の差分位相シフトを検出 して前記磁界或は前記電流の大きさに相関する出力を発生する検出器であって 、前記検出器出力が前記4分の1波長板の不完全性によって導入されるインコ ーヒレントD.C.光成分を含む検出器と、 前記検出器出力を受信して、前記の検出された大きさを前記インコーヒレン トD.C.光成分に応じて補正し、精密なセンサ測定値を発生する手段とを具 え、 前記検知領域が、前記光路のほぼ中間点で前記偏光維持光ファイバに結合され ている検知媒体を含み、前記検知媒体を通過する前記円偏光波が磁界又は前記 検知領域に近接する導体を流れる電流によって生ずる差分位相シフトを受ける 光ファイバ・センサ。 2.前記補正手段が、 前記検出器出力を受信して、該検出器出力のD.C.信号の強度を表す出力 を発生するD.C.レベル検出器と、 前記検出器出力を受信して、該検出器出力内のA.C.スペクトルに相関す る出力レベルを生成するA.C.検出器と、 前記D.C.出力レベル及びA.C.出力レベルを受信して、それらの相対 的強度を比較するコンパレータと、を具える請求項1に記載の光ファイバ・セ ンサ。 3.前記補正手段が、 前記検出器出力を受信して、最大検出器出力レベルを発生するピーク検出器 と、 前記最大検出器出力レベル及び前記高調波信号を受信して、それらの前記 相対的強度に相関する比を発生するディバイダと前記検出器出力を受信して、 該検出器出力の高調波信号を発生するロックイン復調器とを具える請求項1に 記載の光ファ イバ・センサ。 4.前記偏光維持光ファイバに結合され、少なくとも1つの変調波形を付与して 前記2つの直線偏光波を位相変調し、A.C.成分及びD.C.成分を含ませ る位相変調器を更に具える請求項1に記載の光ファイバ・センサ。 5.前記位相変調器が周期的波形及びランプ状関数を供給して、前記2つの直線 偏光波を位相変調する請求項4に記載の光ファイバ・センサ。 6.前記位相変調器が周期的方形波形及び周期的鋸歯波形を供給して、前記2つ の直線偏光波を位相変調する請求項4に記載の光ファイバ・センサ。 7.前記位相変調器が、不適切な周波数の周期的方形波形を供給する請求項6に 記載の光ファイバ・センサ。 8.前記補正手段が、 前記位相変調器に結合され、前記変調波形内の前記鋸歯の勾配を変化させ、 前記検出器出力にゼロの第1次高調波信号を形成する手段と、 前記位相変調器に結合され、前記周期的鋸歯波形を受信して該鋸歯波形の勾 配を決定する回路とを含む、請求項6に記載の光ファイバ・センサ。 9.前記回路が、所定期間内に生ずる前記鋸歯数をカウントするカウンタを含む 、請求項8に記載の光ファイバ・センサ。 10.前記位相変調器を複屈折変調器とした請求項4に記載の光ファイバ・セン サ。 11.前記補正手段が、 を計算する手段を含み、ここで、I1Hは前記検出器出力の第1高調波信号で あり、IDMAXは前記検出器出力の最大レベルである請求項1に記載の光ファ イバ・センサ。 12.前記補正手段が、 を計算する手段を含み、ここで、γは前記ランプ状関数の平均勾配に関連さ れた定数であり、IDMAXは前記検出器出力の最大レベルであり、IMINが前 記検出器 出力の最小レベルである請求項5に記載の光ファイバ・センサ。 13.インライン光ファイバ・センサを用いて導体中に流れる電流を精密に測定 する方法であって、 光路を形成する偏光維持光ファイバを用意提供する工程と、 前記光路上の前記偏光維持光ファイバを伝播する2つの直線偏光波を発生 して送出する段階と、 前記2つの直線偏光波を、検知領域へ向けて前記光路上を伝播する2つの 円偏光波に変換する段階と、 前記検知領域に近接する導体を流れる前記電流によって生ずる差分位相シ フトを受けるように、前記円偏光波を前記検知領域に通過させる段階と、 位相シフトを受けた前記円偏光波を戻し前記検知領域を通って別の差分 位相シフトを与える工程と、 前記2つの位相シフトさせられた円偏光波を2つの直線偏光波に戻すよう に変換する工程と、 前記円偏光波内の前記差分位相シフトを検出して、前記電流の大きさに相 関する出力を発生させる工程であり、その検出器出力が前記変換工程での不 完全性によって導入されたインコヒーレントD.C.光成分を含む段階と、 前記検出器出力を受信して、前記インコヒーレントD.C.光成分に応 じて前記の検出された大きさを補正して正確なセンサ測定値を発生する工程 とを含む方法。 14.前記補正工程が、 前記検出器出力を受信して、該検出器出力内のD.C.信号の強度を表す 出力を発生する段階と、 前記検出器出力を受信して、該検出器出力内のA.C.スペクトルに相関 する出力レベルを発生する段階と、 前記D.C.出力レベル及びA.C.出力レベルの相対的強度を比較して 前記インコヒーレントD.C.光成分を決定する工程と、 を含む、請求項13に記載の方法。 15.前記補正工程が、 前記検出器出力を受信して、最大検出器出力レベルを発生する段階と、 前記検出器出力を受信して、前記検出器出力の高調波信号を発生する段階 と、 前記最大検出器出力及び前記高調波信号を受信して、それらの相対的強度 に相関した比を発生する段階とを含む、請求項13に記載の方法。 16.少なくとも1つの変調波形を付与して、A.C.成分及びD.C.成分を 含むべく、前記2つの直線偏光波を位相変調する工程を更に含む請求項13 に記載の方法。 17.前記位相変調工程が、周期的波形及びランプ状関数を付与して、前記2つ の直線偏光波を位相変調する、請求項16に記載の方法。 18.前記位相変調工程が、周期的方形波形及び周期的鋸歯波形を付与して、前 の直つの直線偏光波を位相変調する、請求項16に記載の方法。 19.前記位相変調工程が、前記周期的方形波形の不適切周波数を付与する、請 求項16に記載の方法。 20.前記補正工程が、 前記変調波形内の前記鋸歯の勾配を変更して、前記検出器出力にゼロの1 次高調波信号を形成する段階と、 前記周期的鋸歯波形を受信して、前記鋸歯波形の勾配を決定する工程とを 含む請求項18に記載の方法。 21.前記勾配決定工程が、所定期間内に生ずる鋸歯数をカウントする工程を含 む、請求項20に記載の方法。 22.前記補正工程が、I1Hが前記検出器出力の第1高調波信号であり、IDMAX が前記検出器出力の最大レベルである場合、 の計算を為す工程を含む、請求項13に記載の方法。 23.前記補正工程が、γが前記ランプ状関数の平均勾配に関連した定数であり 、IDMAXが前記検出器出力の最大レベルであり、IDMINが前記検出器出力の 最小レベルである場合、 の計算を為す工程を含む、請求項17に記載の方法。 24.光路を形成する偏光維持光ファイバと、 前記光路上の前記偏光維持光ファイバを伝播する2つの直線偏光波と、 前記光ファイバに結合され、前記2つの直線偏光波を、検知領域へ向けて 前記光路上を移動する2つの円偏光波に変換する少なくとも1つの4分の 1波長板と、 前記光ファイバに結合され、前記円偏光波内の前記差分位相シフトを検出 して前記磁界或は前記電流の大きさに相関する出力を発生する検出器であり 、前記検出器出力が前記4分の1波長板の不完全性によって導入されるイン コーヒレントD.C.光成分を含む検出器と、 前記検出器出力を受信し、前記2つの直線円光の波長を変更し、前記イン コーヒレントD.C.光成分を最小化して精密なセンサ測定値を発生する手 段とを具え、前記検知領域が、前記光路内のほぼ中間点で前記偏光維持光フ ァイバに結合されている検知媒体を含み、前記検知媒体を通過する前記円偏 光波が磁界又は前記検知領域に近接する導体を流れる電流によって生ずる差 分位相シフトを受ける光ファイバ・センサ。
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