JPH11352158A - 光ファイバー計測器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバー内の光に対する均質性を向上さ
せ、高精度な測定を可能とすることにある。 【解決手段】被測定対象物の近くに配置された光ファイ
バーセンサ８と、測定用の光を発生して前記センサに送
る光源１２と、前記センサからの出射光を検出する検出
器と、前記センサ８と光源１２及び検出器１３とを光学
的に結合する光学系１８ａと、前記検出器１３からの信
号を処理する信号処理部１４とを備え、光の特性の変化
により物理量を計測する光応用計測器において、前記光
ファイバーセンサ用の光ファイバーとして、製造段階で
捻じられた光ファイバー８を用い、この光ファイバーを
実装段階でさらに捻じりを加えて配置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の特性の変化を
利用して物理量を測定する光ファイバー計測器に係わ
り、特に光ファイバーセンサの構成を改良した光ファイ
バー計測器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光で物理量を測定する光ファイバ
ー計測器が提案されている。特に、光ファイバー電流計
測器（例えば光変流器）は、被測定電流が流れる導体に
近接して光ファイバーをセンサとして配置し、このセン
サに直線偏光の光を通過させて、被測定電流によって生
ずるファラデー効果の旋光角を測定するものである。

【０００３】図１２は、従来の光ファイバー電流計測器
の一例として、U.S.P 3,605,013 号公報に記載の光ファ
イバー電流計測器を示す構成図である。この図１２に示
すように、光ファイバー電流計測器は、レーザ１、偏光
子２、送光用ファイバー３、光ファイバーセンサ（光ガ
イド）３’、被測定導体４、検光子５、光検出器６、お
よび表示装置７より構成されており、光ファイバーセン
サ３’は、センサ用光ファイバーを、被測定導体４の周
りに巻き付けるように近接配置して構成されている。

【０００４】光源となるレーザ１より出射された光は、
偏光子２により直線偏光にされ、送光用ファイバー３を
通して光ファイバーセンサ３’に導かれる。被測定導体
４に電流Ｉが流れることによって磁界が発生し、この磁
界により、光ファイバーセンサ３’中を伝播する光に、
ファラデー効果に基づく旋光が生じる。光ファイバーセ
ンサ３’を通過した後、光は、送光用ファイバー３を通
って検光子５に導かれ、検光子５の方位の光の成分のみ
が通過して光検出器６に導かれる。電流量Ｉが変化する
と、この変化に応じてファラデー旋光角が変化するた
め、検光子５通過後の光量が変化し、それに伴い光検出
器６の出力が変化する。したがって、光検出器６の出力
を測定することにより、電流Ｉを求めることができる。
得られた結果は、信号処理器を兼ねた表示装置７によっ
て表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示すような従来の光ファイバー電流計測器において
は、センサ用光ファイバーを被測定導体の周りに巻き付
けることにより光ファイバー中に誘起される複屈折によ
り、センサ用光ファイバーの感度が低下し、かつ、温度
等の外部環境により測定結果が変動するという問題点が
ある。また、電力系統に用いるためには、高精度測定だ
けでなく、さらに長期信頼性を確保することが必要であ
る。

【０００６】なお、このような問題点は、光ファイバー
電流計測器に限らず、被測定対称物の近傍に配置された
光ファイバーセンサを通る光の変化を利用して被測定対
象物の各種の物理量を測定するように構成した各種光フ
ァイバー計測器において、同様に存在している。

【０００７】本発明は、こ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あり、その目的は、高
精度な測定が可能でしかも長期信頼性に優れた光ファイ
バー計測器を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、次のような手段により光ファイバー計測器を構成
するものである。請求項１に対応する発明においては、
被測定対象物近くに配置された光ファイバーセンサと、
測定用の光を発生して前記センサに送る光源と、前記セ
ンサからの出射光を検出する検出器と、前記センサと光
源および検出器とを光学的に結合する光学系と、前記検
出器からの信号を処理する信号処理部とを備え、光の特
性の変化により物理量を計測する光ファイバー計測器に
おいて、前記光ファイバーセンサとして磁界がない状態
でも常に旋光性を有するファイバーを用いたことを特徴
としている。

【０００９】上記請求項１に対応する発明によれば、光
ファイバーセンサとして磁界がない状態でも常に旋光性
を有する光ファイバーを用いることにより、光ファイバ
ーセンサ内を光が伝播する際、光の偏波面が旋光を受け
て回転することによって平均化されるため、光から見た
光ファイバーセンサ内部の不均一性が緩和される。その
結果、光ファイバー中に誘起されて不均一性の原因とな
る直線複屈折の影響を抑制することができ、高精度な測
定を実現することができる。

【００１０】請求項２に対応する発明は、被測定対象物
の近くに配置された光ファイバーセンサと、測定用の光
を発生して前記センサに送る光源と、前記センサからの
出射光を検出する検出器と、前記センサと光源及び検出
器とを光学的に結合する光学系と、前記検出器からの信
号を処理する信号処理部とを備え、光の特性の変化によ
り物理量を計測する光ファイバー計測器において、前記
光ファイバーセンサ用の光ファイバーとして、捻じりが
加えられた光ファイバーを用いたことを特徴としてい
る。

【００１１】請求項３に対応する発明は、前記捻じりが
加えられた光ファイバーは、製造段階又は実装段階或い
は両段階で捻じられた光ファイバーであることを特徴と
している。

【００１２】請求項２又は３に対応する発明によれば、
捻じりが加えられたスパンファイバーを用いることによ
り、複屈折の小さい光ファイバーが得られる。すなわ
ち、スパンファイバーは、ファイバー原料となるプリフ
ォームを回転させながら線引きして製作されることか
ら、ファイバー製作時に生じるファイバーコア部の非対
称性がなくなり、複屈折量の小さいファイバーが実現で
きる。この場合、製造段階の高温時に捻じっていること
から、ファイバー内部に応力はほとんど発生しないた
め、光ファイバーには旋光性がほとんどない。

【００１３】しかしながら、このような均質な光ファイ
バーを用いても、実装段階に光ファイバーに曲率を持た
せると、この曲率に起因して光ファイバー中に複屈折が
誘起され、光ファイバーの特性は実質的に不均一にな
る。これに対して、本発明においては、製造段階又は実
装段階或いは両段階で光ファイバーに捻じりを加えて光
ファイバーセンサを構成することにより、捻じり方向に
応力を発生させ、伝播する光に旋光性を持たせることが
できる。

【００１４】したがって、このような光ファイバーセン
サ内を光が伝播する際、光の偏光面が旋光を受けて回転
することにより平均化されるため、光から見た光ファイ
バーセンサ内部の不均一性を解消することができ、感度
の低下なしに高精度な測定が実現できる。

【００１５】請求項４に対応する発明は、請求項２に対
応する発明の光ファイバー計測器において、前記光ファ
イバーセンサ用光ファイバーのクラッド外形を２ｒ（μ
ｍ）、前記被測定対象物の周りにおけるこの光ファイバ
ーの巻き数をｍ（回）とした場合に、この光ファイバー
に対して実装段階に加える捻じり率ｎ_t （回／ｍ）が、 ｎ_t ≦（１２５／２ｒ）（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ） を満足する値であることを特徴としている。

【００１６】請求項４に係る発明によれば、光ファイバ
ーセンサ用光ファイバーに対して加えられる捻じり率ｎ
_t （回／ｍ）の値を、クラッド外形２ｒ（μｍ）に関し
て具体的に規定することにより、捻じりに伴う機械的強
度に基づく寿命の低下を抑制し、長期信頼性を高めるこ
とができる。

【００１７】請求項５に対応する発明は、請求項２又は
３に対応する発明の光ファイバー計測器において、前記
光ファイバー用の光ファイバー全長が有する複屈折量
が、捻じり数と複屈折量との関係によって０°近傍と極
値近傍のいずれか一方の値を持つように、捻じり数を設
定したことを特徴としている。

【００１８】請求項５に係る発明によれば、光ファイバ
ーセンサ用光ファイバー全長が０°近傍もしくは極値近
傍となることにより、温度等の外部環境が変化しても感
度の変化量が小さくなるため、高精度を保つことができ
る。

【００１９】請求項６に対応する発明は、請求項５に対
応する発明の光ファイバー計測器において、前記光ファ
イバーセンサに入射する光の偏波面の方向が、光ファイ
バーが配置されている面に対して、＋４５°、＋１３５
°、−４５°、もしくは−１３５°の近傍となるように
したことを特徴としている。

【００２０】請求項６に係る発明によれば、光ファイバ
ーセンサを捻じることにより、ファイバー内で誘起され
る複屈折量を平均化する度合いを大きくすることがで
き、結果として、少ない捻じり量で感度の変化量を小さ
くできるため、寿命の低下を抑制できるとともに、高精
度を保つことができる。

【００２１】請求項７に対応する発明は、請求項２又は
５に対応する発明の光ファイバー計測器において、前記
光ファイバーセンサ用の光ファイバーとして石英ファイ
バーを用い、この光ファイバー全長に亘る捻じり数Ｎ
（回）が、 ３．５Ｍ−１≦Ｎ≦３．５Ｍ＋１ （Ｍは０以外の整
数） を満足する値であることを特徴としている。

【００２２】請求項７に対応する発明によれば、光ファ
イバーセンサ用の石英ファイバーの全長に亘る捻じり数
Ｎ（回）を具体的に規定することにより、捻じりによる
光の偏光面の回転角を９０°近傍の整数倍にすることが
できるため、これにより、光ファイバーセンサ用の光フ
ァイバー全長が有する複屈折量を０°近傍にすることが
できる。したがって、感度が低下することなく、温度等
の外部環境が変化しても感度の変化量が小さくなるた
め、高精度を保つことができる。

【００２３】請求項８に対応する発明は、請求項２又は
５に対応する発明の光ファイバー計測器において、前記
光ファイバー用の光ファイバーとして石英ファイバーを
用い、この光ファイバー全長に亘る捻じり数Ｎ（回）
が、 ｜Ｎ｜＝１．７５＋３．５Ｍ （Ｍは正の整数） を満足する値の±１以内の値であることを特徴としてい
る。

【００２４】請求項８に対応する発明によれば、光ファ
イバーセンサ用石英ファイバーの全長に亘る捻じり数Ｎ
（回）を具体的に規定することにより、複屈折量を極値
にすることができる。したがって、温度等の外部環境が
変化しても感度の変化量が小さくなるため、高精度を保
つことができる。

【００２５】請求項９に対応する発明は、請求項１〜８
のいずれか一つに対応する光ファイバー計測器におい
て、前記光ファイバーセンサ用の光ファイバーの平均曲
げ半径をＲ（ｍ）、前記被測定対象物の周りにおけるこ
の光ファイバーの巻き数をｍ、光の波長をλとした場合
に、この光ファイバーのクラッド外形２ｒ（μｍ）が、 （ｒ／６２．５）² ≦（８０／２ｍπＲ／３．８）（Ｒ
／０．２５）² （λ／０．８） を満足する値であることを特徴としている。

【００２６】請求項９に対応する発明によれば、光ファ
イバーセンサ用の光ファイバーのクラッド外形２ｒ（μ
ｍ）を、光ファイバーの平均曲げ半径Ｒ（ｍ）と巻き数
ｍ、および光の波長λに関して具体的に規定することに
より、曲げによる複屈折を小さくすることができるた
め、精度を高めることができる。

【００２７】請求項１０に対応する発明は、請求項１〜
８のいずれか一つに対応する発明の光ファイバー計測器
において、前記光ファイバーセンサ用の光ファイバーの
平均曲げ半径をＲ（ｍ）、前記被測定対象物の周りにお
けるこの光ファイバーの巻き数をｍとした場合に、この
光ファイバーのクラッド外形２ｒ（μｍ）が、 ２Ｒ／１２５≦（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ）×２ｍπＲ／
３．５ を満足する値であることを特徴としている。

【００２８】請求項１０に対応する発明によれば、光フ
ァイバーセンサ用の光ファイバーのクラッド外形２ｒ
（μｍ）を、光ファイバーの平均曲げ半径をＲ（ｍ）と
巻き数ｍに関して具体的に規定することにより、光ファ
イバーの曲げ半径が小さい場合でも、曲げによる複屈折
を小さくできると共に、実装段階で捻じることによる機
械的強度に基づく寿命の低下を抑制できるため、精度お
よび長期信頼性を高めることができる。

【００２９】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
のいずれか一つに対応する記載の光ファイバー計測器に
おいて、前記光ファイバーセンサ用の光ファイバーが、
少なくともそのコア部分に捻じり応力を加えた後に新た
なコーティング層が設けられてなる光ファイバーである
ことを特徴としている。

【００３０】請求項１１に対応する発明によれば、光フ
ァイバーセンサの少なくともコア部分に捻じり応力を加
えた後に新たなコーティング層を設けることにより、捻
じりが固定できる。したがって、捻じりに起因する光フ
ァイバーの絡みかなくなり、実装が容易になると共に、
光ファイバー中に誘起されて不均一性の原因となる直線
複屈折の影響を、捻じり応力による光の旋光によって抑
制することができるため、高精度な測定を実現すること
ができる。

【００３１】請求項１２に対応する発明は、請求項１〜
１１のいずれか一つに対応する発明の光ファイバー計測
器において、前記光ファイバーセンサ用の光ファイバー
が、少なくともそのコア部分に捻じり応力を加え、少な
くとも両端を固定した状態で、その外側に外被となる保
護用のパイプが設けられてなる光ファイバーであること
を特徴としている。

【００３２】請求項１２に対応する発明によれば、光フ
ァイバーセンサの少なくともコア部分に捻じり応力を加
えて少なくとも両端を固定した状態でその外側に外被と
なる保護用のパイプを設けることにより、光ファイバー
中に誘起されて不均一性の原因となる直線複屈折の影響
を、捻じり応力による光の旋光によって抑制することが
できる。したがって、高精度な測定を実現することがで
きると共に、光ファイバー自体の劣化を防止でき、長期
信頼性が確保できる。

【００３３】請求項１３記載の発明は、請求項２〜１２
のいずれか一つに対応する発明の光ファイバー計測器に
おいて、前記光ファイバーセンサ用の光ファイバーの一
部に捻じりを調整するための回転部が設けられてなるこ
とを特徴としている。

【００３４】請求項１３に対応する発明によれば、光フ
ァイバーセンサの一部に捻じりを調整するための回転部
を設けることにより、実装段階において捻じりの調整を
することができる。したがって、所定の捻じり条件を容
易に調整できるため、温度等の外部環境が変化しても感
度の変化量が小さくなるため、高精度を保つことができ
る。

【００３５】請求項１４に対応する発明は、請求項１３
に対応する発明の光ファイバー計測器において、前記回
転部にパルスモータ等の駆動部が設けられていることを
特徴としている。

【００３６】請求項１４に対応する発明によれば、前記
回転部にパルスモータ等の駆動部を設けることにより精
度よく、しかも遠隔操作にて光ファイバーの捻じりを調
整して所定の回数に設定できる。したがって、温度等の
外部環境が変化しても感度の変化量が小さくなるため、
高精度を保つことができる。

【００３７】請求項１５に対応する発明は、請求項１３
又は１４のいずれか一つに対応する発明の光ファイバー
計測器において、前記回転部に回転を固定するための固
定部が設けられていることを特徴としている。

【００３８】請求項１５に係る発明によれば、前記回転
部に回転を固定するための固定部を設けることにより、
所定の捻じり回転数とした後捻じり状態を固定すること
ができる。したがって、感度の変化量を抑え、高精度を
保つことが長期間にわたって実現できる。

【００３９】請求項１６に対応する発明は、請求項１又
は２に対応する発明の光ファイバー計測器において、光
ファイバーセンサ用の光ファイバーを緩く固定するため
のファイバーガイドが設けられていることを特徴として
いる。

【００４０】請求項１６に係る発明によれば、ファイバ
ーガイドにより光ファイバーを緩く固定することができ
る。したがって、光ファイバーがずれたり絡まるのを防
止することができるため、高精度を保つことができる。

【００４１】請求項１７に対応する発明は、請求項１又
は２に対応する発明の光ファイバー計測器において、前
記光ファイバーセンサ用の光ファイバーもしくは前記結
合光学系の少なくとも一方が乾燥状態を保ったフランジ
もしくは真空引きされた容器内に配置されていることを
特徴とする。

【００４２】請求項１７に対応する発明によれば、光フ
ァイバーもしくは結合光学系内部の少なくとも一方が乾
燥状態に保ったフランジ、もしくは真空引きされた容器
内に配置されているため、結露や高湿度の影響を避ける
ことができる、高精度な測定を長期間にわたって実現で
きる。

【００４３】請求項１８に対応する発明は、被測定対象
物の近くに配置された光ファイバーセンサと、測定用の
光を発生して前記センサに送る光源と、前記センサから
の出射光を検出する検出器と、前記センサと光源及び検
出器とを光学的に結合する光学系と、前記検出器からの
信号を処理する信号処理部とを備え、光の特性の変化に
より物理量を計測する光ファイバー計測器において、前
記光学系に無偏光状態の光を供給するために、前記光源
にデポラライザを取付けたことを特徴とする。

【００４４】請求項１８に係る発明によれば、前記光源
の出力光の偏光状態を無偏光化（ランダム化）できるた
め、前記光源と前記光学系間に外部影響が及ぼされても
偏光状態が無偏光となり、前記光学系で決定される偏光
状態を光出力の低下なく実現できる。したがって、外部
環境の受け難く高精度な測定を実現することができる。

【００４５】請求項１９に対応する発明は、請求項１８
に対応する発明の光ファイバー計測器において、前記デ
ポラライザとして偏波面保持ファイバーを用い、前記光
源から出射される光の偏光面に対して、偏波面保持ファ
イバーの固有軸が約４５°、約−４５°、約１３５°も
しくは約１３５°の角度をなして光源に取り付けられて
いることを特徴とする。

【００４６】請求項１９に対応する発明によれば、前記
光源の出力光の偏光状態を無偏光化（ランダム化）でき
るため、前記結合光学系で決定される偏光状態を光出力
の低下なく実現できる。したがって、外部環境の受け難
く高精度な測定を実現することができる。

【００４７】請求項２０に対応する発明は、被測定対象
物の近くに配置された光ファイバーセンサと、測定用の
光を発生して前記センサに送る光源と、前記センサから
の出射光を検出する検出器と、前記センサと光源及び検
出器とを光学的に結合する光学系と、前記検出器からの
信号を処理する信号処理部とを備え、光の特性の変化に
より物理量を計測する光ファイバー計測器において、外
部からの影響を等しくするために同じ光路をお互いに逆
方向に伝搬する光を用いて前記光学系の光の干渉を測定
することを特徴としている。

【００４８】請求項２０に対応する発明によれば、光学
系の光の干渉現象を検出することにより、高精度な測定
が可能でしかも長期信頼性に優れた光ファイバー計測器
を実現できる。

【００４９】請求項２１に対応する発明は、請求項１〜
２０のいずれか一つに対応する発明の光ファイバー計測
器を複数個設けて構成されることを特徴とする。請求項
２１に対応する発明によれば、複数の光ファイバー計測
器により構成することにより電流の差動システム等の応
用が可能となり、外部環境の変化を受け難い高精度な測
定が可能となる。

【００５０】請求項２２に対応する発明は、請求項２１
に対応する発明の光ファイバー計測装置において、複数
の光ファイバー計測器が直列につながれ、少なくとも前
記光ファイバー計測器間が低複屈折ファイバーもしくは
高複屈折ファイバー（偏波面保持ファイバー）で接続さ
れて構成されることを特徴とする。

【００５１】請求項２２に対応する発明によれば、少な
くとも前記光ファイバー計測器間が低複屈折ファイバー
もしくは高複屈折ファイバーで接続されているため、高
精度の測定の実現もしくは外部環境の変化を受け難い測
定が実現できる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下には、本発明による光ファイ
バー計測器を光ファイバー電流計測器に適用した複数の
実施の形態について、図１〜図８を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の構成図を示し
ている。この図１に示すように、本実施の形態の光ファ
イバー電流計測器において、光ファイバーセンサ８は、
被測定導体４の周りを囲むように配置されている。

【００５３】この図１に示すように、本実施の形態の光
ファイバー電流計測器は、大別して、センサ光学部９、
信号処理部１０、および伝送用ファイバー部１１から構
成されている。

【００５４】このうち、信号処理部１０は、測定光を発
生する光源１２、センサ光学部９からの２つの光を検出
してその強度に応じた電気信号に変換する検出器１３、
この検出器１３で得られた信号を演算処理する信号処理
回路１４、および処理結果を出力する出力端子１５を備
えている。光源１２は、レーザダイオードまたはスーパ
ールミネセントダイオードによって構成されている。

【００５５】また、伝送用ファイバー部１１は、信号処
理部１０内の光源１２からセンサ光学部９に光を送る送
光用ファイバー１６と、センサ光学部９から信号処理部
１０内の２つの検出器１３に光を送る２本の受光用ファ
イバー１７とを備えている。

【００５６】一方、センサ光学部９は、結合光学部１８
ａと光ファイバーセンサ部１８ｂとを備えている。この
うち、結合光学部１８ａは、４つのレンズ１９〜２２、
偏光子２３、２つのビームスプリッタ２４、２５、およ
び２つの検光子２６、２７から構成されている。ここ
で、４つのレンズ１９〜２２のうち、第１のレンズ１９
は、送光用ファイバー１６からの光を平行ビームに変換
するために使用され、第２のレンズ２０は、光ファイバ
ーセンサ部１８ｂに光を入射し、かつ、光ファイバーセ
ンサ部１８ｂからの出射光を受光するために使用され、
第３と第４のレンズ２１、２２は、平行ビームを集光し
て各受光用ファイバー１７に入射するためにそれぞれ使
用される。

【００５７】偏光子２３は、光を水平方向（光ファイバ
ー８が配置されている面）に関して４５度方向の直線偏
光に変換するために使用され、２つのビームスプリッタ
２４、２５は、光をその入射方向に応じて透過光と反射
光とに分割するためにそれぞれ使用される。２つの検光
子２６、２７は、各々水平方向および垂直方向の直線偏
光の光を透過させることにより、直交するｘ、ｙ方向の
各偏光成分を抽出するためにそれぞれ使用される。

【００５８】この場合、結合光学部１８ａは、送光用フ
ァイバー１６からの光を、第１のレンズ１９、偏光子２
３、第１のビームスプリッタ２４、および第２のレンズ
２０を介して光ファイバーセンサ部１８ｂの一端を送る
ようになっている。

【００５９】また、光ファイバーセンサ部１８ｂからの
反射方向の光は、第２のレンズ２０を透過した後、第１
のビームスプリッタ２４で反射され、第２のビームスプ
リッタ２５に送られ、２方向の光に分割されるようにな
っている。この一方の分割光は、第１の検光子２６およ
び第３のレンズ２１を介して一方の受光用ファイバー１
７に送られる。他方の分割光は、第２に検光子２７およ
び第４のレンズ２２を介して他方の受光用ファイバー１
７に送られる。

【００６０】一方、光ファイバーセンサ部１８ｂは、被
測定電流が流れる被測定導体４の周囲に１以上のほぼ整
数倍の回数だけ巻き付けられた光ファイバーからなる光
ファイバーセンサ８から構成されており、この光ファイ
バーセンサ８は、その終端部に反射端２８を備えてい
る。ここでは、光ファイバーセンサ８用の光ファイバー
として、信頼性の高い石英ファイバーを使用した場合に
ついて説明するが、特に、石英ファイバーに限定される
ものではない。また、光ファイバーセンサ８の反射端２
８は、光ファイバーセンサ８内を伝播してきた光を反射
して再び光ファイバーセンサ８内に戻し、反対方向に伝
播させるようになっている。この時、反射端２８を用い
ることにより、光ファイバーの入射端と出射端は完全に
一致している。図中２９は、このような入出射端を示し
ており、この入出射端２９は、構造物中に収納されてい
る。そして、光ファイバーセンサ８の両端であるこの入
出射端２９と前述した反射端２８は互いに接近して配置
されている。

【００６１】図２は、光ファイバーセンサ８の詳細を示
す説明図である。光ファイバーセンサ８用の光ファイバ
ーとしては、磁界がない状態でも常に旋光性を有するシ
ングルモードファイバーが採用されており、この光ファ
イバー自体は、製造段階に捻じられた（スパン）ファイ
バーである。この光ファイバーセンサ８用の光ファイバ
ーは、光が伝播するコア部３０と、その外周に順次設け
られたクラッド層３１およびコーティング層３２から構
成されており、実装段階で右方向に機械的に捻じられて
いる。

【００６２】以上の構成を有する図１の光ファイバー電
流計測による被測定導体４の電流計測は、次のように行
われる。まず、信号処理部１０の光源１２から発した光
は、送光用ファイバー１６を通ってセンサ光学部９の結
合光学系１８ａに送られる。

【００６３】この送光用ファイバー１６からの光は、第
１のレンズ１９によって平行ビームに変換され、偏光子
２３によって直線偏光に変換された後、第１のビームス
プリッタ２４を透過して第２のレンズ２０によって集光
され、光ファイバーセンサ部１８ｂの始端部に入射す
る。

【００６４】光ファイバーセンサ部１８ｂに入射した光
は、光ファイバーセンサ８内を伝播して反射端２８で反
射された後、再び光ファイバーセンサ８内に戻され、反
対方向に伝播して結合光学系１８ａ側の始端部である入
射端から出射する。この場合、光ファイバーセンサ部１
８ｂ内を往復する形で通過する光の偏光面は、被測定導
体４を流れる被測定電流によって誘起されるファラデー
効果により回転する。

【００６５】そして、光ファイバーセンサ８からの出射
光は、結合光学系１８ａの第２のレンズ２０で平行ビー
ムに変換された後、第１のビームスプリッタ２４で反射
され、第２のビームスプリッタ２５で２方向の光に分割
される。

【００６６】この場合、第２のビームスプリッタ２５か
らの一方の分割光は、第１の検光子２６によってｘ方向
の偏光成分が抽出された後、第３のレンズ２１および受
光用ファイバー１７を介して、信号処理部１０の一方の
検出器１３に送られる。また、他方の分割光は、第２の
検光子２７によってｙ方向の偏光成分が抽出された後、
第４のレンズ２２および受光用ファイバー１７を介し
て、他方の検出器１３に送られる。

【００６７】このようにして、ｘ方向とｙ方向の偏光成
分の光は、各検出器１３に送られ、これらの検出器１３
で得られた各偏光成分の信号は、信号処理回路１４に送
られて演算処理され、得られた処理結果、すなわち測定
結果は、出力端子１５によって出力される。

【００６８】以上が、図１の光ファイバー電流計測器に
おける信号の流れであるが、特に、光ファイバーセンサ
８は、その構成の特徴から、コア部３０が均一である
上、光ファイバーセンサ８内を光が伝播する際、光の偏
光面が回転する。この点について次に説明する。

【００６９】まず、光ファイバーセンサ８用の光ファイ
バーは、磁界がない状態でも常に旋光性を有するシング
ルモードファイバーであり、しかも、この光ファイバー
自体は、製造段階においてプリフォームを回転させなが
ら線引きすることによって捻じられた（スパン）ファイ
バーであるため、ファイバー製作時に生じるコア部３０
の非対称性がなくなり、複屈折量が小さくなっている。
（＜２°／ｍ）。すなわち、コア部３０が均一化されて
いる。

【００７０】また、光ファイバーを曲げると曲げた方
向、すなわち光ファイバーを配置した方向（ｘ軸）とこ
れに垂直な方向（ｙ軸）に複屈折の主軸が発生し、これ
が光ファイバー内の不均一性の原因になる。これに対し
て、光ファイバーセンサ８は、実装段階でも右方向に機
械的に捻じられているため、この光ファイバーセンサ８
内を伝播する光が旋光する。すなわち、図２において
は、光ファイバーセンサ８の軸方向（ｚ軸方向）に直線
方向の光が伝播する際の、コア部３０内のＡ点およびＢ
点での偏光面の方向が示してあり、光ファイバーが捩れ
る捻じられていることから、光の偏光面は、Ｂ点ではＡ
点に比べ角度θだけ旋光している。なお、光ファイバー
が、左方向に機械的に捻じられた場合でも、同様の作用
が得られる。

【００７１】このように、光ファイバーセンサ８内を光
が伝播する際、光の偏光面が回転することにより平均化
されるため、光から見た光ファイバーセンサ８内部の不
均一性を解消することができ、感度の低下なしに高精度
な測定が実現できる。なお、捻じり応力による旋光性は
捻じり量に対して一定の割合となるため、あらかじめ捻
じり量がわかれば、この旋光量を求めることができ、被
測定電流４によって生じる磁界によってファラデー効果
と分離することができる。特に、本実施の形態では、反
射鏡２８を用いて光路を往復させているので、捻じりに
よる旋光量は行きと帰りで逆方向となり打ち消される構
成になっているため、実質的にファラデー旋光のみが測
定できるという利点がある。

【００７２】したがって、本実施の形態の形態によれ
ば、光ファイバーに旋光性を持たせた結果、ファイバー
内部の不均一性を解消することができるので、高精度な
電流測定が実現できる。

【００７３】なお、反射端を有しない構成でも同様な効
果が得られるのは言うまでもない。次に本発明に係る光
ファイバー電流計測器の第２の実施の形態を説明する。
なお、本実施の形態は、前述した第１の実施の形態の変
形例に相当するため、第１の実施の形態と同様の構成に
ついての説明は省略する。

【００７４】すなわち、本実施の形態は、図２に示すよ
うな光ファイバーセンサ８の光ファイバーに加える捻じ
り量を規定して、長期信頼性を向上するものである。特
に光ファイバー電流計測器を電力系統用として適用する
ためには、光ファイバーセンサ８の寿命が重要である。

【００７５】まず、実装段階で捻じられた光ファイバー
の寿命ｔ_s は、次の（１）式によって表される。 ｌｎ（ｔ_s ／ｔ_pe1 ）＝ｌｎ（Ｐ_f ／Ｌ・ Ｎ_p1）−ｌｎ（ｂ）−ｎ・ ｌｎ（σ_s ／σ_p1） ｂ＝ｌｎ（１＋Ｎ_p2／Ｎ_p1）／ｌｎ｛１＋（σ_p2）_n ・ ｔ_pe2 ／（σ_p1）ⁿ ・ ｔ_pe1 ｝ …（１） この（１）式において、各パラメータは、製造段階に捻
じられた光ファイバーの強度試験のパラメータを表して
いる。ｔ_pe1 、ｔ_pe2 は、１、２回目の耐力試験時間、
Ｐ_f は破壊確率、Ｌはファイバー長、Ｎ_p1、Ｎ_p2は１、
２回目の耐力試験時間時の単位長さ当りの破断個数、σ
_p1、σ_p2は、１、２回目の耐力試験時間時の応力、ｎは
動的疲労試験による傾きである。

【００７６】σ_s は実使用時の応力であり、ファイバー
の最大主応力と等しい。すなわち、次のように表され
る。 σ_s ＝［σ_zmax＋｛（σ_zmax）² ＋４Ｇ² θ² ｒ² ｝
^1/2 ］／２ ここで、Ｇは横弾性係数、θは単位長さ当りの捻じり角
度、ｒは光ファイバークラッド層の外半径である。ま
た、σ_zmaxは曲げの最大応力であり、次式で表される。

【００７７】σ_zmax＝｛ｒ／（Ｒ＋ｒ）｝Ｅ ここで、Ｒはファイバーの曲げ半径、Ｅはヤング率であ
る。具体的に、光ファイバーセンサ用の光ファイバーと
して石英ファイバーを用い、破断確立Ｐ_f ＝１０^-5、光
ファイバークラッド外半径ｒ＝６２．５μｍ、ファイバ
ーの曲げ半径０．５ｍ、巻き回数ｍ＝１回とし、強度試
験を行ったところ、ｎ＝２０、ｔ_pe1 ＝１．２（ｓ）、
ｂ＝０．０４９２、σ_p1＝３．１９６×１０⁵ （Ｐ
ａ）、Ｎ_p1＝１．４３（コ／ｍ）、Ｅ＝７．２×１０¹⁰
（Ｎ／ｍ² ）、Ｇ＝Ｅ／｛２・（１＋０．２）｝という
結果が得られた。そして、この結果を前記（１）式に代
入したところ、図３に示すような、ファイバー破断寿命
のファイバー捻じり回数依存性が得られた。この図３か
ら明らかなように、捻じり率を８回／ｍ以下にすれば、
電力系統用として要求される２５年以上の機械的寿命を
確保することができる。

【００７８】さらに、具体的に、破断確率Ｐ_f ＝１０^-5
で、２５年以上の機械的寿命を確保するためには、前記
（１）式をより簡略化することで、次のような条件式が
求められる。すなわち、光ファイバーセンサ用の光ファ
イバーのクラッド外径を２ｒ（μｍ）、被測定対象物の
周りにおける光ファイバーの巻き数をｍ（回）とした場
合に、光ファイバーに対して実装段階に加える捻じり率
ｎ_t （回／ｍ）が、次の（２）式を満足すれば、破断確
率Ｐ_f ＝１０^-5で、２５年以上の寿命を確保することが
できる。

【００７９】 ｎ_t ≦（１２５／２ｒ）（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ） …（２） なお、この（２）式は、ファイバーの曲げ半径Ｒ≦０．
５ｍの場合に成り立つ必要条件であり、Ｒ＞０．５ｍの
場合には、さらに寿命を延ばすことができる。ちなみ
に、図３の条件を代入すれば、ｎ_t ≦８．０（回／ｍ）
＝１６．０π（ラジアン／ｍ）となり、図３の結果と一
致する。

【００８０】したがって、この（２）式の条件を満足す
るような捻じりを光ファイバーに加えることにより、前
記光ファイバーが均質となるため、高精度な測定が実現
でき、かつ長期信頼性も向上させることができる。

【００８１】次に本発明に係る光ファイバー電流計測器
の第３の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態
は、前述した第１の実施の形態の変形例に相当するた
め、第１の実施の形態と同等の構成についての説明は省
略する。

【００８２】すなわち、本実施の形態は、図１に示すよ
うな光ファイバーセンサ８において、捻じり数と複屈折
量の関係において光ファイバー全長が有する複屈折量が
０°近傍、もしくは極値近傍となるように捻じり数を設
定して、高精度を確保するものである。

【００８３】図４は、石英ファイバーにおける光ファイ
バー全長に亘る捻じり数と複屈折量（任意目盛り）の関
係を示す。このとき、光ファイバーセンサ８に入射する
光の偏波面は光ファイバーを配置した方向に対して＋４
５°近傍である（＋１３５°、−４５°、−１３５°近
傍でも同様の結果である）。ここで、近傍とは、±２
２．５°の範囲を示すが、±１０°の範囲ならば、さら
に効果が大である。石英ファイバーにおける捻じり量ξ
と旋光量ωの関係は、次式で表される。

【００８４】ω＝０．０７３ξ（ラジアン）なお、係数
０．０７３は、温度により若干変化する。ここで、捻じ
り数Ｎ（回）と捻じり量ξとの間には、ξ＝２πＮの関
係がある。捻じり量ξを３．５回の倍数近傍とする条件
は、次の（３）式で表される。

【００８５】 ２π（３．５Ｍ−１）≦ξ（＝２πＮ）≦２π（３．５Ｍ＋１） …（３） なお、この（３）式において、Ｍは正の整数であり、ξ
が負の時は左向きの捻じりを示す。この（３）式に示す
ように捻じり量ξを規定すれば、旋光量ωは（π／２）
・ Ｍとほぼ等しくなり、図４に示すように、光ファイバ
ー全長に亘る複屈折量は０°近傍となる。

【００８６】ところで、電流値が低い場合に、光ファイ
バー電流計測器の感度Ｓと複屈折量δとの間には、次の
（４）式で表されるような関係がある。 Ｓ＝ｓｉｎδ／δ …（４） したがって、複屈折量δが０°近傍にあれば、高感度で
精度の高い測定ができる。また、温度変化により旋光量
が若干変化しても、複屈折量δが０°近傍にあるため、
感度Ｓはほとんど変化せず、温度安定性に優れている。

【００８７】また、図４において、捻じり数Ｎ（回）
を、３．５回の倍数に１．７５を加えた値に近傍する条
件は、次の（５）式で表される。 ｜Ｎ｜＝１．７５＋３．５Ｍ …（５） なお、この（５）式において、Ｍは正の整数である。こ
の（５）式を満足する近傍、すなわち、±１以内となる
ように捻じり数Ｎを規定すれば、図４に示すように、複
屈折量は極値近傍となる。この場合、計測器の感度Ｓは
若干低下するが、複屈折量が極値近傍であるため、温度
変化により旋光量が若干変化しても感度の変動は少な
い。

【００８８】以上のように、光ファイバーセンサの複屈
折量を、捻じり数と複屈折量の関係において、０°近傍
もしくは極値近傍となるように捻じり数を設定すること
により、温度変化に影響されにくい、高精度な計測器を
実現することができる。また、光ファイバーセンサに入
射する光の偏波面の方向（直線偏光の方向）を、光ファ
イバーが配置される面に対して、＋４５°、＋１３５
°、−４５°、もしくは−１３５°の近傍とすることに
より、少ない捻じり量で感度の変化量を小さくでき、寿
命の低下を抑制することができる。

【００８９】次に本発明に係る光ファイバー電流計測器
の第４の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態
は、前述した第１の実施の形態の変形例に相当するた
め、第１の実施の形態と同等の構成についての説明は省
略する。

【００９０】すなわち、本実施の形態は、図２に示すよ
うな光ファイバーセンサ８のクラッド外径２ｒ（μｍ）
の条件を、光ファイバーの平均曲げ半径Ｒ（ｍ）と巻き
数ｍ、および光の波長λに関して規定することにより、
曲げによる複屈折を小さくして精度を高めるものであ
る。

【００９１】まず、クラッド外径２ｒ（μｍ）の光ファ
イバーセンサ８が被測定導体４の周りに平均曲げ半径Ｒ
（ｍ）にて設置されている場合、光ファイバー中に誘起
される曲げによる複屈折量Δβ（°／ｍ）は次の（６）
式で表される。

【００９２】 Δβ＝｜（πＥｃ／λ）（ｒ／Ｒ）² ×（１８０／π）｜…（６） ここで、Ｅはヤング率（＝７．７５×１０⁹ ｋｇ／ｍ²
（石英））、ｃは光弾性定数（＝−３．５×１０^-11 ｍ
² ／ｋｇ）、λは光の波長である。

【００９３】図５は、ｒ＝６２．５μｍの場合における
平均曲げ半径Ｒと複屈折量Δβが大きくなり、光ファイ
バーセンサ８の感度が低下することがわかる。よって、
光ファイバーセンサ８の全長に亘る複屈折量をδ
（°）、光ファイバーセンサ８の被測定導体４の周りの
巻き数をｍとすると、前記（６）式より、次式が得られ
る。

【００９４】δ＝３．８×（０．２５／Ｒ）² （ｒ／６
２．５）² （０．８／λ）×２ｍπＲ この場合、光ファイバーセンサ８の感度Ｓは、前記
（４）式のように表されるため、測定精度±１％以内と
するためには、δ≦０．３５ラジアン＝２０°とするの
が望ましい。また、図４より光ファイバー全長に亘る捻
じり数を約３．５回以上にすると、複屈折量は捻じり数
０回の時に比べて１／４以下になる。したがって、曲げ
によって誘起される複屈折量を２０°×４＝８０°以下
に抑制するようなファイバーパラメータを設定すれば、
測定精度±１％は容易に満足できる。

【００９５】よって、本実施の形態の光ファイバーセン
サ８のパラメータは、以下の（７）式に示す条件を満足
するように設定される。 （ｒ／６２．５）² ≦（８０／２ｍπＲ／３．８）（Ｒ／０．２５）² （λ／ ０．８） …（７） この（７）式に、Ｒ＝０．１（ｍ）、ｍ＝１０（回）、
λ＝０．８（μｍ）を代入すると、光ファイバーセンサ
のクラッド外半径ｒは、４５μｍ以下である。

【００９６】また、Ｒ≧０．２５（ｍ）、ｍ＝１
（回）、λ＝１．３（μｍ）でｒ＜４０（μｍ）とする
と、δ＜３°となり、光ファイバー全長に亘る捻じり数
が０でも所定の精度を満足することができる。さらに、
これを光ファイバー全長に亘って約３．５回転以上捻じ
るとδ＜０．７５°となり、感度Ｓ＞０．９９９９７が
実現でき、超高精度な光ファイバー電流計測器が実現で
きる。

【００９７】したがって、本実施の形態によれば、前記
（７）式を満足するような光ファイバーセンサ８のパラ
メータを用いることにより、光ファイバー全長に亘る複
屈折量を大幅に低減できるため、光ファイバー電流計測
器の精度を高めることができる。

【００９８】次に本発明に係る光ファイバー電流計測器
の第５の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態
は、前述した第１の実施の形態の変形例に相当するた
め、第１の実施の形態と同等の構成についての説明は省
略する。

【００９９】すなわち、本実施の形態は、図１に示すよ
うな光ファイバーセンサ８のクラッド外径２ｒ（μｍ）
の条件を、光ファイバーの平均曲げ半径Ｒ（ｍ）と巻き
数ｍに関して規定することにより、光ファイバー全長に
亘る複屈折量を低減して精度を高めると共に、機械的寿
命の低下を抑制して長期信頼性を高めるものである。

【０１００】電力系統用として要求される機械的寿命を
確保するための条件としては、前記（２）式において、
光ファイバーに対して実装段階に加える捻じり率ｎ^t
（回／ｍ）を規定した。また、光ファイバー全長に亘る
複屈折量をある程度低い値にするためには、図４に示す
ように、光ファイバー全長に亘って少なくとも約３．５
回転以上捻じらなければならない。

【０１０１】よって、光ファイバーセンサ８の平均曲げ
半径をＲ（ｍ）とすると、次式が成り立つ。 （１２５／２ｒ）（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ）×２ｍπＲ≧
３．５ すなわち、光ファイバーセンサ８は、次の（８）式を満
足する。

【０１０２】 ２ｒ／１２５≦（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ）×２ｍπＲ／３．５ …（８） ここで、ｒは光ファイバーのクラッド外半径（μｍ）、
ｍは被測定導体４の周りにおける光ファイバーの巻き数
（回）である。この（８）式に、ｍ＝１（回）、Ｒ＝
０．０５（ｍ）を代入すると、ｒ≦４５（μｍ）とな
る。

【０１０３】したがって、本実施の形態によれば、
（８）式を満足するような光ファイバーセンサ８を用い
ることにより、光ファイバーセンサ８の曲げ半径が小さ
い場合でも、光ファイバー全長に亘る複屈折率量を小さ
くできると共に、実装段階で捻じることによって機械的
寿命の低下を抑制できるため、精度および長期信頼性に
優れた光ファイバー電流計測器が実現できる。

【０１０４】さらに、本実施の形態の変形例としては、
前記（８）式のクラッド外径２ｒの条件と、第４の実施
の形態について説明した前記（７）式のクラッド外径２
ｒの条件とを組み合わせて、光ファイバーセンサ８のク
ラッド外半径ｒを４０μｍ未満（クラッド外径８０μｍ
未満）にすることが考えられる。この構成によれば、さ
らに超高精度で長期信頼性に優れた光ファイバー電流計
測器が実現できる。

【０１０５】図６は、本発明に係る光ファイバー電流計
測器の第６の実施の形態を示す図であり、特に、光ファ
イバーセンサ８の詳細を示す説明図である。なお、本実
施の形態は、前述した第１の実施の形態の変形例に相当
するため、第１の実施の形態と同等の構成についての説
明は省略する。

【０１０６】すなわち、本実施の形態においては、図６
に示すように、光ファイバーセンサ８のコア部３０、ク
ラッド層３１、およびコーティング層３２までを捻じる
ことによりこれらの部分に捻じり応力が加えられてお
り、この捻じりが、コーティング層３２の周囲に新たに
設けられたアクリル等の外部コーティング層３３によっ
て固定されている。

【０１０７】この構成により、捻じりに起因する光ファ
イバーの絡みを防止することができ、実装が容易になる
と共に、光ファイバー中に誘起されて不均一性の原因と
なる直線複屈折の影響を、捻じり応力による光の旋光に
よって抑制することができる。

【０１０８】以上のように、本実施の形態によれば、光
ファイバーセンサ８のコア部３０からコーティング層３
２までの部分に捻じり応力を加え、その周囲に、この捻
じりを固定するための外部コーティング層３３を設ける
ことにより、非常に取り扱い易く、かつ高精度の光ファ
イバー電流計測器を実現できる。なお、必ずしもコア部
３０からコーティング層３２までの部分全体に捻じり応
力を加える必要はなく、少なくともコア部３０に捻じり
応力を加えることにより、同様に優れた効果を得ること
ができるものである。

【０１０９】図７は、本発明に係る光ファイバー電流計
測器の第７の実施の形態を示す図であり、特に、光ファ
イバーセンサ８の詳細を示す説明図である。なお、本実
施の形態は、前述した第１の実施の形態の変形例に相当
するため、第１の実施の形態と同等の構成についての説
明は省略する。

【０１１０】すなわち、本実施の形態においては、図７
に示すように、光ファイバーセンサ８の光ファイバーを
構成するコア部３０、クラッド層３１、およびコーティ
ング層３２までを捻じることによりこれらの部分に捻じ
り応力が加えられている点では、前記第６の実施の形態
と同様であるが、この捻じりの固定方法が異なる。本実
施の形態においては、この捻じりが、光ファイバーセン
サ８の両端を固定するコネクタ３４で固定されると共
に、光ファイバーセンサ８の外側に外被となる保護用の
パイプ３５が設けられている。また、両端のコネクタ３
４の少なくとも一方には、捻じりを調整した後に固定す
るための捻じり固定具３６が設けられている。さらに、
図示していないが、パイプ３５内には部分的もしくは全
体的に光ファイバーセンサ８のガイドを設けてもよい。

【０１１１】この構成により、パイプ３５に光ファイバ
ーセンサ８を通した後、一方のコネクタ３４を回転する
ことによって、光ファイバーセンサ８の全長に亘る捻じ
り数を容易に決定できる。したがって、捻じりに起因す
る光ファイバーの絡みを防止することができ、実装が容
易になると共に、実装段階において容易に捻じり数を調
整でき、光ファイバー中に誘起されて不均一性の原因と
なる直線複屈折の影響を、適切な捻じり応力による光の
旋光によって適切に抑制することができる。

【０１１２】以上のように、本実施の形態によれば、光
ファイバーセンサ８のコア部３０からコーティング層３
２までの部分に捻じり応力を加え、この光ファイバーセ
ンサ８の両端を固定すると共に、その外側にパイプ３５
を設けることにより、非常に取り扱い易く、光ファイバ
ーセンサ８自体の劣化を防止でき、しかも、実装段階で
容易に調整可能な、高精度の光ファイバー電流計測器を
実現できる。

【０１１３】なお、必ずしもコア部３０からコーティン
グ層３２までの部分全体に捻じり応力を加える必要はな
く、少なくともコア部３０に捻じり応力を加えることに
より、同様に優れた効果を得ることができるものであ
る。また、光ファイバーセンサ８の両端を固定する手段
は、コネクタ３４や捻じり固定具３６等の構成に限定さ
れるものでなく、その具体的な構成は適宜選択可能であ
り、また、パイプ３５の具体的な構成も適宜選択可能で
ある。

【０１１４】さらに、第６の実施例で説明した光ファイ
バーセンサ８を本実施例の保護用のパイプ３５内に収納
した場合、外部からの保護をさらに強化でき、高精度な
光ファイバー電流計測器を実現できる。

【０１１５】図８は、本発明に係る光ファイバー電流計
測器の第８の実施の形態を示す図であり、特にセンサ光
学部９の詳細を示す説明図である。なお、本実施例の形
態は、前述した第１の実施形態の変形例に相当するた
め、第１の実施形態と同等の構成についての説明は省略
する。

【０１１６】すなわち、本実施例の形態においては、図
８に示すように、結合光学部１８ａからでる光ファイバ
ーセンサ８には反射端２８がつながれている。反射端２
８は図示されていないフランジもしくは容器に固定され
ている回転部３７につながれ、回転部３７は外部から駆
動できるパルスモータ等の駆動部３８につながれてい
る。また、回転部３７は光ファイバーセンサ８の捻じり
を固定するためのネジ等の固定部３９が設けられてい
る。光ファイバーセンサ８は図示されていないフランジ
もしくは容器の角溝中に収納され、ファイバーガイド４
０により緩やかに固定されている（ここでは1 巻きしか
光ファイバーセンサが巻かれていないが複数回巻きでも
よい）。なお、フランジもしくは容器中には袋詰めされ
た乾燥剤４１が、また、図示されていないが結合光学部
１８ａ中にも乾燥剤が入れられている。

【０１１７】この構成により、回転部３７により実装段
階において捻じりの調整をすることができる。外部から
駆動できる駆動部３８を用いればさらに調整が容易に精
度よく実現できる。調整後、固定部３９により捻じり状
態を固定することができる。この際、光ファイバーその
ものだけでなく、両端に取付けられたコネクタを含めた
複屈折の総和を最小化できる。これには光ファイバー電
流計測器の出力が極値近傍、特に極大値近傍となるよう
に調整すればよい。ファイバーガイド４０により光ファ
イバーセンサ８が緩やかに固定され、光ファイバーがず
れたり絡まるのを防止している。特に、複数回巻きの場
合、１巻き毎に通すガイドを分けることによりファイバ
ーどうしが絡まるのを防いでいる。フランジもしくは容
器中の乾燥剤４１、もしくは結合光学系１８ａ中の乾燥
剤により、光ファイバーセンサ８や結合光学系１８ａ内
の光学部品の結露や高湿度の影響を避けることができ
る。

【０１１８】以上のように、本実施の形態によれば、光
ファイバーセンサ８につながれた回転部３７、駆動部３
８、固定部３９により光ファイバーセンサ８を所定の捻
じり数に固定できるため、感度の変化量を抑え、高精度
を保つことを長期間にわたって実現できる。また、ファ
イバーガイド４０を設けることにより、光ファイバーセ
ンサ８を緩く固定でき、ずれや絡まりを防止できること
により、高精度を保つことができる。さらに、乾燥剤４
１等により光ファイバーセンサ８もしくは結合光学系１
８ａの少なくとも一方が乾燥状態に保ったフランジ、も
しくは真空引きした容器内に配置されることにより、結
露や高湿度の影響を避けることができ、高精度測定を長
期間にわたって実現できる。

【０１１９】ここで、駆動部３８は調整後、固定部３９
により回転部３７を固定した後は取り外しても同等な優
れた効果が得られる。また、乾燥状態をつくるために乾
燥空気や窒素等の露点の高いガスを封入しても同等な効
果が得られる。さらに結合光学系１８ａに孔を開けて、
フランジもしくは容器内部との通気性を良くすることに
より、結露や高湿度の影響を避けることが可能である。

【０１２０】図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る光フ
ァイバー電流計測器の第９の実施の形態を示す図であ
り、特に光源１２と送光用ファイバーの詳細を示す説明
図である。なお、本実施例の形態は、前述した第１の実
施形態の変形例に相当するため、第１の実施形態と同等
の構成についての説明は省略する。

【０１２１】すなわち、本実施の形態においては、図９
（ａ）に示すように光源１２はデポラライザ（偏波解消
器）４２を介して送光用ファイバー１６につながれてい
る。デポラライザ４２はリオ型デポラライザ（Lyot-dep
olarizer）で、２つの高複屈折ファイバー（偏波面保持
ファイバー）の固有軸が４５°の角度を持つように接続
されている。ファイバー長Ｌ１、Ｌ２の比は１：２であ
る。

【０１２２】この構成により、光源１２の出射偏光方位
に関係なく、デポラライザ４２の出射光の直交モードの
光量が等しくなり、直交成分間の位相差はコヒーレント
長以上となるためランダムな関係にすることができる。
したがって、送光用ファイバー１６に多少の外部環境変
化があっても、結合光学部１８ａの偏光子２３の光出力
は一定に保つことができる。

【０１２３】ところで、コヒーレンス長以上にする条件
式は次の（９）式を満足する。 δω・δτ・ｚ≧π …（９） ここで、δωは光源のスペクトル幅、δτは直交するモ
ードの時間差、ｚはファイバー長Ｌ１である。光源１２
のスペクトルがガウス状で７ｎｍの広がり幅（δλ；波
長幅）をもち、デポラライザ４２を構成するファイバー
による直交モードの時間差が１ｎｓ／ｋｍとすると、フ
ァイバー長Ｌ１は０．５ｍ以上となる。

【０１２４】また、本実施の別の形態においては、図９
（ｂ）に示すように光源１２に偏波面保持ファイバー
（高複屈折ファイバー）４３を、光源１２から出射され
る光の偏光面に対して偏波面保持ファイバーの固有軸が
約４５°、約−４５°、約１３５°もしくは約−１３５
°の角度をなして取り付けられている。図９（ｃ）に取
り付け角が４５°の場合の様子を示す（図は楕円ジャケ
ットタイプであるが、パンダ、ボウタイ、楕円クラッ
ド、楕円コア、矩形コア、４分割コア等のどのようなタ
イプでもよい）。ｎ１、ｎ２が偏波面保持ファイバーの
固有軸を表わし、光源１２から出射される光の偏光面に
対して固有軸は４５°である。

【０１２５】この構成により、光源１２の出射偏光方位
は限定されるが、図９（ａ）と同等の作用を得ることが
できる。この時、必要なファイバー長もＬ１以上とすれ
ばよい。

【０１２６】なお、図９（ａ）の場合、光源１２と結合
光学系１８ａの間の任意の位置にデポラライザ４２を取
り付けてもほぼ同等な作用がある。以上のように、本実
施の形態によれば、光源１２と結合光学系１８ａの間
に、デポラライザ４２もしくは偏波面保持ファイバー４
３を取り付けることにより、光源１２と結合光学系１８
ａ間に外部影響が及ぼされても偏光状態が無偏光となる
ため、結合光学系１８ａで決定される偏光状態を光出力
の低下なく実現できる。したがって、外部環境の影響を
受け難い高精度な測定を実現できる。

【０１２７】図１０は、本発明に係る光ファイバー電流
計測器の第９の実施の形態を示す図である。本実施形態
は、第１の実施形態が光の偏波面（偏光面）の回転角度
を計測するのに対し、光の干渉を利用して計測する実施
形態である。この図１０に示すように、本実施の形態の
光ファイバー電流計測器において、光ファイバーセンサ
８は、被測定導体４の周りを囲むように配置されてい
る。

【０１２８】この図１に示すように、本実施の形態の光
ファイバー電流計測器は、大別して、光ファイバーセン
サ部４４と信号制御処理部４５から構成されている。こ
のうち、光ファイバーセンサ部４４は、光ファイバーセ
ンサ８、λ／４素子４６ａ、４６ｂ（ここでは、ファイ
バー型λ／４素子）、偏波面保持ファイバー（高複屈折
ファイバー）４７により構成されており、λ／４素子４
６は偏波面保持ファイバー４７によって伝播されてきた
直線偏光の光を円偏光に変換するような配置となってい
る。また、各素子は融着により接続されている。

【０１２９】信号制御処理部４５は、光源１２、検出器
１３、信号制御処理回路４８、ファイバー偏光子４９、
位相変調子５０、出力端子１５から構成されている。光
源１２には、ＳＬＤ（スーパールミネセントダイオー
ド）で構成されている。信号制御処理回路４８では、位
相変調子５０に変調信号を与え、検出器１３の出力を検
波することにより被測定電流値Ｉを算出する。得られた
結果は出力端子１５より出力する。

【０１３０】以上の構成を有する図１０の光ファイバー
電流計測による被測定導体４の電流計測は、次のように
行われる。まず、信号制御処理部４５の光源１２から発
した光は、伝送ファイバー５１、ファイバー偏光子４
９、伝送ファイバー５２を通り２分され、位相変調子５
０に導かれる。位相変調子５０では、各々の光が正弦波
の変調と鋸波の変調を受け、時計周り（ｃｗ）と反時計
周り（ｃｃｗ）に光ファイバーセンサ部４４を伝播す
る。時計周りの光は偏波面保持ファイバー４７を通り、
λ／４素子４６ａにより進行方向に対して右周りの円偏
光に変換され、光ファイバーセンサ８中を伝播してファ
ラデー効果を受けた後、λ／４素子４６ｂにより直線偏
光に変換され、偏波保持ファイバー４７を通って、位相
変調子５０の出射時と逆側に入射する。反時計周りの光
は偏波面保持ファイバー４７を通り、λ／４素子４６ｂ
により進行方向に対して右回りの円偏光に変換され、同
様に光りファイバーセンサ８中でファラデー効果を受け
た後。λ／４素子４６ａにより直線偏光に変換され、偏
波保持ファイバー４７を通って、位相変調子５０の出射
時と逆側に入射する。位相変調子５０に入射した２つの
光は、伝送ファイバー５２で重なりあい、ファイバー偏
向子４９を通って、検出器１３に入射する。

【０１３１】正弦波の変調周波数ｆｍは、光ファイバー
センサ部４４のファイバー長をＬとすると、 ｆｍ＝ｃ／２ｎＬ …（１０） としてドリフトを抑えている。ここで、ｃは光速、ｎは
ファイバーの屈折率である。屈折率が異なる場合は、そ
の分考慮して変調周波数ｆｍを決めている。

【０１３２】このとき、時計周りの光と反時計周りの光
は、ファラデー効果により光ファイバーセンサ８中の伝
播速度が異なるため、位相差φｓが生じて干渉が起こ
る。位相差φｓは位相変調子５０で変調する鋸波の周波
数ｆｓの関係は、 φｓ＝φ（ｔ＋τ）−φ（ｔ）＝２πτｆｓ …（１１） で表わされる。ここで、τは光ファイバーセンサ部４４
での遅延時間である。検出器１３で得た信号を、信号制
御処理回路４８で正弦波の基本周波数ｆｍで同期検波す
ると、出力Ｐは、 Ｐｓｉｎ（φｓ−２θf ） …（１２） となる。ここで、θｆはファラデー旋光角（＝V ｍI 、
V ；ヴェルデ定数、ｍ；光ファイバーセンサの巻き数、
I ；電流値）である。

【０１３３】したがって、P=0 となるように鋸波の繰り
返し周波数ｆｓを調整することにより、被測定電流I を
測定することができる。以上が、図１０の光ファイバー
電流計測器における信号の流れであるが、特に光ファイ
バーセンサ８は、その構成の特徴から、製造段階で捻じ
られた（スパン）ファイバーであるため複屈折量が小さ
くて円偏光保存ファイバーとして機能するため、本実施
例のように光ファイバーセンサ８中を円偏光の光を伝播
させる場合、非常に適している。また、実装段階に光フ
ァイバーセンサ８を捻じって使用時も、円偏光保存ファ
イバーとして機能するため、非常に適している。

【０１３４】なお、これらの作用は、直線偏光の光は右
回りの円偏光と左回りの円偏光の重ね合せで表わされる
ため、第１の実施例で説明した光ファイバーセンサの作
用とも一致する。

【０１３５】したがって、本実施例によれば、光ファイ
バーに旋光性を持たせた結果、ファイバー内部の不均一
性を解消でき、ファイバーが円偏光保存ファイバーとし
て機能するため、高精度な電流測定が実現できる。

【０１３６】ところで、本実施例は信号制御処理方式と
してセロダイン法について述べたが、位相変調法を用い
ても同等な効果が得られる。位相変調法とは、位相変調
子をｆｍで変調して基本波を検波することによりsin 関
数の出力を得る方法である。基本波だけを検波してファ
ラデー旋光角もしくは被測定電流I を求めてもよいが、
光源の光量に依存するため、２倍波も検波して基本波と
の出力の商をとって、光源の光量依存性をなくすことも
可能である。さらに、精度を上げるには２倍波の出力を
常に０となるように位相変調を行い、基本波と４倍波の
出力の商をとれば、出力が位相変調度合いに対して極値
近傍となるため誤差を少なくすることができる。また、
位相変調子を用いないで本実施例を得られるべき精度に
応じて各種用途に適用しても良い。

【０１３７】また、図１０のλ／４素子４６ｂの代わり
に反射鏡をおいて、干渉方式における反射形を採用して
もよい。反射により右回り（左回り）の円偏光になるこ
とを利用して、図１０のループ形と同等な効果を得るこ
とができる。この場合には、反時計周りの入射側の偏波
面保持ファイバー４７をなくすことができる。従って、
その分低コスト化できる。構成としては、図１０の伝送
ファイバー５２の途中にデポラライザを配置して、直交
する２偏波モードの光を位相変調子５０を通して位相変
調をかける構成となる。この２偏波モードの反射光が再
度デポラライザを通ることにより同一偏波の直線偏光と
なり干渉を起こすものである。この場合にも、光ファイ
バーセンサ８の使用により同様な効果がある。さらに、
本実施の形態は光を自由空間を伝搬させず、ファイバー
中もしくは位相変調子で用いている光導波路中を伝搬さ
せる干渉形方式の第２の実施例について述べたが、バル
ク型の素子（例えばλ／４板）を用いることにより、一
部光を自由空間中を伝搬させるようにした、これらの変
形となる方式に本発明を適用しても同様な効果がある。

【０１３８】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る光
ファイバー電流計測器の第１１の実施の形態を示す図で
ある。なお、本実施の形態は、前述した第１及び第１０
の実施の形態の変形例に相当するため、第１及び第１０
の実施の形態と同等の構成については説明を省略する。

【０１３９】すなわち、本実施の形態においては、図１
１（ａ）に示すように被測定導体４ａ〜４ｎに周りに巻
かれたｎ個の光ファイバー電流計測器を直列につないで
おり、各光ファイバーセンサ８間は低複屈折ファイバー
５３によって接続されている。低複屈折ファイバー５３
は光ファイバーセンサ８と同じでもよいし、図６もしく
は図７で示した光ファイバーを用いてもよい。結合光学
部１８ａより出射された光はｎ個の光ファイバーセンサ
８を通過して反射端２８により反射され、結合光学部１
８ａに戻される。後は、第１の実施の形態と同等であ
る。

【０１４０】この構成により、各光ファイバーセンサ８
中及び低複屈折ファイバー５３においては複屈折が小さ
くでき、伝播する光の偏光面に悪影響を及ぼさないた
め、ｎ個の電流の差動システムが可能となる。例えば、
ある変電機器から出入りしているｎ本の電流線に本シス
テムを適用すれば、入りの総電流量と出の総電流量はキ
ルヒホッフの法則により常に０を示すが、事故時には電
流が流れる結果となる。これを信号処理器で判断し、保
護システムを動作させる。この場合、ある一定の電流を
定めておき、それ以上の電流が流れたら、事故と判定す
るシステムとなる。この時、信号処理器に保護リレーの
機能を持たせれば、動作の高速化、システムの低コスト
化が実現できる。

【０１４１】さらに、低複屈折ファイバー５３をパイプ
で覆えば、外部環境の変化の影響を受難くでき、また、
磁気シールド効果のあるパイプで覆えばさらに外部磁場
の影響をも抑えることができる。

【０１４２】本実施例の別の形態においては、図１１
（ｂ）に示すようにｎ個の光ファイバー電流計測器を直
列にループ状につないでおり、各光ファイバーセンサ８
間は高複屈折ファイバー（偏波面保持ファイバー）５４
によって接続されている。高複屈折ファイバー５４は偏
波面保持ファイバー４７と同等でもよい。信号制御処理
部４５より出射された光（時計周りの光及び反時計周り
の光）は、λ／４素子４６ａ、４６ｂで偏光面を変化さ
せながら伝播し、光ファイバーセンサ８では右回りの円
偏光に、偏波面保持ファイバー４７と高複屈折ファイバ
ー５４では同一偏波直線偏光となるように伝播する。後
は、第１０の実施の形態と同じである。

【０１４３】また、図１１（ｃ）は（ｂ）を反射型に適
用した場合で、各光ファイバーセンサ８間は高複屈折フ
ァイバー（偏波面保持ファイバー）５４によって接続さ
れた場合の実施例である。

【０１４４】この構成により、各光ファイバーセンサ８
間を高複屈折ファイバー（偏波面保持ファイバー）５４
で接続したため、外部環境の変化や外部磁場の影響を受
け難くすることができ、ｎ個の電流の差動システムが実
現できる。差動システムとしては、前述したような応用
例がある。

【０１４５】したがって、光ファイバー電流計測器間に
低複屈折ファイバーもしくは高複屈折ファイバー（偏波
面保持ファイバー）で接続されるため、高精度の測定の
実現もしくは外部環境の変化を受け難い測定が実現でき
る。

【０１４６】なお、本実施例において、ｎ個の光ファイ
バーセンサ８の巻き数を必ずしも同じとする必要はない
し、また、各光ファイバーセンサ８の巻く向きを逆とす
るものがあっても同様な効果が得られる。さらに、ｊ番
目、ｋ番目の被測定導体に巻いた後、またｊ番目の被測
定導体に巻くといった方法でもよい。

【０１４７】なお、本発明は、前記の実施の形態に限定
されるものでなく、他にも本発明の範囲内で多種多様の
変形が実施可能である。例えば、前記に実施の形態にお
いて説明したように、本発明は特に光ファイバー電流計
測器に有効であり、長期信頼性を考えれば、さらに電力
系統用に好適であるが、他の各種の光ファイバー計測器
にも同様に適用可能であり、同様に優れた効果を得られ
るものである。

【０１４８】また、前記の実施の形態においては、光フ
ァイバーセンサとして、特に石英ファイバーを用いた場
合について説明したが、これに限定されるものでなく、
例えば捻じらなくても複屈折の小さい鉛ガラス等の、他
の各種の材質の光ファイバーを適用可能であり、そのよ
うな場合にも、前記実施の形態と同様な効果が得られ
る。とりわけ、前記（１）式で述べた機械的寿命の条件
は、あらゆる光ファイバーセンサについて成り立つもの
であり、捻じりの有無に係らず、機械的応力に関してこ
の条件で光ファイバー寿命ｔ_s ≧２５年を満足する光フ
ァイバーパラメータを用い、電力系統用あるいは他の用
途に応用した場合には、それらの応用は全て本発明の範
囲内である。

【０１４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバー用の光ファイバーに旋光性を持たせること
により、光ファイバー内の光に対する均質性を向上する
ことができるので、高精度な測定が可能な光ファイバー
計測器を提供することができる。特に、光ファイバーに
適切な捻じりを加えることにより、高精度な測定が可能
でしかも長期信頼性に優れた光ファイバー計測器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態に係る光ファイ
バー電流計測器を示す構成図。

【図２】図１の光ファイバーセンサの詳細を示す説明
図。

【図３】本発明による第２の実施の形態に係る光ファイ
バーセンサの捻じり率と寿命との関係を示すグラフ。

【図４】本発明による第３の実施の形態に係る光ファイ
バーセンサのファイバー全長に亘る捻じり数と複屈折率
量との関係を示すグラフ。

【図５】本発明による第４の実施の形態に係る光ファイ
バーセンサの曲げ直径と単位長さ当りの複屈折率量との
関係を示すグラフ。

【図６】本発明による第６の実施の形態に係る光ファイ
バーセンサの詳細を示す説明図。

【図７】本発明による第７の実施の形態に係る光ファイ
バーセンサの詳細を示す説明図。

【図８】本発明による第８の実施の形態に係るセンサ光
学部の詳細を示す説明図。

【図９】本発明による第８の実施の形態に係る光源と送
光用ファイバーの詳細を示す説明図。

【図１０】本発明による第１０の実施の形態に係る光フ
ァイバー電流計測器を示す構成図。

【図１１】本発明による第１１の実施の形態に係る光フ
ァイバー電流計測器を示す構成図。

【図１２】従来の光ファイバー電流計測器の一例を示す
構成図。

【符号の説明】

４…被測定導体 ８…光ファイバーセンサ ９…センサ光学部 １０…信号処理部 １１…伝送用ファイバー １８ａ…結合光学部 １８ｂ…光ファイバーセンサ部 ３０…コア部 ３１…クラッド層 ３２…コーティング層 ３３…外部コーティング層 ３４…コネクタ ３５…パイプ ３６…捻じり固定具 ３７…回転部 ３８…駆動部 ３９…固定部 ４０…ファイバーガイド ４１…乾燥剤 ４２…デポラライザー ４３、４７…偏波面保持ファイバー ５３…低複屈折ファイバー ５４…高複屈折ファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 雄二 三重県三重郡朝日町大字縄生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 (72)発明者 佐藤 健 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 (72)発明者 上西 徹 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 (72)発明者 生田 栄 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 東 芝変電機器テクノロジー株式会社内 (72)発明者 横田 岳志 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 野田 英樹 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 オレグ・シュシャパノフ ロシア、 125171 モスクワ レニングラ ードスコエ ショッセ ストリート 15、 188 (72)発明者 セルゲイ・モルシャネフ ロシア、 141120 モスクワ リジョン フリアジノ ボォクツァルナヤ ストリー ト 31、 16 (72)発明者 ビクトル・イザエフ ロシア、 141120 モスクワ リジョン フリアジノ プロスペクト ミラ 19、 412 (72)発明者 ユリ・チャモロフスキー ロシア、 141120 モスクワ リジョン フリアジノ ザボドスカヤ ストリート ３、 ２

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定対象物の近くに配置された光ファ
   イバーセンサと、測定用の光を発生して前記センサに送
   る光源と、前記センサからの出射光を検出する検出器
   と、前記センサと光源及び検出器とを光学的に結合する
   光学系と、前記検出器からの信号を処理する信号処理部
   とを備え、光の特性の変化により物理量を計測する光フ
   ァイバー計測器において、 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバーとして、磁界
   がない状態でも常に旋光性を有する光ファイバーを用い
   たことを特徴とする光ファイバー計測器。
2. 【請求項２】 被測定対象物の近くに配置された光ファ
   イバーセンサと、測定用の光を発生して前記センサに送
   る光源と、前記センサからの出射光を検出する検出器
   と、前記センサと光源及び検出器とを光学的に結合する
   光学系と、前記検出器からの信号を処理する信号処理部
   とを備え、光の特性の変化により物理量を計測する光フ
   ァイバー計測器において、 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバーとして、捻じ
   りが加えられた光ファイバーを用いたことを特徴とする
   光ファイバー計測器。
3. 【請求項３】 前記捻じりが加えられた光ファイバー
   は、製造段階又は実装段階或いは両段階で捻じられた光
   ファイバーであることを特徴とする請求項２記載の光応
   用計測器。
4. 【請求項４】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバ
   ーのクラッド外径を２ｒ（μｍ）、前記被測定対象物の
   周りにおけるこの光ファイバーの巻き数をｍ（回）とし
   た場合に、この光ファイバーに対して加えられる捻じり
   率ｎ_t （回／ｍ）が、 ｎ_t ≦（１２５／２ｒ）（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ） を満足する値であることを特徴とする請求項２記載の光
   ファイバー計測器。
5. 【請求項５】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバ
   ー全長が有する複屈折量が、捻じり数と複屈折量の関係
   によって０°近傍と極値近傍のいずれか一方の値を持つ
   ように、捻じり数を設定したことを特徴とする請求項２
   又は３記載の光ファイバー計測器。
6. 【請求項６】 前記光ファイバーセンサに入射する光の
   偏波面の方向が、光ファイバーが配置されている面に対
   して、＋４５°、＋１３５°、−４５°、もしくは−１
   ３５°の近傍となるようにしたことを特徴とする請求項
   ５記載の光ファイバー計測器。
7. 【請求項７】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバ
   ーとして石英ファイバーを用い、この光ファイバー全長
   にわたる捻じり数Ｎ（回）が、 ３．５Ｍ−１≦Ｎ≦３．５Ｍ＋１ （Ｍは０以外の
   整数） を満足する値であることを特徴とする請求項２又は５記
   載の光ファイバー計測器。
8. 【請求項８】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバ
   ーとして石英ファイバーを用い、この光ファイバー全長
   にわたる捻じり数Ｎ（回）が、 ｜Ｎ｜＝１．７５＋３．５Ｍ （Ｍは正の整数） を満足する値の±１以内の値であることを特徴とする請
   求項２又は５記載の光ファイバー計測器。
9. 【請求項９】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイバ
   ーの平均曲げ半径をＲ（ｍ）、前記被測定対象物の周り
   におけるこの光ファイバーの巻き数をｍ、光の波長をλ
   とした場合に、この光ファイバーのクラッド外径２ｒ
   （μｍ）が、（ｒ／６２．５）² ≦（８０／２ｍπＲ／
   ３．８）（Ｒ／０．２５）² （λ／０．８）を満足する
   値であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１
   つに記載の光ファイバー計測器。
10. 【請求項１０】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイ
    バーの平均曲げ半径をＲ（ｍ）、前記被測定対象物の周
    りにおけるこの光ファイバーの巻き数をｍとした場合
    に、この光ファイバーのクラッド外径２ｒ（μｍ）が、 ２ｒ／１２５≦（８．０−ｌｏｇ₁₀ｍ）×２ｍπＲ／
    ３．５ を満足する値であることを特徴とする請求項１乃至８の
    いずれか１つに記載の光ファイバー計測器。
11. 【請求項１１】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイ
    バーが、少なくともそのコア部分に捻じり応力を加えた
    後に新たなコーティング層が設けられてなる光ファイバ
    ーであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか
    一つに記載の光ファイバー計測器。
12. 【請求項１２】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイ
    バーが、少なくともそのコア部分に捻じり応力を加え、
    少なくとも両端を固定手段により固定した状態で、その
    外側に外被となる保護用のパイプが設けられてなる光フ
    ァイバーであることを特徴とする請求項１乃至１１のい
    ずれか一つに記載の光ファイバー計測器。
13. 【請求項１３】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイ
    バーの一部に捻じりを調整するための回転部が設けられ
    ていることを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか一
    つに記載の光ファイバー計測器。
14. 【請求項１４】 前記回転部がパルスモータ等の駆動部
    により外部から回転調整ができる構成となっていること
    を特徴とする請求項１３記載の光ファイバー計測器。
15. 【請求項１５】 前記回転部に回転を固定するための固
    定部があることを特徴とする請求項１３又は１４記載の
    光ファイバー計測器。
16. 【請求項１６】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイ
    バーを緩く固定するためのファイバーガイドが設けられ
    ていることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイ
    バー計測器。
17. 【請求項１７】 前記光ファイバーセンサ用の光ファイ
    バーもしくは前記光学系の少なくとも一方が乾燥状態を
    保ったフランジもしくは真空引きした容器内に配置され
    ていることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイ
    バー計測器。
18. 【請求項１８】 被測定対象物の近くに配置された光フ
    ァイバーセンサと、測定用の光を発生して前記センサに
    送る光源と、前記センサからの出射光を検出する検出器
    と、前記センサと光源及び検出器とを光学的に結合する
    光学系と、前記検出器からの信号を処理する信号処理部
    とを備え、光の特性の変化により物理量を計測する光フ
    ァイバー計測器において、 前記光学系に無偏光状態の光を供給するために、前記光
    源にデポラライザを取付けたことを特徴とする光ファイ
    バー計測器。
19. 【請求項１９】 前記デポラライザとして偏波面保持フ
    ァイバーを用い、前記光源から出射される光の偏光面に
    対して偏波面保持ファイバーの固有軸が約４５°、約−
    ４５°、約１３５°もしくは−１３５°の角度をなして
    光源に取り付けられていることを特徴とする請求項１８
    記載の光ファイバー計測器。
20. 【請求項２０】 被測定対象物の近くに配置された光フ
    ァイバーセンサと、測定用の光を発生して前記センサに
    送る光源と、前記センサからの出射光を検出する検出器
    と、前記センサと光源及び検出器とを光学的に結合する
    光学系と、前記検出器からの信号を処理する信号処理部
    とを備え、光の特性の変化により物理量を計測する光フ
    ァイバー計測器において、 外部からの影響を等しくするために同じ光路をお互いに
    逆方向に伝搬する光を用いて前記光学系の光の干渉を測
    定することを特徴とする光ファイバー計測器。
21. 【請求項２１】 請求項１〜２０のいずれか一つに記載
    の光ファイバー計測器を複数個設けて構成されることを
    特徴とする光ファイバー計測装置。
22. 【請求項２２】 複数の光ファイバー計測器が直列につ
    ながれ、少なくとも前記光ファイバー計測器間が低複屈
    折ファイバーもしくは高複屈折ファイバーで接続されて
    構成されることを特徴とする請求項２１記載の光ファイ
    バー計測装置。