本发明专利技术提供一种能够将输出的比例误差的变动幅度准确限制在±0.5％的范围内，并且也能够实现组装简单化的电流测量装置。至少包括光入射出射部、传感器用光纤、法拉第转子、第一1/4波片及第二1/4波片、偏振光束分离器、光源以及具备光电转换元件的信号处理电路来构成电流测量装置。传感器用光纤具有双折射，同时具备入射旋转方向不同的两条圆偏振光的一端和反射所入射的圆偏振光的另一端。并且，补偿两个1/4波片之间的往复光路上的两条直线偏振光的相位差，同时将法拉第转子的磁饱和时的法拉第转角设定为22.5°+α°，将被测电流的测量值中的比例误差的变动幅度设定在±0.5％的范围内。并且，将两个1/4波片光学面上的晶轴方向设定为垂直，或设定为同一方向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用法拉第效应的电流测量装置，涉及光由传感器用光纤的一端 侧入射，在另一端侧反射的反射型电流测量装置。
技术介绍
已知一种电流测量装置，其通过利用光纤的法拉第效应，具有小型、柔性、耐电磁 噪音、长距离信号传输、耐电压等各种优点。作为这种电流测量装置的一个例子，专利文献 1公开了一种利用光的偏振面因磁场作用而旋转的法拉第效应的、反射型的电流测量装置。 该电流测量装置是作为传感器用光纤使用铅玻璃光纤的同时，在传感器用光纤的 另一端配置反射镜的反射型电流测量装置。基本结构为将传感器用光纤围绕设置在被测电 流流过的导体的外周，用于检测被测电流，在将从传感器用光纤的一端侧入射的直线偏振 光，由反射镜进行往复的期间，测量因被测电流的磁场而旋转的直线偏振光的法拉第转角。 并且，具备由HG(yttriumirongarnet，纪铁石植石）等强磁性体晶体构成的法拉第转子。 然而，用于电流测量装置的法拉第转子的法拉第转角具有取决于周围温度的特性 (温度特性），并且传感器用光纤也存在因费尔德常数及法拉第转角的温度依赖所导致的 比例误差的温度特性。因此，不仅需要补偿法拉第转子，还需要补偿（降低）传感器用光纤 的温度特性。作为完全补偿该法拉第转子和传感器用光纤双方的温度特性的电流测量装 置，本专利技术人专利技术了将比例误差的变动幅度抑制在±0.5%或±0.2%以内的电流测量装 置（参照专利文献2)。 专利文献2中记载的电流测量装置，至少包括传感器用光纤、偏振光束分离器、法 拉第转子、光源及具备光电转换元件的信号处理电路来构成电流测量装置，并将传感器用 光纤围绕设置在被测电流流过的导体的外周。并且关于法拉第转子的磁饱和时的法拉第转 角，在温度23°C时设定为22. 5°+a°，使法拉第转角从22. 5°仅变化a°，由此将从信号 处理电路输出的被测电流的测量值中的比例误差的变动幅度，在_20°C以上且80°C以下的 温度范围内设定在±0. 5%或±0. 2%的范围内。 通过减少法拉第转子的比例误差的变动幅度，将从信号处理电路输出的被测电流 的测量值中的比例误差的变动幅度抑制在±0.5%或±0.2%的范围内。因此，可以通过 法拉第转子进行测量值中的比例误差的温度特性的补偿，在提高电流测量装置可靠性的同 时，将比例误差的变动幅度抑制在±0. 5%或±0. 2%以内，从而实现可以适用于保护继电 器的电流测量装置。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :W02006/022178号公报（第4-7页，图18) 专利文献2 :日本专利公开2010-271292号公报
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 然而，本专利技术人研究专利文献2的电流测量装置得出，实际将电流测量装置的比 例误差的变动幅度降低至±0. 5%以内的结果，传感器用光纤固有的双折射作为相对大的 补偿对象出现。传感器用光纤即使在直线状态下也具有双折射，并且围绕设置在导体的外周。因 此，传感器用光纤形成为从直线状态被变形的结构。通过伴随该弯曲的变形，传感器用光纤 产生应力，通过该应力，传感器用光纤上产生更大的双折射。其结果是，本专利技术人发现，越是 想降低比例误差，越是在从传感器用光纤进行输出时输出具有两种不能控制的相位的传输 模式，电流测量装置的输出表现出明显的波动和衰减。本专利技术人实际测量专利文献2中公开的电流测量装置的比例误差的变动幅度的 结果，引起传感器用光纤的双折射的比例误差的变动幅度如图31所示，在由电流测定装 置输出的被测电流的测量值中，在约-1.0%~约1.2%的范围（在-20°C以上且80°C以下 的温度范围内，为约-0.7%~约1.2%的范围）出现。因此，发现如上所述仅减少法拉第 转子的比例误差的变动幅度，难以将被测电流的测量值中的比例误差的变动幅度抑制在 ±0. 5%范围内。本专利技术是鉴于所述问题而完成的，其技术问题在于提供一种能够将输出的比例误 差的变动幅度准确限制在±0. 5%的范围内，并且能够使组装简单化的电流测量装置。(二）技术方案所述的技术问题，通过以下的本专利技术实现。艮P， (1)本专利技术的电流测量装置的特征在于，至少包括光入射出射部，传感器用光纤、 法拉第转子、第一1/4波片及第二1/4波片、偏振光束分离器、光源以及具备光电转换元件 的信号处理电路，光入射出射部排列构成为两条波导， 从光入射出射部依次配置偏振光束分离器、第一1/4波片、第二1/4波片、法拉第 转子、传感器用光纤， 并且，传感器用光纤具有双折射，同时围绕设置在被测电流流过的导体的外周，具 备用于入射旋转方向不同的两条圆偏振光的一端和对入射的圆偏振光进行反射的另一端， 第二1/4波片设置在传感器用光纤的一端的同时，法拉第转子配置在传感器用光纤的一端侧与第二1/4波片之间，通过由另一端反射从光源出射的光，设定有往返于偏振光束分离器、第一1/4波 片、第二1/4波片、法拉第转子以及传感器用光纤的往复光路， 在第一1/4波片与第二1/4波片之间的往复光路上传输两条直线偏振光的同时， 补偿第一1/4波片与第二1/4波片之间的往复光路上的两条直线偏振光的相位差，并且，法拉第转子的磁饱和时的法拉第转角在温度23°C时设定为22. 5°+a°， 从信号处理电路输出的被测电流的测量值中的比例误差的变动幅度设定在± 〇.5%的范围 内， 将第一1/4波片及第二1/4波片各自在光学面上的晶轴方向设定为垂直，或设定 为同一方向。传输两条直线偏振光，作为第一1/4波片与第二1/4波片之间的往复光路也可以 由保偏光纤（PMF)构成，或者，由在光学面上的晶轴方向聚集的同时，异常光线的偏移方向 反向配置的两个双折射元件构成。 (2)本专利技术的电流测量装置的一个实施方式的特征在于，将第一 1/4波片在光学 面上的晶轴方向，设定为与偏振光束分离器的光学面上的晶轴方向垂直，或者设定为同一 方向。 (3)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式的特征在于，将偏振光束分离器在光 学面上的晶轴方向、第一 1/4波片在光学面上的晶轴方向、第二1/4波片在光学面上的晶轴 方向设定为同一方向。 (4)本专利技术的电流测量装置的一个实施方式，优选变动幅度设定在±0. 5%范围 内的温度范围为1〇〇 °C。 (5)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选100°C的温度范围为-20°C以上 且80°C以下。 (6)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选法拉第转子具有随着温度的变 化，磁饱和时的法拉第转角变化为二次曲线状的法拉第转角的温度特性。 (7)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选法拉第转子由两个以上的法拉 第元件构成。 (8)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选两个以上法拉第元件的法拉第 转角各不相同。 (9)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选从信号处理电路输出的被测电 流的测量值中的比例误差的变动幅度设定在±0. 2%的范围内。 (10)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选将变动幅度设定在±0. 2%的 范围内的温度范围为l〇〇°C。 (11)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选100°C的温度范围为-20°C以 上且80°C以下。 (12)本专利技术的电流测量装置的其他实施方式，优选传感器用光纤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流测量装置，其特征在于，至少包括光入射出射部，传感器用光纤、法拉第转子、第一1/4波片及第二1/4波片，偏振光束分离器、光源以及具备光电转换元件的信号处理电路；所述光入射出射部排列构成两条波导；从所述光入射出射部依次配置所述偏振光束分离器、所述第一1/4波片、所述第二1/4波片、所述法拉第转子以及所述传感器用光纤；并且，所述传感器用光纤具有双折射，同时围绕设置在被测电流流过的导体的外周，具备用于入射旋转方向不同的两条圆偏振光的一端和对所入射的圆偏振光进行反射的另一端；所述第二1/4波片设置在所述传感器用光纤的一端的同时，所述法拉第转子配置在所述传感器用光纤的一端侧与所述第二1/4波片之间；通过从所述光源出射的光由所述另一端反射，设定有往返于所述偏振光束分离器、所述第一1/4波片、所述第二1/4波片、所述法拉第转子以及所述传感器用光纤的往复光路；通过所述第一1/4波片与所述第二1/4波片之间的所述往复光路传输两条直线偏振光的同时，补偿在所述第一1/4波片与所述第二1/4波片之间的所述往复光路上的两条所述直线偏振光的相位差；并且，所述法拉第转子的磁饱和时的法拉第转角在温度23℃时设定为22.5°+α°，从所述信号处理电路输出的所述被测电流的测量值中的比例误差的变动幅度设定在±0.5％的范围内；将所述第一1/4波片及所述第二1/4波片各自在光学面上的晶轴方向设定为垂直，或设定为同一方向。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：今野良博，佐佐木胜，
申请(专利权)人：安达满株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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