JPS6057276A - 磁界測定装置 - Google Patents
磁界測定装置Info
- Publication number
- JPS6057276A JPS6057276A JP58166971A JP16697183A JPS6057276A JP S6057276 A JPS6057276 A JP S6057276A JP 58166971 A JP58166971 A JP 58166971A JP 16697183 A JP16697183 A JP 16697183A JP S6057276 A JPS6057276 A JP S6057276A
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- JP
- Japan
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- magneto
- magnetic field
- light
- optical
- polarizer
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R33/0322—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect using the Faraday or Voigt effect
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は磁気゛光学素子によるファラデー回転を観測し
て磁界全検出し、その磁界強度を測定する装置に関する
ものである。
て磁界全検出し、その磁界強度を測定する装置に関する
ものである。
従来例の構成とその問題点
最近、磁界強度を測定する方法として、磁気光学効果の
一つであるファラデー効果全利用する方法が提案されて
いる。光を媒体とするため、絶縁性が良好である、電磁
誘導ノイズ金堂けない等々の特長金持ち、発送電設備内
の高圧大電流測定。
一つであるファラデー効果全利用する方法が提案されて
いる。光を媒体とするため、絶縁性が良好である、電磁
誘導ノイズ金堂けない等々の特長金持ち、発送電設備内
の高圧大電流測定。
溶接機の電流測定への応用がある。
第１図にファラデー効果音用いた磁界の測定方法の原理
図を示す。第１図において磁界Ｈ中に磁気光学素子１が
配置されている。この磁気光学素子１に偏光子２で直線
偏光（矢印で示されている）とされた光を通過させる。
図を示す。第１図において磁界Ｈ中に磁気光学素子１が
配置されている。この磁気光学素子１に偏光子２で直線
偏光（矢印で示されている）とされた光を通過させる。
ファラデー効果により、偏光面は磁界強度Ｈに比例して
回転を受ける。その回転角はθで示されている。回転を
受けた偏光は偏光子２と透過偏光方向を４５°異ならし
めた検光子３を通過し、回転角θの大きさが光量変化に
変換される。その時の光出力は次式で示される。
回転を受ける。その回転角はθで示されている。回転を
受けた偏光は偏光子２と透過偏光方向を４５°異ならし
めた検光子３を通過し、回転角θの大きさが光量変化に
変換される。その時の光出力は次式で示される。
ＰｏＨ（””Ｋ （１＋５ｉｎ２θ）（１）ここで、θ
＝ＶＨ１、ＰＯｕ□は光出力、には比例定数、θはファ
ラデー回転角〔度〕、■はヴエルデ定数と呼ばれるもの
で、単位け［ｏ／ｃｍ・００〕であり、磁気光学素子の
感度を示すものである。この構成は従来から良く知られ
たものであるが、受光器の雑音が多いと言う欠点がある
磁界測定装置の感度を決定する要因の１つに受光器の雑
音が有るが、その雑音の発生源として、光が照射されて
いない場合にも存在する熱的な雑音である暗電流と、光
が照射された時に生じるショット雑音に大別される。第
２図に従来の構成による（１）式の光出力の様子を示し
である。この構成による場合は、Ｈ＝Ｏの場合にも、光
が受光器に照射されている状態にあり、ショット雑音が
発生し、この雑音が測定感度の限界を決める主原因とな
っており、ある光入力レベル以上ではショット雑音が雑
音源として支配的となる。
＝ＶＨ１、ＰＯｕ□は光出力、には比例定数、θはファ
ラデー回転角〔度〕、■はヴエルデ定数と呼ばれるもの
で、単位け［ｏ／ｃｍ・００〕であり、磁気光学素子の
感度を示すものである。この構成は従来から良く知られ
たものであるが、受光器の雑音が多いと言う欠点がある
磁界測定装置の感度を決定する要因の１つに受光器の雑
音が有るが、その雑音の発生源として、光が照射されて
いない場合にも存在する熱的な雑音である暗電流と、光
が照射された時に生じるショット雑音に大別される。第
２図に従来の構成による（１）式の光出力の様子を示し
である。この構成による場合は、Ｈ＝Ｏの場合にも、光
が受光器に照射されている状態にあり、ショット雑音が
発生し、この雑音が測定感度の限界を決める主原因とな
っており、ある光入力レベル以上ではショット雑音が雑
音源として支配的となる。
発明の目的
本発明は上記の欠点を鑑みてなされたものであり、高感
度で信頼性に優れた磁界測定装置を提供するものである
。
度で信頼性に優れた磁界測定装置を提供するものである
。
発明の構成
本発明は、入射光を第１と第２の直交する直線偏光に分
離する偏光子と、第１と第２の検光子を有し、前記偏光
子の第１の直線偏光と前記第１の検光子の直線偏光方向
を直交させ、その間に第１の磁気光学素子全配竜し、か
つ前記偏光子の第２の直線偏光と前記第２の検光子の直
線偏光方向を互いに異ならしめてその間に第２の磁気光
学素子を配置した磁気光学変換部と、前記磁気光学変換
部の両端に設けられた３つの光伝送路と、前記第１の光
伝送路に光を入射する光発生手段と、前記入射光が前記
磁気光学変換部を透過し、前記第２と第３の光伝送路に
導かれた光の出力をそれぞれ検知する検知手段を備え、
前記磁気光学変換部を磁界中に配置することにより、磁
界強度を前記検出部で検出するものである。
離する偏光子と、第１と第２の検光子を有し、前記偏光
子の第１の直線偏光と前記第１の検光子の直線偏光方向
を直交させ、その間に第１の磁気光学素子全配竜し、か
つ前記偏光子の第２の直線偏光と前記第２の検光子の直
線偏光方向を互いに異ならしめてその間に第２の磁気光
学素子を配置した磁気光学変換部と、前記磁気光学変換
部の両端に設けられた３つの光伝送路と、前記第１の光
伝送路に光を入射する光発生手段と、前記入射光が前記
磁気光学変換部を透過し、前記第２と第３の光伝送路に
導かれた光の出力をそれぞれ検知する検知手段を備え、
前記磁気光学変換部を磁界中に配置することにより、磁
界強度を前記検出部で検出するものである。
実施例の説明
本発明においては、磁界強度の測定には、ショット雑音
が少ない光学配置を用い、別に磁界の方向の判別に従来
の構成による光学配置を用いる事によって、高感度で信
頼性に優れた装置全提供している。以下に本発明を実施
例で説明する。第３図に本発明の一実施例を示す。
が少ない光学配置を用い、別に磁界の方向の判別に従来
の構成による光学配置を用いる事によって、高感度で信
頼性に優れた装置全提供している。以下に本発明を実施
例で説明する。第３図に本発明の一実施例を示す。
図面において１− ａ 、 １− ｂは、磁気光学素子
であり本実施例にはＺｎ５ｅを用いており、両端面が平
行鏡面研磨されている。２は光を二つの直線偏光に分離
するだめの偏光子であり、ここではウォラストンプリズ
ムを用いている。３− ａは偏光子２によって偏光分離
された第１の直線偏波方向に対して透過偏光方向が直交
するように設置された検光子である。３−ｂは偏光子２
によって偏光分離された第２の直線偏波方向に対して透
過偏光方向が４６°傾くように設置された検光子である
。
であり本実施例にはＺｎ５ｅを用いており、両端面が平
行鏡面研磨されている。２は光を二つの直線偏光に分離
するだめの偏光子であり、ここではウォラストンプリズ
ムを用いている。３− ａは偏光子２によって偏光分離
された第１の直線偏波方向に対して透過偏光方向が直交
するように設置された検光子である。３−ｂは偏光子２
によって偏光分離された第２の直線偏波方向に対して透
過偏光方向が４６°傾くように設置された検光子である
。
検光子３− ａ 、 ３− ｂとして、温度特性が良好
で機械的強度にすぐれたＴ １０２結晶よりなる偏光分
離板を用いた。磁気光学素子１−ａ、１−ｂ、偏光子２
．検光子３−ａ、３’−ｂからなる磁気光学変換部は磁
界Ｈ中に配置される。４−ａ、４−ｂ。
で機械的強度にすぐれたＴ １０２結晶よりなる偏光分
離板を用いた。磁気光学素子１−ａ、１−ｂ、偏光子２
．検光子３−ａ、３’−ｂからなる磁気光学変換部は磁
界Ｈ中に配置される。４−ａ、４−ｂ。
４’−Ｃはそルぞれロッドレンズであり、レンズ４−ａ
は磁気光学変換部に入射する光を平行光線にするもので
あり、レンズ４−ｂ、４−ｃは磁気光学変換部を透過し
た光を集光するものである。
は磁気光学変換部に入射する光を平行光線にするもので
あり、レンズ４−ｂ、４−ｃは磁気光学変換部を透過し
た光を集光するものである。
６−ａ 、 ５−ｂ 、 ５−ｃは光伝送路全形成する
オプチカルファイバである。６は６−ａ［入射する光発
生手段である。７−ａ、７−ｂは、磁気光学変換部を透
過した光出力の検知手段である。
オプチカルファイバである。６は６−ａ［入射する光発
生手段である。７−ａ、７−ｂは、磁気光学変換部を透
過した光出力の検知手段である。
７−ａ、７−ｂに入る光出力Ｐ１．Ｐ２は、磁界強度に
よって第４図の様になる。光出力Ｐ１は、偏光子と検光
子を直交しているために、ＰｌｏＣ（１−ｃｏｓ２θ）
となっておりＨ＝ＯでＰ１＝０となり、磁界強度が増加
するにつれて、光出力Ｐ１も増加する。したがって特に
感度が要求される低磁界領域でのショット雑音が低下し
、高感度化がはかられた。しかしながら磁界の極性の反
転に対して、光出力は反転せず、磁界の方向が判別でき
ない。光出力Ｐ２は偏光子と検光子音４６°に配置して
いるために、Ｐ２ｏｃ （１＋ Ｓｌｎ ２θ）となる
。
よって第４図の様になる。光出力Ｐ１は、偏光子と検光
子を直交しているために、ＰｌｏＣ（１−ｃｏｓ２θ）
となっておりＨ＝ＯでＰ１＝０となり、磁界強度が増加
するにつれて、光出力Ｐ１も増加する。したがって特に
感度が要求される低磁界領域でのショット雑音が低下し
、高感度化がはかられた。しかしながら磁界の極性の反
転に対して、光出力は反転せず、磁界の方向が判別でき
ない。光出力Ｐ２は偏光子と検光子音４６°に配置して
いるために、Ｐ２ｏｃ （１＋ Ｓｌｎ ２θ）となる
。
この場合、磁界の極性の反転に対して、光出力は磁界Ｈ
＝０の光量に対して増加あるいは減少する。
＝０の光量に対して増加あるいは減少する。
したがって、光出力Ｐ２によって磁界の極性を判別する
事ができ、また、光出力Ｐ１とＰ２は、同期しているの
で、光出力Ｐ１の極性全容易に判別できるものである。
事ができ、また、光出力Ｐ１とＰ２は、同期しているの
で、光出力Ｐ１の極性全容易に判別できるものである。
本実施例において、光発生手段６として、波長０．８μ
ｍを持つ発光ダイオード。
ｍを持つ発光ダイオード。
光検知手段７−ｂ、７−ａの受光器にシリコンＰＩＮ７
オトダイオードを使用した。この場合、従来の方法に対
して、−以下の雑音におさえる事０ ができ、１０倍以上の感度向上がはかられた。
オトダイオードを使用した。この場合、従来の方法に対
して、−以下の雑音におさえる事０ ができ、１０倍以上の感度向上がはかられた。
なお本実施例において、Ｚｎ５ｅｆ磁気光学素子１−
ａ 、 １− ｂに用いたが、強磁性ガーネット結晶１
反磁性ガラス・、常磁性ガラス等、磁気光学効果を有す
る物質であれば良い。また、偏光２にウォラストンプリ
ズムを用いたが、ロッションプリズム、単板の複屈折物
質を用いた偏光分離板、誘電体多層膜を用いた偏光ビー
ムスプリッタを用いても良い。又検光子３−ａ、３−ｂ
に偏光分離板を用いたが、ウォラストンプリズム、ロッ
ションプリズム、偏光ビームスグリツタ、グラントムン
ンプリズムでも良い。
ａ 、 １− ｂに用いたが、強磁性ガーネット結晶１
反磁性ガラス・、常磁性ガラス等、磁気光学効果を有す
る物質であれば良い。また、偏光２にウォラストンプリ
ズムを用いたが、ロッションプリズム、単板の複屈折物
質を用いた偏光分離板、誘電体多層膜を用いた偏光ビー
ムスプリッタを用いても良い。又検光子３−ａ、３−ｂ
に偏光分離板を用いたが、ウォラストンプリズム、ロッ
ションプリズム、偏光ビームスグリツタ、グラントムン
ンプリズムでも良い。
又、受光器として、シリコンＰＩＮフォトダイオードを
用いたが、Ｇｅフォトダイオード。
用いたが、Ｇｅフォトダイオード。
Ｉ”ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ又はＩ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ等の四元、三元ＩＩＩ −Ｖ族によるフォトダイオー
ドを用いても良い。
ｓ等の四元、三元ＩＩＩ −Ｖ族によるフォトダイオー
ドを用いても良い。
発明の効果
以上述べたことから明らかなように、本発明の磁界測定
装置によれば、高感度な測定かり能となり、信頼性に憂
れておシその工業的価値は犬なるものである。
装置によれば、高感度な測定かり能となり、信頼性に憂
れておシその工業的価値は犬なるものである。
第１図はファラデー効果を用いた従来の磁界測定装置の
原理を説明するだめの図、第２図は従来の磁界測定装置
による光出力を説明する図、第３図は本発明の一実施例
における磁界測定装置を説明するだめの図、第４図は本
発明の一実施例における光出力を説明する図である。 １ａ、１−ｂ・・・・・・磁気光学素子、２・・・・・
・偏光子、３− ａ 、 ３− ｂ−−−−検光子、４
−ａ、４−ｂ、４−〇・・・・・・セルフォックレンズ
、５−ａ、５−ｂ。 ５− Ｃ・・・・・・オプチカルファイバ、６・・・・
・・光発生手段、７−ａ、７−ｂ・・・・・・光検知手
段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 −Ｋ 十Ｆ ｆ’ｏｕｔ＝ Ｋ（イ＋δｂｔ１２θ）第３図
原理を説明するだめの図、第２図は従来の磁界測定装置
による光出力を説明する図、第３図は本発明の一実施例
における磁界測定装置を説明するだめの図、第４図は本
発明の一実施例における光出力を説明する図である。 １ａ、１−ｂ・・・・・・磁気光学素子、２・・・・・
・偏光子、３− ａ 、 ３− ｂ−−−−検光子、４
−ａ、４−ｂ、４−〇・・・・・・セルフォックレンズ
、５−ａ、５−ｂ。 ５− Ｃ・・・・・・オプチカルファイバ、６・・・・
・・光発生手段、７−ａ、７−ｂ・・・・・・光検知手
段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 −Ｋ 十Ｆ ｆ’ｏｕｔ＝ Ｋ（イ＋δｂｔ１２θ）第３図
Claims (1)
- 入射光を第１と第２の直交する直線偏光に分離する偏光
子と、第１と第２の検光子全有し、［）１１記偏光子の
第１の直線偏光と前記第１の検光子の直線偏光方向を直
交させその間に第１の磁気光学素子を配置し、かつ前記
偏光子の第２の直線偏光と前記第２の検光子の直線偏光
方向全互いに異ならしめてその間に第２の磁気光学素子
全配置した磁気光学変換部と、前記磁気光学変換部の両
端に設けられた３つの光伝送路と、前記第１の光伝送路
に光を入射する光発生手段と、前記入射光が前記磁気光
学変換部を透過し、前記第２と第３の光伝送路に導かれ
た光の出力音それぞれ検知する検知手段を備え、前記磁
気光学変換部を磁界中に配置することにより磁界強度を
前記検出部で検出することを特徴とする磁界測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166971A JPS6057276A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 磁界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166971A JPS6057276A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 磁界測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057276A true JPS6057276A (ja) | 1985-04-03 |
Family
ID=15841007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58166971A Pending JPS6057276A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 磁界測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057276A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021019839A1 (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | シチズンファインデバイス株式会社 | 干渉型光磁界センサ装置 |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP58166971A patent/JPS6057276A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021019839A1 (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | シチズンファインデバイス株式会社 | 干渉型光磁界センサ装置 |
| JP2021025794A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | シチズンファインデバイス株式会社 | 干渉型光磁界センサ装置 |
| US11892479B2 (en) | 2019-07-31 | 2024-02-06 | Citizen Finedevice Co., Ltd. | Interference type optical magnetic field sensor device |
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