JPH07318592A - 光ファイバ電流測定装置 - Google Patents
光ファイバ電流測定装置Info
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- JPH07318592A JPH07318592A JP6112369A JP11236994A JPH07318592A JP H07318592 A JPH07318592 A JP H07318592A JP 6112369 A JP6112369 A JP 6112369A JP 11236994 A JP11236994 A JP 11236994A JP H07318592 A JPH07318592 A JP H07318592A
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- optical fiber
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- polarization
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏波面保存光ファイバなどの特殊な光ファイ
バを用いることなく、光ファイバに加わる振動や曲げ応
力に影響されずに正確な電流測定を行えるようにする。 【構成】 シングルモード光ファイバの巻回部に導体３
を挿通させ、シングルモード光ファイバ２の入射端に偏
光子８、出射端に偏光子８の偏光方向に対して４５°の
関係で検光する偏光ビームスプリッタ５を設け、偏光ビ
ームスプリッタ５より出射される２つの光の光量の比率
成分から電流測定を行う。 【効果】 伝送部における光ファイバ１０の受ける振動
によっても、割り算器７の出力信号Ｓは変調されず、正
確な電流測定が可能となる。
バを用いることなく、光ファイバに加わる振動や曲げ応
力に影響されずに正確な電流測定を行えるようにする。 【構成】 シングルモード光ファイバの巻回部に導体３
を挿通させ、シングルモード光ファイバ２の入射端に偏
光子８、出射端に偏光子８の偏光方向に対して４５°の
関係で検光する偏光ビームスプリッタ５を設け、偏光ビ
ームスプリッタ５より出射される２つの光の光量の比率
成分から電流測定を行う。 【効果】 伝送部における光ファイバ１０の受ける振動
によっても、割り算器７の出力信号Ｓは変調されず、正
確な電流測定が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバのファラ
デー効果を利用して、導体に流れる電流を測定する光フ
ァイバ電流測定装置に関する。
デー効果を利用して、導体に流れる電流を測定する光フ
ァイバ電流測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバのファラデー効果を利用した
光ファイバ電流測定装置の従来の構成を図７に示す。同
図において４はシングルモード光ファイバ２を所定回数
巻回したボビンであり、この部分を磁界検出部として用
い、被測定電流の流れる導体３をボビン４に挿通させて
いる。上記シングルモード光ファイバ２の一端にはレー
ザーダイオード１を接続し、他端には偏光ビームスプリ
ッタ５を接続している。
光ファイバ電流測定装置の従来の構成を図７に示す。同
図において４はシングルモード光ファイバ２を所定回数
巻回したボビンであり、この部分を磁界検出部として用
い、被測定電流の流れる導体３をボビン４に挿通させて
いる。上記シングルモード光ファイバ２の一端にはレー
ザーダイオード１を接続し、他端には偏光ビームスプリ
ッタ５を接続している。
【０００３】偏光ビームスプリッタ５の偏光方向とレー
ザーダイオード１より出射される光の偏波面の成す角度
とは、導体３に流れる電流が０である時に４５°ずれた
関係となるように、レーザーダイオード１と偏光ビーム
スプリッタ５間の偏光方向の相対角度を定めている。偏
光ビームスプリッタ５の透過光の出力部および反射光の
出力部にはそれぞれフォトダイオード６ａ，６ｂを接続
している。割算器７はフォトダイオード６ａ，６ｂの出
力信号強度をＰａ′，Ｐｂ′とすれば、（Ｐａ′−Ｐ
ｂ′）／（Ｐａ′＋Ｐｂ′）の結果を出力信号Ｓとして
求める。このようにレーザーダイオード１、偏光ビーム
スプリッタ５、フォトダイオード６ａ，６ｂ、割り算器
７による送受光部と上記磁界検出部との間をシングルモ
ード光ファイバ２による伝送部により接続して、光ファ
イバ電流測定装置を構成している。
ザーダイオード１より出射される光の偏波面の成す角度
とは、導体３に流れる電流が０である時に４５°ずれた
関係となるように、レーザーダイオード１と偏光ビーム
スプリッタ５間の偏光方向の相対角度を定めている。偏
光ビームスプリッタ５の透過光の出力部および反射光の
出力部にはそれぞれフォトダイオード６ａ，６ｂを接続
している。割算器７はフォトダイオード６ａ，６ｂの出
力信号強度をＰａ′，Ｐｂ′とすれば、（Ｐａ′−Ｐ
ｂ′）／（Ｐａ′＋Ｐｂ′）の結果を出力信号Ｓとして
求める。このようにレーザーダイオード１、偏光ビーム
スプリッタ５、フォトダイオード６ａ，６ｂ、割り算器
７による送受光部と上記磁界検出部との間をシングルモ
ード光ファイバ２による伝送部により接続して、光ファ
イバ電流測定装置を構成している。
【０００４】図７に示した光ファイバ電流測定装置によ
れば、フォトダイオード６ａ，６ｂの受光量は同一レベ
ルの直流成分に対して、導体３に流れる電流により生じ
る交流磁界に応じた交流成分が互いに逆位相の関係で重
畳されたものとなり、割算器７より出力される出力信号
Ｓは、導体３に流れる電流値に略比例した信号となる。
この関係を利用して、出力信号Ｓに基づいて導体３に流
れる電流の振幅および位相を測定している。
れば、フォトダイオード６ａ，６ｂの受光量は同一レベ
ルの直流成分に対して、導体３に流れる電流により生じ
る交流磁界に応じた交流成分が互いに逆位相の関係で重
畳されたものとなり、割算器７より出力される出力信号
Ｓは、導体３に流れる電流値に略比例した信号となる。
この関係を利用して、出力信号Ｓに基づいて導体３に流
れる電流の振幅および位相を測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般にファ
イバに振動や曲げ応力が加わると、その部分で光ファイ
バに複屈折性が生じて偏波面が旋回する。従って図７に
示したような従来の光ファイバ電流測定装置において
は、伝送部においてファイバに振動や曲げ応力が加わる
と、光ファイバに複屈折性が生じ、レーザーダイオード
から出射された直線偏光の偏波面がファラデー効果とは
別に光ファイバ中で旋回する。そのため、レーザーダイ
オード１と偏光ビームスプリッタ５との間で元々設定し
てある上記４５°の光学バイアスが変動し、偏光ビーム
スプリッタの透過光および反射光が上記振動や曲げ応力
により変調されてしまい、正確な電流測定が行えないと
いう欠点があった。ここで従来の光ファイバ電流測定装
置の振動に対する特性を測定するための構成を図８に、
その測定結果の例を図９にそれぞれ示す。図８に示すよ
うに振動台１１によってレーザーダイオード１から磁界
検出部までの光ファイバ２に対し故意に振動を加えて出
力信号Ｓの変化を測定する。図９（Ａ）は振動台１１を
振動させない場合、（Ｂ）は振動させた場合である。光
ファイバ２に振動を与えない場合には、（Ａ）に示すよ
うに被測定信号である電流の基本波周波数に等しい交流
波形が観察されるのに対し、光ファイバ２が振動を受け
ると（Ｂ）に示すように出力信号Ｓは光ファイバの振動
による変調を受けることになり、正確な電流測定ができ
なくなる。
イバに振動や曲げ応力が加わると、その部分で光ファイ
バに複屈折性が生じて偏波面が旋回する。従って図７に
示したような従来の光ファイバ電流測定装置において
は、伝送部においてファイバに振動や曲げ応力が加わる
と、光ファイバに複屈折性が生じ、レーザーダイオード
から出射された直線偏光の偏波面がファラデー効果とは
別に光ファイバ中で旋回する。そのため、レーザーダイ
オード１と偏光ビームスプリッタ５との間で元々設定し
てある上記４５°の光学バイアスが変動し、偏光ビーム
スプリッタの透過光および反射光が上記振動や曲げ応力
により変調されてしまい、正確な電流測定が行えないと
いう欠点があった。ここで従来の光ファイバ電流測定装
置の振動に対する特性を測定するための構成を図８に、
その測定結果の例を図９にそれぞれ示す。図８に示すよ
うに振動台１１によってレーザーダイオード１から磁界
検出部までの光ファイバ２に対し故意に振動を加えて出
力信号Ｓの変化を測定する。図９（Ａ）は振動台１１を
振動させない場合、（Ｂ）は振動させた場合である。光
ファイバ２に振動を与えない場合には、（Ａ）に示すよ
うに被測定信号である電流の基本波周波数に等しい交流
波形が観察されるのに対し、光ファイバ２が振動を受け
ると（Ｂ）に示すように出力信号Ｓは光ファイバの振動
による変調を受けることになり、正確な電流測定ができ
なくなる。
【０００６】上記光ファイバの曲げによる偏波面の旋回
を防止するために、予め大きな複屈折性を持つ偏波面保
存光ファイバを伝送部に用いれば上述の問題は解消され
るが、偏波面保存光ファイバは高価であるばかりか、複
屈折性を示す軸とレーザーダイオードの偏波面の方向と
を正確に合わせる必要があるため、その接合が非常に困
難となる。
を防止するために、予め大きな複屈折性を持つ偏波面保
存光ファイバを伝送部に用いれば上述の問題は解消され
るが、偏波面保存光ファイバは高価であるばかりか、複
屈折性を示す軸とレーザーダイオードの偏波面の方向と
を正確に合わせる必要があるため、その接合が非常に困
難となる。
【０００７】この発明の目的は、偏波面保存光ファイバ
などの特殊な光ファイバを用いることなく、光ファイバ
に加わる振動や曲げ応力に影響されずに正確な電流測定
を行えるようにした光ファイバ電流測定装置を提供する
ことにある。
などの特殊な光ファイバを用いることなく、光ファイバ
に加わる振動や曲げ応力に影響されずに正確な電流測定
を行えるようにした光ファイバ電流測定装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る光ファイバ電流測定装置は、シングルモード光ファイ
バを巻回し、このシングルモード光ファイバに対する光
の入射端に偏光子を設け、前記シングルモード光ファイ
バの出射端に前記偏光子の偏光方向とは異なる２つの偏
光方向でそれぞれ検光した２つの光を出射する分光器を
設けて磁界検出部を構成し、光源と、この光源の光を前
記偏光子に伝送する送光用光ファイバと、前記分光器よ
り出射される２つの光をそれぞれ伝送する受光用光ファ
イバと、これらの受光用光ファイバからの光をそれぞれ
受光して光量に応じた電気信号に変換する２つの受光素
子と、この２つの受光素子の検出信号間の比例成分を求
める手段とから成る。
る光ファイバ電流測定装置は、シングルモード光ファイ
バを巻回し、このシングルモード光ファイバに対する光
の入射端に偏光子を設け、前記シングルモード光ファイ
バの出射端に前記偏光子の偏光方向とは異なる２つの偏
光方向でそれぞれ検光した２つの光を出射する分光器を
設けて磁界検出部を構成し、光源と、この光源の光を前
記偏光子に伝送する送光用光ファイバと、前記分光器よ
り出射される２つの光をそれぞれ伝送する受光用光ファ
イバと、これらの受光用光ファイバからの光をそれぞれ
受光して光量に応じた電気信号に変換する２つの受光素
子と、この２つの受光素子の検出信号間の比例成分を求
める手段とから成る。
【０００９】請求項２に係る光ファイバ電流測定装置は
請求項１記載のものにおいて、前記異なる２つの偏光方
向を前記偏光子の偏光方向に対して＋４５°異なった偏
光方向と、−４５°異なった偏光方向とし、前記比例成
分を求める手段は前記２つの受光素子の検出信号の和に
対する差の比を求めることを特徴とする。
請求項１記載のものにおいて、前記異なる２つの偏光方
向を前記偏光子の偏光方向に対して＋４５°異なった偏
光方向と、−４５°異なった偏光方向とし、前記比例成
分を求める手段は前記２つの受光素子の検出信号の和に
対する差の比を求めることを特徴とする。
【００１０】請求項３に係る光ファイバ電流測定装置
は、シングルモード光ファイバを巻回し、このシングル
モード光ファイバに対する光の入射端に偏光子を設け、
前記シングルモード光ファイバの出射端に前記偏光子の
偏光方向とは異なった偏光方向で検光した光と、検光し
ない光をそれぞれ出射する分光器を設けて磁界検出部を
構成し、光源と、この光源の光を前記偏光子に伝送する
送光用光ファイバと、前記分光器より出射される２つの
光をそれぞれ伝送する受光用光ファイバと、これらの受
光用光ファイバからの光をそれぞれ受光して光量に応じ
た電気信号に変換する２つの受光素子と、この２つの受
光素子の検出信号間の比例成分を求める手段とから成
る。
は、シングルモード光ファイバを巻回し、このシングル
モード光ファイバに対する光の入射端に偏光子を設け、
前記シングルモード光ファイバの出射端に前記偏光子の
偏光方向とは異なった偏光方向で検光した光と、検光し
ない光をそれぞれ出射する分光器を設けて磁界検出部を
構成し、光源と、この光源の光を前記偏光子に伝送する
送光用光ファイバと、前記分光器より出射される２つの
光をそれぞれ伝送する受光用光ファイバと、これらの受
光用光ファイバからの光をそれぞれ受光して光量に応じ
た電気信号に変換する２つの受光素子と、この２つの受
光素子の検出信号間の比例成分を求める手段とから成
る。
【００１１】
【作用】この発明の光ファイバ電流測定装置の構成例を
図１に示す。この発明の請求項１に係る光ファイバ電流
測定装置では、巻回されたシングルモード光ファイバ
と、そのシングルモード光ファイバの入射端に設けられ
た偏光子と、出射端に設けられた分光器とによって磁界
検出部が構成され、分光器は偏光子の偏光方向とは異な
る２つの偏光方向でそれぞれ検光する。光源の光は送光
用光ファイバを介して偏光子に入射され、また分光器に
より分離された２つの光がそれぞれ受光用光ファイバを
介して受光素子に導かれる。そしてこの２つの受光素子
の検出信号間の比例成分が割り算器によって求められ
る。仮に送光用光ファイバが振動や曲げ応力を受けて、
光源からの光の偏波面が旋回すれば、偏光子からシング
ルモード光ファイバに出射される光の光量は変化する
が、この光量変化は上記２つの受光素子の検出信号間の
比例成分には影響を与えない。ここで一方の受光素子の
検出信号をＰａ′、他方の受光素子の検出信号をＰｂ′
とし、上記送光用光ファイバが振動や曲げ応力により生
じる光量の変動係数をｋとし、割り算器は単に２つの受
光素子の検出信号間の比を求めるものとすれば、割り算
器の出力信号Ｓは、
図１に示す。この発明の請求項１に係る光ファイバ電流
測定装置では、巻回されたシングルモード光ファイバ
と、そのシングルモード光ファイバの入射端に設けられ
た偏光子と、出射端に設けられた分光器とによって磁界
検出部が構成され、分光器は偏光子の偏光方向とは異な
る２つの偏光方向でそれぞれ検光する。光源の光は送光
用光ファイバを介して偏光子に入射され、また分光器に
より分離された２つの光がそれぞれ受光用光ファイバを
介して受光素子に導かれる。そしてこの２つの受光素子
の検出信号間の比例成分が割り算器によって求められ
る。仮に送光用光ファイバが振動や曲げ応力を受けて、
光源からの光の偏波面が旋回すれば、偏光子からシング
ルモード光ファイバに出射される光の光量は変化する
が、この光量変化は上記２つの受光素子の検出信号間の
比例成分には影響を与えない。ここで一方の受光素子の
検出信号をＰａ′、他方の受光素子の検出信号をＰｂ′
とし、上記送光用光ファイバが振動や曲げ応力により生
じる光量の変動係数をｋとし、割り算器は単に２つの受
光素子の検出信号間の比を求めるものとすれば、割り算
器の出力信号Ｓは、
【００１２】と表され、偏光子からシングルモード光フ
ァイバに出射される光の光量変化は２つの受光素子の検
出信号の和と差の比には影響を与えない。従って仮に送
光用光ファイバに振動や曲げ応力が加わって、偏光子の
出射光の光量が変動したとしても、電流測定が正しく行
われる。
ァイバに出射される光の光量変化は２つの受光素子の検
出信号の和と差の比には影響を与えない。従って仮に送
光用光ファイバに振動や曲げ応力が加わって、偏光子の
出射光の光量が変動したとしても、電流測定が正しく行
われる。
【００１３】また、磁界検出部において分光器の検光時
の偏光方向は偏光子の偏光方向に対して一定であるた
め、磁界検出部全体が振動を受けても光学バイアスの関
係は一定であり、やはりその影響を受けない。
の偏光方向は偏光子の偏光方向に対して一定であるた
め、磁界検出部全体が振動を受けても光学バイアスの関
係は一定であり、やはりその影響を受けない。
【００１４】さらに、仮に受光用光ファイバに振動や曲
げ応力が加わって、その偏波面が旋回したとしても、こ
こでは光量を情報として伝送するために用いているわけ
であるから、やはりその影響を受けない。
げ応力が加わって、その偏波面が旋回したとしても、こ
こでは光量を情報として伝送するために用いているわけ
であるから、やはりその影響を受けない。
【００１５】請求項２に係る光ファイバ電流測定装置で
は、図１に示した分光器は偏光子の偏光方向に対して＋
４５°異なった偏光方向と、−４５°異なった偏光方向
でそれぞれ検光する。ここで、図１に示した磁界検出部
における分光器に入射される光の強度をＰｏ、分光器よ
り出射される２つの光の強度をＰａ，Ｐｂとして、ファ
ラデー回転角と光量との関係を図２に示す。図２におい
て横軸はファラデー回転角Ｆ、縦軸は光量Ｐであり、曲
線Ｐａはファラデー回転角の変化にともなう分光器の一
方の出力光Ｐａの光量の変化を示し、曲線Ｐｂはファラ
デー回転角の変化にともなう分光器の他方の出力光Ｐｂ
の光量の変化特性を示す。曲線Ｐａ，Ｐｂはそれぞれ次
式で表される。
は、図１に示した分光器は偏光子の偏光方向に対して＋
４５°異なった偏光方向と、−４５°異なった偏光方向
でそれぞれ検光する。ここで、図１に示した磁界検出部
における分光器に入射される光の強度をＰｏ、分光器よ
り出射される２つの光の強度をＰａ，Ｐｂとして、ファ
ラデー回転角と光量との関係を図２に示す。図２におい
て横軸はファラデー回転角Ｆ、縦軸は光量Ｐであり、曲
線Ｐａはファラデー回転角の変化にともなう分光器の一
方の出力光Ｐａの光量の変化を示し、曲線Ｐｂはファラ
デー回転角の変化にともなう分光器の他方の出力光Ｐｂ
の光量の変化特性を示す。曲線Ｐａ，Ｐｂはそれぞれ次
式で表される。
【００１６】 Ｐａ＝（Ｐｏ／２）（１＋ｓｉｎ２Ｆ） …(2) Ｐｂ＝（Ｐｏ／２）（１−ｓｉｎ２Ｆ） …(3) また、図２において曲線Ｃは図１に示した導体３に流れ
る電流により生じる光ファイバ２が受ける磁界の変化に
比例するファラデー回転角の時間変化、曲線Ｓａ，Ｓｂ
は分光器より出射される２つの光の光量の時間変化をそ
れぞれ示す。
る電流により生じる光ファイバ２が受ける磁界の変化に
比例するファラデー回転角の時間変化、曲線Ｓａ，Ｓｂ
は分光器より出射される２つの光の光量の時間変化をそ
れぞれ示す。
【００１７】分光器の２つの出力光の光量は被測定電流
の変化に応じて曲線Ｐａ，Ｐｂ上をそれぞれ移動し、ま
た上記２つの受光素子の検出信号の大きさは分光器の２
つの出力光の光量に比例するため、この２つの受光素子
の検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′の和に対する差の比Ｓは次式
で表される。
の変化に応じて曲線Ｐａ，Ｐｂ上をそれぞれ移動し、ま
た上記２つの受光素子の検出信号の大きさは分光器の２
つの出力光の光量に比例するため、この２つの受光素子
の検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′の和に対する差の比Ｓは次式
で表される。
【００１８】 従って、ファラデー回転角Ｆの変化幅が小さい範囲では
次式が成り立ち、被測定電流に比例した信号を直接得る
ことができる。
次式が成り立ち、被測定電流に比例した信号を直接得る
ことができる。
【００１９】 Ｓ≒２Ｆ …(5) ここで被測定電流を振幅Ｉｏ，位相θの正弦波形とすれ
ば、上記出力信号Ｓは次式で示される。
ば、上記出力信号Ｓは次式で示される。
【００２０】 Ｓ＝Ｋ・Ｉｏ・ｓｉｎ（ωｔ＋θ） （Ｋ：比例定数） …(6) 請求項３に係る光ファイバ電流測定装置では、図１に示
した分光器は偏光子の偏光方向とは異なった偏光方向で
検光した光と検光しない光を出力する。ここで磁界検出
部における分光器に入射される光の光量をＰｏ、分光器
より出射される２つの光の光量をＰａ，Ｐｂとし、Ｐａ
を検光結果の光量、Ｐｂを検光しないままの光量とすれ
ば、ファラデー回転角の変化にともなうＰａの変化特性
ＡとＰｂの変化特性Ｂはそれぞれ次式で表される。
した分光器は偏光子の偏光方向とは異なった偏光方向で
検光した光と検光しない光を出力する。ここで磁界検出
部における分光器に入射される光の光量をＰｏ、分光器
より出射される２つの光の光量をＰａ，Ｐｂとし、Ｐａ
を検光結果の光量、Ｐｂを検光しないままの光量とすれ
ば、ファラデー回転角の変化にともなうＰａの変化特性
ＡとＰｂの変化特性Ｂはそれぞれ次式で表される。
【００２１】 Ｐａ＝（Ｐｏ／２）（１＋ｓｉｎ２（Ｆ＋φ）） …(7) Ｐｂ＝Ｐｏ …(8) ここでφは偏光子の偏光方向と分光器による検光時の偏
光方向との成す角度の４５°からのずれ角度である。こ
のような場合、図１に示した割り算器は次式を演算する
ものとすれば、その出力信号Ｓは偏光子からの出射光の
強度Ｐｏの変動の影響を受けない。
光方向との成す角度の４５°からのずれ角度である。こ
のような場合、図１に示した割り算器は次式を演算する
ものとすれば、その出力信号Ｓは偏光子からの出射光の
強度Ｐｏの変動の影響を受けない。
【００２２】
【実施例】この発明の実施例である光ファイバ電流測定
装置の構成を図３に示す。同図において３は被測定電流
の流れる導体、４はシングルモード光ファイバ２を所定
回数巻回したボビンであり、このボビン４内に導体３を
挿通させている。シングルモード光ファイバ２の入射端
には偏光子８を設け、出射端には偏光ビームスプリッタ
５を設けている。この偏光子８、シングルモード光ファ
イバ２の巻回部および偏光ビームスプリッタ５によって
磁界検出部を構成している。レーザーダイオード１と偏
光子８との間はシングルモード光ファイバ１０で接続し
ていて、レーザーダイオード１より出射される直線偏光
光を偏光子８に入射させている。その際、伝送部におい
て振動や曲げ応力がない場合に、レーザーダイオード１
より出射される直線偏光の偏波面と偏光子８の偏光方向
とが相対的に等しくなるようにレーザーダイオード１と
偏光子８をシングルモード光ファイバ１０に接続してい
る。但し、レーザーダイオード１の偏波面と偏光子８の
偏光方向がずれても、偏光子８からシングルモード光フ
ァイバ２への出射光量を低下させるだけであるから、レ
ーザーダイオード１の偏波面と偏光子８の偏光方向とは
必ずしも正確に合わせなくともよい。偏光ビームスプリ
ッタ５は入射光を特定の偏光方向で検光するとともに透
過光と反射光をそれぞれ出射する。この偏光ビームスプ
リッタ５の偏光方向と偏光子の偏光方向との成す角度
は、導体３に流れる電流が０である時に４５°ずれた関
係となるように、偏光子８と偏光ビームスプリッタ５と
をシングルモード光ファイバ２の両端に接続している。
偏光ビームスプリッタ５の透過光および反射光はそれぞ
れマルチモード光ファイバ９ａ，９ｂを介してフォトダ
イオード６ａ，６ｂに導いている。フォトダイオード６
ａ，６ｂの検出信号をＰａ′，Ｐｂ′とすると、割り算
器７は（Ｐａ′＋Ｐｂ′）に対する（Ｐａ′−Ｐｂ′）
の比を求める。図３に示した偏光子８としては複数の誘
電体層と金属層とを交互に積層一体化した、住友セメン
ト株式会社製の製品名「ラミポール」などの積層薄膜偏
光子を用いることができる。また、光源としてはレーザ
ダイオード以外にスーパルミネッセンスダイオード（Ｓ
ＬＤ）を用いることもできる。さらに、受光用光ファイ
バとしてはマルチモード光ファイバ以外にシングルモー
ド光ファイバを用いることもできる。
装置の構成を図３に示す。同図において３は被測定電流
の流れる導体、４はシングルモード光ファイバ２を所定
回数巻回したボビンであり、このボビン４内に導体３を
挿通させている。シングルモード光ファイバ２の入射端
には偏光子８を設け、出射端には偏光ビームスプリッタ
５を設けている。この偏光子８、シングルモード光ファ
イバ２の巻回部および偏光ビームスプリッタ５によって
磁界検出部を構成している。レーザーダイオード１と偏
光子８との間はシングルモード光ファイバ１０で接続し
ていて、レーザーダイオード１より出射される直線偏光
光を偏光子８に入射させている。その際、伝送部におい
て振動や曲げ応力がない場合に、レーザーダイオード１
より出射される直線偏光の偏波面と偏光子８の偏光方向
とが相対的に等しくなるようにレーザーダイオード１と
偏光子８をシングルモード光ファイバ１０に接続してい
る。但し、レーザーダイオード１の偏波面と偏光子８の
偏光方向がずれても、偏光子８からシングルモード光フ
ァイバ２への出射光量を低下させるだけであるから、レ
ーザーダイオード１の偏波面と偏光子８の偏光方向とは
必ずしも正確に合わせなくともよい。偏光ビームスプリ
ッタ５は入射光を特定の偏光方向で検光するとともに透
過光と反射光をそれぞれ出射する。この偏光ビームスプ
リッタ５の偏光方向と偏光子の偏光方向との成す角度
は、導体３に流れる電流が０である時に４５°ずれた関
係となるように、偏光子８と偏光ビームスプリッタ５と
をシングルモード光ファイバ２の両端に接続している。
偏光ビームスプリッタ５の透過光および反射光はそれぞ
れマルチモード光ファイバ９ａ，９ｂを介してフォトダ
イオード６ａ，６ｂに導いている。フォトダイオード６
ａ，６ｂの検出信号をＰａ′，Ｐｂ′とすると、割り算
器７は（Ｐａ′＋Ｐｂ′）に対する（Ｐａ′−Ｐｂ′）
の比を求める。図３に示した偏光子８としては複数の誘
電体層と金属層とを交互に積層一体化した、住友セメン
ト株式会社製の製品名「ラミポール」などの積層薄膜偏
光子を用いることができる。また、光源としてはレーザ
ダイオード以外にスーパルミネッセンスダイオード（Ｓ
ＬＤ）を用いることもできる。さらに、受光用光ファイ
バとしてはマルチモード光ファイバ以外にシングルモー
ド光ファイバを用いることもできる。
【００２３】図４は、図３に示したフォトダイオード６
ａ，６ｂの検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′および割り算器７の
出力信号Ｓの関係を示す。図４において、（Ｃ０）は２
つの受光素子の検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′が（Ａ０），
（Ｂ０）に示す場合の出力信号、（Ｃ１）は２つの受光
素子の検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′が（Ａ１），（Ｂ１）に
示す場合の出力信号である。図３に示した光ファイバ電
流測定装置において伝送部でシングルモード光ファイバ
１０に振動や曲げ応力が加わって、レーザーダイオード
１より出射された直線偏光の偏波面が旋回して、偏光子
８の出射光の光量が変動したとしても、この光量の変化
は上述のように割り算器７の演算によりキャンセルされ
るため、伝送部における光ファイバの振動や曲げ応力に
よる影響を受けない。
ａ，６ｂの検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′および割り算器７の
出力信号Ｓの関係を示す。図４において、（Ｃ０）は２
つの受光素子の検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′が（Ａ０），
（Ｂ０）に示す場合の出力信号、（Ｃ１）は２つの受光
素子の検出信号Ｐａ′，Ｐｂ′が（Ａ１），（Ｂ１）に
示す場合の出力信号である。図３に示した光ファイバ電
流測定装置において伝送部でシングルモード光ファイバ
１０に振動や曲げ応力が加わって、レーザーダイオード
１より出射された直線偏光の偏波面が旋回して、偏光子
８の出射光の光量が変動したとしても、この光量の変化
は上述のように割り算器７の演算によりキャンセルされ
るため、伝送部における光ファイバの振動や曲げ応力に
よる影響を受けない。
【００２４】この発明の実施例である光ファイバ電流測
定装置の振動に対する特性を測定するための構成を図５
に示す。このように振動台１１によってレーザーダイオ
ード１から偏光子８までの光ファイバ２に対し故意に振
動を加えて出力信号Ｓの変化を測定する。図６（Ａ）は
振動体１１を振動させない場合の出力信号Ｓの波形、図
６（Ｂ）は振動台１１を振動させた場合の出力信号Ｓの
波形をそれぞれ示す。
定装置の振動に対する特性を測定するための構成を図５
に示す。このように振動台１１によってレーザーダイオ
ード１から偏光子８までの光ファイバ２に対し故意に振
動を加えて出力信号Ｓの変化を測定する。図６（Ａ）は
振動体１１を振動させない場合の出力信号Ｓの波形、図
６（Ｂ）は振動台１１を振動させた場合の出力信号Ｓの
波形をそれぞれ示す。
【００２５】このように、振動の影響を受けることな
く、被測定電流の波形を抽出することができる。
く、被測定電流の波形を抽出することができる。
【００２６】図３に示した装置によって導体３に流れる
被測定電流の電流値を求める場合、ボビン４に対するシ
ングルモード光ファイバ２の巻回数とシングルモード光
ファイバ２のベルデ定数からファラデー回転角と被測定
電流との比例定数を予め求めておき、割り算器の出力信
号Ｓから電流値を算出する。
被測定電流の電流値を求める場合、ボビン４に対するシ
ングルモード光ファイバ２の巻回数とシングルモード光
ファイバ２のベルデ定数からファラデー回転角と被測定
電流との比例定数を予め求めておき、割り算器の出力信
号Ｓから電流値を算出する。
【００２７】尚、上記実施例では偏光ビームスプリッタ
５の偏光方向と偏光子の偏光方向との成す相対角度を４
５°としたため、式(5）に基づいて導体３に流れる電流
値を測定することができるが、偏光子の偏光方向とそれ
ぞれ異なる２つの偏光方向で検光した光を出射する分光
器を用いた場合、図２に示した曲線Ｐａ，Ｐｂは一般に
次式で表される。
５の偏光方向と偏光子の偏光方向との成す相対角度を４
５°としたため、式(5）に基づいて導体３に流れる電流
値を測定することができるが、偏光子の偏光方向とそれ
ぞれ異なる２つの偏光方向で検光した光を出射する分光
器を用いた場合、図２に示した曲線Ｐａ，Ｐｂは一般に
次式で表される。
【００２８】 Ｐａ＝（Ｐｏ／２）（１＋ｓｉｎ２（Ｆ＋φａ）） …（１０） Ｐｂ＝（Ｐｏ／２）（１＋ｓｉｎ２（Ｆ＋φｂ）） …(1
1) ここでφａ，φｂは偏光子の偏光方向に対して４５°異
なった方向から見た、偏光子の偏光方向と分光器の偏光
方向との成す角度である。
1) ここでφａ，φｂは偏光子の偏光方向に対して４５°異
なった方向から見た、偏光子の偏光方向と分光器の偏光
方向との成す角度である。
【００２９】従って、出力信号Ｓは、
【００３０】で表され、出力信号Ｓから上式を演算する
ことによって電流値を求めることができる。
ことによって電流値を求めることができる。
【００３１】また、上述した実施例では、分光器の例と
して、入射光を所定の偏光方向で検光するとともに透過
光と反射光を出射する偏光ビームスプリッタを用いた
が、その他にウォラストンプリズムやロションプリズム
などの、入射光を偏光方向が互いに垂直な関係で２つの
偏光に分ける複合分光プリズムを用いてもよい。
して、入射光を所定の偏光方向で検光するとともに透過
光と反射光を出射する偏光ビームスプリッタを用いた
が、その他にウォラストンプリズムやロションプリズム
などの、入射光を偏光方向が互いに垂直な関係で２つの
偏光に分ける複合分光プリズムを用いてもよい。
【００３２】さらに、上述した例では、分光器は入射光
に対してそれぞれ所定の偏光方向で偏光した２つの光を
出射する分光器を例に挙げたが、入射光に対して一定の
偏光方向で検光した光と検光しない光をそれぞれ出射す
るようにした分光器を用いてもよい。この場合、割り算
器７はフォトダイオード６ａの検出信号とフォトダイオ
ード６ｂの検出信号との比を求めて、 (9)式に示した関
係から電流値を算出すればよい。
に対してそれぞれ所定の偏光方向で偏光した２つの光を
出射する分光器を例に挙げたが、入射光に対して一定の
偏光方向で検光した光と検光しない光をそれぞれ出射す
るようにした分光器を用いてもよい。この場合、割り算
器７はフォトダイオード６ａの検出信号とフォトダイオ
ード６ｂの検出信号との比を求めて、 (9)式に示した関
係から電流値を算出すればよい。
【００３３】
【発明の効果】この発明によれば光ファイバに加わる振
動や曲げ応力による影響を受けずに正確な電流測定を行
うことができる。特に請求項２に係る光ファイバ電流測
定装置によれば、ファラデー回転角に対する検光光の強
度変化の直線性の高い領域を用いて三角関数の演算が不
要となるため、容易に高精度の電流測定を行うことがで
きる。
動や曲げ応力による影響を受けずに正確な電流測定を行
うことができる。特に請求項２に係る光ファイバ電流測
定装置によれば、ファラデー回転角に対する検光光の強
度変化の直線性の高い領域を用いて三角関数の演算が不
要となるため、容易に高精度の電流測定を行うことがで
きる。
【図１】この発明の光ファイバ電流測定装置の構成例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】ファラデー回転角と検光後の光量との関係を示
す図である。
す図である。
【図３】この発明の実施例である光ファイバ電流測定装
置の構成を示すブロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す２つの受光器６ａ，６ｂの検出信号
Ｐａ′，Ｐｂ′の変化と割算器７の出力信号との関係を
示す図である。
Ｐａ′，Ｐｂ′の変化と割算器７の出力信号との関係を
示す図である。
【図５】図３に示す光ファイバ電流測定装置の振動特性
試験の状態を示す図である。
試験の状態を示す図である。
【図６】図５における割算器７の出力信号波形の例を示
す図である。
す図である。
【図７】従来の光ファイバ電流測定装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】図７に示す光ファイバ電流測定装置の振動特性
試験の状態を示す図である。
試験の状態を示す図である。
【図９】図８における割算器７の出力信号波形の例を示
す図である。
す図である。
１−レーザダイオード ２−シングルモード光ファイバ ３−導体 ４−ボビン ５−偏光ビームスプリッタ ６ａ，６ｂ−フォトダイオード ７−割り算器 ８−偏光子 ９ａ，９ｂ−マルチモード光ファイバ（受光用光ファイ
バ） １０−シングルモード光ファイバ（送光用光ファイバ）
バ） １０−シングルモード光ファイバ（送光用光ファイバ）
Claims (3)
- 【請求項１】 シングルモード光ファイバを巻回し、こ
のシングルモード光ファイバに対する光の入射端に偏光
子を設け、前記シングルモード光ファイバの出射端に前
記偏光子の偏光方向とは異なる２つの偏光方向でそれぞ
れ検光した２つの光を出射する分光器を設けて磁界検出
部を構成し、 光源と、この光源の光を前記偏光子に伝送する送光用光
ファイバと、前記分光器より出射される２つの光をそれ
ぞれ伝送する受光用光ファイバと、これらの受光用光フ
ァイバからの光をそれぞれ受光して光量に応じた電気信
号に変換する２つの受光素子と、この２つの受光素子の
検出信号間の比例成分を求める手段とから成る光ファイ
バ電流測定装置。 - 【請求項２】 前記異なる２つの偏光方向は前記偏光子
の偏光方向に対して＋４５°異なった偏光方向と、−４
５°異なった偏光方向であり、前記比例成分を求める手
段は前記２つの受光素子の検出信号の和に対する差の比
を求めるものである請求項１記載の光ファイバ電流測定
装置。 - 【請求項３】 シングルモード光ファイバを巻回し、こ
のシングルモード光ファイバに対する光の入射端に偏光
子を設け、前記シングルモード光ファイバの出射端に前
記偏光子の偏光方向とは異なった偏光方向で検光した光
と、検光しない光をそれぞれ出射する分光器を設けて磁
界検出部を構成し、 光源と、この光源の光を前記偏光子に伝送する送光用光
ファイバと、前記分光器より出射される２つの光をそれ
ぞれ伝送する受光用光ファイバと、これらの受光用光フ
ァイバからの光をそれぞれ受光して光量に応じた電気信
号に変換する２つの受光素子と、この２つの受光素子の
検出信号間の比例成分を求める手段とから成る光ファイ
バ電流測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112369A JPH07318592A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 光ファイバ電流測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112369A JPH07318592A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 光ファイバ電流測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318592A true JPH07318592A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14584971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6112369A Pending JPH07318592A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 光ファイバ電流測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07318592A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006046978A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | 光電流センサ |
-
1994
- 1994-05-26 JP JP6112369A patent/JPH07318592A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006046978A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | 光電流センサ |
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