(57)【要約】【課題】  光ファイバ伝送路の反射減衰量に基づく戻り光の影響を受けず、誤差のない電流値の測定を行う【解決手段】  光電変換器２０は、第一ＤＣ抽出部２４と第一除算処理部２７との間にＤＣ補正処理部３２を設ける。ＤＣ補正処理部は、第一ＤＣ抽出部の出力からＤＣ補正値設定部で設定された補正値ＤＣＲを減算する処理を実行する。これにより、第一光ファイバ伝送路１５ａを経由してセンサヘッド１２より光電変換器２０に入力される光信号のＤＣ成分（ＤＣＳ１＋ＤＣＲ）より、補正値を引くことで、第一除算処理部には、ＤＣＳ１が入力される。第一除算処理部で求める変調度は、光ファイバ伝送路１５ａの反射減衰量に起因した誤差を補償することができる。よって、加算処理部３０に与えられる２つの信号の変調度は、いずれも光ファイバ伝送路の反射減衰量（戻り光）の影響がなくなる。【選択図】        図３
2014190879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定点に配置される感知部と、
測定点から離れた位置に配置される光源及び光電変換器と、
前記感知部と前記光電変換器とを接続する第一光ファイバ伝送路，第二光ファイバ伝送路と、
を備えた光ファイバ電流センサであって、
前記光源からの光は、前記第一光ファイバ伝送路を用いて前記感知部に伝送され、
前記感知部は、導体の外周に周回状態に配置する磁界に比例して光の偏光面が回転するファラデー効果を示すセンシングファイバと、前記第一光ファイバ伝送路を介して送られてきた光を直線偏光にして前記センシングファイバに出力するとともに、前記センシングファイバからの戻り光を偏光面が直交する２つの光に分離し、その分離した光を前記第一光ファイバ伝送路と前記第二光ファイバ伝送路に出力するセンサヘッドを備え、
前記光電変換器は、
前記第一光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第一受光素子と、
前記第一受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第一ＡＣ抽出部と、
前記第一受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第一ＤＣ抽出部と、
前記第一ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第一ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第一除算処理部と、
前記第二光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第二受光素子と、
前記第二受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第二ＡＣ抽出部と、
前記第二受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第二ＤＣ抽出部と、
前記第二ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第二ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第二除算処理部と、
前記第一除算処理部の出力と、前記第二除算処理部の出力に基づき、電流値に応じた値を求める演算部とを備えており、
さらに前記光電変換器は、前記第一ＤＣ抽出部と前記第一除算処理部との間にＤＣ補正処理部を設け、
前記ＤＣ補正処理部は、前記第一ＤＣ抽出部の出力からＤＣ補正値設定部で設定された補正値を減算する処理を実行する機能を持ち、
前記補正値は、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光に基づくＤＣ成分に対応する値としたことを特徴とする光ファイバ電流センサ。
【請求項２】
測定点に配置される感知部と、
測定点から離れた位置に配置される光源及び光電変換器と、
前記感知部と前記光電変換器とを接続する第一光ファイバ伝送路，第二光ファイバ伝送路と、
を備えた光ファイバ電流センサであって、
前記光源からの光は、前記第一光ファイバ伝送路を用いて前記感知部に伝送され、
前記感知部は、導体の外周に周回状態に配置する磁界に比例して光の偏光面が回転するファラデー効果を示すセンシングファイバと、前記第一光ファイバ伝送路を介して送られてきた光を直線偏光にして前記センシングファイバに出力するとともに、前記センシングファイバからの戻り光を偏光面が直交する２つの光に分離し、その分離した光を前記第一光ファイバ伝送路と前記第二光ファイバ伝送路に出力するセンサヘッドを備え、
前記光電変換器は、
前記第一光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第一受光素子と、
前記第一受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第一ＡＣ抽出部と、
前記第一受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第一ＤＣ抽出部と、
前記第一ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第一ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第一除算処理部と、
前記第二光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第二受光素子と、
前記第二受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第二ＡＣ抽出部と、
前記第二受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第二ＤＣ抽出部と、
前記第二ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第二ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第二除算処理部と、
前記第一除算処理部の出力と、前記第二除算処理部の出力に基づき、電流値に応じた値を求める演算部とを備えており、
さらに前記光電変換器は、前記第一ＡＣ抽出部と、前記第一除算処理部の間に、除算補償処理部を配置し、
前記除算補償処理部は、前記第一ＡＣ抽出部の出力に対し、乗算係数設定部から設定された所定の乗算係数を掛ける乗算機能を有し、
前記所定の乗算係数は、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する誤差の影響がなくなる値としたことを特徴とする光ファイバ電流センサ。
【請求項３】
前記誤差の影響がなくなる値は、前記第一除算処理部の出力に、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光に基づくＤＣ成分の影響がなくなる値であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ電流センサ。
【請求項４】
前記センサヘッドから前記第一光ファイバ伝送路に出力される光のＤＣ成分をＤＣＳ１、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光のＤＣ成分をＤＣＲとした場合に、
前記乗算係数は、
（ＤＣＳ１+ＤＣＲ）／ＤＣＳ１
に対応する値であることを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイバ電流センサ。
【請求項５】
測定点に配置される感知部と、
測定点から離れた位置に配置される光源及び光電変換器と、
前記感知部と前記光電変換器とを接続する第一光ファイバ伝送路，第二光ファイバ伝送路と、
を備えた光ファイバ電流センサであって、
前記光源からの光は、前記第一光ファイバ伝送路を用いて前記感知部に伝送され、
前記感知部は、導体の外周に周回状態に配置する磁界に比例して光の偏光面が回転するファラデー効果を示すセンシングファイバと、前記第一光ファイバ伝送路を介して送られてきた光を直線偏光にして前記センシングファイバに出力するとともに、前記センシングファイバからの戻り光を偏光面が直交する２つの光に分離し、その分離した光を前記第一光ファイバ伝送路と前記第二光ファイバ伝送路に出力するセンサヘッドを備え、
前記光電変換器は、
前記第一光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第一受光素子と、
前記第一受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第一ＡＣ抽出部と、
前記第一受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第一ＤＣ抽出部と、
前記第一ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第一ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第一除算処理部と、
前記第二光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第二受光素子と、
前記第二受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第二ＡＣ抽出部と、
前記第二受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第二ＤＣ抽出部と、
前記第二ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第二ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第二除算処理部と、
前記第一除算処理部の出力と、前記第二除算処理部の出力に基づき、電流値に応じた値を求める演算部とを備えており、
さらに前記光電変換器は、前記演算部の出力に所定の乗算係数を掛ける補償処理部を有し、
前記所定の乗算係数は、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する誤差の影響がなくなる値としたことを特徴とする光ファイバ電流センサ。
【請求項６】
前記センサヘッドから前記第一光ファイバ伝送路に出力される光のＤＣ成分をＤＣＳ１、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光のＤＣ成分をＤＣＲとした場合に、
前記乗算係数は、
（２（ＤＣＳ１+ＤＣＲ））／（２ＤＣＳ１+ＤＣＲ）
に対応する値であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、架空送電線や地中送電線などの電力系統では事故点の探索が重要な課題であり、遠隔地点の電流の検出（測定）は欠かせない重要技術と言える。遠隔地での電流測定に関して、センシングファイバを通過する光のファラデー効果を利用して電流検出を行う光ファイバ電流センサがある。この光ファイバ電流センサは、電磁雑音の影響がなく、電気的な絶縁が容易であり、広帯域で測定でき、長距離信号伝送が可能である等の利点がある。光ファイバ電流センサは、磁界の大きさに比例して光の偏光面が回転するファラデー効果を示すセンシングファイバを導体の外周に周回状態に配置し、当該センシングファイバの先端に反射ミラーを取り付けて光を往復させる反射方式の構成がある。
【０００３】
図１は、反射方式の光ファイバ電流センサの一例を示している。図１に示すように、光ファイバ電流センサは、遠隔の測定点に配置される感知部２と、監視地に配置される光源３や所定の信号処理を行い電流値を求める光電変換器４と、それら測定点の感知部２と監視地の光源３，光電変換器４を結ぶ光ファイバ伝送路（第一，第二光ファイバ伝送路５ａ，５ｂ）を備えている。
【０００４】
感知部２は、電流値の測定対象の導体６の外周に周回状態に配置するセンシングファイバ２ａと、偏光子やファラデー回転子などの光学部品等を組み込んだセンサヘッド２ｂを備える。ファラデー回転子は、通過する光の偏光面を２２．５度回転する。さらにセンシングファイバ２ａの先端には、ミラーが配置され、センシングファイバ２ａ内を先端に向けて進む光は、当該ミラーで反射されてセンシングファイバ２ａ内を通って戻るように構成される。これにより、光の偏光面はファラデー回転子を往復することで４５度回転し、戻ってきた光は、検光子として機能する偏光子に至る。
【０００５】
第一，第二光ファイバ伝送路５ａ，５ｂのそれぞれの一端は、センサヘッド２ｂに接続され、第一光ファイバ伝送路５ａの他端には、偏波無依存型の光サーキュレータからなる３ポートの分光素子７に接続される。分光素子７の他のポートには、光源３と、光電変換器４内の第一受光素子４ａと、が接続される。また、第二光ファイバ伝送路５ｂの他端には、光電変換器４内の第二受光素子４ｂが接続される。
【０００６】
上記の光学的な構成によれば、まず、光源３からの光は、その一部が分光素子７を通過して第一光ファイバ伝送路５ａ内を進み、センサヘッド２ｂに至る。センサヘッド２ｂは、入力された無偏光の光を内蔵する偏光子で直線偏光にし、ファラデー回転子で偏光面を２２．５度回転させた後、センシングファイバ２ａに供給する。係る直線偏光は、センシングファイバ２ａ内を進み、先端のミラーで反射して戻ってくる。センシングファイバ２ａは、電流が流れる導体に巻き付けてあるので、電流によって発生する磁界の影響を受けて偏光面が回転する。偏光面の回転角度の大きさは、磁界の大きさ、すなわち電流値に依存する。
【０００７】
そして、センシングファイバ２ａ内を再び戻ってきた光は、センサヘッド２ｂの中のファラデー回転子で偏光面をさらに２２．５度回転して偏光子を通過し、２つの光に分けられ、第一光ファイバ伝送路５ａと、第二光ファイバ伝送路５ｂにそれぞれ与えられる。第一光ファイバ伝送路５ａ内を進む光は、分光素子７を経由して光電変換器４の第一受光素子４ａに入力し、第二光ファイバ伝送路５ｂを進む光は第二受光素子４ｂに入力する。
【０００８】
光ファイバ電流センサを取り付けた導体６に交流電流を通電すると、光ファイバ電流センサは、センサヘッド２ｂからＤＣ成分にＡＣ成分が重畳した２つの光信号を出力する。その２つの光信号は、上述したように第一光ファイバ伝送路５ａと第二光ファイバ伝送路５ｂに与えられる。それぞれの光信号の変調度（ＤＣ成分に対するＡＣ成分の比率：ＡＣ／ＤＣ）は、導体６に流れる電流値に比例しているため、変調度を求めることにより、導体６に流れる電流値を求めることができる。特に、光ファイバ伝送路の損失変動等により、信号の強度すなわち光電変換器４への受光量が変動したとしても、係る変動はＡＣ成分とＤＣ成分の両方に含まれるので、両成分を除算処理して求める変調度では、係る受光量の変動の影響をカットできるので好ましい。
【０００９】
なお、２つの光信号のＡＣ成分は位相が反転しているが、理想状態ではどちらの信号に基づいて変調度を求めても同じ値となるので、一方の信号に基づいて電流値を求めることもできる。しかし、実際には、例えばセンサヘッド２ｂの内部の光学部品の温度特性（４５度の光学バイアスが温度によって変化する）等に起因し、上記の２つの光信号の変調度は異なる。但し、例えば光学部品の温度特性に基づく光学バイアスの角度の変化は、光学バイアスが４５度より小さい場合は、一方の信号の変調度が小さくなり他方の信号の変調度が大きくなる。逆に光学バイアスが４５度より大きい場合は、一方の信号の変調度が大きくなり他方の信号の変調度が小さくなる。そこで、光学バイアスの温度特性を補償する方法として、両方の信号の変調度を平均化するものがある。
【００１０】
係る処理をするため、光電変換器４は、センサヘッド２ｂから第一，第二光ファイバ伝送路５ａ，５ｂを介して伝送され、受光した光信号を光電変換し所定の演算処理をすることにより検出電流に対応した電気信号を求め、出力する。そして、具体的な構成は、まず光電変換器４は、入力側に第一，第二受光素子４ａ，４ｂを備える。これらの受光素子は、例えばフォトダイオードなどで構成され、入力された光信号の強度に応じた電気信号（例えば電圧）に変換する。光電変換器４に入力される光信号は、ＤＣ成分でバイアスされた信号にＡＣ成分が重畳されている。そこで、第一受光素子４ａの出力には、第一ＡＣ抽出部４ｃと第一ＤＣ抽出部４ｄをそれぞれ接続し、各抽出部で第一受光素子４ａに入力された光信号のＡＣ成分ＡＣＳ１とＤＣ成分ＤＣＳ１をそれぞれ抽出する。同様に、第二受光素子４ｂの出力には、第二ＡＣ抽出部４ｅと第二ＤＣ抽出部４ｆをそれぞれ接続し、各抽出部で第二受光素子４ｂに入力された光信号のＡＣ成分ＡＣＳ２とＤＣ成分ＤＣＳ２をそれぞれ抽出する。第一ＡＣ抽出部４ｃと第一ＤＣ抽出部４ｄの出力は、次段の第一除算処理部４ｇに与えられる。同様に第二ＡＣ抽出部４ｅと第二ＤＣ抽出部４ｆの出力は、次段の第二除算処理部４ｈに与えられる。各除算処理部４ｇ，４ｈは、ＡＣ成分をＤＣ成分で除算する演算処理をする。これにより、各除算処理部４ｇ，４ｈは、第一，第二光ファイバ伝送路５ａ，５ｂを介して送られてきた各信号の変調度を求めることになる。
【００１１】
そして、第一除算処理部４ｇの出力は、加算処理部４ｊに直接与えられ、第二除算処理部４ｈの出力は、反転部４ｉを介して加算処理部４ｊに与えられる。上述したようにセンサヘッド２ｂから第一，第二光ファイバ伝送路５ａ，５ｂに出力される２つの信号は位相が反転しているため、一方（ここでは、第二光ファイバ伝送路５ｂ側）の信号の変調度を反転して加算することで、加算処理部４ｊでは、２つの信号の変調度（絶対値）の加算値を求める。この例では、その加算値を最終出力としているが、係る加算値を２で割ることで平均化される。
ここで、前記の温度変化等の外乱がない場合は、
ＡＣＳ１＝ＡＣＳ２＝ＡＣ
ＤＣＳ１＝ＤＣＳ２＝ＤＣ
となるため、最終出力Ｏｕｔｐｕｔは、
Ｏｕｔｐｕｔ＝２ＡＣ／ＤＣ    ……（１）
となる。
【００１２】
上述した従来のセンシングファイバの先端にミラーを設置した反射型の光ファイバ電流センサは、例えば特許文献１等に開示される。この特許文献１では、光電変換器の内部の演算処理部分は、平均化処理部としてまとめて記載している。また、具体的な演算処理を行う構成については、例えば特許文献２等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−１２８２０８号公報
【特許文献２】特許第３３４２７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来の光ファイバ電流センサは、光源３からセンサヘッドに光を供給する光ファイバ伝送路と、センサヘッドから出力する２つの光信号のうち１方の光信号を光電変換器に供給する光ファイバ伝送路を、第一光ファイバ伝送路５ａで共用している。そして、光源３から第一光ファイバ伝送路５ａに入射した光の一部は、その第一光ファイバ伝送路５ａを進む際に後方散乱光となって第一光ファイバ伝送路５ａを逆方向に進み分光素子７に戻る。この分光素子７に戻ってきた光は、第一受光素子４ａに入射する。この第一受光素子４ａに入射された戻り光は、ＤＣ成分ＤＣＲとなり、誤差となる。すなわち、図２に示すように、センサヘッド２ｂ側から分光素子７に向けて第一光ファイバ伝送路５ａ内を進む光は、センサヘッド２ｂから出力される光信号（ＤＣＳ１＋ＡＣＳ１）と、上記の後方散乱光等による戻り光ＤＣＲが存在する。よって、第一受光素子４ａに入射する光は、ＤＣＳ１＋ＤＣＲ＋ＡＣＳ１となる。一方、第二光ファイバ伝送路５ｂ側は、上記の戻り光は存在しないので、第二受光素子４ｂに入力される光は、ＤＣＳ２＋ＡＣＳ２となる。  よって、第一ＤＣ抽出部４ｄで抽出されるＤＣ成分は、ＤＣＳ１＋ＤＣＲとなり、第一除算処理部４ｇで演算処理される際の分母もＤＣＳ１＋ＤＣＲとなる。その結果、加算処理部４ｊで求めた値も、ＤＣＲを含むものとなり、検出精度が低下する
具体的な誤差を求めると、以下のようになる。例えば、温度変化等の外乱が無い状態では、
ＡＣＳ１＝ＡＣＳ２＝ＡＣ
ＤＣＳ１＝ＤＣＳ２＝ＤＣ
となるため、最終出力Ｏｕｔｐｕｔは、
Ｏｕｔｐｕｔ＝（ＡＣ（２ＤＣ＋ＤＣＲ））／（ＤＣ（ＤＣ＋ＤＣＲ））  ……（２）
となる。
式（１）と式（２）より、第一光ファイバ伝送路５ａの反射減衰量Ｒ１に起因した誤差は、
誤差＝（（式（２）／式（１））−１）×１００  ［％］
＝−ＤＣＲ／（２（ＤＣ＋ＤＣＲ））×１００ ……（３）
となる
【００１５】
また、光源３から出射した光の第一光ファイバ伝送路５ａへの入射光量をＰ０、第一光ファイバ伝送路５ａの反射減衰量をＲ１、第一光ファイバ伝送路の損失をＬ（往復のためＬ２）、センサヘッド２ｂの損失をＳとすると、ＤＣ、ＤＣＲは次式で表すことができる。
ＤＣ＝Ｐ０ＳＬ２      ……（４）
ＤＣＲ＝Ｐ０Ｒ１   ……（５）
【００１６】
そして、式（４）、（５）を式（３）に代入することで、下記式（６）に示すように第一光ファイバ伝送路５ａの反射減衰量に起因した誤差を表すことができる。
誤差＝−Ｒ１／（２（ＳＬ２＋Ｒ１））×１００ ……（６）
【００１７】
上記の式（６）から明らかなように、反射減衰量Ｒ１が多くなるほど誤差も大きくなる。反射減衰量Ｒ１を特定する戻り光の光量は、第一光ファイバ伝送路５ａが長いほど大きくなる。そのため、例えば山間部に設置した場合、現在は、長くても数ｋｍから１０ｋｍ程度であり、要求される測定精度ともあいまって、誤差が許容範囲内に収まるとしても、例えば、光ファイバ伝送路の長さが２０ｋｍなどとさらに長距離になると、光ファイバ伝送路の戻り光等に基づく誤差の影響が無視できなくなる。また、要求される測定精度が高くなると、既存の設置長さでも係る誤差の影響が無視できなくなるおそれもある。
【００１８】
また、例えば、第一光ファイバ伝送路５ａへの入射光量Ｐ０を１０ｄＢｍ（１０ｍＷ）、第一光ファイバ伝送路５ａの損失Ｌを１０ｄＢ（１０分の１に減衰）、第一光ファイバ伝送路５ａの反射減衰量Ｒ１を３０ｄＢ（１０００分の１に減衰）、センサヘッドの損失Ｓを１０ｄＢ（１０分の１に減衰）とし、これらの値を式（６）に代入する。すると、第一光ファイバ伝送路５ａの反射減衰量に起因した誤差は、約−２５％となる。この値は、第一光ファイバ伝送路５ａの長さが、例えば１０ｋｍ程度に対応する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決するために、本発明の光ファイバ電流センサは、（１）測定点に配置される感知部と、測定点から離れた位置に配置される光源及び光電変換器と、前記感知部と前記光電変換器とを接続する第一光ファイバ伝送路，第二光ファイバ伝送路と、を備えた光ファイバ電流センサであって、前記光源からの光は、前記第一光ファイバ伝送路を用いて前記感知部に伝送され、前記感知部は、導体の外周に周回状態に配置する磁界に比例して光の偏光面が回転するファラデー効果を示すセンシングファイバと、前記第一光ファイバ伝送路を介して送られてきた光を直線偏光にして前記センシングファイバに出力するとともに、前記センシングファイバからの戻り光を偏光面が直交する２つの光に分離し、その分離した光を前記第一光ファイバ伝送路と前記第二光ファイバ伝送路に出力するセンサヘッドを備え、前記光電変換器は、前記第一光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第一受光素子と、前記第一受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第一ＡＣ抽出部と、前記第一受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第一ＤＣ抽出部と、前記第一ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第一ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第一除算処理部と、前記第二光ファイバ伝送路から送られてきた光を受光し、受光した光強度に応じた電圧を出力する第二受光素子と、前記第二受光素子の出力からＡＣ成分を抽出する第二ＡＣ抽出部と、前記第二受光素子の出力からＤＣ成分を抽出する第二ＤＣ抽出部と、前記第二ＡＣ抽出部の出力に基づく値を前記第二ＤＣ抽出部の出力に基づく値で除算する第二除算処理部と、前記第一除算処理部の出力と、前記第二除算処理部の出力に基づき、電流値に応じた値を求める演算部とを備えたものを前提とする。
【００２０】
そして、前記光電変換器は、前記第一ＤＣ抽出部と前記第一除算処理部との間にＤＣ補正処理部を設け、前記ＤＣ補正処理部は、前記第一ＤＣ抽出部の出力からＤＣ補正値設定部で設定された補正値を減算する処理を実行する機能を持ち、前記補正値は、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光に基づくＤＣ成分に対応する値とした。
【００２１】
演算部は、実施形態では、加算処理部３０と反転部２９に対応する。また、実施形態では、第二除算処理部の出力を反転部２９で反転処理したものを加算処理部３０で第一除算処理部の出力と加算したが、反転部２９を設けないとともに、加算処理部に換えて減算処理部としても良い。また、実施形態では、２つの除算処理部の出力（変調度に対応する値）を加算処理したが、本発明はこれに限ることはなく、例えば、係る加算処理したものに対して２で除算して平均化してもよい。
【００２２】
本発明によれば、第一ＤＣ抽出部の出力から、第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光に基づくＤＣ成分に対応する値である補正値を減算する処理を行うため、第一除算処理部に与えられるＤＣ成分は、第一光ファイバ伝送路からの戻り光のＤＣ成分が無くなり、第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因した誤差を補償することができる。
【００２３】
（２）上記の前提の光ファイバ電流センサであって、さらに前記光電変換器は、前記第一ＡＣ抽出部と、前記第一除算処理部の間に、除算補償処理部を配置し、前記除算補償処理部は、前記第一ＡＣ抽出部の出力に対し、乗算係数設定部から設定された所定の乗算係数を掛ける乗算機能を有し、前記所定の乗算係数は、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する誤差の影響がなくなる値とするとよい。（３）上記の（２）の発明を前提とし、前記誤差の影響がなくなる値は、前記第一除算処理部の出力に、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光に基づくＤＣ成分の影響がなくなる値とするとよい。（４）上記の（２），（３）の発明を前提とし、前記センサヘッドから前記第一光ファイバ伝送路に出力される光のＤＣ成分をＤＣＳ１、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光のＤＣ成分をＤＣＲとした場合に、
前記乗算係数は、
（ＤＣＳ１+ＤＣＲ）／ＤＣＳ１
に対応する値とするとよい。
【００２４】
これら（２）から（４）の発明によれば、第一ＡＣ抽出部の値を補正して、第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因した誤差を補償する。すなわち、第一光ファイバ伝送路側の変調度を求める第一除算処理部の入力となるＡＣ成分は、第一ＡＣ抽出部から出力される第一光ファイバ伝送路側のＡＣ成分に、所定の乗算係数を掛けた値となる。係る乗算係数を適宜に設定することで、第一除算処理部における除算処理で、第一ＤＣ抽出部で抽出された戻り光に基づく直流成分を除去し、第一除算処理の出力を、第一光ファイバ伝送路を介して送られてくる電流値に基づく正しい変調度として求めることができる。よって、最終的に光電変換器からの出力も、第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に基づく誤差のないものとなる。
【００２５】
（５）上記の前提の光ファイバ電流センサであって  さらに前記光電変換器は、前記演算部の出力に所定の乗算係数を掛ける補償処理部を有し、前記所定の乗算係数は、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する誤差の影響がなくなる値とするとよい。（６）上記の（５）の発明を前提とし、前記センサヘッドから前記第一光ファイバ伝送路に出力される光のＤＣ成分をＤＣＳ１、前記第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光のＤＣ成分をＤＣＲとした場合に、
前記乗算係数は、
（２（ＤＣＳ１+ＤＣＲ））／（２ＤＣＳ１+ＤＣＲ）
に対応する値とするとよい。
【００２６】
これら（５），（６）の発明によれば、演算部（例えば実施形態では、加算処理部）の出力を補正して、第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因した誤差を補償する。すなわち、演算部の出力に掛ける乗算係数を、例えば、第一光ファイバ伝送路の反射減衰量に起因する戻り光の直流成分が関係する項の逆数に基づく値等にすることで、係る項と乗算係数が打ち消し合って、反射減衰量の影響を解消できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、光ファイバ伝送路による反射減衰量の影響を抑制できるため、より精度の良い電流計測が行える。その結果、光ファイバ伝送路の長さを長距離にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来例を示すブロック図である。
【図２】従来の問題を説明する図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ電流センサの第一実施形態を示すブロック図である。
【図４】第一実施形態における初期設定を説明する図である。
【図５】第一実施形態における初期設定を説明する図である。
【図６】第一実施形態における初期設定を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ファイバ電流センサの第二実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る光ファイバ電流センサの第三実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る光ファイバ電流センサの第三実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る光ファイバ電流センサについて、図面を参照しつつ説明する。図３は、光ファイバ電流センサの第一実施形態を示している。光ファイバ電流センサは、遠隔の測定点に配置される感知部１０と、監視地に配置される光源１３や所定の信号処理を行い電流値に対応する値・情報を求める光電変換器２０と、それら測定点の感知部１０と監視地の光源１３，光電変換器２０を結ぶ光ファイバ伝送路（第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂ）を備えている。
【００３０】
感知部１０ は、電流値の測定対象の導体１６の外周に周回状態に配置するセンシングファイバ１１と、偏光子やファラデー回転子などの光学部品等を組み込んだセンサヘッド１２を備える。ファラデー回転子は、通過する光の偏光面を２２．５度回転する。さらにセンシングファイバ１１の先端には、ミラーが配置され、センシングファイバ１１内を先端に向けて進む光は、当該ミラーで反射されてセンシングファイバ１１内を通って戻るように構成される。これにより、光の偏光面はファラデー回転子を往復することで４５度回転し、戻ってきた光は、検光子として機能する偏光子に至る。
【００３１】
光源１３は、例えば無偏光で高出力の光を発することができるものがよく、例えば、希土類元素添加物ファイバを半導体レーザ等の励起用光源で励起することにより生じた自然放出光がファイバ内を導波するに従い増幅する現象を利用した光源（ＡＳＥ）を使用する。ＡＳＥは、出力光量が大きい（数十ｍＷ）、時間的コヒーレンスが低い、空間的コヒーレンスが高いなどの特徴を有しており、光ファイバ電流センサの光源として適している。また、出力光の偏光度は小さいため、偏光解消素子による無偏光化が容易となる。
【００３２】
第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂは、例えば単一モード光ファイバを使用する。また、長距離伝送に用いるため、適宜位置にコネクタを配置し、当該単一モード光ファイバを直列に接続してそれぞれの光ファイバ伝送路を構成する。
【００３３】
第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂのそれぞれの一端は、センサヘッド１２に接続され、第一光ファイバ伝送路１５ａの他端には、偏波無依存型の光サーキュレータからなる３ポートの分光素子１７に接続される。分光素子１７の他のポートには、光源１３と、光電変換器２０内の第一受光素子２１と、が接続される。また、第二光ファイバ伝送路１５ｂの他端には、光電変換器２０内の第二受光素子２２が接続される。
【００３４】
上記の光学的な構成は、基本的に図１に示す従来のものと同様である。すなわち、まず、光源１３からの光は、その一部が分光素子１７を通過して第一光ファイバ伝送路１５ａ内を進み、センサヘッド１２に至る。センサヘッド１２は、入力された無偏光の光を内蔵する偏光子で直線偏光にし、ファラデー回転子で偏光面を２２．５度回転させた後、センシングファイバ１１に供給する。係る直線偏光は、センシングファイバ１１内を進み、先端のミラーで反射して戻ってくる。センシングファイバ１１は、電流が流れる導体に巻き付けてあるので、電流によって発生する磁界の影響を受けて偏光面が回転する。偏光面の回転角度の大きさは、磁界の大きさすなわち電流値に依存する。
【００３５】
そして、センシングファイバ１１内を再び戻ってきた光は、センサヘッド１２の中のファラデー回転子で偏光面をさらに２２．５度回転させた後、偏光面が直交する２つの光（第一偏光，第二偏光）に分けられ、第一光ファイバ伝送路１５ａと、第二光ファイバ伝送路１５ｂにそれぞれ与えられる。第一光ファイバ伝送路１５ａ内を進む光は、分光素子１７を経由して光電変換器２０の第一受光素子２１に入力し、第二光ファイバ伝送路１５ｂを進む光は第二受光素子２２に入力する。これら光学系の構成については、従来のものと基本的に同様のもので実現できる。そして、本実施形態では、後述するように、光ファイバ伝送路の反射減衰量の影響を抑制できるため、光ファイバ伝送路の長さは、従来のものよりも長くできる。
【００３６】
光ファイバ電流センサを取り付けた導体１６に交流電流を通電すると、光ファイバ電流センサは、センサヘッド１２からＤＣ成分にＡＣ成分が重畳した２つの光信号を出力する。その２つの光信号は、上述したように第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂに与えられる。それぞれの光信号の変調度（ＤＣ成分に対するＡＣ成分の比率：ＡＣ／ＤＣ）は、導体１６に流れる電流値に比例しているため、変調度を求めることにより、導体１６に流れる電流値を求めることができる。そして両方の信号の変調度を平均化することで、温度特性に基づく影響等をなくすようにする。
【００３７】
係る処理をするため、光電変換器２０は、入力側に第一，第二受光素子２１，２２を備える。これらの受光素子は、例えばフォトダイオードなどで構成され、入力された光信号の強度に応じた電気信号（例えば電圧）に変換する。
【００３８】
第一受光素子２１の出力には、第一ＡＣ抽出部２３と第一ＤＣ抽出部２４をそれぞれ接続する。これにより、第一ＡＣ抽出部２３は、第一受光素子２１に入力された光信号のＡＣ成分ＡＣＳ１を抽出する。また、第一ＤＣ抽出部２４は、第一受光素子２１に入力された光信号のＤＣ成分、すなわち、センサヘッド１２から出力される電流値に応じた本来の光信号のＤＣ成分ＤＣＳ１に、第一光ファイバ伝送路１５ａの反射減衰量等に起因する戻り光に基づくＤＣ成分ＤＣＲが加わったものを抽出する。よって、第一ＤＣ抽出部２４からは、「ＤＣＳ１＋ＤＣＲ」の電圧が出力される。
【００３９】
また、第二受光素子２２の出力には、第二ＡＣ抽出部２５と第二ＤＣ抽出部２６をそれぞれ接続する。各抽出部２５，２６は、第二受光素子２２に入力された光信号のＡＣ成分ＡＣＳ２とＤＣ成分ＤＣＳ２をそれぞれ抽出する。これらの構成は従来と同様である。
【００４０】
そして、第一ＡＣ抽出部２３の出力は、直接次段の第一除算処理部２７に与えるが、第一ＤＣ抽出部２４の出力は、ＤＣ補正処理部３２の一方の入力に与えられ、そのＤＣ補正処理部３２の出力が第一除算処理部２７に与えられるようにする。このＤＣ補正処理部３２の他方の入力には、ＤＣ補正値設定部３１の出力が与えられる。ＤＣ補正値設定部３１は、例えば、各種の数値を指定・入力する入力機器を備え、その入力機器を用いて指定された電圧値の直流電圧を出力する。この指定された電圧値は、第一光ファイバ伝送路５ａの反射減衰量等に起因する戻り光に基づくＤＣ成分ＤＣＲに対応する値である。
【００４１】
ＤＣ補正処理部３２は、第一ＤＣ抽出部２４から与えられた値（電圧値：「ＤＣＳ１＋ＤＣＲ」）から、ＤＣ補正値設定部３１から与えられた補正値ＤＣＲを引く処理を実行する。このように第一受光素子２１で受信した光信号のＤＣ成分（ＤＣＳ１＋ＤＣＲ）から、第一光ファイバ伝送路１５ａの反射減衰量に起因したＤＣ成分（ＤＣＲ）を引くことにより、ＤＣ補正処理部３２からは、センサヘッド１２から出力される電流値に応じた本来の光信号のＤＣ成分ＤＣＳ１が出力される。よって、第一光ファイバ伝送路１５ａの反射減衰量に起因した誤差が補償される。
【００４２】
第一除算処理部２７は、与えられたＡＣ成分をＤＣ成分で除算する。上述したように、第一除算処理部２７に与えられるＤＣ成分は、電流値に応じた本来の光信号のＤＣ成分ＤＣＳ１となる。よって、第一除算処理部２７は、ＡＣＳ１／ＤＣＳ１を実行し、測定対象の電流値に応じた第一光ファイバ伝送路１５ａを介して送られてきた信号の正しい変調度が求まる。
【００４３】
一方、第二ＡＣ抽出部２５と第二ＤＣ抽出部２６の出力は、次段の第二除算処理部２８に与えられる。第二除算処理部２８は、ＡＣ成分ＡＣＳ２をＤＣ成分ＤＣＳ２で除算する演算処理をする。第二除算処理部２８は、第二光ファイバ伝送路１５ｂを介して送られてきた信号の変調度を求めることになる。
【００４４】
そして、第一除算処理部２７の出力は、直接加算処理部３０に与えられ、第二除算処理部２８の出力は、反転部２９を介して加算処理部３０に与えられる。センサヘッド１２から第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂに出力される２つの信号は位相が反転しているため、一方（ここでは、第二光ファイバ伝送路１５ｂ側）の信号の変調度を反転して加算することで、加算処理部３０では、２つの信号の変調度（絶対値）の加算値を求める。この例では、その加算値を最終出力としているが、係る加算値を２で割ることで平均化される。
【００４５】
本実施形態では、加算処理部３０に与えられる２つの信号の変調度は、いずれも光ファイバ伝送路の反射減衰量（戻り光）の影響がなく、導体１６に流れる電流の値に応じた正しいものとなっているため、加算処理部３０からの出力に基づいて導体１６に流れる電流値を精度良く求めることができる。
【００４６】
また、ＤＣ補正値設定部３１に設定するＤＣ補正値は、初期設定として設定し、実際の導体１６の電流値の計測時には固定値とする。この初期設定は、各種の方法を採ることができ、一例を示すと、下記の３つのものがある。係る３つの初期設定により、簡単、かつ、精度良くＤＣ補正値を求め、設定することができるが、本発明は、これら３つの方法に限ることはなくその他の各種の設定方法を用いてもよい。
［ＤＣ補正値の初期設定１］
【００４７】
ＤＣ補正値設定部３１に設定するＤＣ補正値は、光パルス試験器（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ：ＯＴＤＲ）を用いて、実際の光ファイバ電流センサに用いる光ファイバ伝送路の反射減衰量Ｒ１を求め、それからＤＣ補正値ＤＣＲを求め、固定値としてセットする。すなわち、まず光パルス試験器を実際に使用する第一光ファイバ伝送路１５ａの一端（例えば、分光素子１７と接続される側）に接続し、光パルス試験器から所定の光量Ｐ１の光を第一光ファイバ伝送路１５ａに入射し、戻り光Ｐ２を検出する。そして、Ｒ１＝Ｐ２／Ｐ１により反射減衰量Ｒ１を測定する。実際の第一光ファイバ伝送路１５ａを用いて反射減衰量を求めるため、例えば第一光ファイバ伝送路がコネクタ接続される場合、コネクタの部分での影響も分かる。
【００４８】
次いで、分光素子を介して第一光ファイバ伝送路１５ａに入射する光量Ｐ０を測定する。そして、上記のようにして求めたＲ１，Ｐ０から、ＤＣ補正値ＤＣＲを求める（ＤＣＲ＝Ｐ０×Ｒ１）。この求めたＤＣ補正値を、ユーザが上記の入力機器を用いて入力し、ＤＣ補正値設定部３１にセットする。これにより、ＤＣ補正値設定部３１は、ＤＣ補正値ＤＣＲの直流電圧を出力する。
［ＤＣ補正値の初期設定２］
【００４９】
図４，図５は、２番目の初期設定の手法を説明する図である。図４に示すように、まず、実際に使用する長距離の第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続しない状態で光学系を構成する。つまり、センサヘッド１２と分光素子１７との間、並びにセンサヘッド１２と光電変換器２０の第二受光素子２２との間をそれぞれ初期設定用のファイバ長の短い光ファイバ伝送路４０で接続する。この光ファイバ伝送路４０は、センサヘッド１２と分光素子１７の間で光の送受ができ、またセンサヘッド１２から出力される光が第二受光素子２２に受信できればよいので、ファイバ長は短いものほどよい。このように光学系を構成することで、光源１３から出射された光は、分光素子１７→光ファイバ伝送路４０→センサヘッド１２→センシングファイバ１１と進み、センシングファイバ１１の先端で反射してセンサヘッド１２に戻る。そして、センサヘッド１２から出力される２つの光は、それぞれ２つの光ファイバ伝送路４０を経由して第一，第二受光素子２１，２２に至る。このとき、光ファイバ伝送路４０の全長は短いため、反射減衰量の影響がないか無視できるほど小さいので、分光素子１７からセンサヘッド１２へ向けて進む光の戻り光をほぼなくすことができる。
【００５０】
そこで、ＤＣ補正値設定部３１の値をゼロにし、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度Ｈ１を求める。この変調度Ｈ１を求めた際の第一受光素子２１で受光した光は反射減衰量の影響を受けていないため、戻り光のＤＣ成分ＤＣＲはなく、補正値設定部３１の出力もゼロである。よって、第一除算処理部２７から出力される変調度Ｈ１は、ＡＣＳ１／ＤＣＳ１となる。つまり、このとき求めた変調度Ｈ１は、電流値Ｉ１に対応した変調度となる。
【００５１】
また、変調度Ｈ１を求める具体的な処理は、例えば第一除算処理部２７の出力にモニタ端子を設け、そのモニタ端子の電圧値を測定し、その電圧値を変調度Ｈ１とする。この電圧値（変調度Ｈ１）は、例えば初期設定を行うユーザが紙などに書いて記録する。また、光電変換器あるいは別途用意した初期設定用機器内のメモリに記憶させるようにしてもよい。この場合の初期設定用機器は、モニタ端子に接続し、そこに出力されている電圧値を検出し、検出した電圧値をメモリに格納する機能を持つ。
【００５２】
次に、図５に示すように、第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続し、正規の光ファイバ電流センサの光学系を構成する。その状態で、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度を求める。具体的には、例えば第一除算処理部２７から出力される電圧をモニタする。次いで、ＤＣ補正値設定部３１に設定する値を換え、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度を求める。この求めた変調度と、第一,第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂの未接続時の変調度Ｈ１と比較し、一致したときのＤＣ補正値設定部３１の値ＤＣＸを、ＤＣ補正値としてセットし、初期設定を終了する。この設定したＤＣＸは、ＤＣＲとほぼ等しいので、ＤＣ補正値設定部３１にＤＣＸをセットした場合の第一除算処理部２７から出力される変調度は、測定対象の電流値に対応したものとなる。
【００５３】
実際の調整は、例えば既知の電流Ｉ１を通電した状態を維持しつつ、ＤＣ補正値設定部３１の値をゼロから徐々に増加させ、第一除算処理部２７の出力値（変調度）がＨ１になったときのＤＣ補正値設定部３１の値で固定することで実現できる。変調度がＨ１と一致したか否かは、例えば、第一除算処理部２７のモニタ端子に電圧計等を接続し、ユーザがモニタ端子の電圧値を監視する。そして、紙などに記録したＨ１になったか否かをユーザ自身が判定する。また、所定のメモリに記録した場合、例えば、第一除算処理部２７の出力（電圧値）と、メモリに記憶した値とを装置側で比較し、一致した場合にその旨を報知（例えば、ランプの点灯、警報音出力等）するとよい。さらに、ＤＣ補正値設定部３１に対する電圧値の設定も自動的に行う設定機能を備え、上記の装置側で比較を行った結果を係る設定機能にフィードバックするようにすると良い。つまり、変調度が一致するまでは、ＤＣ補正値設定部３１に設定する電圧値を徐々に上昇していき、一致した時に自動的に上昇を終了すると良い。
【００５４】
この初期設定の方法によれば、第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂを未接続の状態で得られる第一受光素子２１側の変調度Ｈ１は、第一光ファイバ伝送路１５ａの反射減衰量の影響を受けていない。そのため、第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂを接続した状態で、第一受光素子２１側の変調度を光ファイバ伝送路未接続状態の値にすることにより、第一光ファイバ伝送路１５ａの反射減衰量に起因した誤差を補償することができる。
【００５５】
［ＤＣ補正値の初期設定３］
図６は、３番目の初期設定の手法を説明する図である。図６に示すように、第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続し、正規の光ファイバ電流センサの光学系を構成する。その状態で、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第二受光素子２２で受光した光の変調度Ｈ２を求める。具体的には、例えば反転部２９から出力される電圧をモニタする。
【００５６】
次いで、ＤＣ補正値設定部３１に設定する値を適宜換え、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度Ｈ１を求める。この求めた変調度Ｈ１が、第二光ファイバ伝送路１５ｂ（第二受光素子２２）側の変調度Ｈ２と同じになるようなＤＣ補正値設定部３１の値ＤＣＸを求め、それを補正値としてセットし、初期設定を終了する。
【００５７】
第二光ファイバ伝送路１５ｂはセンサヘッド１２からの戻り光専用の伝送路であるため、光ファイバ伝送路の反射減衰量が光ファイバ電流センサの誤差に影響を及ぼすことはない。そのため、上述したように第一，第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂを接続した状態で第二光ファイバ伝送路１５ｂの変調度Ｈ２を測定し、第一光ファイバ伝送路１５ａ側の変調度Ｈ１を第二光ファイバ伝送路１５ｂ側の変調度Ｈ２と同じ値にすることにより、光ファイバ伝送路１の反射減衰量に起因した誤差を補償することができる。なお、この初期設定は、センサヘッド１２から出力される２つの信号のＤＣ成分が等しく、ＡＣ成分が反転状態の時に行うと良い。
【００５８】
［第二実施形態］
図７は、本発明の第二実施形態を示している。この実施形態では、第一ＡＣ抽出部２３と、第一除算処理部２７の間に、除算補償処理部３６を配置し、変調度を求める第一除算処理部２７に与えるＡＣ成分に所定の係数を掛けることで、第一除算処理部２７の出力が第一光ファイバ伝送路１５ａにより生じる余分なもの（反射減衰量）の影響が無くなるようにする。
【００５９】
具体的には、除算補償処理部３６は、第一ＡＣ抽出部２３から与えられるＡＣ成分ＡＣＳ１に対し、所定の乗算係数Ｂを掛ける乗算機能を有する。この乗算係数Ｂは、乗算係数設定部３５から設定される。
【００６０】
この乗算係数Ｂは、（ＤＣＳ１+ＤＣＲ）／ＤＣＳ１に対応する値とする。このようにすることで、除算補償処理部３６では、ＡＣＳ１×Ｂの演算処理を実行すると、第一除算処理部２７は、ＡＣ成分／ＤＣ成分を演算処理するため、
（ＡＣＳ１×Ｂ）／（ＤＣＳ１＋ＤＣＲ）
＝ＡＣＳ１／ＤＣＳ１
【００６１】
となり、ＤＣＲの項がなくなる。よって、第一除算処理部２７から出力されて次段の加算処理部３０に与えられる第一光ファイバ伝送路１５ａ側の変調度は、反射減衰量の影響が補償され、測定対象の電流値に応じたものとなり、精度の良い電流値の計測ができる。
【００６２】
また、光電変換器２０内の第二光ファイバ伝送路１５ｂ側の各処理部や、光学系を構成するその他の構成は、第一実施形態と同様であるため、対応する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
乗算係数設定部３５に設定する乗算係数値は、初期設定として設定し、実際の導体１６の電流値の計測時には固定値とする。この初期設定は、各種の方法を採ることができ、一例を示すと、下記の２つのものがある。係る２つの初期設定により、簡単、かつ、精度良く乗算係数Ｂを求め、設定することができるが、本発明は、これら２つの方法に限ることはなくその他の各種の設定方法を用いてもよい。
【００６４】
［乗算係数の初期設定１］
まず、実際に使用する長距離の第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続しない状態で光学系を構成する。つまり、センサヘッド１２と分光素子１７との間、並びにセンサヘッド１２と光電変換器２０の第二受光素子２２との間をそれぞれファイバ長の短い初期設定用の光ファイバ伝送路で接続する。具体的な図示は省略するが、図４に示した「ＤＣ補正値の初期設定２」における初期設定用の光学系と同様とするとよい。
【００６５】
そして、乗算係数設定部３５の値を１にし、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度Ｈ１を求める。このとき求めた変調度Ｈ１は、反射減衰量の影響を受けていないため、戻り光のＤＣ成分ＤＣＲはなく、乗算係数設定部３５の値も１であるため、除算補正処理部３６の出力はＡＣＳ１となるので、除算処理部２７から出力される変調度Ｈ１は、ＡＣＳ１／ＤＣＳ１となる。つまり、このとき求めた変調度Ｈ１は、電流値Ｉ１に対応した変調度となる。
【００６６】
次に、第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続し、正規の光ファイバ電流センサの光学系を構成する。その状態で、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、乗算係数設定部３５の値を換えながら、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度を求める。この求めた変調度が、第一,第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂの未接続時の変調度Ｈ１と比較し、両者が同じ値になるように乗算係数設定部３５の値を調整し、初期設定を終了する。
【００６７】
［乗算係数の初期設定２］
第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続し、正規の光ファイバ電流センサの光学系を構成する。その状態で、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第二受光素子２２で受光した光の変調度Ｈ２を求める。具体的には、例えば反転部２９から出力される電圧をモニタする。
【００６８】
次いで、乗算係数設定部３５の値を換え、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの第一受光素子２１で受光した光の変調度Ｈ１を求める。この求めた変調度Ｈ１が、第二光ファイバ伝送路１５ｂ（第二受光素子２２）側の変調度Ｈ２と同じになるような乗算係数設定部３５の値を調整し、初期設定を終了する。
【００６９】
［第三実施形態］
図８，図９は、本発明の第三実施形態を示している。この実施形態では、加算処理部３０の出力に、補償処理部３７を配置し、２つの変調度を加算した加算処理部３０の出力に所定の係数を掛けることで、第一光ファイバ伝送路により生じる余分なもの（反射減衰量）の影響が無くなるようにする。
【００７０】
具体的には、補償処理部３７は、加算処理部３０の出力値に対し、所定の乗算係数Ｂを掛ける乗算機能を有する。つまり、加算処理部３０においてゲイン調整を行う。この乗算係数Ｂは、乗算係数設定部３８から設定される。
【００７１】
ここで、図８中、補償処理部３７内の近似式について説明する。まず、温度変化等の外乱がない場合は、反射減衰量ＤＣＲの影響を差し引いた第一光ファイバ伝送路１５ａの戻り信号の変調度ＡＣＳ１／ＤＣＳ１と、第二光ファイバ電送路１５ｂの戻り信号の変調度ＡＣＳ２／ＤＣＳ２はほぼ等しいので、次式が成り立つ。
ＡＣＳ１／ＤＣＳ１＝ＡＣＳ２／ＤＣＳ２
ＡＣＳ１＝（ＡＣＳ２／ＤＣＳ２）ＤＣＳ１      ……（７）
この式（７）を、図８の加算処理部３０内に記載した式に代入すると、以下のようになる。
ＡＣＳ２（２ＤＣＳ１＋ＤＣＲ）／（ＤＣＳ２（ＤＣＳ１＋ＤＣＲ）    ……（８）
乗算係数Ｂは、最終出力（ＯｕｔＰｕｔ）が２ＡＣＳ２／ＤＣＳ２となるように式（８）に掛ける定数であるため、次式で表すことができ、乗算係数Ｂが求まる。
【００７２】
【数１】
2014190879.tif 000003
【００７３】
この乗算係数Ｂは、（２（ＤＣＳ１+ＤＣＲ））／（２ＤＣＳ１+ＤＣＲ）に対応する値とする。このようにすることで、補償処理部３７では、図８中、補償処理部３７内部の演算式を実行する。図示するように、ＤＣＲを含む項がなくなるので、最終的な出力は、反射減衰量の影響を受けない測定対象の電流値に対応する正しい値となる。なお、その他の構成並びに作用効果は、上述した各実施形態と同様であるため、対応する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７４】
乗算係数設定部３８に設定する乗算係数値は、初期設定として設定し、実際の導体１６の電流値の計測時には固定値とする。この初期設定は、各種の方法を採ることができ、一例を示すと、下記の通りである。係る初期設定により、簡単、かつ、精度良く乗算係数Ｂを求め、設定することができるが、本発明は、この方法に限ることはなくその他の各種の設定方法を用いてもよい。
【００７５】
［乗算係数の初期設定］
まず、図９に示すように、実際に使用する長距離の第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続しない状態で光学系を構成する。つまり、センサヘッド１２と分光素子１７との間、並びにセンサヘッド１２と光電変換器２０の第二受光素子２２との間をそれぞれファイバ長の短い初期設定用の光ファイバ伝送路４０で接続する。
【００７６】
そして、乗算係数設定部３８の値を１にし、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、そのときの補償処理部３７の出力（光電変換器２０の出力）を求め、記録する。このとき求めた出力は、反射減衰量の影響を受けていないため、電流値Ｉ１に対応した正しい出力となる。
【００７７】
次に、図８に示すように、第一光ファイバ伝送路１５ａと第二光ファイバ伝送路１５ｂを接続し、正規の光ファイバ電流センサの光学系を構成する。その状態で、導体１６に既知の電流Ｉ１を通電し、乗算係数設定部３８の値を換えながら、そのときの補償処理部３７の出力（光電変換器２０の出力）を求める。この求めた出力が、第一,第二光ファイバ伝送路１５ａ，１５ｂの未接続時の出力と同じ値になるように乗算係数設定部３８の値を調整し、初期設定を終了する。
【符号の説明】
【００７８】
１０  感知部
１１  センシングファイバ
１２  センサヘッド
１５ａ  第一光ファイバ伝送路
１５ｂ  第二光ファイバ伝送路
２０  光電変換器
２１  第一受光素子
２２  第二受光素子
２３  第一ＡＣ抽出部
２４  第一ＤＣ抽出部
２５  第二ＡＣ抽出部
２６  第二ＤＣ抽出部
２７  第一除算処理部
２８  第二除算処理部
２９  反転部
３０  加算処理部
３１  ＤＣ補正値設定部
３２  ＤＣ補正処理部
３５  乗算係数設定部
３６  除算補償処理部
３７  補償処理部
３８  乗算係数設定部
４０  光ファイバ伝送路（初期設定用）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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