JP2005345350A - Optical fiber current sensor, and calibration device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファラデー効果を利用した光ファイバ電流センサに係り、広ダイナミックレンジで直線性が良く不安定要因の少ない光ファイバ電流センサ及び小型で正確に光ファイバ電流センサを校正できる校正装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber current sensor using the Faraday effect, and more particularly to an optical fiber current sensor having a wide dynamic range, good linearity and less instability, and a small-sized calibration apparatus that can accurately calibrate an optical fiber current sensor.
光ファイバ電流センサは、光ファイバループを用いてサニャック干渉系を構成し、この光ファイバループを正逆周回方向に伝搬する円偏光に対し、電流に伴う磁界によりそれぞれファラデー効果を作用させ、両伝搬光に生じた位相差を光の干渉を利用して検出し、この位相差から電流を求めるものである。 The fiber optic current sensor uses a fiber optic loop to form a Sagnac interference system, and circularly polarized light propagating through the fiber optic loop in the forward / reverse circulatory direction causes the Faraday effect to act on each of the waves due to the current. The phase difference generated in the light is detected using the interference of light, and the current is obtained from this phase difference.
この光ファイバ電流センサの原理や細部は、非特許文献1,2に詳しく述べられているので、これらをもって本発明の背景技術の開示に代える。なお、光ファイバ電流センサにはループ型と反射型とがあるが、ループ型の構成は非特許文献1の図2(Fig.2)に記載されたとおりであり、反射型の構成は非特許文献2の図7に記載されたとおりである。
Since the principle and details of this optical fiber current sensor are described in detail in Non-Patent
光ファイバ電流センサにおいて、電流と光の位相差との関係を校正(較正ともいう)するには、1本の電力ケーブルに値が既知の電流を供給し、この電流の値と光ファイバ電流センサで測定される電流の値とが一致するかどうかを調べるという方法が一般的である。1本の電力ケーブルの代わりに光ファイバループの外側から内側へ巻き込んだ複数ターンの電気コイルを用い、電気コイルに流した電流×ターン数の電流を光ファイバループで測定するという方法により、電流容量の少ない小型の校正装置で大電流の校正電流を得ることもできる。 In an optical fiber current sensor, in order to calibrate the relationship between the current and the phase difference between light (also referred to as calibration), a current having a known value is supplied to one power cable, and the value of this current and the optical fiber current sensor In general, a method of checking whether or not the current value measured in (1) matches. Using a multi-turn electric coil wound from the outside to the inside of the optical fiber loop instead of one power cable, the current capacity is measured by measuring the current flowing through the electric coil by the number of turns using the optical fiber loop. A large calibration current can be obtained with a small calibration device with a small amount of current.
すなわち、図6に示した校正装置は、光ファイバループ401の外側から内側へ巻き込んだ電気コイル601と、この電気コイルに所望の電流を印加する電流源602と、光ファイバ電流センサの信号処理ユニット402に対して電流源602で印加している正しい電流値を知らせるパソコン603とからなる。
That is, the calibration device shown in FIG. 6 includes an electric coil 601 wound from the outside to the inside of the
非特許文献1に開示された技術では、位相変調周波数ωmを持つ基本波S1の振幅を光ファイバ電流センサの出力、すなわち電流値を表す信号としている。しかし、基本波S1は2θ(θは電流により生じた位相差)の正弦波関数であるため、対象の電流が大きくなると対象の電流と出力電流値との関係が直線にならない。正弦波関数が直線性を呈する領域のみで測定を行うことにすると、測定できる電流の大きさが制約され光ファイバ電流センサのダイナミックレンジが狭くなる。また、位相変調周波数ωmを持つ基本波S1は、光源光の強度に比例する定数Aと位相変調の振幅φとを因数に持っている。光源や位相変調器の状態変動により定数Aや振幅φが変動すると基本波S1も変動するので、この光ファイバ電流センサの出力は不安定となる。
In the technique disclosed in
また、電流を電気コイル601に流すことにより小型の校正装置で大電流の校正電流を得る図6の校正装置では、光ファイバループ401の内側を通っている電気コイル部分による本来与えたい磁界h0の他に光ファイバループ401の外側を通っている電気コイル部分がもたらす磁界h5が存在し、その磁界h5が光ファイバループ401の伝搬光に影響するため、1本の電力ケーブルが光ファイバループの内側を通っている場合と環境が異なってしまい、正確な校正ができない。
Further, in the calibration device of FIG. 6 in which a large calibration current is obtained with a small calibration device by passing a current through the electrical coil 601, the magnetic field h0 originally intended to be given by the electrical coil portion passing inside the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、広ダイナミックレンジで直線性が良く不安定要因の少ない光ファイバ電流センサ及び小型で正確に光ファイバ電流センサを校正できる校正装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical fiber current sensor that solves the above-described problems and has a wide dynamic range, good linearity and less instability, and a calibration device that can accurately calibrate the optical fiber current sensor in a small size. is there.
上記目的を達成するために本発明の光ファイバ電流センサは、測定対象の電流の周囲に周回させた光ファイバループの正逆周回方向にそれぞれ円偏光を伝搬させ、両伝搬光間に生じた位相差から前記対象の電流を測定する光ファイバ電流センサにおいて、両伝搬光に所定の角周波数で位相変調を加える位相変調手段と、両伝搬光の干渉光に含まれる異なる次数の位相変調成分間の比を測定する比測定手段と、この位相変調成分間比に基づいて対象の電流の値を求める電流値処理手段とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the optical fiber current sensor according to the present invention propagates circularly polarized light in the forward and reverse direction of the optical fiber loop that is circulated around the current to be measured, and the position generated between the two propagation lights. In the optical fiber current sensor for measuring the current of interest from the phase difference, between the phase modulation means for applying phase modulation to the two propagation lights at a predetermined angular frequency and the phase modulation components of different orders included in the interference light of the two propagation lights Ratio measuring means for measuring the ratio and current value processing means for obtaining the value of the target current based on the ratio between the phase modulation components are provided.
前記比測定手段は、基本波周波数の位相変調成分と2倍周波数の位相変調成分との比を測定してもよい。 The ratio measuring unit may measure a ratio between a phase modulation component of a fundamental frequency and a phase modulation component of a double frequency.
前記電流値処理手段は、対象の電流から得られた位相変調成分間比を予め値が既知の電流に応じて得られた位相変調成分間比と該既知電流値との関係に当てはめて対象の電流の値を求めてもよい。 The current value processing means applies the ratio between the phase modulation components obtained from the current of interest to the relationship between the ratio between the phase modulation components obtained according to the current having a known value in advance and the known current value. You may obtain | require the value of an electric current.
前記電流値処理手段は、既知電流値と位相変調成分間比との関係を離散的な値でテーブルに記憶しておき、このテーブルを対象の電流から得られた位相変調成分間比で検索して対象の電流の値を求めてもよい。 The current value processing means stores the relationship between the known current value and the phase modulation component ratio in a table as discrete values, and searches this table with the phase modulation component ratio obtained from the target current. Then, the value of the target current may be obtained.
前記電流値処理手段は、対象の電流から得られた位相変調成分間比が前記テーブルに記憶されている位相変調成分間比の離散的な値からずれているときには、複数の位相変調成分間比の離散的な値に対応する複数の既知電流の離散的な値を用いて補間演算することにより、対象の電流の値を求めてもよい。 The current value processing means, when the phase modulation component ratio obtained from the target current deviates from the discrete value of the phase modulation component ratio stored in the table, a plurality of phase modulation component ratios The current value of the target may be obtained by performing an interpolation operation using the discrete values of a plurality of known currents corresponding to the discrete values.
また、本発明の校正装置は、請求項3〜5いずれか記載の光ファイバ電流センサに既知の電流を与える校正装置であって、前記2つの電気コイルに印加する電流を変化させる電流源と、印加した電流の値ごとに前記比測定手段から得られた位相変調成分間比を記憶する記憶手段と、この位相変調成分間比を前記電流値処理手段に転送する転送手段とを備えたものである。
A calibration device according to the present invention is a calibration device that applies a known current to the optical fiber current sensor according to any one of
前記光ファイバループに該光ファイバループの片外側から内側へ回り込む電気コイルと該光ファイバループの反対外側から内側へ回り込む電気コイルを掛け回し、それぞれの電気コイルに該光ファイバループの内側で互いに同じ方向となる電流を印加するようにしてもよい。 An electric coil that wraps around from the outside of the optical fiber loop to an inside of the optical fiber loop and an electrical coil that wraps around from the outside of the optical fiber loop to the inside are wound around the optical fiber loop. You may make it apply the electric current used as a direction.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)広ダイナミックレンジで直線性が良く不安定要因の少ない光ファイバ電流センサが得られる。 (1) An optical fiber current sensor having a wide dynamic range, good linearity, and less instability can be obtained.
(2)小型で正確に光ファイバ電流センサを校正できる校正装置が得られる。 (2) A calibration apparatus that can accurately calibrate the optical fiber current sensor in a small size can be obtained.
以下、本発明の光ファイバ電流センサの一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of an optical fiber current sensor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係る光ファイバ電流センサは、大きく分けて光学系100と信号処理回路200とからなる。光学系100は、ここでは信号処理回路200と直接関わりのある位相変調器101、受光器102、光源103のみ示してあり、光ファイバループ等は後に詳しく説明する。信号処理回路200は、本実施形態の場合、デジタル処理を行うので、CPU201及びメモリ202と周辺アナログ素子群とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the optical fiber current sensor according to the present invention is roughly composed of an
光ファイバ電流センサは、光学系100の伝搬光に所定の角周波数で位相変調を加える位相変調手段と、光学系100から得られた干渉光に含まれる異なる次数の位相変調成分間の比を測定する比測定手段と、この位相変調成分間比に基づいて対象の電流の値を求める電流値処理手段とを備える。ここでは、比測定手段と電流値処理手段はCPU201で実現されている。比測定手段と電流値処理手段の詳細は後述の動作説明で明らかにする。
The optical fiber current sensor measures a ratio between phase modulation means for phase-modulating the propagation light of the
位相変調手段としての位相変調器101には、駆動用のアンプ203を介してD/A変換器204の出力端が接続されている。このD/A変換器204は、CPU201が指令した位相変調の振幅値をD/A変換するものである。
An output terminal of a D / A converter 204 is connected to a phase modulator 101 as a phase modulation means via a
干渉光を受光する受光器102の出力端は、増幅用のアンプ205を介してロックインアンプ206に接続されている。ロックインアンプ206は、位相変調の基本波周波数及び2倍、4倍周波数等の複数の高次周波数についてそれぞれ位相変調成分S1,S2,S4…を抽出するものである。ロックインアンプ206の複数の出力端は、マルチプレクサ207を介してA/D変換器208に接続されている。マルチプレクサ207は、ロックインアンプ206の各端子に現れる各位相変調成分の中から1つを選択してA/D変換器208に供給するものである。その選択の指令はCPU201が行う。
An output terminal of the
アンプ205の出力端は供給電流制御回路209を介して光源103に接続されている。供給電流制御回路209は光源光の強度を一定に保つ働きをするものである。
The output end of the
CPU201にはD/A変換器210が接続され、そのD/A変換器210の出力端には測定値出力用のアンプ211が接続され、光ファイバ電流センサの外部へ測定した電流値をアナログ出力できるようになっている。
A D / A
図2に示されるように、光学系100は、光源光を発生させる光源103と、干渉光を受光する受光器102と、光源光を後段のカプラ104に導くと共にそのカプラ104からの干渉光を受光器102に導く初段のカプラ105と、初段のカプラ105から後段のカプラ104へ導かれる光源光を直線偏光に変える偏光子106と、偏光子106を経た光源光を2つに分岐して出射すると共に2つの戻り光を合成(干渉)させて初段のカプラ105へ戻す後段のカプラ104と、このカプラ104の両出射端にそれぞれ接続された伝送用光ファイバ107,108と、一方の伝送用光ファイバ107に設けられた位相変調器101と、その伝送用光ファイバ107の途中に形成された遅延用のダミーファイバ109と、各伝送用光ファイバ107,108の端末に設けられたλ/4素子111,112と、これらλ/4素子111,112に両端が接続され測定対象の電流Iの周囲に周回させて設置される光ファイバループ(センシングファイバともいう)110とを有する。この光学系100は、回転方向が同じ円偏光を互いに逆周回方向に伝搬させ、ファラデー効果により両伝搬光に位相差が生じるようにしたものである。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の図2の光学系100は非特許文献1の図2の光学系と同等のものである。一方、非特許文献1の図2の信号処理回路がアナログ処理を行う回路であるのに対し本実施形態の図1の信号処理回路200は光源制御を除きデジタル処理を行うようになっている。
The
次に、本発明に係る光ファイバ電流センサの動作を図1、図2により説明する。 Next, the operation of the optical fiber current sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
光源103から出射された光源光は、カプラ105を出た後、偏光子106により直線偏光に変えられ、カプラ104で分岐されて伝送用光ファイバ107,108を介して光ファイバループ110の両端に入射される。その際、両直線偏光は、λ/4素子111,112で同じ回転方向の円偏光に変換される。つまり、一方が右回り円偏光であれば他方も右回り円偏光に変換され、一方が左回り円偏光であれば他方も左回り円偏光に変換される。光ファイバループ110に入射された光は一方が測定対象の電流の周りを時計方向(CW)に周回し、他方が反時計方向(CCW)に周回して伝送用光ファイバ107,108に戻る。また、各光は、伝送用光ファイバ107を伝送される際に、位相変調器101により位相が変調されると共に、ダミーファイバ109により遅延される。
The light source light emitted from the
光ファイバループ110の内側を通る測定対象の電流Iに伴う磁界により、CW,CCWの両光はそれぞれファラデー効果が作用して位相(速度)が変化する。カプラ104へ戻ってきたCW,CCWの両光はカプラ104で合成される際に互いに干渉して干渉光となる。その干渉光がカプラ105で分岐されて受光器102で受光される。この干渉光は、測定対象の電流Iに起因する位相差2θの情報を含んでいる。
Due to the magnetic field accompanying the current I to be measured passing through the inside of the
CPU201は、適宜な時間間隔でマルチプレクサ207を切り替えつつ基本波周波数の位相変調成分S1、2倍周波数の位相変調成分S2、4倍周波数の位相変調成分S4をサンプリングする。このサンプリングされたデータをもとに、CPU201内の比測定手段は、基本波周波数の位相変調成分S1と2倍周波数の位相変調成分S2との比S1/S2を演算により測定する。なお、S1,S2,S4,S1/S2を非特許文献1に準じて示すと以下の通りである。
The
また、測定対象の電流Iと伝搬光の位相変化θとの関係を非特許文献1に準じて示すと以下の通りである。
Further, the relationship between the current I to be measured and the phase change θ of the propagating light is shown according to
θ=nVeI (5)
ただし、n;光ファイバループの巻数
Ve;ベルデ定数
巻数nとベルデ定数Veが固定値であることから位相変化θと電流Iとは一対一の関係にあり、比S1/S2と位相変化θとも一対一の関係にあることから、比S1/S2と電流Iとの間にも一対一の関係が成り立つ。そこで、本実施の形態にあっては、光ファイバ電流センサは、あらかじめ行う校正により与えた既知電流値Iとそのとき測定された位相変調成分間比S1/S2との関係をメモリ202内のテーブル(図4(b)参照)に記憶しておき、CPU201内の電流値処理手段は、このテーブルを測定対象の電流から得られた位相変調成分間比S1/S2で検索し、この検索によりテーブルから引き当てられた電流値Iを測定対象の電流値とする。
θ = nVeI (5)
However, n: number of turns of the optical fiber loop Ve; Verde constant Since the number of turns n and the Verde constant Ve are fixed values, there is a one-to-one relationship between the phase change θ and the current I, and both the ratio S1 / S2 and the phase change θ Since there is a one-to-one relationship, a one-to-one relationship is also established between the ratio S1 / S2 and the current I. Therefore, in the present embodiment, the optical fiber current sensor is a table in the
メモリ202の容量は有限であるから、テーブルに記憶されている既知電流値及び位相変調成分間比は離散的な値(A/D変換器208及びCPU201が提供する分解能よりは大きな刻みの値)となっている。このため測定対象の電流から得られた位相変調成分間比S1/S2がテーブルに記憶されている位相変調成分間比S1/S2の離散的な値からずれていることがある。そのときには、複数の位相変調成分間比の離散的な値に対応する複数の既知電流の離散的な値を用いて補間演算することにより、測定対象の電流値を求めるとよい。補間演算には、直線補間、tan-1関数などを用いることができる。
Since the capacity of the
CPU201は、このようにして測定した電流値をD/A変換器210に送ってアナログ電圧に変換させる。これにより、測定値がアンプ211で増幅されて外部にアナログ出力される。
The
本発明では、位相変調成分間比に基づいて対象の電流の値を求めるようにしたので、正弦波関数の持つ非直線性の影響がなくなり、対象の電流の大きさにかかわらず対象の電流と出力電流値との関係が直線となる。よって、広ダイナミックレンジで直線性の良い測定が可能となる。 In the present invention, since the value of the target current is obtained based on the ratio between the phase modulation components, the influence of the non-linearity of the sine wave function is eliminated, and the target current and the target current are not affected by the magnitude of the target current. The relationship with the output current value is a straight line. Therefore, it is possible to measure with a wide dynamic range and good linearity.
また、本発明では、位相変調成分間の比をとったことにより、不安定要因であった定数Aや振幅φが除去されるので、これら定数Aや振幅φが変動しても測定には影響がない(ただし、振幅φは、S4/S2が一定となるように位相変調器101の振幅を制御することで一定となる)。 Further, in the present invention, since the constant A and the amplitude φ, which are unstable factors, are removed by taking the ratio between the phase modulation components, even if the constant A and the amplitude φ change, the measurement is not affected. (However, the amplitude φ is constant by controlling the amplitude of the phase modulator 101 so that S4 / S2 is constant).
なお、本実施の形態ではテーブルを用い、位相変調成分間比S1/S2で検索して電流値Iを引き当てるようにしたが、電流値Iは数式を計算して求めてもよい。すなわち、4倍周波数の位相変調成分S4と2倍周波数の位相変調成分S2との比S4/S2=J4(2φ・sinωmα)/J2(2φ・sinωmα)が一定になるように位相変調器101の振幅を制御すれば、比S1/S2の式(4)におけるJ1(2φ・sinωmα)/J2(2φ・sinωmα)が定数Kとなり、位相変化θは、 In the present embodiment, a table is used to search for the phase modulation component ratio S1 / S2, and the current value I is assigned. However, the current value I may be obtained by calculating an equation. That is, the ratio S4 / S2 = J4 (2φ · sin ωmα) / J2 (2φ · sin ωmα) of the quadrature frequency phase modulation component S4 and the double frequency phase modulation component S2 is constant. If the amplitude is controlled, J1 (2φ · sinωmα) / J2 (2φ · sinωmα) in the equation (4) of the ratio S1 / S2 becomes a constant K, and the phase change θ is
となる。この式(6)で求めた位相変化θを式(5)に代入すれば測定対象の電流Iが求まる。なお、ロックインアンプでは各成分の振幅を直流電圧として出力するので、cosωt、cos2ωt、cos4ωtの項はなくなる。 It becomes. By substituting the phase change θ obtained by the equation (6) into the equation (5), the current I to be measured can be obtained. Since the lock-in amplifier outputs the amplitude of each component as a DC voltage, the terms cos ωt, cos 2ωt, and cos 4ωt are eliminated.
以下、本発明の校正装置の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of a calibration apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図3に示されるように、本発明に係る校正装置は、既に説明した光ファイバ電流センサの光ファイバループ110にその光ファイバループ110の片外側から内側へ回り込む電気コイル301と光ファイバループ110の反対外側から内側へ回り込む電気コイル302を掛け回し、それぞれの電気コイル301,302に光ファイバループ110の内側で互いに同じ方向となる電流を印加するようにしたもので、これら2つの電気コイル301,302に印加する電流を変化させる電流源303と、印加した電流の値ごとに光ファイバ電流センサの比測定手段から得られた位相変調成分間比を記憶する記憶手段304と、この位相変調成分間比を前記電流値処理手段に転送する転送手段(記憶手段304であるパソコンに含まれる)とを備える。2つの電気コイル301,302は、図示のように光ファイバループ110の内側を通る一辺が互いに接するようにして8の字形状に配置される。2つの電気コイル301,302は、ターン数、巻きピッチ、線材径、線材長、巻き径などを互いに等しくしてある。
As shown in FIG. 3, the calibration device according to the present invention includes an electric coil 301 and an
ここでは、光ファイバ電流センサは光ファイバループ110と信号処理ユニット250とに分割構成され、信号処理ユニット250には光ファイバループ110以外の図1、図2に示した部材が収容されている。
Here, the optical fiber current sensor is divided into an
この校正装置では、各々の電気コイル301,302に互いに逆回りで大きさの同じ電流iを供給し、2つの電気コイル301,302が互いに接する一辺では電流iの向きが同じになるようにする。これにより、それぞれの電気コイル301,302の一辺に流れる電流により生じる磁界h1,h2は同じ向きになる。この一辺の周りに光ファイバループ110が周回されるので、光ファイバループ110中を伝搬する光にはそれぞれの磁界h1,h2が同じように作用する。よって、電流i×ターン数×2の電流によるファラデー効果が光ファイバループ110中を伝搬する光に生じることになる。
In this calibration device, currents i of the same magnitude are supplied in reverse directions to the electric coils 301 and 302 so that the directions of the currents i are the same on the sides where the two electric coils 301 and 302 are in contact with each other. . As a result, the magnetic fields h1 and h2 generated by the current flowing in one side of the electric coils 301 and 302 are in the same direction. Since the
一方、各々の電気コイル301,302について光ファイバループ110の外側を通っている両辺に注目すると、電気コイル301,302に流れる電流iにより生じる強さの同じ磁界h3,h4は光ファイバループ110が存在する空間では互いに逆向きになる。このため、例えば、図示したP点では、磁界h3は光ファイバループ110を伝搬するCW光と同方向に向き、磁界h4はCW光と逆方向に向いており、P点に対向するQ点では、磁界h3はCW光と逆方向に向き、磁界h4はCW光と同方向に向いていることになる。従って、これらの磁界h3,h4がCW光に及ぼす影響は相殺される。CCW光についても同様である。
On the other hand, when attention is paid to both sides passing through the outside of the
このようにして本発明の校正装置では、互いに光ファイバループの反対外側から内側へ回り込む2つの電気コイルを用いたので、光ファイバループの外側を通っている電気コイル部分がもたらす磁界の影響を相殺でき、電気コイルを用いることによって小電流で大電流相当の校正電流を得るという利点を生かしつつ、1本の電力ケーブルが光ファイバループの内側を通っている場合と同等の正確な校正ができるようになる。 In this way, in the calibration device of the present invention, two electric coils that wrap around from the outer side to the inner side of the optical fiber loop are used, so the influence of the magnetic field caused by the electric coil portion that passes through the outer side of the optical fiber loop is canceled out. It is possible to perform an accurate calibration equivalent to a case where one power cable passes through the inside of an optical fiber loop while taking advantage of a calibration current equivalent to a large current with a small current by using an electric coil. become.
校正に際し、電流源303は、電流源303の2つの電気コイル301,302に印加する電流を適宜な刻みで離散的に変化させる。これに同期して記憶手段304は、校正に用いる電流(印加した電流i×ターン数)の値Iごとに光ファイバ電流センサの比測定手段から得られた位相変調成分間比S1/S2を記憶する。これにより、記憶手段304には、電流Iを検索ワード(あるいはアドレス)とし位相変調成分間比S1/S2を格納データとした図4(a)のようなテーブルが作成される。必要なダイナミックレンジ範囲についてテーブルが作成されたら、記憶手段304のテーブルを図1の光ファイバ電流センサのメモリ202に転写する。その際、メモリ202内には、位相変調成分間比S1/S2を検索ワード(あるいはアドレス)とし電流Iを読み出しデータとした図4(b)のようなテーブルが作成される。
At the time of calibration, the current source 303 discretely changes the current applied to the two electric coils 301 and 302 of the current source 303 at appropriate intervals. In synchronization with this, the storage unit 304 stores the phase modulation component ratio S1 / S2 obtained from the ratio measuring unit of the optical fiber current sensor for each value I of the current used for calibration (applied current i × number of turns). To do. As a result, a table as shown in FIG. 4A is created in the storage means 304 using the current I as a search word (or address) and the phase modulation component ratio S1 / S2 as stored data. When the table for the necessary dynamic range range is created, the table in the storage unit 304 is transferred to the
この実施形態では、校正装置が光ファイバ電流センサに対してテーブルを提供するようにしたが、本発明の校正装置はテーブルを用いない光ファイバ電流センサの校正に使用しても、上記実施形態と同様に正確な校正ができるという効果を得られる。また、本発明の校正装置は、ロゴスキーコイルやホールCTを用いた電流センサの校正にも適用できる。また、本発明の校正装置は、鉛ガラスをセンシングファイバに用いて偏光方位の回転から電流を検出する光ファイバ電流センサの校正にも適用できる。 In this embodiment, the calibration device provides a table for the optical fiber current sensor. However, even if the calibration device of the present invention is used for calibration of an optical fiber current sensor that does not use a table, Similarly, it is possible to obtain an effect that accurate calibration can be performed. The calibration device of the present invention can also be applied to calibration of a current sensor using a Rogowski coil or Hall CT. The calibration device of the present invention can also be applied to calibration of an optical fiber current sensor that uses lead glass as a sensing fiber to detect current from rotation of the polarization direction.
次に、本発明の光ファイバ電流センサと背景技術の光ファイバ電流センサの比較を行う。図5は、本発明と背景技術について、位相差60degにおいて校正をした場合に、位相差を変えたときの電流値と誤差を示したものである。位相差60degは正弦関数において最も直線性のよい領域にあたる。それぞれの電流値は、位相差60degのときを基準=1とした相対出力で示してある。 Next, the optical fiber current sensor of the present invention is compared with the optical fiber current sensor of the background art. FIG. 5 shows current values and errors when the phase difference is changed when the calibration is performed at the phase difference of 60 deg for the present invention and the background art. The phase difference of 60 deg corresponds to the most linear region in the sine function. Each current value is shown as a relative output with reference = 1 when the phase difference is 60 deg.
図示のように、本発明のグラフでは位相差の変化に対して電流値が直線的に変化するのに対し、背景技術のグラフでは位相差の変化に対して電流値が曲線的に変化している。つまり背景技術には誤差が生じており、その誤差が位相差によって異なる。これに対し、本発明は位相差によらず誤差が生じない。 As shown in the figure, in the graph of the present invention, the current value changes linearly with respect to the change in phase difference, whereas in the background art graph, the current value changes in a curve with respect to the change in phase difference. Yes. That is, an error occurs in the background art, and the error varies depending on the phase difference. In contrast, the present invention does not cause an error regardless of the phase difference.
100 光学系
101 位相変調器
102 受光器
103 光源
200 信号処理回路
201 CPU
202 メモリ
206 ロックインアンプ
208 A/D変換器
301,302 電気コイル
DESCRIPTION OF
202
Claims (7)
An electrical coil that wraps around the optical fiber loop from the outside to the inside of the optical fiber loop and an electrical coil that wraps around from the outside to the inside opposite to the optical fiber loop are wound around, and the respective electrical coils are the same inside the optical fiber loop. 7. The optical fiber current sensor calibration apparatus according to claim 6, wherein a directional current is applied.
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