JPS6350670B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧電位に置かれ光導体コイルとし
て形成された測定端を備え、この測定端により直
線偏光がその偏光面を、測定すべき電流によつて
生ぜしめられる磁界の強さに依存して回転させら
れ、この回転がその測定すべき電流の尺度となつ
ているような高圧電流測定用の磁気光学式計器用
変成器に関する。

磁気光学式計器用変成器は公知である。公知の
変成器においては、測定すべき高圧電流に依存し
た磁界内に測定端として配置された第１のフアラ
デー回転体を偏光された光が通過する。このフア
ラデー回転体を通過する際に、偏光された光の偏
光方向がその磁界に依存して回転させられる。フ
アラデー回転体から出て来る偏光方向の変化した
偏光は、今度は大地電位にある第２のフアラデー
回転体、いわゆる補償器を通過する。補償器で
は、偏光方向の変化した偏光が元の偏光方向に戻
されるように調節可能な磁界がかけられる。それ
故この場合に、その調節可能な磁界の強さは、測
定すべき電流の強さの尺度となる。

フアラデー回転体を光導体コイルとして形成す
ることは公知である。この場合光導体コイルはガ
ラスフアイバからなる。偏光された光線はこのガ
ラスフアイバを通して案内され、その際にその光
線はガラスフアイバの通路上で作用磁界によつて
偏光方向を旋回させられる。

しかしながら光導体コイルとして成形されたこ
の種のフアラデー回転体は測定精度に限界を有す
る。その理由は、コイル内のガラスフアイバの曲
率に起因して機械的応力が生じ、複屈折を導びく
からである。

本発明の目的は、この複屈折の発生を避けるこ
とにある。

この目的は本発明によれば、計器用変成器が少
なくとも一対の互いにコイル軸をほぼ垂直にされ
た同じ構成の光導体コイルを持つようにすること
によつて達成される。

本発明は、光導体フアイバからなるコイルは偏
光された光に対する作用において複屈折する結晶
としてモデル化できるという新しい認識に基づい
ている。この場合に対称性の理由から主軸方向は
コイル軸と一致する。主軸とは、複屈折する結晶
の場合、直線偏光された光線が偏光の変化なしに
その結晶を通過できる偏光方向を意味する。

複屈折する結晶はそれぞれ互いに垂直な２つの
主軸方向を有する。その結晶の主軸方向とは異な
る偏光方向を有する直線偏光が結晶を通過する場
合には、楕円形に偏光された光が生じる。一方の
結晶における速い光伝播をともなう主軸の方向が
他の結晶における遅い光伝播をともなう主軸の方
向と一致するように、２つの同じ結晶が光学的に
直列接続されるならば、即ち同じ主軸方向が互い
に交差する場合には、種々の偏光方向についての
走行時間の相異が補償され、その結果この結晶を
組み合せたものに入射する直線偏光された光線が
再び直線偏光されて出てくるし、しかもそれはそ
の光線の偏光とは関係なしにである。

この認識に基づいて本発明によれば、２つの同
じ構成の光導体コイルが光学的に直列接続され、
その場合にコイル軸は互いに垂直にされる。一方
の光導体コイルは測定端として高圧電位に配置
し、他方の光導体コイルは補償器として大地電位
に配置するとよく、これにより曲率依存性が補償
される。即ち、２つの同一構成の光導体コイル
を、各コイル軸が互いに直角になるように直列接
続することにより、各光導体コイルの複屈折によ
り生じる光の移相を補償することができるのであ
る。

しかしながら、曲率に依存する複屈折の強さは
温度にも依存し、そして測定端と補償器とは測定
すべき高圧電流に対する絶縁を行うために一般に
空間的にかなり遠くに互いに離されているので、
測定端と補償器との同じ温度を保証することは困
難である。

この温度の影響は本発明の有利な実施形態では
除去される。この実施形態の場合には、測定端は
コイル軸が互いにほぼ垂直になつている２つの同
じ光導体コイルを持つている。測定端の光導体コ
イルは互いに密接して配置されているので、両コ
イルは同じ温度影響下に置かれる。

本発明による計器用変成器の好ましい実施形態
では液体コアを有する光導体フアイバが使用され
る。

液体コアを有する光導体フアイバは、ガラスフ
アイバに対して、製造時に生じる機械的な残留応
力が生じないという利点を有する。つまり、ガラ
スフアイバを製造する際には、ガラスフアイバ内
に不規則な機械的な応力が生じ、この応力の強さ
は予め定めることはできないのである。それ故、
この種のガラスフアイバは製造の際に生じる複屈
折特性を有し、更にこの複屈折特性は温度に依存
する。

これに対して液体コアを有する光導体フアイバ
は、クラツドに対する機械的な応力の無視できる
程度の影響およびクラツドの非対称性を除けば一
義的に光導体フアイバの曲率に結びつけられる複
屈折を有する。

光導体クラツドの上述の二次的な擾乱は同様に
補償できる。このためにコイル軸をそれらの互い
に直角な方向からいくらかずらす調整手段が設け
られている。正確な調整は実験によつて見い出す
ことができる。

補償器も、コイル軸を互いに垂直にされた２つ
の同じ光導体コイルから構成するのが好ましい。
以下、図面を参照しながら本発明の特に有利な実
施例について説明する。

大地電位に置かれている光源１は例えばレーザ
ーであつてよい。この光源１により直線偏光され
た光線が生ぜしめられる。この光線は光導体フア
イバ２を通して導かれる。この光導体フアイバは
２つの光導体コイル３１，３２からなる測定端３
へ達している。これらの両光導体コイルはできる
だけ同じように構成され、互いにほぼ垂直なコイ
ル軸を有する。測定端３は測定すべき高圧電流か
ら生ぜしめられた磁界の範囲内に置かれる。この
磁界は図示の例では測定すべき高圧電流の一部が
流れる高圧導体４によつて生ぜしめられる。光導
体コイル３２は光案内繊維２１を介して補償器５
に接続されている。この補償器５は、コイル軸が
互いにほぼ垂直になつている２つの導体コイル５
１，５２を持つている。この補償器５はコイル６
に接続されている二次電流源７によつて生ぜしめ
られる補償磁界の範囲内に置かれている。二次電
流源の強さは、検光子８のところで到着光線が光
源１におけるのと同じ偏光方向を有するように調
節される。これにより負担抵抗９において高圧導
体４中の測定すべき高圧電流の尺度となる交流電
圧が取り出される。

検光子８は例えば次のように公知の構成のもの
であつてよい。ウラストンプリズムにより到着光
線が互いに垂直な直線偏光された部分光線に分解
され、これらの部分光線の偏光方向は光源１によ
つて生ぜしめられる光線の偏光方向と45゜の角度
となる。２つの互いに直垂な直線偏向された部分
光線はそれぞれ光測定器に向けられ、それらの部
分光線の強さが測定される。その場合に両者の強
さの比が検光子８に到着する光線の偏光方向のた
めの尺度である。両者の強さの比が１に等しい場
合に、到着光線は光源１におけるのと同じ偏光方
向を有する。

図を簡単化するため図においては象徴的に矢印
１００，１０１によつて、測定端および補償器の
光導体コイルに既に述べたように残留複屈折誤差
を補償するためにこれらの光導体コイルのコイル
軸をそれらの互いに垂直な方向から少しばかりそ
らすことができるようにする調整手段を設けるこ
とが望ましいことが示されている。

同じ主軸が互いに垂直になつているような相前
後して接続された複屈折要素による複屈折の完全
な補償は、もちろん正確には、複屈折要素が同時
に磁界内のフアラデー回転体でない場合に限り可
能である。雑誌“Applied Optics”11（1972）の
第617〜621頁において、JaecklinおよびLietzは、
フアラデー回転体として構成された２つのフリン
トガラスブロツクによる複屈折の補償は不完全で
あることを指摘している。

本発明による計器用変成器において、次のよう
にするならば、磁界が作用する際にも複屈折の特
に良好な補償が達成される。即ち、計器用変成器
のコイル３１，３２の光導体フアイバが両コイル
巻胴のそれぞれの上に常に交互に１巻ずつ巻かれ
るようにすること、つまり各コイル一巻分の後に
その先行するコイル一巻分の軸に対して垂直な軸
を有するコイル一巻分が続くようにすることであ
る。これは補償器５のコイル５１，５２にも適用
される。

液体を有する光案内繊維は、W.A.Gamblin，
D.N.Payne，H.Matsumuraの論文、Electron.
Lett.10（1974）第148〜149頁から公知である。

この種の光導体フアイバは、例えばヘキサクロ
ルブタ―１，３―ジエンからなる液体を有する。
この液体は屈折数n₁＝1551を有し、ガラスクラツ
ドは例えば屈折数n₂＝1482を有する。しかしなが
らこの種のフアイバを計器用変成器に設けること
は知られていない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明一実施例の概略構成図である。 １…光源、２，２１…光導体フアイバ、３…測
定端、３１，３２…光導体コイル、４…高圧導
体、５…補償器、５１，５２…光導体コイル、６
…コイル、７…二次電流源、８…検光子、９…負
担抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧電位に置かれ光導体コイルとして形成さ
   れた測定端を備え、この測定端により直線偏光が
   その偏光面を、測定すべき電流によつて生ぜしめ
   られる磁界の強さに依存して回転させられ、この
   回転がその測定すべき電流の尺度となつているよ
   うな磁気光学式計器用変成器において、計器用変
   成器が少なくとも一対の同じ構成の光導体コイル
   を有し、両光導体コイルのコイル軸は互いにほぼ
   垂直になつていることを特徴とする磁気光学式計
   器用変成器。 ２ 測定端が、コイル軸を互いにほぼ垂直にされ
   た一対の同じ構成の光導体コイルからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気光学
   式計器用変成器。 ３ 互いにほぼ垂直なコイル軸を有する光導体コ
   イルの一対が、測定端に光導体フアイバを介して
   光学的に接続されている補償器を構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の磁気光学式計器用変成器。 ４ 各対の光導体コイルには調整手段が設けら
   れ、この調整手段により対になつている光導体コ
   イルのコイル軸が互いに直角な方向から可調整的
   にずらすことができるようにし、これによつて光
   導体コイルの残留複屈折誤差が補償されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の磁気光学式計器用変成器。 ５ 光導体コイルの各対において、その対の一方
   の光導体コイルの一巻分の後にその対の他方の光
   導体コイルの一巻分が続くようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   かに記載の磁気光学式計器用変成器。