JP4467842B2 - Optical applied measuring equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の偏光特性の変化を利用して物理量の変化を測定する光応用測定装置に関するものであり、特に、電流・電圧の測定や温度の測定に好適な光応用測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光学素子を用いて電流を測定する光電流測定装置は、小型で絶縁性が高く、飽和による直線性の低下が無く、さらには高速応答で不燃性であることから、ガス絶縁電力機器等における電流測定に使用する理想的な測定装置として注目されてきた。光学利用の典型的な光電流測定装置は、電気導体の近傍に配置された光学素子あるいは電気導体を取り巻くシングルモードファイバからなるファイバコイルをセンサとして使用している。
【0003】
これらの光電流測定装置においては、磁気光学ファラデー効果の結果として、導体を流れる電流の変化に応じて、ファイバコイルなどの光学素子を通る光の偏光方位が変化する。ここで、ファラデー効果は、直線偏光のビームが磁場方向に物質を通るとき、その直線偏光の偏光面が回転することであり、ファラデー複屈折の結果である。また、ファラデー複屈折は、磁場に平行な物質を通る左円偏光と右円偏光との屈折率の差である。
【0004】
一方、光電流測定装置の感度は、温度変動によって大幅に変動し、例えば、−40℃〜+80℃という広範に変動する温度範囲を有する環境で使用される極めて精密な光電流測定装置であっても、許容できないほど変動することが認識されている。
【0005】
技術文献では、ファイバコイルをセンサとして用いた光電流測定装置について、ファイバコイルの感度に対する温度の影響は次の3つの異なる現象に関連することが認識されている。すなわち、(i)検知ファイバの直線複屈折の変化、(ii)検知ファイバを保護する材料によって誘発されるストレスによる直線複屈折の変化、(iii)ファイバコア材料のヴェルデ定数の変化、である。
【0006】
ここで、ヴェルデ定数は、ファラデー効果を表す方程式、θ=μNVIの比例定数Vである。ただし、θは偏光面の回転角度、μはファイバコア材料の透過度、Nは取り囲むファイバループの巻回数、Iは導体の電流である。言い換えれば、ヴェルデ定数は、与えられた磁場を備えた物質中の平面偏光の回転角を、その物質の光路長と磁場の強さとの積で割ったものに等しく、温度と光信号の波長との両方の関数である。
【0007】
従来、光電流測定装置におけるこのような温度変動に起因する感度の変動を補正するために、いくつかの技術が提案されている。
例えば、センサ近傍の温度をモニタして、ヴェルデ定数の温度依存に関連する経験データに従って、検出器出力の値を調節する装置が知られている。このような装置は、電子処理が複雑化する上、光電子部品の数も増加するため、概して装置のコストが上がる。
【0008】
これに対し、コストを上げずに温度による感度の変動を補正する方法として、例えば、特開表11−512826号には、ファイバの旋光を用いた方法が提案されている。図4はこの従来技術の光電流測定装置の構成を示す構成図である。
【0009】
この図4に示す光電流測定装置においては、光源31には、第1の光ファイバ32、第2の光ファイバ33、および第1のPZファイバ34を介してファイバコイル35の入力端が接続され、ファイバコイル35の出力端は、所定の好みのバイアス角度に調節される第2のPZファイバ36を介して検出器37に接続されている。
【0010】
この光電流測定装置においては、ファイバコイル35の出力のあらかじめ選択されたチャネルを第2のPZファイバ32の軸で調節することによってヴェルデ定数の温度による変動を補正するようになっている。すなわち、ファイバコイルのベリー位相の温度依存性によるバイアス角度の変化を利用して、ヴェルデ定数の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するようになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の光電流測定装置には、以下に述べるような問題点があった。
【0012】
すなわち、図4の光電流測定装置においては、前述したように、ヴェルデ定数の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するために、入力偏光子または出力偏光子あるいは検知要素の物理的回転、検知コイルの形状に寄与する見かけの円形複屈折であるいわゆるベリー位相( Berry phase の温度依存性を利用している。この場合、ヴェルデ定数の温度依存性とベリー位相の温度依存性は、一般的には共に温度に対しほぼ直線的に変化するのに対して、ベリー位相と光電流測定装置の感度との関係は非線形である。
【0013】
そのため、図4の装置によって実現できる精度には限界があり、かつ、使用温度範囲がある限界を越えると、かえって誤差を大きくすることとなってしまう。さらに、ベリー位相の温度特性自体を設計時に把握することが困難であるため、このことも、光電流測定装置の高精度化を困難にしている。
また、光電流測定装置の電流センサの近傍に配置した温度センサを利用して補正を行う場合には、電流センサと温度センサの取付位置による温度差を正確に把握することが困難であるため、この場合にも、高精度の電流測定を行うことが困難である。
【0014】
一方、以上のような温度変動に起因する精度の限界というこの問題点は、光電流測定装置に限らず、光電圧測定装置においても同様に存在しており、それらの光応用測定装置において一般的に解決すべき課題である。
【0015】
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するために提案されたものであり、その目的は、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することにより、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に測定することを可能としたものである。
【0017】
請求項1記載の発明は、
(a) 直線偏光を出射する1つの光源と、
(b) 入射した直線偏光の偏光方位を変化させる旋光性と、入射した直線偏光の偏光方位を特定の物理量に比例して変化させる光学素子と、
(c) 前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光と、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光とを、それぞれ2方位の偏光成分の光強度信号に変換する変換手段と、
(d) 前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から、前記光学素子の温度に依存する旋光性の変化量を判定し、この旋光性の変化量に基づいて光学素子の温度を判定する処理手段とを備え、
(e) 前記処理手段が、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から前記特定の物理量を判定するにあたり、前記旋光性に基づいて判定された温度により、前記特定の物理量に基づく光学素子の偏光方位量を補正することを特徴とする。
【0018】
この発明によれば、旋光性を有する光学素子を出射した光から、2方位の偏光成分の光強度信号を取得して処理手段で補正することによって、旋光性のある光学素子を用いても、その旋光性を補正することが可能であるため、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に測定することが可能となる。
【0019】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、旋光の大きさが温度に依存する光学素子であり、処理手段が、光学素子の旋光の大きさから温度を求めるように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、その旋光の大きさに温度依存性を有する光学素子を使用することにより、その光学素子の旋光の大きさに基づいて高精度の温度測定が可能となる。
【0020】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例して変化させるファラデー素子であり、処理手段が、変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた磁界の大きさ、あるいは、その磁界を生成させた電流の大きさを求めるように構成されたことを特徴としている。
【0021】
この発明によれば、旋光性を有するファラデー素子という1つのセンサにより、磁界または電流と温度という2種類の物理量を測定することが可能であり、かつ、センサ自体の磁界、温度に対する感度を相互に補正し合うことによって、高精度の測定が可能となる。
【0022】
請求項4記載の発明は、請求項2記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例して変化させるポッケルス素子であり、処理手段が、変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた電界の大きさ、あるいは、その電界を生成させた電圧を求めるように構成されたことを特徴としている。
【0023】
この発明によれば、旋光性を有するポッケルス素子という1つのセンサにより、電界または電圧と温度という2種類の物理量を測定することが可能であり、かつ、センサ自体の電界、温度に対する感度を相互に補正し合うことによって、高精度の測定が可能となる。
【0024】
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、捻りを加えた光ファイバであることを特徴としている。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の光応用測定装置において、捻りを加えた光ファイバが、アニーリングの施されていない石英ファイバであることを特徴としている。
【0025】
これらの請求項5、6の発明によれば、センサとなる旋光性を有する光学素子を、特に捻りを加えた光ファイバとすることによって、測定対象である磁界・電流、電界・電圧、あるいは温度等の物理量に対する感度を任意に調整することができるため、センサの使用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
[構成]
図1は、本発明による光応用測定装置を適用した第1の実施の形態として、電流測定装置の1つの形態を示す構成図である。この電流測定装置は、光源ドライバ1、光源2、送信ファイバ3、結合レンズ4、偏光子5、ファラデー素子6、PBS(ポラライジングビームスプリッタ)7、2つの検出器8,9、および電子回路10を備えている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源2からの光が電子回路10から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【0027】
まず、光源ドライバ1によって駆動される光源2からの光は、送信ファイバ3を伝播して結合レンズ4で平行光にされ、偏光子5により偏光子の軸方向の1つの直線偏光成分のみが出射され、ファラデー素子6に入射されるようになっている。すなわち、これらの構成要素1〜5によって、本発明における「直線偏光を出射する光源」が構成されている。
【0028】
また、センサとなるファラデー素子6としては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用されており、このファラデー素子6は、被測定電流の流れる導体Cの近傍に設置されている。すなわち、偏光子5からファラデー素子6に入射した直線偏光が、ファラデー素子6を透過する間に、導体Cを流れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるようになっている。ファラデー素子6から出射した光は、PBS7に入射されるようになっている。
【0029】
ここで、PBS7は、ファラデー旋光角がゼロで基準温度の場合に入射偏光方位が45°となるように設置されており、センサであるファラデー素子6からの光を入射して直交する2方位の偏光成分の光強度信号を得るようになっている。すなわち、このPBS7は、本発明における変換手段に相当する。
【0030】
そして、PBS7で得られた2方位の偏光成分の光強度信号を、2つの検出器8,9でそれぞれ光電変換し、得られた2つの信号から、電子回路10によって電流値を演算し、得られた信号を出力するようになっている。すなわち、これらの検出器8,9および電子回路10によって、本発明における処理手段が構成されている。
【0031】
この場合、電子回路10では、次のような信号処理を行うことにより、温度および電流を求めるようになっている。
2つの検出器8,9で光電変換された2つの信号は、電流ゼロのときに出力されているバイアス成分と電流による変調成分に分けて考えることができる。
【0032】
まず、電流がゼロの時に出力されているバイアス成分のx成分Vxとy成分Vyは、Kは損失も含めた入射光強度をK、温度による旋光の変化(°)をΔαとすると、次の式(1)、(2)でそれぞれ表される。
【数1】
Vx=K・sin2(45°+Δα) … (1)
Vy=K・cos2(45°+Δα) … (2)
【0033】
これらの式(1)、(2)から、次の式(3)が得られる。
【数2】

Figure 0004467842
この式(3)からわかるように、バイアス成分のx成分Vxとy成分Vyから温度による旋光の変化Δαを求めることができるため、温度とΔαとの関係が既知であれば、温度を求めることができる。
【0034】
また、電流による変調成分のx成分Vxとy成分Vyは、電流によるファラデー旋光角をFとすると、変調成分次の式(4)、(5)でそれぞれ表される。
【数3】
Vx=K・{sin(45°+Δα+F)−sin(45°+Δα)}2
… (4)
Vy=K・{cos(45°+Δα+F)−cos(45°+Δα)}2
… (5)
ここで、Δαは式(3)から求められるので、式(4)、(5)から、ファラデー旋光角Fを求めることにより、電流を求めることができる。
【0035】
[作用効果]
以上のように、本実施の形態においては、旋光性を有するファラデー素子6という同一のセンサで電流と温度の両方を測定することができる。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得られる。
【0036】
すなわち、例えば、センサのヴェルデ定数に温度依存性がある場合でも、このセンサがセンサ素子そのものの温度を測定していることから、電流センサ近辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる電流センサと温度センサの取付位置での温度差を考慮する必要がなく、電流測定時の温度による影響の補正を高精度に行うことができる。もちろん、温度測定時の磁界による影響の補正についても同様に高精度化が図れることはいうまでもない。
【0037】
また、電流測定が不要で、温度測定のみを必要とする場合であっても、電流測定装置と同一の機器構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリットが得られる。
【0038】
[第2の実施の形態]
[構成]
図2は、本発明による光応用測定装置を適用した第2の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成図である。この電流測定装置は、前述した第1の実施の形態に係る図1の装置において、光源2と2つの検出器8,9との間の部分を全て光ファイバ型の素子で構成したものである。
【0039】
すなわち、光源2には、送信ファイバ3、第1のファイバ偏光子11、センサファイバ12、偏波面保持カプラ13が順次接続されている。この偏波面保持カプラ13の各出射ポートには、第2のファイバ偏光子14と第3のファイバ偏光子15がそれぞれ接続され、これらの偏光子14,15は、受信ファイバ16,17を介して2つの検出器8,9にそれぞれ接続されている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源2からの光が電子回路10から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【0040】
まず、光源ドライバ1によって駆動される光源2からの光は、送信ファイバ3を伝播して第1のファイバ偏光子11で直線偏光にされ、この直線偏光がセンサファイバ12へ入射されるようになっている。ここで、センサファイバ12は、捻りを加えることで旋光性を持たせた光ファイバ、望ましくは、アニーリングの施されていない石英ファイバであり、被測定電流の流れる導体Cの周りを周回して配置されている。すなわち、ファイバを透過する直線偏光が、導体Cを流れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるようになっている。
【0041】
偏波面保持カプラ13は、その軸が第1のファイバ偏光子11の出射偏光軸に対して電流がゼロで基準温度の場合に45°傾くように設置されている。この偏波面保持カプラ13の一方の出射ポートに接続された第2のファイバ偏光子14は、偏波面保持カプラ13の軸と一致した偏光成分のみを透過するようになっており、偏波面保持カプラ13の他方の出射ポートに接続された第3のファイバ偏光子15は、偏波面保持カプラ13の軸と直交した成分のみを透過するようになっている。すなわち、これらの第2、第3のファイバ偏光子14,15は、センサファイバ12で生じた偏波面の回転を、直交する2方位の偏光成分の光強度信号に変換するようになっている。
【0042】
そして、第2、第3のファイバ偏光子14,15で得られた2方向の偏光成分の光強度信号は、受信ファイバ16,17によって2つの検出器8,9まで伝送され、これらの検出器8,9でそれぞれ光電変換されるようになっている。なお、2つの検出器8,9で得られた2つの信号から、電子回路10によって電流値を演算し、得られた信号を出力する点は、前述した第1の実施の形態と同様である。
【0043】
[作用効果]
以上のような構成の光電流測定装置によれば、第1の実施の形態の作用効果に加えて、次のような作用効果が得られる。
まず、光源2と2つの検出器8,9との間の部分を全て光ファイバ型の素子で構成したことにより、光の伝播経路中に空間が全く存在しないことになる。そのため、光電流測定装置が振動等を受けた場合でも、振動による光量の変化を生じることがなく、安定した出力を得ることができる。
【0044】
また、この光電流測定装置において、電流に対するセンサの感度SIは、ヴェルデ定数(°/A)をV、ファイバの巻き数をnとすると、次の式(6)で表される。
【数4】
I=V・n … (6)
この式(6)からわかるように、センサファイバ12の巻き数nを変えることによって、センサの感度を自由に変更することができ、様々な電流レンジの計測に容易に対応することができる。
【0045】
また、この光電流測定装置において、温度に対するセンサの感度STは、旋光の温度依存性(°/℃)をdα/dT、ファイバの捻り回数をmとすると、次の式(7)で表される。
【数5】
T=dα/dT・m … (7)
この式(7)からわかるように、温度に対するセンサの感度STは、電流に対するセンサの感度SIとは何ら関係なしに、任意の感度を得ることができる。
【0046】
[第3の実施の形態]
[構成]
図3は、本発明による光応用測定装置を適用した第3の実施の形態として、電圧測定装置の1つの形態を示す構成図である。この電圧測定装置は、前述した第1の実施の形態に係る図1の装置において、旋光性を有するファラデー素子6の代わりに、位相差板21と旋光性を有するポッケルス素子22を配置したものであり、他の部分は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源2からの光が電子回路10から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【0047】
まず、光源2からの光が、送信ファイバ3を伝播して結合レンズ4で平行光にされ、偏光子5により直線偏光として出射される点は第1の実施の形態と同様である。本実施の形態において、偏光子5からの直線偏光は、位相差板21を介してセンサとなるポッケルス素子22に入射されるようになっている。
【0048】
すなわち、偏光子5からの直線偏光をそのままポッケルス素子22に入射して出射偏光状態を測定することによって電圧を測定した場合には、電圧が正の時と負の時で同じ信号が出力されてしまうため、位相差板21を用いて光学的なバイアスを予め加えておくことが、一般的に行われている。位相差板21から出射した光は、ポッケルス素子22に入射され、ポッケルス素子22を透過する間に、電圧によって発生する電界に比例した位相差を受け、ポッケルス素子22から出射した光は、PBS7に入射されるようになっている。ここで、センサとなるポッケルス素子22としては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用されている。
【0049】
なお、PBS7によって、直交する2方位の偏光成分の光強度信号を得て、これらの光強度信号を2つの検出器8,9でそれぞれ光電変換する点は、第1の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては、検出器8,9で得られた2つの信号から、電子回路10によって電圧値を演算し、信号を出力するようになっている。
【0050】
この場合、電子回路10では、次のような信号処理を行うことにより、温度および電圧を求めるようになっている。
2つの検出器8,9で光電変換された2つの信号は、電圧ゼロのときに出力されているバイアス成分と電流による変調成分に分けて考えることができる。
【0051】
まず、電圧がゼロのときに出力されているバイアス成分のx成分Vxとy成分Vyは、Kは損失も含めた入射光強度をK、温度による旋光の変化(°)をΔαとすると、次の式(8)、(9)でそれぞれ表される。
【数6】
Vx=K・sin(45°+Δα) … (8)
Vy=K・cos(45°+Δα) … (9)
【0052】
これらの式(8)、(9)式から、次の式(10)が得られる。
【数7】
Figure 0004467842
この式(10)からわかるように、バイアス成分のx成分Vxとy成分Vyから温度による旋光の変化Δαを求めることができるため、温度とΔαとの関係が既知であれば、温度を求めることができる。
【0053】
また、電圧は、ポッケルス効果によって生じる位相変化による偏光度の変化を測定することによって求めることができる。
【0054】
[作用効果]
以上のように、本実施の形態においては、旋光性を有するファラデー素子6という同一のセンサで電圧と温度の両方を測定することができる。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得られる。
【0055】
すなわち、センサがセンサ素子そのものの温度を測定していることから、電圧センサ近辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる取付位置での温度差を考慮する必要がなく、電圧測定時の温度による影響の補正を高精度に行うことができ、温度測定時の電界による影響の補正についても同様に高精度化が図れる。
【0056】
また、電圧測定が不要で、温度測定のみを必要とする場合であっても、電圧測定装置と同一の機器構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリットが得られる。
【0057】
[他の実施の形態]
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な形態が実施可能である。
例えば、第3の実施の形態の変形例として、第2の実施の形態と同様に、光源2と検出器8,9との間の部分を光ファイバ型の素子で構成することにより、第2の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0058】
すなわち、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することができる限り、直線偏光を出射する光源、センサとなる光学素子、光学素子を出射した光を光強度信号に変換する変換手段、光強度信号から特定の物理量を求める処理手段、等の各部の具体的な構成は自由に選択可能である。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することにより、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光応用測定装置を適用した第1の実施の形態として、電流測定装置の1つの形態を示す構成図である。
【図2】本発明による光応用測定装置を適用した第2の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成図である。
【図3】本発明による光応用測定装置を適用した第3の実施の形態として、電圧測定装置の1つの形態を示す構成図である。
【図4】従来技術による光応用電流測定装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
C…導体
1…光源ドライバ
2…光源
3…送信ファイバ
4…結合レンズ
5…偏光子
6…ファラデー素子
7…PBS
8,9…検出器
10…電子回路
11…第1のファイバ偏光子
12…センサファイバ
13…偏波面保持カプラ
14…第2のファイバ偏光子
15…第3のファイバ偏光子
16,17…受信ファイバ
21…位相差板
22…ポッケルス素子
31…光源
32…第1の光ファイバ
33…第2の光ファイバ
34…第1のPZファイバ
35…ファイバコイル
36…第2のPZファイバ
37…検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical applied measurement device that measures changes in physical quantities using changes in polarization characteristics of optical elements, and more particularly to an optical applied measurement device suitable for current / voltage measurement and temperature measurement. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, photocurrent measuring devices that measure current using optical elements are small, highly insulating, have no degradation in linearity due to saturation, and are nonflammable with high-speed response. Has attracted attention as an ideal measuring device used for current measurement. A typical photocurrent measuring device using optics uses an optical element arranged in the vicinity of an electric conductor or a fiber coil made of a single mode fiber surrounding the electric conductor as a sensor.
[0003]
In these photocurrent measuring devices, as a result of the magneto-optical Faraday effect, the polarization direction of light passing through an optical element such as a fiber coil changes according to the change in the current flowing through the conductor. Here, the Faraday effect is that when a linearly polarized beam passes through a substance in the magnetic field direction, the plane of polarization of the linearly polarized light rotates, and is a result of Faraday birefringence. Faraday birefringence is a difference in refractive index between left circularly polarized light and right circularly polarized light that passes through a material parallel to a magnetic field.
[0004]
On the other hand, the sensitivity of the optical current measuring device, varies greatly with the temperature change, for example, a very accurate optical current measuring device used in an environment having a temperature range varying widely as -40 ℃ ~ + 80 ℃ Are recognized to fluctuate unacceptably.
[0005]
In the technical literature, it has been recognized that the influence of temperature on the sensitivity of a fiber coil is related to the following three different phenomena for a photocurrent measuring device using a fiber coil as a sensor. That is, (i) change in linear birefringence of the detection fiber, (ii) change in linear birefringence due to stress induced by the material protecting the detection fiber, and (iii) change in the Verde constant of the fiber core material.
[0006]
Here, the Verde constant is an equation representing the Faraday effect, and is a proportional constant V of θ = μNVI. Where θ is the rotation angle of the polarization plane, μ is the transmittance of the fiber core material, N is the number of turns of the surrounding fiber loop, and I is the current of the conductor. In other words, the Verde constant is equal to the rotation angle of plane polarized light in a material with a given magnetic field divided by the product of the optical path length of the material and the strength of the magnetic field, and the temperature and wavelength of the optical signal. Are both functions.
[0007]
Conventionally, several techniques have been proposed in order to correct sensitivity fluctuations caused by such temperature fluctuations in the photocurrent measuring device.
For example, devices are known that monitor the temperature near the sensor and adjust the value of the detector output according to empirical data related to the temperature dependence of the Verde constant. Such an apparatus complicates electronic processing and increases the number of optoelectronic components, which generally increases the cost of the apparatus.
[0008]
On the other hand, as a method for correcting the variation in sensitivity due to temperature without increasing the cost, for example, JP-A-11-512826 proposes a method using optical rotation of a fiber. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of this conventional photocurrent measuring device.
[0009]
In the photocurrent measuring apparatus shown in FIG. 4, the input end of the fiber coil 35 is connected to the light source 31 via the first optical fiber 32, the second optical fiber 33, and the first PZ fiber 34. The output end of the fiber coil 35 is connected to a detector 37 via a second PZ fiber 36 that is adjusted to a predetermined preferred bias angle.
[0010]
In this photocurrent measuring device, the pre-selected channel of the output of the fiber coil 35 is adjusted by the axis of the second PZ fiber 32 to correct the variation of the Verde constant due to temperature. That is, the change in the sensor sensitivity due to the temperature dependence of the Verde constant is corrected using the change in the bias angle due to the temperature dependence of the belly phase of the fiber coil.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional photocurrent measuring apparatus as described above has the following problems.
[0012]
That is, in the photocurrent measuring apparatus of FIG. 4, as described above, in order to correct the sensor sensitivity variation due to the temperature dependence of the Verde constant, the physical rotation and detection of the input polarizer, the output polarizer, or the detection element are performed. so-called Berry phase is circular birefringence contribute apparent shape of the coil utilizes the temperature dependence of (Berry phase). In this case, both the temperature dependence of the Verde constant and the temperature dependence of the belly phase generally change almost linearly with respect to the temperature, whereas the relationship between the belly phase and the sensitivity of the photocurrent measuring device is Non-linear.
[0013]
Therefore, there is a limit to the accuracy that can be realized by the apparatus shown in FIG. 4, and if the operating temperature range exceeds a certain limit, the error is increased. Furthermore, since it is difficult to grasp the temperature characteristics of the belly phase at the time of design, this also makes it difficult to improve the accuracy of the photocurrent measuring device.
In addition, when performing correction using a temperature sensor arranged in the vicinity of the current sensor of the photocurrent measuring device, it is difficult to accurately grasp the temperature difference due to the mounting position of the current sensor and the temperature sensor. Also in this case, it is difficult to perform highly accurate current measurement.
[0014]
On the other hand, this problem of the accuracy limit due to the temperature fluctuation as described above is not limited to the photocurrent measuring device but also exists in the photovoltage measuring device, and is generally used in these optical application measuring devices. It is a problem to be solved.
[0015]
The present invention has been proposed in order to eliminate the above-described drawbacks of the prior art, and its purpose is to enable accurate measurement of current and voltage with high-precision correction of the influence of temperature. Alternatively, it is to provide a small-sized optical application measuring apparatus that can measure the temperature itself with high accuracy and has high accuracy and excellent stability.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention uses an optical element having optical rotation as an optical element serving as a sensor, and corrects the optical rotation of the optical element, thereby adjusting physical quantities such as current, voltage, and temperature. It is possible to measure with high accuracy.
[0017]
The invention described in claim 1
(a) one light source that emits linearly polarized light;
(b) an optical rotation that changes the polarization direction of the incident linearly polarized light, an optical element that changes the polarization direction of the incident linearly polarized light in proportion to a specific physical quantity, and
(c) When the specific physical quantity is zero, the light emitted linearly polarized light passes through the optical element, and when the specific physical quantity exists, the light emitted linearly polarized light passes through the optical element, Conversion means for converting into light intensity signals of polarization components in two directions,
(d) When the specific physical quantity is zero, based on the light intensity signal of the polarized light component in two directions obtained by the conversion means based on the light emitted through the optical element through the linearly polarized light, the optical element A processing means for determining an optical rotation change amount depending on the temperature, and determining a temperature of the optical element based on the optical rotation change amount;
(e) Based on the light emitted from the linearly polarized light that has passed through the optical element in the presence of the specific physical quantity, the processing means uses the light intensity signal of the polarization component in two directions obtained by the conversion means. In determining the specific physical quantity, the polarization azimuth amount of the optical element based on the specific physical quantity is corrected based on the temperature determined based on the optical rotation.
[0018]
According to the present invention, even if an optical element having optical rotation is used by acquiring the light intensity signal of the polarization component in two directions from the light emitted from the optical element having optical rotation and correcting it by the processing means, Since the optical rotation can be corrected, physical quantities such as current, voltage and temperature can be measured with high accuracy.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the optical applied measurement apparatus according to the first aspect, the optical element having optical rotation is an optical element whose magnitude of optical rotation depends on temperature, and the processing means is an optical rotation of the optical element. It is characterized in that the temperature is obtained from the size.
According to the present invention, by using an optical element having a temperature dependency on the magnitude of the optical rotation, temperature measurement with high accuracy can be performed based on the magnitude of the optical rotation of the optical element.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the optical applied measurement apparatus according to the second aspect, the optical element having optical rotation is a Faraday element that makes linearly polarized light from a light source incident and changes its polarization direction in proportion to a magnetic field. And the processing means is configured to obtain the magnitude of the applied magnetic field or the magnitude of the current that generated the magnetic field from the light intensity signal of the polarization component in two directions obtained by the converting means. It is characterized by that.
[0021]
According to the present invention, it is possible to measure two kinds of physical quantities, that is, a magnetic field or current and temperature, with one sensor called a Faraday element having optical rotation, and the sensitivity of the sensor itself to the magnetic field and temperature can be mutually adjusted. By correcting each other, highly accurate measurement is possible.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to the second aspect, the optical element having optical rotation is a Pockels element that makes linearly polarized light from a light source incident and changes its polarization state in proportion to an electric field. And the processing means is configured to obtain the magnitude of the applied electric field or the voltage that generated the electric field from the light intensity signal of the polarization component in two directions obtained by the converting means. It is said.
[0023]
According to the present invention, it is possible to measure two kinds of physical quantities, that is, an electric field or voltage and temperature, with a single sensor called a Pockels element having optical rotation, and the sensitivity of the sensor itself to the electric field and temperature can be mutually adjusted. By correcting each other, highly accurate measurement is possible.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the optical element having optical rotation is an optical fiber to which twisting is applied.
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to the fifth aspect, the twisted optical fiber is an unannealed quartz fiber.
[0025]
According to these inventions of claims 5 and 6, by using an optical fiber having optical rotation as a sensor, in particular, a twisted optical fiber, the magnetic field / current, electric field / voltage, or temperature to be measured is measured. Since the sensitivity to physical quantities such as these can be arbitrarily adjusted, the range of use of the sensor can be greatly expanded.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
[Constitution]
FIG. 1 is a block diagram showing one form of a current measuring apparatus as a first embodiment to which an optical applied measuring apparatus according to the present invention is applied. This current measuring device includes a light source driver 1, a light source 2, a transmission fiber 3, a coupling lens 4, a polarizer 5, a Faraday element 6, a PBS (polarizing beam splitter) 7, two detectors 8 and 9, and an electronic circuit 10. It has. Below, the detail of the structure of this apparatus is demonstrated sequentially along the flow until the light from the light source 2 is output as a signal from the electronic circuit 10. FIG.
[0027]
First, light from the light source 2 driven by the light source driver 1 propagates through the transmission fiber 3 and is collimated by the coupling lens 4, and only one linearly polarized component in the axial direction of the polarizer is emitted by the polarizer 5. And is incident on the Faraday element 6. That is, these components 1 to 5 constitute the “light source that emits linearly polarized light” in the present invention.
[0028]
Further, as the Faraday element 6 serving as a sensor, an element having optical activity and whose optical rotation depends on temperature is used, and this Faraday element 6 is in the vicinity of the conductor C through which the current to be measured flows. Is installed. That is, the linearly polarized light incident on the Faraday element 6 from the polarizer 5 receives Faraday rotation in proportion to the magnetic field generated by the current flowing through the conductor C while passing through the Faraday element 6. The light emitted from the Faraday element 6 enters the PBS 7.
[0029]
Here, the PBS 7 is installed so that the incident polarization azimuth is 45 ° when the Faraday optical rotation angle is zero and the reference temperature, and the light from the Faraday element 6 that is a sensor is incident to be orthogonal to two directions. A light intensity signal of the polarization component is obtained. That is, this PBS 7 corresponds to the conversion means in the present invention.
[0030]
Then, the light intensity signals of the two-directional polarization components obtained by the PBS 7 are photoelectrically converted by the two detectors 8 and 9, respectively, and the current value is calculated by the electronic circuit 10 from the obtained two signals. The output signal is output. That is, the detectors 8 and 9 and the electronic circuit 10 constitute processing means in the present invention.
[0031]
In this case, the electronic circuit 10 obtains the temperature and current by performing the following signal processing.
The two signals photoelectrically converted by the two detectors 8 and 9 can be divided into a bias component output when the current is zero and a modulation component due to the current.
[0032]
First, the x component Vx and the y component Vy of the bias component that are output when the current is zero are as follows. If K is the incident light intensity including loss and K is the change in optical rotation (°) with temperature, Δα Represented by equations (1) and (2), respectively.
[Expression 1]
Vx = K · sin 2 (45 ° + Δα) (1)
Vy = K · cos 2 (45 ° + Δα) (2)
[0033]
From these equations (1) and (2), the following equation (3) is obtained.
[Expression 2]
Figure 0004467842
As can be seen from this equation (3), since the change Δα of the optical rotation due to the temperature can be obtained from the x component Vx and the y component Vy of the bias component, the temperature is obtained if the relationship between the temperature and Δα is known. Can do.
[0034]
Further, the x component Vx and the y component Vy of the modulation component due to the current are expressed by the following equations (4) and (5), respectively, where F is the Faraday rotation angle due to the current.
[Equation 3]
Vx = K · {sin (45 ° + Δα + F) −sin (45 ° + Δα)} 2
… (Four)
Vy = K · {cos (45 ° + Δα + F) −cos (45 ° + Δα)} 2
… (Five)
Here, since Δα is obtained from the equation (3), the current can be obtained by obtaining the Faraday rotation angle F from the equations (4) and (5).
[0035]
[Function and effect]
As described above, in the present embodiment, both the current and the temperature can be measured by the same sensor called the Faraday element 6 having optical rotation. Therefore, in addition to the simplification of the configuration that can be expected to reduce costs and improve reliability, the following effects can be obtained.
[0036]
That is, for example, even if the sensor's Verde constant is temperature-dependent, since this sensor measures the temperature of the sensor element itself, a current sensor that is problematic when a temperature sensor is attached in the vicinity of the current sensor It is not necessary to consider the temperature difference at the temperature sensor mounting position, and the influence of temperature during current measurement can be corrected with high accuracy. Of course, it goes without saying that high accuracy can be achieved for the correction of the influence of the magnetic field during temperature measurement as well.
[0037]
Even if current measurement is not required and only temperature measurement is required, the temperature measurement device can be realized with the same device configuration as the current measurement device. The merit of ensuring reliability is obtained.
[0038]
[Second Embodiment]
[Constitution]
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the current measuring device as the second embodiment to which the optical applied measuring device according to the present invention is applied. This current measuring device is a device in which the portion between the light source 2 and the two detectors 8 and 9 in the device of FIG. 1 according to the first embodiment described above is composed of optical fiber elements. .
[0039]
That is, the transmission fiber 3, the first fiber polarizer 11, the sensor fiber 12, and the polarization plane holding coupler 13 are sequentially connected to the light source 2. A second fiber polarizer 14 and a third fiber polarizer 15 are connected to each output port of the polarization-maintaining coupler 13, and these polarizers 14 and 15 are connected via receiving fibers 16 and 17. It is connected to two detectors 8 and 9, respectively. Below, the detail of the structure of this apparatus is demonstrated sequentially along the flow until the light from the light source 2 is output as a signal from the electronic circuit 10. FIG.
[0040]
First, light from the light source 2 driven by the light source driver 1 propagates through the transmission fiber 3 and is linearly polarized by the first fiber polarizer 11, and this linearly polarized light enters the sensor fiber 12. ing. Here, the sensor fiber 12 is an optical fiber having optical rotation by twisting, preferably a quartz fiber that is not annealed, and is arranged around the conductor C through which the current to be measured flows. Has been. That is, the linearly polarized light transmitted through the fiber is subjected to Faraday rotator proportional to the magnetic field generated by the current flowing through the conductor C.
[0041]
The polarization plane holding coupler 13 is installed such that its axis is inclined by 45 ° with respect to the output polarization axis of the first fiber polarizer 11 when the current is zero and the reference temperature. The second fiber polarizer 14 connected to one output port of the polarization-maintaining coupler 13 transmits only the polarization component that coincides with the axis of the polarization-maintaining coupler 13. The third fiber polarizer 15 connected to the other output port 13 transmits only the component orthogonal to the axis of the polarization-maintaining coupler 13. That is, the second and third fiber polarizers 14 and 15 convert the rotation of the polarization plane generated in the sensor fiber 12 into light intensity signals of polarization components in two orthogonal directions.
[0042]
Then, the light intensity signals of the polarization components in the two directions obtained by the second and third fiber polarizers 14 and 15 are transmitted to the two detectors 8 and 9 by the receiving fibers 16 and 17, and these detectors. The photoelectric conversion is performed at 8 and 9, respectively. The point that the electronic circuit 10 calculates the current value from the two signals obtained by the two detectors 8 and 9 and outputs the obtained signal is the same as in the first embodiment. .
[0043]
[Function and effect]
According to the photocurrent measuring device configured as described above, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the first embodiment.
First, since all portions between the light source 2 and the two detectors 8 and 9 are configured by optical fiber type elements, there is no space in the light propagation path. Therefore, even when the photocurrent measuring device receives vibration or the like, a stable output can be obtained without causing a change in the amount of light due to the vibration.
[0044]
In this photocurrent measuring device, the sensitivity S I of the sensor with respect to the current is expressed by the following equation (6), where V is the Verde constant (° / A) and n is the number of turns of the fiber.
[Expression 4]
S I = V · n (6)
As can be seen from this equation (6), by changing the number of turns n of the sensor fiber 12, the sensitivity of the sensor can be freely changed, and the measurement of various current ranges can be easily handled.
[0045]
In this photocurrent measuring device, the sensitivity S T of the sensor with respect to temperature is expressed by the following equation (7), where dα / dT is the temperature dependency of optical rotation (° / ° C.) and m is the number of twists of the fiber. Is done.
[Equation 5]
S T = dα / dT · m (7)
As can be seen from this equation (7), the sensitivity S T of the sensor with respect to the temperature can obtain an arbitrary sensitivity regardless of the sensitivity S I of the sensor with respect to the current.
[0046]
[Third Embodiment]
[Constitution]
FIG. 3 is a configuration diagram showing one form of a voltage measuring apparatus as a third embodiment to which the optical applied measuring apparatus according to the present invention is applied. This voltage measuring device is a device in which a phase difference plate 21 and a Pockels element 22 having optical activity are arranged instead of the Faraday element 6 having optical activity in the device of FIG. 1 according to the first embodiment described above. Yes, and other parts are configured in the same manner as in the first embodiment. Below, the detail of the structure of this apparatus is demonstrated sequentially along the flow until the light from the light source 2 is output as a signal from the electronic circuit 10. FIG.
[0047]
First, the light from the light source 2 propagates through the transmission fiber 3, is converted into parallel light by the coupling lens 4, and is emitted as linearly polarized light by the polarizer 5, as in the first embodiment. In the present embodiment, the linearly polarized light from the polarizer 5 is made incident on the Pockels element 22 serving as a sensor via the phase difference plate 21.
[0048]
That is, when the voltage is measured by directly entering the linearly polarized light from the polarizer 5 into the Pockels element 22 and measuring the outgoing polarization state, the same signal is output when the voltage is positive and negative. Therefore, it is common practice to apply an optical bias in advance using the phase difference plate 21. The light emitted from the phase difference plate 21 is incident on the Pockels element 22, receives a phase difference proportional to the electric field generated by the voltage while passing through the Pockels element 22, and the light emitted from the Pockels element 22 enters the PBS 7. It is designed to be incident. Here, as the Pockels element 22 serving as a sensor, an element having optical activity and whose optical rotation depends on temperature is used.
[0049]
Note that the PBS 7 obtains light intensity signals of polarized components in two orthogonal directions and photoelectrically converts these light intensity signals by the two detectors 8 and 9, respectively, as in the first embodiment. However, in this embodiment, a voltage value is calculated by the electronic circuit 10 from the two signals obtained by the detectors 8 and 9, and a signal is output.
[0050]
In this case, the electronic circuit 10 obtains the temperature and voltage by performing the following signal processing.
The two signals photoelectrically converted by the two detectors 8 and 9 can be divided into a bias component output when the voltage is zero and a modulation component due to current.
[0051]
First, the x component Vx and the y component Vy of the bias component output when the voltage is zero, K is the incident light intensity including loss and K is the change of optical rotation (°) due to temperature. (8) and (9), respectively.
[Formula 6]
Vx = K · sin (45 ° + Δα) (8)
Vy = K · cos (45 ° + Δα) (9)
[0052]
From these equations (8) and (9), the following equation (10) is obtained.
[Expression 7]
Figure 0004467842
As can be seen from this equation (10), since the change of optical rotation Δα due to temperature can be obtained from the x component Vx and the y component Vy of the bias component, the temperature is obtained if the relationship between the temperature and Δα is known. Can do.
[0053]
The voltage can be obtained by measuring a change in the degree of polarization due to a phase change caused by the Pockels effect.
[0054]
[Function and effect]
As described above, in the present embodiment, both the voltage and the temperature can be measured by the same sensor called the Faraday element 6 having optical rotation. Therefore, in addition to the simplification of the configuration that can be expected to reduce costs and improve reliability, the following effects can be obtained.
[0055]
In other words, since the sensor measures the temperature of the sensor element itself, it is not necessary to consider the temperature difference at the mounting position that becomes a problem when a temperature sensor is mounted in the vicinity of the voltage sensor. The influence can be corrected with high accuracy, and the correction of the influence due to the electric field at the time of temperature measurement can be similarly improved.
[0056]
Even when voltage measurement is unnecessary and only temperature measurement is required, the temperature measurement device can be realized with the same device configuration as the voltage measurement device, so that the devices can be shared, cost reduction and device The merit of ensuring reliability is obtained.
[0057]
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other forms can be implemented within the scope of the present invention.
For example, as a modification of the third embodiment, as in the second embodiment, the portion between the light source 2 and the detectors 8 and 9 is configured by an optical fiber type element, so that the second The same effect as the embodiment can be obtained.
[0058]
In other words, an optical element having optical activity is used as an optical element serving as a sensor, and a light source that emits linearly polarized light, an optical element serving as a sensor, and an optical element are emitted as long as the optical rotation of the optical element can be corrected. Specific configurations of each unit such as a conversion unit that converts light into a light intensity signal and a processing unit that obtains a specific physical quantity from the light intensity signal can be freely selected.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, an optical element having optical rotation is used as an optical element serving as a sensor, and the optical rotation of this optical element is corrected, thereby correcting the influence of temperature with high accuracy. Therefore, it is possible to provide a small optical application measuring apparatus that can measure current and voltage with high accuracy or can measure temperature itself with high accuracy and has high accuracy and excellent stability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one form of a current measuring device as a first embodiment to which an optical applied measuring device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of a current measuring device as a second embodiment to which the optical applied measuring device according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a configuration diagram showing one form of a voltage measuring apparatus as a third embodiment to which the optical applied measuring apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of an optical applied current measuring device according to the prior art.
[Explanation of symbols]
C ... Conductor 1 ... Light source driver 2 ... Light source 3 ... Transmission fiber 4 ... Coupling lens 5 ... Polarizer 6 ... Faraday element 7 ... PBS
8, 9 ... Detector 10 ... Electronic circuit 11 ... First fiber polarizer 12 ... Sensor fiber 13 ... Polarization plane maintaining coupler 14 ... Second fiber polarizer 15 ... Third fiber polarizer 16, 17 ... Reception fiber DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Phase difference plate 22 ... Pockels element 31 ... Light source 32 ... 1st optical fiber 33 ... 2nd optical fiber 34 ... 1st PZ fiber 35 ... Fiber coil 36 ... 2nd PZ fiber 37 ... Detector

Claims (5)

直線偏光を出射する1つの光源と、
入射した直線偏光の偏光方位を変化させる旋光性と、入射した直線偏光の偏光方位を特定の物理量に比例して変化させる光学素子と、
前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光と、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光とを、それぞれ2方位の偏光成分の光強度信号に変換する変換手段と、
前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から、前記光学素子の温度に依存する旋光性の変化量を判定し、この旋光性の変化量に基づいて光学素子の温度を判定する処理手段とを備え、
前記処理手段が、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から前記特定の物理量を判定するにあたり、前記旋光性に基づいて判定された温度により、前記特定の物理量に基づく光学素子の偏光方位量を補正することを特徴とする光応用測定装置。
One light source that emits linearly polarized light;
An optical rotation that changes the polarization direction of the incident linearly polarized light, an optical element that changes the polarization direction of the incident linearly polarized light in proportion to a specific physical quantity, and
When the specific physical quantity is zero, the linearly polarized light exits through the optical element, and when the specific physical quantity exists, the linearly polarized light exits through the optical element in two directions. Conversion means for converting into a light intensity signal of the polarization component of
Depends on the temperature of the optical element from the light intensity signal of the polarization component in two directions obtained by the conversion means based on the light emitted by the linearly polarized light passing through the optical element when the specific physical quantity is zero And a processing means for determining the optical rotation change amount and determining the temperature of the optical element based on the optical rotation change amount,
Based on the light emitted by the linearly polarized light passing through the optical element in the presence of the specific physical quantity, the processing means determines the specific intensity from the light intensity signals of the two-directional polarization components obtained by the conversion means. In determining a physical quantity, an optical applied measurement apparatus , wherein the polarization azimuth amount of an optical element based on the specific physical quantity is corrected based on a temperature determined based on the optical rotation .
前記旋光性を有する光学素子は、前記光源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例して変化させるファラデー素子であり、前記処理手段は、前記変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた磁界の大きさ、あるいは、その磁界を生成させた電流の大きさを求めるように構成された、ことを特徴とする請求項1記載の光応用測定装置。The optical element having optical rotatory power is a Faraday element that receives linearly polarized light from the light source and changes the polarization direction in proportion to a magnetic field, and the processing means has two directions obtained by the converting means. 2. The applied optical measurement apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured to obtain a magnitude of a given magnetic field or a magnitude of a current that generates the magnetic field from a light intensity signal of a polarization component. . 前記旋光性を有する光学素子は、前記光源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例して変化させるポッケルス素子であり、前記処理手段は、前記変換手段によって得られた2方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた電界の大きさ、あるいは、その電界を生成させた電圧を求めるように構成された、ことを特徴とする請求項1記載の光応用測定装置。The optical element having optical rotatory power is a Pockels element that enters linearly polarized light from the light source and changes its polarization state in proportion to an electric field, and the processing means has two directions obtained by the converting means. 2. The optical applied measurement apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured to obtain a magnitude of a given electric field or a voltage generating the electric field from a light intensity signal of a polarization component. 前記旋光性を有する光学素子は、捻りを加えた光ファイバであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光応用測定装置。The optical applied measuring apparatus according to claim 1 , wherein the optical element having optical rotation is an optical fiber to which twisting is applied. 前記捻りを加えた光ファイバは、アニーリングの施されていない石英ファイバであることを特徴とする請求項4記載の光応用測定装置。Optical fiber plus the twist is applied optical measurement apparatus according to claim 4, characterized in that a quartz fiber which was not subjected to annealing.
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