JPS601582A - 交直両磁界計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交直側磁界計測装置に係り、特にファラデ一回
転形感界センサを用いた光学式の交直側磁界計測装置に
関するものである。

第１図、第２図はそれぞれ従来のこの程交直両磁界計測
装置の構成図である。第１図において、１は光源、３は
光ファイバ、４α、４ｂはそれぞれ偏光板または偏光プ
リズムよりなる偏光素子、５は測定磁界を印加するファ
ラデー素子で、ファラデー素子５を偏光素子４ａ、４ｂ
ではさ、んでファラデ一回転形感界センサを構成してい
る。

７は受光素子、８は増幅器、９は減算器、１０は割算器
、１１は基準直流電圧発生器である。

第１図においては、１つの波長の光を用い、受信側には
ファラデー素子５に測定磁界が印加されていないときに
増幅器８の出力電圧を打ち消す直流嵯圧を発生する基準
直流電圧発生器１１を設けておき、その出力電圧と増幅
器８の出力電圧とを減算器９に人力させ、また、減算器
９の出力と基準直流電圧発生器１１の出力電圧とを割算
器１０に人力させ、ファラデー素子５に測定磁界を印加
したときに、ｖ　、−ｖ　、／ｖ　２　（ｖ□は増幅器
８の出力電圧、Ｖ２は基準直流電圧発生器１１の出力電
圧）の演算を行い、その結果を測定磁界の測定値として
出力するようにしである。しかし、これには次の欠点が
ある。

（１）　たとえ光源１の出力光レベルを安定にしても、
磁界センサの温度変化、光ファイバ６の温度特性および
振動、応力変化等により光ファイバ６からの出射光が変
動し、これが増幅器８の出力電圧に影響を与え、高梢度
の計測ができない。

（２）　また、この方式の変形である２本の光ファイバ
を用い、一方は磁界センサを経由させないようにしたも
のにおいても上記（１）と同様の欠点がある。

第２図においては、ファラデー回ｉ云形磁界センザの出
口側の偏光素子を分波形の素子４ｃとして、それぞれの
光を光ファイバ６α、？ｌｌによって受光素子７ａ、７
ｂに導びき、受光素子７α、７ｂの出力電流をそれぞれ
増幅器８α、８ｂで増幅するとともに電圧に変換し、増
幅器８αと８ｂの出力電圧をそれぞれ減算器９と加算器
１２に人力し、減算器９の出力と加算器１２の出力とを
割算器１０に人力して、割算器１０の出力を測定磁界の
測定値としている。第２図は第１図を改良したもので、
磁界センサからの出射光に不平衡が生じなければ非常に
安定であり、光源１および入射倶１光ファイバ乙の特性
に影響されないという利点があるが、磁界センサの光学
系、光軸の温度変化により出力側光ファイバ３ａ、、３
ｂへの結合損失に不平衡を生じ、また、２本の出力１則
光フアイバ６ｃＬ、６ｂの伝送損失に相違があったり、
両光ファイバ６α、３ｂに対して異なる振動、応力がか
かった場合には出力光レベルに不平衡を生じ、増幅器８
αと８ｂの出力電圧が大きく変化するという欠点がある
。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、温度特性が良好で信頼性が旨い交直両磁界計
測装置を提供することにある。

本発明の特徴は、測定磁界を印加するファラデー素子を
偏光素子ではさんだ構成のファラデー回転形磁界十ンサ
に人力する光は、発生する光の波長が異なる２個の光源
からの光を合波器を通した光とし、上記一方の光源は上
記ファラデー素子におけるファラデー回転角が上記他方
の光源から発生する光のファラデー回転角より充分小さ
くなる波長の光を発生するようにし、上記磁界センサか
らの光は１本の光ファイバで伝送し、出射光を２波長分
離後それぞれ覚醒変換する構成としだ点にある。

以下本発明を第６図に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第６図は本発明の交直両磁界割測装置の一実施例を示す
構成図である。第６図において、１α。

１ｂはそれぞれ発生する光の波長が異なる光源で、例え
ば、光源１ａは波長λ　、用半導体レーザ、光源１ｂは
波長λ　、用半導体レーザである。２は光源１ａと１ｂ
からの光を合成する波長合成器で、波長合成器２から光
は光ファイバ６Ｃによって伝送され、偏光素子４αと測
定磁界を印加するファラデー素子５と偏光素子４ｂとか
らなるファラデー回転型磁界センサに入射する。この磁
界センサからの光は１本の光ファイバ６ｄによって伝送
され、光ファイバ６ｄからの出射光は波長分波器乙によ
って２波長分離され、波長λ　１の光は、波長λ　、の
受光素子７ｃで覚醒変換され、増幅器８αを通って減算
器９および割算器１０に与えられる。

一方、波長λ２の光は、波長λ　２の受光素子７ｄで光
醒変喚され、増幅器８ｂを通って減ｐ二器９に与えられ
る。

なお、光源１α、ｌｂの安定化は、両レーザを同一ケー
スに収納して温度安定化をはかることによって行う。ま
た、光源１α、１ｂのうち一方の光源１ｃＬは、ファラ
デー素子５におけるファラデ−回転角が他方の光源１ｂ
から発生する光のそれよりも充分小さくなる波長の光を
発生する光源とし、波長合成器２は、−ファラデー効果
に有効な波長の光に対しては無反射コートで、無効な波
長の光に対してはその光を完全に反射する膜を有するも
のとする。

また、光ファイバ３ｃ、３ｄは両波長帯において低損失
のものを用いる。また、受光素子７ａ、ハとしては、例
えば、シリコンホトダイオード、ＩｎＧａＡｓホトダイ
オードを用いる。また、受光素子７α、７ｂおよび信号
処理回路は同一ケースに収納し、温度変化があ捷りない
０〜４０℃の場所に設置する。

いま、増幅器８αの出力に圧をＴ７２、増幅器８ｂの出
力電圧をＶ、としたとき、ファラデー素子５に測定磁界
が印加してないときは、Ｖ　１＝Ｖ。

となるようにあらかじめ瑠１陥器８ｂの利得を調整して
おく。ここで、ファラデー素子５に測定磁界を印加し、
そのときの波長λ２の光のファラデー回転角をψとすれ
ば、 Ｖ２キＶ。

ここに、Ｖｏ；測定磁界がないときの出力電圧となる。

そこで、減算器９でｖｌ−ｖ２の演算を行い、割算器１
０でＶ□−Ｖ２／Ｖ’、、の演算を行えば、出力電圧と
して５ｉｎ２ψに比例した電圧が得られる。

そして、上記した実施例によれば、光ファイバ３Ｃ，６
ｄの伝送特性の変化および磁界センサの温度特性が波長
λ　１．λ２の光について同様となるので、これらの影
響を受けることがない。特に温度特性については優れて
いる。したがって、高精度の磁界測定が可能である。し
かも、磁界センサには１本の光ファイバ６Ｃによって光
を導ひき、また、磁界センサからの光は１本の光ファイ
バ６ｄによって伝送するようにしであるから、取り扱い
が容易である。また、ファラデー効果に無効々波長の光
を用いて磁界情報を含んた光信号に影響を与えることな
く伝送系の診断を行うこともできる。

以上説明したように、本発明てよれば、温度特性が良好
で信頼性が扁く、高精度の磁界測定が可能であるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、ｇ２図はそれぞれ従来の交直両磁界計測装置の
構成図、第６図は本発明の交直両磁界計ｉ１＋、ｌＩ装
置の一実施例を示す構成図である。 １α、１ｂ；光源、２；波長合成器、 ６　ｃ、　３　ｄ　；光ファイバ、４ａ、４ｂ：ｉＢ光
素子、５；ファラデー素子、６；波長分波器、７ｃ、７
ｄ：受光素子、８　ａ　ｒ　８　ｂ：増幅器、９−減算
器、１０；割算器。 第　１　目

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　測定磁界を印加するファラデー素子を偏光素子
   ではさんだ構成のファラデ一回転形感界センサを用いて
   磁界を計測する交直側磁界計測装置において、前記磁界
   センサに人力する光は、発生する光の波長が異なる２個
   の光源からの光を合波器を通した光とし、前記一方の光
   源は前記ファラデー素子におけるファラデー回転角が前
   記イ冨方の光源から発生する光のファラデー回転角より
   充分小さくなる波長の光を発生するものとしであること
   を％徴とする交直側磁界計測装置。
2. （２）前記磁界センサからの出射光は受光側で分波器を
   用いて三波長に分離した後、それぞれの波長に合致した
   ２つの受光素子で光電変換し、それぞ扛の光電流を前記
   ファラデー素子に磁界が印加されていないときにそれぞ
   れの出力電圧が等しくなるように利得を調節された増幅
   器を通してから、ファラデ〜回転に有効な波長の光量を
   Ｐｌ、前記ファラデー回転に無効な波長の光量をＰ２と
   しだとき、（Ｐ□−Ｐ２）／Ｐ２の演算を行い、その結
   果を磁界計測値として出力する構成としである特許請求
   の範囲第１項記載の交直側磁界計測装置。