(57)【要約】【課題】ファラデー効果を利用して電流を測定する光ファイバ電流センサおよび電流測定方法において、電流測定値の温度依存性を十分に低減させる。特に、温度変化に対する高次の依存性を除去する。【解決手段】光ファイバ電流センサは、センサファイバ１１と、センサファイバ１１からの出射光を偏波面が互いに直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離素子１３と、分離された２つの偏光成分を光電気変換によりそれぞれ第１信号および第２信号に変換し、第１信号の直流成分と交流成分の比Ｓ１および第２信号の直流成分と交流成分の比Ｓ２を演算式に代入してファラデー回転角を演算する信号処理部１５と、を具備し、上記の演算式は、ファラデー回転角と温度の関数としてそれぞれ表される比Ｓ１の方程式および比Ｓ２の方程式を、ファラデー回転角と温度を未知数とする連立方程式としてファラデー回転角について解いた式である。【選択図】図１
2011214959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサファイバに直線偏光を伝搬させ、該センサファイバの近傍に設置された導体を流れる被測定電流により生じる磁界によって前記直線偏光に付与されるファラデー回転角を検出することで、前記被測定電流を測定する光ファイバ電流センサにおいて、
前記センサファイバと、
前記センサファイバからの出射光を偏波面が互いに直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段によって分離された２つの偏光成分を光電気変換によりそれぞれ第１信号および第２信号に変換し、該第１信号の直流成分と交流成分の比Ｓ１および該第２信号の直流成分と交流成分の比Ｓ２を演算式に代入して前記ファラデー回転角を演算する信号処理手段と、を具備し、
前記演算式は、ファラデー回転角と温度の関数としてそれぞれ表される前記比Ｓ１の方程式および前記比Ｓ２の方程式を、ファラデー回転角と温度を未知数とする連立方程式としてファラデー回転角について解いた式である
ことを特徴とする光ファイバ電流センサ。
【請求項２】
前記センサファイバにおける基準温度でのファラデー回転角をφ０，基準温度からの温度変化量をＴ，光学バイアスの温度依存係数をα，前記センサファイバにおけるファラデー回転角の温度依存係数をβとしたとき、
前記比Ｓ１の方程式は、
Ｓ１＝２・（１＋β・Ｔ）・φ０／（１＋α・Ｔ）
であり、
前記比Ｓ２の方程式は、
Ｓ２＝−２・（１＋β・Ｔ）・φ０／（１−α・Ｔ）
であり、
前記演算式は、
φ０＝Ｓ１・Ｓ２／｛（β／α−１）・Ｓ１＋（β／α＋１）・Ｓ２｝
であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ電流センサ。
【請求項３】
前記センサファイバにおける基準温度でのファラデー回転角をφ０，基準温度からの温度変化量をＴ，光学バイアスの温度依存係数をα，前記センサファイバにおけるファラデー回転角の温度依存係数をβとしたとき、
前記比Ｓ１の方程式は、
Ｓ１＝２・（１＋β・Ｔ）・ｃｏｓ（α・Ｔ）・φ０／（１＋ｓｉｎ（α・Ｔ））
であり、
前記比Ｓ２の方程式は、
Ｓ２＝−２・（１＋β・Ｔ）・ｃｏｓ（α・Ｔ）・φ０／（１−ｓｉｎ（α・Ｔ））
であり、
前記演算式は、
φ０＝Ｓ１・Ｓ２／｛（Ｓ２−Ｓ１）・（１＋Ａ・β／α）・ｃｏｓＡ｝，
Ａ＝ｓｉｎ−１｛（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ２−Ｓ１）｝
であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ電流センサ。
【請求項４】
センサファイバに直線偏光を伝搬させ、該センサファイバの近傍に設置された導体を流れる被測定電流により生じる磁界によって前記直線偏光に付与されるファラデー回転角を検出することで、前記被測定電流を測定する電流測定方法において、
前記センサファイバからの出射光を偏波面が互いに直交する２つの偏光成分に分離する過程と、
前記分離された２つの偏光成分を光電気変換によりそれぞれ第１信号および第２信号に変換する過程と、
前記第１信号の直流成分と交流成分の比Ｓ１および前記第２信号の直流成分と交流成分の比Ｓ２を演算式に代入して前記ファラデー回転角を演算する過程と、を有し、
前記演算式は、ファラデー回転角と温度の関数としてそれぞれ表される前記比Ｓ１の方程式および前記比Ｓ２の方程式を、ファラデー回転角と温度を未知数とする連立方程式としてファラデー回転角について解いた式である
ことを特徴とする電流測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ中を伝搬する光の偏波面が磁界により回転するファラデー効果を利用して電流を測定する光ファイバ電流センサおよび電流測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力設備の監視等を行う電流測定装置として、光ファイバをセンサに用いた光ファイバ電流センサが注目されている。
この光ファイバ電流センサでは、磁性媒質中を伝搬する光の偏波面がその伝搬方向における磁界の大きさに比例して回転するファラデー効果を利用して、電流を測定する。光ファイバも磁性媒質の一種であり、センサとして用いる光ファイバに直線偏光を入射して被測定電流が流れる導体、即ち磁界発生源の近くに置くと、ファラデー効果によって光ファイバ中の直線偏光に偏波面の回転（ファラデー回転）が与えられる。この時、電流に比例した磁界が発生しているので、ファラデー効果による偏波面の回転角度（ファラデー回転角）は、被測定電流の大きさに比例することになる。そこで、このファラデー回転角を測定することで、電流の大きさを求めることができる。これが光ファイバ電流センサの原理である。
【０００３】
ファラデー回転角を測定するためには、光ファイバから出力された光をフォトダイオード等で受光して電気信号に変換し、得られた電気信号に所定の信号処理を行うという手法を採る。ところが、光ファイバ電流センサが設置された場所の環境温度が変化すると、ファラデー回転角を測定する際の動作点である光学バイアスが変動したり、光ファイバにおけるファラデー効果の感度を与える物性値であるベルデ定数が変動したりしてしまう。そしてこれらの影響を受けて、上記の信号処理により求められるファラデー回転角が誤差を持つようになり、結果として電流の測定値に温度依存性が発生して正しい測定を行うことができなくなるという問題が生じてしまう。
【０００４】
このような問題に対して、信号処理方法を改良して電流測定値の温度依存性を低減させた光ファイバ電流センサが本発明者により提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の光ファイバ電流センサに用いられている信号処理では、電流測定値の温度依存性のうち、温度の変動量に比例して変化する成分（１次成分）を取り除くことはできたが、温度変化に対する高次（２次以上）の依存性は除去されずに残存していた。そのため、温度変化が大きくなると、電流の測定値の誤差も大きくなってしまうことになる。このように、従来、電流測定値の温度依存性を更に低減させる余地が残っていた。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファラデー効果を利用して電流を測定する光ファイバ電流センサおよび電流測定方法において、電流測定値の温度依存性を十分に低減させること、特に、温度変化に対する高次の依存性を除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、センサファイバに直線偏光を伝搬させ、該センサファイバの近傍に設置された導体を流れる被測定電流により生じる磁界によって前記直線偏光に付与されるファラデー回転角を検出することで、前記被測定電流を測定する光ファイバ電流センサにおいて、前記センサファイバと、前記センサファイバからの出射光を偏波面が互いに直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって分離された２つの偏光成分を光電気変換によりそれぞれ第１信号および第２信号に変換し、該第１信号の直流成分と交流成分の比Ｓ１および該第２信号の直流成分と交流成分の比Ｓ２を演算式に代入して前記ファラデー回転角を演算する信号処理手段と、を具備し、前記演算式は、ファラデー回転角と温度の関数としてそれぞれ表される前記比Ｓ１の方程式および前記比Ｓ２の方程式を、ファラデー回転角と温度を未知数とする連立方程式としてファラデー回転角について解いた式であることを特徴とする。
【０００９】
この発明において、信号処理手段がファラデー回転角の演算に用いる演算式は、比Ｓ１と比Ｓ２の連立方程式から温度に関する変数を消去した式である。したがって、温度の変数を含まない演算式を用いてファラデー回転角を演算するので、温度変化に対する高次の依存性が残存することはなく、得られたファラデー回転角およびこのファラデー回転角から求まる電流測定値の温度依存性を、原理上無くすことができる。
【００１０】
また、本発明は、上記光ファイバ電流センサにおいて、前記センサファイバにおける基準温度でのファラデー回転角をφ０，基準温度からの温度変化量をＴ，光学バイアスの温度依存係数をα，前記センサファイバにおけるファラデー回転角の温度依存係数をβとしたとき、前記比Ｓ１の方程式は、Ｓ１＝２・（１＋β・Ｔ）・φ０／（１＋α・Ｔ）であり、前記比Ｓ２の方程式は、Ｓ２＝−２・（１＋β・Ｔ）・φ０／（１−α・Ｔ）であり、前記演算式は、φ０＝Ｓ１・Ｓ２／｛（β／α−１）・Ｓ１＋（β／α＋１）・Ｓ２｝であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、既知の定数である光学バイアスの温度依存係数αとセンサファイバにおけるファラデー回転角の温度依存係数β、および測定によって得られる値である比Ｓ１とＳ２を用いて電流測定値を求めることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記光ファイバ電流センサにおいて、前記センサファイバにおける基準温度でのファラデー回転角をφ０，基準温度からの温度変化量をＴ，光学バイアスの温度依存係数をα，前記センサファイバにおけるファラデー回転角の温度依存係数をβとしたとき、前記比Ｓ１の方程式は、Ｓ１＝２・（１＋β・Ｔ）・ｃｏｓ（α・Ｔ）・φ０／（１＋ｓｉｎ（α・Ｔ））であり、前記比Ｓ２の方程式は、Ｓ２＝−２・（１＋β・Ｔ）・ｃｏｓ（α・Ｔ）・φ０／（１−ｓｉｎ（α・Ｔ））であり、前記演算式は、φ０＝Ｓ１・Ｓ２／｛（Ｓ２−Ｓ１）・（１＋Ａ・β／α）・ｃｏｓＡ｝，Ａ＝ｓｉｎ−１｛（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ２−Ｓ１）｝であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、既知の定数である光学バイアスの温度依存係数αとセンサファイバにおけるファラデー回転角の温度依存係数β、および測定によって得られる値である比Ｓ１とＳ２を用いて電流測定値を求めることができる。また、比Ｓ１およびＳ２の方程式は、その導出過程において近似を用いることなく導出される式であるので、電流測定値を精度良く求めることができる。
【００１４】
また、本発明は、センサファイバに直線偏光を伝搬させ、該センサファイバの近傍に設置された導体を流れる被測定電流により生じる磁界によって前記直線偏光に付与されるファラデー回転角を検出することで、前記被測定電流を測定する電流測定方法において、前記センサファイバからの出射光を偏波面が互いに直交する２つの偏光成分に分離する過程と、前記分離された２つの偏光成分を光電気変換によりそれぞれ第１信号および第２信号に変換する過程と、前記第１信号の直流成分と交流成分の比Ｓ１および前記第２信号の直流成分と交流成分の比Ｓ２を演算式に代入して前記ファラデー回転角を演算する過程と、を有し、前記演算式は、ファラデー回転角と温度の関数としてそれぞれ表される前記比Ｓ１の方程式および前記比Ｓ２の方程式を、ファラデー回転角と温度を未知数とする連立方程式としてファラデー回転角について解いた式であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ファラデー効果を利用して電流を測定する光ファイバ電流センサおよび電流測定方法において、温度変化に対する高次の依存性を除去して電流測定値の温度依存性を十分に低減させることができ、これにより精度の良い電流測定を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態による反射型の光ファイバ電流センサの構成図である。
【図２】受光素子で得られる電気信号Ｐ１およびＰ２の特性を表すグラフである。
【図３】本発明の実施形態（変形例）による透過型の光ファイバ電流センサの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による反射型の光ファイバ電流センサの構成図を示している。
同図において、光ファイバ電流センサは、センサファイバ１１と、光サーキュレータ１２と、偏光分離素子１３と、ファラデー回転子１４と、信号処理部１５とを含んで構成される。また、信号処理部１５は、受光素子１５１Ａ，１５１Ｂと、バンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２と、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２と、除算部１５２Ａ，１５２Ｂと、演算部１５３（ＣＰＵ）とから構成される。
【００１８】
センサファイバ１１は、測定しようとしている被測定電流Ｉが流れる送電線等の導体１００の周囲を周回するようにして配置される。このセンサファイバ１１として、好適にはファラデー効果の大きさを決めるベルデ定数が大きい特性を持った光ファイバである、鉛ガラスファイバを用いることができる。センサファイバ１１の一端にはファラデー回転子１４が取り付けられ、他端には金属薄膜の蒸着等によって反射部（ミラー）１１１が形成されている。ファラデー回転子１４と偏光分離素子１３、偏光分離素子１３と光サーキュレータ１２はそれぞれ光ファイバで接続され、光サーキュレータ１２は、光源２１から送光ファイバ２２を通じて供給される光がセンサファイバ１１側へ透過する向きに接続される。信号処理部１５は入力部として２つの受光素子１５１Ａ，１５１Ｂを有し、その１つの受光素子１５１Ａは受光ファイバ１６Ａにより光サーキュレータ１２のセンサファイバ１１側からの透過光が出力される端子に接続され、もう１つの受光素子１５１Ｂは受光ファイバ１６Ｂにより偏光分離素子１３に接続される。
【００１９】
このように構成された光ファイバ電流センサに対して、光源２１から発せられた光が送光ファイバ２２および光サーキュレータ１２を介して偏光分離素子１３へ入射される。この光は、偏光分離素子１３によって電界の振動方向が一方向（偏光分離素子１３の主軸方向）にそろった直線偏光に変換されて、ファラデー回転子１４へ入射される。ファラデー回転子１４は、永久磁石とこの永久磁石によって磁気飽和させられた強磁性体結晶である強磁性ガーネットとからなり、強磁性ガーネットを通過する光に片道２２．５度のファラデー回転を付与する。ファラデー回転子１４を通過した直線偏光は、センサファイバ１１へ入射され、センサファイバ１１の周回部分において、導体１００を流れる被測定電流Ｉの周囲に生じた磁界によってファラデー回転を受け、その偏波面が磁界の大きさに比例したファラデー回転角だけ回転する。
【００２０】
センサファイバ１１を伝搬する光は、さらに反射部１１１で反射されて再び周回部分を通りファラデー回転を受け、ファラデー回転子１４へ入射される。ファラデー回転子１４を再び通過することでさらに２２．５度のファラデー回転が与えられるので、このファラデー回転子１４により、往復で合計４５度のファラデー回転が与えられることになる。即ち、この光ファイバ電流センサでは、光学バイアスが４５度に設定されている。ファラデー回転子１４を通過した光は、再び偏光分離素子１３へと導かれ、偏光方向の互いに直交（偏光分離素子１３の主軸方向とそれに垂直な方向）する２つの偏光成分に分離される。分離された一方の光は光サーキュレータ１２と受光ファイバ１６Ａを介して受光素子１５１Ａによって受光され、その光強度に比例した電気信号Ｐ１に変換される。また、もう一方の光は受光ファイバ１６Ｂを介して受光素子１５１Ｂによって受光され、その光強度に比例した電気信号Ｐ２に変換される。
【００２１】
ここで、本光ファイバ電流センサで測定する被測定電流Ｉは、交流電流（交流成分のみ）であるとする。このとき、センサファイバ１１中の光が感じるファラデー効果もこの交流電流を反映したものとなり、上記の電気信号Ｐ１とＰ２は、ともに直流成分と交流成分とを含むことになる（図２参照）。
【００２２】
受光素子１５１Ａからの電気信号Ｐ１は、バンドパスフィルタＢＰＦ１とローパスフィルタＬＰＦ１へ入力される。バンドパスフィルタＢＰＦ１は電気信号Ｐ１に含まれる交流成分を抽出して除算部１５２Ａへ出力し、ローパスフィルタＬＰＦ１は電気信号Ｐ１に含まれる直流成分を抽出して除算部１５２Ａへ出力する。除算部１５２Ａは、入力された交流成分を直流成分で除算することにより得られる交流成分と直流成分との比を表す信号Ｓ１を、演算部１５３へ出力する。
【００２３】
また、受光素子１５１Ｂからの電気信号Ｐ２は、バンドパスフィルタＢＰＦ２とローパスフィルタＬＰＦ２へ入力される。バンドパスフィルタＢＰＦ２とローパスフィルタＬＰＦ２は、上記と同様に、それぞれ電気信号Ｐ２に含まれる交流成分および直流成分を抽出して除算部１５２Ｂへ出力する。除算部１５２Ｂは、入力された交流成分を直流成分で除算することにより得られる交流成分と直流成分との比を表す信号Ｓ２を、演算部１５３へ出力する。
【００２４】
演算部１５３は、入力された上記２つの信号Ｓ１とＳ２をデジタル値に変換し、変換後の値を後述する演算式ｆ（Ｓ１，Ｓ２）またはｇ（Ｓ１，Ｓ２）に代入することにより、センサファイバ１１において付与されたファラデー回転角を計算する。また、演算部１５３は、得られたファラデー回転角から被測定電流Ｉの値を計算する。なお、上記の演算式は所定の記憶部（ＲＡＭ等のメモリ）に予め記憶されているものとする。
【００２５】
次に、信号処理部１５の詳細な動作原理を数式を用いて説明する。
図２は、受光素子１５１Ａ，１５１Ｂで得られる電気信号Ｐ１およびＰ２（受光される光の光強度）の特性を表すグラフである。このグラフにおいて、横軸はセンサファイバ１１へ入射された直線偏光が受けるファラデー回転角θであり、縦軸は上記各電気信号の信号強度Ｐである。２つの受光素子１５１Ａと１５１Ｂそれぞれに到達する光の光強度は、上述の説明のとおり、センサファイバ１１において与えられるファラデー回転角θと、ファラデー回転子１４により与えられるファラデー回転角、即ち光学バイアスの値とによって決まる。一般に光学バイアスがその設定値４５度からδだけ誤差を有している場合を考慮すると、θの関数として電気信号Ｐ１（θ）およびＰ２（θ）が次式（１ａ）と（１ｂ）により与えられる。
Ｐ１（θ）＝１＋ｓｉｎ（２δ＋２θ）            （１ａ）
Ｐ２（θ）＝１−ｓｉｎ（２δ＋２θ）            （１ｂ）
【００２６】
ここで、被測定電流Ｉは交流成分のみからなる交流電流であるので、この被測定電流Ｉによってセンサファイバ１１中の直線偏光に付与されるファラデー回転は、角度０度の周りに当該交流電流の周波数で振動するものとなる。この振動の振幅をφとする。また、図中に、この交流の被測定電流Ｉによって生じるファラデー回転角の時間的変化を曲線Ｃで表す。
【００２７】
曲線Ｃに沿ってファラデー回転角が−φ→０→φのように時間変化すると、受光素子１５１Ａで得られる電気信号Ｐ１は、順次、次のように変化する。
Ｐ１（−φ）＝１＋ｓｉｎ（２δ−２φ）
→Ｐ１（０）＝１＋ｓｉｎ（２δ）
→Ｐ１（φ）＝１＋ｓｉｎ（２δ＋２φ）
こうして、交流の被測定電流Ｉに対応して得られる電気信号Ｐ１は、図中に曲線Ｐ１で示すように、被測定電流Ｉと同じ周波数で振動する信号となる。この信号は、直流成分の大きさＰ１（０）＝１＋ｓｉｎ（２δ）を有し、交流成分の振幅｛Ｐ１（φ）−Ｐ１（−φ）｝／２＝｛ｓｉｎ（２δ＋２φ）−ｓｉｎ（２δ−２φ）｝／２を有する。光学バイアスの誤差δとセンサファイバ１１によるファラデー回転の振幅φが十分小さい（δ，φ≪１）領域では、被測定電流Ｉを測定した時の電気信号Ｐ１の直流成分Ｐ１ＤＣと交流成分Ｐ１ＡＣは、それぞれ次の式（２ａ），（２ｂ）で表すことができる。
Ｐ１ＤＣ＝Ｐ１（０）≒１＋２δ                              （２ａ）
Ｐ１ＡＣ＝｛Ｐ１（φ）−Ｐ１（−φ）｝／２≒２φ            （２ｂ）
上記の式（２ａ）と式（２ｂ）が、それぞれバンドパスフィルタＢＰＦ１，ローパスフィルタＬＰＦ１から出力される信号である。
【００２８】
また同様に、曲線Ｃに沿ってファラデー回転角が−φ→０→φのように時間変化したとき、受光素子１５１Ｂで得られる電気信号Ｐ２は、順次、次のように変化する。
Ｐ２（−φ）＝１−ｓｉｎ（２δ−２φ）
→Ｐ２（０）＝１−ｓｉｎ（２δ）
→Ｐ２（φ）＝１−ｓｉｎ（２δ＋２φ）
こうして、交流の被測定電流Ｉに対応して得られる電気信号Ｐ２は、図中に曲線Ｐ２で示すように、被測定電流Ｉと同じ周波数で振動する信号となる。この信号は、直流成分の大きさＰ２（０）＝１−ｓｉｎ（２δ）を有し、交流成分の振幅｛Ｐ２（−φ）−Ｐ２（φ）｝／２＝｛ｓｉｎ（２δ＋２φ）−ｓｉｎ（２δ−２φ）｝／２を有する。同様にδ，φ≪１が成り立つ領域では、被測定電流Ｉを測定した時の電気信号Ｐ２の直流成分Ｐ２ＤＣと交流成分Ｐ２ＡＣは、それぞれ次の式（３ａ），（３ｂ）で表すことができる。
Ｐ２ＤＣ＝Ｐ２（０）≒１−２δ                                （３ａ）
Ｐ２ＡＣ＝−｛Ｐ２（−φ）−Ｐ２（φ）｝／２≒−２φ          （３ｂ）
但し、交流成分Ｐ２ＡＣの負号は交流成分Ｐ２ＡＣと位相が反転していることを考慮したものである。上記の式（３ａ）と式（３ｂ）が、それぞれバンドパスフィルタＢＰＦ２，ローパスフィルタＬＰＦ２から出力される信号である。
【００２９】
ここで、センサファイバ１１において付与されるファラデー回転の大きさは、センサファイバ１１のベルデ定数が温度依存性を有することに起因して、環境温度の変化に応じて変化する。また、ファラデー回転子１４による光学バイアスも、強磁性ガーネットのベルデ定数が温度依存性を有することに起因して、環境温度の変化に応じて変化する。これを考慮して、センサファイバ１１によるファラデー回転の振幅φと光学バイアスの誤差δが次式（４ａ），（４ｂ）で表される温度依存性を有するものと仮定する。
δ＝αＴ／２                        （４ａ）
φ＝（１＋βＴ）φ０                （４ｂ）
但し、αとβはそれぞれの温度依存係数（既知の定数）、Ｔは基準温度（例えば２０℃）からの温度変化量、φ０はその基準温度におけるファラデー回転角の振幅である。
【００３０】
以上の式（２ａ），（２ｂ），（３ａ），（３ｂ），（４ａ），（４ｂ）より、演算部１５３へ入力される信号Ｓ１とＳ２はそれぞれ次式（５ａ），（５ｂ）で表される。
【００３１】
【数１】
2011214959.tif 000003
【００３２】
このように、信号Ｓ１とＳ２は、それぞれファラデー回転角および温度の関数として表すことができる。上記の式（５ａ），（５ｂ）において、αとβは既知の定数であり、Ｓ１とＳ２は測定により得られる既知の値であり、未知数はφ０とＴの２つである。そこで、式（５ａ），（５ｂ）を連立方程式としてφ０について解くと、次式（６）を得る。
【００３３】
【数２】
2011214959.tif 000004
【００３４】
この演算式ｆ（Ｓ１，Ｓ２）にＳ１，Ｓ２，α，βを代入することによって、ファラデー回転角φ０が求まり、さらにこのファラデー回転角φ０から、次式φ０＝Ｖ・Ｉにより被測定電流Ｉの値が求まる。但し、Ｖは上記と同じ基準温度におけるセンサファイバ１１のベルデ定数である。演算部１５３はこのように演算式ｆ（Ｓ１，Ｓ２）を用いてファラデー回転角と被測定電流の値を計算する。演算式ｆ（Ｓ１，Ｓ２）には温度の変数が含まれないため、求められたファラデー回転角および電流測定値は、原理上、温度に依存しないことになる。
【００３５】
したがって、本実施形態の光ファイバ電流センサによれば、電流測定値の温度依存性を十分に低減させることができ、これにより精度の良い電流測定を行うことが可能である。
【００３６】
（第２の実施形態）
上述の実施形態では、式（２ａ），（２ｂ），（３ａ），（３ｂ）を導出する際にδ，φ≪１という条件を仮定して、近似を採り入れた。本実施形態では、このような近似を行わずに、ファラデー回転角および被測定電流の厳密な値を計算することとする。なお、本実施形態は、以下に説明する数式の相違を除いては、上述した実施形態と構成および動作は同じである。
【００３７】
近似を用いない場合、上述の式（５ａ），（５ｂ）に対応する信号Ｓ１およびＳ２の式は、次のように表される。
【００３８】
【数３】
2011214959.tif 000005
【００３９】
上述の実施形態と同様に、式（７ａ），（７ｂ）を連立方程式としてφ０について解くと、次式（８）を得る。
【００４０】
【数４】
2011214959.tif 000006
【００４１】
本実施形態において、演算部１５３は、この演算式ｇ（Ｓ１，Ｓ２）にＳ１，Ｓ２，α，βを代入することによって、ファラデー回転角φ０を計算する。上述の実施形態と同様、演算式ｇ（Ｓ１，Ｓ２）には温度の変数が含まれないため、求められたファラデー回転角およびファラデー回転角から計算される電流測定値は、原理上、温度に依存しないことになる。また、演算式ｇ（Ｓ１，Ｓ２）には近似が含まれないため、測定の精度を向上させることができる。
【００４２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００４３】
また、光ファイバ電流センサは反射型のものに限られず、本発明は透過型の光ファイバ電流センサにも適用することができる。透過型の光ファイバ電流センサとは、図３に示すように、偏光分離素子１３と信号処理部１５とをセンサファイバ１１の光源２１とは反対側に設け、センサファイバ１１へ入射された直線偏光がセンサファイバ１１を透過して偏光分離素子１３へと入射されるように構成されたものである。透過型の光ファイバ電流センサでは、反射型の光ファイバ電流センサで用いるファラデー回転子１４の代わりに、入射した光のうち電界の振動方向が一方向の成分だけを透過させる偏光子や、透過する直線偏光の偏波面を所定角度回転させる波長板などを用いて光学バイアスを設定する場合があり、この場合には光学バイアスの誤差δはこれら偏光子や波長板に起因するものとなるが、上記説明した原理は同じである。
【符号の説明】
【００４４】
１１…センサファイバ  １２…光サーキュレータ  １３…偏光分離素子  １４…ファラデー回転子  １５…信号処理部  １６…受光ファイバ  ２１…光源  ２２…送光ファイバ  １５１…受光素子  １５２…除算部  １５３…演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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