JPH08122720A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
- Publication number
- JPH08122720A JPH08122720A JP6289108A JP28910894A JPH08122720A JP H08122720 A JPH08122720 A JP H08122720A JP 6289108 A JP6289108 A JP 6289108A JP 28910894 A JP28910894 A JP 28910894A JP H08122720 A JPH08122720 A JP H08122720A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- air
- core coil
- measuring
- optical
- 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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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空心コイル型磁気センサのコイル電圧を光信
号に変換し、センサ部と計測部間を光ファイバで接続
し、遠隔測定やノイズの少ない磁気センサを得る。 【構成】 光変調器３の変調電極２５には計測される磁
界変動により発生する空心コイル２の電圧信号が入力さ
れる。他方、入出力ファイバ５を通して光源１１から入
射した光は光変調器３で入力電圧によって変調され、入
出力ファイバ５を経由して受光器１３に伝送され、計測
器１６のオシロスコープで磁界計測される。
号に変換し、センサ部と計測部間を光ファイバで接続
し、遠隔測定やノイズの少ない磁気センサを得る。 【構成】 光変調器３の変調電極２５には計測される磁
界変動により発生する空心コイル２の電圧信号が入力さ
れる。他方、入出力ファイバ５を通して光源１１から入
射した光は光変調器３で入力電圧によって変調され、入
出力ファイバ５を経由して受光器１３に伝送され、計測
器１６のオシロスコープで磁界計測される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空心コイルを使用した
磁気センサに関するもので、特に、空心コイルに発生す
る電圧を検出信号に変換し、計測部まで光ファイバケー
ブルを使用して伝送し、磁界を測定するものであり、セ
ンサと計測部に距離がある場合や、周囲に可燃ガスがあ
り電気が使用できず、導電ケーブルが使用できない場所
の磁界環境の計測に使用される磁気センサに関する。
磁気センサに関するもので、特に、空心コイルに発生す
る電圧を検出信号に変換し、計測部まで光ファイバケー
ブルを使用して伝送し、磁界を測定するものであり、セ
ンサと計測部に距離がある場合や、周囲に可燃ガスがあ
り電気が使用できず、導電ケーブルが使用できない場所
の磁界環境の計測に使用される磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】低周波磁界を検出する磁気センサの方式
には、空心コイルの電圧や波形を計測して磁界を計測す
る空心コイル法、磁気コアを使用し磁気増幅器の原理を
応用したフラックスゲート法、半導体であるホール素子
を用いたホール素子法等があり、近年においては、ジョ
セフソン素子を用いた超高感度磁束計であるＳＱＵＩＤ
等も使用されている。
には、空心コイルの電圧や波形を計測して磁界を計測す
る空心コイル法、磁気コアを使用し磁気増幅器の原理を
応用したフラックスゲート法、半導体であるホール素子
を用いたホール素子法等があり、近年においては、ジョ
セフソン素子を用いた超高感度磁束計であるＳＱＵＩＤ
等も使用されている。
【０００３】磁界計測に空心コイルは古くから使用され
てきた方法であるが、センサ部が大きく、低感度でノイ
ズが多い等の欠点から、最近では、ほとんどポータブル
タイプのフラックスゲート型やホール素子型の計測器が
使用されている。しかし、空心コイルの欠点であるセン
サ部の大きさを除けば、巻数やコイルの直径等を工夫
し、性能のよい増幅器と組み合わせることで、フラック
スゲート型やホール素子型よりも周波数特性がよく、感
度も同等以上の磁気センサとして使用することができ
る。
てきた方法であるが、センサ部が大きく、低感度でノイ
ズが多い等の欠点から、最近では、ほとんどポータブル
タイプのフラックスゲート型やホール素子型の計測器が
使用されている。しかし、空心コイルの欠点であるセン
サ部の大きさを除けば、巻数やコイルの直径等を工夫
し、性能のよい増幅器と組み合わせることで、フラック
スゲート型やホール素子型よりも周波数特性がよく、感
度も同等以上の磁気センサとして使用することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
に工夫された空心コイル型の磁気センサを用いても、増
幅器等自体が磁場を乱すため、計測部を、ある程度の距
離を保つ必要があり、コイル部と計測部の距離が離れた
場合、コイルと計測部を結ぶケーブルにノイズが入った
り、信号が減衰して感度が低下するといった問題があ
る。また、周囲に可燃ガスがあり、導電性ケーブルを使
用した電気信号の伝送ができない場所では計測ができな
いといった問題がある。
に工夫された空心コイル型の磁気センサを用いても、増
幅器等自体が磁場を乱すため、計測部を、ある程度の距
離を保つ必要があり、コイル部と計測部の距離が離れた
場合、コイルと計測部を結ぶケーブルにノイズが入った
り、信号が減衰して感度が低下するといった問題があ
る。また、周囲に可燃ガスがあり、導電性ケーブルを使
用した電気信号の伝送ができない場所では計測ができな
いといった問題がある。
【０００５】本発明の目的は、空心コイル型磁気センサ
を用いてコイル部と計測部との距離が離れても、伝送路
の損失が小さく、遠隔検出も可能で、伝送路とその環境
間でのノイズの授受の少ない、精度のよい、安価な磁気
センサを提供することである。
を用いてコイル部と計測部との距離が離れても、伝送路
の損失が小さく、遠隔検出も可能で、伝送路とその環境
間でのノイズの授受の少ない、精度のよい、安価な磁気
センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、上
記問題点を鑑み、磁界変化により、空心コイルに発生す
る微少の電圧信号でレーザ光の強度を変調し、変調した
レーザ光を光ファイバケーブルで計測部まで伝送し、こ
の変調した光を電気信号に変換して計測結果を得る方式
とすることで、計測部による外乱を防止し、更に、信号
の減衰が少なく、また信号の伝送途中での外部からの電
気ノイズを完全に防止することができる。
記問題点を鑑み、磁界変化により、空心コイルに発生す
る微少の電圧信号でレーザ光の強度を変調し、変調した
レーザ光を光ファイバケーブルで計測部まで伝送し、こ
の変調した光を電気信号に変換して計測結果を得る方式
とすることで、計測部による外乱を防止し、更に、信号
の減衰が少なく、また信号の伝送途中での外部からの電
気ノイズを完全に防止することができる。
【０００７】即ち、本発明は、複数回数巻き回した空心
コイルと、該空心コイルの検出端子と電気的に接続した
変調電極を有し、前記変調電極に印加される前記空心コ
イルの電圧信号に依存して、前記変調電極の近傍を通っ
た光の位相等を変化させて出力する光変調器と、前記光
変調器に光を入射する光源と、入出力ファイバと、光電
変換機能を有する受光器と、前記受光器からの電気信号
を計測する計測器とからなり、前記光変調器からの出射
光を検出し、磁界を計測することを特徴とする磁気セン
サである。
コイルと、該空心コイルの検出端子と電気的に接続した
変調電極を有し、前記変調電極に印加される前記空心コ
イルの電圧信号に依存して、前記変調電極の近傍を通っ
た光の位相等を変化させて出力する光変調器と、前記光
変調器に光を入射する光源と、入出力ファイバと、光電
変換機能を有する受光器と、前記受光器からの電気信号
を計測する計測器とからなり、前記光変調器からの出射
光を検出し、磁界を計測することを特徴とする磁気セン
サである。
【０００８】
【作用】本発明の磁気センサの基本原理は、次の通りで
ある。磁界変化により空心コイルに電圧を発生させ、そ
の電圧が印加された二つの変調電極の近傍を通った光が
電圧に依存して受ける作用を、光の強度変化に変換し、
これを光ファイバで計測部に伝送した上で電気信号に再
変換して計測処理する。
ある。磁界変化により空心コイルに電圧を発生させ、そ
の電圧が印加された二つの変調電極の近傍を通った光が
電圧に依存して受ける作用を、光の強度変化に変換し、
これを光ファイバで計測部に伝送した上で電気信号に再
変換して計測処理する。
【０００９】前記の光変調器は電源を必要としないた
め、空心コイルと光変調器を一体に組み合わせてセンサ
部とすると、センサ部による外乱を防止することがで
き、更に、センサ部と計測部との間を光ファイバで接続
し信号を伝送するため、信号の減衰が少なく、光ファイ
バへの電気ノイズ侵入がないので、ノイズの少ない磁気
センサを得ることができる。
め、空心コイルと光変調器を一体に組み合わせてセンサ
部とすると、センサ部による外乱を防止することがで
き、更に、センサ部と計測部との間を光ファイバで接続
し信号を伝送するため、信号の減衰が少なく、光ファイ
バへの電気ノイズ侵入がないので、ノイズの少ない磁気
センサを得ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１１】本発明による磁気センサの実施例の構成ブ
ロックを図１に示す。磁気センサ１は、空心コイル２と
光変調器３とから構成され、光ファイバケーブル５で光
方向性分離器である光サーキュレーター１７を介して計
測部と接続されている。光変調器３の変調電極２５に
は、空心コイル２の出力電圧が入力される。
ロックを図１に示す。磁気センサ１は、空心コイル２と
光変調器３とから構成され、光ファイバケーブル５で光
方向性分離器である光サーキュレーター１７を介して計
測部と接続されている。光変調器３の変調電極２５に
は、空心コイル２の出力電圧が入力される。
【００１２】他方、入出力光ファイバ５を通して光源１
１から入射した光は、光変調器３で空心コイル２の出力
電圧によって変調され、入出力光ファイバ５を経由して
受光器１３に伝送され、計測器１６のオシロスコープで
計測され、周波数分析や波形表示処理等がなされる。
１から入射した光は、光変調器３で空心コイル２の出力
電圧によって変調され、入出力光ファイバ５を経由して
受光器１３に伝送され、計測器１６のオシロスコープで
計測され、周波数分析や波形表示処理等がなされる。
【００１３】光変調器の構成の概略を図２に拡大して示
す。
す。
【００１４】二つに分岐した位相シフト光導波路２４の
一方の端面には、全反射膜２６が付設されている。全反
射膜２６の存在によって光導波路２１による干渉計が形
成される。
一方の端面には、全反射膜２６が付設されている。全反
射膜２６の存在によって光導波路２１による干渉計が形
成される。
【００１５】基板２０は、電気光学効果を示すニオブ酸
リチウム結晶からなる。
リチウム結晶からなる。
【００１６】光変調器３への入力光および反射による出
力光は、一本の偏波保持の入出力ファイバ５によって伝
送される。これに伴い、光源１１からの入力光と、光変
調器３からの光検出器である受光器１３に導く出力光と
は、光方向性分離器である光サーキュレーター１７によ
り互いに分離される。
力光は、一本の偏波保持の入出力ファイバ５によって伝
送される。これに伴い、光源１１からの入力光と、光変
調器３からの光検出器である受光器１３に導く出力光と
は、光方向性分離器である光サーキュレーター１７によ
り互いに分離される。
【００１７】光源１１からの光は、光サーキュレータ１
７および偏波保持の入出力ファイバ５を通じて、光変調
器３に入射する。
７および偏波保持の入出力ファイバ５を通じて、光変調
器３に入射する。
【００１８】二つの位相シフト光導波路２４に分岐した
光は、変調電極２５の近傍を通り、ついで、全反射膜２
６によって反射し、同一光路を通って戻る。
光は、変調電極２５の近傍を通り、ついで、全反射膜２
６によって反射し、同一光路を通って戻る。
【００１９】空心コイル２の電圧信号は、変調電極２５
を介して二つの位相シフト光導波路２４に電界を発生
し、局部的な屈折率の変化をもたらす。このため、これ
らの位相シフト光導波路２４を通る光には、往復の過程
で位相差が生じ、これらが合流する光導波路２１では互
いに干渉し、印加される電圧に依存して強度変化をもつ
光となる。
を介して二つの位相シフト光導波路２４に電界を発生
し、局部的な屈折率の変化をもたらす。このため、これ
らの位相シフト光導波路２４を通る光には、往復の過程
で位相差が生じ、これらが合流する光導波路２１では互
いに干渉し、印加される電圧に依存して強度変化をもつ
光となる。
【００２０】光強度の変化は、偏波保持の入出力ファイ
バ５によって光サーキュレータ１７を経由して、受光器
１３によって電気信号に変換され、導体ケーブル１５に
より計測器１６のオシロスコープに伝送され、計測処理
される。
バ５によって光サーキュレータ１７を経由して、受光器
１３によって電気信号に変換され、導体ケーブル１５に
より計測器１６のオシロスコープに伝送され、計測処理
される。
【００２１】図３は、本実施例の磁気センサのセンサ部
の組立法を示す斜視図である。
の組立法を示す斜視図である。
【００２２】図３（ａ）は空心コイル２の巻き枠となる
ボビン６の斜視図である。
ボビン６の斜視図である。
【００２３】ボビン６に銅線を複数回数を巻き回し、図
３（ｂ）に示す空心コイル２を得る。本実施例では、ポ
リウレタン銅線の直径０.１ｍｍを使用して２００００
ターン巻き回した。コイルの巻き始めと、巻き終わりの
コイル端部８が、ボビン６の鍔から引き出される。
３（ｂ）に示す空心コイル２を得る。本実施例では、ポ
リウレタン銅線の直径０.１ｍｍを使用して２００００
ターン巻き回した。コイルの巻き始めと、巻き終わりの
コイル端部８が、ボビン６の鍔から引き出される。
【００２４】次に、空心コイル２の巻胴部内空間に図３
（ｃ）に示す光変調器３を挿入し、空心コイル２の巻き
始め、巻き終わりのコイル端部８と光変調器３の変調電
極２５の変調電極端子８ａと接続し、空心コイル２と光
変調器３を接着等で固定して、図３（ｄ）に示すセンサ
部が完成する。５は光ファイバケーブルである。
（ｃ）に示す光変調器３を挿入し、空心コイル２の巻き
始め、巻き終わりのコイル端部８と光変調器３の変調電
極２５の変調電極端子８ａと接続し、空心コイル２と光
変調器３を接着等で固定して、図３（ｄ）に示すセンサ
部が完成する。５は光ファイバケーブルである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による磁気
センサであれば、磁界測定位置に設置する空心コイルと
増幅器や磁界波形解析部がある計測部との間を光ファイ
バで接続し、レーザ光で伝送することから伝送路の損失
が小さくなり、遠隔検出も可能となる。また、センサ部
と計測部が電気的に遮断されることで、ノイズの発生原
因を排除し、更に、伝送路とその環境との間のノイズの
授受がないので、ノイズの少ない、精度のよい、安価な
磁気センサが得られる。
センサであれば、磁界測定位置に設置する空心コイルと
増幅器や磁界波形解析部がある計測部との間を光ファイ
バで接続し、レーザ光で伝送することから伝送路の損失
が小さくなり、遠隔検出も可能となる。また、センサ部
と計測部が電気的に遮断されることで、ノイズの発生原
因を排除し、更に、伝送路とその環境との間のノイズの
授受がないので、ノイズの少ない、精度のよい、安価な
磁気センサが得られる。
【００２６】なお、本発明において使用する光変調器や
光ファイバ等は、上記実施例に限定されるものではない
ことは言うまでもない。例えば、液晶と偏光素子により
構成された光変調器とプラスチック光ファイバを用いる
ことにより、安価なセンサを実現することができる。
光ファイバ等は、上記実施例に限定されるものではない
ことは言うまでもない。例えば、液晶と偏光素子により
構成された光変調器とプラスチック光ファイバを用いる
ことにより、安価なセンサを実現することができる。
【図１】本発明に係る磁気センサのブロック図。
【図２】図１の光変調器の構成図。
【図３】本発明の磁気センサのセンサ部の組立方法を示
す斜視図。図３（ａ）はボビンの斜視図、図３（ｂ）は
空芯コイルの斜視図、図３（ｃ）は光変調器の斜視図、
図３（ｄ）は磁気センサの斜視図。
す斜視図。図３（ａ）はボビンの斜視図、図３（ｂ）は
空芯コイルの斜視図、図３（ｃ）は光変調器の斜視図、
図３（ｄ）は磁気センサの斜視図。
１ 磁気センサ ２ 空心コイル ３ 光変調器 ４ 導体 ５ 入出力ファイバ（光ファイバケーブル） ６ ボビン ８ コイル端部 ８ａ 変調電極端子 １１ 光源（半導体レーザ） １２ 光源用電源 １３ 受光器 １５ 導体ケーブル １６ 計測器 １７ 光サーキュレータ ２０ 基板 ２１ 光導波路 ２４ 位相シフト光導波路 ２５ 変調電極 ２６ 全反射膜
Claims (1)
- 【請求項１】 複数回数巻き回した空心コイルと、該空
心コイルの検出端子と電気的に接続した変調電極を有
し、前記変調電極に印加される前記空心コイルの電圧信
号に依存して、前記変調電極の近傍を通った光の位相等
を変化させて出力する光変調器と、前記光変調器に光を
入射する光源と、入出力ファイバと、光電変換機能を有
する受光器と、前記受光器からの電気信号を計測する計
測器とからなり、前記光変調器からの出射光を検出し、
磁界を計測することを特徴とする磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6289108A JPH08122720A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6289108A JPH08122720A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122720A true JPH08122720A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17738899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6289108A Pending JPH08122720A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08122720A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2700957A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-26 | Ricerca Sul Sistema Energetico - RSE S.p.A. | Optical device for generating a synchronous signal |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP6289108A patent/JPH08122720A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2700957A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-26 | Ricerca Sul Sistema Energetico - RSE S.p.A. | Optical device for generating a synchronous signal |
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