JPH05196707A - 光式磁界センサ - Google Patents
光式磁界センサInfo
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- JPH05196707A JPH05196707A JP18975491A JP18975491A JPH05196707A JP H05196707 A JPH05196707 A JP H05196707A JP 18975491 A JP18975491 A JP 18975491A JP 18975491 A JP18975491 A JP 18975491A JP H05196707 A JPH05196707 A JP H05196707A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダィナミックレンジの広い磁界センサを提供
する。 【構成】 発光部１と、被測定磁界の強さに比例して偏
波面が回転するファラデー効果を有する磁気光学素子５
とを、光ファイバー２で接続する。磁気光学素子５の発
光部１側に偏光子４を、出力側に偏光子４の主軸とある
特定の角度をなすよう主軸を定めた検光子７を配置す
る。検光子７を透過した光を受け電気信号に変換する受
光素子１２を設ける。受光素子１２から出力される電気
信号から、偏光面の回転角θを検出して磁界の強さを検
出する信号処理回路１９を設ける。信号処理回路１９
に、高周波阻止フィルタ２０、アナログ／デジタル変換
器２３、デジタル入力値に対応した逆三角関数値を記憶
させ高速で読み出し可能な記憶素子２４、記憶素子の出
力をアナログ出力に変換するデジタル／アナログ変換器
２５を設ける。
する。 【構成】 発光部１と、被測定磁界の強さに比例して偏
波面が回転するファラデー効果を有する磁気光学素子５
とを、光ファイバー２で接続する。磁気光学素子５の発
光部１側に偏光子４を、出力側に偏光子４の主軸とある
特定の角度をなすよう主軸を定めた検光子７を配置す
る。検光子７を透過した光を受け電気信号に変換する受
光素子１２を設ける。受光素子１２から出力される電気
信号から、偏光面の回転角θを検出して磁界の強さを検
出する信号処理回路１９を設ける。信号処理回路１９
に、高周波阻止フィルタ２０、アナログ／デジタル変換
器２３、デジタル入力値に対応した逆三角関数値を記憶
させ高速で読み出し可能な記憶素子２４、記憶素子の出
力をアナログ出力に変換するデジタル／アナログ変換器
２５を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファラデー効果を応用し
て、磁界強度を検出する磁界センサに関するものであ
る。
て、磁界強度を検出する磁界センサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の磁界センサとしては、特開昭５
９−１５９０７６号公報に記載のものが、従来から知ら
れている。図３及び図４は、この公報に開示された従来
技術を示すもので、図３に示すものは磁界の強度Ｈその
ものを計測する磁界センサであり、図４に示すものは導
体に流れる電流Ｉによって形成される磁界の強度Ｈを計
測し、これによって電流Ｉを計測しようとする変流器に
適用したものである。
９−１５９０７６号公報に記載のものが、従来から知ら
れている。図３及び図４は、この公報に開示された従来
技術を示すもので、図３に示すものは磁界の強度Ｈその
ものを計測する磁界センサであり、図４に示すものは導
体に流れる電流Ｉによって形成される磁界の強度Ｈを計
測し、これによって電流Ｉを計測しようとする変流器に
適用したものである。
【０００３】図３において、発光ダイオード等からなる
発光部１から出射される光は、光ファイバ３を介して集
光レンズ３に導かれ、集光レンズ３により平行光に近い
光になって偏光子４に入射され、この偏光子４により取
り出された偏光が磁気光学素子５に入射される。磁気光
学素子５は置かれた磁界の強度Ｈ（図示矢印方向）によ
っていわゆるファラデー効果を示すもの、例えば鉛ガラ
スや磁性膜等によって形成されている。したがって、磁
気光学素子５一端面に入射された偏光の偏光面は、磁界
強度Ｈに比例してθだけ回転されて他端面から射出され
る。この射出光は偏光プリズムまたは偏光ビームスプリ
ッタなどからなり、主軸が偏光子４と４５°の位置にセ
ットされた検光子７に入射され、ここにおいて、図５に
示すように直交２成分（Ｘ成分、Ｙ成分）のベクトル光
に分光される。図５から、それぞれのベクトル成分は次
式で表される。 Ｅｘ＝Ｅ・ｓｉｎ（４５°＋θ） （１） Ｅｙ＝Ｅ・ｃｏｓ（４５°＋θ） （２）
発光部１から出射される光は、光ファイバ３を介して集
光レンズ３に導かれ、集光レンズ３により平行光に近い
光になって偏光子４に入射され、この偏光子４により取
り出された偏光が磁気光学素子５に入射される。磁気光
学素子５は置かれた磁界の強度Ｈ（図示矢印方向）によ
っていわゆるファラデー効果を示すもの、例えば鉛ガラ
スや磁性膜等によって形成されている。したがって、磁
気光学素子５一端面に入射された偏光の偏光面は、磁界
強度Ｈに比例してθだけ回転されて他端面から射出され
る。この射出光は偏光プリズムまたは偏光ビームスプリ
ッタなどからなり、主軸が偏光子４と４５°の位置にセ
ットされた検光子７に入射され、ここにおいて、図５に
示すように直交２成分（Ｘ成分、Ｙ成分）のベクトル光
に分光される。図５から、それぞれのベクトル成分は次
式で表される。 Ｅｘ＝Ｅ・ｓｉｎ（４５°＋θ） （１） Ｅｙ＝Ｅ・ｃｏｓ（４５°＋θ） （２）
【０００４】これらのベクトル光はそれぞれ集光レンズ
８，９によって集光された光量信号Ｐｘ，Ｐｙとなり、
光ファイバー１０，１１を介して受光素子１２，１３に
導かれる。ここで、光量はベクトルの大きさの二乗であ
るから、光量信号Ｐｘ，Ｐｙは、下記の通りとなる。 Ｐｘ＝Ｅｘ2 ＝Ｅ2 ・ｓｉｎ2 （４５°＋θ） ＝（Ｅ2 ／２）・（１＋ｓｉｎ２θ） （３） Ｐｙ＝Ｅｙ2 ＝Ｅ2 ・ｃｏｓ2 （４５°＋θ） ＝（Ｅ2 ／２）・（１−ｓｉｎ２θ） （４）
８，９によって集光された光量信号Ｐｘ，Ｐｙとなり、
光ファイバー１０，１１を介して受光素子１２，１３に
導かれる。ここで、光量はベクトルの大きさの二乗であ
るから、光量信号Ｐｘ，Ｐｙは、下記の通りとなる。 Ｐｘ＝Ｅｘ2 ＝Ｅ2 ・ｓｉｎ2 （４５°＋θ） ＝（Ｅ2 ／２）・（１＋ｓｉｎ２θ） （３） Ｐｙ＝Ｅｙ2 ＝Ｅ2 ・ｃｏｓ2 （４５°＋θ） ＝（Ｅ2 ／２）・（１−ｓｉｎ２θ） （４）
【０００５】受光素子１２，１３は、例えばフォトダイ
オードから形成されており、受光する光量信号Ｐｘ，Ｐ
ｙに比例した電流信号を出力する光電変換器である。磁
界が交番磁界の場合を例にとれば、この電流信号は電流
電圧変換アンプ１４，１５によって、次式（５）（６）
に示す電圧信号Ｖｘ，Ｖｙに変換される。なお、同式中
のＫ1 は定数である。 Ｖｘ＝Ｋ1 （１＋ｓｉｎ２θ） （５） Ｖｙ＝Ｋ1 （１−ｓｉｎ２θ） （６）
オードから形成されており、受光する光量信号Ｐｘ，Ｐ
ｙに比例した電流信号を出力する光電変換器である。磁
界が交番磁界の場合を例にとれば、この電流信号は電流
電圧変換アンプ１４，１５によって、次式（５）（６）
に示す電圧信号Ｖｘ，Ｖｙに変換される。なお、同式中
のＫ1 は定数である。 Ｖｘ＝Ｋ1 （１＋ｓｉｎ２θ） （５） Ｖｙ＝Ｋ1 （１−ｓｉｎ２θ） （６）
【０００６】電圧信号Ｖｘはアナログ加算器１６，１７
の＋入力端に入力され、電圧信号Ｖｙはアナログ加算器
１６の＋入力端とアナログ加算器１７の−入力端にそれ
ぞれ入力されている。アナログ加算器１７の出力は割算
器１８の分母入力端にそれぞれ入力されている。これに
よって、割算器１８から出力される信号Ｖ0 は次式
（７）で表されたものとなる。 Ｖ0 ＝（Ｖｘ−Ｖｙ）／（Ｖｘ＋Ｖｙ） ＝ｓｉｎ２θ （７） （７）式において、θが充分小さな範囲で、次式（８）
が成立する。 Ｖ0 ＝２θ＝Ｋ2 ・Ｈ （８） （ただし、Ｋ2 は比例定数、Ｖ0 ＝２θは近似値であ
る。）すなわち、式（８）から明らかなように、割算器
１８に出力信号Ｖ0 によって磁界強度Ｈを検出するよう
になっている。
の＋入力端に入力され、電圧信号Ｖｙはアナログ加算器
１６の＋入力端とアナログ加算器１７の−入力端にそれ
ぞれ入力されている。アナログ加算器１７の出力は割算
器１８の分母入力端にそれぞれ入力されている。これに
よって、割算器１８から出力される信号Ｖ0 は次式
（７）で表されたものとなる。 Ｖ0 ＝（Ｖｘ−Ｖｙ）／（Ｖｘ＋Ｖｙ） ＝ｓｉｎ２θ （７） （７）式において、θが充分小さな範囲で、次式（８）
が成立する。 Ｖ0 ＝２θ＝Ｋ2 ・Ｈ （８） （ただし、Ｋ2 は比例定数、Ｖ0 ＝２θは近似値であ
る。）すなわち、式（８）から明らかなように、割算器
１８に出力信号Ｖ0 によって磁界強度Ｈを検出するよう
になっている。
【０００７】図４は前述したように磁界センサを変流器
に適用した場合の一例で、導体６に流れる交流電流Ｉを
検出するものである。この例では、磁気光学素子５には
導体６が貫通される孔が形成されており、偏光子４から
射出された光は磁気光学素子５内を図示点線で示した光
路を経て、検光子７に導かれる。その他は図３に図示し
た磁界センサと同一に構成されている。
に適用した場合の一例で、導体６に流れる交流電流Ｉを
検出するものである。この例では、磁気光学素子５には
導体６が貫通される孔が形成されており、偏光子４から
射出された光は磁気光学素子５内を図示点線で示した光
路を経て、検光子７に導かれる。その他は図３に図示し
た磁界センサと同一に構成されている。
【０００８】したがって、磁気光学素子５内を透過され
る偏光は、電流Ｉに比例して生ずる磁界の強度Ｈに比例
してその偏光面が回転され、割算器１８の出力Ｖ0 は前
式（７）と同じになり、θが充分小さな範囲において次
式（９）となるので、導体６に流れる電流Ｉが検出され
る。 Ｖ0 ＝２θ＝Ｋ3 ・Ｈ （９） （ただし、Ｋ3 は比例定数、Ｖ0 ＝２θは近似値であ
る。）
る偏光は、電流Ｉに比例して生ずる磁界の強度Ｈに比例
してその偏光面が回転され、割算器１８の出力Ｖ0 は前
式（７）と同じになり、θが充分小さな範囲において次
式（９）となるので、導体６に流れる電流Ｉが検出され
る。 Ｖ0 ＝２θ＝Ｋ3 ・Ｈ （９） （ただし、Ｋ3 は比例定数、Ｖ0 ＝２θは近似値であ
る。）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３及
び図４に示した従来の光式磁界センサは、上述したよう
にθが充分小さな範囲でしか、直線性が得られないとい
う欠点があった。例えば、１％の精度を満たすθの範囲
は、僅かに±７．０°以内である。更に（３）（４）式
または（５）（６）式から知れるように、光量信号に含
まれるバイアス成分に対する被測定信号成分の割合（変
調度）は、θ＝７°のとき２４％しかない。このことは
低磁界領域を測定しようとしたとき信号／雑音比が小さ
く充分な測定精度が得られないということになる。この
ように、従来の光式磁界センサでは非常に狭い範囲の磁
界しか、測定できないという欠点があった。本発明は、
上記のような従来技術の問題点を解決するために提案さ
れたもので、測定範囲の広い光式磁界センサを提供する
ことを目的とする。
び図４に示した従来の光式磁界センサは、上述したよう
にθが充分小さな範囲でしか、直線性が得られないとい
う欠点があった。例えば、１％の精度を満たすθの範囲
は、僅かに±７．０°以内である。更に（３）（４）式
または（５）（６）式から知れるように、光量信号に含
まれるバイアス成分に対する被測定信号成分の割合（変
調度）は、θ＝７°のとき２４％しかない。このことは
低磁界領域を測定しようとしたとき信号／雑音比が小さ
く充分な測定精度が得られないということになる。この
ように、従来の光式磁界センサでは非常に狭い範囲の磁
界しか、測定できないという欠点があった。本発明は、
上記のような従来技術の問題点を解決するために提案さ
れたもので、測定範囲の広い光式磁界センサを提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、本発明は、被測定磁界の強さに比例し
て偏波面が回転するファラデー効果を有する磁気光学素
子と、この磁気光学素子の光源側に配置した偏光子と、
磁気光学素子を透過してきた光を受け前記偏光子の主軸
とある特定の角度をなすよう主軸を定めた検光子と、こ
の検光子を透過した光を受け電気信号を変換する受光素
子と、該受光素子から出力される電気信号から前記偏光
面の回転角を検出して磁界の強さを検出する信号処理回
路を備えた光式磁界センサにおいて、前記信号処理回路
に、高周波阻止フィルタ、アナログ／デジタル変換器、
デジタル入力値に対応した逆三角関数値を記憶させ高速
で読み出し可能な記憶素子、記憶素子の出力をアナログ
出力に変換して出力するするデジタル／アナログ変換器
を設けたことを特徴とする。
めの手段として、本発明は、被測定磁界の強さに比例し
て偏波面が回転するファラデー効果を有する磁気光学素
子と、この磁気光学素子の光源側に配置した偏光子と、
磁気光学素子を透過してきた光を受け前記偏光子の主軸
とある特定の角度をなすよう主軸を定めた検光子と、こ
の検光子を透過した光を受け電気信号を変換する受光素
子と、該受光素子から出力される電気信号から前記偏光
面の回転角を検出して磁界の強さを検出する信号処理回
路を備えた光式磁界センサにおいて、前記信号処理回路
に、高周波阻止フィルタ、アナログ／デジタル変換器、
デジタル入力値に対応した逆三角関数値を記憶させ高速
で読み出し可能な記憶素子、記憶素子の出力をアナログ
出力に変換して出力するするデジタル／アナログ変換器
を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】上記のような構成を有する本発明によれば、受
光素子によって得られた電気信号は、前記偏光面の回転
角の三角関数ｆ（ｓｉｎ２θ）として出力される。この
出力を高周波阻止フィルタを介した後、Ａ／Ｄ変換し、
記憶素子に入力する。記憶素子では、デジタル入力値に
対応するθの値を高速で読み出す。読み出された２θの
値をＤ／Ａ変換し、これを磁界センサの出力とする。
光素子によって得られた電気信号は、前記偏光面の回転
角の三角関数ｆ（ｓｉｎ２θ）として出力される。この
出力を高周波阻止フィルタを介した後、Ａ／Ｄ変換し、
記憶素子に入力する。記憶素子では、デジタル入力値に
対応するθの値を高速で読み出す。読み出された２θの
値をＤ／Ａ変換し、これを磁界センサの出力とする。
【００１２】
【実施例】 （１）第１実施例 以下、本発明の第１実施例を、図１に従って具体的に説
明する。
明する。
【００１３】１はＬＥＤなどの発光素子及び駆動回路よ
り成る発光部、２は発光部の光を導く光ファイバー、３
は光ファイバー２から出射される拡がろうとする光を略
平行光線にする集光レンズ、４は集光レンズ３からの光
を直線偏光とする偏光子、５はそこに作用している被測
定磁界Ｈの強さに比例して偏光面が回転する磁気光学素
子、７は主軸の方向が偏光子の主軸と４５°の位置にな
るよう配置され他検光子である。
り成る発光部、２は発光部の光を導く光ファイバー、３
は光ファイバー２から出射される拡がろうとする光を略
平行光線にする集光レンズ、４は集光レンズ３からの光
を直線偏光とする偏光子、５はそこに作用している被測
定磁界Ｈの強さに比例して偏光面が回転する磁気光学素
子、７は主軸の方向が偏光子の主軸と４５°の位置にな
るよう配置され他検光子である。
【００１４】８は集光レンズ、１０は光ファイバで、検
光子７から出射してきた平行光線は集光レンズ８で絞ら
れ光ファイバ１０に入射される。光ファイバ１０の他端
は受光素子１２と結合され、光ファイバ１０を通ってき
た光量信号は電流に変換された後、電流電圧光管アンプ
１４の出力は信号処理回路１９に入力され、出力信号Ｖ
0 を得る。
光子７から出射してきた平行光線は集光レンズ８で絞ら
れ光ファイバ１０に入射される。光ファイバ１０の他端
は受光素子１２と結合され、光ファイバ１０を通ってき
た光量信号は電流に変換された後、電流電圧光管アンプ
１４の出力は信号処理回路１９に入力され、出力信号Ｖ
0 を得る。
【００１５】信号処理回路１９の構成は次の通りであ
る。すなわち、２０は高周波通過フィルタ、２１は入力
信号を被測定交流信号成分と直流バイアス信号成分に分
割する低周波通過フィルタである。１８は、高周波通過
フィルタ２０の出力を低周波通過フィルタ２１の出力で
割るように接続された割算器である。２２は後で行うＡ
／Ｄ変換の前段としての高周波阻止フィルタ、２３はＡ
／Ｄ変換器である。２４は、いわゆるＲｅａｄ ｏｎ
Ｍｏｍｏｒｙ（ＲＯＭ）と呼ばれる記憶素子である。こ
の記憶素子２４は、入力デジタル信号値（Ａ）に１対１
に対応したｓｉｎ-1（Ａ）の値を予め記憶させておき、
これを入力値に応じて高速で読み出し出力する。２５は
ＲＯＭのからのデジタル出力信号をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換器である。このように構成される磁界セ
ンサの動作について以下に説明する。
る。すなわち、２０は高周波通過フィルタ、２１は入力
信号を被測定交流信号成分と直流バイアス信号成分に分
割する低周波通過フィルタである。１８は、高周波通過
フィルタ２０の出力を低周波通過フィルタ２１の出力で
割るように接続された割算器である。２２は後で行うＡ
／Ｄ変換の前段としての高周波阻止フィルタ、２３はＡ
／Ｄ変換器である。２４は、いわゆるＲｅａｄ ｏｎ
Ｍｏｍｏｒｙ（ＲＯＭ）と呼ばれる記憶素子である。こ
の記憶素子２４は、入力デジタル信号値（Ａ）に１対１
に対応したｓｉｎ-1（Ａ）の値を予め記憶させておき、
これを入力値に応じて高速で読み出し出力する。２５は
ＲＯＭのからのデジタル出力信号をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換器である。このように構成される磁界セ
ンサの動作について以下に説明する。
【００１６】発光部１からの光は、光ファイバ２を通っ
て集合レンズ３に至り、ここで略平行光線となる。この
光は、偏光子４で直線偏光となり、磁気光学素子５を通
過する。この間に、磁界Ｈが図１に示した矢印の方向に
作用していると、偏光面は強界強度に比例してθだけ回
転する。磁気光学素子５の出射光は、検光子７を通過す
る。検光子７の主軸は偏光子４の主軸と４５°の角度を
なすよう配置されているので、図５に示した光ベクトル
図から解るように、検光子７の出射光は次式で表され
る。 Ｅｘ＝Ｅ・ｓｉｎ（４５°＋θ） （１０）
て集合レンズ３に至り、ここで略平行光線となる。この
光は、偏光子４で直線偏光となり、磁気光学素子５を通
過する。この間に、磁界Ｈが図１に示した矢印の方向に
作用していると、偏光面は強界強度に比例してθだけ回
転する。磁気光学素子５の出射光は、検光子７を通過す
る。検光子７の主軸は偏光子４の主軸と４５°の角度を
なすよう配置されているので、図５に示した光ベクトル
図から解るように、検光子７の出射光は次式で表され
る。 Ｅｘ＝Ｅ・ｓｉｎ（４５°＋θ） （１０）
【００１７】この光は、集光レンズ８によりビーム径が
絞られ、光量信号Ｐｘとなり、光ファバ１０を介して受
光素子１２に導かれる。光量は、ベクトルの大きさの二
乗であるから、下記の通りとなる。 Ｐｘ＝Ｅｘ2 ＝Ｅ2 ・ｓｉｎ2 （４５°＋θ） ＝（Ｅ2 ／２）・（１＋ｓｉｎ２θ） （１１）
絞られ、光量信号Ｐｘとなり、光ファバ１０を介して受
光素子１２に導かれる。光量は、ベクトルの大きさの二
乗であるから、下記の通りとなる。 Ｐｘ＝Ｅｘ2 ＝Ｅ2 ・ｓｉｎ2 （４５°＋θ） ＝（Ｅ2 ／２）・（１＋ｓｉｎ２θ） （１１）
【００１８】受光素子１２は、例えばフォトダイオード
から形成されており、受光する光量信号Ｐｘに比例した
電流信号を出力する光電変換器である。磁界が交番磁界
の場合を例にとれば、この電流信号は電流電圧変換アン
プ１４によって電圧信号Ｖｘに変換される。 Ｖｘ＝Ｋ1 （１＋ｓｉｎ２θ） （１２） （ただし、Ｋ1 は定数）。
から形成されており、受光する光量信号Ｐｘに比例した
電流信号を出力する光電変換器である。磁界が交番磁界
の場合を例にとれば、この電流信号は電流電圧変換アン
プ１４によって電圧信号Ｖｘに変換される。 Ｖｘ＝Ｋ1 （１＋ｓｉｎ２θ） （１２） （ただし、Ｋ1 は定数）。
【００１９】電圧信号Ｖｘは、高周波通過フィルタ２０
および低周波通過フィルタ２１に入力されている。した
がって、高周波通過フィルタ２０の出力ＶｘA は、（１
２）式の直流バイアス成分が除去され、次式となる。 ＶｘA ＝Ｋ1 ｓｉｎ２θ （１３） 低周波通過フィルタ２１の出力ＶｘD は、交流成分が除
去され、次式となる。 ＶｘD ＝Ｋ1 （１４）
および低周波通過フィルタ２１に入力されている。した
がって、高周波通過フィルタ２０の出力ＶｘA は、（１
２）式の直流バイアス成分が除去され、次式となる。 ＶｘA ＝Ｋ1 ｓｉｎ２θ （１３） 低周波通過フィルタ２１の出力ＶｘD は、交流成分が除
去され、次式となる。 ＶｘD ＝Ｋ1 （１４）
【００２０】ＶｘA は割算器１８の分子入力端子に、Ｖ
ｘD は割算器１８の分母入力端子にインプットされてい
るので、割算器の出力信号Ｖｘ0 は次式（１５）で表さ
れる。 Ｖｘ0 ＝ｓｉｎ２θ （１５）
ｘD は割算器１８の分母入力端子にインプットされてい
るので、割算器の出力信号Ｖｘ0 は次式（１５）で表さ
れる。 Ｖｘ0 ＝ｓｉｎ２θ （１５）
【００２１】（１５）式で示される信号は、高周波阻止
フィルタで高周波が除去された後、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル信号に変換される。この信号は、記憶素子２４で
は、（１５）式の関係によりＶｘ0 に１対１に対応する
θの値を予め記憶させており、これを高速で読み出すこ
とにより、Ｖｘ0 を入力し、θをリアルタイムに出力す
ることになる。この段階で、出力としては充分である
が、図１に示した実施例では、Ｄ／Ａ変換器２５を介し
てアナログ出力Ｖ0 を得ている。したがって、本実施例
において、検出可能なθの範囲は、 −９０°≦２θ≦９０° よって、−４５°≦θ≦４５° となり、従来技術の約６倍の範囲が検出可能となる。
フィルタで高周波が除去された後、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル信号に変換される。この信号は、記憶素子２４で
は、（１５）式の関係によりＶｘ0 に１対１に対応する
θの値を予め記憶させており、これを高速で読み出すこ
とにより、Ｖｘ0 を入力し、θをリアルタイムに出力す
ることになる。この段階で、出力としては充分である
が、図１に示した実施例では、Ｄ／Ａ変換器２５を介し
てアナログ出力Ｖ0 を得ている。したがって、本実施例
において、検出可能なθの範囲は、 −９０°≦２θ≦９０° よって、−４５°≦θ≦４５° となり、従来技術の約６倍の範囲が検出可能となる。
【００２２】また、（１５）式から明らかなように、発
光部１の特性変動、光ファイバ２，１０、受光素子１
２、電流電圧変換アンプ１４の特性変動に影響を受けな
い。更に、光ファイバは２と１０の２本のみであり、従
来技術の３本に比べて光学系がシンプルである。
光部１の特性変動、光ファイバ２，１０、受光素子１
２、電流電圧変換アンプ１４の特性変動に影響を受けな
い。更に、光ファイバは２と１０の２本のみであり、従
来技術の３本に比べて光学系がシンプルである。
【００２３】（２）第２実施例 図２に、本発明の第２実施例を示す。この第２実施例の
構成は、発光部１から電流電圧変換アンプ１４間では、
前記第１実施例と同じである。この第２実施例におい
て、電流電圧変換アンプ１４の出力は、低周波通過フィ
ルタ２１に入力され、一方、低周波通過フィルタ２１の
出力は、発光量を制御する信号として、発光部へフィー
ドバックされる。電流電圧変換アンプ１４の出力は同時
に高周波阻止フィルタ２２を介して、Ａ／Ｄ変換器に入
力される。２４は、入力デジタル信号値（Ａ）に１対１
に対応したｓｉｎ-1（Ａ／ｋ−１）の値を予め記憶刺せ
て置き、これを入力値に応じて高速で読み出し出力する
ようにした記憶素子（ＲＯＭ）である。２５はＲＯＭか
らデジタル出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
換器である。
構成は、発光部１から電流電圧変換アンプ１４間では、
前記第１実施例と同じである。この第２実施例におい
て、電流電圧変換アンプ１４の出力は、低周波通過フィ
ルタ２１に入力され、一方、低周波通過フィルタ２１の
出力は、発光量を制御する信号として、発光部へフィー
ドバックされる。電流電圧変換アンプ１４の出力は同時
に高周波阻止フィルタ２２を介して、Ａ／Ｄ変換器に入
力される。２４は、入力デジタル信号値（Ａ）に１対１
に対応したｓｉｎ-1（Ａ／ｋ−１）の値を予め記憶刺せ
て置き、これを入力値に応じて高速で読み出し出力する
ようにした記憶素子（ＲＯＭ）である。２５はＲＯＭか
らデジタル出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
換器である。
【００２４】この第２実施例においては、発光部１か
ら、電流電圧変換アンプ１４間での動作は図１の第１実
施例に同じである。しかし、低周波通過フィルタ２１に
よって交流成分を除去した信号は、発光量を制御する信
号として発光部へフィードバッグされているため、（１
２）式における定数Ｋ1 は、Ｋ1 ＝Ｋ（一定）となるよ
うに制御され、電圧信号Ｖｘは光源部１から電流電圧変
換アンプ１４までの特性変動の影響を受けない。 Ｖｘ＝Ｋ（１＋ｓｉｎ２θ） （１６）
ら、電流電圧変換アンプ１４間での動作は図１の第１実
施例に同じである。しかし、低周波通過フィルタ２１に
よって交流成分を除去した信号は、発光量を制御する信
号として発光部へフィードバッグされているため、（１
２）式における定数Ｋ1 は、Ｋ1 ＝Ｋ（一定）となるよ
うに制御され、電圧信号Ｖｘは光源部１から電流電圧変
換アンプ１４までの特性変動の影響を受けない。 Ｖｘ＝Ｋ（１＋ｓｉｎ２θ） （１６）
【００２５】（１６）式で示される信号は高周波阻止フ
ィルタで高周波が除去された後Ａ／Ｄ変換器でデジタル
信号に変換される。この信号派、記憶素子２４に入力去
れる。記憶素子２４では、（１６）式の関係より、Ｖｘ
に１対１に対応するθの値を予め記憶させており、これ
を高速で読み出すことにより、Ｖｘを入力し、θをリア
ルタイムに出力することになる。この段階で出力として
は充分であるが、図２に示した他の実施例では、Ｄ／Ａ
変換器２５を介してアナログ出力Ｖ0 を得ている。
ィルタで高周波が除去された後Ａ／Ｄ変換器でデジタル
信号に変換される。この信号派、記憶素子２４に入力去
れる。記憶素子２４では、（１６）式の関係より、Ｖｘ
に１対１に対応するθの値を予め記憶させており、これ
を高速で読み出すことにより、Ｖｘを入力し、θをリア
ルタイムに出力することになる。この段階で出力として
は充分であるが、図２に示した他の実施例では、Ｄ／Ａ
変換器２５を介してアナログ出力Ｖ0 を得ている。
【００２６】この第２実施例においても、前記第１実施
例と同様に、検出可能なθの範囲が−４５°≦θ≦４５
°と広く、発光部１から電流電圧変換アンプ１４間での
特性変動の影響を受けなく、光学系がシンプルである。
それに加えて、第１実施例における高周波通過フィルタ
２０および割算器１８が不要になる分だけ信号処理回路
が簡素になるという効果がある。
例と同様に、検出可能なθの範囲が−４５°≦θ≦４５
°と広く、発光部１から電流電圧変換アンプ１４間での
特性変動の影響を受けなく、光学系がシンプルである。
それに加えて、第１実施例における高周波通過フィルタ
２０および割算器１８が不要になる分だけ信号処理回路
が簡素になるという効果がある。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、信
号処理回路において、入力に対応する予め記憶されてい
る値を、直接記憶素子から高速で読み出すよう動作する
ので、広範囲の磁界を高い精度で検出することができる
光式磁界センサを提供できる効果が得られる。
号処理回路において、入力に対応する予め記憶されてい
る値を、直接記憶素子から高速で読み出すよう動作する
ので、広範囲の磁界を高い精度で検出することができる
光式磁界センサを提供できる効果が得られる。
【図１】本発明の光式磁界センサの第１実施例を示す構
成図
成図
【図２】本発明の光式磁界センサの第２実施例を示す構
成図
成図
【図３】従来の光磁界センサの一例を示す構成図
【図４】図３の光磁界センサを変流器に適用した状態を
示す構成図
示す構成図
【図５】偏光子と検光子の作用を説明するためのベクト
ル図
ル図
【符号の説明】 ４…偏光子 ５…磁気光学素子 ７…検光子 １２…受光素子 １４…電流電圧変換アンプ １８…割算器 １９…信号処理回路 ２０…高周波通過フィルタ ２１…低周波通過フィルタ ２２…高周波阻止フィルタ ２３…Ａ／Ｄ変換器 ２４…記憶素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 高 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内
Claims (1)
- 【請求項１】被測定磁界の強さに比例して偏波面が回転
するファラデー効果を有する磁気光学素子と、 この磁気光学素子の光源側に配置した偏光子と、 磁気光学素子を透過してきた光を受け前記偏光子の主軸
とある特定の角度をなすよう主軸を定めた検光子と、 この検光子を透過した光を受け電気信号を変換する受光
素子と、 該受光素子から出力される電気信号から前記偏光面の回
転角を検出して磁界の強さを検出する信号処理回路を備
えた光式磁界センサにおいて、 前記信号処理回路に、処理回路に入力された値に対応し
た値を予め記憶しておく記憶素子と、信号処理回路への
入力時に該記憶素子から入力値に対応した値を読み出し
て出力とする出力手段とを設けたことを特徴とする光式
磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189754A JP2996775B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 光式磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189754A JP2996775B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 光式磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196707A true JPH05196707A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2996775B2 JP2996775B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16246624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189754A Expired - Fee Related JP2996775B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 光式磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996775B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011141172A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Mitsutoyo Corp | 光ファイバ型磁界センサ |
| CN107144718A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-08 | 华北电力大学 | 双磁路复合光学电流互感器及其信号处理方法 |
| CN113625037A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-09 | 华北电力大学 | 一种集群式和链式光学电流传感器及测量电流的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6309200B2 (ja) | 2013-03-26 | 2018-04-11 | 三菱重工業株式会社 | 雷電流計測装置及び雷電流計測方法 |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3189754A patent/JP2996775B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011141172A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Mitsutoyo Corp | 光ファイバ型磁界センサ |
| CN107144718A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-08 | 华北电力大学 | 双磁路复合光学电流互感器及其信号处理方法 |
| CN107144718B (zh) * | 2017-06-15 | 2023-09-15 | 华北电力大学 | 双磁路复合光学电流互感器及其信号处理方法 |
| CN113625037A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-09 | 华北电力大学 | 一种集群式和链式光学电流传感器及测量电流的方法 |
| CN113625037B (zh) * | 2021-08-02 | 2023-12-29 | 华北电力大学 | 一种集群式和链式光学电流传感器及测量电流的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2996775B2 (ja) | 2000-01-11 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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