JPH08510056A

JPH08510056A - 温度補償付きの電気交流量の測定方法および装置

Info

Publication number: JPH08510056A
Application number: JP7510537A
Authority: JP
Inventors: ボツセルマン、トーマス; メンケ、ペーター; ニーウイツシユ、ヨアヒム
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: EP0721589B1; DE59403050D1; KR100310373B1; JP2818302B2; NO961308L; KR960705216A; WO1995010046A1; CA2173142C; US5811964A; EP0721589A1; NO314915B1; ATE154138T1; CA2173142A1; NO961308D0

Abstract

(57)【要約】センサ要素（３）において偏光した測定光（Ｌ）の偏光が交流量（Ｘ）に関係して変更される。センサ要素（３）の通過後に測定光（Ｌ）が２つの相い異なって直線偏光した光部分信号（ＬＳ１、ＬＳ２）に分割され、これらの光部分信号が電気強度信号Ｓ１およびＳ２に変換される。次いで強度正規化ざれた信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）が形成される。この強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから温度補償された測定信号Ｓ＝（ａ＊ＰＡＣ＋ｂ＊１）／（ｃ＊ＰＤＣ＋ｄ＊１）が導き出される。それによって温度感度が係数１０だけ滅ぜられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】温度補償付きの電気交流量の測定方法および装置本発明は電気交流量の測定のための方法および装置に関する。ここで電気交流量とは交流電流、交流電圧または交流磁界を指している。電流、電圧または磁界のような電気量を測定するための光学的な測定方法および測定装置であって、電気量に関係しての偏光した測定光の偏光の変化が評価される測定方法および測定装置は知られている。その際に電流を測定するためには磁気光学的ファラデー効果が利用され、それに対して電圧および磁界を測定するためには電気光学的ポッケルス効果が利用される。ファラデー効果とは磁界に関係しての直線偏光した光の偏光面の回転をいう。その際に回転角度は、ベルデ定数を比例定数として、光が進んだ行程に沿う磁界の行程積分に比例している。ベルデ定数は光がそのなかを伝播する材料と光の波長とに関係している。ファラデー効果を利用して導体内の電流を測定するためには電流導体の近くに、光学的に透過性の材料、一般にガラスから成るファラデー効果素子が配置される。ファラデー効果素子を通して直線偏光した光が送られる。電流により発生された磁界がファラデー効果素子素子中の光の偏光面を回転角度だけ回転させ、この回転が評価ユニットにより磁界の強さ、従ってまた電流の強さの尺度として評価され得る。一般にファラデー効果素子は、偏光した光が電流導体をほぼ閉じられた行路で巡るように、電流導体を包囲している。この場合、偏光回転角度の大きさは良好な近似で測定電流の振幅に直接に比例している。国際特許出願公開第91/01501号明細書から公知の電流を測定するための光学的測定装置の実施態様では、ファラデー効果素子が電流導体を測定巻線の形態で包囲する光学的モノモードファイバの一部として構成されている。従って偏光した測定光は、測定巻線の巻数をＮとすると、電流導体を１回の通過の際にＮ回巡る。いわゆる透過形式では測定光は測定巻線を１回だけ通過する。それに対して、反射形式ではファイバの他方の端が鏡面にされているので、測定光は最初の通過の後に逆向きに測定巻線を第２回の通過をする。従って、ファラデー効果の非相反性のゆえに、反射形式の際の回転角度は、測定巻線が等しい際に、透過形式の際の回転角度の２倍の大きさである。ヨーロッパ特許第0088419号明細書から、電流を測定するための光学的測定装置であって、ファラデー効果素子が電流導体の周りの中実のガラスリングとして構成されている測定装置は公知である。光源の光が偏光子により直線偏光され、ファラデー効果素子に入結合される。直線偏光された光はファラデー効果素子を一回通過し、次いで偏光性ビームスプリッタとしてのウォラストンプリズムにより互いに直交する偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信号ＡおよびＢに分割される。これらの両光信号ＡおよびＢは付属の光学的伝送ファイバを経て付属の光検出器に伝送され、また相応の電気信号ＰＡおよびＰＢに変換される。これらの両信号ＰＡおよびＰＢから計算ユニット内で強度正規化された測定信号Ｍ＝（ＰＡ−ＰＢ）／（ＰＡ＋ＰＢ）が形成される。この測定信号Ｍは光源の強度変動および光路中の滅衰に無関係である。電気光学的ポッケルス効果とは、ポッケルス効果を有する材料内で偏光する測定光の、材料内に誘導される直線複屈折の結果としての偏光の変化を指し、この直線複屈折は電気光学係数を介して材料を貫く電界に直線的に関係している。電界を測定するためには、ポッケルス効果を示す材料から成るポッケルス効果素子が電界内に配置される。電圧を測定するためには、測定すべき電圧がポッケルス効果素子に付設されている２つの電極に与えられ、また相応の与えられている電界が測定される。ポッケルス効果素子を通して偏光する測定光が送られ、また偏光する測定光の偏光の、測定すべき電圧または測定すべき電界に関係しての変化が偏光検光子により評価される。ドイツ特許第3404608号明細書から、電界の強さを測定するためのこのような測定装置が知られている。測定すべき電界中に配置されたセンサ装置が第１の光導波路を介して光源と、また２つの別の光導波路を介して測定装置と光学的に接続されている。センサ装置は第１のレンズ、偏光子、四分の一波長板（λ／４板）、ポッケルス効果素子、検光子としての偏光性ビームスプリッタの光学的直列回路から、またさらに検光子に付設されてている２つの別のレンズから成っている。光源の光は第１の光導波路および第１のレンズを経て偏光子に供給され、また偏光子により直線偏光させられる。直線偏光した光は次いで構成要素のλ／４板で π／２だけの位相シフトを受け、またそれにより円偏光させられる。この円偏光した光はポッケルス効果素子に入結合され、また電界により一般に楕円偏光させられる。この楕円偏光した光は検光子内で一般に互いに直交する偏光面を有する２つの直線偏光した光部分ビームＡおよびＢに分割される。これらの両光部分信号ＡおよびＢの各々は別の２つのレンズのうちの１つを介して別の２つの光導波路のうちの１つに入結合され、測定装置内の付設の光電変換器に伝達され、またそこでそれぞれ電気信号ＰＡおよびＰＢに変換される。両電気信号ＰＡおよびＰＢから続いて測定装置の計算機により強度正規化された測定信号Ｍ＝（ＰＡ−ＰＢ）／（ＰＡ＋ＰＢ）が導き出される。この強度正規化された測定信号Ｍは一方では電界の強さに対する尺度としての変調度に比例しており、また他方では伝送路上の強度損失または光源の強度変動にほとんど無関係である。その際に変調度はポッケルス効果素子の信号出力値と休止出力値との比として定義されている。ポッケルス効果素子としては、光学的活性（内因性の円複屈折）を示さず、またごく低い温度感度しか有していないＢ₁₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂またはＢｉ₄Ｓｉ₃Ｏ₁₂から成る結晶が使用される。偏光する測定光の偏光が測定量の影響下にあるセンサ要素内で変化することを測定効果として利用するすべての光学的な測定方法および測定装置における問題は、センサ要素および光学的伝送路の光学的材料内での追加的な直線複屈折による有害な影響である。このような追加的な直線複屈折はたとえば曲げまたは振動に起因する機械的応力により、または温度変化により惹起され得る。この有害な影響により惹起された直線複屈折は動作点および測定感度の望ましくない変化に通ずる。温度の影響を補償するために既に種々の温度補償方法が知られている。光ファイバセンサ会議論文集ＯＦＳ１９８８、ニュー‐オルレアンス、第２８８〜２９１頁およびこれに関連する米国特許第4755665号明細書には、交流電流を測定するための磁気光学的測定装置に対する温度補償方法が提案される。この方法では前記のヨーロッパ特許第0088419号明細書から公知の測定装置と類似して得られる電気信号ＰＡおよびＰＢがそれぞれフィルタ内でそれらの直流電流成分ＰＡ（ＤＣ）またはＰＢ（ＤＣ）およびそれらの交流電流成分ＰＡ（ＡＣ）またはＰＢ（ＡＣ）に分解される。交流電流成分ＰＡ（ＡＣ）またはＰＢ（ＡＣ）および直流電流成分ＰＡ（ＤＣ）またはＰＢ（ＤＣ）から各信号ＰＡおよびＰＢに対して光信号ＡおよびＢに対する両伝送路内の相い異なる強度変動をも補償するために比ＱＡ＝ＰＡ（ＡＣ）／ＰＡ（ＤＣ）またはＱＢ＝ＰＢ（ＡＣ）／ＰＢ（ＤＣ）がその交流電流成分ＰＡ（ＡＣ）またはＰＢ（ＡＣ）およびその直流電流成分ＰＡ（ＤＣ）またはＰＢ（ＤＣ）から形成される。これらの両比ＱＡおよびＱＢの各々から時間的平均値ＭＷ（ＱＡ）およびＭＷ（ＱＢ）が形成され、またこれらの両平均値ＭＷ（ＱＡ）およびＭＷ（ＱＢ）から最後に比Ｑ＝ＭＷ（ＱＡ）／ＭＷ（ＱＢ）が形成される。反復法の範囲内で、値表（ルックアップテーブル）に記憶されている較正された値との比較により、求められた比Ｑに対する補正係数Ｋが得られる。この補正係数Ｋだけ補正された値Ｑ＊Ｋは測定すべき電気交流量に対する温度補償された測定値として利用される。この方法により温度感度が約１／５０に滅ぜられ得る。ヨーロッパ特許第0557090号明細書から、交流磁界を測定するための光学的測定装置であって、ファラデー効果を利用し、従って交流電流の測定にも適している光学的測定装置に対する別の温度補償方法が知られている。この公知の方法では、直線偏光した測定光はファラデー効果素子の通過後に検光子内で２つの相い異なって直線偏光した光部分信号ＡおよびＢに分割され、また両方の付属の電気信号ＰＡおよびＰＢの各々に対する強度正規化のために別々に比ＱＡ＝ＰＡ（ＡＣ）／ＰＡ（ＤＣ）またはＱＢ＝ＰＢ（ＡＣ）／ＰＢ（ＤＣ）がその付属の交流成分ＰＡ（ＡＣ）またはＰＢ（ＡＣ）およびその付属の直流成分ＰＡ（ＤＣ）またはＰＢ（ＤＣ）から形成される。両比ＱＡおよびＱＢから計算ユニット内で測定信号Ｍ＝１／（（α／ＱＡ）−（β／ＱＢ））が形成される。ここでαおよび βは関係式α＋β＝１を満足する実の定数である。この測定信号Ｍはベルデ定数およびファラデー効果素子内の円複屈折の温度変化により惹起される変化にほぼ無関係と記載されている。温度により誘導される直線複屈折の補償に関しては述べられていない。ヨーロッパ特許出願公開第0486226号明細書から温度補償を有する電気交流量の測定のための光学的測定装置は公知である。偏光子、λ／４板、ポッケルス効果素子および検光子としての偏光性ビームスプリッタから成る光学的直列回路が光学的に光源と評価ユニットとの間に接続されている。光学的直列回路における λ／４板およびポッケルス効果素子の順序は入れ換えてもよい。光源の測定光は偏光子内で直線偏光され、またポッケルス効果素子の通過後に検光子内で相い異なる偏光面を有する２つの光部分信号ＡおよびＢに分割される。これらの光部分信号ＡおよびＢの各々は相応の電気強度信号ＰＡまたはＰＢに変換される。次いで両方の付属の電気信号ＰＡおよびＰＢの各々に対する強度正規化のために別々に比ＱＡ＝ＰＡ（ＡＣ）／ＰＡ（ＤＣ）またはＱＢ＝ＰＢ（ＡＣ）／ＰＢ（ＤＣ）がその付属の交流成分ＰＡ（ＡＣ）またはＰＢ（ＡＣ）およびその付属の直流成分ＰＡ（ＤＣ）またはＰＢ（ＤＣ）から形成される。両比ＱＡおよびＱＢから計算ユニットにおいて測定信号Ｍ＝１／（（α／ＱＡ）−（β／ＱＢ））が形成される。ここでαおよびβは実の定数である。これらの定数αおよびβのマッチングにより測定信号Ｍはλ／４板内の温度変化により惹起される直線複屈折にほぼ無関係になる。温度補償のための前記の公知の方法により両信号ＰＡおよびＰＢをそれらの直流成分および交流成分に分離することによる強度変動の補償は、測定すべき電気交流量の周波数帯域幅が制限されるという欠点を有する。すなわち、両信号ＰＡおよびＰＢのフィルタリングの際に交流量に関する情報を喪失しないためには、直流成分と交流成分との間の分離周波数が、通常５０Ｈｚ、米国では６０Ｈｚの交流量の基本周波数よりも低くなければならない。しかし、たとえば振動により惹起される強度変動はこれらの周波数に近い周波数範囲内にあり、従って公知の方法により消去することはできない。さらに、５０Ｈｚよりも低い周波数を有する交流電流または交流電圧を測定しようとすると、有害な振動の影響が周波数が低いほど大きくなる。このことは特に重畳された交流信号（オフセット‐トランジェント）、すなわち直流信号成分を有する交流信号の検出の際に問題となる。本発明の課題は、電気交流量の測定のための方法および装置であって、測定信号への温度変化および強度変動の影響がほぼ補償される方法および装置を提供することにある。この課題は、本発明によれば、請求項１または請求項１３の特徴により解決される。電気交流量の影響下にある光学的センサ要素に偏光した測定光が入結合される。センサ要素の通過の際に測定光の偏光が電気交流量に関係して変更される。センサ要素の少なくとも１回の通過後に測定光が相い異なる偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信号に分割される。続いて、これらの両光部分信号がそれぞれ電気強度信号に変換される。これらの両電気強度信号から、強度正規化された信号Ｐとして、両強度信号の差および和の比に相当する信号Ｐまたは光源または測定光に対する伝送路において強度変動を取り除かれている信号Ｐが形成される。この強度正規化された信号Ｐがいま交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣに分解される。強度正規化された信号Ｐの形成により既にすべての強度変動がほぼ補償されているので、交流信号成分ＰＡＣと直流信号成分ＰＤＣとの間の分離周波数は非常に小さく選ばれ得る。測定すべき電気交流量の周波数に対する帯域幅はそれによって原理的に下方に制限されない。こうして、たとえば振動により惹起され得る低周波数の強度変動も補償され得る。強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣから電気交流量に対するほぼ温度補償された測定信号Ｓが導き出される。その際本発明は、交流信号成分ＰＡＣが電気交流量に関する情報を含んでおり、それに対して直流信号成分ＰＤＣは温度に関する情報を含んでいるという認識に基づいている。交流量および温度に関するこれらの情報はこうして適当な信号評価により温度補償された測定信号Ｓを導き出すために利用され得る。本発明による測定方法および測定装置の有利な実施態様はそれぞれ従属請求項にあげられている。第１の有利な実施態様では、測定信号Ｓが計算ユニットにより規則Ｓ＝（ａ＊ＰＡＣ＋ｂ＊１）／（ｃ＊ＰＤＣ＋ｄ＊１）ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は両強度信号の１つが消滅するときの強度正規化された信号Ｐに等しい単位信号であるに従って導き出される。交流信号成分ＰＡＣまたはその直流信号成分ＰＤＣの２つの直線関数のこの比形成により、温度の影響が強度正規化された信号Ｐに比較して明らかに減ぜられている測定信号Ｓが得られる。他の実施態様では、測定信号Ｓが強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから予め求められた値表または較正関数を用いて導き出される。以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は電気交流量を測定するための装置の原理的構成、図２はこのような測定装置に対する正規化ユニットの実施例、図３はこのような測定装置に対するフィルタの実施例、図４および図５はこのような測定装置に対する温度補償のための計算ユニットの実施例、図６はファラデー効果素子を有する電気交流量の測定のための装置の実施例、図７はポッケルス効果素子を有する電気交流量の測定のための装置の実施例、また図８は温度補償有りおよび無しの測定誤差のダイアグラムの概要を示す図である。互いに対応する部分には同一の符号が付されている。図１は電気交流量Ｘを測定するための測定装置の実施例の原理的構成を示す。センサ要素３が設けられており、電気交流量Ｘの影響のもとにセンサ要素３に入射した偏光した測定光の偏光状態が電気交流量Ｘに関係して変化する。センサ要素３は磁気光学的ファラデー効果を利用して交流電流を測定するためのファラデー効果素子であってもよいし、また電気光学的ポッケルス効果を利用して交流電圧または交流電界を測定するためのポッケルス効果素子であってもよい。センサ要素３には偏光する測定光Ｌが入結合される。この偏光する測定光Ｌを発生するため光源４およびそれに付設されている（図示されていない）偏光手段が設けられていてもよいし、それ自体が偏光する光源４、たとえばレーザーダイオードおよび場合によっては追加的な（図示されていない）偏光手段が設けられていてもよい。偏光する測定光Ｌはセンサ要素３を少なくとも一回通過し、その際に電気交流量Ｘに関係してその偏光状態を変化する。センサ要素３の通過後に測定光Ｌは検光子７に供給され、また検光子７において互いに異なった偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２に分解される。好ましくは両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２は互いに垂直に向けられている（直交分解）。検光子７としては偏光性ビームスプリッタ、たとえばウォラストンプリズムが設けられていてもよいし、相応の角度、好ましくは９０°だけ交叉した２つの偏光フィルタと部分透過性の鏡を有する簡単なビームスプリッタとが設けられていてもよい。センサ要素３および検光子７はフリービーム装置を介して、または偏光維持性の光導波路、好ましくはたとえばＨｉＢｉ（高複屈折）ファイバまたは偏光中立性のＬｏＢｉ（低複屈折）ファイバのようなモノモード光ファイバを介して光学的に互いに接続されていてもよい。両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２は次いでそれぞれ光電変換器１２または２２に供給される。検光子７からそれぞれ付設の変換器１２または２２への両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２の伝達はフリービーム装置を介して、またはそれぞれ光導波路を介して行われ得る。変換器１２および２２において両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２はそれぞれ、付設の光部分信号ＬＳ１またはＬＳ２の強度に対する尺度である電気強度信号Ｓ１またはＳ２に変換される。これらの両強度信号Ｓ１またはＳ２は正規化ユニット３０の入力端に供給される。正規化ユニット３０は両電気強度信号Ｓ１およびＳ２から、両強度信号Ｓ１およびＳ２の差と和との比に相当する強度正規化された信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１−Ｓ２）を形成する。この強度正規化された信号Ｐは光源４の強度変動または伝送路内の強度損失にほぼ無関係である。強度正規化された信号Ｐは好ましくはアナログの算術構成要素により形成されるが、それはディジタルに計算されてもよいし、または記憶されている値表から求められてもよい。しかし、いま、温度の変化が光学的測定装置、特にセンサ要素３の光学的材料中の温度により惹起される直線複屈折およびそれと結び付けられる動作点のずれおよび測定装置の測定感度の変化に基づいて問題となる。この温度により惹起される測定誤差はフィルタ４０および計算ユニット５０を用いての下記の温度補償方法によりほぼ補償される。正規化ユニット３０の出力端に生じている強度正規化された信号Ｐがそのためにフィルタ４０の入力端に供給される。フィルタ４０は強度正規化された信号Ｐをその交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣに分解し、これらの信号成分がそれぞれフィルタ４０の出力端に与えられる。この交流信号成分ＰＡＣおよびこの直流信号成分ＰＤＣはそれぞれ計算ユニット５０の入力端に供給される。計算ユニット５０は交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから測定信号Ｓを規則Ｓ＝（ａ＊ＰＡＣ＋ｂ＊１）／（ｃ＊ＰＤＣ＋ｄ＊１）（１）ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は値Ｐ＝１に相当する単位信号であるに従って形成する。この測定信号Ｓにより、ファラデー効果素子を用いての電気交流量Ｘとしての交流電流の測定の際にも、ポッケルス効果素子を用いての電気交流量Ｘとしての交流磁界または交流電圧の測定の際にも、光源および光学的伝送路内の強度変動に対しても温度変化の際のその動作点に関してもほぼ安定な測定信号が相応の電気交流量Ｘに対して得られることが示されている。係数ａ、ｂ、ｃおよびｄは測定信号Ｓの温度非依存性を最適化するために実験的に求められ得る。式（１）による測定信号Ｓの算術的導出は好ましくは実行すべき算術演算に対する適切なアナログ構成要素を用いて行われる。この実施例では温度補償は実時間で可能である。しかし、測定信号Ｓはマイクロプロセッサまたは計算機を用いてディジタルに計算されてもよいし、記憶されている値表を用いて求められてもよい。測定信号Ｓの温度感度は補償されていない信号Ｐの温度感度よりも明らかに小さい。測定誤差はその際に約１０の係数だけ滅ぜられ得る。図２は正規化ユニット３０の実施例を示す。滅算器３１、加算器３２および除算器３３が設けられている。減算器３１および加算器３２のそれぞれ２つの入力端に両電気強度信号Ｓ１およびＳ２が与えられる。減算器３１の出力端に生ずる差信号Ｓ１−Ｓ２と加算器３２の出力端に生ずる和信号Ｓ１＋Ｓ２とは除算器３３の２つの入力端に供給される。次いで除算器３３の出力端に強度正規化された信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）が生ずる。この実施例は、アナログ形式の構成要素が使用されるならば、強度正規化が実時間で行われ得るという利点を有する。図３には、強度正規化された信号Ｐをその交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣに分解するためのフィルタ４０の実施例が示されている。フィルタ４０は低域通過フィルタ４７および減算器４１を含んでいる。強度正規化された信号Ｐは低域通過フィルタ４７の入力端に与えられる。次いで低域通過フィルタ４７の出力端に、低域通過フィルタ４７の予め定められた分離周波数の下側に位置する強度正規化された信号Ｐの周波数成分に相当する直流信号成分ＰＤＣが生ずる。低域通過フィルタ４７のこの分離周波数は低く設定され得る。なぜならば、強度変動が既に正規化ユニット３０での先行の強度正規化の際に消去されており、またそれによってたとえば振動の結果としての有害なより高い周波数の強度変動がもはや交流信号成分ＰＡＣに有害に作用し得ないからである。交流信号成分ＰＡＣは簡単に滅算器４１を用いて全信号Ｐから直流信号成分ＰＤＣを減算することにより形成される。そのために滅算器４１の２つの入力端に強度正規化された信号Ｐとその直流成分ＰＤＣとが与えられる。図３に示されているフィルタ４０の実施例の代わりに、もちろん高域通過フィルタおよび低域通過フィルタが交流信号成分ＰＡＣまたは直流信号成分ＰＤＣのフィルタリングのために設けられていてもよいし、または交流信号成分ＰＡＣのフィルタリングのための高域通過フィルタと全信号Ｐから交流信号成分ＰＡＣを減算して直流信号成分ＰＤＣを導き出すための減算器とが設けられていてもよい。図４および図５は計算ユニット５０およびこの計算ユニット５０で実行される測定信号Ｓの計算の２つの特に簡単な実施例を示す。図４による実施例では計算ユニット５０は加算器５２および除算器５３を含んでいる。加算器５２は強度正規化された信号Ｐの直流信号成分ＰＤＣと予め定められた実の補正係数Ｋ′を乗算された単位信号上とから和信号ＰＤＣ＋Ｋ′＊１を形成する。そのために加算器５２に直流信号成分ＰＤＣと補正係数Ｋ′を乗算された単位信号１とが入力信号として供給される。その際に単位信号１は、両強度信号Ｓ１またはＳ２の１つが消滅するときに生ずる強度正規化された信号Ｐ＝ ±１に量的に相当する。それはたとえば、Ｓ２＝０かつＳ１≠０の場合である。こうして加算器５２の出力端に直流信号成分ＰＤＣと補正係数Ｋ′を乗算された単位信号１との和信号ＰＤＣ＋Ｋ′＊１が生ずる。除算器５３により交流信号成分ＰＡＣおよび和信号ＰＤＣ＋Ｋ′＊１から比ＰＡＣ／（ＰＤＣ＋Ｋ′＊１）が形成される。そのために除算器５３の第１の入力端に交流信号成分ＰＡＣが、また除算器５３の第２の入力端に加算器５２からの和信号ＰＤＣ＋Ｋ′＊１が与えられる。除算器５３の出力端に生ずる比は電気交流量Ｘに対する測定信号Ｓ＝ＰＡＣ／（ＰＤＣ＋Ｋ′＊１）（２）として利用される。実験的に求め得る適当な補正係数Ｋ′の選択により測定信号Ｓの温度依存性が最小化され得る。図５に示されている計算ユニット５０の実施例では、加算器５２の代わりに増幅器５４および加算器５５が設けられており、これらが実の補正係数Ｋを乗算された直流信号成分ＰＤＣと単位信号１とから和信号Ｋ＊ＰＤＣ＋１を発生するための手段を形成する。そのために直流信号成分ＰＤＣは増幅器５４に入力信号として供給され、また増幅器５４で補正係数Ｋに設定された増幅器５４の増幅係数を乗算される。増幅器５４の出力信号Ｋ＊ＰＤＣは第１の入力信号として加算器５５の一方の入力端に供給される。加算器５５の別の入力橋には第２の入力信号として単位信号１が供給される。こうして加算器５５の出力端に和信号Ｋ＊ＰＤＣ＋１が生ずる。除算器５７の第１の入力端には再び図４の場合のように交流信号成分ＰＡＣが与えられ、他方において除算器５７の第２の入力端は加算器５５の出力端と接続されている。こうして除算器５７の出力端に交流信号成分ＰＡＣおよび和信号Ｋ＊ＰＤＣ＋１の比ＰＡＣ／（Ｋ＊ＰＤＣ＋１）が生ずる。この比がいま電気交流量Ｘに対する測定信号Ｓ＝ＰＡＣ／（Ｋ＊ＰＤＣ＋１）（３）として利用される。この測定信号Ｓは図４による測定信号Ｓおよび式（２）と同じく温度変化に関しても強度変化に関しても安定である。補正係数Ｋは好ましくは、測定信号Ｓの温度依存性が少なくとも近似的に最小であるように設定される。計算ユニット５０はアナログの構成要素により実現され得るので、測定信号Ｓの計算はすべての実施例において実時間で行われ得る。図６には、電流導体２内の交流電流Ｉを、電流導体２に付設されているセンサ要素としてのファラデー効果素子３′により測定するための測定装置の実施例が示されている。直線偏光光源４の直線偏光した測定光Ｌが好ましくは偏光維持性光導波路３４を経てファラデー効果素子３′に入結合され、ファラデー効果素子３′を少なくとも１回通過した後にファラデー効果素子３′から再び出結合され、また好ましくは偏光維持性光導波路３７を経て検光子７に供給される。しかしファラデー効果素子３′から検光子７への出結合された測定光の伝送はフリービーム装置を経ても行われ得る。出結合された測定光はファラデー効果に基づいて図示されていない測定角度αだけ回転された偏光を有する。その際に測定角度αは電流導体２内の交流電流Ｉに関係している。図６に示されている実施例ではファラデー効果素子３′は、少なくとも１ターンの巻線を有する測定巻線において電流導体２を包囲する光導波路、好ましくは光ファイバにより形成される。ファラデー効果素子３′の光導波路は測定光Ｌの供給のための光導波路３４および測定光Ｌの導出のための光導波路３７と好ましくはそれぞれスプライス３８または３９を介して接続されている。しかし、ファラデー効果素子３′として、ファラデー効果を示す材料から成り、好ましくは電流導体２を包囲する光路を形成する１つまたはそれ以上の中実なブロック、好ましくはガラスリングが設けられていてもよい。ファラデー効果素子３′は必ずしも電流導体２を閉じた光路のなかに包囲する必要はなく、電流導体２と並んで空間的に近くに配置されているだけでもよい。さらに、測定光がファラデー効果素子３′を一方向にのみ通過する通過形式の図示されている実施例とならんで、測定光Ｌがファラデー効果素子３′を最初に通過した後に反射されて、２回目にはファラデー効果素子３′を逆方向に通過する反射形式の実施例も可能である。ファラデー効果素子３′から出結合した光は検光子７により互いに異なる向きの偏光面、好ましくは直交する偏光面を有する２つの直線偏光した光信号ＬＳ１およびＬＳ２に分割される。そのために検光子７として好ましくはたとえばウォラストンプリズムのような偏光性ビームスプリッタが設けられている。しかしながら、この機能に対して、相応の角度、好ましくは９０°だけ交叉した２つの偏光フィルタおよび簡単なビームスプリッタが設けられていてもよい。両光信号ＬＳ１およびＬＳ２は次いで、それらに付設されており好ましくは増幅器回路に接続されているホトダイオードを設けられている光電変換器１２または２２において、そのつどの光信号ＬＳ１またはＬＳ２の光強度に対する尺度である電気強度信号Ｓ１またはＳ２に変換される。電気強度信号Ｓ１およびＳ２は、好ましくは図２中に示されているように構成されている正規化ユニット３０に供給される。正規化ユニット３０の出力端に強度正規化された信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）が生ずる。この強度正規化された信号Ｐは強度変動補償されている。すなわち、振動またはその他の機械的作用の結果としての光導波路内の微小曲げ損失による光強度の変動、または光源４の強度の変動による光強度の変動は実際上消去されている。温度補償をも行うため、フィルタ４０からの強度正規化された信号Ｐがその交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣに分解される。そのために再び図３による実施例中のように低域通過フィルタ４７および滅算器４１が設けられている。もちろんフィルタ４０の他の実施例も使用され得る。交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣは計算ユニット５０に供給される。図示されている計算ユニット５０は図５による有利な実施例および式（３）に相応するが、この実施例に制限されてはおらず、たとえば図４および式（２）により、または測定信号Ｓを導き出すために式（１）により構成されていてもよい。交流電流Ｉに対する測定信号Ｓとして、図示されている実施例では、こうして比ＰＡＣ／（Ｋ＊ＰＤＣ＋１）が利用される。測定信号Ｓの温度依存性は補正係数Ｋの適当な選択により最小化され得る。特別な実施例では、そのために、ファラデー効果素子３′に入結合された直線偏光する測定光Ｌとファラデー効果素子３′の直線複屈折率の固有軸線との間の図示されていない入結合角ηと、直線複屈折率のこの固有軸線と検光子７の固有軸線との間の同じく図示されていない出結合角θと、補正係数Ｋとが少なくとも近似的に下記の条件ｃｏｓ（２θ＋２η）＝−２／（３Ｋ）（４ａ）ｓｉｎ（２θ−２η）＝１（４ｂ）が満足されるように設定される。その際に複屈折材料の固有軸線は、材料を不変に再び去る偏光状態により定義されている。上記の式（４ａ）および（４ｂ）を解くための可能な角度値はたとえばＫ−２に対してη＝１０．４５°およびθ＝５５．４５°である。上記の条件式（４ａ）および（４ｂ）を正確に満足する角度値からの偏差は特にファラデー効果素子３′内の大きい複屈折の際には可能であり、また約５°までの偏差が許される。このように補正係数Ｋに関係して選ばれた入結合角度ηおよび出結合角度θにおいて測定信号Ｓはファラデー回転角度または測定角度αと特に簡単な関係を有することが計算により示される。すなわち、良好な近似で関係式Ｓ＝ｓｉｎ（２α）（５）が成り立つ。この測定信号Ｓは複屈折効果なしの測定信号αに対する理論的な測定信号に相当する。それにより評価方法が特に簡単である。予め定められた入結合および出結合角度ηまたはθにおいて、補正係数Ｋは、測定装置の測定信号Ｓが複屈折の不存在の際の測定信号に相当するように設定すべきである。この補正係数Ｋにより測定装置はその後に最小の温度ドリフトに調整されている。それに対して、測定信号Ｓの計算をたとえば図４による計算ユニット５０により実行し得る式（２）による規則Ｓ＝ＰＡＣ／（ＰＤＣ＋Ｋ′＊１）に基づいて行うならば、補正係数Ｋ′と入結合角度ηまたは出結合角度θとの間の関係は下記のように表される。ｃｏｓ（２θ＋２η）＝−（２／３）Ｋ′ （６ａ）ｓｉｎ（２θ−２η）＝１（６ｂ）これらの式（６ａ）および（６ｂ）により設定された角度ηおよびθにより補正係数Ｋ′に関係して測定信号としてＳ＝（１／Ｋ′）・ｓｉｎ（２α）（７）が得られる。この測定信号は、係数１／Ｋ′によるスケーリングを別として、複屈折なしの理論的な測定信号ｓｉｎ（２α）に相当する。上記の式（６ａ）および（６ｂ）の解としての可能な角度値はたとえばＫ′＝１に対してη＝１０．４５°およびθ＝５５．４５°である。条件（６ａ）および（６ｈ）を正確に満足する角度値からの偏差は特にファラデー効果素子３内の大きい直線複屈折および／または円複屈折の際に可能であり、また約５°までの値であり得る。図７はポッケルス効果素子３′′により交流量Ｘとして交流電圧Ｕを測定するための装置の実施例を示す。測定すべき交流電圧Ｕは２つの電極３５および３６を介してポッケルス効果素子３′′に与えられる。ポッケルス効果素子３′′に偏光した測定光Ｌが入結合される。この測定光Ｌはポッケルス効果素子３′′を通過し、またその際に与えられた交流電圧Ｕに関係してその偏光状態に変化を受ける。交流電圧Ｕは、図示されている実施例では、測定光Ｌの光伝播方向に対して垂直に与えられる（横方向実施例）が、光伝播方向に対して平行にも与えられ得る（縦方向実施例）。ポッケルス効果素子３′′に測定光Ｌを入結合させるための手段としては光源４たとえば発光ダイオードと、光源４の光を直線偏光させるための偏光子５とが設けられている。光源４および偏光子５は好ましくは光導波路４３たとえば多モード光ファイバを介して光学的に互いに接続されているが、フリービーム結合により互いに結合されていてもよい。光導波路４３からの光を偏光子５に入結合させるため、好ましくは、コリメータレンズ（グリンレンズ）２５が設けられている。偏光子５から、直線偏光した測定光Ｌがポッケルス効果素子３′′に入結合される。ポッケルス効果素子３′′の通過後に測定光Ｌは λ／４板６を介して検光子７に供給される。検光子７において測定光Ｌは互いに異なる向きの偏光面を有する２つの直線偏光した光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２に分割される。好ましくは両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２の偏光面は互いに垂直に向けられている（直交分解）。検光子７としてはたとえばウォラストンプリズムのような偏光性ビームスプリッタが設けられていてもよいし、相応の角度好ましくは９０°だけ交叉した２つの偏光フィルタおよび簡単なビームスプリッタが設けられていてもよい。両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２は好ましくはそれぞれコリメータレンズ１１または２１を介してそれぞれ光導波路１０または２０に入結合され、またこの光導波路１０または２０を経てそれぞれ付設の光電変換器１２または２２に供給される。変換器１２および２２において両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２は、付設の光部分信号ＬＳ１またはＬＳ２の強度に対する尺度である電気強度信号Ｓ１またはＳ２にそれぞれ変換される。これらの両強度信号Ｓ１またはＳ２は正規化ユニット３０の入力端に供給される。正規化ユニット３０は両電気強度信号Ｓ１およびＳ２から、両強度信号Ｓ１およびＳ２の差と和との比に相当する強度正規化された信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）を形成する。この強度正規化された信号Ｐは光源４の強度の変動または伝送路内の損失の変動にほぼ無関係である。測定装置の動作点は好ましくは、ポッケルス効果素子３′′に電界が与えられていないときに検光子７に円偏光した測定光が与えられるように設定される。ポッケルス効果素子３′′内の直線複屈折の両固有軸線は、この場合、測定光Ｌにより“均等照射”される。このことは、両固有軸線上に投影される測定光Ｌの成分がそれぞれ等しい強度を有することを意味する。一般にその場合に両光部分信号ＬＳ１およびＬＳ２は同じく等しい強度を有し、また強度正規化された信号ＰはＵ＝０Ｖに対して零に等しい。ポッケルス効果素子３′′に交流電圧Ｕ≠０Ｖが与えられると、ポッケルス効果素子３′′の直線複屈折の電気光学的に能動的な固有軸線に沿う測定光Ｌの成分はその強度を交流電圧Ｕに関係して変化される。しかし測定光Ｌのこのような変化はポッケルス効果素子３′′またはλ／４板６内の温度の変化およびそれに伴う温度依存性の直線複屈折の変化によっても惹起される。温度変化はこうして測定装置の動作点のずれに通ずる。この温度に関係する動作点のドリフトはフィルタ４０および計算ユニット５０を用いての前記の温度補償方法によりほぼ補償される。正規化ユニット３０の出力端に生ずる強度正規化された信号Ｐはそのためにフィルタ４０の入力端に供給される。フィルタ４０は強度正規化された信号Ｐを、それぞれフィルタ４０の出力端に生ずるその交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣに分解する。この交流信号成分ＰＡＣおよびこの直流信号成分ＰＤＣは計算ユニット５０のそれぞれ入力端に供給される。計算ユニット５０は交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから測定信号Ｓを規則Ｓ＝（ａ＊ＰＡＣ＋ｂ＊１）／（ｃ＊ＰＤＣ＋ｄ＊１）ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は値Ｐ＝１に相当する単位信号であるに従って形成する。正規化ユニット３０内での強度正規化と、それに続いてのフィルタ４０および計算ユニット５０を用いての温度補償とにより、こうして強度変動の影響も温度変動の影響もほぼ補償されている交流電圧Ｕに対する測定信号Ｓが得られる。図７中に示されている偏光子５、ポッケルス効果素子３′′、λ／４板６および検光子７の光学的直列回路の代わりに、偏光子５、λ／４板６、ポッケルス効果素子３′′および検光子７から成る光学的直列回路が設けられていてもよい。すなわちλ／４板６とポッケルス効果素子３′′との順序は交換されていてもよい。この場合、測定光Ｌはポッケルス効果素子３′′への入結合の前に円偏光させられる。さらに、光源４および偏光子５の代わりに、偏光した測定光Ｌをポッケルス効果素子３′′またはλ／４板６へ入結合させるためにたとえばレーザーダイオードのような直線偏光した光を送り出すための光源が設けられていてもよい。光導波路４３はその場合には好ましくは偏光保持性の光導波路である。光部分信号ＬＳ１またはＬＳ２の伝送はさらにフリービーム装置においても行われ得る。検光子７はさらにλ／４板６またはポッケルス効果素子３′′と偏光保持性の光導波路を介して接続されていてよい。図８は測定信号Ｓおよび補償されていない信号Ｐの温度依存性を測定した結果を示す。測定誤差ε＝ε（Ｔ）が温度Ｔの関数として示されている。個々の点は測定された値に相応する。εPを付されている曲線はまだ温度補償されていない信号Ｐにおける温度に関係する測定誤差に相応する。温度の上昇と共に測定誤差が近似的に直線的に増大することがわかる。εSを付されている曲線は温度補償されている測定信号Ｓにおける温度に関係する測定誤差に相応する。それによれば測定誤差はある温度範囲にわたりほぼ一定である。示されている測定値は交流電流を測定するための図６による装置により測定された。測定信号Ｓは式（１）、（２）または（３）の１つを用いるほかに、図示されていない実施例では、予め求められて少なくとも１つのメモリに記憶されている値表を用いても、または予め求められて記憶されている較正関数を用いても、強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから導き出され得る。交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣに対する各々の値対に値表または較正関数を用いて測定信号Ｓが交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣの関数Ｆ（ＰＡＣ，ＰＤＣ）として対応付けられる。記憶されている値の間に位置する現在の信号ＰＡＣおよびＰＤＣに対してはその際に従来の仕方で内挿が行われる。付属の関数Ｆ（ＰＡＣ，ＰＤＣ）は実験的に求められてもよいし、理論的に近似されてもよい。特別な実施例では測定信号Ｓに対する関数Ｆ（ＰＡＣ，ＰＤＣ）として交流信号成分ＰＡＣと直流信号成分ＰＤＣのみの関数ｆ（ＰＤＣ）との積ＰＡＣ＊ｆ（ＰＤＣ）が使用される。関数ｆ（ＰＤＣ）はその際に必要な較正測定の数を滅ずるために相応に適合された係数を有するフィット関数として直流信号成分ＰＤＣの直線的または二乗関数によっても近似され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号Ｐ４４２６１３７．３ (32)優先日 1994年７月22日 (33)優先権主張国ドイツ（ＤＥ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ，ＮＯ，ＵＳ (72)発明者ニーウイツシユ、ヨアヒムドイツ連邦共和国デー‐90425 ニユルンベルクシユトラールズンダーシユトラーセ 14

Claims

【特許請求の範囲】１．電気交流量（Ｘ）を測定するための方法において、ａ）偏光した測定光（Ｌ）が電気交流量（Ｘ）の影響下にあるセンサ要素（３）に入結合され，また測定光（Ｌ）の偏光がセンサ要素（３）の通過の際に電気交流量（Ｘ）に関係して変更され、ｂ）測定光（Ｌ）の偏光がセンサ要素（３）の通過後に相い異なる偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）に分割され、ｃ）両光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）がそれぞれ電気強度信号Ｓ１またはＳ２に変換され、ｄ）これらの両電気強度信号Ｓ１およびＳ２から強度正規化された信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）が導き出され、ｅ）この強度正規化された信号Ｐがその交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣに分解され、ｆ）強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣから電気交流量（Ｘ）に対するほぼ温度補償された測定信号Ｓが導き出されることを特徴とする電気交流量の測定方法。２．測定信号Ｓが強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣから規則Ｓ＝（ａ＊ＰＡＣ＋ｂ＊１）／（ｃ＊ＰＤＣ＋ｄ＊１）ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は両強度信号Ｓ１またはＳ２の１つが消滅するときの強度正規化された信号Ｐに等しい絶対値を有する単位信号であるに従って導き出されることを特徴とする請求項１記載の方法。３．係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが、測定信号Ｓの温度依存性が少なくとも近似的に最小であるように設定されることを特徴とする請求項２記載の方法。４．係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが主として規則ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝Ｋおよびｄ＝１ここでＫは実の補正係数により設定されることを特徴とする請求項２または３記載の方法。５．係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが規則ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝１およびｄ＝Ｋ′ ここでＫ′は実の補正係数により設定されることを特徴とする請求項２または３記載の方法。６．測定信号Ｓが強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから予め求められた値表または較正関数を用いて導き出されることを特徴とする請求項１記載の方法。７．交流電圧（Ｕ）または交流磁界を測定するため、センサ要素としてポッケルス効果素子（３′′）が使用されることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。８．電流導体（２）中の交流電流（Ｉ）を測定するため、センサ要素として電流導体（２）に付設されているファラデー効果素子（３′）が使用されることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。９．直線偏光した測定光（Ｌ）が使用されることを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の方法。１０．円偏光した測定光（Ｌ）が使用されることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の方法。１１．補正係数Ｋと、ファラデー効果素子（３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光（Ｌ）を両光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）に分割するために設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結合角θとが少なくとも近似的に下記の条件ｃｏｓ（２θ＋２η）＝−２／（３Ｋ）ｓｉｎ（２θ−２η）＝１を満足するように設定されることを特徴とする請求項４、８および９の１つに記載の方法。１２．補正係数Ｋ′と、ファラデー効果素子（３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光（Ｌ）を両光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）に分割するために設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結合角θとが少なくとも近似的に下記の条件ｃｏｓ（２θ＋２η）＝−（２／３）・Ｋ′ ｓｉｎ（２θ−２η）＝１を満足するように設定されることを特徴とする請求項５、８および９の１つに記載の方法。１３．電気交流量（Ｘ）を測定するための装置において、ａ）偏光した測定光（Ｌ）を電気交流量（Ｘ）の影響下にあるセンサ要素（３）に入結合させるための手段（４、５）が設けられており、センサ要素（３）内で測定光（Ｌ）の偏光が電気交流量（Ｘ）に関係して変更され、またｂ）測定光（Ｌ）の偏光をセンサ要素（３）の通過後に相い異なる偏光面を有する２つの直線偏光する光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）に分割するための手段（７）が設けられており、ｃ）両光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）をそれぞれ電気強度信号Ｓ１またはＳ２に変換するための手段（１２および１３）が設けられており、ｄ）これらの両電気強度信号Ｓ１およびＳ２から強度正規化された信号Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）を導き出すための手段（３０）が設けられており、ｅ）この強度正規化された信号Ｐをその交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣに分解するための手段（４０）が設けられており、ｆ）強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよびその直流信号成分ＰＤＣから電気交流量（Ｘ）に対するほぼ温度補償された測定信号Ｓを導き出すための手段（５０）が設けられていることを特徴とする電気交流量の測定装置。１４．強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから測定信号Ｓを導き出すための手段が、測定信号Ｓを規則Ｓ＝（ａ＊ＰＡＣ＋ｂ＊１）／（ｃ＊ＰＤＣ＋ｄ＊１）ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは実の係数であり、ａ≠０、ｃ≠０かつｄ≠０であり、また１は、両強度信号Ｓ１またはＳ２の１つが消滅するときに、強度正規化された信号Ｐの絶対値に等しい絶対値を有する値Ｐ＝１に相当する単位信号であるに従って求める計算ユニット（５０）を含んでいることを特徴とする請求項１３記載の装置。１５．係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが、測定信号Ｓの温度依存性が少なくとも近似的に最小であるように設定されていることを特徴とする請求項１４記載の装置。１６．係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが規則ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝Ｋおよびｄ＝１ここでＫは実の補正係数により設定されていることを特徴とする請求項１４または１５記載の装置。１７．係数ａ、ｂ、ｃおよびｄが規則ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝１およびｄ＝Ｋ′ ここでＫ′は実の補正係数により設定されていることを特徴とする請求項１４または１５記載の装置。１８．交流電圧（Ｕ）または交流電界を測定するため、センサ要素としてポッケルス効果素子（３′′）が設けられていることを特徴とする請求項１３ないし１７の１つに記載の装置。１９．交流電流（Ｉ）を測定するため、センサ要素としてファラデー効果素子（３′′）が設けられていることを特徴とする請求項１３ないし１７の１つに記載の装置。２０．円偏光した測定光（Ｌ）をセンサ要素（３）に入結合させるための手段（４、５、６）が設けられていることを特徴とする請求項１３ないし１８の１つに記載の装置。２１．直線偏光した測定光（Ｌ）をセンサ要素（３）に入結合させるための手段（４、５）が設けられていることを特徴とする請求項１３ないし１９の１つに記載の装置。２２．補正係数Ｋと、ファラデー効果素子（３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光（Ｌ）を両光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）に分割するために設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結合角θとが少なくとも近似的に下記の条件ｃｏｓ（２θ＋２η）＝−２／（３Ｋ）ｓｉｎ（２θ−２η）＝１を満足するように設定されることを特徴とする請求項１６、１９および２１の１つに記載の装置。２３．補正係数Ｋ′と、ファラデー効果素子（３′）に入結合した測定光（Ｌ）の偏光面とファラデー効果素子（３′）内の直線複屈折の固有軸線との間の入結合角ηと、直線複屈折のこの固有軸線と測定光（Ｌ）を両光部分信号（ＬＳ１およびＬＳ２）に分割するために設けられている検光子（７）の固有軸線との間の出結合角θとが少なくとも近似的に下記の条件ｃｏｓ（２θ＋２η）＝−（２／３）・Ｋ′ ｓｉｎ（２θ−２η）＝１を満足するように設定されることを特徴とする請求項１７、１９および２１の１つに記載の装置。２４．強度正規化された信号Ｐの交流信号成分ＰＡＣおよび直流信号成分ＰＤＣから測定信号Ｓを導き出すための手段が予め求められた値表または較正関数を記憶するための少なくとも１つのメモリを含んでいることを特徴とする請求項１３記載の装置。