JPH0670654B2 - Optical magnetic field measuring method and apparatus - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、ファラデー効果による光の変調作用を利用し
て交流磁界若しくはその光流磁界を発生する交流電流を
測定する新規な光磁界測定方法並びにそのための装置に
関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel optical magnetic field measuring method for measuring an alternating current magnetic field or an alternating current generating a light-flowing magnetic field thereof by utilizing the modulation effect of light by the Faraday effect, and a method therefor. It relates to the device.

（背景技術） 電力分野における送電線や配電線等の磁界（電流）測定
手法として、近年、優れた絶縁信頼性や耐電磁誘導性等
が得られることから、ファラデー効果による光の変調作
用を利用した光磁界測定手法が注目されている。(Background Art) As a magnetic field (current) measurement method for power transmission lines and distribution lines in the electric power field, excellent insulation reliability and electromagnetic induction resistance have recently been obtained. The optical magnetic field measurement method has attracted attention.

而して、ファラデー効果を利用して交流磁界（電流）を
測定する場合、従来にあっては、ファラデー効果を有す
るファラデー素子の光透過方向の前後に偏光子と検光子
とを直列に配置して、該ファラデー素子に作用する磁界
にて透過光が変調せしめられるように構成したセンサ部
に、発光部から出射された光を透過せしめて、受光した
光に対応した信号を出力する受光部にて、該センサ部を
透過した透過光を受光させ、その受光部の出力信号か
ら、その信号の直流成分（E_DC）と、ファラデー素子に
作用する交流磁界と同一角周波数の信号成分（Ｅω）と
を取り出して、それらの相対比（Ｅω／E_DC）から、測
定対象とする交流磁界、すなわちファラデー素子に作用
する交流磁界若しくはそれを発生する交流電流を求める
ことが行なわれていた。Thus, when measuring an AC magnetic field (current) using the Faraday effect, conventionally, a polarizer and an analyzer are arranged in series before and after the light transmission direction of a Faraday element having the Faraday effect. Then, the sensor unit configured so that the transmitted light is modulated by the magnetic field acting on the Faraday element, and the light receiving unit that transmits the light emitted from the light emitting unit and outputs a signal corresponding to the received light. Then, the transmitted light transmitted through the sensor unit is received, and from the output signal of the light receiving unit, the DC component (E _DC ) of the signal and the signal component (Eω) having the same angular frequency as the AC magnetic field acting on the Faraday element are received. Remove the bets, from their relative ratio (Eω / E _DC), alternating magnetic field to be measured, that is, to determine the AC magnetic field or an AC current generated it acts was performed Faraday element

そして、そのために、かかるファラデー効果を利用した
従来の光磁界測定手法にあっては、光ファイバー等を用
いて、発光部から出射された光だけを受光部で受光させ
るようにした光伝搬方式を採用した場合には問題はない
ものの、太陽光や照明光などの背景光が存在する空間を
光伝搬路として利用する光伝搬方式を採用した場合に
は、その光伝搬空間の背景光が発光部からの出射光と共
に受光部で受光されることに起因して、交流磁界（電
流）の測定結果に誤差が生じるといった不具合があっ
た。For that reason, in the conventional optical magnetic field measurement method utilizing the Faraday effect, an optical propagation method is adopted in which only the light emitted from the light emitting section is received by the light receiving section by using an optical fiber or the like. Although there is no problem in case of doing, when the light propagation method that uses the space where background light such as sunlight or illumination light exists as the light propagation path, the background light of the light propagation space is emitted from the light emitting unit. There is a problem that an error occurs in the measurement result of the AC magnetic field (current) due to the fact that the light is received by the light receiving unit together with the emitted light.

一方、上述のような光磁界測定手法を採用する従来の光
磁界測定装置では、被測定交流磁界を求めるための関係
式、すなわち受光部の出力信号の直流成分（E_DC）と交
流成分（Ｅω）との相対比を表す関係式に、温度依存性
を有するファラデー素子のヴェルデ定数が含まれること
から、ファラデー素子の設置位置における環境温度に起
因して交流磁界（電流）の測定結果に誤差が生じること
が避けられないといった事情があり、かかる不具合を解
決するために、従来より種々の方式が検討されてはいる
ものの、未だかかる問題を充分に解決するまでには至っ
ていないか、若しくはその問題を解決するための方式が
複雑となったり、装置が大掛かりとなったりして、実用
性に乏しいといった事情があった。On the other hand, in the conventional optical magnetic field measuring apparatus that employs the above-described optical magnetic field measuring method, the relational expression for obtaining the measured AC magnetic field, that is, the DC component (E _DC ) and the AC component (Eω) of the output signal of the light receiving unit are used. ) Includes the Verde constant of the Faraday element, which has a temperature dependence, in the relational expression that represents the relative ratio of the Faraday element and the Faraday element. There are circumstances such as unavoidable occurrence, and various methods have been studied in the past in order to solve such a problem, but it has not yet been sufficiently solved, or the problem There is a situation in which the method for solving the problem becomes complicated and the device becomes large in size, and thus it is not practical.

（解決課題） ここにおいて、本発明は、以上にような事情を背景とし
て為されたものであり、その解決すべき課題とするとこ
ろは、たとえ背景光の存在する空間を光の伝搬路として
利用する光伝搬方式を採用した場合にあっても、その光
伝搬空間の背景光によって測定結果が殆ど影響を受ける
ことのない光磁界測定手法及び装置を提供することにあ
り、またたとえファラデー素子の設置位置における環境
温度が変化しても、その環境温度の変化による測定誤差
を良好に抑制して、精度の高い測定結果を安定して得る
ことのできる光磁界測定方法及び装置を提供することに
ある。(Problem to be Solved) Here, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved is to use a space in which background light exists as a light propagation path. To provide an optical magnetic field measurement method and apparatus in which the measurement result is hardly affected by the background light in the light propagation space even when the optical propagation method that adopts the Faraday element is installed. An object of the present invention is to provide an optical magnetic field measuring method and apparatus capable of satisfactorily suppressing a measurement error due to a change in environmental temperature even when the environmental temperature at a position changes and stably obtaining a highly accurate measurement result. .

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明手法にあ
っては、ファラデー素子の光透過方向の前後に偏光子と
検光子とを直列に配置して、該ファラデー素子に作用す
る磁界にて透過光が変調せしめられるように構成したセ
ンサ部に、発光部から出射された光を透過せしめて、受
光した光に対応した信号を出力する受光部にて、該セン
サ部を透過した透過光を受光させ、その受光部の出力信
号から、前記ファラデー素子に作用する交流磁界と同一
角周波数の信号成分（Ｅω）及び２倍の角周波数の信号
成分（E₂ω）を取り出して、それらの相対比を求め、そ
の相対比から、該ファラデー素子に作用する交流磁界若
しくは該交流磁界を発生する交流電流を求めるようにし
たのである。(Solution) In order to solve such a problem, in the method of the present invention, a polarizer and an analyzer are arranged in series before and after the light transmission direction of the Faraday element to act on the Faraday element. A sensor unit configured to modulate transmitted light with a magnetic field transmits light emitted from a light emitting unit and transmits the sensor unit with a light receiving unit that outputs a signal corresponding to the received light. The transmitted light is received, and a signal component (Eω) having the same angular frequency as the AC magnetic field acting on the Faraday element and a signal component (E ₂ ω) having a double angular frequency are extracted from the output signal of the light receiving unit, The relative ratio between them is calculated, and the alternating magnetic field acting on the Faraday element or the alternating current generating the alternating magnetic field is calculated from the relative ratio.

また、前記課題を解決するために、本発明装置にあって
は、（ｉ）ファラデー素子と、該ファラデー素子の光透
過方向の前後に直列に配置された偏光子と検光子とを含
み、該ファラデー素子に作用する磁界にて透過光が変調
せしめられるように構成されたセンサ部と、（ii）該セ
ンサ部に透過させるための光を出射する発光部と、（ii
i）該センサ部を透過した透過光を受光する、受光した
光に対応した信号を出力する受光部と、（iv）該受光部
の出力信号から、前記ファラデー素子に作用する交流磁
界と同一角周波数の信号成分（Ｅω）を取り出す第一の
取出手段と、（ｖ）該受光部の出力信号から、前記ファ
ラデー素子に作用する交流磁界の２倍の角周波数の信号
成分（E₂ω）を取り出す第二の取出手段と、（vi）それ
ら第一及び第二の取出手段にて取り出した信号成分の相
対比を求める相対比検出手段とを、含むこととしたので
ある。In order to solve the above-mentioned problems, the device of the present invention includes (i) a Faraday element, a polarizer and an analyzer that are arranged in series before and after the light transmission direction of the Faraday element, and A sensor unit configured to modulate transmitted light by a magnetic field acting on the Faraday element; (ii) a light emitting unit that emits light to be transmitted to the sensor unit;
i) a light-receiving portion that receives the transmitted light that has passed through the sensor portion and that outputs a signal corresponding to the received light; and (iv) the same angle as the AC magnetic field that acts on the Faraday element from the output signal of the light-receiving portion. First extraction means for extracting a frequency signal component (Eω), and (v) a signal component (E ₂ ω) having an angular frequency twice that of the AC magnetic field acting on the Faraday element, from the output signal of the light receiving unit. The second extraction means for extraction and (vi) the relative ratio detection means for obtaining the relative ratio of the signal components extracted by the first and second extraction means are included.

なお、上記本発明手法および装置において、センサ部の
偏光子と検光子との間において、下記の式を満たす素子
長：l₁の旋光子をファラデー素子と直列に設ければ、環
境温度に拘わらず、精度の高い測定結果を安定して得る
ことが可能となる。In the method and apparatus of the present invention, between the polarizer of the sensor unit and the analyzer, if an optical rotator having an element length satisfying the following formula: l ₁ is provided in series with the Faraday element, the environmental temperature is maintained. Therefore, it is possible to stably obtain a highly accurate measurement result.

但し、V₀：ファラデー素子の室温でのヴェルデ定数 dV/dT:ファラデー素子のヴェルデ定数の温度変化率 α_０：室温における光学バイアスであって次式に示され
る α_０＝φ_０＋R₀・l₁ φ_０：偏光子と検光子の相対角度の からのずれ R₀：旋光子の室温での旋光能 dR/dT:旋光能の温度変化率 （具体的構成・作用） 以下、図面を参照しつつ、本発明をより一層具体的に明
らかにする。 However, V ₀ : Verdet constant of Faraday element at room temperature dV / dT: Temperature change rate of Verdet constant of Faraday element α ₀ : Optical bias at room temperature α ₀ = φ ₀ + R ₀ · l ₁ φ ₀ : relative angle of polarizer and analyzer Deviation from R ₀ : Optical rotation power of optical rotator at room temperature dR / dT: Rate of temperature change of optical rotation (concrete structure / function) The present invention will be clarified more concretely with reference to the drawings. .

先ず、第１図は、本発明に従う光磁界測定装置の具体的
な一例を示すものであるが、そこにおいて、10は、測定
部としてのセンサヘッド部であり、ファラデー素子12の
光透過方向の前後に偏光子14と検光子16が直列に配置さ
れると共に、それら偏光子14と検光子16の更に前後に位
置して、ファイバーコリメータ18,20が直列に配置され
た構造を有している。そして、かかるセンサヘッド部10
の前方側のファイバーコリメータ18に光ファイバー22を
介して発光部24が接続されて、該発光部24から出射され
た所定強度の光ファイバー22でファイバーコリメータ18
に導かれるようになっており、かかるファイバーコリメ
ータ18からセンサヘッド部10内に入射された光が、偏光
子14,ファラデー素子12及び検光子16を順に透過され
て、ファイバーコリメータ20から出射されるようになっ
ている。このことから明らかなように、ここでは、発光
部24から出射された光だけがファラデー素子12に透過さ
れ、かかるファラデー素子12を透過した光だけが、ファ
イバーコリメータ20から出射されるようになっているの
である。First, FIG. 1 shows a specific example of the optical magnetic field measuring apparatus according to the present invention, in which 10 is a sensor head section as a measuring section, and the sensor head section as a measuring section indicates the light transmission direction of the Faraday element 12. The polarizer 14 and the analyzer 16 are arranged in series in the front and rear, and the fiber collimators 18, 20 are arranged in series before and after the polarizer 14 and the analyzer 16 and have a structure in which they are arranged in series. . And such a sensor head unit 10
The light emitting section 24 is connected to the fiber collimator 18 on the front side of the fiber collimator 18 through the optical fiber 22, and the fiber collimator 18 is connected by the optical fiber 22 having a predetermined intensity emitted from the light emitting section 24.
The light incident on the sensor head portion 10 from the fiber collimator 18 is sequentially transmitted through the polarizer 14, the Faraday element 12 and the analyzer 16, and is emitted from the fiber collimator 20. It is like this. As is clear from this, here, only the light emitted from the light emitting section 24 is transmitted to the Faraday element 12, and only the light transmitted through the Faraday element 12 is emitted from the fiber collimator 20. Is there.

なお、上記ファラデー素子12には、RIG,ZnSe,CdMnTe,BS
O,BGO等の、ファラデー効果を有する種々の光学材料か
らなるものを採用することが可能である。The Faraday element 12 includes RIG, ZnSe, CdMnTe, and BS.
It is possible to employ materials made of various optical materials having a Faraday effect, such as O and BGO.

ここで、ファラデー素子12のファラデー効果による透過
光偏光面の回転角度：θ_Ｆは、ファラデー素子12のヴェ
ルデ定数をＶ、該ファラデー素子12に印加される被測定
交流磁界をＨ、ファラデー素子12の光透過方向の素子長
をl₂とし、更に被測定交流磁界:Hの振幅（磁界強度）を
H₀、その角周波数をωとすると、下記（１）式のように
表すことができ、従って、被測定交流磁界:Hにより変調
されてファイバーコリメータ20から出射される透過光の
強度:Iは、発光部24からの出射光強度をI₀、偏光子14と
検光子16との光学バイアスをαとすると、下記（２）式
のように表すことができる。Here, the rotation angle of the plane of polarization of the transmitted light due to the Faraday effect of the Faraday element 12 is θ _F , the Verdet constant of the Faraday element 12 is V, the measured AC magnetic field applied to the Faraday element 12 is H, and the Faraday element 12 has a The element length in the light transmission direction is l _2, and the amplitude (magnetic field strength) of the measured AC magnetic field: H is
When H ₀ and its angular frequency are ω, it can be expressed as in the following formula (1). Therefore, the intensity I of the transmitted light that is modulated by the measured AC magnetic field H and is emitted from the fiber collimator 20 is Assuming that the intensity of light emitted from the light emitting section 24 is I ₀ and the optical bias between the polarizer 14 and the analyzer 16 is α, the following equation (2) can be used.

θ_Ｆ＝Ｖ・Ｈ・l₂ ＝Ｖ・H₀sinωｔ・l₂ ＝θ_Ｆ′sinωｔ ・・・（１） 〔但し、θ_Ｆ′＝Ｖ・H₀・l₂〕 Ｉ＝I₀sin²（α＋θ_Ｆ） ・・・（２） ところで、前記センサヘッド部10の後方側のファイバー
コリメータ20には、光ファイバー26が接続されており、
ファイバーコリメータ20を通じてセンサヘッド部10から
出射された透過光は、かかる光ファイバー26を通じて、
フォトダイオード等からなる受光部28に導かれるように
なっている。そして、受光部28からは、光ファイバー26
を通じて受光された光の強度:Iに応じた電気信号:Eが出
力されるようになっており、かかる受光部28から出力さ
れた電気信号:Eが、第一の取出手段としての同一角周波
数成分検出器30および第二の取出手段としての２倍角周
波数成分検出器32にそれぞれ供給されるようになってい
る。つまり、受光部28からは、前記センサヘッド部10の
出射光の強度:Iに応じた下記（３）式で示される電気信
号:Eが出力され、かかる（３）式で示される電気信号:E
が各検出器30,32に供給されるようになっているのであ
る。θ _F = V · H · l ₂ = V · H ₀ sin ωt · l ₂ = θ _F ′ sinωt (1) [However, θ _F ′ = V · H ₀ · l ₂ ] I = I ₀ sin ² (Α + θ _F ) ... (2) By the way, an optical fiber 26 is connected to the fiber collimator 20 on the rear side of the sensor head unit 10.
The transmitted light emitted from the sensor head unit 10 through the fiber collimator 20 passes through the optical fiber 26,
It is adapted to be guided to the light receiving portion 28 including a photodiode or the like. Then, from the light receiving unit 28, the optical fiber 26
The electric signal: E corresponding to the intensity: I of the light received through is output, and the electric signal: E output from the light receiving unit 28 is the same angular frequency as the first extracting means. The components are supplied to the component detector 30 and the double angular frequency component detector 32 as the second extracting means. In other words, the light receiving unit 28 outputs an electric signal: E represented by the following formula (3) according to the intensity: I of the light emitted from the sensor head unit 10, and the electric signal represented by the formula (3): E
Is supplied to each of the detectors 30 and 32.

Ｅ＝E₀sin²（α＋θ_Ｆ） ・・・（３） 〔但し、E₀：電気信号（Ｅ）の振幅〕 第一の取出手段としての同一角周波数成分検出器30は、
電気的フィルタや位相検波回路等から構成されて、電気
信号:Eから、被測定交流磁界:Hと同じ角周波数：ωの信
号成分:Eωを検出するようになっており、その被測定交
流磁界:Hと同じ角周波数：ωの信号成分:Eωを除算器34
に供給するようになっている。また、第二の取出手段と
しての２倍角周波数成分検出器32は、同一角周波数成分
検出器30と同様に、電気的フィルタや位相検波回路等か
ら構成されて、電気信号:Eから、被測定交流磁界:Hの２
倍の角周波数:2ωの信号成分：E₂ωを検出するようにな
っており、その被測定交流磁界:Hの２倍の角周波数:2ω
の信号成分：E₂ωを除算器34に供給するようになってい
る。そして、除算器34は、２倍角周波数成分検出器32か
らの信号成分：E₂ωを同一角周波数成分検出器30からの
信号成分:Eωで除算して、その除算信号：E_T（＝E₂ω/E
ω）を出力するようになっている。ここでは、かかる除
算器34が相対比検出手段を構成しているのである。E = E ₀ sin ² (α + θ _F ) ... (3) [where E ₀ : amplitude of electric signal (E)] The same angular frequency component detector 30 as the first extracting means is
It is composed of an electrical filter and a phase detection circuit, etc., and detects the signal component: Eω of the same angular frequency: ω as the measured AC magnetic field: H from the electrical signal: E. Same as: H Angular frequency: ω signal component: Eω divider 34
It is designed to be supplied to. Further, the double angular frequency component detector 32 as the second extracting means is composed of an electric filter, a phase detection circuit, etc., like the same angular frequency component detector 30, and measures from the electric signal: E to the measured object. AC magnetic field: 2 of H
Double angular frequency: ₂ ω signal component: E ₂ ω is detected, and its measured AC magnetic field: H is twice the angular frequency: ₂ ω
Signal components: and supplies the E ₂ omega to the divider 34. Then, the divider 34 divides the signal component: E ₂ ω from the double angular frequency component detector 32 by the signal component: E ω from the same angular frequency component detector 30, and the divided signal: E _T (= E ₂ ω / E
ω) is output. Here, the divider 34 constitutes the relative ratio detecting means.

ここで、同一角周波数成分検出器30で取り出される信号
成分:Eω及び２倍角周波数成分検出器32で取り出される
信号成分：E₂ωは、前記（３）式で表される受光部28か
らの電気信号:Eがベッセル関数を用いて下記（４）式の
ように展開されるところから、それぞれ、下記（５），
（６）式のように表わされる。Here, the signal component: Eω extracted by the same angular frequency component detector 30 and the signal component: E ₂ ω extracted by the double angular frequency component detector 32 are obtained from the light receiving unit 28 expressed by the equation (3). The electric signal: E is expanded using the Bessel function as shown in the following equation (4).
It is expressed as in equation (6).

従って、除算器34からは、下記（７）式で表される除算
信号：E_Tが出力されることとなる。 Therefore, from the divider 34, the division signal is represented by the following equation (7): so that the E _T is output.

ここで、θ_Ｆ′は、通常、１に比べて充分小さいため、
かかる（７）式は、下記（８）式のように整理される。 Here, since θ _F ′ is usually sufficiently smaller than 1,
The equation (7) is organized as the following equation (8).

かかる（８）式から明らかなように、除算器34から出力
される除算信号：E_Tは、被測定交流磁界:Hの振幅（磁界
強度）：H₀に比例しているのであり、それ故、第１図の
装置によれば、従来の光磁界測定装置と同様に、すなわ
ち受光部28の出力信号（Ｅ）から直流成分（E_DC）と、
被測定交流磁界と同一の角周波数成分（Ｅω）を取り出
して、それらの相対比（Ｅω／E_DC）から被測定交流磁
界（Ｈ）の磁界強度（H₀）を求めるようにした光磁界測
定装置と同様に、その除算信号：E_Tから、前記ファラデ
ー素子12に作用する被測定交流磁界:H（磁界強度：H₀）
を求めることができるのであり、またその磁界:Hを発生
する交流電流を求めることができるのである。 As apparent from such (8), divides the signal outputted from the divider 34: E _T is the measured AC magnetic field: H amplitude (magnetic field strength) and than proportional to H _0, therefore According to the apparatus of FIG. 1, as in the conventional optical magnetic field measuring apparatus, that is, from the output signal (E) of the light receiving unit 28 to the direct current component (E _DC ),
Optical magnetic field measurement in which the same angular frequency component (Eω) as the measured AC magnetic field is taken out and the magnetic field strength (H ₀ ) of the measured AC magnetic field (H) is obtained from their relative ratio (Eω / E _DC ). Similar to the device, from the division signal: E _T , the measured AC magnetic field acting on the Faraday element 12 is H (magnetic field strength: H ₀ ).
It is also possible to obtain the alternating current that produces the magnetic field H.

なお、ここでは、上記（８）式から明らかなように、除
算信号：E_Tが、発光部24における発光光量や、光伝搬路
の伝送損失、或いは受光部28の検出感度に応じて変動す
る電気信号:Eの振幅：E₀を含まないことから、それら発
光部24の発光光量や、光伝搬路の伝送損失、或いは受光
部28の検出感度の変動に起因する測定誤差を生じないと
いった特長も有している。Here, as is clear from equation (8), dividing the signal: E _T is, and the light emission amount of the light emitting section 24, transmission loss of the optical propagation path, or varies in accordance with the detection sensitivity of the light receiving portion 28 Since it does not include the amplitude: E ₀ of the electric signal: E, it does not cause a measurement error due to the amount of light emitted from the light emitting section 24, the transmission loss of the optical propagation path, or the fluctuation of the detection sensitivity of the light receiving section 28. I also have.

ところで、上述の光磁界測定装置においては、センサ部
を構成する偏光子14,ファラデー素子12および検光子16
に発光部24からの出射光だけが透過され、且つその透過
光だけが、受光部28で受光されるようになっていたた
め、受光部28で受光される光の強度:Iは前記（２）式の
ように表され、従って、受光部28から出力される電気信
号:Eも前記（３）式のように表されていたが、第２図に
示す装置のように、偏光子14とファラデー素子12との
間、及びファラデー素子12と検光子16との間の光伝搬路
として、背景光の存在する空間、例えば屋外の空間や照
明のある室内空間が採用されている場合には、受光部28
で受光される光の強度:Iは、その光伝搬空間の背景光の
影響を受けて、下記（２）′式のように表され、従って
受光部28から出力される電気信号:Eも下記（３）′式の
ように表されることとなる。By the way, in the above-mentioned optical magnetic field measuring apparatus, the polarizer 14, the Faraday element 12, and the analyzer 16 that constitute the sensor unit are included.
Since only the light emitted from the light emitting portion 24 is transmitted to the light receiving portion 28 and only the transmitted light is received by the light receiving portion 28, the intensity of light received by the light receiving portion 28: I is (2) above. The electric signal: E output from the light receiving unit 28 is also expressed by the equation (3), but as in the device shown in FIG. Between the element 12, and as a light propagation path between the Faraday element 12 and the analyzer 16, a space where background light exists, for example, when an outdoor space or an indoor space with illumination is adopted, Part 28
The intensity of the light received at: I is affected by the background light in the light propagation space, and is represented by the following equation (2) ′. Therefore, the electric signal output from the light receiving unit 28: E is also as follows. It is expressed as in the equation (3) ′.

Ｉ＝I₀sin²（α＋θ_Ｆ）＋Ｐ ・・・（２）′ 〔但し、P:受光部28で受光される背景光の強度〕 Ｅ＝E₀sin²（α＋θ_Ｆ）＋P_E ・・・（３）′ 〔但し、P_E：背景光強度（Ｐ）に対応した電気信号〕 ここで、背景光強度:Pに対応した電気信号：P_Eは直流成
分と身做すことができるため、かかる（３）′式をベッ
セル関数を用いて展開すると、下記（４）′式のように
表され、同一角周波数成分検出器30及び２倍角周波数成
分検出器32で取り出される交流磁界:Hと同一の角周波数
の信号成分:Eω及び２倍の角周波数の信号成分：E₂ω
は、前記第１図の装置の場合と同様に、前記（５），
（６）式で表わされることとなる。従って、除算器34か
ら出力される除算信号：E_T（＝E₂ω/Eω）も、前記第１
図の装置と同様に、前記（８）式で表されることとな
り、背景光強度:Pに対応した電気信号：P_Eを含まない関
係式で表されることとなる。I = I ₀ sin ² (α + θ _F ) + P (2) ′ [where P is the intensity of the background light received by the light receiving unit 28] E = E ₀ sin ² (α + θ _F ) + P _E ... (3) ′ [however, P _E : electrical signal corresponding to background light intensity (P)] Here, since the electrical signal corresponding to background light intensity: P: P _E can be regarded as a DC component, When the equation (3) ′ is expanded using the Bessel function, it is expressed as the following equation (4) ′, and the AC magnetic field: H extracted by the same angular frequency component detector 30 and the double angular frequency component detector 32 is Signal component with the same angular frequency: Eω and signal component with doubled angular frequency: E ₂ ω
Is the same as in the case of the device of FIG.
It is expressed by the equation (6). Therefore, the division signal output from the divider 34: E _T (= E ₂ ω / Eω) is also the first
Similar to the device in the figure, it is represented by the above equation (8), and is represented by the relational expression not including the electric signal: P _E corresponding to the background light intensity: P.

つまり、光伝搬空間の背景光が、発光部24からの出射光
と共にたとえ受光部28で受光されても、その光伝搬空間
の背景光が被測定交流磁界:H（磁界強度：H₀）の測定結
果に影響を及ぼすことがないのであり、それ故、背景光
に起因する誤差のない、精度の高い測定結果を、安定し
て得ることができるのである。 That is, even if the background light in the light propagating space is received by the light receiving unit 28 together with the light emitted from the light emitting unit 24, the background light in the light propagating space is of the measured alternating magnetic field: H (magnetic field strength: H ₀ ). Since the measurement result is not affected, it is possible to stably obtain a highly accurate measurement result without an error caused by the background light.

因に、背景光の存在する空間を光の伝搬路として利用し
た従来の光磁界測定装置においては、受光部28の出力信
号:Eから取り出される直流成分：E_DCが下記（９）式の
ように表されることから、下記（10）式のように、かか
る直流成分：E_DCと、被測定交流磁界:Hと同一の角周波
数成分:Eωとの相対比:Eω／E_DCを表す関係式にも、背
景光の強度:Pに対応した電気信号：P_Eが含まれるのであ
り、それ故、被測定交流磁界:H（磁界強度：H₀）の測定
結果に、光伝搬空間の背景光を要因とする誤差が生じる
ことが避けられなかったのである。By the way, in the conventional optical magnetic field measurement apparatus that uses the space where the background light exists as a light propagation path, the output signal of the light receiving unit 28: the DC component: E _DC extracted from E: Therefore, as shown in the following equation (10), the relative ratio of this DC component: E _DC to the measured AC magnetic field: H and the same angular frequency component: Eω: Eω / E _DC The expression also includes the electric signal: P _E corresponding to the background light intensity: P. Therefore, the measurement result of the measured AC magnetic field: H (magnetic field intensity: H ₀ ) indicates that the background of the light propagation space is It was inevitable that an error caused by light would occur.

なお、第２図の光磁界測定装置において、36は、ファラ
デー素子12の背後に配置された反射鏡を示しており、こ
こでは、この反射鏡36とファラデー素子12とからセンサ
ヘッド部10が構成されている。そして、第２図から明ら
かなように、ファラデー素子12と共にセンサ部を構成す
る偏光子14及び検光子16は、発光部24及び受光部28が設
けられた装置本体38に設けられている。 In the optical magnetic field measuring apparatus shown in FIG. 2, reference numeral 36 denotes a reflecting mirror arranged behind the Faraday element 12, and here, the sensor head unit 10 is composed of the reflecting mirror 36 and the Faraday element 12. Has been done. As is apparent from FIG. 2, the polarizer 14 and the analyzer 16 that form the sensor unit together with the Faraday element 12 are provided in the device body 38 in which the light emitting unit 24 and the light receiving unit 28 are provided.

次に、第３図に基づいて、本発明の更に別の具体例を説
明する。なお、かかる第３図に示す光磁界測定装置は、
ファラデー素子12と検光子16との間に下記（11）式を満
たす素子長：l₁の旋光子42が介在されて、ファラデー素
子12の設置位置における環境温度の変化に拘わらず、被
測定交流磁界:H（磁界強度：H₀）の測定結果が常に高い
精度をもって安定して得られるようになっている点が、
前記第１図の光磁界測定装置とは異なっているが、それ
以外の点は、前記第１図の光磁界測定装置と同様である
ため、ここでは、下記（11）式を満たす素子長：l₁の旋
光子42を介在させることによって、環境温度に起因する
測定誤差が良好に抑制される理由について詳述すること
とする。Next, still another specific example of the present invention will be described with reference to FIG. The optical magnetic field measuring apparatus shown in FIG.
The Faraday element 12 and the analyzer 16 are provided with an optical rotator 42 having an element length: l ₁ which satisfies the following formula (11), and the measured AC voltage is maintained regardless of the change in the environmental temperature at the installation position of the Faraday element 12. The point that the measurement result of magnetic field: H (magnetic field strength: H ₀ ) is always obtained with high accuracy and stability,
The optical magnetic field measuring apparatus shown in FIG. 1 is different from the optical magnetic field measuring apparatus shown in FIG. 1 in the other respects. The reason why the measurement error due to the environmental temperature is favorably suppressed by interposing the optical rotator 42 of l ₁ will be described in detail.

〔但し、V₀：ファラデー素子12の室温でのヴェルデ定数 dV/dT:ファラデー素子12のヴェルデ定数の温度変化率 α_０：室温における光学バイアスであって次式に示され
る α_０＝φ_０＋R₀・l₁ φ_０：偏光子14と検光子16の相対角度の （クロスニコル）からのずれ R₀：旋光子42の室温での旋光能 dR/dT:旋光能の温度変化率〕 すなわち、第３図に示すように、ファラデー素子12と検
光子16との間に素子長：l₁の旋光子42を直列に配置した
場合には、旋光子42による透過光の偏光面の回転角をψ
とし、偏光子14と検光子16との相対角度のクロスニコル
（π/2）からのずれをφ_０とすると、全光学バイアス：
αは、下記（12）式のように表される。 [However, V ₀ : Verdet constant of Faraday element 12 at room temperature dV / dT: Temperature change rate of Verdet constant of Faraday element 12 α ₀ : Optical bias at room temperature, and α ₀ = φ ₀ + R ₀ · l ₁ φ ₀ : of the relative angle between the polarizer 14 and the analyzer 16 Deviation from (Cross-Nicol) R ₀ : Optical activity of the optical rotator 42 at room temperature dR / dT: Temperature change rate of optical activity] That is, as shown in FIG. 3, between the Faraday element 12 and the analyzer 16. If the optical rotators 42 with the element length: l ₁ are arranged in series, the rotation angle of the plane of polarization of the transmitted light by the optical rotators 42 is ψ
And the deviation of the relative angle between the polarizer 14 and the analyzer 16 from the crossed Nicols (π / 2) is φ ₀ , the total optical bias:
α is expressed by the following equation (12).

α＝φ_０＋ψ ＝φ_０＋Ｒ・l₁ ・・・（12） 〔但し、R:旋光子42の旋光能〕 ここで、旋光子42の旋光能:Rは、旋光子42の室温での旋
光能をR₀、その旋光能:Rの温度変化率を（dR/dT）、室
温からの温度変化量をΔＴとすると、下記（13）式のよ
うに表されることから、上記（12）式は下記（14）式の
ように表すことができる。α = φ ₀ + ψ = φ ₀ + R · l ₁ (12) [where R is the optical rotatory power of the optical rotator 42] Here, the optical rotatory power of the optical rotator 42: R is the room temperature of the optical rotator 42. If the optical rotation is R ₀ , the temperature change rate of the optical rotation: R is (dR / dT), and the amount of temperature change from room temperature is ΔT, it is expressed by the following equation (13). ) Expression can be expressed as the following Expression (14).

〔但し、 なお、かかる（14）式におけるα_０は、前述のように、
室温における光学バイアスを示している。 [However, Note that α ₀ in the equation (14) is, as described above,
The optical bias at room temperature is shown.

一方、ファラデー素子12のヴェルデ定数:Vは、ファラデ
ー素子12の室温でのヴェルデ定数をV₀、ヴェルデ定数:V
の温度変化率を（dV/dT）とすると、下記（15）式のよ
うに表されることから、前記（２）式におけるθ_Ｆ′
は、下記（16）式のように表すことができる。On the other hand, the Verdet constant of the Faraday element 12 is V, the Verdet constant of the Faraday element 12 at room temperature is V ₀ , and the Verdet constant is V
Assuming that the temperature change rate of (dV / dT) is expressed by the following equation (15), θ _F ′ in the above equation (2) is represented.
Can be expressed as in equation (16) below.

〔但し、 ところで、かかる第３図の光磁界測定装置においては、
除算器34から出力される除算信号：E_Tは、上記（14）お
よび（16）式を前記（７）式に代入することによって、
下記（17）式のように表すことができる。 [However, By the way, in the optical magnetic field measuring apparatus of FIG.
The division signal E _T output from the divider 34 is obtained by substituting the equations (14) and (16) into the equation (7).
It can be expressed as in equation (17) below.

そして、ここで、 であれば、かかる（17）式は、 のように表すことができ、かかる（18）式において、 とすれば、すなわち とすれば、かかる（18）式は更に、 のように整理することができる。 And here, Then, equation (17) takes Can be expressed as Then, ie Then, the equation (18) is Can be organized like.

そして、かかる（19）式における非線形項：（θ_Ｆ′）
^２/6は、極めて小さな値となり、実質的に無視できるこ
とから、除算器34からの除算信号：E_Tは、下記（20）式
のように表すことができる。Then, the nonlinear term in the equation (19): (θ _F ′)
^Since 2/6 has an extremely small value and can be substantially ignored, the division signal: E _T from the divider 34 can be expressed as in the following equation (20).

つまり、前記（11）式を満足するように、旋光子42の素
子長：l₁を設定すれば、除算器34からの除算信号：E_Tを
表す関係式（20）は、ファラデー素子12の設置位置の温
度に実質的に影響を受けない式となるのであり、それ
故、上記（11）式を満たす素子長：l₁の旋光子42をファ
ラデー素子12と検光子16との間に備えた第３図の光磁界
測定装置によれば、ファラデー素子12の設置位置の環境
温度に起因する誤差のない測定結果を安定して得ること
ができるのであり、しかもその構成自体も極めて簡単で
済むのである。 That is, the (11) so as to satisfy the formula, element length of the optical rotators 42: By setting l _1, divides the signal from the divider 34: relational expression representing the E _T (20), the Faraday element 12 The formula is substantially unaffected by the temperature at the installation position. Therefore, an optical rotator 42 having an element length: l ₁ satisfying the above formula (11) is provided between the Faraday element 12 and the analyzer 16. According to the optical magnetic field measuring apparatus of FIG. 3, it is possible to stably obtain a measurement result without an error due to the environmental temperature of the installation position of the Faraday element 12, and the configuration itself is extremely simple. Of.

なお、前記（11）式の左辺と右辺を完全に等しくするこ
とは実際には極めて難しいため、旋光子42の素子長：l₁
は、必ずしも前記（11）式を完全に満足させる大きさに
設定する必要はないが、環境温度による測定誤差をでき
るだけ小さく設定する上で、下記（11）′式を満たすよ
うに、より好ましくは下記（11）″式を満たすように、
旋光子42の素子長：l₁を設定することが望ましい。ここ
で、下記（11）′式及び（11）″を満たすように、旋光
子42の素子長：l₁を設定すれば、温度差が100℃あるよ
うな環境で用いる場合において、環境温度による測定誤
差を、それぞれ、１％以下及び0.1％以下に抑えること
ができるのである。Since it is actually extremely difficult to make the left side and the right side of the equation (11) completely equal, the element length of the optical rotator 42: l ₁
Does not necessarily have to be set to a size that completely satisfies the above formula (11), but in order to set the measurement error due to the ambient temperature as small as possible, it is more preferable to satisfy the following formula (11) ′. To satisfy the following (11) ″ formula,
It is desirable to set the element length of the optical rotator 42: l ₁ . Here, if the element length of the optical rotator 42: l ₁ is set so as to satisfy the following formula (11) ′ and (11) ″, when used in an environment with a temperature difference of 100 ° C. The measurement error can be suppressed to 1% or less and 0.1% or less, respectively.

このように、ファラデー素子12と検光子16との間におい
て、前記（11）式（実際的には、上記（11）′式）を満
たすような素子長：l₁の旋光子42を介在させるようにす
れば、環境温度に起因する誤差を極めて良好に抑制し
て、精度の高い測定結果を安定して得ることが可能とな
るのであるが、このような効果は、偏光子14とファラデ
ー素子12との間に旋光子42を介在させても享受すること
が可能であり、また、偏光子14と検光子16との間におい
て、光の透過方向における素子長の合計寸法がl₁となる
状態で、複数の旋光子を互いに直列に配置するようにし
ても、享受することが可能である。 Thus, the optical rotator 42 having an element length: l ₁ that satisfies the above formula (11) (actually, the above formula (11) ′) is interposed between the Faraday element 12 and the analyzer 16. By doing so, it is possible to suppress the error caused by the environmental temperature very well, it is possible to stably obtain a highly accurate measurement result, such an effect, the polarizer 14 and the Faraday element It can also be enjoyed by interposing an optical rotator 42 between it and 12, and between the polarizer 14 and the analyzer 16, the total dimension of the element length in the light transmission direction is l _1. In this state, it is possible to enjoy even if a plurality of optical rotators are arranged in series with each other.

また、上述の如き温度特性の補償効果を得るための構
成、即ち偏光子14と検光子16との間において、ファラデ
ー素子12と直列に素子長：l₁の旋光子42を設ける構成
は、前記第２図の如き、背景光の存在する空間を光の伝
搬路として利用する光伝搬方式の光磁界測定装置に適用
することも可能であるが、その場合には、ファラデー素
子12と同じ温度環境下に旋光子42を設置することが必要
となる。すなわち、第２図の光磁界測定装置において、
装置本体38とセンサヘッド部10との間に温度差が生じる
ような形態で光磁界測定装置を用いる場合には、センサ
ヘッド部10側に旋光子42を配設する必要があるのであ
る。Further, the configuration for obtaining the compensation effect of the temperature characteristics as described above, that is, between the polarizer 14 and the analyzer 16, the configuration in which the Faraday element 12 and the optical rotator 42 with an element length: l ₁ are provided in series, As shown in FIG. 2, it is also possible to apply to a light propagation type optical magnetic field measurement apparatus that uses a space where background light exists as a light propagation path. In that case, the same temperature environment as the Faraday element 12 is used. It is necessary to install the optical rotator 42 below. That is, in the optical magnetic field measuring device of FIG.
When the optical magnetic field measuring device is used in such a form that a temperature difference is generated between the device main body 38 and the sensor head portion 10, it is necessary to dispose the optical rotator 42 on the sensor head portion 10 side.

更に、以上の説明は、発光部24からの出射光が単一波長
の場合を前提とするものであるが、発光部24からの出射
光を広い波長域を持つ光、例えば白色光としても、本発
明によれば、以上と同様の論議による条件設定により、
単一波長の光源を用いる場合と同様の効果を得ることが
できるのである。そして、本発明によれば、このよう
に、発光部24からの出射光として単色光以外の光をも採
用できることから、発光ダイオード（LED）やレーザダ
イオード（LD）等の高価な単色光光源だけでなく、安価
で光量の大きな白色光光源等をも採用することができる
のであり、従って、白色光光源等の採用により、発光部
24からの出射光の光量の増大による測定精度の向上を期
待できると共に、装置コストの低減下を期待できるとい
った利点もあるのである。Further, the above description is premised on the case where the light emitted from the light emitting unit 24 has a single wavelength, but the light emitted from the light emitting unit 24 may be light having a wide wavelength range, for example, white light, According to the present invention, by setting conditions by the same discussion as above,
It is possible to obtain the same effect as when using a light source of a single wavelength. Further, according to the present invention, as described above, since light other than monochromatic light can be adopted as the light emitted from the light emitting section 24, only an expensive monochromatic light source such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) is used. Instead, it is possible to use a white light source that is inexpensive and has a large amount of light. Therefore, by adopting a white light source, etc.
It is possible to expect an improvement in measurement accuracy due to an increase in the amount of light emitted from 24, and also to expect a reduction in device cost.

（実施例） 以下、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具
体的に明からにすることとするが、本発明が、それら実
施例の記載によって何等の制約を受けるものでないこと
は勿論であり、本発明が、その趣旨を逸脱しない範囲内
において、種々なる変更，修正，改良等を施した態様で
実施できるものであることが、理解されるべきである。(Examples) Hereinafter, several examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not limited by the description of the examples. Of course, it should be understood that the present invention can be implemented in variously modified, modified, and improved modes without departing from the spirit thereof.

実施例１ 直径:3mm,厚さ（l₂）:0.5mmのBi置換型YIGをファラデー
素子12として用い、偏光子14と検光子16との相対角度を
10°に設定して、第１図に示す如き光磁界測定装置を構
成した。なお、同一角周波数成分検出器30及び２倍角周
波数成分検出器32には、バンドパスフィルタを採用し
た。Example 1 A Bi substitution type YIG having a diameter of 3 mm and a thickness (l ₂ ) of 0.5 mm was used as a Faraday element 12, and a relative angle between a polarizer 14 and an analyzer 16 was measured.
The optical magnetic field measuring device as shown in FIG. 1 was constructed by setting the angle to 10 °. A band pass filter is used for the same angular frequency component detector 30 and the double angular frequency component detector 32.

このような光磁界測定装置のセンサヘッド部10に磁界強
度（H₀）が10Oeの交流磁界（Ｈ）を印加して、一定強度
の光を透過させ、同一角周波数成分検出器30及び２倍角
周波数成分検出器32の各出力電圧（Ｅω），（E₂ω）及
び除算器34の出力電圧（E_T）を測定したところ、Ｅω出
力として3420mVが、E₂ω出力として47.0mVが、更にE_T出
力として1380mVが得られた。そして、この光磁界測定装
置のE_T出力の磁界依存性を見るために、前記センサヘッ
ド10に対する印加磁界（Ｈ）の磁界強度（H₀）を０〜50
Oeで変化させてE_T出力を測定したところ、第４図に示さ
れているように、E_T出力が印加磁界（Ｈ）の磁界強度
（H₀）に精度良く比例し、E_T出力から印加交流磁界
（Ｈ）を精度良く測定できることが認められた。An alternating magnetic field (H) having a magnetic field strength (H ₀ ) of 10 Oe is applied to the sensor head portion 10 of such an optical magnetic field measuring apparatus to allow light of a constant intensity to pass therethrough, and the same angular frequency component detector 30 and double angle component When the output voltage (Eω) and (E ₂ ω) of the frequency component detector 32 and the output voltage (E _T ) of the divider 34 were measured, 3420 mV as Eω output, 47.0 mV as E ₂ ω output, and 1380 mV was obtained as the E _T output. Then, in order to see the magnetic field dependence of the E _T output of this optical magnetic field measuring apparatus, the magnetic field strength (H ₀ ) of the applied magnetic field (H) to the sensor head 10 is set to ₀ to 50.
Varied in Oe was measured E _T output, as shown in Figure 4, precisely in proportion to the magnetic field strength (H ₀₎ of E _T output applied magnetic field (H), the E _T output It was confirmed that the applied alternating magnetic field (H) can be measured with high accuracy.

実施例２ 直径:30mm,厚さ（l₂）:2mmのBSO結晶をファラデー素子1
2として用いて、第２図に示す如き光磁界測定装置を構
成し、装置本体38とセンサヘッド部10とを20m離して照
明可能な室内にセットした。なお、発光部24の光源に
は、He−Neレーザを採用した。Example 2 A Faraday element 1 was prepared by using a BSO crystal having a diameter of 30 mm and a thickness (l ₂ ) of 2 mm.
2 was used to construct an optical magnetic field measuring apparatus as shown in FIG. 2, and the apparatus main body 38 and the sensor head portion 10 were set 20 m apart from each other in an illuminatable room. A He-Ne laser was used as the light source of the light emitting unit 24.

このような光磁界測定装置における背景光の影響を見る
ために、先ず、室内を暗くした状態で、磁界強度（H₀）
が100Oeの交流磁界（Ｈ）をセンサヘッド部10に印加
し、発光部24から一定強度（I₀）の光を出射して、除算
器34の出力電圧（E_T）を測定したところ、150mVの出力
が得られた。また、室内を照明した状態で同様の測定を
行なったところ、除算器34の出力電圧（E_T）はやはり15
0mVとなり、室内の照明の有無に拘わらず、すなわち光
伝搬空間中の背景光の有無に拘わらず、安定した出力
（E_T）が得られることが認められた。In order to see the influence of background light in such an optical magnetic field measuring apparatus, first, in a darkened room, the magnetic field strength (H ₀ )
Is 100 Oe AC magnetic field (H) is applied to the sensor head unit 10, light of constant intensity (I ₀ ) is emitted from the light emitting unit 24, and the output voltage (E _T ) of the divider 34 is measured. Output was obtained. Also, when the same measurement was performed with the room illuminated, the output voltage (E _T ) of the divider 34 was still 15
It was 0 mV, and it was confirmed that a stable output (E _T ) was obtained regardless of the presence or absence of illumination in the room, that is, regardless of the presence or absence of background light in the light propagation space.

一方、これと比較するために、上述の光磁界測定装置の
検出方式を従来と同様の検出方式、すなわち受光器28の
出力信号（Ｅ）から直流成分（E_DC）と交流成分（Ｅ
ω）を取り出して、それらの相対比（Ｅω／E_DC）から
印加磁界（Ｈ）の磁界強度（H₀）を求める方式を採用す
る方式に変更し、照明のない場合とある場合とで同様の
測定を行なったところ、室内が暗い時には、その出力が
950mVとなり、また室内を照明した時には、出力が830mV
となって、光伝搬空間中の背景光の影響が明らかに認め
られた。On the other hand, in order to compare with this, the detection method of the above-described optical magnetic field measuring apparatus is the same as the conventional detection method, that is, the output signal (E) of the photodetector 28 is converted into a direct current component (E _DC ) and an alternating current component (E _DC ).
ω) is taken out, and the method is adopted in which the magnetic field strength (H ₀ ) of the applied magnetic field (H) is calculated from the relative ratio (Eω / E _DC ) of them, and it is the same with and without illumination. When the room is dark, the output is
950mV, and when the room is illuminated, the output is 830mV
Then, the influence of background light in the light propagation space was clearly recognized.

実施例３ 自然旋光性及びファラデー効果を共に有するBSOを旋光
子42として用いる一方、Bi置換型YIGをファラデー素子1
2として用いて、第３図に示す如き光磁界測定装置を構
成した。なお、発光部24の光源には、波長（λ）が1.3
μｍのLEDを採用した。Example 3 BSO having both natural optical rotatory power and Faraday effect is used as the optical rotator 42, while Bi substitution type YIG is used as a Faraday element 1.
2 was used to construct an optical magnetic field measuring device as shown in FIG. The light source of the light emitting unit 24 has a wavelength (λ) of 1.3
Adopted μm LED.

ここで、波長（λ）が1.3μｍの場合のBi置換型YIGの温
度変化率： は、 であり、またヴェルデ定数：V₀は、 V₀≒0.13〔deg/mmOe〕 であり、更にBSOの室温における旋光能：R_oとその変化
率:dR/dTは、それぞれ、 であるところから、前記（11）式（厳密には、（11）′
式）を満たすように、偏光子14と検光子16の相対角度の
π/2（クロスニコル）からのずれ：φ_０を−22.5°に、
また旋光子（BSO）42の素子長：l₁を3.7mmに、それぞれ
設定した。Here, the temperature change rate of the Bi substitution type YIG when the wavelength (λ) is 1.3 μm: Is The Verdet constant: V ₀ is V ₀ ≈ 0.13 [deg / mmOe], and the optical rotation power of BSO at room temperature: R _o and its change rate: dR / dT are, respectively, Therefore, the above equation (11) (strictly speaking, (11) ′
Equation (2), the deviation of the relative angle between the polarizer 14 and the analyzer 16 from π / 2 (crossed Nicols): φ ₀ to −22.5 °,
The device length of the optical rotator (BSO) 42: l ₁ was set to 3.7 mm.

そして、そのような構成の光磁界測定装置に発光部24か
ら一定強度の光を出射して除算器34の出力電圧（E_T）を
測定し、その温度変化率を求めたところ、センサヘッド
部10の100℃の温度変化について、E_T出力の温度変化率
が0.5％以内であることが認められ、５％程度の温度変
化率を有する従来手法に比べて、測定精度が著しく改善
されることが認められた。Then, a constant intensity of light is emitted from the light emitting section 24 to the optical magnetic field measuring device having such a configuration, the output voltage (E _T ) of the divider 34 is measured, and the temperature change rate is obtained. It was confirmed that the temperature change rate of the E _T output was within 0.5% for the temperature change of 100 ° C of 10, and the measurement accuracy was significantly improved compared to the conventional method having a temperature change rate of about 5%. Was recognized.

なお、BSOのヴェルデ定数：V_BSOとBi−YIGのヴェルデ定
数：V_Bi-YIGとの比は、 と充分小さいため、旋光子42としてのBSOのファラデー
効果は無視することができた。The ratio of _Verso constant of _BSO : V _BSO and Verde constant of _Bi-YIG : V _Bi-YIG is Since it is sufficiently small, the Faraday effect of BSO as the optical rotator 42 can be ignored.

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明手法によれば、
背景光が存在する空間を光伝搬路として採用する光伝搬
方式を採用した場合にあっても、その光伝搬空間の背景
光が測定結果に及ぼす影響を極めて良好に抑制して、信
頼性の高い測定結果を安定して得ることができるといっ
た利点があるのであり、また、ファラデー素子の設置位
置における環境温度の変化に起因する測定誤差を、簡単
な構成で良好に抑制できるといった利点もあるのであ
る。そして、本発明装置によれば、それらの手法を好適
に実施することができるのである。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the method of the present invention,
Even when using a light propagation method in which the space where the background light exists is adopted as the light propagation path, the influence of the background light in the light propagation space on the measurement result is suppressed very well, and the reliability is high. There is an advantage that the measurement result can be stably obtained, and also an advantage that a measurement error due to a change in environmental temperature at the installation position of the Faraday element can be favorably suppressed with a simple configuration. . Then, according to the device of the present invention, those methods can be suitably implemented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図、第２図及び第３図は、それぞれ、本発明に従う
光磁界測定装置の具体的な構成例を説明するための系統
図であり、第４図は、第１図の如き構成の実際の光磁界
測定装置において、ファラデー素子に印加した比測定交
流磁界の磁界強度と、その被測定交流磁界の印加によっ
て測定された除算器の出力電圧との関係を示すグラフで
ある。 10:センサヘッド部、12:ファラデー素子 14:偏光子、16:検光子 22,26:光ファイバー 24:発光部、28:受光部 30:同一角周波数成分検出器 32:2倍角周波数成分検出器 34:除算器、38:装置本体 42:旋光子1, FIG. 2 and FIG. 3 are system diagrams for explaining a concrete configuration example of the optical magnetic field measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 4 shows a configuration as shown in FIG. 7 is a graph showing the relationship between the magnetic field strength of a ratio-measuring AC magnetic field applied to a Faraday element and the output voltage of a divider measured by applying the measured AC magnetic field in an actual optical magnetic field measuring apparatus. 10: Sensor head part, 12: Faraday element 14: Polarizer, 16: Analyzer 22, 26: Optical fiber 24: Light emitting part, 28: Light receiving part 30: Same angular frequency component detector 32: Double angular frequency component detector 34 : Divider, 38: Device body 42: Optical rotator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ファラデー素子の光透過方向の前後に偏光
子と検光子とを直列に配置して、該ファラデー素子に作
用する磁界にて透過光が変調せしめられるように構成し
たセンサ部に、発光部から出射された光を透過せしめ
て、受光した光に対応した信号を出力する受光部にて、
該センサ部を透過した透過光を受光させ、その受光部の
出力信号から、前記ファラデー素子に作用する交流磁界
と同一角周波数の信号成分（Ｅω）及び２倍の角周波数
の信号成分（E₂ω）を取り出して、それらの相対比を求
め、その相対比から、該ファラデー素子に作用する交流
磁界若しくは該交流磁界を発生する交流電流を求めるこ
とを特徴とする光磁界測定方法。1. A sensor section, in which a polarizer and an analyzer are arranged in series before and after the light transmission direction of a Faraday element, and a transmitted light is modulated by a magnetic field acting on the Faraday element, In the light receiving part that transmits the light emitted from the light emitting part and outputs a signal corresponding to the received light,
The transmitted light transmitted through the sensor unit is received, and from the output signal of the light receiving unit, a signal component (Eω) having the same angular frequency as the AC magnetic field acting on the Faraday element and a signal component (E ₂ ω) is taken out, their relative ratios are calculated, and the alternating magnetic field acting on the Faraday element or the alternating current generating the alternating magnetic field is calculated from the relative ratio. 【請求項２】前記センサ部として、下記の式を満たす素
子長：l₁の旋光子を、前記偏光子と検光子との間におい
て、前記ファラデー素子と直列に設けてなるものを用い
る請求項（１）記載の光磁界測定方法。 但し、V₀：ファラデー素子の室温でのヴェルデ定数 dV/dT:ファラデー素子のヴェルデ定数の温度変化率 α_０：室温における光学バイアスであって次式に示され
る α_０＝φ_０＋R₀・l₁ φ_０：偏光子と検光子の相対角度の からのずれ R₀：旋光子の室温での旋光能 dR/dT:旋光能の温度変化率2. The sensor section is provided with an optical rotator having an element length: l ₁ satisfying the following formula, which is provided in series with the Faraday element between the polarizer and the analyzer. (1) The optical magnetic field measurement method described. However, V ₀ : Verdet constant of Faraday element at room temperature dV / dT: Temperature change rate of Verdet constant of Faraday element α ₀ : Optical bias at room temperature α ₀ = φ ₀ + R ₀ · l ₁ φ ₀ : relative angle of polarizer and analyzer Deviation R ₀ : Optical rotation of the optical rotator at room temperature dR / dT: Temperature change of optical rotation 【請求項３】ファラデー素子と、該ファラデー素子の光
透過方向の前後に直列に配置された偏光子と検光子とを
含み、該ファラデー素子に作用する磁界にて透過光が変
調せしめられるように構成されたセンサ部と、 該センサ部に透過させるための光を出射する発光部と、 該センサ部を透過した透過光を受光する、受光した光に
対応した信号を出力する受光部と、 該受光部の出力信号から、前記ファラデー素子に作用す
る交流磁界と同一角周波数の信号成分（Ｅω）を取り出
す第一の取出手段と、 該受光部の出力信号から、前記ファラデー素子に作用す
る交流磁界の２倍の角周波数の信号成分（E₂ω）を取り
出す第二の取出手段と、 それら第一及び第二の取出手段にて取り出した信号成分
の相対比を求める相対比検出手段とを、 含むことを特徴とする光磁界測定装置。3. A Faraday element, a polarizer and an analyzer which are arranged in series in front of and behind the light transmitting direction of the Faraday element, and an analyzer so that transmitted light is modulated by a magnetic field acting on the Faraday element. A configured sensor unit; a light emitting unit that emits light to be transmitted through the sensor unit; a light receiving unit that receives transmitted light that has passed through the sensor unit and that outputs a signal corresponding to the received light; First extraction means for extracting a signal component (Eω) having the same angular frequency as the AC magnetic field acting on the Faraday element from the output signal of the light receiving section, and an AC magnetic field acting on the Faraday element from the output signal of the light receiving section A second extracting means for extracting a signal component (E ₂ ω) having an angular frequency twice as high as the above, and a relative ratio detecting means for obtaining a relative ratio of the signal components extracted by the first and second extracting means, To include Optical magnetic field measurement apparatus according to symptoms. 【請求項４】前記センサ部が、前記偏光子と検光子との
間において、下記の式を満たす素子長：l₁の旋光子を前
記ファラデー素子と直列に備えてなるものである請求項
（３）記載の光磁界測定装置。 但し、V₀：ファラデー素子の室温でのヴェルデ定数 dV/dT:ファラデー素子のヴェルデ定数の温度変化率 α_０：室温における光学バイアスであって次式にて示さ
れる α_０＝φ_０＋R₀・l₁ φ_０：偏光子と検光子の相対角度の からのずれ R₀：旋光子の室温での旋光能 dR/dT:旋光能の温度変化率4. The sensor unit comprises an optical rotator having an element length: l ₁ satisfying the following expression between the polarizer and the analyzer in series with the Faraday element. 3) The optical magnetic field measurement device described above. However, V ₀ : Verdet constant of Faraday element at room temperature dV / dT: Temperature change rate of Verdet constant of Faraday element α ₀ : Optical bias at room temperature and α ₀ = φ ₀ + R ₀ · l ₁ φ ₀ : of the relative angle between the polarizer and the analyzer Deviation R ₀ : Optical rotation of the optical rotator at room temperature dR / dT: Temperature change of optical rotation