JPS62138772A

JPS62138772A - 光フアイバ磁界センサ

Info

Publication number: JPS62138772A
Application number: JP28000585A
Authority: JP
Inventors: Takao Shioda; 塩田　孝夫; Hiromi Hidaka; 日高　啓視; Takeru Fukuda; 福田　長
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1987-06-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、光ファイバの磁歪効果による位相の変化を
検出することにより、磁界の強さを検出する光ファイバ
磁界センサに関し、更に詳細には、例えば、地磁気の測
定、血流の測定、１０−６〜１Ｏ−２エルステツド（Ｏ
ｅ）程度の微少磁界、あるいはそれが発生する微少電流
等を検出する光ファイバ磁界センサに関するものである
。

［従来の技術］従来、光ファイバ磁界センサとしては、ファラデー素子
を用いて、磁界によるファラデー素子の回転角の変化を
計測するものが知られている。しかし、ファラデー素子
の感度からして、低磁界を測定することは難しい。

そこで、光ファイバの磁歪による光路長の変化を利用し
た干渉形の磁界センサが提案されている。

その構成には、第５図に表すようなマツハツエンダ型と
、第６図に表すようなマイケルソン型がある。いずれも
、センサ一部Ｉの磁歪効果によって、光ファイバ２を伝
播する光の位相を変化させ、その変化を光ファイバ３の
参照光との干渉を利用してデテクタ４にて検出するよう
になっている。５は光源である。また、後者のマイケル
ソン型のものは、光ファイバ２．３の先端部に光を反射
するミラー６．７を備えている。

［発明が解決しようとする問題点］上記の型式の磁界センサは、磁界に感応する変化と、振
動、圧力、温度に感応する変化とを分離することが難し
い。また、センサ一部１までの光ファイバ２の外乱の影
響を強く受ける。そこで、振動の影響をなくすために光
学基盤上に設置し、また温度の影響をなくすために温度
コントロールをする必要があった。

しかし、これでは実際の配電線等に設置して微少電流を
検出することは難しい。

この発明はこのような問題を解決するものである。

［問題点を解決するための手段］この発明の光ファイバ磁界センサは、光ファイバの磁歪
効果による位相の変化を検出することにより、磁界の強
さを検出する光ファイバ磁界センサにおいて、発光・受
光部と、磁界センザ部とを分離して、その間を第１の光
ファイバによって結合し、かつこの第１の光ファイバに
沿って同一長さの第２の光ファイバを配すると共に、こ
の第２の光ファイバの受ける温度、振動等の外乱を検出
して前記磁界センサの検出値から除去する演算部を備え
てなることを特徴としている。

［作用　］この発明による光ファイバ磁界センサは、磁界のセンサ
部側の第１の先ファイバに沿って配した第２の光ファイ
バによって、振動、温度等によって受ける光ファイバの
外乱を検出し、そしてその外部分を除去することによっ
て磁界の強さを精度よく検出する。

［実施例］以下、この発明の実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。

図において、７は磁界ダンシング部、８は温度、振動セ
ンシング部であり、これらは共に前述したマイケルソン
型の干渉計として構成されている。

前者の磁界センシング部７は、伝送用光ファイバ（第１
の光ファイバ）９の先端に磁界センンング用の金属コー
トファイバｌＯを有しており、ここをセンサ一部＋１と
している。その金属コートには、ニッケル、パーマロイ
、４．５Ｃｏ−９５，５Ｎｉ、１１．７アルフエノール
等が用いられる。伝送用光ファイバ９には、シングルモ
ードファイバ、あるいは偏波面保持ファイバが用いられ
る。センサ一部１１は、その磁歪効果によって伝送用光
ファー１′バ９内を伝播する光の位相を変化させ、その
変化は光ファイバ１２の参照光との干渉を利用してデテ
クタ１３にて検出される。１４は光源であって、コヒー
レンスのよいＨｅ−Ｎｅレーザあるいは半導体レーザを
用いる。干渉縞の変化は正逆いずれかのデジタル信号と
してとらえる。また、マイケルソン型であることから、
金属コートファイバＩＯと参照光用の光ファイバ１２の
先端にはミラー１５．１６が備えられている。１７は制
御箱である。

一方、後者の温度、振動センシング部８は、上述した磁
界センシング部７の伝送用光ファイバ９と同様で同一長
さの光ファイバ（第２の光ファイバ）１８を有している
。この光ファイバ１８は、伝送用光ファイバ９に沿って
配されており、温度、振動によって伝播する光の位相を
変化させて、その変化を光ファイバ１９の参照光との干
渉を利用してデテクタ２０にて検出するようになってい
る。

前述した磁界センシング部７と同様に、コヒーレンスの
よいＨｅ−Ｎ　ｅレーザあるいは半導体レーザを光源２
１として用い、干渉縞の変化を正逆いずれかのデジタル
信号としてとらえる。また、光ファイバｌ　８．１９の
先端にはミラー２２．２３が備えられている。

磁界センシング部７と、温度、振動センソング部８から
の検出信号は演算器２４に入力される。

この演算器２４は、前者の検出値から後者の検出値を除
去し、その結果を検出信号として出力する機能を有する
。前者の検出信号には温度、振動の影響が外乱として重
畳しているため、その外部分が除去されることになる。

実際の使用に際しては、第２図に表すようにセンサ一部
ＩＩを配電線２５の外被に密着させる。

制御箱１７は光ファイバ９によって結合されているため
、落雷時においてら安全である。

く実験例〉上述した構成において、光源１４．２１としてト■ｅ−
Ｎｅレーザ３ｍＷを用い、３ｍの光ファイバ９の先端に
６０ｃｍのＮｉコートファイバＩＯを接続した。光ファ
イバ９は外径１２５μｍ、コア径４μｍのノングルモー
ドファイバであり、同様で同じ長さの光ファイバ１８と
Ｉｃｍ／Ｉピッチでねじってケーブルとした。配電線２
５における電流は３００Ａ１地落時は０．５Ａであり、
これを検出することができた。センサ１１は、外径１４
ｍｍの被複線２５の中心から２０ｍｍの外側に設置した
（第３図参照）。磁界変化の測定結果を第４図に表す。

振動はＤＣ〜２　Ｋ　Ｈｚまで磁界の測定が可能であり
、２　Ｋ　Ｈｚでの最低検出限界はｌｏ−３であった。

温度は一４０℃〜１２０℃まで磁界の測定が可能であり
、±２％の精度であった。

なお、磁界センシング部７と、温度、振動センシング部
８をマツハツエンダ型の干渉計として＋７，７成するこ
とも可能である。

「発明の効果」以上説明したように、この発明の光ファイバ磁界センサ
は、磁界のセンサ部側の第１の光ファイバに沿って配し
た第２の光ファイバによって、振動、温度等によって受
ける光ファイバの外乱を検出して、その外部分を除去す
る構成であるから、振動、温度等の影響を受けることな
く磁界の強さを精度よく検出することができ、しかも実
際の配電線等に簡単に設置して使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の一実施例を説明するための
図であり、第１図はブッロソク構成図、第２図は配電線
に設置した状態の説明図、第３図はこの発明の実験例と
して用いたセンサ部の斜視図、第４図は実験結果を表す
図である。第５図は従来のマツハツエンダ型の磁界センサの概略構
成図、第６図は従来のマイケルソン型の磁界センサの概
略構成図である。７・・・・・・磁界センシング部、８・・・・・・温度、振動センシング部、９・・・・・
電送用光ファイバ（第１の光ファイバ）、ＩＯ・・・・
金属コートファイバ、１１・・・・・・センサ部、　　１３・・・・・・デテ
クタ、１４・・・・・光源、　　Ｉ　５，１６・・・・
・・ミラー、１７・・・・・・制御箱、１８・・・・・・光ファイバ（第２の光ファイバ）、２
０　・・・・デテクタ、　　２Ｉ・・・・・・光源、２
２．２３・・・・・・ミラー、　　２４・・・・・・演
算器、２５・・・・・・配電線。第１図第４図（○ｅ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバの磁歪効果による位相の変化を検出す
ることにより、磁界の強さを検出する光ファイバ磁界セ
ンサにおいて、発光・受光部と、磁界センサ部とを分離
して、その間を第１の光ファイバによって結合し、かつ
この第１の光ファイバに沿って同一長さの第２の光ファ
イバを配すると共に、この第２の光ファイバの受ける温
度、振動等の外乱を検出して前記磁界センサの検出値か
ら除去する演算部を備えてなることを特徴とする光ファ
イバ磁界センサ。
（２）前記第１、第２の光ファイバが同一のケーブル内
に含まれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の光ファイバ磁界センサ。