JPH07159502A - 光磁界センサ - Google Patents
光磁界センサInfo
- Publication number
- JPH07159502A JPH07159502A JP5310009A JP31000993A JPH07159502A JP H07159502 A JPH07159502 A JP H07159502A JP 5310009 A JP5310009 A JP 5310009A JP 31000993 A JP31000993 A JP 31000993A JP H07159502 A JPH07159502 A JP H07159502A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- magnetic field
- optical
- field sensor
- polarization beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 第１のレンズ２と、第１の偏光ビームスプリ
ッタ８と、磁気光学素子４と、半波長板１０と、該第１
のレンズの偏光方向に対して４５度回転した角度方向に
偏光方向を持つように配置された第２の偏光ビームスプ
リッタ９と、第２のレンズ６とを光路に対して順次配置
した光磁界センサであって、第１及び第２の偏光ビーム
スプリッタ８、９がそれぞれ少なくとも光の入力面の向
かい側面１５と、光の出射面の向かい側面１９の表面
に、光を吸収する物質２３を成膜してある光磁界セン
サ。 【効果】 磁界検出部における不要な戻り光を低減し、
従来より測定精度の高い光磁界センサが得られる。
ッタ８と、磁気光学素子４と、半波長板１０と、該第１
のレンズの偏光方向に対して４５度回転した角度方向に
偏光方向を持つように配置された第２の偏光ビームスプ
リッタ９と、第２のレンズ６とを光路に対して順次配置
した光磁界センサであって、第１及び第２の偏光ビーム
スプリッタ８、９がそれぞれ少なくとも光の入力面の向
かい側面１５と、光の出射面の向かい側面１９の表面
に、光を吸収する物質２３を成膜してある光磁界セン
サ。 【効果】 磁界検出部における不要な戻り光を低減し、
従来より測定精度の高い光磁界センサが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学素子のファラ
デー効果を用いて磁界強度、特に電力を供給する配電線
の周囲に発生する磁界強度より電流の大きさを検知す
る、光磁界センサに関する。
デー効果を用いて磁界強度、特に電力を供給する配電線
の周囲に発生する磁界強度より電流の大きさを検知す
る、光磁界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】発電所から消費者までの電力輸送経路で
ある変電所、送電線、配電線に流れる電流の異常を発見
するため、その電流の大きさを測定する電流センサが用
いられている。この電流センサには従来よりトランス型
のものが用いられている。トランス型の電流センサは、
トランスに発生する誘導起電力によって電線に流れる電
流値を測定するものである。
ある変電所、送電線、配電線に流れる電流の異常を発見
するため、その電流の大きさを測定する電流センサが用
いられている。この電流センサには従来よりトランス型
のものが用いられている。トランス型の電流センサは、
トランスに発生する誘導起電力によって電線に流れる電
流値を測定するものである。
【０００３】しかし、このトランス型の電流センサは、
サイズ、重量、絶縁性の面で問題があり、近年光磁界セ
ンサがこれに替わりつつある。この光磁界センサは、電
線周囲の磁界の大きさから磁気光学素子のファラデー効
果によって電流の大きさを測定するもので、高耐電圧
性、高絶縁性を有し、小型軽量で、電線に被接触で測定
でき、また、高圧側に電源や電気回路が不要である等の
長所がある。
サイズ、重量、絶縁性の面で問題があり、近年光磁界セ
ンサがこれに替わりつつある。この光磁界センサは、電
線周囲の磁界の大きさから磁気光学素子のファラデー効
果によって電流の大きさを測定するもので、高耐電圧
性、高絶縁性を有し、小型軽量で、電線に被接触で測定
でき、また、高圧側に電源や電気回路が不要である等の
長所がある。
【０００４】従来の光磁界センサの基本構成を図２に示
す。レーザーダイオードや発光ダイオード等の光源から
発した光は光ファイバ１を通って光ファイバ１端面から
出射し、第１のレンズ２と第１の偏光子３を通って直線
偏光となり、更に磁気光学素子４を通る。ここで磁気光
学素子４を通る光の進行方向は測定磁界と平行になるよ
うにしてあるので、磁界の強さに応じて旋光作用を受け
る。
す。レーザーダイオードや発光ダイオード等の光源から
発した光は光ファイバ１を通って光ファイバ１端面から
出射し、第１のレンズ２と第１の偏光子３を通って直線
偏光となり、更に磁気光学素子４を通る。ここで磁気光
学素子４を通る光の進行方向は測定磁界と平行になるよ
うにしてあるので、磁界の強さに応じて旋光作用を受け
る。
【０００５】旋光作用を受けた光は、第１の偏光子３の
偏光方向と４５度回転した角度方向に偏光方向を持つよ
うに配置された第２の偏光子５を通過すると、測定磁界
の強さに対応した強度となり、第２のレンズ６によって
集光されて光ファイバ７に入射される。光ファイバ７に
入射した光は光検出器まで導かれ光電変換され、電流測
定により測定磁界の大きさが検知される。
偏光方向と４５度回転した角度方向に偏光方向を持つよ
うに配置された第２の偏光子５を通過すると、測定磁界
の強さに対応した強度となり、第２のレンズ６によって
集光されて光ファイバ７に入射される。光ファイバ７に
入射した光は光検出器まで導かれ光電変換され、電流測
定により測定磁界の大きさが検知される。
【０００６】上記第１と第２の偏光子３、５には通常偏
光ビームスプリッタが用いられ、上記構成の光磁界セン
サは、通常図３のように構成される。即ち、第１のレン
ズ２で集光された光は第１の偏光ビームスプリッタ８で
偏光成分が直角に反射され、磁気光学素子４及び半波長
板１０を通過し、再び第２の偏光ビームスプリッタ９で
偏光成分が直角に反射される。上記半波長板１０は、２
つの偏光ビームスプリッタ８、９を同一平面内に配置可
能にするためのもので、これにより製造が容易になる。
この半波長板１０は、磁気光学素子４の前後いずれに配
置してもよく、通常水晶の単プレートが用いられる。
光ビームスプリッタが用いられ、上記構成の光磁界セン
サは、通常図３のように構成される。即ち、第１のレン
ズ２で集光された光は第１の偏光ビームスプリッタ８で
偏光成分が直角に反射され、磁気光学素子４及び半波長
板１０を通過し、再び第２の偏光ビームスプリッタ９で
偏光成分が直角に反射される。上記半波長板１０は、２
つの偏光ビームスプリッタ８、９を同一平面内に配置可
能にするためのもので、これにより製造が容易になる。
この半波長板１０は、磁気光学素子４の前後いずれに配
置してもよく、通常水晶の単プレートが用いられる。
【０００７】ここで、第１及び第２の偏光ビームスプリ
ッタ８、９、磁気光学素子４、及び半波長板１０で構成
される部分を磁界検出部という。図４は、その磁界検出
部内の光路を示す図である。順方向に入射した光１１
は、第１の偏光ビームスプリッタ８、磁気光学素子４、
半波長板１０、第２の偏光ビームスプリッタ９を順次通
り、測定磁界に応じた強度の光１２として出射される。
ッタ８、９、磁気光学素子４、及び半波長板１０で構成
される部分を磁界検出部という。図４は、その磁界検出
部内の光路を示す図である。順方向に入射した光１１
は、第１の偏光ビームスプリッタ８、磁気光学素子４、
半波長板１０、第２の偏光ビームスプリッタ９を順次通
り、測定磁界に応じた強度の光１２として出射される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、入射光１１の
うち、第１の偏光ビームスプリッタ８の偏光分離面１３
で分離された分離光１４は、第１の偏光ビームスプリッ
タ８と空気との界面１５で反射し、偏光分離面１３に戻
る。この戻り光１６のうち、分離光１７と偏光面が同じ
成分は、偏光分離面１３で反射され、戻り光１８とな
る。戻り光１８は、偏光ビームスプリッタ８と空気との
界面１９でまた反射し、戻り光２０となる。更に戻り光
２０のうち、分離光１７と偏光面が９０度異なる成分は
偏光分離面１３を通過し、戻り光２１となる。この戻り
光２１は、入射光１１が偏光分離光面１３で分離された
後の分離光１７の直線偏光性を低下させる。
うち、第１の偏光ビームスプリッタ８の偏光分離面１３
で分離された分離光１４は、第１の偏光ビームスプリッ
タ８と空気との界面１５で反射し、偏光分離面１３に戻
る。この戻り光１６のうち、分離光１７と偏光面が同じ
成分は、偏光分離面１３で反射され、戻り光１８とな
る。戻り光１８は、偏光ビームスプリッタ８と空気との
界面１９でまた反射し、戻り光２０となる。更に戻り光
２０のうち、分離光１７と偏光面が９０度異なる成分は
偏光分離面１３を通過し、戻り光２１となる。この戻り
光２１は、入射光１１が偏光分離光面１３で分離された
後の分離光１７の直線偏光性を低下させる。
【０００９】また、偏光ビームスプリッタ９でも同様に
して戻り光２２が発生する。この戻り光２２は、出射光
１２と共に光検出器に検知されるので、検出誤差を生じ
させてしまう。このように上記従来の構成の光磁界セン
サでは、偏光ビームスプリッタで分離された不要の光成
分が測定精度を低下させている。
して戻り光２２が発生する。この戻り光２２は、出射光
１２と共に光検出器に検知されるので、検出誤差を生じ
させてしまう。このように上記従来の構成の光磁界セン
サでは、偏光ビームスプリッタで分離された不要の光成
分が測定精度を低下させている。
【００１０】そこで、本発明は、上記戻り光を低減し、
従来より測定精度の高い光磁界センサを提供することを
目的とする。
従来より測定精度の高い光磁界センサを提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の光磁界センサは、第１のレンズ２と、第１の
偏光ビームスプリッタ８と、磁気光学素子４と、半波長
板１０と、該第１のレンズの偏光方向に対して４５度回
転した角度方向に偏光方向を持つように配置された第２
の偏光ビームスプリッタ９と、第２のレンズ６とを光路
に対して順次配置した光磁界センサであって、上記第１
及び第２の偏光ビームスプリッタ８、９がそれぞれ少な
くとも光の入力面の向かい側面１５と、光の出射面の向
かい側面１９の表面に、光を吸収する物質２３を成膜し
てある点に特徴がある。
の本発明の光磁界センサは、第１のレンズ２と、第１の
偏光ビームスプリッタ８と、磁気光学素子４と、半波長
板１０と、該第１のレンズの偏光方向に対して４５度回
転した角度方向に偏光方向を持つように配置された第２
の偏光ビームスプリッタ９と、第２のレンズ６とを光路
に対して順次配置した光磁界センサであって、上記第１
及び第２の偏光ビームスプリッタ８、９がそれぞれ少な
くとも光の入力面の向かい側面１５と、光の出射面の向
かい側面１９の表面に、光を吸収する物質２３を成膜し
てある点に特徴がある。
【００１２】また、上記光を吸収する物質２３が、第１
及び第２の偏光ビームスプリッタ８、９との屈折率の差
が０．２以下である物質であり、該第１及び第２の偏光
ビームスプリッタ８、９と光学的に整合している点に特
徴がある。なお、磁気光学素子４と半波長板１０とはい
ずれが先にあっても良い。
及び第２の偏光ビームスプリッタ８、９との屈折率の差
が０．２以下である物質であり、該第１及び第２の偏光
ビームスプリッタ８、９と光学的に整合している点に特
徴がある。なお、磁気光学素子４と半波長板１０とはい
ずれが先にあっても良い。
【００１３】
【作用】本発明によれば、偏光ビームスプリッタに入射
した光のうち、偏光ビームスプリッタの偏光分離面で分
離された不要分離光が偏光ビームスプリッタと空気との
界面で反射することなく光吸収物質に吸収されるため、
戻り光を除去することができ、測定精度が向上する。
した光のうち、偏光ビームスプリッタの偏光分離面で分
離された不要分離光が偏光ビームスプリッタと空気との
界面で反射することなく光吸収物質に吸収されるため、
戻り光を除去することができ、測定精度が向上する。
【００１４】
実施例 ・・・ 図１の構成からなる本発明の光磁界セ
ンサを製造した。磁界検出部を構成する磁気光学素子４
には、ＹｂＴｂ系磁性ガーネットにおいて飽和磁場ＨS
が最大である（Ｙｔ1.0Ｔｂ0.7Ｂｉ1.3）Ｆｅ5Ｏ12を、
ＧＧＧ単結晶基板上にエピタキシャル成長させたものを
用いた。半波長板１０には水晶の単プレートを用いた。
２つの偏光ビームスプリッタ８、９には、それぞれ光の
入力面の向かい側面１５と、光の出射面の向かい側面１
９の表面、及び、図１の紙面に平行な面に、光を吸収す
る物質２３を成膜した。光を吸収する物質２３には、グ
ラファイト粉をエポキシ系接着剤に混練したものを用
い、刷毛により厚さ約０．５ｍｍ塗布した。偏光ビーム
スプリッタ８、９の屈折率は１．７で、エポキシ系の接
着剤の屈折率は１．５で、屈折率の差は０．２である。
ンサを製造した。磁界検出部を構成する磁気光学素子４
には、ＹｂＴｂ系磁性ガーネットにおいて飽和磁場ＨS
が最大である（Ｙｔ1.0Ｔｂ0.7Ｂｉ1.3）Ｆｅ5Ｏ12を、
ＧＧＧ単結晶基板上にエピタキシャル成長させたものを
用いた。半波長板１０には水晶の単プレートを用いた。
２つの偏光ビームスプリッタ８、９には、それぞれ光の
入力面の向かい側面１５と、光の出射面の向かい側面１
９の表面、及び、図１の紙面に平行な面に、光を吸収す
る物質２３を成膜した。光を吸収する物質２３には、グ
ラファイト粉をエポキシ系接着剤に混練したものを用
い、刷毛により厚さ約０．５ｍｍ塗布した。偏光ビーム
スプリッタ８、９の屈折率は１．７で、エポキシ系の接
着剤の屈折率は１．５で、屈折率の差は０．２である。
【００１５】このようにして構成した光磁界センサに、
波長８５０ｎｍのＬＥＤ光を光ファイバ１に入射し光磁
界センサ内に導いた。ここで、測定磁界として磁気光学
素子４に垂直に、周波数５０Ｈｚ、磁界±７００ Ｏｅ
の交流磁界を印加し、印加磁界に対する出力光の直線性
を評価した。結果は図５に○で示すように、極めて直線
性が良かった。
波長８５０ｎｍのＬＥＤ光を光ファイバ１に入射し光磁
界センサ内に導いた。ここで、測定磁界として磁気光学
素子４に垂直に、周波数５０Ｈｚ、磁界±７００ Ｏｅ
の交流磁界を印加し、印加磁界に対する出力光の直線性
を評価した。結果は図５に○で示すように、極めて直線
性が良かった。
【００１６】従来例 ・・・ 一方、２つの偏光ビーム
スプリッタ８、９に光を吸収する物質２３を成膜しなか
った他は、実施例と同様の光磁界センサで同様の評価を
した。結果は図５に□で示すように、直線性が劣ってい
た。
スプリッタ８、９に光を吸収する物質２３を成膜しなか
った他は、実施例と同様の光磁界センサで同様の評価を
した。結果は図５に□で示すように、直線性が劣ってい
た。
【００１７】以上より、本発明の光磁界センサは、従来
の光磁界センサと比較して、印加磁界に対する出力光の
直線性が良く、測定精度が高いことがわかる。
の光磁界センサと比較して、印加磁界に対する出力光の
直線性が良く、測定精度が高いことがわかる。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、磁界検出部における不要
な戻り光を低減した、従来より測定精度の高い光磁界セ
ンサが得られる。
な戻り光を低減した、従来より測定精度の高い光磁界セ
ンサが得られる。
【図１】本発明の光磁界センサの構成を示す図である。
【図２】従来の光磁界センサの構成を示す図である。
【図３】従来の光磁界センサの構成を示す図である。
【図４】従来の光磁界センサの磁界検出部内の光路を示
す図でる。
す図でる。
【図５】本発明の実施例及び従来例における、印加磁界
に対する光磁界センサの出力光を示すグラフである。
に対する光磁界センサの出力光を示すグラフである。
１ 光ファイバ ２ 第１のレンズ ３ 第１の偏光子 ４ 磁気光学素子 ５ 第２の偏光子 ６ 第２のレンズ ７ 光ファイバ ８ 第１の偏光ビームスプリッタ ９ 第２の偏光ビームスプリッタ １０ 半波長板 １１ 順方向に入射した光 １２ 測定磁界に応じた強度の光 １３ 偏光分離面 １４ 分離光 １５ 光の入力面の向かい側面 １６、２０、２１、２２ 戻り光 １７、１８ 分離光 １９ 光の出射面の向かい側面 ２３ 光を吸収する物質
Claims (2)
- 【請求項１】 第１のレンズと、第１の偏光ビームスプ
リッタと、磁気光学素子と、半波長板と、該第１のレン
ズの偏光方向に対して４５度回転した角度方向に偏光方
向を持つように配置された第２の偏光ビームスプリッタ
と、第２のレンズとを光路に対して順次配置した光磁界
センサであって、上記第１及び第２の偏光ビームスプリ
ッタがそれぞれ少なくとも光の入力面の向かい側面と、
光の出射面の向かい側面の表面に、光を吸収する物質を
成膜してあることを特徴とする光磁界センサ。 - 【請求項２】 光を吸収する物質が、第１及び第２の偏
光ビームスプリッタとの屈折率の差が０．２以下である
物質であり、該第１及び第２の偏光ビームスプリッタと
光学的に整合していることを特徴とする請求項１記載の
光磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5310009A JPH07159502A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 光磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5310009A JPH07159502A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 光磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159502A true JPH07159502A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18000056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5310009A Pending JPH07159502A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 光磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07159502A (ja) |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP5310009A patent/JPH07159502A/ja active Pending
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