JPS62150184A - 磁界測定装置 - Google Patents

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 本発明は磁気光学素子によるファラデー回転を観測して
磁界を検出し、その磁界強度を測定する磁界測定装置に
関するものである。

従来の技術 最近、磁界強度を光を用いて測定する方法として、磁気
光学効果を利用する方法が提案されている（例えば、入
間らによる　文献アイ　イーイーイー（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ
）　Ｑ′Ｅ−１ｓ　　１ｅ１９（１９８２））。

特に、電流が流れている導体の周りの磁界強度を測定し
て電流を検知する方法は、光を媒体とするために、絶縁
性が良好である、電磁誘導ノイズを受けない等の特徴を
持ち、送配電設備への適用、特に系統保護等への応用が
考えられている。

従来、複数個の被測定磁界の加減算と行なうためには、
複数個所に光磁界測定装置を設置し、各測定装置からの
信号を電気的演算器に入力して、演算を行なっていた。

また、例えば、特開昭６０−１０２５６６号公報に示さ
れている光方式電圧測定装置があり、これを第２図に示
す。この従来例は、電圧測定に関するものであるが、光
学的に加減算する構成は同じである。すなわち、発光部
１から放射された光は、光ファイバ２、レンズ３、偏光
子４を透過し、直線偏光の平行光となり、μ波長板６で
円偏光となる。この光は、各々に被測定電圧Ｖ、、Ｖ２
．Ｖ。

を印加した電気光学素子ｅＡ、ｅＢ、ｅＣを通過し、ｖ
ｌ、ｖ２．ｖ５　　の電圧に対応した位相変調を受け、
楕円偏光となる。この楕円偏光は、検光子７により直交
しだ２成分の光に分離され、各々集光レンズ８，９によ
り受光素子１２．１３に導かれ、検出回路１４により、
被測定電圧Ｖ、、Ｖ２゜ｖ３　の加減演算を行なうもの
である。これは、電気光学効果の加減演算が可能である
事を利用したものであるが、磁気光学効果の場合も同様
であり、複数個の被測定磁界の加減算も、ｒｉｆｔ記電
気光電気光学素子６Ａ、ｅｃの代りに、磁気光学素子を
用いる事によって可能である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、第２図に示すような構成では、電気光学素子
６Ａ、６Ｂ、６Ｃは各々空気を介して光学的に接続され
ているために、端面が雰囲気中のダストや、結露現象な
どにより汚染され、光出力の損失増加の原因となり、こ
れに伴ない感度の低下が生じる。

また、電気光学素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃの各々の間隔を大
きくすると、振動、温度変化による光軸ズレが原因で、
光出力の損失増加をまねき、感度が低下する。従って、
複数の電圧測定個所が比較的離れて存在している場合へ
の適用に限界がある。

この事情は磁気光学素子を用いた磁界測定装置の場合で
も同じである。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決するために、複数個の磁
気光学素子を偏波面保存型光ファイバを介して連続的に
直列配置し、さらに最終段の磁気光学素子を透過した光
を反射体で反射し、再度前記複数個の磁気光学素子及び
、偏波面保存型光ファイバ、及び波長板を透過させ、か
つ前記最終段の磁気光学素子と前記反射体の間に、飽和
磁場中において、透過光の偏波面が４５°回転する機能
を有する磁気光学素子を挿入するものである。さらに、
望むらくは、前記磁気光学素子に一般式％式％） れる希土類鉄ガーネット混晶を用いるものである。

作用 本発明は、上記の方法により、複数個の磁気光学素子の
端面の光が透過する部分を完全に空気からしゃ断するこ
とが可能であり、空気によるダストや結露現象によって
生じる光出力の損失増加が防止でき、まだ偏波面保存型
光ファイバの長さを変えることにより、複数の磁界測定
個所が比較的離れて存在している場合にも適用が可能と
なる。

又、一般的に偏波面保存型光ファイバは、互いに直交す
る固有軸の各々の方向での伝般定数の温度特性に差があ
る。従って各々の固有軸の方向と異なった直線偏光が入
射した場合、各々の固有軸に伝搬した場合、周囲温度変
化が原因で位相変化を受け、楕円化を受け、少し感度低
下が起るが、最終段の磁気光学素子と反射体の間に、往
復で９０゜偏波面を回転させる磁気光学素子を設ける事
で解決している。また複数個の磁気光学素子に、ヴエル
デ定数の温度変化が無い希土類鉄ガーネット結晶（Ｔｂ
ＸＹＩ　−Ｘ　）５　Ｆｅ５０＋ｚを用いる事によって
、周囲温度の変化に対して、測定精度が良好な測定装置
を得る事ができる。

実施例 以下に本発明による一実施例を示す。第１図にその構成
を示す。磁“気光学素子２０＆、２０ｂ。

２０Ｃ（三個所の磁界測定の場合）に、（Ｔｂａｌｐ　
Ｙｏ、ａ＋　’）ｓＦｅ５０，２　結晶を用いた。４５
°回転、（往復で９０’回転）用磁気光学素子２１には
、Ｙ、Ｆｅ、、０１２結晶を２．１ｍ先軍みにして用い
、Ｓｍ−Ｇｏからなる磁石２２の中に設置したものを用
いた。偏光子と検光子１６は、偏光ビームスプリッタを
用いて共用とした。光源１８に半導体レーザを用い、受
光器１７にはＰＩＮ−ＰＤを用いた。偏波面保存型ファ
イバ１５ａ、１５ｂ、１ｓｃのそ汎ぞれの長さは、１５
ａは１０７７２．１５ｂ、　１６Ｃは２ｍとした。位相
板１９は水晶結晶をクサビ状に研磨して用い、任意の波
長板となる様に設定しである。

反射体２３は誘電体多層膜ミラーを用いた。

本実施例の場合、磁界Ｈ１＋　Ｈ２＋　Ｈ５が交流。

直流にかかわらず、外部磁界亀子ａ２−４−Ｈ５の測定
精度は周囲温度が一２０’Ｃ〜１１０°Ｃと変化しても
、±１％以内におさまっており、Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５””
０．０３０ｓ最最少検出度であり、高感度な測定装置が
得られた。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、複数個の磁気
光学素子を偏波面保存型光ファイバを介して直列配置す
る事により、雰囲気の影響を受ける事がない信頼性に富
んだ磁界測定装置を提供することかできる。しかも、反
射型の光回路、及びグエルデ定数の温度安定化に優れた
磁気光学結晶を用いる事によって、周囲温度変化にズ＝
ｊ　しても１ｌｌｌｌ定精度が変化しない磁界測定装置
全提供することができ、その工業的価値は犬なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁界測定装置の構成
図、第２図は従来の光方式電圧測定装置の構成図である
。 １５・・・・・偏波面保存型光ファイバ、１６　・・・
・偏光子（検光子）、１７・・・・・・受光器、１８・
・・・・光源、１９・・・・・位相板、２０．２１・・
・・・・磁気光学素子、２２・・・・・・磁石、２３・
・・・・・反射体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名−Ｑ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光を２つの直線偏光の光に分離する偏光子と
   検光子の透過偏光方向を互いに異ならしめ、前記偏光子
   と検出子との間に磁気光学素子を配置してなる磁気光学
   変換部を有する磁界測定装置であって、前記磁気光学素
   子を被測定磁界の数だけ、偏波面保存型光ファイバを介
   して連続的に直列配置し、光路の任意の場所に波長板を
   設け、前記磁気光学素子の各々にそれぞれ独立に被測定
   磁界を印加し光学的に加減算するように構成した磁界測
   定装置。
2. （２）複数個の磁気光学素子の最終段の磁気光学素子を
   透過した光を反射体で反射し、再度、前記複数個の磁気
   光学素子及び、偏波面保存型光ファイバ、及び波長板を
   透過させ、かつ、前記最終段の磁気光学素子と前記反射
   体の間に、飽和磁場中において、透過光の偏波面が４５
   °回転する機能を有する磁気光学素子を挿入してなる特
   許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置。
3. （３）磁気光学素子に、一般式（Ｔｂ＿ｘＹ＿１＿−＿
   ｘ）＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２（０．１≦ｘ≦０．３）で
   示される希土類鉄ガーネット混晶を用いる特許請求の範
   囲第１項記載の磁界測定装置。