JP2818302B2 - 温度補償付きの電気交流量の測定方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気交流量の測定のための方法および装置に関
する。ここで電気交流量とは交流電流、交流電圧または
交流磁界を指している。

電流、電圧または磁界のような電気量を測定するため
の光学的な測定方法および測定装置であって、電気量に
関係しての偏光した測定光の偏光の変化が評価される測
定方法および測定装置は知られている。その際に電流を
測定するためには磁気光学的ファラデー効果が利用さ
れ、それに対して電圧および磁界を測定するためには電
気光学的ポッケルス効果が利用される。

ファラデー効果とは磁界に関係しての直線偏光した光
の偏光面の回転をいう。その際に回転角度は、ベルデ定
数を比例定数として、光が進んだ行程に沿う磁界の行程
積分に比例している。べルデ定数は光がそのなかを伝播
する材料と光の波長とに関係している。ファラデー効果
を利用して導体内の電流を測定するためには電流導体の
近くに、光学的に透過性の材料、一般にガラスから成る
ファラデー効果素子が配置される。ファラデー効果素子
を通して直線偏光した光が送られる。電流により発生さ
れた磁界がファラデー効果素子素子中の光の偏光面を回
転角度だけ回転させ、この回転が評価ユニットにより磁
界の強さ、従ってまた電流の強さ尺度として評価され得
る。一般にファラデー効果素子は、偏光した光が電流導
体をほぼ閉じられた行路で巡るように、電流導体を包囲
している。この場合、偏光回転角度の大きさは良好な近
似で測定電流の振幅に直接に比例している。

国際特許出願公開第91/01501号明細書から公知の電流
を測定するための光学的測定装置の実施態様では、ファ
ラデー効果素子が電流導体を測定巻線の形態で包囲する
光学的モノモードファイバの一部として構成されてい
る。従って偏光した測定光は、測定巻線の巻数をＮとす
ると、電流導体を１回の通過の際にＮ回巡る。いわゆる
透過形式では測定光は測定巻線を１回だけ通過する。そ
れに対して、反射形式ではファイバの他方の端が鏡面に
されているので、測定光は最初の通過の後に逆向きに測
定巻線を第２回の通過をする。従って、ファラデー効果
の非相反性のゆえに、反射形式の際の回転角度は、測定
巻線が等しい際に、透過形式の際の回転角度の２倍の大
きさである。

ヨーロッパ特許第0088419号明細書から、電流を測定
するための光学的測定装置であって、ファラデー効果素
子が電流導体の周りの中実のガラスリングとして構成さ
れている測定装置は公知である。光源の光が偏光子によ
り直線偏光され、ファラデー効果素子に入結合される。
直線偏光された光はファラデー効果素子を一回通過し、
次いで偏光性ビームスプリッタとしてのウォラストンプ
リズムにより互いに直交する偏光面を有する２つの直線
偏光する光部分信号ＡおよびＢに分割される。これらの
両光信号ＡおよびＢは付属の光学的伝送ファイバを経て
付属の光検出器に伝送され、また相応の電気信号PAおよ
びPBに変換される。これらの両信号PAおよびPBから計算
ユニット内で強度正規化された測定信号Ｍ＝（PA−PB）
／（PA＋PB）が形成される。この測定信号Ｍは光源の強
度変動および光路中の減衰に無関係である。

電気光学的ポッケルス効果とは、ポッケルス効果を有
する材料内で偏光する測定光の、材料内に誘導される直
線複屈折の結果としての偏光の変化を指し、この直線複
屈折は電気光学係数を介して材料を貫く電界に直線的に
関係している。電界を測定するためには、ポッケルス効
果を示す材料から成るポッケルス効果素子が電界内に配
置される。電圧を測定するためには、測定すべき電圧が
ポッケルス効果素子に付設されている２つの電極に与え
られ、また相応の与えられている電界が測定される。ポ
ッケルス効果素子を通して偏光する測定光が送られ、ま
た偏光する測定光の偏光の、測定すべき電圧または測定
すべき電界に関係しての変化が偏光検光子により評価さ
れる。

ドイツ特許第3404608号明細書から、電界の強さを測
定するためのこのような測定装置が知られている。測定
すべき電界中に配置されたセンサ装置が第１の光導波路
を介して光源と、また２つの別の光導波路を介して測定
装置と光学的に接続されている。センサ装置は第１のレ
ンズ、偏光子、四分の一波長板（λ/4板）、ポッケルス
効果素子、検光子としての偏光性ビームスプリッタの光
学的直列回路から、またさらに検光子に付設されててい
る２つの別のレンズから成っている。光源の光は第１の
光導波路および第１のレンズを経て偏光子に供給され、
また偏光子により直線偏光させられる。直線偏光した光
は次いで構成要素のλ/4板でπ/2だけの位相シフトを受
け、またそれにより円偏光させられる。この円偏光した
光はポッケルス効果素子に入結合され、また電界により
一般に楕円偏光させられる。この楕円偏光した光は検光
子内で一般に互いに直交する偏光面を有する２つの直線
偏光した光部分ビームＡおよびＢに分割される。これら
の両光部分信号ＡおよびＢの各々は別の２つのレンズの
うちの１つを介して別の２つの光導波路のうちの１つに
入結合され、測定装置内の付設の光電変換器に伝達さ
れ、またそこでそれぞれ電気信号PAおよびPBに変換され
る。両電気信号PAおよびPBから続いて測定装置の計算機
により強度正規化された測定信号Ｍ＝（PA−PB）／（PA
＋PB）が導き出される。この強度正規化された測定信号
Ｍは一方では電界の強さに対する尺度としての変調度に
比例しており、また他方では伝送路上の強度損失または
光源の強度変動にほとんど無関係である。その際に変調
度はポッケルス効果素子の信号出力値と休止出力値との
比として定義されている。ポッケルス効果素子として
は、光学的活性（内因性の円複屈折）を示さず、またご
く低い温度感度しか有していないB₁₄Ge₃O₁₂またはBi₄Si
₃O₁₂から成る結晶が使用される。

偏光する測定光の偏光が測定量が影響下にあるセンサ
要素内で変化することを測定効果として利用するすべて
の光学的な測定方法および測定装置における問題は、セ
ンサ要素および光学的伝送路の光学的材料内での追加的
な直線複屈折による有害な影響である。このような追加
的な直線複屈折はたとえば曲げまたは振動に起因する機
械的応力により、または温度変化により惹起され得る。
この有害な影響により惹起された直線複屈折は動作点お
よび測定感度の望ましくない変化に通ずる。

温度の影響を補償するために既に種々の温度補償方法
が知られている。

光ファイバセンサ会議論文集OFS1988、ニュー−オル
レアンス、第288〜291頁およびこれに関連する米国特許
第4755665号明細書には、交流電流を測定するための磁
気光学的測定装置に対する温度補償方法が提案される。
この方法では前記のヨーロッパ特許第0088419号明細書
から公知の測定装置と類似して得られる電気信号PAおよ
びPBがそれぞれフィルタ内でそれらの直流電流成分PA
（DC）またはPB（DC）およびそれらの交流電流成分PA
（AC）またはPB（AC）に分解される。交流電流成分PA
（AC）またはPB（AC）および直流電流成分PA（DC）また
はPB（DC）から各信号PAおよびPBに対して光信号Ａおよ
びＢに対する両伝送路内の相い異なる強度変動をも補償
するために比QA＝PA（AC）/PA（DC）またはQB＝PB（A
C）/PB（DC）がその交流電流成分PA（AC）またはPB（A
C）およびその直流電流成分PA（DC）またはPB（DC）か
ら形成される。これらの両比QAおよびQBの各々から時間
的平均値MW（QA）およびMW（QB）が形成され、またこれ
らの両平均値MW（QA）およびMW（QB）から最後に比Ｑ＝
MW（QA）/MW（QB）が形成される。反復法の範囲内で、
値表（ルックアップテーブル）に記載されている較正さ
れた値との比較により、求められた比Ｑに対する補正係
数Ｋが得られる。この補正係数Ｋだけ補正された値Ｑ＊
Ｋは測定すべき電気交流量に対する温度補償された測定
値として利用される。この方法により温度感度が約1/50
に減ぜられ得る。

ヨーロッパ特許第0557090号明細書から、交流磁界を
測定するための光学的測定装置であって、ファラデー効
果を利用し、従って交流電流の測定にも適している光学
的測定装置に対する別の温度補償方法が知られている。
この公知の方法では、直線偏光した測定光はファラデー
効果素子の通過後に検光子内で２つの相い異なって直線
偏光した光部分信号ＡおよびＢに分割され、また両方の
付属の電気信号PAおよびPBの各々に対する強度正規化の
ために別々に比QA＝PA（AC）/PA（DC）またはQB＝PB（A
C）/PB（DC）がその付属の交流成分PA（AC）またはPB
（AC）およびその付属の直流成分PA（DC）またはPB（D
C）から形成される。両比QAおよびQBから計算ユニット
内で測定信号Ｍ＝１（（α/QA）−（β/QB））が形成さ
れる。ここでαおよびβは関係式α＋β＝１を満足する
実の定数である。この測定信号Ｍはベルデ定数およびフ
ァラデー効果素子内の円複屈折の温度変変化により惹起
される変革にほぼ無関係と記載されている。温度により
誘導される直線複屈折の補償に関しては述べられていな
い。

ヨーロッパ特許出願公開第0486226号明細書から温度
補償を有する電気交流量の測定のための光学的測定装置
は公知である。偏光子、λ/4板、ポッケルス効果素子お
よび検光子としての偏光性ビームスプリッタから成る光
学的直列回路が光学的に光源と評価ユニットとの間に接
続されている。光学的直列回路におけるλ/4板およびポ
ッケルス効果素子の順序は入れ換えてもよい。光源の測
定光は偏光子内で直線偏光され、またポッケルス効果素
子の通過後に検光子内で相い異なる偏光面を有する２つ
の光部分信号ＡおよびＢに分割される。これらの光部分
信号ＡおよびＢの各々は相応の電気強度信号PAまたはPB
に変換される。次いで両方の付属の電気信号PAおよびPB
の各々に対する強度正規化のために別々に比QA＝PA（A
C）/PA（DC）またはQB＝PB（AC）/PB（DC）がその付属
の交流成分PA（AC）またはPB（AC）およびその付属の直
流成分PA（DC）またはPB（DC）から形成される。両比QA
およびQBから計算ユニットにおいて測定信号Ｍ＝１
（（α/QA）−（β/QB））が形成される。ここでαおよ
びβは実の定数である。これらの定数αおよびβのマッ
チングにより測定信号Ｍはλ/4板内の温度変化により惹
起される直線複屈折にほぼ無関係になる。

温度補償のための前記の公知の方法により両信号PAお
よびPBをおそれらの直流成分および交流成分に分離する
ことによる強度変動の補償は、測定すべき電気交流量の
周波数帯域幅が制限されるという欠点を有する。すなわ
ち、両信号PAおよびPBのフィルタリングの際に交流量に
関する情報を喪失しないためには、直流成分と交流成分
との間の分離周波数が、通常50Hz、米国では60Hzの交流
量の基本周波数よりも低くなければならない。しかし、
たとえば振動により惹起される強度変動はこれらの周波
数に近い周波数範囲内にあり、従って公知の方法により
消去することはできない。さらに、50Hzよりも低い周波
数を有する交流電流または交流電圧を測定しようとする
と、有害な振動の影響が周波数が低いほど大きくなる。
このことは特に重畳された交流信号（オフセット−トラ
ンジェント）、すなわち直流信号成分を有する交流信号
の検出の際に問題となる。

本発明の課題は、電気交流量の測定のめの方法および
装置であって、測定信号への温度変化および強度変動の
影響がほぼ補償される方法および装置を提供することに
ある。

この課題は、本発明によれば、請求項１または請求項
13の特徴により解決される。電気交流量の影響下にある
光学的センサ要素に偏光した測定光が入結合される。セ
ンサ要素の通過の際に測定光の偏光が電気交流量に関係
して変更される。センサ要素の少なくとも１回の通過後
に測定光が相い異なる偏光面を有する２つの直線偏光す
る光部分信号に分割される。続いて、これらの両光部分
信号がそれぞれ電気強度信号に変換される。これらの両
電気強度信号から、強度正規化された信号Ｐとして、両
強度信号の差および和の比に相当する信号Ｐまたは光源
または測定光に対する伝送路において強度変動を取り除
かれている信号Ｐが形成される。この強度正規化された
信号Ｐがいま交流信号成分PACおよび直流信号成分PDCに
分解される。強度正規化された信号Ｐの形成により既に
すべての強度変動がほぼ補償されているので、交流信号
成分PACと直流信号成分PDCとの間の分離周波数は非常に
小さく選ばれ得る。測定すべき電気交流量の周波数に対
する帯域幅はそれによって原理的に下方に制限されな
い。こうして、たとえば振動により、惹起され得る低周
波数の強度変動も補償され得る。強度正規化された信号
Ｐの交流信号成分PACおよびその直流信号成分PDCから電
気交流量に対するほぼ温度補償された測定信号Ｓが導き
出される。

その際本発明は、交流信号成分PACが電気交流量に関
する情報を含んでおり、それに対して直流信号成分PDC
は温度に関する情報を含んでいるという認識に基づいて
いる。交流量および温度に関するこれらの情報はこうし
て適当な信号評価により温度補償された測定信号Ｓを導
き出すために利用され得る。

本発明による測定方法および測定装置の有利な実施態
様はそれぞれ従属請求項にあげられている。

第１の有利な実施態様では、測定信号Ｓが計算ユニッ
トにより規則 Ｓ＝（ａ＊PAC＋ｂ＊１）／（ｃ＊PDC＋ｄ＊１） ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠
０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は両強度信号の１
つが消滅するときの強度正規化された信号Ｐに等しい単
位信号である に従って導き出される。交流信号成分PACまたはその直
流信号成分PDCの２つの直線関数のこの比形成により、
温度の影響が強度正規化された信号Ｐに比較して明らか
に減ぜられている測定信号Ｓが得られる。

他の実施態様では、測定信号Ｓが強度正規化された信
号Ｐの交流信号成分PACおよび直流信号成分PDCから予め
求められた値表または較正関数を用いて導き出される。

以下、図面を参照して本発明を説明する。

図１は電気交流量を測定するための装置の原理的構
成、 図２はこのような測定装置に対する正規化ユニットの
実施例、 図３はこのような測定装置に対するフィルタの実施
例、 図４および図５はこのような測定装置に対する温度補
償のための計算ユニットの実施例、 図６はファラデー効果素子を有する電気交流量の測定
のための装置の実施例、 図７はポッケルス効果素子を有する電気交流量の測定
のための装置の実施例、 また 図８は温度補償有りおよび無しの測定誤差のダイアグ
ラムの概要を示す図である。互いに対応する部分には同
一の符号が付されている。

図１は電気交流量Ｘを測定するための測定装置の実施
例の原理的構成を示す。センサ要素３が設けられてお
り、電気交流量Ｘの影響のもとにセンサ要素３に入射し
た偏光した測定光の偏光状態が電気交流量Ｘに関係して
変化する。センサ要素３は磁気光学的ファラデー効果を
利用して交流電流を測定するためのファラデー効果素子
であってもよいし、また電気光学的ポッケルス効果を利
用して交流電圧または交流電界を測定するためのポッケ
ルス効果素子であってもよい。センサ要素３には偏光す
る測定光Ｌが入結合される。この偏光する測定光Ｌを発
生するため光源４およびそれに付設されている（図示さ
れていない）偏光手段が設けられていてもよいし、それ
自体が偏光する光源４、たとえばレーザーダイオードお
よび場合によっては追加的な（図示されていない）偏光
手段が設けられていてもよい。偏光および測定光Ｌはセ
ンサ要素３を少なくとも一回通過し、その際に電気交流
量Ｘに関係してその偏光状態を変化する。センサ要素３
の通過後に測定光Ｌは検光子７に供給され、また検光子
７において互いに異なった偏光面を有する２つの直線偏
光する光部分信号LS1およびLS2に分解される。好ましく
は両光部分信号LS1およびLS2は互いに垂直に向けられて
いる（直交分解）。検光子７としては偏光性ビームスプ
リッタ、たとえばウォラストンプリズムが設けられてい
てもよいし、相応の角度、好ましくは90゜だけ交叉した
２つの偏光フィルタと部分透過性の鏡を有する簡単なビ
ームスプリッタとが設けられていてもよい。センサ要素
３および検光子７はフリービーム装置を介して、または
偏光維持性の光導波路、好ましくはたとえばHiBi（高複
屈折）ファイバまたは偏光中立性のLoBi（低複屈折）フ
ァイバのようなモノモード光ファイバを介して光学的に
互いに接続されていてもよい。

両光部分信号LS1およびLS2は次いでそれぞれ光電変換
器12または22に供給される。検光子７からそれぞれ付設
の変換器12または22への両光部分信号LS1およびLS2の伝
達はフリービーム装置を介して、またはそれぞれ光導波
路を介して行われ得る。変換器12および22において両光
部分信号LS1およびLS2はそれぞれ、付設の光部分信号LS
1またはLS2の強度に対する尺度である電気強度信号S1ま
たはS2に変換される。これらの両強度信号S1またはS2は
正規化ユニット30の入力端に供給される。正規化ユニッ
ト30は両電気強度信号S1およびS2から、両強度信号S1お
よびS2の差と和との比に相当する強度正規化された信号 Ｐ＝（S1−S2）／（S1−S2） を形成する。この強度正規化された信号Ｐは光源４の強
度変動または伝送路内の強度損失にほぼ無関係である。
強度正規化された信号Ｐは好ましくはアナログの算術構
成要素により形成されるが、それはディジタルに計算さ
れてもよいし、または記憶されている値表から求められ
てもよい。

しかし、いま、温度の変化が光学的測定装置、特にセ
ンサ要素３の光学的材料中の温度により惹起される直線
複屈折およびそれと結び付けられる動作点のずれおよび
測定装置の測定感度の変化に基づいて問題となる。この
温度により惹起される測定誤差はフィルタ40および計算
ユニット50を用いての下記の温度補償方法によりほぼ補
償される。

正規化ユニット30の出力端に生じている強度正規化さ
れた信号Ｐがそのためにフィルタ40の入力端に供給され
る。フィルタ40は強度正規化された信号Ｐをその交流信
号成分PACおよびその直流信号成分PDCに分解し、これら
の信号成分がそれぞれフィルタ40の出力端に与えられ
る。

この交流信号成分PACおよびこの直流信号成分PDCはそ
れぞれ計算ユニット50の入力端に供給される。計算ユニ
ット50は交流信号成分PACおよび直流信号成分PDCから測
定信号Ｓを規則 Ｓ＝（ａ＊PAC＋ｂ＊１）／（ｃ＊PDC＋ｄ＊１） （１） ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠
０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は値Ｐ＝１に相当
する単位信号である。

に従って形成する。この測定信号Ｓにより、ファラデー
効果素子を用いての電気交流量Ｘとしての交流電流の測
定の際にも、ポッケルス効果素子を用いての電気交流量
Ｘとしての交流磁界または交流電圧の測定の際にも、光
源および光学的伝送路内の強度変動に対しても温度変化
の際のその動作点に関してもほぼ安定な測定信号が相応
の電気交流量Ｘに対して得られることが示されている。
係数ａ、ｂ、ｃおよびｄは測定信号Ｓの温度非依存性を
最適化するために実験的に求められ得る。式（１）によ
る測定信号Ｓの算術的導出は好ましくは実行すべき算術
演算に対する適切なアナログ構成要素を用いて行われ
る。この実施例では温度補償は実時間で可能である。し
かし、測定信号Ｓはマイクロプロセッサまたは計算機を
用いてディジタルに計算されてもよいし、記憶されてい
る値表を用いて求められてもよい。測定信号Ｓの温度感
度は補償されていない信号Ｐの温度感度よりも明らかに
小さい。測定誤差はその際に約10の係数だけ減ぜられ得
る。

図２は正規化ユニット30の実施例を示す。減算器31、
加算器32および除算器33が設けられている。減算器31お
よび加算器32のそれぞれ２つの入力端に両電気強度信号
S1およびS2が与えられる。減算器31の出力端に生ずる差
信号S1−S2と加算器32の出力端に生ずる和信号S1＋S2と
は除算器33の２つの入力端に供給される。次いで除算器
33の出力端に強度正規化された信号Ｐ＝（S1−S2）／
（S1＋S2）が生ずる。この実施例は、アナログ形式の構
成要素が使用されるならば、強度正規化が実時間で行わ
れ得るという利点を有する。

図３には、強度正規化された信号Ｐをその交流信号成
分PACおよびその直流信号成分PDCに分解するためのフィ
ルタ40の実施例が示されている。フィルタ40は低域通過
フィルタ47および減算器41を含んでいる。強度正規化さ
れた信号Ｐは低域通過フィルタ47の入力端に与えられ
る。次いで低域通過フィルタ47の出力端に、低減通過フ
ィルタ47の予め定められた分離周波数の下側に位置する
強度正規化された信号Ｐの周波数成分に相当する直流信
号成分PDCが生ずる。低域通過フィルタ47のこの分離周
波数は低く設定され得る。なぜならば、強度変動が既に
正規化ユニット30での先行の強度正規化の際に消去され
ており、ま居たそれによってたとえば振動の結果として
の有害なより高い周波数の強度変動がもはや交流信号成
分PACに有害に作用し得ないからである。交流信号成分P
ACは簡単に減算器41を用いて全信号Ｐから直流信号成分
PDCを減算することにより形成される。そのために減算
器41の２つの入力端に強度正規化された信号Ｐとその直
流成分PDCとが与えられる。

図３に示されているフィルタ40の実施例の代わりに、
もちろん高域通過フィルタおよび低域通過フィルタが交
流信号成分PACまたは直流信号成分PDCのフィルタリング
のために設けられていてもよいし、または交流信号成分
PACのフィルタリングのための高域通過フィルタと全信
号Ｐから交流信号成分PACを減算して直流信号成分PDCを
導き出すための減算器とが設けられていてもよい。

図４および図５は計算ユニット50およびこの計算ユニ
ット50で実行される測定信号Ｓの計算の２つの特に簡単
な実施例を示す。

図４による実施例では計算ユニット50は加算器52およ
び除算器53を含んでいる。加算器52は強度正規化された
信号Ｐの直流信号成分PDCと予め定められた実の補正係
数Ｋ′を乗算された単位信号１とから和信号のPDC＋
Ｋ′＊１を形成する。そのために加算器52に直流信号成
分PDCと補正係数Ｋ′を乗算された単位信号１とが入力
信号として供給される。その際に単位信号１は、両強信
号S1またはS2の１つが消滅するときに生ずる強度正規化
された信号Ｐ＝±１に量的に相当する。それはたとえ
ば、S2＝０かつS1≠０の場合である。こうして加算器52
の出力端に直流信号成分PDCと補正係数Ｋ′を乗算され
た単位信号１との和信号PDC＋Ｋ′＊１が生ずる。除算
器53により交流信号成分PACおよび和信号PDC＋Ｋ′＊１
から比PAC/（PDC＋Ｋ′１）が形成される。そのために
除算器53の第１の入力端に交流信号成分PACが、また除
算器53の第２の入力端に加算器52からの和信号PDC＋
Ｋ′＊１が与えられる。除算器53の出力端に生ずる比は
電気交流量Ｘに対する測定信号 Ｓ＝PAC/（PDC＋Ｋ′＊１） （２） として利用される。実験的に求め得る適当な補正係数
Ｋ′の選択により測定信号Ｓの温度依存性が最小化され
得る。

図５に示されている計算ユニット50の実施例では、加
算器52の代わりに増幅器54および加算器55が設けられて
おり、これらが実の補正係数Ｋを乗算された直流信号成
分PDCと単位信号１とから和信号Ｋ＊PDC＋１を発生する
ための手段を形成する。そのために直流信号成分PDCは
増幅器54に入力信号として供給され、また増幅器54で補
正係数Ｋに設定された増幅器54の増幅係数を乗算され
る。増幅器54の出力信号Ｋ＊PDCは第１の入力信号とし
て加算器55の一方の入力端に供給される。加算器55の別
の入力橋には第２の入力信号として単位信号１が供給さ
れる。こうして加算器55の出力端に和信号Ｋ＊PDC＋１
が生ずる。除算器57の第１の入力端には再び図４の場合
のように交流信号成分PACが与えられ、他方において除
算器57の第２の入力端は加算器55の出力端と接続されて
いる。こうして除算器57の出力端に交流信号成分PACお
よび和信号Ｋ＊PDC＋１の比PAC/（Ｋ＊PDC＋１）が生ず
る。この比がいま電気交流量Ｘに対する測定信号 Ｓ＝PAC/（Ｋ＊PDC＋１） （３） として利用される。この測定信号Ｓも図４による測定信
号Ｓおよび式（２）と同じく温度変化に関しても強度変
化に関しても安定である。

補正係数Ｋは好ましくは、測定信号Ｓの温度依存性が
少なくとも近似的に最小であるように設定される。

計算ユニット50はアナログの構成要素により実現され
得るので、測定信号Ｓの計算はすべての実施例において
実時間で行われ得る。

図６には、電流導体２内の交流電流Ｉを、電流導体２
に付設されているセンサ要素としてのファラデー効果素
子３′により測定するための測定装置の実施例が示され
ている。

直線偏光光源４の直線偏光した測定光Ｌが好ましくは
偏光維持性光導波路34を経てファラデー効果素子３′に
入結合され、ファラデー効果素子３′を少なくとも１回
通過した後にファラデー効果素子３′から再び出結合さ
れ、また好ましくは偏光維持性光導波路37を経て検光子
７に供給される。しかしファラデー効果素子３′から検
光子７への出結合された測定光の伝送はフリービーム装
置を経ても行われ得る。出結合された測定光はファラデ
ー効果に基づいて図示されていない測定角度αだけ回転
された偏光を有する。その際に測定角度αは電流導体２
内の交流電流Ｉに関係している。

図６に示されている実施例ではファラデー効果素子
３′は、少なくとも１ターンの巻線を有する測定巻線に
おいて電流導体２を包囲する光導波路、好ましくは光フ
ァイバにより形成される。ファラデー効果素子３′の光
導波路は測定光Ｌの供給のための光導波路34および測定
光Ｌの導出のための光導波路37と好ましくはそれぞれス
プライス38または39を介して接続されている。

しかし、ファラデー効果素子３′として、ファラデー
効果を示す材料から成り、好ましくは電流導体２を包囲
する光路を形成する１つのまたはそれ以上の中実なブロ
ック、好ましくはガラスリングが設けられていてもよ
い。ファラデー効果素子３′は必ずしも電流導体２を閉
じた光路のなかに包囲する必要はなく、電流導体２と並
んで空間的に近くに配置されているだけでもよい。さら
に、測定光がファラデー効果素子３′を一方向にのみ通
過する通過形式の図示されている実施例とならんで、測
定光Ｌがファラデー効果素子３′を最初に通過した後に
反射されて、２回目にはファラデー効果素子３′を逆方
向に通過する反射形式の実施例も可能である。

ファラデー効果素子３′から出結合した光は検光子７
により互いに異なる向きの偏光面、好ましくは直交する
偏光面を有する２つの直線偏光した光信号LS1およびLS2
に分割される。そのために検光子７として好ましくはた
とえばウォラストンプリズムのような偏光性ビームスプ
リッタが設けられている。しかしながら、この機能に対
して、相応の角度、好ましくは90゜だけ交叉した２つの
偏光フィルタおよび簡単なビームスプリッタが設けられ
ていてもよい。

両光信号LS1およびLS2は次いで、それらに付設されて
おり好ましくは増幅器回路に接続されているホトダイオ
ードを設けられている光電変換器12または22において、
そのつどの光信号LS1またはLS2の光強度に対する尺度で
ある電気強度信号S1またはS2に変換される。

電気強度信号S1およびS2は、好ましくは図２中に示さ
れているように構成されている正規化ユニット30に供給
される。正規化ユニット30の出力端に強度正規化された
信号Ｐ＝（S1−S2）／（S1＋S2）が生ずる。この強度正
規化された信号Ｐは強度変動補償されている。すなわ
ち、振動またはその他の機械的作用の結果としての光導
波路内の微小曲げ損失による光強度の変動、または光源
４の変動による光強度の変動は実際上消去されている。

温度補償をも行うため、フィルタ40から強度正規化さ
れた信号Ｐがその交流信号成分PACおよびその直流信号
成分PDCに分解される。そのために再び図３による実施
例中のように低域通過フィルタ47および減算器41が設け
られている。もちろんフィルタ40の他の実施例も使用さ
れ得る。

交流信号成分PACおよび直流信号成分PDCは計算ユニッ
ト50に供給される。図示されている計算ユニット50は図
５による有利な実施例および式（３）に相応するが、こ
の実施例に制限されてはおらず、たとえば図４および式
（２）により、または測定信号Ｓを導き出すために式
（１）により構成されていてもよい。交流電流Ｉに対す
る測定信号Ｓとして、図示されている実施例では、こう
して比PAC/（Ｋ＊PDC＋１）が利用される。

測定信号Ｓの温度依存性は補正係数Ｋの適当な選択に
より最小化され得る。特別な実施例では、そのために、
ファラデー効果素子３′に入結合された直線偏光する測
定光Ｌとファラデー効果素子３′の直線複屈折率の固有
軸線との間の図示されていない入結合角ηと、直線複屈
折率のこの固有軸線と検光子７の固有軸線との間の同じ
く図示されていない主結合角θと、補正係数Ｋとが少な
くとも近似的に下記の条件 cos（２θ＋２η）＝−2/（3K） （4a） sin（２θ−２η）＝１ （4b） が満足されるように設定される。

その際に複屈折材料の固有軸線は、材料を不変に再び
去る偏光状態により定義されている。上記の式（4a）お
よび（4b）を解くための可能な角度値はたとえばＫ＝２
に対してη＝10.45゜およびθ＝55.45゜である。上記の
条件式（4a）および（4b）を正確に満足する角度値から
の偏差は特にファラデー効果素子３′内の大きい複屈折
の際には可能であり、また約５゜までの偏差が許され
る。

このように補正係数Ｋに関係して選ばれた入結合角度
ηおよび出結合角度θにおいて測定信号Ｓはファラデー
回転角度または測定角度αと特に簡単な関係を有するこ
とが計算により示される。すなわち、良好な近似で関係
式 Ｓ＝sin（２α） （５） が成り立つ。

この測定信号Ｓは複屈折効果なしの測定信号αに対す
る理論的な測定信号に相当する。それにより評価方法が
特に簡単である。予め定められた入結合および出結合角
度ηまたはθにおいて、補正係数Ｋは、測定装置の測定
信号Ｓが複屈折の不存在の際の測定信号に相当するよう
に設定すべきである。この補正係数Ｋにより測定装置は
その後に最小の温度ドリフトに調整されている。

それに対して、測定信号Ｓの計算をたとえば図４によ
る計算ユニット50により実行し得る式（２）による規則
Ｓ＝PAC/（PDC＋Ｋ′＊１）に基づいて行うならば、補
正係数Ｋ′と入結合角度ηまたは出結合角度θとの間の
関係は下記のように表される。

cos（２θ＋２η）＝−（2/3）Ｋ′ （6a） sin（２θ−２η）＝１ （6b） これらの式（6a）および（6b）により設定された角度
ηおよびθにより補正係数Ｋ′に関係して測定信号とし
て、 Ｓ＝（1/K′）・sin（２α） （７） が得られる。この測定信号は、係数1/K′によるスケー
リングを別として、複屈折なしの理論的な測定信号sin
（２α）に相当する。

上記の式（6a）および（6b）の解としての可能な角度
値はたとえばＫ′＝１に対してη＝10.45゜およびθ＝5
5.45゜である。条件（6a）および（6b）を正確に満足す
る角度値から偏差は特にファラデー効果素子３内の大き
い直線複屈折および／または円複屈折の際に可能であ
り、また約５゜までの値であり得る。

図７はポッケルス効果素子３′′により交流量Ｘとし
て交流電圧Ｕを測定するための装置の実施例を示す。測
定すべく交流電圧Ｕは２つの電極35および36を介してポ
ッケルス効果素子３′′に与えられる。ポッケルス効果
素子３′′に偏光した測定光Ｌが入結合される。この測
定光Ｌはポッケルス効果素子３′′を通過し、またその
際に与えられた交流電圧Ｕに関係してその偏光状態に変
化を受ける。交流電圧Ｕは、図示されている実施例で
は、測定光Ｌの光伝播方向に対して垂直に与えられる
（横方向実施例）が、光伝播方向に対して平行に与えら
れ得る（縦方向実施例）。ポッケルス効果素子３′′に
測定光Ｌを入結合させるための手段としては光源４たと
えば発行ダイオードと、光源４の光を直線偏光させるた
めの偏光子５とが設けられている。光源４および偏光子
５は好ましくは光導波路43たとえば多モード光ファイバ
を介して光学的に互いに接続されているが、フリービー
ム結合により互いに結合されていてもよい。光導波路43
からの光を偏光子５に入結合させるため、好ましくは、
コリメータレンズ（グリンレンズ）25が設けられてい
る。偏光子５から、直線偏光した測定光Ｌがポッケルス
効果素子３′′に入結合される。ポッケルス効果素子
３′′の通過後に測定光Ｌはλ/4板６を介して検光子７
に供給される。検光子７において測定光Ｌは互いに異な
る向きの偏光面を有する２つの直線偏光した光部分信号
LS1およびLS2に分割される。好ましくは両光部分信号LS
1およびLS2の偏光面は互いに垂直に向けられている（直
交分解）。検光子７としてはたとえばウォラストンプリ
ズムのような偏光性ビームスプリッタが設けられていて
もよいし、相応の角度好ましくは90゜だけ交叉した２つ
の偏光フィルタおよび簡単なビームスプリッタが設けら
れていてもよい。

両光部分信号LS1およびLS2は好ましくはそれぞれコリ
メータレンズ11または21を介してそれぞれ光導波路10ま
たは20に入結合され、またこの光導波路10または20を経
てそれぞれ付設の光電変換器12または22に供給される。
変換器12および22において両光部分信号LS1およびLS2
は、付設の光部分信号LS1またはLS2の強度に対する尺度
である電気強度信号S1またはS2にそれぞれ変換される。
これらの両強度信号S1またはS2は正規化ユニット30の入
力端に供給される。正規化ユニット30は両電気強度信号
S1および２から、両強度信号S1およびS2の差と和との比
に相当する強度正規化された信号Ｐ＝（S1−S2）／（S1
＋S2）を形成する。この強度正規化された信号Ｐは光源
４の強度の変動または伝送路内の損失の変動にほぼ無関
係である。

測定装置の動作点は好ましくは、ポッケルス効果素子
３′′に電界が与えられていないときに検光子７に円偏
光した測定光が与えられるように設定される。ポッケル
ス効果素子３′′内の直線複屈折の両固有軸線は、この
場合、測定光Ｌにより“均等照射”される。このこと
は、両固有軸線上に投影される測定光Ｌの成分がそれぞ
れ等しい強度を有することを意味する。一般にその場合
に両光部分信号LS1およびLS2は同じく等しい強度を有
し、また強度正規化された信号ＰはＵ＝0Vに対して零に
等しい。ポッケルス効果素子３′′に交流電圧Ｕ≠0Vが
与えられると、ポッケルス効果素子３′′の直線複屈折
の電気光学的に能動的な固有軸線に沿う測定光Ｌの成分
はその強度を交流電圧Ｕに関係して変化される。

しかし測定光Ｌのこのような変化はポッケルス効果素
子３′′またはλ/4板６内の温度の変化およびそれに伴
う温度依存性の直線複屈折の変化によっても惹起され
る。温度変化はこうして測定装置の動作点のずれに通ず
る。この温度に関係する動作点のドリフトはフィルタ40
および計算ユニット50を用いての前記の温度補償方法に
よりほぼ補償される。

正規化ユニット30の出力端に生ずる強度正規化された
信号Ｐはそのためにフィルタ40の入力端に供給される。
フィルタ40は強度正規化された信号Ｐを、それぞれフィ
ルタ40の出力端に生ずるその交流信号成分PACおよびそ
の直流信号成分PDCに分解する。この交流信号成分PACお
よびこの直流信号成分PDCは計算ユニット50のそれぞれ
入力端に供給される。計算ユニット50は交流信号成分PA
Cおよび直流信号成分PDCから測定信号Ｓを規則 Ｓ＝（ａ＊PAC＋ｂ＊１）／（ｃ＊PDC＋ｄ＊１） ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠
０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は値Ｐ＝１に相当
する単位信号である に従って形成する。

正規化ユニット30内での強度正規化と、それに続いて
のフィルタ40および計算ユニット50を用いての温度補償
とにより、こうして強度変動の影響も温度変動の影響も
ほぼ補償されている交流電圧Ｕに対する測定信号Ｓが得
られる。

図７中に示されている偏光子５、ポッケルス効果素子
３′′、λ/4板６および検光子７の光学的直列回路の代
わりに、偏光子５、λ/4板６、ポッケルス効果素子
３′′および検光子７から成る光学的直列回路が設けら
れていてもよい。すなわちλ/4板６とポッケルス効果素
子３′′との順序は交換されていてもよい。この場合、
測定光Ｌはポッケルス効果素子３′′への入結合の前に
円偏光させられる。

さらに、光源４および偏光子５の代わりに、偏光した
測定光Ｌをポッケルス効果素子３′′またはλ/4板６へ
入結合させるためにたとえばレーザーダイオードのよう
な直線偏光した光を送り出すための光源が設けられてい
てもよい。光導波路43はその場合には好ましくは偏光保
持性の光導波路である。

光部分信号LS1またはLS2の伝送はさらにフリービーム
装置においても行われ得る。検光子７はさらにλ/4板６
またはポッケルス効果素子３′′と偏光保持性の光導波
路を介して接続されていてよい。

図８は測定信号Ｓおよび補償されていない信号Ｐの温
度依存性を測定した結果を示す。測定誤差ε＝ε（Ｔ）
が温度Ｔの関数として示されている。個々の点は測定さ
れた値に相応する。εＰは付されている曲線はまだ温度
補償されていない信号Ｐにおける温度に関係する測定誤
差に相応する。温度の上昇と共に測定誤差が近似的に直
線的に増大することがわかる。εＳを付されている曲線
は温度補償されている測定信号Ｓにおける温度に関係す
る測定誤差に相応する。それによれば測定誤差はある温
度範囲にわたりほぼ一定である。示されている測定値は
交流電流を測定するための図６による装置により測定さ
れた。

測定信号Ｓは式（１）、（２）または（３）の１つを
用いるほかに、図示されていない実施例では、予め求め
られて少なくとも１つのメモリに記憶されている値表を
用いても、または予め求められて記憶されている較正関
数を用いても、強度正規化された信号Ｐの交流信号成分
PACおよび直流信号成分PDCから導き出され得る。交流信
号成分PACおよび直流信号成分PDCに対する各々の値対に
値表または較正関数を用いて測定信号Ｓが交流信号成分
PACおよび直流信号成分PDCの関数Ｆ（PAC,PDC）として
対応付けられる。記憶されている値の間に位置する現在
の信号PACおよびPDCに対してはその際に従来の仕方で内
挿が行われる。付属の関数Ｆ（PAC,PDC）は実験的に求
められてもよいし、理論的に近似されてもよい。

特別な実施例では測定信号Ｓに対する関数Ｆ（PAC,PD
C）として交流信号成分PACと直流信号成分PDCのみの関
数ｆ（PDC）との積PAC＊ｆ（PDC）が使用される。関数
ｆ（PDC）はその際に必要な較正測定の数を減ずるため
に相応に適合された係数を有するフィット関数として直
流信号成分PDCの直線的または二乗関数によっても近似
され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 Ｐ４４２６１３７．３ (32)優先日 1994年７月22日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (72)発明者 ニーウイツシユ、ヨアヒム ドイツ連邦共和国 デー‐90425 ニユ ルンベルク シユトラールズンダー シ ユトラーセ 14 (56)参考文献 特開 平１−292263（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−237477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−29174（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128673（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 15/24 G01R 19/00 G01R 33/032

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気交流量（Ｘ）を測定するための方法に
   おいて、 ａ）偏光した測定光（Ｌ）が電気交流量（Ｘ）の影響下
   にあるセンサ要素（３）に入結合され，また測定光
   （Ｌ）の偏光がセンサ要素（３）の通過の際に電気交流
   量（Ｘ）に関係して変更され、 ｂ）測定光（Ｌ）の変更がセンサ要素（３）の通過後に
   相い異なる偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信
   号（LS1およびLS2）に分割され、 ｃ）両光部分信号（LS1およびLS2）がそれぞれ電気強度
   信号S1またはS2に変換され、 ｄ）これらの両電気強度信号S1およびS2から強度正規化
   された信号 Ｐ＝（S1−S2）／（S1＋S2） が導き出され、 ｅ）この強度正規化された信号Ｐがその交流信号成分PA
   Cおよびその直流信号成分PDCに分解され、 ｆ）強度正規化された信号Ｐの交流信号成分PACおよび
   その直流信号成分PDCから電気交流量（Ｘ）に対するほ
   ぼ温度補償された測定信号Ｓが導き出される ことを特徴とする電気交流量の測定方法。
2. 【請求項２】測定信号Ｓが強度正規化された信号Ｐの交
   流信号成分PACおよびその直流信号成分PDCから規則 Ｓ＝（ａ＊PAC＋ｂ＊１）／（ｃ＊PDC＋ｄ＊１） ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、
   ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は両強度信号S1または
   S2の１つが消滅するときの強度正規化された信号Ｐに等
   しい絶対値を有する単位信号である に従って導き出されることを特徴とする請求項１記載の
   方法。
3. 【請求項３】係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが、測定信号Ｓの
   温度依存性が少なくとも近似的に最小であるように設定
   されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが主として規則 ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝Ｋおよびｄ＝１ ここでＫは実の補正係数 により設定されることを特徴とする請求項２または３記
   載の方法。
5. 【請求項５】係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが規則 ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝１およびｄ＝Ｋ′ ここでＫ′は実の補正係数 により設定されることを特徴とする請求項２または３記
   載の方法。
6. 【請求項６】測定信号Ｓが強度正規化された信号Ｐの交
   流信号成分PACおよび直流信号成分PDCから予め求められ
   た値表または較正関数を用いて導き出されることを特徴
   とする請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】交流電圧（Ｕ）または交流磁界を測定する
   ため、センサ要素としてポッケルス効果素子（３′′）
   が使用されることを特徴とする請求項１ないし６の１つ
   に記載の方法。
8. 【請求項８】電流導体（２）中の交流電流（Ｉ）を測定
   するため、センサ要素として電流導体（２）に付設され
   ているファラデー効果素子（３′）が使用されることを
   特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
9. 【請求項９】直線偏光した測定光（Ｌ）が使用されるこ
   とを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の方法。
10. 【請求項１０】円偏光した測定光（Ｌ）が使用されるこ
    とを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の方法。
11. 【請求項１１】補正係数Ｋと、ファラデー効果素子
    （３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデ
    ー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の
    入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光
    （Ｌ）を両光部分信号（LS1およびLS2）に分割するため
    に設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結
    合角θとが少なくとも近似的に下記の条件 cos（２θ＋２η）＝−2/（3K） sin（２θ−２η）＝１ を満足するように設定されることを特徴とする請求項
    ４、８および９の１つに記載の方法。
12. 【請求項１２】補正係数Ｋ′と、ファラデー効果素子
    （３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデ
    ー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の
    入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光
    （Ｌ）を両光部分信号（LS1およびLS2）に分割するため
    に設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結
    合角θとが少なくとも近似的に下記の条件 cos（２θ＋２η）＝−（2/3）・Ｋ′ sin（２θ−２η）＝１ を満足するように設定されることを特徴とする請求項
    ５、８および９の１つに記載の方法。
13. 【請求項１３】電気交流量（Ｘ）を測定するための装置
    において、 ａ）偏光した測定光（Ｌ）を電気交流量（Ｘ）の影響下
    にあるセンサ要素（３）に入結合させるための手段
    （４、５）が設けられており、センサ要素（３）内で測
    定光（Ｌ）の偏光が電気交流量（Ｘ）に関係して変更さ
    れ、また ｂ）測定光（Ｌ）の偏光をセンサ要素（３）の通過後に
    相い異なる偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信
    号（LS1およびLS2）に分割するための手段（７）が設け
    られており、 ｃ）両光部分信号（LS1およびLS2）をそれぞれ電気強度
    信号S1またはS2に変換するための手段（12および13）が
    設けられており、 ｄ）これらの両電気強度信号S1およびS2から強度正規化
    された信号Ｐ＝（S1−S2）／（S1＋S2）を導き出すため
    の手段（30）が設けられており、 ｅ）この強度正規化された信号Ｐをその交流信号成分PA
    Cおよびその直流信号成分PDCに分解するための手段（4
    0）が設けられており、 ｆ）強度正規化された信号Ｐの交流信号成分PACおよび
    その直流信号成分PDCから電気交流量（Ｘ）に対するほ
    ぼ温度補償された測定信号Ｓを導き出すための手段（5
    0）が設けられている ことを特徴とする電気交流量の測定装置
14. 【請求項１４】強度正規化された信号Ｐの交流信号成分
    PACおよび直流信号成分PDCから測定信号Ｓを導き出すた
    めの手段が、測定信号Ｓを規則 Ｓ＝（ａ＊PAC＋ｂ＊１）／（ｃ＊PDC＋ｄ＊１） ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、
    ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は、両強度信号S1また
    はS2の１つが消滅するときに、強度正規化された信号Ｐ
    の絶対値に等しい絶対値を有する値Ｐ＝１に相当する単
    位信号である に従って求める計算ユニット（50）を含んでいることを
    特徴とする請求項13記載の装置。
15. 【請求項１５】係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが、測定信号Ｓ
    の温度依存性が少なくとも近似的に最小であるように設
    定されていることを特徴とする請求項14記載の装置。
16. 【請求項１６】係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが規則 ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝Ｋおよびｄ＝１ ここでＫは実の補正係数 により設定されていることを特徴とする請求項14または
    15記載の装置。
17. 【請求項１７】係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが規則 ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝１およびｄ＝Ｋ′ ここでＫ′は実の補正係数 により設定されていることを特徴とする請求項14または
    15記載の装置。
18. 【請求項１８】交流電圧（Ｕ）または交流電界を測定す
    るため、センサ要素としてポッケルス効果素子
    （３′′）が設けられていることを特徴とする請求項13
    ないし17の１つに記載の装置。
19. 【請求項１９】交流電流（Ｉ）を測定するため、センサ
    要素としてファラデー効果素子（３′′）が設けられて
    いることを特徴とする請求項13ないし17の１つに記載の
    装置。
20. 【請求項２０】円偏光した測定光（Ｌ）をセンサ要素
    （３）に入結合されるための手段（４、５、６）が設け
    られていることを特徴とする請求項13ないし18の１つに
    記載の装置。
21. 【請求項２１】直線偏光した測定光（Ｌ）をセンサ要素
    （３）に入結合させるための手段（４、５）が設けられ
    ていることを特徴とする請求項13ないし19の１つに記載
    の装置。
22. 【請求項２２】補正係数Ｋと、ファラデー効果素子
    （３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデ
    ー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の
    入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光
    （Ｌ）を両光部分信号（LS1およびLS2）に分割するため
    に設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結
    合角θとが少なくとも近似的に下記の条件 cos（２θ＋２η）＝−2/（3K） sin（２θ−２η）＝１ を満足するように設定されることを特徴とする請求項1
    6、19および21の１つに記載の装置。
23. 【請求項２３】補正係数Ｋ′と、ファラデー効果素子
    （３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデ
    ー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の
    入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光
    （Ｌ）を両光部分信号（LS1およびLS2）に分割するため
    に設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結
    合角θとが少なくとも近似的に下記の条件 cos（２θ＋２η）＝−（2/3）・Ｋ′ sin（２θ−２η）＝１ を満足するように設定されることを特徴とする請求項1
    7、19および21の１つに記載の装置。
24. 【請求項２４】強度正規化された信号Ｐの交流信号成分
    PACおよび直流信号成分PDCから測定信号Ｓを導き出すた
    めの手段が予め求められた値表または較正関数を記憶す
    るための少なくとも１つのメモリを含んでいることを特
    徴とする請求項13記載の装置。