(57)【要約】  光ファイバセンサシステムは、１つまたは複数の所望の波長を有する光を生成するよう動作する少なくとも１つの光源を使用する。所望の光の波長に対し透過性である第１の光ファイバに基づくセンサは、所定の導電体または導電体を通って流れる電流から放射される磁場を検知するよう動作する。別の光ファイバに基づくセンサであり得る温度センサは、光源によって生成される光に応答して、第１の光ファイバに基づくセンサに関連する動作温度を検知するよう動作する。信号処理電子回路は、光ファイバセンサの測定した動作温度に応答して、検知電流に関連する、温度によって誘起された誤差を実質的に補償するよう、検知電流を調整する。【選択図】図３
2013503339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体を通って流れる電流を検知するよう構成される光ファイバ電流変換器と、
前記光ファイバ電流変換器の動作温度を測定するよう構成される温度センサと、
前記光ファイバ電流変換器の前記測定した動作温度に応答して、前記検知した電流測定値に関連する温度によって誘起された誤差を実質的に補償するため、前記検知した電流測定値を調整するよう構成される、信号処理電子回路と
を備える光ファイバ電流検知システム。
【請求項２】
前記温度センサが、光ファイバ経路に沿った１つまたは複数の別々の点において温度を測定するよう構成される、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項３】
前記温度センサが、光ファイバに沿った実質的に連続する経路の中で温度を測定するよう構成される、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項４】
前記光ファイバ温度センサ測定が、ファイバブラッググレーティング測定、ラマン散乱、ブリルアン散乱、ファブリーペロー干渉計測定、マッハツェンダー干渉計測定、マイケルソン干渉計測定、サニャック干渉計測定、マイクロベンディング測定、マクロベンディング測定、偏光測定、高温測定、反射率測定、および放射率測定から選択される測定技法に基づく、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項５】
前記光ファイバ電流変換器および前記温度センサが、単一の共通光ファイバ上で動作するよう一緒に構成される、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項６】
前記光ファイバ電流変換器が第１の光ファイバを備え、前記温度センサが第２の光ファイバを備える、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項７】
前記光ファイバ電流変換器および前記温度センサの両方に共通の光源をさらに備える、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項８】
前記光ファイバ電流変換器および前記温度センサの両方に共通の１つまたは複数の光検出器をさらに備える、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項９】
光の強度、光の偏光、光の波長、および光の位相から選択される少なくとも１つの光の特性に応答する少なくとも１つの検出器をさらに備え、それによって前記少なくとも１つの検出器が、動作温度を測定するよう温度センサと組み合わせて構成される、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１０】
前記温度センサが半導体材料を含む、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１１】
前記温度センサが、光ファイバ経路に沿った１つまたは複数の別々の点において温度を測定するようさらに構成される、請求項１０記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１２】
前記半導体材料が直接バンド端材料を含む、請求項１０記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１３】
前記直接バンド端材料が、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料およびＩＩ−ＶＩ族半導体材料から選択される、請求項１２記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１４】
前記温度センサが光ファイバセンサである、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１５】
温度制御システムをさらに備える、請求項１記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１６】
前記温度制御システムが受動制御システムである、請求項１５記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１７】
前記受動温度制御システムが、前記光ファイバ電流変換器を囲む環境温度変化の影響を減少するよう構成される絶縁体を備える、請求項１６記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１８】
前記温度制御システムが、前記動作温度を制御するため、能動制御機構および受動制御機構の両方を備える、請求項１５記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項１９】
前記温度制御システムが能動制御システムである、請求項１５記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項２０】
前記能動温度制御システムが、加熱または冷却によって前記動作温度を制御するよう動作する、請求項１９記載の光ファイバ電流検知システム。
【請求項２１】
前記能動温度制御システムが光学的にまたは電気的に供給されるパワーによって電力供給される、請求項２０記載の光ファイバ電流検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光ファイバ検知方法および光ファイバ検知システムに関し、より具体的には、光電流センサ測定に関連する、温度によって誘起された誤差を補償するための光ファイバシステムおよび光ファイバ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの磁場または電流検知は、温度依存性が強い。この温度依存性に起因して、かかる検知技法は、温度の絶縁または温度測定および補償技法を必要とする。
【０００３】
現況技術のシステムに適用される共通の原理は、金属線により画定された熱電素子を使用して、温度を測定することである。電磁的に苛酷な環境の中では、金属線により画定された熱電素子を、常に使用できるわけではない。他の技法としては、電流検知の期間の、温度の自己補償が挙げられるが、これらの技法は、限定された温度範囲内で有効であるか、または複雑な信号処理アルゴリズムが必要である。
【０００４】
光ファイバ温度センサは、外部の電磁場に対し、光ファイバ温度センサが固有の耐性を有するため、電磁的に苛酷な環境の中で使用するのに、より好適であり、測定可能な温度範囲が広い。
【０００５】
光ファイバ電流検知システムと協働する光ファイバ温度検知システムは、両方の検知システムが光ファイバセンサプラットフォームに基づくために、実装がより簡単になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２００２／１４５４１４号明細書
【発明の概要】
【０００７】
簡略に言えば、一実施形態によれば、温度補償型光ファイバ電流検知システムは、
導電体を通って流れる電流を検知するよう構成される光ファイバ変換器と、
光ファイバセンサの動作温度を測定するよう構成される光ファイバ温度センサと、
光ファイバ電流変換器の測定した動作温度に応答して、検知電流に関連する温度によって誘起された誤差を実質的に補償するため、検知した電流測定値を調整するよう構成される、信号処理電子回路とを備える。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読めばより良く理解され、図面中では、図面の全体にわたって同様の記号が同様の部品を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光ファイバ電流検知システムを使用する、測定電流の温度依存性を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態による、温度補償型電流測定を可能にする方法を示す流れ図である。
【図３】本発明の一実施形態による、シングルポイント光ファイバ温度センサを使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、直列構成の光ファイバ温度センサを使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、１つまたは複数の連続して分布した光ファイバ温度検知素子を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、並列構成の光ファイバ温度センサを使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図７】本発明の一実施形態による、温度補償型光ファイバ電流検知システムに応答する温度コントローラを例示する簡略図である。
【図８】本発明の一実施形態による、複数の光源および複数の光検出器とともに、光ファイバ電流変換器および別個の光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図９】本発明の一実施形態による、複数の光源および複数の光検出器とともに、その両方が共通の光ファイバと一体化された光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、共通の光源および共通の光検出器とともに、光ファイバ電流変換器および別個の光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による、共通の光源および共通の光検出器とともに、その両方が共通の光ファイバと一体化され共通の検出器ユニットを駆動する光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、共通の光源とともに、共通の光ファイバと一体化される場合があり、または共通の光ファイバと一体化されない場合があり、対応する検出器を駆動する、光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、複数の光源とともに、共通の光ファイバおよび共通の検出器と一体化される場合があり、または共通の光ファイバおよび共通の検出器と一体化されない場合がある、光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。
【図１４】図４および図８によって表したシステムアーキテクチャに対応する、ファラデー効果に基づき電流を測定するよう光ファイバ温度センサおよび光ファイバ電流変換器を実装するための、１つまたは複数のファイバブラッググレーティングセンサを使用する、有形の温度補償型光ファイバ電流検知システムを描く図である。
【図１５】図３および図８によって表したシステムアーキテクチャを実装するため、ガリウム−ヒ素材料（ＧａＡｓ）光反射率に基づくファイバ温度検知技術および別個のファラデーガーネット結晶に基づく電流検知技術を使用する、有形の温度補償型光ファイバ電流検知システムを描く図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記の図面が代替実施形態を明記する一方で、議論の中で言及するように、本発明の他の実施形態も意図される。全ての場合において、本開示によって、限定ではなく代表として、本発明が例示する実施形態を提示する。本発明の原理の範囲および趣旨の中に含まれる、多数の他の変更および実施形態を、当業者なら考案することができる。
【００１１】
図１〜図１５を参照して本明細書で記載する本発明の実施形態は、磁場検知または電流検知のための温度補償型光ファイバセンサシステムを対象とする。本明細書で記載した、特定の具体化した磁場センサまたは電流センサは、光ファイバコアまたはファラデーガーネットなどの光学材料中のファラデー効果に基づく。より具体的には、これらの実施形態は、電流によって生成される磁場の強さに関して偏光角が回転する、偏光検知原理に基づく。
【００１２】
本明細書で記載の具体化した光ファイバ温度センサは、限定するものではないが、ファイバブラッググレーティング測定、ラマン散乱、ブリルアン散乱、ファブリーペロー干渉計測定、マッハツェンダー干渉計測定、マイケルソン干渉計測定、サニャック干渉計測定、マイクロベンディング測定、マクロベンディング測定、偏光測定、高温測定、反射率測定、および放射率測定を含み得る、内因性および／または外因性の光ファイバ検知方法を使用する。温度センサ点の位置は、磁場に敏感な光ファイバまたはファラデーガーネットなどの光磁気／電流センサから分離する、あるいは光磁気／電流センサと共設することができる。
【００１３】
一実施形態による、１つの光ファイバに光ファイバ磁場／電流センサと光ファイバ温度センサの両方を組み合わせることによって、性能を拡張して製造することができるコスト効果的なシステムが可能になる。ファラデー効果は温度依存性が強いので、電流測定／磁場測定における任意の温度によって誘起された誤差を補償するために、測定した温度を使用することができる。
【００１４】
図１は、温度を変化させた、電流測定の変動性を説明する。図は、温度依存性の非線形特性を示す。光ファイバ電流変換器システムが動作する温度領域を拡大するには、この温度によって誘起された誤差を補償しなければならない。
【００１５】
図２によって、温度補償型光ファイバ電流変換器を実装するための機能ブロックが明らかになる。温度測定値２０２は電流測定値２０４とともに、信号プロセッサ２０６に送られる。信号プロセッサ２０６は、これら２つの入力を使用して、温度によって誘起された誤差を含まない、より正確な電流測定値２０８を生成する。
【００１６】
図３は、本発明の一実施形態による、シングルポイント光ファイバ温度センサ１２を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム１０を例示する簡略図である。特定の実施形態によれば、光ファイバ電流検知システム１０は、レーザ光源または広帯域の光源であって良い、光源１４を含むと考えることができる。光ファイバ電流検知システム１０は、ファラデー効果を使用して動作することができる光ファイバ電流変換器１６も含む。
【００１７】
一実施形態によれば、光ファイバ温度センサ１２は、光ファイバ電流変換器１６から独立であって良い。一態様によれば、温度センサ１２は、例えば、ガリウム−ヒ素材料（ＧａＡｓ）を含むことができ、ガリウム−ヒ素材料は、この材料のバンド端のため、約８５０ｎｍを越える光の波長において光学的に透過性である。このバンド端の位置は、温度依存性であり、１ケルビン度毎に約０．４ｎｍシフトする。この情報は、光ファイバ２６に沿って、対応する温度センサ光電子回路２４に送信される。次いで温度情報は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であり得る、信号処理電子回路２８に送信される。信号処理電子回路２８は、電流変換器１６を介して生成された測定電流信号ならびに温度センサ１２を介して生成された測定温度信号を処理し、温度補償電流信号測定値を生成する。別の実施形態によれば、光ファイバ温度センサ１２は光ファイバ２６の所望の部分を備えることができ、所望の部分は、例えば、１つまたは複数のファイバセンサを含む。
【００１８】
図４は、本発明の一実施形態による、直列構成の温度センサ３２を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム３０を例示する簡略図である。光ファイバ電流検知システムは、一実施形態によるレーザ光源であるかまたは別の実施形態による広帯域光源である光源１４を含み、ファラデー効果を使用して動作することができる光ファイバ電流変換器１６をさらに含む。
【００１９】
一実施形態によれば、温度センサ３２は、光ファイバ２６の中または光ファイバ２６に沿った別々の点において、内因または外因の複数のファイバセンサを備える。ファイバセンサを通過する光の特性は、良く知られた形の温度依存性であり、したがって、本明細書に記載の原理をより良く理解することにおいて、簡潔さを保ち、明確さを増すため、本明細書中でファイバ温度センサの動作原理をこれ以上議論しない。温度センサ３２を介して生成される光信号は、光ファイバ２６に沿って、対応する温度センサ光電子回路２４に送信される。次いで、温度情報は、例えば、限定するものではないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み得る信号処理電子回路２８に送信される。信号処理電子回路２８は、光ファイバ電流変換器１６を介して生成される電流信号および複数の光ファイバ温度センサ３２を介して生成される温度信号を処理し、温度補償電流測定信号を生成する。
【００２０】
図５は、本発明の一実施形態による、１つまたは複数の連続して分布した温度センサ１９２を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム１９０を例示する簡略図である。測定するため連続して分布する温度検知構成と対応する温度センサ光電子回路２４への送信温度信号を使用することを除けば、光ファイバ電流検知システム１９０は、上記の温度補償型光ファイバ電流検知システム１０および温度補償型光ファイバ電流検知システム３０と実質的に同じやり方で機能する。
【００２１】
図６は、本発明の一実施形態による、並列構成の光ファイバ温度センサ４２を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム４０を例示する簡略図である。並列構成の光ファイバ温度センサ４２および対応する温度センサ光電子回路２４へ温度信号を送信するための通信経路を提供する複数の対応する光ファイバ４４を使用することを除けば、光ファイバ電流検知システム４０は、上記の温度補償型光ファイバ電流検知システム１０および温度補償型光ファイバ電流検知システム３０と実質的に同じやり方で機能する。
【００２２】
図７は、本発明の一実施形態による、温度センサ１２および温度検知電子回路２４によって測定される温度に応答する温度コントローラ５６を有する、温度補償型光ファイバ電流検知システム５０を例示する簡略図である。
【００２３】
一実施形態によれば、温度センサ１２は、温度を測定し、光ファイバケーブル２６を介して温度センサ光電子回路２４に情報を送信する。このことによって、加熱および／または冷却素子５２を制御するため、温度コントローラ５６がデータ通信リンク５５を介して使用することができる温度測定値がもたらされる。別の実施形態によれば、温度検知光電子回路２４からの温度測定値は、例えば、限定するものではないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み得る信号処理電子回路２８によって、データ通信リンク５５を介して同時に使用され、温度補償電流測定値をもたらすことができる。これは、加熱／冷却素子が十分に高速でないか、または限定された加熱／冷却能力を有する事例であり得る。
【００２４】
一実施形態によれば、温度コントローラ５６は、光ファイバ電流変換器１６に極近傍に良く考えて配置した加熱／冷却素子５２と電気的または光学的に結合され、そのため、加熱／冷却素子５２は光ファイバ電流変換器１６を効果的に加熱および冷却することができる。加熱／冷却素子５２は、絶縁体素子５４とも組み合わせて動作して、光ファイバ電流変換器１６を冷却または加熱することができる。したがって、温度コントローラ５６が電力供給されている場合、加熱／冷却素子５２を通過する電流のレベルは、温度が安定した動作環境の中で光ファイバ電流変換器１６を動作させるようなやり方で制御される。
【００２５】
図８は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流変換器６６へ光を送る複数の光源６２、６４および光ファイバ温度センサ６８を使用して、対応する検出器７０、７２によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム６０を例示する簡略ブロック図である。
【００２６】
図９は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ７６へ光を送る複数の光源６２、６４を使用して、複数の検出器７０、７２によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム７４を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子７６は、両方のセンサに共通の光ファイバと一体化される。
【００２７】
図１０は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流変換器８２および光ファイバ温度センサ８４へ光を送る共通の光源８０を使用して、共通の検出器８６を介して受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム７８を例示する簡略ブロック図である。
【００２８】
図１１は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ７６へ光を送る共通の光源８０を使用して、共通の検出器８６によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム８８を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子７６は、両方のセンサに共通の光ファイバと一体化される。
【００２９】
図１２は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ７６へ光を送る共通の光源８０を使用して、複数の検出器７０、７２によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム９０を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子７６は、両方のセンサに共通の場合も、または両方のセンサに共通でない場合もある光ファイバと一体化される。検出器７０は、電流信号によって表される電流を測定するように動作し、一方検出器７２は、温度信号によって表される温度を測定するように動作する。
【００３０】
図１３は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ７６へ光を送る複数の光源６２、６４を使用して、共通の検出器８６によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム９２を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子７６は、両方のセンサに共通の光ファイバと一体化される場合も、または両方のセンサに共通の光ファイバと一体化されない場合もある。光ファイバ電流変換器は、光源６２から送られた光に応答し、一方、光ファイバ温度センサは、光源６４から送られた光に応答する。検出器８６は、電流信号によって表される電流を測定し、温度信号によって表される温度も測定するように動作する。しかし、図１〜図１３を参照して上で記載した実施形態は、そのように限定されず、多くの他の実施形態が、本明細書に記載した発明の概念および原理を使用して考案できることを理解されたい。
【００３１】
図１４は、図４および図８によって表したシステムアーキテクチャに対応する、ファラデー効果に基づき電流を測定するよう光ファイバ温度センサおよび光ファイバ電流変換器１１０を実装するための、１つまたは複数のファイバブラッググレーティングセンサ１０２を使用する、一実施形態による有形の温度補償型光ファイバ電流検知システム１００を描く。光ファイバ電流変換器信号は、光ファイバ１１０に沿って送信され、一方光ファイバ温度信号は、光ファイバ１０８に沿って送信される。温度センサ検出器１０６は、光ファイバ１０８を介して温度信号を受信し、一方、電流センサ検出器１０４は別の対応する光ファイバ１１０を介して電流信号を受信する。検出器ユニット１０６は、光ファイバ温度センサ（複数可）のための光源を含み、検出器ユニット１０４は、光ファイバ電流変換器（複数可）のための光源を含む。信号処理ユニット１１２は、データ通信リンク１１４を介して検出器１０６から温度情報を受信し、データ通信リンク１１６を介して検出器１０４から電流情報を受信して、温度補償電流測定値を生成する。
【００３２】
光ファイバ電流検知システム１００は、ファラデー効果に基づいており、ファラデー効果は、磁気的に誘起された複屈折であって、進行光波の偏光面の回転をもたらす。ファラデー効果は、直線偏光の回転を測定する偏光法または非相反移相量を測定する干渉法のいずれかを使用し、光ファイバのような反磁性および常磁性材料中で観察することができる。
【００３３】
図１５は、図３および図８によって表したシステムアーキテクチャを実装するため、ガリウム−ヒ素材料（ＧａＡｓ）光反射率に基づくファイバ温度検知技術を使用する、一実施形態による、有形の温度補償型光ファイバ電流検知システム１４０を描く。光ファイバ電流検知システム１４０は、光源１４４によって生成された光に応答して信号を反映するよう動作する、ＧａＡｓチップ１４２を含む。光ファイバ電流変換器信号は、光ファイバ１５８に沿って送信され、一方光ファイバ温度信号は、光ファイバ１６０に沿って送信される。
【００３４】
ＧａＡｓチップ１４２は、直接バンド端材料を含み、直接バンド端材料は、その内部材料のバンド端のために約８５０ｎｍを越える光の波長において光学的に透過性である。しかし、このバンド端の位置は、温度依存性であり、１ケルビン度毎に約０．４ｎｍシフトする。直接バンド端温度センサとして使用することができる他の材料としては、限定するものではないが、ＩＩＩ−Ｖ族材料およびＩＩ−ＶＩ族材料が挙げられる。ＩＩＩ−Ｖ族材料としては、例えば、ガリウムヒ素、リン化インジウム、リン化ガリウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、インジウムガリウムリン、ガリウムヒ素リン、インジウムリンヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、ガリウムインジウムヒ素リンおよびインジウムヒ素を挙げることができる。ＩＩ−ＶＩ族材料としては、例えば、テルル化亜鉛、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化カドミウム、セレン化亜鉛、セレン化硫化亜鉛、硫化亜鉛カドミウム、酸化亜鉛、セレン化インジウムおよび硫化亜鉛を挙げることができる。
【００３５】
電流変換器ヘッド１４８は、一般的な常磁性および反磁性光ファイバに基づく材料の磁気光学感度よりも、少なくとも１桁大きい磁気光学感度（高ベルデ定数）を呈する、小結晶ファラデーガーネット材料を含む。センサヘッド１４８は、ファラデー効果に基づいて電流を測定し、ファラデー効果は、磁気的に誘起された複屈折であって、ファラデーガーネットを通って伝送される進行光波の偏光面の回転をもたらす。信号処理ユニット１５０は、データ通信リンク１５２を介して検出器１４４から温度情報を受信し、データ通信リンク１５６を介して検出器１５４から電流情報を受信して、温度補償電流測定値を生成する。
【００３６】
電流情報および温度情報は、光ファイバ温度検知素子をファラデー結晶ガーネットの近傍にまたは光ファイバの側部に沿って配置することで、光ファイバ電流検知システムの中に直接光ファイバ温度検知素子を組み込むことにより、同時に決定することができる。結果として得られる一体型システムは、多くの同様の光学構成要素を共有し、それによって、光ファイバセンサシステムのコストおよびサイズを減少させることになる。
【００３７】
まとめて説明すると、温度補償型光ファイバ電流検知システムは、磁場検知または電流検知と温度検知を組み合わせ、温度に敏感な電流測定値を補償する。一実施形態によれば、磁場変換器または電流変換器は、反磁性および／または常磁性光ファイバコアまたは強磁性体のガーネットなどの光学材料中のファラデー効果に基づく。一態様によれば、センサシステムは、偏光角が磁場または電流の強さに関して回転する、偏光検知原理を使用する。センサシステムは、１つまたは複数の内因性および外因性の光ファイバ検知方法に基づく温度検知をさらに使用する。光ファイバ温度検知方法および／または光ファイバ温度検知素子としては、限定するものではないが、ファイバブラッググレーティング測定、ラマン散乱、ブリルアン散乱、ファブリーペロー干渉計測定、マッハツェンダー干渉計測定、マイケルソン干渉計測定、サニャック干渉計測定、マイクロベンディング測定、マクロベンディング測定、偏光測定、高温測定、反射率測定、および放射率測定から選択される測定技法に基づく測定を挙げることができる。
【００３８】
両方のセンサを１つのファイバに組み合わせることによって、コスト効果的なシステムが可能になる。ファラデー効果は温度依存性が強いので、測定した温度を使用して、電流測定／磁場測定を実時間で較正することができる。温度センサ点の位置は、別の光学構成要素の位置であることができ、または、磁場に敏感な光ファイバまたはファラデーガーネット（複数可）などの光磁場変換器および電流変換器と一緒に組み合わせることができる。
【００３９】
本明細書において、本発明の単にいくつかの特徴を例示し記載してきたが、当業者なら多くの修正および変更が想起されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正および変更の全てを、本発明の真の趣旨の中に含まれる対象とすることを意図していることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４０】
１０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
１２  シングルポイント光ファイバ温度センサ
１４  光源
１６  光ファイバ電流変換器
２４  温度センサ光電子回路
２６  光ファイバ
２８  信号処理電子回路
３０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
３２  光ファイバ温度センサ
４０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
４２  光ファイバ温度センサ
４４  光ファイバ
５０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
５２  加熱および／または冷却素子
５４  絶縁体素子
５５  データ通信リンク
５６  温度コントローラ
６０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
６２  光源
６４  光源
６６  光ファイバ電流変換器
６８  光ファイバ温度センサ
７０  検出器
７２  検出器
７４  温度補償型光ファイバ電流検知システム
７６  電流および温度検知素子、光ファイバ電流および温度センサ
７８  温度補償型光ファイバ電流検知システム
８０  光源
８２  光ファイバ電流変換器
８４  光ファイバ温度センサ
８６  検出器
８８  温度補償型光ファイバ電流検知システム
９０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
９２  温度補償型光ファイバ電流検知システム
１００  温度補償型光ファイバ電流検知システム
１０２  ファイバブラッググレーティングセンサ
１０４  電流センサ検出器、検出器ユニット
１０６  温度センサ検出器、検出器ユニット
１０８  光ファイバ
１１０  光ファイバ温度センサおよび光ファイバ電流変換器、光ファイバ
１１２  信号処理ユニット
１１４  データ通信リンク
１１６  データ通信リンク
１４０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
１４２  ＧａＡｓチップ
１４４  光源
１４８  電流変換器ヘッド、センサヘッド
１５０  信号処理ユニット
１５２  データ通信リンク
１５４  検出器
１５６  データ通信リンク
１５８  光ファイバ
１６０  光ファイバ
１９０  温度補償型光ファイバ電流検知システム
１９２  温度センサ
２０２  温度測定値
２０４  電流測定値
２０６  信号プロセッサ
２０８  電流測定値
【図１】
2013503339.tif 000003
【図２】
2013503339.tif 000004
【図３】
2013503339.tif 000005
【図４】
2013503339.tif 000006
【図５】
2013503339.tif 000007
【図６】
2013503339.tif 000008
【図７】
2013503339.tif 000009
【図８】
2013503339.tif 000010
【図９】
2013503339.tif 000011
【図１０】
2013503339.tif 000012
【図１１】
2013503339.tif 000013
【図１２】
2013503339.tif 000014
【図１３】
2013503339.tif 000015
【図１４】
2013503339.tif 000016
【図１５】
2013503339.tif 000017
【国際調査報告】
2013503339.tif 000018
2013503339.tif 000019
2013503339.tif 000020
2013503339.tif 000021