WO1999041617A1

WO1999041617A1 - Verfahren und einrichtung zum messen eines magnetfeldes mit hilfe des faraday-effektes

Info

Publication number: WO1999041617A1
Application number: PCT/DE1999/000390
Authority: WO
Inventors: Ottmar Beierl; Thomas Bosselmann
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 1999-08-19
Also published as: US6495999B1; CA2320037A1; NO20004064D0; CN1290350A; NO20004064L; EP1055127A1

Abstract

Bei dem Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des Faraday-Effektes, wird in ein im Magnetfeld angeordnetes Faraday-Element (4) Licht eingekoppelt, das einen linear polarisierten ersten Lichtanteil (Pa) mit einer ersten Wellenlänge und einen unpolarisierten zweiten Lichtanteil (Pb) mit einer davon verschiedenen zweiten Wellenlänge aufweist. Aus dem Faraday-Element (4) wird ein Lichtsignal ausgekoppelt, das optisch in einen ersten Lichtsignalanteil (LSa) mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Lichtsignalanteil (LSb) mit der zweiten Wellenlänge aufgeteilt wird, wobei aus dem ersten Lichtsignalanteil (LSa) ein erstes Meßsignal (Sa) und aus dem zweiten Lichtsignalanteil (LSb) ein zweites Meßsignal (Sb) abgeleitet und zur Bildung eines korrigierten Meßsignals (S) verwendet werden kann. Auf diese Weise können Dämpfungseinflüsse in den Übertragungsstrecken auch bei der Messung eines zeitlich konstanten Magnetfeldes oder eines Magnetfeldes mit einem zeitlich konstanten Anteil weitgehend kompensiert werden.

Description

1 Beschreibung

Verfahren und Einrichtung zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des Faraday-Effektes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen eines Magnetfeldes, insbesondere zum Messen eines in einem Stromleiter fließenden elektrischen Stromes, mit Hilfe des Faraday-Effektes .

Es sind optische Meßeinrichtungen zum Messen eines in einem Stromleiter fließenden elektrischen Stromes unter Ausnutzung des Faraday-Effektes bekannt, die auch als magnetooptische Stromwandler bezeichnet werden. Unter dem Faraday-Effekt ver- steht man die Drehung der Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht, das sich in einem Medium in Anwesenheit eines Magnetfeldes ausbreitet. Der Winkel dieser Drehung ist dabei proportional zum Wegintegral über dem magnetischen Feld entlang des vom Licht zurückgelegten Weges mit der Verdet- Konstanten als Proportionalitätskonstanten. Die Verdet-Kon- stante ihrerseits ist abhängig von dem Material, in dem sich das Licht ausbreitet, von der Wellenlänge des Lichts und von weiteren, die Eigenschaften des Materials beeinflussenden Störgrößen, beispielsweise der Temperatur und dem mechani- sehen Spannungszustand. Zum Messen des Stromes ist ein Faraday-Element in der Nähe des Stromleiters angeordnet, das ein optisch transparentes, den Faraday-Effekt zeigendes Material enthält. In dieses Faraday-Element wird linear polarisiertes Licht eingekoppelt. Das von dem elektrischen Strom erzeugte Magnetfeld bewirkt eine Drehung der Polarisationsebene des sich in dem Faraday-Element ausbreitenden Lichtes um einen Polarisationsdrehwinkel, der von einer Auswerteeinheit als Maß für die Stärke des Magnetfeldes und damit für die Stärke des elektrischen Stromes ausgewertet werden kann. Im allge- meinen umgibt das Faraday-Element den Stromleiter, so daß das polarisierte Licht den Stromleiter in einem praktisch geschlossenen Weg umläuft. Dadurch ist der Betrag des Polarisa- tionsdrehwinkels in guter Näherung direkt proportional zur Stromstärke.

In einer beispielsweise aus der europäischen Patentschrift 088 419 bekannten Ausführungsform ist das Faraday-Element als massiver Glasring um den Stromleiter ausgebildet. Das Licht umläuft den Stromleiter in dieser Ausführungsform einmal.

In einer anderen, beispielsweise aus der PCT-Anmeldung WO 91/01501 bekannten Ausführungsform ist das Faraday-Element als Teil einer optischen Monomode-Faser ausgebildet, die den Stromleiter in Form einer Meßwicklung umgibt. Das Licht umläuft den Stromleiter daher bei einem Durchlauf N-mal, wenn N die Anzahl der Windungen der Meßwicklung ist. Es sind zwei Typen von solchen magnetooptischen Stromwandlern mit einer aus einer Lichtleitfaser bestehenden Meßwicklung bekannt, nämlich der Transmissionstyp und der Reflexionstyp. Beim Transmissionstyp wird das Licht in ein Ende der Lichtleitfaser eingekoppelt und am anderen Ende wieder ausgekoppelt, so daß das Licht die Meßwicklung nur einmal durchläuft. Beim Reflexionstyp ist dagegen das andere Ende der Lichtleitfaser verspiegelt, so daß dann das an dem ersten Ende eingekoppelte Licht an diesem anderen, verspiegelten Ende reflektiert wird, die Meßwicklung ein zweites Mal in umgekehrter Richtung durchläuft und am ersten Ende wieder ausgekoppelt wird. Wegen der Nicht-Reziprozität des Faraday-Effektes wird die Polarisationsebene des Lichts beim umgekehrten Durchlauf noch einmal um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung gedreht. Der Drehwinkel ist somit bei gleicher Meßwicklung doppelt so groß wie beim Transmissionstyp. Zur Trennung des eingekoppelten und des ausgekoppelten Lichtes ist ein Strahlteiler vorgesehen.

Ein Problem bei allen magnetooptischen Stromwandlern sind Störeinflüsse, die beispielsweise durch Änderung der Dämpfungskonstanten in den optischen Übertragungsstrecken hervorgerufen sind. Bei dem bereits genannten, aus der europäischen Patentschrift 088 419 bekannten magnetooptischen Stromwandler wird das aus dem Faraday-Element ausgekoppelte Licht in einem Analysator mit einem Wollaston-Prisma als Strahlteiler in zwei linear polarisierte Lichtsignale A und B mit senkrecht zueinander orientierten Polarisationsebenen aufgeteilt. Diese beiden Lichtsignale A und B werden über entsprechende optische Übertragungsfasern zu entsprechenden Lichtdetektoren übertragen und in elektrische Signale PA und PB umgewandelt. Aus diesen beiden Signalen PA und PB wird in einer Recheneinheit ein Fa- raday-Drehwinkel als Meßsignal berechnet, der dem Quotienten (PA - PB/PA + PB) aus der Differenz und der Summe der beiden Signale entspricht. Durch diese Quotientenbildung wird ein Meßsignal ermittelt, das unabhängig von der Dämpfung der Lichtsignale A und B in der Übertragungsstrecke ist.

Aus der PCT-Anmeldung WO 94/24573 ist es bekannt, die von den hinter dem Wollaston-Prisma angeordneten Empfängern empfange- nen elektrischen Signale Sl und S2 jeweils in einen Gleichsignalanteil Dl bzw. D2 und einen Wechselsignalanteil AI bzw. A2 zu zerlegen. Für jedes Signal Sl und S2 wird dann ein in- tensitätsnormiertes Signal Pl bzw. P2 als Quotient Pl = Al/Pl bzw. P2 = A2/D2 aus seinem Wechselsignalanteil AI bzw. A2 und Gleichsignalanteil Dl bzw. D2 gebildet. Durch die Intensi- tätsnormierung der Signale Sl und S2 können Intensitätsschwankungen in den für die entsprechenden Lichtsignale LSI und LS2 vorgesehenen Übertragungsstrecken und Empfindlichkeitsunterschiede in diesen beiden Übertragungsstrecken aus- geglichen werden.

Bei diesem bekannten Verfahren wird angenommen, daß die in der Übertragungsstrecke aufgrund von Umgebungseinflüssen stattfindenden Dämpfungsänderungen bezogen auf die Frequenz des zu messenden Wechselstroms praktisch statisch sind. Mit diesem bekannten Verfahren kann jedoch eine zeitliche Änderung der Dämpfungseigenschaften der Übertragungsstrecke mit co M cn o cn o cπ o Cπ a υ-5 d XS P a a < s: ι-i d tr¹ φ d P- P p- cn

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5

Referenzsignal S_R proportional zum magnetischen Feld und unabhängig von der Intensität der ersten Lichtquelle.

Auf diese Weise können auch zeitliche Änderungen der Dämp- fungseigenschaften der Übertragungsstrecke kompensiert werden. Außerdem kann mit diesem Verfahren ein Gleichstrom oder Gleichstromanteil gemessen werden. Die bekannte Meßeinrichtung ist jedoch hinsichtlich der elektronischen Verarbeitung der Meßsignale und der Steuerung der Lichtquellen aufwendig und aufgrund der Vielzahl der zur Steuerung der Lichtquellen benötigten elektronischen Komponenten störungsanfällig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des Faraday-Effektes anzugeben, das eine einfache Kompensation der in der Übertragungsstrecke vorliegenden Dämpfung ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Bei dem Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des Faraday-Effektes wird gemäß der Erfindung in ein im Magnet- feld angeordnetes Faraday-Element Licht eingekoppelt, das einen linear polarisierten ersten Lichtanteil mit einer ersten Wellenlänge und einen unpolarisierten zweiten Lichtanteil mit einer davon verschiedenen zweiten Wellenlänge aufweist. Ein aus dem Faraday-Element ausgekoppeltes Lichtsignal wird op- tisch in einen ersten Lichtsignalanteil mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Lichtsignalanteil mit der zweiten Wellenlänge aufgeteilt, wobei aus dem ersten Lichtsignalanteil ein erstes Meßsignal und aus dem zweiten Lichtsignalanteil ein zweites Meßsignal abgeleitet und zur Bildung eines korrigierten Meßsignals verwendet werden. 6

Auf diese Weise können Dämfungseinflüsse in den Übertragungsstrecken auch bei der Messung eines zeitlich konstanten Magnetfeldes oder eines Magnetfeldes mit einem zeitlich konstanten Anteil weitgehend kompensiert werden. Das erfindungs- gemäße Verfahren ermöglicht somit die genaue und von den

Dämpfungseigenschaften der Übertragungsstrecke weitgehend unabhängige Messung eines Gleichstromes oder eines Stromes mit Gleichanteil .

Insbesondere wird das korrigierte Meßsignal durch einfache Division des ersten durch das zweite Meßsignal gebildet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Linearpolarisation des ersten Lichtanteils in einer polari- sierenden Lichtleitfaser erzeugt, die in einer Übertragungsstrecke zum Faraday-Element diesem vorgeschaltet ist. Dadurch ist eine besonders einfache und verlustfreie Anordnung möglich, da die polarisierende Lichtleitfaser zugleich zur Übertragung des Lichts auf einer Teillänge der gesamten Übertra- gungsstrecke beiträgt.

Insbesondere wird in die Übertragungsstrecke zum Faraday-Element Licht eingekoppelt, das einen ersten Anteil mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Anteil mit der zweiten Wellenlänge aufweist, die gemeinsam in der polarisierenden Lichtleitfaser zum Faraday-Element übertragen werden.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 5.

Die Einrichtung zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des Faraday-Effektes umfaßt gemäß der Erfindung ein Faraday-Element und eine dem Faraday-Element vorgeschaltete Einrichtung zum Erzeugen von Licht, das einen linear polarisierten ersten Lichtanteil mit einer ersten Wellenlänge und einen unpolari- sierten zweiten Lichtanteil mit einer davon verschiedenen zweiten Wellenlänge aufweist. Außerdem ist eine dem Faraday- 7

Element nachgeschaltete Einrichtung zum Empfangen und Analysieren des aus dem Faraday-Element ausgekoppelten Lichtsi- gnals vorgesehen, die einen wellenlängenselektiven Strahlteiler zum Aufteilen dieses Lichtsignals in einen ersten Lichtsignalanteil mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Lichtsignalanteil mit der zweiten Wellenlänge, eine Empfangseinheit zum Bilden eines aus dem ersten Lichtsignalanteil abgeleiteten ersten Meßsignals und eines aus dem zweiten Lichtsignalanteil abgeleiteten zweiten Meßsignals so- wie eine Auswerteeinheit zum Bilden eines korrigierten Meßsignals aus dem ersten und zweiten Meßsignal enthält.

Insbesondere umfaßt die Auswerteeinrichtung eine Dividiereinrichtung zur Division des ersten durch das zweite Meß- signal.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zur Linearpolarisation des ersten Lichtanteils eine in einer Übertragungsstrecke zum Faraday-Element diesem vorgeschaltete polarisierende Licht- leitfaser vorgesehen.

Insbesondere wird eine Lichtquelle zum Erzeugen von Licht verwendet, das einen ersten Anteil mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Anteil mit der zweiten Wellenlänge aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die polarisierende Lichtleitfaser als Teil der Übertragungsstrecke zum gemeinsamen Übertragen des ersten und des zweiten Anteils zum Faraday-Element vorgesehen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:

FIG 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung, 8

FIG 2 ein Diagramm, in dem die Übertragungseigenschaften einer zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Einrichtung bevorzugt vorgesehenen polarisierenden Lichtleitfaser für unterschiedliche Moden gegen die Wellenlänge aufgetragen sind,

FIG 3 u.4 jeweils ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbei- spiel der Erfindung ebenfalls in einer schematischen Darstellung.

Gemäß FIG 1 ist ein Stromleiter 2 von einem Faraday-Element 4 umgeben, das im Ausführungsbeispiel als eine aus einer Monomode-Faser aufgebaute Meßwicklung dargestellt ist. Der Eingang des Faraday-Elementes 4 ist über eine Steckverbindung 6 an eine durch eine Lichtleitfaser 8 gebildete optische Übertragungsstrecke angekoppelt, die über einen Y-Koppler 9 an zwei voneinander unabhängige Lichtquellen 12a und 12b einer Lichtquellenanordnung 12 angeschlossen ist. Die erste Lichtquelle 12a erzeugt Licht mit einem ersten Anteil La und mit einer ersten Wellenlänge λa und die zweite Licht- quelle 12b erzeugt einen zweiten Anteil Lb mit einer zweiten Wellenlänge λb . Die Wellenlängen λa, λb der Anteile La bzw. Lb sind voneinander verschieden. Die Anteile La und Lb sind unpolarisiert und werden gleichzeitig über die gemeinsame Lichtleitfaser 8 zum Faraday-Element 4 übertragen. Alternativ ist es auch möglich, die Lichtquellen 12a, 12b so zu steuern, daß die Anteile La, Lb zeitlich abwechselnd in die Übertragungsstrecke eingekoppelt werden.

Am Ende der Übertragungsstrecke, d. h. vor dem Eingang des Faraday-Elementes 4 ist in der Übertragungsstrecke eine polarisierende Lichtleitfaser 10 angeordnet. Diese polarisierende Lichtleitfaser 10 bildet somit zumindest eine Teilstrecke der gesamten Übertragungsstrecke von der Lichtquellenanordnung 12 bis zum Faraday-Element 4. In dieser polarisierenden Lichtleitfaser 10 wird aus dem ersten Anteil La ein linear polarisierter erster Lichtanteil Pa erzeugt, während der Anteil Lb hinsichtlich seines Polarisationszustandes im wesentlichen unbeeinflußt bleibt und als unpolarisierter zweiter Lichtanteil Pb in das Faraday-Element 4 eingekoppelt wird.

Linearpolarisierter erster Lichtanteil Pa und unpolarisierter zweiter Lichtanteil Pb durchqueren das Faraday-Element 4 und werden an dessen Ausgang über eine Steck- oder Spleißverbindung 14 in eine den Polarisationszustand nicht beeinflussenden Übertragungsstrecke 16 eingekoppelt, die beispielsweise durch eine krümmungsfrei verlegte Lichtleitfaser mit niedriger Doppelbrechung gebildet ist. Am Ende dieser Übertragungsstrecke 16 ist eine Wandlereinheit 20 angeschlossen. Anstelle einer polarisationsneutralen Lichtleitfaser kann auch eine sogenannte stark doppelbrechende polarisationserhaltende Fa- ser verwendet werden, mit der linear polarisiertes Licht, das parallel zu einer der beiden zueinander orthogonalen Polarisationsachsen der Lichtleitfaser polarisiert ist, unter Erhaltung seines Polarisationszustandes übertragen wird.

Der linear polarisierte erste Lichtanteil Pa erfährt im Faraday-Element in Abhängigkeit vom durch den elektrischen Strom I_A erzeugten Magnetfeld eine Drehung seiner Polarisationsebene und wird als erster Lichtsignalanteil LSa aus dem Faraday-Element 4 ausgekoppelt. Der zweite in das Faraday-Ele- ment 4 eingekoppelte unpolarisierte Lichtanteil Pb wird in seinem Polarisationszustand durch das Faraday-Element 4 nicht beeinflußt und wird aus diesem als unpolarisierter zweiter Lichtsignalanteil LSb ausgekoppelt. Der erste und der zweite Lichtsignalanteil LSa und LSb werden in der Wandlereinheit 20 in einem wellenlängenselektiven Strahlteiler 22 optisch voneinander getrennt.

Aus dem ersten Lichtsignalanteil LSa wird in einem Analysa- tor 23 eine in einer vorgegebenen Polarisationsebene polari- sierte Komponente LSα erzeugt. Der Analysator 23 ist vorzugsweise unter 45° zur Polarisationsebene des in das Faraday-Element 4 eingekoppelten linear polarisierten ersten 10

Lichtanteil Pa angeordnet. Wird in der Übertragungsstrecke 16 eine polarisationserhaltende Lichtleitfaser verwendet, so muß eine ihrer beiden Polarisationsachsen mit der Orientierung der Analysatorachse des Analysators 23 zusammenfallen.

Die Komponente LSα und der zweite Lichtsignalanteil LSb werden jeweils in einem optoelektrischen Wandler 24a bzw. 24b in ein erstes bzw. ein zweites elektrisches Meßsignal Sa bzw. Sb umgewandelt. Das am Ausgang des optoelektrischen Wandlers 24a bzw. 24b anstehende gegebenenfalls entsprechend der Empfindlichkeit des Wandler 24a bzw. 24b für die unterschiedlichen Wellenlängen λa, λb korrigierte erste und zweite elektrische Meßsignal Sa bzw. Sb werden einer Auswerteeinrichtung, im Ausführungsbeispiel eine Dividiereinheit 26, zugeführt, die ein korrigiertes Meßsignal S durch Division des ersten Meßsignals Sa durch das zweite Meßsignal entsprechend der Gleichung S = Sa/Sb bildet. Dieses korrigierte Meßsignal S ist weitgehend unabhängig von den Dämpfungseigenschaften der in der Übertragungsstrecke enthaltenen optischen Komponenten, wobei vorausgesetzt ist, daß sich die durch Umgebungseinflüsse ergebende Änderung der Dämpfung bei den Wellenlängen λa und λb annähernd gleich ist.

Aus dem korrigierten Meßsignal S läßt sich auch bei Verwen- düng nur eines Analysators 23 unmittelbar der Polarisationsdrehwinkel α ermitteln, da zwischen der Intensität des linear polarisierten ersten Lichtanteils Pa und der Intensität des unpolarisierten zweiten Lichtanteils Pb eine feste Beziehung besteht, die durch die verwendeten Lichtquellen 12a und 12b vorgegeben ist. Das zweite Meßsignal Sb ist somit proportional der Intensität Ia des ersten Lichtsignalanteils Lsa, Sb = k»Ia, wobei k ein Proportionalitätsfaktor ist, der von den Intensitäten der Lichtanteile Pa und Pb abhängt. Das hinter dem Analysator 23 gemessene erste Meßsignal Sa ist dann proportional dem Quadrat des Kosinus der Winkeldifferenz zwischen dem Polarisationsdrehwinkel α und der Orientierung α^Λ des Analysators 23 und der Intensität des ersten Licht- 11 signalanteils, Sa = p«cos² (α-oc ) «Ia, wobei p ein weiterer Proportionalitätsfaktor ist. Somit läßt sich aus dem korrigierten Meßsignal S = (p/k) «cos² (α-α ) unmittelbar der Polarisationsdrehwinkel α ermitteln.

In einer weiteren Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels können den Lichtquellen 12a und 12b auch Detektoren zugeordnet sein, die eventuelle relative Intensitätsschwankungen erfassen und zur der Ermittlung des korrekten Proportionalitäts- faktors k herangezogen werden.

Die Eigenschaften der polarisierenden Faser 10 sind anhand von FIG 2 näher erläutert, in der der Dämpfungsverlust D einer etwa 1,7 m langen polarisierenden Faser, wie sie bei- spielsweise unter der Bezeichnung FS-PZ-4616 der Firma 3M bezogen werden kann, gegen die Wellenlänge λ aufgetragen ist. Eine solche polarisierende Faser ist technisch gesehen eine stark degenerierte hochdoppelbrechende optische Faser, bei der bei einer bestimmten Wellenlänge einer der beiden Moden wesentlich stärker gedämpft ist als der andere. Bei einer hinreichend langen Faserlänge ist das Dämpfungsverhältnis so groß, daß die Faser als Polarisator wirkt. Dem Diagramm ist zu entnehmen, daß bei einer Wellenlänge λa von etwa 770 n die Dämpfung für den schnellen Mode f mehr als tausendmal so groß ist wie die Dämpfung für den langsamen Mode s. Aus einem in die polarisierende Lichtleitfaser 10 mit der Wellenlänge λa eingekoppelten Licht wird somit der schnelle Mode f herausgefiltert, so daß am Ausgang der polarisierenden Lichtleitfaser 10 nur noch der linear polarisierte langsame Mode s ausgekoppelt wird.

Zu der Wellenlänge λa gibt es nun zumindest eine Wellenlänge λb, die bei gleicher Länge der polarisierenden Lichtleitfasern 10 auch für beide Moden f und s eine praktisch vernach- lässigbare Dämpfung aufweist. Obwohl auch bei der Wellenlänge λb die Dämpfung für den langsamen Mode s um mehr als 1000 dB kleiner ist als für den schnellen Mode f, spielt dieser bei 12 der vorliegenden Länge der Lichtleitfaser 10 keine Rolle, da auch die Dämpfung des schnellen Modes f mit weniger als 0,2 dB praktisch vernachlässigbar ist. Ein in die polarisierte Lichtleitfaser 10 eingekoppeltes unpolarisiertes Licht mit der Wellenlänge λb wird somit am Ausgang der Lichtleitfaser als unpolarisiertes Licht ausgekoppelt.

In der Ausführungsform gemäß FIG 3 ist der Analysator 23 vor dem wellenlängenselektiven Strahlteiler 22 angeordnet. Dieser kann, wie im Ausführungsbeispiel der Figur gezeigt, unmittelbar vor dem wellenlängenselektiven Strahlteiler 22 angeordnet sein. In diesem Fall ist zwischen dem Faraday-Element 4 und dem Strahlteiler 22 eine polarisationsneutrale oder polarisa- tionserhaltende Übertragungsstrecke 16 erforderlich. Alterna- tiv kann jedoch der Analysator 23 unmittelbar hinter dem Faraday-Element 4 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Übertragungsstrecke 16 zur Wandlereinheit 20 mit einer normalen Standard-Lichtleitfaser aufgebaut werden. Außerdem kann auch der wellenlängenselektive Filter 22 unmittelbar hinter dem Faraday-Element 4 angeordnet sein, so daß die Wandlereinheit nur noch aus den optoelektrischen Wandlern und den diesen zugeordneten elektrischen Komponenten besteht.

Gemäß FIG 4 ist in der Übertragungsstrecke vom Faraday-Ele- ment 4 zum wellenlängenselektiven Strahlteiler 22 eine polarisierende Lichtleitfaser 102 vorgesehen, die baugleich der Lichtleitfaser 10 ist und sich von dieser lediglich hinsichtlich der Orientierung ihrer Polarisationsachsen unterscheidet. Diese Lichtleitfaser 102 wirkt dann als Analysator und ersetzt den Analysator 23 gemäß Figuren 1 und 3.

Claims

13 Patentansprüche

1. Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des Faraday-Effektes, bei dem in ein im Magnetfeld angeordnetes Fa- raday-Element (4) Licht eingekoppelt wird, das einen linear polarisierten ersten Lichtanteil (Pa) mit einer ersten Wellenlänge und einen unpolarisierten zweiten Lichtanteil (Pb) mit einer davon verschiedenen zweiten Wellenlänge aufweist, wobei ein aus dem Faraday-Element (4) ausgekoppeltes Lichtsi- gnal optisch in einen ersten Lichtsignalanteil (LSa) mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Lichtsignalanteil (LSb) mit der zweiten Wellenlänge aufgeteilt wird, und wobei aus dem ersten Lichtsignalanteil (LSa) ein erstes Meßsignal (Sa) und aus dem zweiten Lichtsignalanteil (LSb) ein zweites Meß- signal (Sb) abgeleitet und zur Bildung eines korrigierten Meßsignals S verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das korrigierte Meßsignal S durch Division des ersten Meßsignals (Sa) durch das zweite Meßsignal (Sb) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Linearpolarisation des ersten Lichtanteils (Pa) in einer polarisierenden Lichtleitfaser (10) erzeugt wird, die in einer Übertra- gungsstrecke zum Faraday-Element (4) diesem vorgeschaltet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem in die Übertragungsstrecke zum Faraday-Element (4) Licht eingekoppelt wird, das einen ersten Anteil (La) mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Anteil mit der zweiten Wellenlänge (Lb) aufweist, die gemeinsam in der polarisierenden Lichtleitfaser (10) zum Faraday-Element (4) übertragen werden.

5. Einrichtung zum Messen eines Magnetfeldes mit Hilfe des

Faraday-Effektes, mit einem Faraday-Element (4) und einer dem Faraday-Element (4) vorgeschalteten Einrichtung (10) zum Er- 14 zeugen von Licht, das einen linear polarisierten ersten Lichtanteil (Pa) mit einer ersten Wellenlänge und einen unpo- larisierten zweiten Lichtanteil (Pb) mit einer davon verschiedenen zweiten Wellenlänge aufweist, und mit einer dem Faraday-Element (4) nachgeschalteten Einrichtung (20) zum Empfangen und Analysieren des aus dem Faraday-Element ausgekoppelten Lichtsignals, die einen wellenlängenselektiven Strahlteiler (22) zum Aufteilen dieses Lichtsignals in einen ersten Lichtsignalanteil (LSa) mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Lichtsignalanteil (LSb) mit der zweiten Wellenlänge, eine Empfangseinheit (24a, 24b) zum Bilden eines aus dem ersten Lichtsignalanteil (LSa) abgeleiteten ersten Meßsignals (Sa) und eines aus dem zweiten Lichtsignalanteil (LSb) abgeleiteten zweiten Meßsignals (Sb) und eine Auswerte- einheit (26) zum Bilden eines korrigiertes Meßsignals (S) aus dem ersten und zweiten Meßsignal (Sa und Sb) enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, bei dem die Auswerteeiπrich- tung (26) zur Division des ersten durch das zweite Meßsignal vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei dem zur Linearpolarisation des ersten Lichtanteils (La) eine in einer Über- tragungsstrecke zum Faraday-Element (4) diesem vorgeschaltete polarisierende Lichtleitfaser (10) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, mit einer Lichtquelle (12) zum Erzeugen von Licht, das einen ersten Anteil (La) mit der ersten Wellenlänge und einen zweiten Anteil (Lb) mit der zweiten Wellenlänge aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die polarisierende Lichtleitfaser (10) als Teil der Übertragungsstrecke zum gemeinsamen Übertragen des ersten und des zweiten Anteils (La, Lb) zum Faraday-Element (4) vorgesehen ist.