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公開番号2025176555
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-04
出願番号2024082793
出願日2024-05-21
発明の名称光電流センサ
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G01R 15/24 20060101AFI20251127BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡便で精度の高い光電流センサを提供すること。
【解決手段】実施形態に係る光電流センサは、光源と光ファイバの間に設けられた偏光分離部と、偏光分離部を透過し光ファイバに入射した計測光を反射させるために光ファイバの他端に設けられ、入射偏光を概ね45度旋光させるための旋光素子を備えた反射部と、偏光分離部と反射部との間に設けられたセンサファイバと、センサファイバを往復し、再び偏光分離部を通すことによって強度変調を受けた計測光を電気信号に変換する検出器と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光源と光ファイバの間に設けられた偏光分離部と、
前記偏光分離部を透過し前記光ファイバに入射した計測光を反射させるために前記光ファイバの他端に設けられ、入射偏光を概ね４５度旋光させるための旋光素子を備えた反射部と、
前記偏光分離部と前記反射部との間に設けられたセンサファイバと、
前記センサファイバを往復し、再び前記偏光分離部を通すことによって強度変調を受けた計測光を電気信号に変換する検出器と、
を備える光電流センサ。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記検出器は、Ｘ軸の計測光を検出する第１の検出器と、Ｙ軸の計測光を検出する第２の検出器を備え、
前記光電流センサは、前記第１の検出器により検出された、前記強度変調を受けた前記電気信号の第１の変調率と、前記第２の検出器により検出された、前記強度変調を受けた前記電気信号の第２の変調率との差に基づいて温度を測定する信号処理器をさらに備える、
請求項１に記載の光電流センサ。
【請求項３】
前記検出器は、Ｘ軸の計測光を検出する第１の検出器と、Ｙ軸の計測光を検出する第２の検出器を備え、
前記光電流センサは、前記第１の検出器により検出された、前記強度変調を受けた前記電気信号の第１の変調率と、前記第２の検出器により検出された、前記強度変調を受けた前記電気信号の第２の変調率との差に基づいて前記光電流センサの温度による感度変化を補正する信号処理器をさらに備える、
請求項１に記載の光電流センサ。
【請求項４】
前記検出器は、Ｘ軸の計測光を検出する第１の検出器と、Ｙ軸の計測光を検出する第２の検出器を備え、
前記光電流センサは、前記光電流センサの感度補正のための係数を記憶する記憶機能部を備え、前記第１の検出器および第２の検出器により検出された電気信号の変調度の比と、前記係数に基づいて前記光電流センサの温度による感度変化を補正する信号処理器をさらに備える、
請求項１に記載の光電流センサ。
【請求項５】
前記信号処理器は、前記変調度の比が所定の変調率以上である場合に、前記記憶機能部に記憶された前記係数を更新する、
請求項４に記載の光電流センサ。
【請求項６】
前記光ファイバの時定数と前記反射部の時定数が同じになるように前記光ファイバおよび前記反射部が設計される、
請求項４に記載の光電流センサ。
【請求項７】
前記光ファイバの時定数と前記反射部の時定数が同じになるように前記光ファイバおよび前記反射部が設計される、
請求項１に記載の光電流センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光電流センサに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
パワーエレクトロニクス機器の進展から、高周波電流を簡便に計測できる装置のニーズが高まっている。従来技術では、抵抗での電圧降下による測定や変流器、ホール効果を用いた測定など、様々な電流センサが考案され、実用化されている。
【０００３】
また、光による電流測定法として、磁界によって光の偏光特性を変化させるファラデー効果を用いた光電流センサが開発されている。
【０００４】
光ファイバのファラデー効果を利用することにより、小型、フレキシブル、耐電磁雑音、長距離信号伝送、耐電圧など、様々な利点をもつ光電流センサが知られている。例えば、特許文献１では、このような電流測定装置の一例として、光の偏光面が磁界の作用により回転するファラデー効果を利用した、反射型の電流測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１０－２７１２９２号公報
【非特許文献】
【０００６】
OITDA規格：光ファイバ電流センサ（Fiber optic sensors－Polarimetric current measurement）、規格番号：OITDA FS 01：2017 第1版、2017年5月16日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、特許文献１に開示される光電流センサでは、精度と周波数帯域の両立は難しく、電流測定のニーズを満たしていないという問題がある。
【０００８】
この発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、精度と周波数帯域が両立した、簡便で精度の高い光電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る光電流センサは、光源と光ファイバの間に設けられた偏光分離部と、前記偏光分離部を透過し前記光ファイバに入射した計測光を反射させるために前記光ファイバの他端に設けられ、入射偏光を概ね４５度旋光させるための旋光素子を備えた反射部と、前記偏光分離部と前記反射部との間に設けられたセンサファイバと、前記センサファイバを往復し、再び前記偏光分離部を通すことによって強度変調を受けた計測光を電気信号に変換する検出器と、を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、実施形態に係る光電流センサの全体構成を示す図である。
図２は、本実施形態に係る光電流センサの感度が温度によって変化する様子を示した図である。
図３は、図２に示すファラデー鏡の旋光角を逆算して求めたものを示した図である。
図４は、図２で示したＸ軸、Ｙ軸の変調度の和をとって、光電流センサの出力としたときの感度と温度の関係を示した図である。
図５は、図４に示す感度に対して図３で求められた温度を用いて、光電流センサの温度による感度変化を補正した図である。
図６は、図２に示したＸ軸とＹ軸の変調度の比と光電流センサの感度の関係性の一例を示した図である。
図７は、本実施形態に係るファラデー鏡の構造の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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