JPH0236308A - 非逆移相測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリング干渉計に発生する非逆移相の広帯域のａ
ｐｔ定装置およびその測定方法に関する。

詳細には光フアイバジャイロメータおよび回転速度の測
定方法に関する。

〔従来の技術〕

光フアイバジャイロメータの改良かフランス特許第８４
０９３１１号に示されている。この特６′１は移相装置
を有する光フアイバジャイロメータを開示する。移相制
御は帰還ループまたは２重帰還ループにより得られ、第
２のループは第１ループによる定量化の修正を行う。こ
の特許の装置は干渉縞の最大エネルギーについて動作し
そして改善された感度とＳ／Ｎ比を有する。しかしなが
ら、導入される移相は大きく増加出来ない。かくして、
移相は周期的に変化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

この特許の装置は限られた角速度範囲については完全に
動作する。帰還ループは低回転速度の補償を可能にする
。しかしながら、回転速度か過剰となると自動制御また
は帰還装置は０次干渉縞てはなく次の干渉縞にロックさ
れてしまうことがある。この装置では、自動制御が実際
に行われる干渉縞を中心（０次）干渉縞との間の移相差
すなわち移相が考慮されていない。従って、ジャイロメ
ータのこの動作範囲外での測定は誤りとなる。更に、上
記ロックインのリスクは定常的となり、測定のリスクは
長期間にわたり誤りとなる。

〔課題を后決するための手段〕

本発明の装置はａｌｌｌ定可能な値の範囲を著しく大き
くしつつ上記フランス特許の装置のもつ測定精度を得る
ものである。このため、本発明の装置は動作を行うべき
干渉縞すなわち現在の干渉縞を決定する手段を有する。

この場合、異なった縞へのロックインは、速度の決定の
際に中心線について動作が行われないことにより生じる
付加的な移相を考慮するから欠点とはならない。帰還ル
ープがロックする干渉縞の次数の測定は例えば異なる周
波数についての測定を連続的または周期的に比較するこ
とにより行われる。異なる周波数については、中心線Ｏ
のみが安定している。周波数によるこの０の変調の変動
により現在の干渉縞を確定することが可能となり、従っ
て正確な回転速度の決定に必要な補償を行うことが可能
になる。

〔作　用〕

本発明によれば、光学移相手段と移相１ｆｌｌ）定を行
う干渉縞を自動制御する手段を有するリング干渉計に発
生する非逆移相をＣＩ定するための、現在の干渉縞の固
定を可能にする手段と、０次干渉縞に対する移相があれ
ばそれを考慮してａＦ１定に修正を加えうるようにする
手段とを備えたことを特徴とするＭ［定装置が提供され
る。

〔実施例〕

第１図はフランス特許第８４０９３１１号に示されるよ
うな従来の光フアイバジャイロメータを示す。コヒーレ
ント光１は分離装置Ｍにより２分される。これらは先フ
ァイバコイルで形成されるリング２内の第１方向および
第２方向に伝播する。

この光はコイルの入力（こおいて第２の方向に、そして
コイルの出力において第１の方向となり、移相装置Φに
入る。この出力において、分離装置Ｍは方向１と２を通
ってリング２を通過する光３を検出装置りに送る。検出
装置りは制御回路ｃｃから同期化信号ＳＹを受ける。こ
の移相装置は制御回路ＣＣから移相制御信号ＶＣを受け
る。

第２図は第１図のリング２の出力における信号３の振幅
Ａを移相Δφの関数として表わす曲線１００を示す。第
１図の装置によればまず正弦波のほぼ直線部分について
動作可能であり、第２に千渉を検出された出力の最適値
にもってくることを可能にする。通常動作では、それ故
、自動制御が移相を軸ΔφとＡの交点の点Ｏにする。こ
れは０次干渉縞について動作することに対応する。しか
しながら、しきい値πまたは一πを移相レベルにおいて
越えると、自動制御はこの信号を０移柑にする口上なく
、曲線１００と軸Δφの交点、例えばπ。２π、３πに
し、あるいは回転速度か逆であれば、−π。−２π、−
３πにする。これは１以上の干渉縞を通ることに対応す
る。帰還ループにより与えられる修正方向は矢印で示し
である。

修正方向が全く検知されないこと、および検知されても
測定を行っている干渉縞を知ることか出来ないこと以外
に第１の問題が生しる。がくして、検出された移相Δφ
の値が誤りとなる。

本発明の装置は０次干渉縞とは異なる干渉縞について、
それら干渉縞の夫々を確認可能に自動制御しつるように
する。

第３図において、種々の干渉縞は移ト目の異なる領域に
対応する。領域０は移相Ｏのまわり、すなわち中心干渉
縞のまわりでの動作に対応する。

πまたは＋πに等しい移相Δφに対応する１次縞は夫々
−■と＋Ｉとされている。２次干渉縞は、−２πと＋２
πの移相に対応するが、−■と＋■て示されており、以
下同様である。

第４図は現在の干渉縞の決定を可能にし、回転速度がそ
こから求めうるようにする本発明の装置の一実施例を示
す。第４図の実施例では周波数変調はコヒーレント光源
Ｓについてなされる。

この変調の目的は少くとも２つの周波数をｉするためで
あり、従って少くとも２つの波長について動作する。

第５図のグラフで例示される実施例によれば、これら問
波数について動作するようになっている。

この動作は従って例えば中心波長とそれからとり出され
る２つの波長についてなされる。

中心波長は前述の特許出願に示されるようにジャイロメ
ータが動作しうるようにするのであり、干渉計の動作点
を中心曲線１００と軸Δφとの交点すなわち点−π。０
，２π等の内の１つにもってくるために２重帰還ループ
機能を行−わせることか出来る。

中心Ｏのみが波長と無関係である。異なる波の干渉縞に
おけるシフトは０次からの距離と共に増加する。中心０
以外の点（−π。−π。２π等）でこの０が光源の変調
周波数で、中心０からの距離と共に増加する振幅で変調
される。変調の深さは点πでセグメント１９−２０、点
２πでセグメント１７−１８により第５図に示されてお
り、中心０からの距離と共に増大する。

この変調の深さを測定することにより、動作点−π。０
．π、２π等の内のどれが現在の動作点かを決定するこ
とが出来る。本発明の方法はかくして前記のフランス特
許に示されるジャイロメータの動作ｔｐｊ定範囲を拡大
することが出来る。

勿論本発明の方法は周波数変調した光＃、ｓにより動作
する。その動作は２つの両端の波長と中心波長の間の波
長の前の動作への復帰を与える連続体をもってなされる
。

上記の、特に第５図に関する説明において、光源Ｓの３
つの周波数について考えた。本発明の方法およびそれに
よる方式は２つの周波数を用いても動作する。その場合
にはこれら２つの周波数の内の一方、例えば第５図の曲
線１０１に対し、増加を与えるものが前述の特許出願に
示される２重帰還のセットに用いられる。動作点（−π
。０、π、２π等）の検出は両波長について前述したよ
うに行われる。

本発明の方式の好適な実施例により本発明の方法を実施
するためには、光源Ｓは半導体ループを用いる。こうす
ることにより装置ＭＯにより半導体レーザの変調を行う
際に周波数変調を得ることが出来る。この変調により、
成る周波数範囲内で光源Ｓからの光１の周波数変調か生
じる。

第１の場合にはこの変調は第４図に示すように非対称鋸
歯状波形、対称鋸歯状波形あるいは正弦波形の連続した
ものである。変調周波数は制御回路ＣＣ２で発生される
同期化信号Ｓ　Ｙ　２から入る。

この同期化信号ＳＹ、の周波数は例えば制御回路ＣＣ２
で発生される移相変調器変調制御信号ＶＣの周波数を分
周したものである。信号ＶＣは同期検出装置Ｄ２によっ
て与えられる検出信号ＳＹＯにより、回路ＣＣ２で限定
される。回路ＣＣ２は更に、リング３から信号３を受け
る同期検出装置Ｄ２の動作に必要な同期化信号ＳＹ１を
発生する。

本発明の方式は更に処理装置を有し、この装置はまずリ
ンクＴ１を介して、制御回路ＣＣ２に加えられる２つの
自動制御からとり出される移相信号を、次にリンクＴ２
を介して、回路ＣＣ２による自動制御と＝ππ次　０次
、π次、２π次等の点の１つでの動作を得た後に変調の
深さ（光源Ｓにより出される波による干渉縞）を受ける
。

リンクＴ２に入る信号の振幅をもとにして回路ＴＴはこ
の方式の動作点を決定する。次にこれにもとづきリンク
Ｔ１に入る移相信号か修正される。

４１す定の結果はデイスプレィ装置２００に表示される
。

第２の実施例では光源Ｓの変調は永久的ではない。光源
Ｓは、例えば時間的に分布し、動作を行うついて干渉縞
を決定する必要のある時点を除き固定周波数で動作する
。干渉縞が決定さねてしまうと、干渉縞に変化のない時
間にわたり１つの周波数が動作することが出来る。

本発明の詳細な説明を完全にするために第５１何は第１
図のリング２に誘導される移相に対する光周波数の変化
、従って波長の影響をボす。第５図は波長λに対応する
曲線１００に加えて、波長λ−Δλに対応する曲線１０
１とλ＋Δλに々１応する曲線１０２を示す。

０移柑については、曲線１００，１０１．１ｆ）２は軸
Δφと軸Ａの交点である点０を通る。

他方、波長曲線１００のπまたは一πに等しい移相につ
いては、曲線１０１と１０２は非０振幅を有する。点π
において、曲線１０２は正の振幅２０を示し、曲線１０
０についての移ト目−πに対応する点では正の振幅２４
となる。曲線１００についての移相πに対応する点では
曲線１０は負の振幅１９を示し、移相−πに対応する点
ては負の振幅２３を示す。

曲線１００について、２πに等しい移相に対応する点で
は曲線１０１は正の振幅１７を示す。

曲線１００について移相２πに対応する点では曲線１０
２は負の振幅１８を示す。

第５図の例に示すように、点２０と１９．１７と１８は
軸に対して対称である。それ故それら振幅は軸上の点０
からの距離と共に増加する。

動作の行われる干渉縞は曲線１０１と１０２についての
振幅の差の測定、すなわち平均Ｏの変調の１ｌｌｌｌ定
により決定される。

曲線１０１と１０２についての移Ｆ目美は動作の行われ
る干渉縞により変化することは明らかである。自動制御
ゼロの変調振幅はすべて縞の次数か高い程大となる。

検出およびサンプリングはこの変調と同期して行われね
ばならないことは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の装置のもっΔ１り定も１１度を
維持しつつΔＩＩＩ定可能な値の範囲を著しく大きクシ
７うる非逆移相測定装置及び方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフランス特許第８４０９３１１号に示される光
フアイバ干渉計を示す図、第２図はこの装置の欠点を示
すグラフ、第３図は本発明の装置の原理を示すグラフ、
第４図は本発明による光−７フイバジヤイロメータの一
実迩例を請ず図、第５図は本発明の装置による測定の原
理の説明図である。 １・・・コヒーレント光、２＝・光源、２，３　リング
、Φ・・・移を目装置、Ｍ・・・分離装置、Ｄ・・検出
￥装置、ＣＣ，ＣＣＩ、ＣＣ２−・・制御回路、ＭＯ、
、・変調装置、Ｄ２・・・同期検出装置、ＴＩ、Ｔ２・
・リンク、２００・・・デイスプレィ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学移相手段と移相測定を行う干渉縞を自動的に制
   御する手段とを有するリング干渉計に発生する非逆移相
   測定装置において、現在の干渉縞の固定を可能にする手
   段と、０次干渉縞に対する移相があればそれを考慮して
   測定に修正を加えうるようにする手段とを備えたことを
   特徴とする非逆移相測定装置。 ２、コマンドにより、少くとも２つの異なる周波数を発
   生する光源と、干渉縞の変調の深さを測定する手段を含
   む検出手段とを更に有する請求項１記載の非逆移相測定
   装置。 ３、コヒーレント光源は半導体レーザであり、このレー
   ザの制御そしてまたは電源電流を変調する手段を有する
   ごとくなった請求項２記載の非逆移相測定装置。 ４、前記光学移相手段と前記自動制御手段は前記光源か
   らの２つの異なった周波数の一方で動作するようになっ
   た請求項２記載の非逆移相測定装置。 ５、前記光源は１つの中心周波数を含む３個の異なる周
   波数を発生し、前記光学移相手段と前記自動制御手段は
   この中心周波数で動作するようにされ、前記振幅測定手
   段は他の２つの周波数で動作するごとくなった請求項２
   記載の非逆移相測定装置。 ６、２つの逆方向にリングを伝播する波の移相の比較に
   よりリング干渉計内の非逆移相を測定するための方法で
   あって、このリングに基づき波の可変移相と干渉縞の移
   相の自動ロックを行うようになった下記段階からなる非
   逆移相測定方法。 現在の干渉縞を決定する段階、 測定中、０次の縞に対し、もしあれば移相を補償する段
   階。 ７、前記現在の干渉縞が干渉の振幅の測定によって少く
   とも２つの動作周波数により決定される、請求項６記載
   の非逆移相測定方法。 ８、周波数変調が前記リングの２つの方向に波を発生す
   る前記光源について行われる、請求項６記載の非逆移相
   測定方法。 ９、周波数変調が前記リングの２つの方向に波を発生す
   る前記光源について規則的な時間インターバルをもって
   行われる請求項６記載の非逆移相測定方法。 １０、現在の干渉縞が前記光源の２つの周波数に対応す
   る干渉の振幅の測定により決定される、請求項７記載の
   非逆移相測定方法。 １１、現在の干渉縞が１つの同一の移相について２つの
   異なる周波数をもつ信号の振幅の比較により決定される
   、請求項７記載の非逆移相測定方法。