JPS6319573A

JPS6319573A - 光フアイバ磁気センサ

Info

Publication number: JPS6319573A
Application number: JP16417686A
Authority: JP
Inventors: Takao Shioda; 塩田　孝夫; Fumio Suzuki; 文生鈴木; Takeru Fukuda; 福田　長
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1986-07-12
Filing date: 1986-07-12
Publication date: 1988-01-27

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】「産業上の利用分野」本発明は、光ファイバを利用した磁気センサに関し、特
に地磁気などの微弱な磁界の変化を検知するのに好適な
磁気センサに関するらのである。

「従来の技術」光を利用した磁気センサには、センサ部分を素子で構成
したものと、光ファイバで構成したものがある。

第３図は、従来の素子型の磁気センサの一例を示すもの
である。この磁気センサは、光の偏波面が印加磁界によ
り一回転する現象（ファラデー効果）を利用したもので
、光送信機１の光源２からの光が、入力用光ファイバ３
を介してセンザ部４の偏光子５に導かれ、ここで光の偏
波面を一定に揃えられ、ついでファラデー材料からなる
センサ本体６に送られる。このセンサ本体６て光は磁界
に比例した偏波面回転を受け、この偏波面回転を受けた
光を、主軸が所定ｊｆＨ度に設定された検光子７１．二
通し、これを出力用光ファイバ８を介して光受信機９に
導き、その光強度を計測して、磁界の強度を検知するも
のである。

また第４図および第５図は、それぞれ光ファイバをｆｌ
ｌ用した磁気センサの例を示すもので、第・１図はいわ
ゆるマツハツエンダ型の磁気セン→Ｉ°、第５図はいわ
ゆるマイケルソン型のセンサである。

これらはいずれも、磁歪効果による行路長の変化を利用
したもので、光源２からの光をニッケルなどの金属が被
覆されたセンサ用ファイバ！ｌと参照用ファイバ１２に
導き、これら先ファイバ１１．１２を通過した光を干渉
させた後、その先強度を光受信磯９て計測して磁界の強
文を検出するものである。

７発明が解決しようとする問題点」これら従来の磁気センサにあっては、次のような問題が
あった。

まず、第３図に示した素子型磁気センサにあっては、セ
ンサ本体の透過旧来が大きいことなどが原因して、微弱
磁界の計測が難しい問題がある。

また、第１０図および第１１図に示した光ファイバ型磁
気センサにあっては、良好な感度を有するものの、参照
用ファイバ１２などが磁界から受ける影響により、その
感度を十分向上できない不満があった。

［問題点を解決するための手段」そこで本発明の磁気センサにあっては、参照用ファイバ
、発光器および受光器を電磁遮蔽することによって、上
記問題の解決を図った。

以下、図に従って本発明の磁気センナを詳しく説明する
。

第１図は、磁歪効果を利用した、いわゆるマッハツエエ
ンダ型の磁気センサを示すもので、図中符号２１はセン
サ用ファイバである。このセンサ用ファイバ２！は、ニ
ッケルやアルミニウムなどの金属が波頂された金属被覆
光ファイバ、あるいは金属ガラス（商品名メトグラス、
アライドケミカル社製）に接着された光ファイバなどに
よって形成されている。また、第１図中符号２２は参照
用ファイバで、この参照用ファイバ２２は、プラスチッ
クファイバなどによって形成されている。

この参照用ファイバ２２には、変調器２３が接続されて
いる。この参照用ファイバ２２は変調器２３を囲むよう
に螺旋状に巻き回されている。また上記センサ用ファイ
バ２１も、参照用ファイバ２２よりも前方位置で螺旋状
に巻き回されている。

これらファイバ２１．２２は、光ファイバカプラー、導
波路型カプラーなどの分岐・結合回路２４．２５を介し
て、発光器２６および受光器２７に接続されている。発
光器２６はレーザーダイオード（ＬＤ）などからなるも
のである。また、受光器２７はアバランシェホトダイオ
ード（ＡＰＤ）などによって形成されている。発光器２
６は発光器駆動回路２８を介して電源２９に接続されて
おり、受光器２７は受光器駆動回路３０を介して電源２
９に接続されている。

上記参照用ファイバ２２、変調器２３、分岐・結合回路
２４．２５、発光器２６および受光器２７は、電磁遮蔽
壁３１によって囲繞されている。

電磁遮蔽壁３１は、両端が閉止された中空円柱状のもの
である。この電磁遮蔽壁３１の内部にはプラスデックが
充填されており、これにより参照用ファイバ２２等は固
定されている。この電磁遮蔽壁３１をなす材料には、金
属、特に鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎ　ｉ）、コバルト（
Ｃｏ）、モリブデン（Ｍ　ｏ）やアルミニウム（Ａ　Ｉ
）等を含む合金などが用いられる。そのような材料とし
ては、例えばセンダスト（Ｐ　ｅ　−９，５Ｓ　ｉ　−
５，５Ａ　Ｉ）、アルパーム（Ｆｅ−１６ＡＩ）、パー
マロイ（Ｆｅ−７８Ｎｉ）、スーパーマロイ（Ｆｅ−７
９Ｎ　ｉ　−５Ｍ　Ｏ）などが挙げられる。これらの材
料は、ぞれぞれ特有の周波数特性を何するので、電磁遮
蔽壁３１は、これらの材料を数種類積属して形成するこ
とが望ましい。そのような組み合わせとしては、Ａ１と
Ｎｉの組み合わせ、ＡＩを含む合金とＮｉを含む合金の
組み合わせ例えばアルパームとパーマロイの組み合わせ
などが好適である。

また、上記センサ用ファイバ２■は、プラスチックハウ
ジング３２に、発光器駆動回路２８、受光器駆動回路３
０および電源２９はプラスチックハウジング３３にそれ
ぞれ収容されている。

次にこの磁気センサの動作について説明する。

この磁気センサにあっては、発光器２２から発せられた
光が、分岐・結合回路２４で信号光と参照先に分けられ
、それぞれセンサ用ファイバ２１と参照用ファイバ２２
に送られる。そして、参照先は変調器２３で適当な周波
数に変換され分岐結合回路２５に送られる。分岐結合回
路２５で、信号光と参照先は干渉されて受光器２７に送
られろ。

この磁気センサに磁界が印加されると、センサ用ファイ
バ２１が磁界の方向に伸縮し、このセンサ用ファイバ２
Ｉを通過する信号光は位相変化を受ける。この信号光と
参照光が干渉された光は、磁界に比例した強度を有する
ものとなるので、この光強度を計測することによって磁
界の強度を検知することができる。その際、参照先の周
波数を高（することによって、センサの感度を向上する
ことができる。

「作用　」本発明の磁気センサにあっては、センサ用ファイバのみ
が磁界の影響を受け、参照用ファイバなどは磁界から隔
離されるので、参照用ファイバを介して伝送される参照
先は安定したものとなる。

従って、この磁気センサによれば、センサ用ファイバを
介して伝送される信号光の微少な変化をも検知すること
ができる。

「実施例」以下、実施例に沿って本発明の磁気センサを更に詳しく
説明する。

第１図に示した磁気センサを作製して、その感度を調べ
た。

磁気センサのセンサ用ファイバには、コア径６μ肩、ク
ラツド径１２５μ肩の石英製光ファイバ裸線にニッケル
が被覆された光ファイバを用い／″：、。

参照用ファイバ２２には、同石英製光ファイバ課線に紫
外線硬化型樹脂か被覆された光ファイバを用いた。また
、発光器２６には波長０．８３μ７、出力３０１１Ｗの
Ｌ　Ｄを用い、受光器２７には、５ｉ−ＡＰＤを用いた
。変シ、１器２３には、Ｐ　Ｚ　’ｌ’からなる電歪素
子を用いた。

この磁気センサの最低受信磁界と参照光周波数の関係を
調べたところ、第２図に示す結果を得た。

この結果から、本発明の磁気センサは、極めて微弱な磁
界をも検知し得ること確認できた。

「発明の効果」以上説明したように、本発明の磁気センサは、参照用フ
ァイバ、発光器および受光器が電磁遮蔽されたものなの
で、参照用ファイバを介して伝送される参照光が安定し
たしのとなる。従って、この磁気センサは、センサ用フ
ァイバを介して伝送される信号光の微少な、変化も検知
することができることとなり、地磁気などの微弱な磁界
をら計測できる高感度なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気センサを示す断面図、第２図は実
施例の磁気センサの最低受信磁界と参照光周波数の関係
を示すグラフ、第３図ないし第５図はそれぞれ従来の磁
気センサを示す概略構成図である。２１・・・センサ用ファイバ、２２・・・参照用ファイ
バ、２６・・・発光器、２７・・・受光器、３１・・・
電磁遮蔽壁。

Claims

【特許請求の範囲】センサ用ファイバ、参照用ファイバ、発光器、及び受光
器を備えた磁界センサにおいて、参照用ファイバ、発光器および受光器が電磁遮蔽された
ことを特徴とする光ファイバ磁気センサ。