JPH07174791A

JPH07174791A - 電流計測装置

Info

Publication number: JPH07174791A
Application number: JP5321706A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kurosawa; 潔黒澤; Kazuo Sakamoto; 和夫坂本; Toshiharu Yamashita; 俊晴山下
Original assignee: Hoya Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Hoya Corp; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度の電流計測が可能な光ファイバ電流計
測装置を提供する。【構成】電流ケーブル（２１）の周りを周回するファ
ラデー回転光ファイバ（１１）を伝搬する直線偏光のフ
ァラデー回転を測定することによって電流ケーブル（２
１）を流れる電流を計測する電流計測装置において、フ
ァラデー回転光ファイバ（１１）の入射端（１１ａ）と
出射端（１１ｂ）とを電流ケーブル（２１）が延在する
方向と平行な方向（Ａ）から見て重なるように配置し、
実質的にファラデー回転光ファイバ（１１）の閉ループ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバのファラデー
効果を利用した電流計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ファラデー効果とは物質
中を伝搬する直線偏光に対し、これに平行な磁場を印加
すると直線偏光の偏光面が回転する現象である。直線偏
光の偏光面の回転角は、磁場の光の伝搬方向の成分を伝
搬距離で積分した量に比例する。すなわち、磁場をＨ、
積分すべき光路Ｃにおける線素の磁場Ｈに平行な成分を
ｄｌとすると、ファラデー回転角θは下記の数式１に示
すように線素成分ｄｌに関する線積分で表される。

【０００３】

【数１】ここでＶはベルデ定数と呼ばれ、上記数式１からベルデ
定数Ｖが大きいほどファラデー回転角θが大きくなるこ
とがわかる。

【０００４】アンペアの周回積分の法則として知られて
いるように、電流はその周囲に磁場を形成し、磁場の強
さは電流に比例する。すなわち、電流ケーブルを完全に
Ｎ回周回し、閉ループを形成する光路に対しては、電流
をＩとして、閉ループに沿った線積分を行うと、下記の
数式２が成り立つ。

【０００５】

【数２】上記数式１と数式２から、ファラデー回転角θは電流Ｉ
に比例し、θ＝ＶＮＩと表せる。したがってファラデー
回転角θを測定すれば、電流Ｉを測定することができ
る。

【０００６】電流Ｉが流れない状態、すなわちファラデ
ー回転角θがゼロの場合の直線偏光の偏波面の方向を検
光子の軸に対して４５度となるように設定し、２つの偏
光成分をＩ₁，Ｉ₂とすれば、下記の数式３が成り立
つ。

【０００７】

【数３】上記数式３はファラデー回転角θに比例し、Ｓ＝ｓｉｎ
２θとなる。すなわち、偏光成分Ｉ₁，Ｉ₂を測定して
上記数式３の演算を行うことでファラデー回転角θが求
められ、電流Ｉが測定される。

【０００８】光路を電流Ｉの周りに周回させる一つの方
法として、ファラデー効果を有する光ファイバを電流ケ
ーブルの周囲に周回させる方式が提案されている（たと
えば、エイ．エヌ．トビン他による、ＳＰＩＥ、第１１
６９巻、´ファイバ・オプティク・アンド・レーザ・セ
ンサズＶII（１９８９）／２０１´の“アプリケーショ
ン・オブ・アン・オプチカル・ファイバ・カレント・セ
ンサ・トゥー・エレクトリシティ・サプライ・プロテク
ション”（A.N.Tobin et. al.'Application ofan Optic
al Fiber Current Sensor to Electricity Supply Prot
ection', SPIE, Vol.1169 'Fiber Optic and Laser Sen
sors VII (1989)/201）を参照）。この提案されてた光
ファイバを用いた電流計測装置の構成を図５に示す。

【０００９】図５において、従来の電流計測装置は、測
定対象となる電流ケーブル２１の周りに１回周回され
た、ファラデー効果を有する光ファイバ（以下、ファラ
デー回転光ファイバと略称する）１１と、光源１２と、
この光源１２に入射端が光学的に結合され光源１２から
出射した光を伝送する送光ファイバ１３と、この送光フ
ァイバ１３の出射端とファラデー回転光ファイバ１１の
入射端との間に設けられた偏光子１４ａと、ファラデー
回転光ファイバ１１の出射端に光学的に結合された検光
子１５ａと、この検光子１５ａに入射端が光学的に結合
され検光子１５ａからの光を受けて伝送する２本の受光
ファイバ１６，１７と、これら受光ファイバ１６，１７
からの光を電気信号に変換して信号処理を行う受光／信
号処理部１８から成る。なお、これら構成要素はハウジ
ング１９および２０で覆われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明に係る電流計測
装置は、測定対象の電流ケーブルの周りに光ファイバを
周回し、その内部を貫通する電流値だけを測定するもの
である。しかし周回する光ファイバの外部に存在する電
流ケーブル（測定対象でない電流ケーブル）等を流れる
電流もその光ファイバの周囲に磁場を作るので、ファラ
デー回転角も影響を受ける。光ファイバが完全な閉ルー
プとなっている場合、すなわち光ファイバへ／からの光
の入射端／出射端とが一致している場合は外部の電流に
よるファラデー回転角はゼロとなり測定に影響しない。

【００１１】しかしながら、これまで提案されている図
５に示すような構造を有する電流測定装置では、ファラ
デー回転光ファイバ１１が完全な閉ループを形成してい
ない。このため、従来の電流測定装置はファラデー回転
光ファイバ１１中の直線偏光のファラデー回転角が外部
におかれた電流によって生じる磁場の影響を受け、かつ
電流とファラデー回転光ファイバ１１の位置関係に影響
されるので、精度の高い電流計測を行うことが難しい。

【００１２】したがって、本発明の目的は、高精度の電
流計測が可能な電流測定装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による電流測定装
置は、ファラデー効果を有するファラデー回転光ファイ
バを、所定の方向に延在する電流ケーブルの周りに少な
くとも１回周回するように配置し、ファラデー回転光フ
ァイバの入射端は偏光子を介して１系統の送光ファイバ
に光学的に接続され、ファラデー回転光ファイバの出射
端は検光子を介して２系統の受光ファイバに光学的に接
続され、ファラデー回転光ファイバを伝搬する直線偏光
のファラデー回転角を測定することによって電流ケーブ
ルを流れる電流を計測する電流計測装置において、ファ
ラデー回転光ファイバの入射端と出射端とが所定の方向
と平行な方向から見て重なるように配置されていること
を特徴とする。

【００１４】図１（ａ）および（ｂ）に本発明によるの
電流測定装置の構成を示す。電流測定装置は、電流計測
の基本的機能を果たす光ファイバ１１と、光源１２と、
１系統の送光ファイバ１３と、偏光子用ハウジング１４
と、検光子用ハウジング１５と、２系統の受光ファイバ
１６，１７と、受光／信号処理部１８とを有する。次に
各構成要素について説明する。

【００１５】光ファイバ１１はファラデー効果を有する
物質をコアとするシングルモード光ファイバ（ファラデ
ー回転光ファイバ）である。このファラデー回転光ファ
イバ１１は必要な感度に応じて電流ケーブル２１の周囲
に一回あるいは複数回巻かれる。

【００１６】光源１２としては単一波長光源が用いられ
る。

【００１７】１系統の送光ファイバ１３は光源１２から
の光をファラデー回転光ファイバ１１に導くためのもの
で、少なくとも１本の光ファイバから成る。

【００１８】偏光子用ハウジング１４の内部には偏光子
１４ａが固定して設置されている。偏光子用ハウジング
１４にはファラデー回転光ファイバ１１の入射端と送光
ファイバ１３の出射端とが取付けられている。光源１２
から出た光は送光ファイバ１３を伝搬し、偏光子用ハウ
ジング１４内の偏光子１４ａを通った後、ファラデー回
転光ファイバ１１に導入されるように光学的結合がなさ
れている。ここで、偏光子１４ａは送光ファイバ１３と
ファラデー回転光ファイバ１１との接続部に設置され、
ファラデー回転光ファイバ１１に入る光の偏波面を安定
に保つ役割を持つ。

【００１９】検光子用ハウジング１５の内部には検光子
１５ａが固定して設置されている。検光子用ハウジング
１５にはファラデー回転光ファイバ１１の出射端と受光
ファイバ１６，１７の出射端とが取付けられている。フ
ァラデー回転光ファイバ１１から出た光は検光子１５ａ
を通ることによって２つの直交する成分に分けられ、各
々の偏波成分が２系統の受光ファイバ１６，１７に導入
されるように設置されている。検光子１５ａはファラデ
ー回転光ファイバ１１を通った光の基準面、すなわち被
測定電流がゼロの場合の偏光面の方向が検光子１５ａの
軸に対して４５度をなすように設置される。

【００２０】２系統の受光ファイバ１６，１７は検光子
１５ａから出た光を受光／信号処理部１８に導く光ファ
イバであり、各系統の受光ファイバは少なくとも１本の
光ファイバから成る。

【００２１】受光／信号処理部１８は受光素子（図示せ
ず）を含む。受光素子としては半導体受光素子などが用
いられる。受光素子は２系統の受光ファイバ１６，１７
から出射された光を電気信号に変換する。受光／信号処
理部１８は受光素子からの電気信号を上記数式３に従っ
て信号処理することにより、電流ケーブル２１中を流れ
る電流を計算する。

【００２２】ここでは、光源１２、送光ファイバ１３、
受光ファイバ１６，１７および受光／信号処理部１８を
除く構成部品の部分を光ファイバセンサユニットと呼ぶ
ことにする。この光ファイバセンサユニット全体は、フ
ァラデー回転光ファイバ１１と偏光子１４ａと検光子１
５ａとの相互の位置関係が変化しないように、固定一体
化される。これは、たとえばファラデー回転光ファイバ
１１を円筒状物に巻付け、円筒と偏光子１４ａ、検光子
１５ａをともに一枚の板状体に固定するようなことで実
現される。

【００２３】本発明の電流計測装置において、ファラデ
ー回転光ファイバ１１と送光ファイバ１３、受光ファイ
バ１６，１７はそれぞれ偏光子１４ａ、検光子１５ａを
介して接続される。偏光子１４ａ、検光子１５ａは数ｍ
ｍの大きさまで小さくできる。しかしながら、これらは
いずれもある体積を占めるので、これらを使用してファ
ラデー回転光ファイバ１１の入射端１１ａと出射端１１
ｂを空間的にあるいは３次元的に完全に同一点とするこ
とは、物理的に実現不可能である。この点を改良し高精
度な電流計測装置を実現するため、本発明では、後述す
るように、これらの接続部を磁場ベクトルの存在しない
方向に重ねるという手段により、実質的にファラデー回
転光ファイバ１１の閉ループを形成する有効な方法を提
供する。

【００２４】この構造を光ファイバセンサユニットの側
面図を示した図１（ｂ）によって詳しく説明する。偏光
子用ハウジング１４の中に偏光子１４ａが固定されてい
る。偏光子用ハウジング１４には光源１２からの光を偏
光子１４ａに導く送光ファイバ１３の出射端とファラデ
ー回転光ファイバ１１の入射端１１ａとが固定されてお
り、光源１２からの光が送光ファイバ１３、偏光子１４
ａ、ファラデー回転光ファイバ１１という順に伝送され
る。このときの光の結合効率を高める目的で、送光ファ
イバ１３の先端（出射端）にコリメータレンズを使用す
ることが好ましい。

【００２５】ファラデー回転光ファイバ１１は、図１
（ｂ）に示すように、電流ケーブル２１の周囲に１回あ
るいは複数回、コイル状に巻かれる。

【００２６】検光子用ハウジング１５の中には検光子１
５ａと全反射プリズム１５ｂが固定されている。ファラ
デー回転光ファイバ１１を出た光は検光子１５ａによっ
て２つの偏波成分に分けられ、一方は受光ファイバ１６
に、他方は全反射プリズム１５ｂで光路を曲げられた後
に受光ファイバ１７に導入される。

【００２７】ファラデー回転光ファイバ１１の入射端１
１ａとファラデー回転光ファイバ１１の出射端１１ｂと
は、それぞれ偏光子用ハウジング１４、検光子用ハウジ
ング１５に固定されているが、それらの端面は測定され
る電流の方向、すなわち電流ケーブル２１の延在する方
向（軸方向）と平行に配置される。すなわち、ファラデ
ー回転光ファイバ１１の両端は側面から見ると、図１
（ｂ）に示すように、上下に並んでいるが、電流の流れ
る方向から見て、図１（ａ）に示すように、同一点Ａに
重なるようになっている。その結果、ファラデー回転光
ファイバ１１は、電流に垂直な平面に投影すれば、閉ル
ープを形成する。

【００２８】次に、本発明による電流測定装置の構成要
素について詳しく説明する。

【００２９】光源１２としては、光ファイバに光を導入
できるものであれば、どのようなものでもよいが、半導
体発光素子、気体レーザ、固体レーザなどが好ましい。

【００３０】光源１２と偏光子１４ａとを光学的に接続
する送光ファイバ１３には伝送損失の小さなシングルモ
ード光ファイバが用いられるが、その伝送損失が３０ｄ
Ｂ／ｋｍ以下のものが好ましい。この理由は、このよう
な電流測定装置において、光源１２は被測定電流から通
常１００ｍ以下の距離に設置されるので、送光ファイバ
１３の伝送損失が３０ｄＢ／ｋｍ以下であれば送光ファ
イバ１３の出射端における光強度の減衰量は３０ｄＢ／
ｋｍ×０．１ｋｍ＝３ｄＢ以下になるが、３ｄＢ以下の
減衰であれば実用上差し支えないからである。もちろ
ん、送光ファイバ１３の伝送損失は少なければ少ないほ
ど好ましいことは言うまでもない。このシングルモード
光ファイバとしては、例えば、通信分野で広く用いられ
ている、石英ガラス系光ファイバが好ましいものとして
挙げることができる。

【００３１】また、より好ましくは、送光ファイバ１３
は偏波保持ファイバが用いられる。これは偏光子１４ａ
に入射する偏波方向を一定に保ち、ファラデー回転光フ
ァイバ１１に入射する光強度を安定化する点において有
利であるからである。これには石英ガラス系のパンダ
型、ボウタイ型、楕円ジャケット型など損失の少ない偏
波保持ファイバが適する。

【００３２】本発明に係る電流測定装置は直線偏光の偏
光面の回転を利用したものであるので、直線偏光が楕円
化すると測定精度が低下する。このためファラデー回転
光ファイバ１１に入射する光の直線偏光性は可能な限り
高い方がよいが、現在実現されている偏波保持ファイバ
だけでは充分な消光比とその安定性を実現することがで
きない。したがって充分な消光比を得るためには偏光子
を使用する必要がある。通常の電流測定装置では測定精
度として１％から数％程度の精度が求められるので、入
射光側の偏光子１４ａとしては少なくとも２０ｄＢ以上
の消光比を有するものが必要である。さらにより高精度
の電流測定には偏光子１４ａとして３０ｄＢ以上の消光
比を有するものが好ましい。これには、たとえば、偏光
ビームスプリッタ、ウォラストンプリズム、グラントム
ソンプリズム、あるいは金属と絶縁体の多層積層物より
構成される積層型偏光子などが好ましく用いられる。

【００３３】出射光側の検光子１５ａにも少なくとも２
０ｄＢ以上の、より高精度の電流測定には３０ｄＢ以上
の消光比が必要である。これには偏光ビームスプリッ
タ、ウォラストンプリズム、グラントムソンプリズム、
あるいはそれらを組み合わせたものが使用可能である。
また、光路を曲げる必要などから、検光子１５ａはプリ
ズムなどの光学部品と組み合わせて用いられることもあ
る。

【００３４】ファラデー回転光ファイバ１１は電流を検
知する部分であり、コアがファラデー効果を有する物質
よりなる光ファイバであれば、全て使用することが可能
である。例として、石英ガラスファイバ、酸化テルビウ
ムを含有するガラスファイバ、酸化鉛を含有するガラス
ファイバを挙げることができる。

【００３５】酸化テルビウムを含有するガラスにはたと
えばホーヤ株式会社製、商品名ＦＲ−５，ＦＲ−６とい
うガラスがあり、これをコアとする光ファイバが試作さ
れている。これらはベルデ定数Ｖが大きいので、高感度
が要求される電流計測に有利である。その反面、このガ
ラスは常磁性ガラスであるのでベルデ定数Ｖの温度依存
性が大きく、広い範囲で一定の測定感度を得るためのも
のには適していない。

【００３６】石英ガラスファイバは機械的強度が高く、
伝送損失が小さいので、光強度の減衰が少ないという長
所がある。しかし、これは光弾性定数が大きいので、光
ファイバの温度変化や振動などの外乱で誘起される複屈
折が大きい反面、ベルデ定数Ｖが必ずしも大きくないの
で、Ｓ／Ｎ比の大きい測定には不利である。

【００３７】酸化鉛を含有するガラスファイバは鉛ガラ
スが反磁性であるので、ベルデ定数Ｖの温度依存性が零
あるいは極めて小さく、広い温度範囲で一定の測定感度
を得るのに適している。また鉛ガラスのベルデ定数Ｖは
石英ガラスよりも総じて大きく、酸化鉛を含有するガラ
スファイバはより高い感度が得られるという長所があ
る。そのなかで、たとえば、特公平３−１３１７７号公
報に開示された組成をもつ、酸化鉛を含有するガラスフ
ァイバは光弾性定数が小さいので、残留歪、あるいは使
用時における温度変化や振動などの外乱によって誘起さ
れる複屈折が小さいので、高精度の電流計測が可能であ
り、本発明に係る電流測定装置に使用されるファラデー
回転光ファイバ１１として特に好ましいものとして挙げ
られる。

【００３８】受光ファイバは検光子１５ａによって分け
られた偏波の２つの成分各々を個別に受光するために
は、図１（ｂ）で参照符号１６，１７として示されるよ
うに、２系統必要である。これにはシングルモード光フ
ァイバとマルチモード光ファイバのどちらも使用するこ
とが可能である。マルチモード光ファイバはコアの直径
が太いので、ファラデー回転光ファイバ１１からの光を
安定に受光する点で有利であり、受光ファイバとしてよ
り好ましく用いられる。受光ファイバは伝送損失が小さ
いものが良く、その伝送損失が３０ｄＢ／ｋｍ以下のも
のが好ましい。この理由は、受光ファイバの伝送損失が
３０ｄＢ／ｋｍ以下であれば、受光した光の強度を実用
上問題ない程度で受光／信号処理部１８中の受光素子に
導くことができるからである。このような特性を有する
受光ファイバとしては、通常、光通信分野で広く用いら
れている、石英ガラス系マルチモード光ファイバが低損
失で機械的強度が高いため、最も好ましいものとして挙
げることができる。

【００３９】

【作用】光源から出た単一波長光は１系統の送光ファイ
バを伝搬し偏光子によって直線偏光となり、ファラデー
回転光ファイバに導入される。ファラデー回転光ファイ
バの中を伝搬していく過程で電流の作る磁場によって直
線偏光の偏波面が回転し、ファラデー回転光ファイバを
出た時点で直線偏光の偏波面は電流に比例した大きさだ
け回転している。ファラデー回転光ファイバから出た光
は検光子によって２つの偏波成分に分けられ、２系統の
受光ファイバに導入される。２系統の受光ファイバを伝
搬した光は受光素子により光強度に比例した電気信号に
変換され、電気信号は上記数式３の演算によって変換が
なされることによりファラデー回転角が計算され、電流
を測定できる。

【００４０】

【実施例】次に、実施例により本発明を説明する。

【００４１】〔実施例〕基本構成として、図１（ａ）お
よび（ｂ）に示した電流計測装置（センサユニット）を
作成した。１系統の送光ファイバ１３にはコア径６μｍ
のシングルモード石英ガラス偏波保持ファイバを、偏光
子１４ａには偏光ビームスプリッタを用いた。ファラデ
ー回転光ファイバ１１にはシングルモードの酸化鉛を含
有するガラスファイバを用いた。この酸化鉛を含有する
ガラスファイバは、コア、クラッド、オーバークラッド
よりなる３層構造光ファイバであり、それらの組成（コ
アガラス組成，クラッドガラス組成およびオーバークラ
ッドガラス組成）は下記の表１，表２，表３に示す通り
である。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】また、酸化鉛を含有するガラスファイバの
コア、クラッドおよびオーバークラッドのおのおの直径
と屈折率は下記の表４に示す通りである。

【００４６】

【表４】

【００４７】ファラデー回転光ファイバ（酸化鉛を含有
するガラスファイバ）１１の比屈折率差は０．１７％、
開口数は０．１１、規格化周波数は２．３５であり、波
長８５０ｎｍの光に対してシングルモード条件を満たし
ている。ベルデ定数Ｖは波長８５０ｎｍで約０．０４分
／Ｏｅ・ｃｍであった。

【００４８】本実施例において、ファラデー回転光ファ
イバ１１は電流ケーブル２１を囲む円筒（図示せず）の
周囲に３回巻かれている。ファラデー回転光ファイバ１
１より出射した光を２つの偏光成分に分離するプリズム
機構は偏光ビームスプリッタ（検光子）１５ａと全反射
プリズム１５ｂより構成されている。ファラデー回転光
ファイバ１１の出射端１１ｂより出た光は偏光ビームス
プリッタ１５ａによって直交する２つの成分に分けら
れ、一方の成分は透過し、他方の成分は直角に曲げられ
全反射プリズム１５ｂに入射する。ここで、ファラデー
回転光ファイバ１１の入射端１１ａと出射端１１ｂは、
図１（ａ）に示される如く、電流ケーブル２１の方向と
平行な方向Ａから見て重なるように配置されている。２
系統の受光ファイバ１６，１７の各々は、コア径５０μ
ｍの石英ガラスマルチモード光ファイバであり、その先
端（出射端）は光コネクタ（図示せず）によって受光／
信号処理部１８に光学的に接続されている。光源１２と
して波長８５０ｎｍのレーザ光を発する半導体レーザを
使用した。

【００４９】半導体レーザ（光源）１２から出たレーザ
光は光コネクタ（図示せず）を通じて偏波保持ファイバ
（送光ファイバ）１３に導入される。周回したファラデ
ー回転光ファイバ１１のループのほぼ中央に電流ケーブ
ル２１を貫通させ、電流ケーブル２１に電流を流した。
偏光ビームスプリッタ（検光子）１５ａで分けられた直
交２成分の光強度Ｉ₁，Ｉ₂に対し、上記数式３で示す
演算を行って出力Ｓを求めた。このときの被測定電流に
対する出力Ｓの値を図２に曲線Ｃ₁で示す。図２から明
らかなように、電流に対して出力Ｓはよい線形対応があ
り、電流計測装置として優れていることが分かる。ま
た、電流ケーブル２１がファラデー回転光ファイバ１１
のループ（以下、孔と呼ぶ）に対して相対的な位置を変
えても出力Ｓの値は変化しなかった。

【００５０】次に、電流ケーブル２１を孔の外に於いて
電流ケーブル２１に電流を流しその影響を調べた。しか
し出力Ｓの値は非常に小さく、電流ケーブル２１を孔に
通したときの値の１％以下であった。すなわち、外部に
おかれた電流の影響を受けることが極めて少なく、精度
の高い電流測定が可能であることが示された。

【００５１】〔比較例〕比較として、図３に示す構造の
電流計測装置を作製し、その特性を調べた。基本となる
構成部品は図１に示すものと同じであるが、ファラデー
回転光ファイバ１１と偏光子用ハウジング１４と検光子
用ハウジング１５は互いに平面方向に離れている。した
がって、ファラデー回転光ファイバ１１の両端も平面方
向に離れている。この電流計測装置を使用して上記実施
例と同様の測定を行った。その結果を図４に示す。図４
において、Ｃ₂は電流ケーブル２１が周回したファラデ
ー回転光ファイバ１１のループ（孔）を貫通した場合の
出力Ｓの特性を示す。出力Ｓは電流とよい線形対応があ
った。しかし、電流ケーブル２１が孔の外部にある場合
も、図４のＣ₃で示される如く、出力Ｓが認められた。
電流ケーブル２１が孔を貫通している場合と比較する
と、電流計測装置と電流ケーブル２１の相対位置に依存
するが、概略数％から１０％程度の出力であった。すな
わち、従来の電流計測装置の構造では、出力Ｓに外部の
電流の影響が混在してしまうため、高精度の電流計測が
不可能である。

【００５２】尚、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更／変
形が可能である。例えば、図１（ｂ）に示す光ファイバ
センサユニットを、１つのケースの中に複数個設けるよ
うにしても良い。この場合、複数の計測値が得られるの
で、その平均値を求めることにより、測定精度を高める
ことができる。また、１個の光ファイバセンサユニット
が故障しても、他の光ファイバセンサユニットを使用し
て電流を計測することができるので、信頼性を向上させ
ることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電流計測装
置は、ファラデー回転光ファイバの両端が実質的に閉ル
ープを形成するように構成されており、外部の電流源や
磁場の影響が極めて少なく精度の高い電流測定ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電流計測装置の構成を
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は光ファイバセンサ
ユニットの側面図である。

【図２】図１に示した電流計測装置における電流に対す
る出力Ｓの値を示す特性図である。

【図３】比較例による電流計測装置の構成を示す平面図
である。

【図４】図３に示した電流計測装置における電流に対す
る出力Ｓの値を示す特性図である。

【図５】従来提案されている光ファイバを用いた電流計
測装置の構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１１ファラデー回転光ファイバ１２光源（半導体レーザ）１３送光ファイバ１４偏光子用ハウジング１４ａ偏光子（偏光ビームスプリッタ）１５検光子用ハウジング１５ａ検光子（偏光ビームスプリッタ）１５ｂ全反射プリズム１６受光ファイバ１７受光ファイバ１８受光／信号処理部２１電流ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下俊晴東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファラデー効果を有するファラデー回転
光ファイバ（１１）を、所定の方向に延在する電流ケー
ブル（２１）の周りに少なくとも１回周回するように配
置し、該ファラデー回転光ファイバ（１１）の入射端
（１１ａ）は偏光子（１４ａ）を介して１系統の送光フ
ァイバ（１３）に光学的に接続され、前記ファラデー回
転光ファイバの出射端（１１ｂ）は検光子（１５ａ）を
介して２系統の受光ファイバ（１６，１７）に光学的に
接続され、前記ファラデー回転光ファイバ（１１）を伝
搬する直線偏光のファラデー回転角を測定することによ
って前記電流ケーブル（２１）を流れる電流を計測する
電流計測装置において、前記ファラデー回転光ファイバ（１１）の入射端（１１
ａ）と出射端（１１ｂ）とが前記所定の方向と平行な方
向（Ａ）から見て重なるように配置されていることを特
徴とする電流計測装置。
【請求項２】前記ファラデー回転光ファイバが酸化鉛
を含有するガラスファイバである、請求項１記載の電流
計測装置。