JPH07146346A - 磁界強度の測定方法およびこれを用いた光磁界センサ - Google Patents
磁界強度の測定方法およびこれを用いた光磁界センサInfo
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- JPH07146346A JPH07146346A JP5292862A JP29286293A JPH07146346A JP H07146346 A JPH07146346 A JP H07146346A JP 5292862 A JP5292862 A JP 5292862A JP 29286293 A JP29286293 A JP 29286293A JP H07146346 A JPH07146346 A JP H07146346A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高感度でかつ、磁界の大きさと
出力の直線性がよく、位相角も小さい測定値を得る方法
と、これを利用した量産性に優れた光磁界センサの提供
を目的とする。 【構成】 磁性ガ−ネットを用いた光磁界センサを
用いて磁界強度を測定する方法において、磁性ガーネッ
トよりの光信号を光検出器で光電変換して電気信号と
し、該電気信号の平方根値を求め、求めた値の交流成分
と直流成分とを分割し、交流成分を直流成分で除して得
た値より磁界強度を求める。 【効果】 広い磁界の範囲で磁界の大きさと演算器
からの出力の直線性が良く、位相角も小さいため、高感
度でかつ高精度な磁界の測定を可能にする。さらに量産
性に優れ低価格化が可能である。また本発明による光磁
界センサは静磁界の大きさを直線性良く測定することも
可能である。
出力の直線性がよく、位相角も小さい測定値を得る方法
と、これを利用した量産性に優れた光磁界センサの提供
を目的とする。 【構成】 磁性ガ−ネットを用いた光磁界センサを
用いて磁界強度を測定する方法において、磁性ガーネッ
トよりの光信号を光検出器で光電変換して電気信号と
し、該電気信号の平方根値を求め、求めた値の交流成分
と直流成分とを分割し、交流成分を直流成分で除して得
た値より磁界強度を求める。 【効果】 広い磁界の範囲で磁界の大きさと演算器
からの出力の直線性が良く、位相角も小さいため、高感
度でかつ高精度な磁界の測定を可能にする。さらに量産
性に優れ低価格化が可能である。また本発明による光磁
界センサは静磁界の大きさを直線性良く測定することも
可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学素子のファラ
デ−効果を用いて静磁界や交流磁界の磁界強度を測定す
る光磁界センサに関するものである。そして、本発明の
光磁界センサは、特に電力を供給する送電線、配電線や
受変電設備（以下キュ−ビクル）、ＧＩＳ(GAS INSULAT
ED SWITCH GEAR)などの電線の周囲に発生する磁界の強
度を測定して電線に流れる電流の大きさを検知するため
に用いるのに最適なものである。
デ−効果を用いて静磁界や交流磁界の磁界強度を測定す
る光磁界センサに関するものである。そして、本発明の
光磁界センサは、特に電力を供給する送電線、配電線や
受変電設備（以下キュ−ビクル）、ＧＩＳ(GAS INSULAT
ED SWITCH GEAR)などの電線の周囲に発生する磁界の強
度を測定して電線に流れる電流の大きさを検知するため
に用いるのに最適なものである。
【０００２】
【従来の技術】発電所から消費者までの電力輸送経路で
ある、送電線、配電線に流れる電流の大きさを測定し異
常を発見する電流センサや、キュ−ビクル、ＧＩＳ内で
使用されている電流センサはトランス型のものが用いら
れてきた。このトランス型電流センサは鉄芯に電線を巻
いたものであり、そのため大型であり、大重量であり、
絶縁性が悪いなどの種々の問題点を含んでいた。この問
題点を解消するため、トランス型電流センサを、これら
の問題点を含まない光磁界センサに置き換える計画が進
められている。
ある、送電線、配電線に流れる電流の大きさを測定し異
常を発見する電流センサや、キュ−ビクル、ＧＩＳ内で
使用されている電流センサはトランス型のものが用いら
れてきた。このトランス型電流センサは鉄芯に電線を巻
いたものであり、そのため大型であり、大重量であり、
絶縁性が悪いなどの種々の問題点を含んでいた。この問
題点を解消するため、トランス型電流センサを、これら
の問題点を含まない光磁界センサに置き換える計画が進
められている。
【０００３】光磁界センサの原理を図を用いて説明す
る。図５は今までに開発されている電流測定用の光磁界
センサの基本構成の１例を示したものである。この光磁
界センサは、光源１、光ファイバ２、レンズ３、偏光ビ
−ムスプリッタ（以下ＰＢＳという）４、半波長板５、
磁気光学材料６、ＰＢＳ７、レンズ８、光ファイバ９、
光検出器１０、演算器１１がこの順に設けられたもので
ある。使用に際しては最低限磁気光学材料６が被測定磁
界（以下「磁界」と示す。）の中に置かれる。
る。図５は今までに開発されている電流測定用の光磁界
センサの基本構成の１例を示したものである。この光磁
界センサは、光源１、光ファイバ２、レンズ３、偏光ビ
−ムスプリッタ（以下ＰＢＳという）４、半波長板５、
磁気光学材料６、ＰＢＳ７、レンズ８、光ファイバ９、
光検出器１０、演算器１１がこの順に設けられたもので
ある。使用に際しては最低限磁気光学材料６が被測定磁
界（以下「磁界」と示す。）の中に置かれる。
【０００４】光源１から出射した光は光ファイバ２を通
りレンズ３、ＰＢＳ４を通過し、ＰＢＳ４により直線偏
光とされ、次いで半波長板５を通過し磁気光学材料６に
入射される。この光は磁気光学材料６を通過するとき
に、磁界の強さに応じて旋光される。この結果、ＰＢＳ
７を通過した光の強度は磁界の強さに応じた値をとるこ
とになる。ＰＢＳ７を通過した光はレンズ８で集光さ
れ、光ファイバ９を経て光検出器１０に至る。光検出器
１０で光は光電変換される。
りレンズ３、ＰＢＳ４を通過し、ＰＢＳ４により直線偏
光とされ、次いで半波長板５を通過し磁気光学材料６に
入射される。この光は磁気光学材料６を通過するとき
に、磁界の強さに応じて旋光される。この結果、ＰＢＳ
７を通過した光の強度は磁界の強さに応じた値をとるこ
とになる。ＰＢＳ７を通過した光はレンズ８で集光さ
れ、光ファイバ９を経て光検出器１０に至る。光検出器
１０で光は光電変換される。
【０００５】磁界が交流磁場の場合、光検出器１０より
出力される信号は交流電圧成分と直流電圧成分との和と
なっている。演算器１１では信号はまず交流電圧成分と
直流電圧成分に分けられ、次に割り算器により交流電圧
成分を直流電圧成分で割った値が算出され、出力され
る。被測定磁界の強度はこの出力の実効値で表されてい
る。ここで交流電圧成分／直流電圧成分を検出する理由
は光源の出射光強度の変動、およびファイバの揺れ等に
よる光量の変動を消去してより正確に磁界強度を検出す
るためである。
出力される信号は交流電圧成分と直流電圧成分との和と
なっている。演算器１１では信号はまず交流電圧成分と
直流電圧成分に分けられ、次に割り算器により交流電圧
成分を直流電圧成分で割った値が算出され、出力され
る。被測定磁界の強度はこの出力の実効値で表されてい
る。ここで交流電圧成分／直流電圧成分を検出する理由
は光源の出射光強度の変動、およびファイバの揺れ等に
よる光量の変動を消去してより正確に磁界強度を検出す
るためである。
【０００６】一方磁界が静磁界の場合検出器１０の出力
は直流成分のみとなる。
は直流成分のみとなる。
【０００７】以上述べたことから分かるように、光磁界
センサは、トランス型電流センサと比較して、耐圧、絶
縁性が高く、小型軽量化可能である等の大きな特徴があ
る。この特徴を一層活かし、更に高感度で低価格化を図
るため、磁気光学材料として量産性が高く、磁気感度の
高い磁性ガーネット、あるいはＢｉ置換型の磁性ガーネ
ットを用いるのが最近の傾向である。
センサは、トランス型電流センサと比較して、耐圧、絶
縁性が高く、小型軽量化可能である等の大きな特徴があ
る。この特徴を一層活かし、更に高感度で低価格化を図
るため、磁気光学材料として量産性が高く、磁気感度の
高い磁性ガーネット、あるいはＢｉ置換型の磁性ガーネ
ットを用いるのが最近の傾向である。
【０００８】このような磁気感度の高い磁気光学材料の
一つとしてＲＩＧ（Bi: Rare EarthIron Garnet）があ
る。このＲＩＧは迷路状磁区構造をしているので、光が
ＲＩＧを透過する時、磁区が位相格子として働き、透過
光は回折現象を起こす。特開平５−１２６９２４号公報
記載の内容によれば、磁界強度とセンサの出力強度との
直線性を良くするためには、これらの回折光を全て光検
出器に取り込むことが必要となる。しかし、全ての回折
光を光検出器に取り込むことは特別に選択されたレンズ
を用い、このレンズと光学部品との位置関係を極めて精
密に調節することによりはじめて実現可能となる。この
ためセンサの量産性は低く、製造コストは高いものとな
る。一方、センサの生産性を高め、製造コストを低くす
るために、例えば、０次光のみを検出器に取り込むとす
れば、以下の関係より分かる通り磁界強度とセンサの出
力との関係の直線性は失われる。
一つとしてＲＩＧ（Bi: Rare EarthIron Garnet）があ
る。このＲＩＧは迷路状磁区構造をしているので、光が
ＲＩＧを透過する時、磁区が位相格子として働き、透過
光は回折現象を起こす。特開平５−１２６９２４号公報
記載の内容によれば、磁界強度とセンサの出力強度との
直線性を良くするためには、これらの回折光を全て光検
出器に取り込むことが必要となる。しかし、全ての回折
光を光検出器に取り込むことは特別に選択されたレンズ
を用い、このレンズと光学部品との位置関係を極めて精
密に調節することによりはじめて実現可能となる。この
ためセンサの量産性は低く、製造コストは高いものとな
る。一方、センサの生産性を高め、製造コストを低くす
るために、例えば、０次光のみを検出器に取り込むとす
れば、以下の関係より分かる通り磁界強度とセンサの出
力との関係の直線性は失われる。
【０００９】０次光のみを取り込み、従来の演算器を使
用して得られる出力と磁界強度との関係は、磁気光学素
子への入力をＩinとし光検出器１０からの出力をＩ0と
したとき、Ｉ0は数１で近似的に求められる。ただし、
Ｉinは、磁気光学材料への入力光量を直接光検出器に入
射したときに、光検出器より得られる電流値の絶対値を
示すものとする。
用して得られる出力と磁界強度との関係は、磁気光学素
子への入力をＩinとし光検出器１０からの出力をＩ0と
したとき、Ｉ0は数１で近似的に求められる。ただし、
Ｉinは、磁気光学材料への入力光量を直接光検出器に入
射したときに、光検出器より得られる電流値の絶対値を
示すものとする。
【００１０】
【数１】 Ｉ0=Ｉin・(cosθcosφ+(H0sinωt/Hs)sinθsinφ)2 ここでθは磁気光学材料のファラデ−回転角、φは２つ
の偏光子間角度差、Hsは飽和磁界強度、H0は外部印加磁
界強度、ωは交流磁界の周波数（即ち、電流の周波
数）、tは時間である。
の偏光子間角度差、Hsは飽和磁界強度、H0は外部印加磁
界強度、ωは交流磁界の周波数（即ち、電流の周波
数）、tは時間である。
【００１１】演算器ではＩ0の直流成分Ｉ0DCと交流成分
Ｉ0ACとに分離される。各々の成分は数２，３となる。
Ｉ0ACとに分離される。各々の成分は数２，３となる。
【００１２】
【数２】 Ｉ0DC=Ｉin・(cos2θcos2φ+H0 2sin2θsin2φ/2Hs2)
【数３】 Ｉ0AC=Ｉin・(H0sin2θsin2φsinωt-H0 2sin2θsin2φcos2ωt/2Hs2) 演算器内の割り算回路で数４に基づきＩ1が求められ
る。この実効値V0は数５で求められる。
る。この実効値V0は数５で求められる。
【００１３】
【数４】Ｉ1=Ｉ0AC／Ｉ0DC
【数５】 数４，５より明らかなように実効値V0は外部印加磁界と
直線的関係にはならず、また被測定値(H0sinωt)がゼロ
になる位相とI1=0となる位相はずれることがわかる（以
後この位相のずれを位相角と称する）。
直線的関係にはならず、また被測定値(H0sinωt)がゼロ
になる位相とI1=0となる位相はずれることがわかる（以
後この位相のずれを位相角と称する）。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、高
感度の磁気光学材料にＲＩＧを用いて安価で、大量生産
に適した光磁界センサを得ようとすると磁界強度と演算
器からの出力との直線性が悪く、また位相角も大きくな
る等の問題点があった。
感度の磁気光学材料にＲＩＧを用いて安価で、大量生産
に適した光磁界センサを得ようとすると磁界強度と演算
器からの出力との直線性が悪く、また位相角も大きくな
る等の問題点があった。
【００１５】本発明はこのような状況に鑑みて、高感度
でかつ、高精度（磁界の大きさと出力の直線性がよく、
位相角も小さい）の測定を可能とし、しかも量産性に優
れた光磁界センサとこれを可能とする磁界強度の測定方
法を提供することを目的とする。
でかつ、高精度（磁界の大きさと出力の直線性がよく、
位相角も小さい）の測定を可能とし、しかも量産性に優
れた光磁界センサとこれを可能とする磁界強度の測定方
法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の方法は、光検出器の出力の平方根値を求め、得られ
た値の交流成分と直流成分とを分割し、交流成分を直流
成分で除して得た値より磁界強度を測定するものであ
る。そして、上記課題を解決する本発明の光磁界センサ
は、主要構成部分が光源、光ファイバ、レンズ、偏光
子、磁性ガ−ネット、偏光子、レンズ、光ファイバ、光
検出器、演算器等から構成される光磁界センサで、光フ
ァイバよりの信号を光検出器で光電変換し電気信号と
し、該電気信号を演算処理し、出力を得る光磁界センサ
において、演算器が主として光検出器の出力の平方根値
を求める回路と、求められた値の交流成分と直流成分と
を分割する回路と、求めた交流成分を直流成分で除す回
路とから構成されているものである。また、これらの回
路は各々分離し、相互に結線して光磁界センサを構成し
てもよく、また平方根演算回路を光検出器側に設けても
よい。
明の方法は、光検出器の出力の平方根値を求め、得られ
た値の交流成分と直流成分とを分割し、交流成分を直流
成分で除して得た値より磁界強度を測定するものであ
る。そして、上記課題を解決する本発明の光磁界センサ
は、主要構成部分が光源、光ファイバ、レンズ、偏光
子、磁性ガ−ネット、偏光子、レンズ、光ファイバ、光
検出器、演算器等から構成される光磁界センサで、光フ
ァイバよりの信号を光検出器で光電変換し電気信号と
し、該電気信号を演算処理し、出力を得る光磁界センサ
において、演算器が主として光検出器の出力の平方根値
を求める回路と、求められた値の交流成分と直流成分と
を分割する回路と、求めた交流成分を直流成分で除す回
路とから構成されているものである。また、これらの回
路は各々分離し、相互に結線して光磁界センサを構成し
てもよく、また平方根演算回路を光検出器側に設けても
よい。
【００１７】なお、本発明の光磁界センサは磁性ガーネ
ット膜の回折光の全てを光検出器取り込まない場合に特
に有効である。
ット膜の回折光の全てを光検出器取り込まない場合に特
に有効である。
【００１８】
【作用】本発明の光磁界センサでは、平方根演算回路、
あるいは平方根演算器により光検出器の出力を１／２乗
し、次いで、交流成分と直流成分とに分割し、交流成分
を直流成分で除し、得た値を出力とする。このようにす
るため、磁気光学材料からの回折光の全てを光検出器に
取り込まなくても、例えば回折光の０次光のみを光検出
器に取り込んでも、磁界の大きさと光磁界センサの出力
との直線性が改良される。
あるいは平方根演算器により光検出器の出力を１／２乗
し、次いで、交流成分と直流成分とに分割し、交流成分
を直流成分で除し、得た値を出力とする。このようにす
るため、磁気光学材料からの回折光の全てを光検出器に
取り込まなくても、例えば回折光の０次光のみを光検出
器に取り込んでも、磁界の大きさと光磁界センサの出力
との直線性が改良される。
【００１９】なお、０次光のみを意識的に光検出器に取
り込むには図１の磁気光学素子４とレンズ６の距離を離
す、あるいはレンズ６とファイバ７の距離を調節するこ
とで容易に実現できる。
り込むには図１の磁気光学素子４とレンズ６の距離を離
す、あるいはレンズ６とファイバ７の距離を調節するこ
とで容易に実現できる。
【００２０】
（実施例１）図１に本発明の光磁界センサの１例を示し
た。図１の光磁界センサは光源１、光ファイバ２、レン
ズ３、ＰＢＳ４、半波長板５、磁気光学材料６、ＰＢＳ
７、レンズ８、光ファイバ９、光検出器１０、平方根演
算回路を持つ演算器１１がこの順に設けられたものであ
る。図１の装置では、光源１に波長０．８５μｍの光を
放射する発光ダイオ−ドを、光ファイバ２および９には
マルチモ−ドファイバを、レンズ３および８にはセルフ
ォクレンズを、６の磁気光学材料に(YbYbBi)3Fe5O12の
組成のＲＩＧを、光検出器１０にはＳｉフォトダイオ−
ドを用いた。
た。図１の光磁界センサは光源１、光ファイバ２、レン
ズ３、ＰＢＳ４、半波長板５、磁気光学材料６、ＰＢＳ
７、レンズ８、光ファイバ９、光検出器１０、平方根演
算回路を持つ演算器１１がこの順に設けられたものであ
る。図１の装置では、光源１に波長０．８５μｍの光を
放射する発光ダイオ−ドを、光ファイバ２および９には
マルチモ−ドファイバを、レンズ３および８にはセルフ
ォクレンズを、６の磁気光学材料に(YbYbBi)3Fe5O12の
組成のＲＩＧを、光検出器１０にはＳｉフォトダイオ−
ドを用いた。
【００２１】さらにＰＢＳ４および７を同一平面上に置
きかつ４５度配置にするために半波長板５を磁気光学素
子６の直前に配置した。演算器１０は平方根演算回路
と、フィルタにより直流成分と交流成分とを分離する回
路と、交流成分を直流成分で除すための演算回路とから
構成した。そして、評価は演算器の出力電圧の実効値を
求め行った。
きかつ４５度配置にするために半波長板５を磁気光学素
子６の直前に配置した。演算器１０は平方根演算回路
と、フィルタにより直流成分と交流成分とを分離する回
路と、交流成分を直流成分で除すための演算回路とから
構成した。そして、評価は演算器の出力電圧の実効値を
求め行った。
【００２２】なお、この光センサでは磁気光学材料の回
折光の０次光のみが光検出器に入射されるようになって
いる。
折光の０次光のみが光検出器に入射されるようになって
いる。
【００２３】次に、磁界センサに５０Hzの交流磁界の強
度を０〜７００ Ｏｅの範囲で変化させ、演算器からの
出力電圧を得、その実効値と磁界強度の関係を求めた。
その結果を図２に示す。図中のａ（実線）が本発明によ
る光磁界センサの結果である。磁界の大きさの変化に対
して光磁界センサの出力は直線的に変化していることが
わかる。なお、縦軸の出力は検出器の都合により相対値
で示している。
度を０〜７００ Ｏｅの範囲で変化させ、演算器からの
出力電圧を得、その実効値と磁界強度の関係を求めた。
その結果を図２に示す。図中のａ（実線）が本発明によ
る光磁界センサの結果である。磁界の大きさの変化に対
して光磁界センサの出力は直線的に変化していることが
わかる。なお、縦軸の出力は検出器の都合により相対値
で示している。
【００２４】次に数６により比誤差Ｒ（％）を求め、得
た結果を図３に実線で示した。
た結果を図３に実線で示した。
【００２５】
【数６】Ｒ=（（Ｋｎ−Ｋ）／Ｋ）×１００ ここでＫは所望の強度の磁界を印加したさいのセンサ出
力を印加磁界強度で除して得た値であり、Ｋｎは飽和磁
界を印可したさいのセンサ出力を飽和磁界強度で除して
得た値である。
力を印加磁界強度で除して得た値であり、Ｋｎは飽和磁
界を印可したさいのセンサ出力を飽和磁界強度で除して
得た値である。
【００２６】次に磁界の大きさの変化による位相角の変
化を調べた。結果を図４に実線で示した。図４より０〜
７００ Ｏｅの磁界強度の範囲での位相角はほとんどゼ
ロであることがわかる。
化を調べた。結果を図４に実線で示した。図４より０〜
７００ Ｏｅの磁界強度の範囲での位相角はほとんどゼ
ロであることがわかる。
【００２７】本実施例においては、光源より発せられた
光は、光ファイバーを通り、レンズにより平行光線とさ
れ、ＰＢＳ４に入射される。ＰＢＳ４で直線偏光とされ
た光は、磁気光学素子を通過し、磁界の強さに応じて旋
光され、ＰＢＳ７を通過する。そして、レンズにより光
ファイバに断面に集光され、光検出器１０に至る。
光は、光ファイバーを通り、レンズにより平行光線とさ
れ、ＰＢＳ４に入射される。ＰＢＳ４で直線偏光とされ
た光は、磁気光学素子を通過し、磁界の強さに応じて旋
光され、ＰＢＳ７を通過する。そして、レンズにより光
ファイバに断面に集光され、光検出器１０に至る。
【００２８】本装置では磁気光学素子の回折光の０次光
のみを光ファイバーに集光しているため、磁気光学材料
への入力をＩinとし光検出器１０からの出力をＩ0とし
たとき、Ｉ0は近似的に数７で求められる。ただし、Ｉ
inは、磁気光学材料への入力光量を直接光検出器に入射
したときに、光検出器より得られる電流値の絶対値を示
すものとする。
のみを光ファイバーに集光しているため、磁気光学材料
への入力をＩinとし光検出器１０からの出力をＩ0とし
たとき、Ｉ0は近似的に数７で求められる。ただし、Ｉ
inは、磁気光学材料への入力光量を直接光検出器に入射
したときに、光検出器より得られる電流値の絶対値を示
すものとする。
【００２９】
【数７】 Ｉ0=Ｉin・(cosθcosφ+(H0sinωt/Hs)sinθsinφ)2 ここでθは磁気光学材料のファラデ−回転角、φは２つ
の偏光子間角度差、Hsは飽和磁界強度,H0は外部印加磁
界強度、ωは交流磁界の周波数（即ち、電流の周波
数）、tは時間である。
の偏光子間角度差、Hsは飽和磁界強度,H0は外部印加磁
界強度、ωは交流磁界の周波数（即ち、電流の周波
数）、tは時間である。
【００３０】本発明のように光検出器出力を平方根演算
回路を通すことにより、平方根演算回路の出力Ｉ2は数
８となる。
回路を通すことにより、平方根演算回路の出力Ｉ2は数
８となる。
【００３１】
【数８】 Ｉ2=Ｉin 1/2・(cosθcosφ+(H0sinωt/Hs)sinθsinφ) 次いでＩ2の直流成分Ｉ2DCと交流成分Ｉ2ACとが求めら
れる。
れる。
【００３２】
【数９】Ｉ2DC=cosθcosφ
【数１０】Ｉ2AC=(H0sinω/Hs)tsinθsinφ 最後に、割り算回路により数１１に従いＩ3=Ｉ2AC/Ｉ
2DCが求められる。
2DCが求められる。
【００３３】
【数１１】 Ｉ3=((H0sinω/Hs)tsinθsinφ)/(cosθcosφ) そして、Ｉ3の実効値V1は数１２で表される。
【００３４】
【数１２】V1=(H0／(2Hs)1/2)tanθtanφ 数１１，１２より明らかなようにV1は外部印加磁界H0に
比例し、Ｉ3は外部磁界H0sinωtの位相に一致すること
がわかる。このことは、上記測定結果を理論的に裏付け
るものといえる。
比例し、Ｉ3は外部磁界H0sinωtの位相に一致すること
がわかる。このことは、上記測定結果を理論的に裏付け
るものといえる。
【００３５】ところで、磁界が静磁界の場合には、光検
出器からの出力Ｉ3は数１３で示される。
出器からの出力Ｉ3は数１３で示される。
【００３６】
【数１３】Ｉ3=Ｉin・(cosθcosφ+H/Hs sinθsinφ)2 ここでHは静磁界である。
【００３７】そして、平方根演算回路後の出力Ｉ4は数
１４で示される。
１４で示される。
【００３８】
【数１４】 Ｉ4=Ｉin 1/2・(cosθcosφ+H/Hs sinθsinφ) この結果、演算器からの出力は平方根演算器を通ること
で静磁界Hに比例することになる。またこのとき、Ｉ4の
Hに対する感度はθ=φ=９０度のとき最大になることも
わかる。このことから、磁気光学素子にＲＩＧを使用し
て図１の構成として、演算器内の入力側に平方根演算回
路を設けることにより静磁界の大きさと出力の直線性の
よい、量産性に優れた光磁界センサを得ることができる
といえる。
で静磁界Hに比例することになる。またこのとき、Ｉ4の
Hに対する感度はθ=φ=９０度のとき最大になることも
わかる。このことから、磁気光学素子にＲＩＧを使用し
て図１の構成として、演算器内の入力側に平方根演算回
路を設けることにより静磁界の大きさと出力の直線性の
よい、量産性に優れた光磁界センサを得ることができる
といえる。
【００３９】なお、本例では演算器の一部に平方根演算
回路を設けたが、従来の装置の光検出器と演算器との間
に平方根演算器を設けてもよい。
回路を設けたが、従来の装置の光検出器と演算器との間
に平方根演算器を設けてもよい。
【００４０】（従来例）実施例１の光磁界センサと比較
するために、図１の光磁界センサから演算器の中の平方
根演算回路のみを取り除いたもの（図５の従来品と同じ
もの）を作製して、実施例１と同様にして特性評価をお
こなった。結果を図２，３，４に併せて示した。各図中
のｂ（破線）がその結果である。磁界と出力の直線性は
悪く（図２）、比誤差も大きく（図３）、位相角は磁界
の大きさが大きくなるにしたがって大きくなっている
（図４）。この結果は予測され通りであり、好ましくな
いものである。
するために、図１の光磁界センサから演算器の中の平方
根演算回路のみを取り除いたもの（図５の従来品と同じ
もの）を作製して、実施例１と同様にして特性評価をお
こなった。結果を図２，３，４に併せて示した。各図中
のｂ（破線）がその結果である。磁界と出力の直線性は
悪く（図２）、比誤差も大きく（図３）、位相角は磁界
の大きさが大きくなるにしたがって大きくなっている
（図４）。この結果は予測され通りであり、好ましくな
いものである。
【００４１】以上実施例、従来例で示したように、本発
明による光磁界センサは磁界の大きさと出力の直線性が
よく、位相角も小さく、高感度に磁界の測定することが
できる。さらに光学部品間のアライメントが容易である
ため量産性に優れている。
明による光磁界センサは磁界の大きさと出力の直線性が
よく、位相角も小さく、高感度に磁界の測定することが
できる。さらに光学部品間のアライメントが容易である
ため量産性に優れている。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による光磁界
センサは広い磁界の範囲で磁界の大きさと演算器からの
出力の直線性が良く、位相角も小さいため、高感度でか
つ高精度な磁界の測定を可能にする。さらに量産性に優
れ低価格化が可能である。また本発明による光磁界セン
サは静磁界の大きさを直線性良く測定することも可能で
ある。
センサは広い磁界の範囲で磁界の大きさと演算器からの
出力の直線性が良く、位相角も小さいため、高感度でか
つ高精度な磁界の測定を可能にする。さらに量産性に優
れ低価格化が可能である。また本発明による光磁界セン
サは静磁界の大きさを直線性良く測定することも可能で
ある。
【図１】本発明実施例の光磁界センサの基本構成図であ
る。
る。
【図２】実施例で得られた磁界強度とセンサ出力との関
係
係
【図３】実施例で得られた磁界強度と比誤差の関係
【図４】実施例で得られた磁界強度と位相角の関係
【図５】従来の光磁界センサの構成図である。
１−−−光源、２−−−光ファイバ、３，８−−−レン
ズ、４，７−−−ＰＢＳ、５−−−半波長板、６−−−
磁気光学材料、９−−−光ファイバ、１０−−−光検出
器、１１−−−演算器
ズ、４，７−−−ＰＢＳ、５−−−半波長板、６−−−
磁気光学材料、９−−−光ファイバ、１０−−−光検出
器、１１−−−演算器
Claims (3)
- 【請求項１】 磁性ガ−ネットを用いた光磁界センサ
を用いて磁界強度を測定する方法において、磁性ガーネ
ットよりの光信号を光検出器で光電変換し電気信号と
し、該電気信号の平方根値を求め、求めた値の交流成分
と直流成分とを分割し、交流成分を直流成分で除して得
た値より磁界強度を求めることを特徴とする磁界強度の
測定方法。 - 【請求項２】 主要構成部分が光源、光ファイバ、レ
ンズ、偏光子、磁性ガ−ネット、偏光子、レンズ、光フ
ァイバ、光検出器、演算器等から構成される光磁界セン
サで、光ファイバよりの信号を光検出器で光電変換し電
気信号とし、該電気信号を演算処理し、出力を得る光磁
界センサにおいて、演算器が主として光検出器の出力の
平方根値を求める回路と、求められた値の交流成分と直
流成分とを分割する回路と、求めた交流成分を直流成分
で除す回路とから構成されていることを特徴とする光磁
界センサ。 - 【請求項３】 主要構成部分が光源、光ファイバ、レ
ンズ、偏光子、磁性ガ−ネット、偏光子、レンズ、光フ
ァイバ、光検出器、演算器等から構成される光磁界セン
サで、光ファイバよりの信号を光検出器で光電変換し電
気信号とし、該電気信号を演算処理し、出力を得る光磁
界センサにおいて、光検出器で光電変換して得られた値
の平方根値を光検出器の出力とすることを特徴とする光
磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5292862A JP2705543B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 磁界強度の測定方法およびこれを用いた光磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5292862A JP2705543B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 磁界強度の測定方法およびこれを用いた光磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146346A true JPH07146346A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2705543B2 JP2705543B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17787339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5292862A Expired - Fee Related JP2705543B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 磁界強度の測定方法およびこれを用いた光磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705543B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012570A1 (de) * | 1996-09-20 | 1998-03-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur gewinnung eines temperaturgangkompensierten ausgangssignals bei einem optischen strommessensor |
| CN103869265A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 北京大学 | 用于光泵磁力仪的原子磁传感器 |
| CN103869264A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 北京大学 | 用于光泵磁力仪的原子磁传感器 |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP5292862A patent/JP2705543B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012570A1 (de) * | 1996-09-20 | 1998-03-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur gewinnung eines temperaturgangkompensierten ausgangssignals bei einem optischen strommessensor |
| CN103869265A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 北京大学 | 用于光泵磁力仪的原子磁传感器 |
| CN103869264A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 北京大学 | 用于光泵磁力仪的原子磁传感器 |
| CN103869265B (zh) * | 2014-03-26 | 2016-04-27 | 北京大学 | 用于光泵磁力仪的原子磁传感器 |
| CN103869264B (zh) * | 2014-03-26 | 2016-04-27 | 北京大学 | 用于光泵磁力仪的原子磁传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2705543B2 (ja) | 1998-01-28 |
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Legal Events
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