JPH0511763B2 - - Google Patents

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JPH0511763B2
JPH0511763B2 JP60149496A JP14949685A JPH0511763B2 JP H0511763 B2 JPH0511763 B2 JP H0511763B2 JP 60149496 A JP60149496 A JP 60149496A JP 14949685 A JP14949685 A JP 14949685A JP H0511763 B2 JPH0511763 B2 JP H0511763B2
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Japan
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output
detection means
synchronous detection
reference signal
switching
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Kenichi Okada
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は各種の角速度を検出する光干渉角速
度計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" This invention relates to an optical interference gyrometer that detects various angular velocities.

「従来の技術」 従来のこの種の光干渉角速度計は第6図に示す
ようにレーザなどの光源11からの光12が光分
配結合器13により右回り光14と左回り光15
とに分配され、これらの光14,15は少くとも
1周する光学路16の両端に入射され、光学路1
6をそれぞれ右回り、左回りに通つて光学路16
より出射光17,18として出射され、これら出
射光17,18は分配結合器13により結合され
て互いに干渉され、干渉光19として受光器21
に受光される。光学路16は例えば光フアイバを
複数回ループ状に巻回したもので構成される。光
学路16にその周方向の角速度が印加されない状
態においては出射光17及び18の位相差はほゝ
ゼロであるが、光学路16の周方向に沿う角速
度、つまり光学路16の軸心回りの角速度Ωが印
加されるとこの角速度によつて、いわゆるサグナ
ツク効果が生じ、光学路16を伝搬した出射光1
7,18の間に位相差△φが生じる。この位相差
△φは △φ=4πRL/λCΩ ……(1) で表わされる。こゝでRはループ状に構成された
光学路16の半径、Lはループ状に構成された光
学路16の長さ、λは光源11の光の波長、Cは
光の速度を示す。従つて干渉光19の光強度I0は I0∝1+cos△φ ……(2) となる。干渉光19の強度I0を測定することによ
つて角速度Ωを検出することができる。入力角速
度Ωが小さな場合においては位相差△φが小さ
く、cos△φの変化が僅かであり、感度が極端に
低くなる。
``Prior Art'' As shown in FIG. 6, in a conventional optical interference gyrometer of this type, light 12 from a light source 11 such as a laser is split into a clockwise light 14 and a counterclockwise light 15 by an optical splitting coupler 13.
These lights 14 and 15 are incident on both ends of an optical path 16 that goes around at least once, and the optical path 1
6 clockwise and counterclockwise, respectively, to the optical path 16.
The output lights 17 and 18 are combined by the distribution coupler 13 and interfered with each other, and are sent to the receiver 21 as interference light 19.
The light is received by the The optical path 16 is composed of, for example, an optical fiber wound in a loop shape a plurality of times. When no angular velocity is applied to the optical path 16 in its circumferential direction, the phase difference between the emitted light beams 17 and 18 is almost zero, but the angular velocity along the circumferential direction of the optical path 16, that is, around the axis of the optical path 16 When the angular velocity Ω is applied, this angular velocity causes a so-called sagnac effect, and the output light 1 propagating through the optical path 16
A phase difference Δφ occurs between 7 and 18. This phase difference △φ is expressed as △φ=4πRL/λCΩ (1). Here, R is the radius of the loop-shaped optical path 16, L is the length of the loop-shaped optical path 16, λ is the wavelength of the light from the light source 11, and C is the speed of the light. Therefore, the light intensity I 0 of the interference light 19 is I 0 ∝1+cos△φ (2). By measuring the intensity I 0 of the interference light 19, the angular velocity Ω can be detected. When the input angular velocity Ω is small, the phase difference Δφ is small, the change in cos Δφ is slight, and the sensitivity becomes extremely low.

このような点から従来において入力感度を最適
化するため第7図に示すように光学路16の一端
と光分配結合器13との間に位相変調器22を直
列に挿入し、変調信号源23からの駆動信号によ
り互に逆方向に伝搬する両光14,15を位相変
調する方法がとられている。この場合干渉光19
の強度I0は I0=C{1+cos△φ(J0(x)+2J2(x)cos2ωt′+……
+2J2m(x)cos2mωt′+……)+sin△φ(2J1(x)sinω
t′+2J3(x)
sin3ωt′+……+2J2n-1(x)sin(2m-1)ωt′+……)
}……(3) となる。
In order to optimize the input sensitivity from this point of view, conventionally, as shown in FIG. A method is used in which both the lights 14 and 15, which propagate in opposite directions, are phase-modulated by a drive signal from a drive signal. In this case, interference light 19
The intensity I 0 is I 0 =C{1+cos△φ(J 0 (x)+2J 2 (x)cos2ωt′+...
+2J 2 m(x)cos2mωt′+……)+sin△φ(2J 1 (x)sinω
t′+2J 3 (x)
sin3ωt′+……+2J 2n-1 (x)sin(2m -1 )ωt′+……)
}...(3) becomes.

こゝで C:定 数 Jo:n次のベツセル関数(n=0,1,2,3
……) x:2Asinπf0τ A:変調指数 τ:光学路16を通る光の伝搬時間 0:位相変調器22の駆動周波数 t′:t−τ/2 「発明が解決しようとする問題点」 式(3)から明らかなように干渉光19の強度I0
はcos△φに比例する項と、sin△φに比例する項
とが含まれている。従来においては低入力角速度
域の感度を高めるため、受光器21の出力を同期
検出器24において駆動信号源23の変調信号に
より同期検波してsin△φに比例する成分の内、
位相変調器22の駆動周波数0と同一成分のみを
取り出していた。このため入力角速度Ωが大きく
なつて右回り光14と左回り光15との位相差△
φがπ/2近くになると極端に感度が悪くなり、
ダイナミツクレンジが制限されていた。
Here, C: constant J o : n-th Betzel function (n=0, 1, 2, 3
...) x: 2Asinπf 0 τ A: Modulation index τ: Propagation time of light through optical path 16 0 : Driving frequency of phase modulator 22 t': t-τ/2 "Problem to be solved by the invention" As is clear from equation (3), the intensity I 0 of the interference light 19 includes a term proportional to cosΔφ and a term proportional to sinΔφ. Conventionally, in order to increase the sensitivity in the low input angular velocity range, the output of the photoreceiver 21 is synchronously detected by the modulation signal of the drive signal source 23 in the synchronous detector 24, and the component proportional to sin△φ is detected by the synchronous detector 24.
Only the same component as the drive frequency 0 of the phase modulator 22 was extracted. For this reason, the input angular velocity Ω increases and the phase difference between the clockwise light 14 and the counterclockwise light 15 is △
When φ approaches π/2, the sensitivity becomes extremely poor,
Dynamite Cleanse was restricted.

一方、同期検波回路24の出力はこの同期検波
回路24に入力される信号と参照信号を乗算した
ものである。
On the other hand, the output of the synchronous detection circuit 24 is obtained by multiplying the signal input to the synchronous detection circuit 24 by the reference signal.

参照信号は同期検波回路24のスイツチング指
令のために使用されるもので、その信号形態は矩
形波である。ちなみに参照信号としての矩形波の
フリーエ展開式は ≡ VR=4/π(sinωt+1/3sin3ωt+1/5sin
ωt+ ……) こゝでω=2πf0 ……(4) である。
The reference signal is used for a switching command of the synchronous detection circuit 24, and its signal form is a rectangular wave. By the way, the Freeier expansion formula for the square wave as a reference signal is ≡ V R = 4/π (sinωt+1/3sin3ωt+1/5sin
ωt+...) Here, ω=2πf 0 ...(4).

こゝで第7図のように受光器21の出力、即ち
(3)式で示される干渉光の光電変換信号を同期検波
回路24において駆動信号源23の変調信号で同
期検波すると、その出力は直流成分と交流成分が
表われる。
Here, as shown in FIG. 7, the output of the photodetector 21, that is,
When the photoelectric conversion signal of the interference light expressed by equation (3) is synchronously detected by the modulation signal of the drive signal source 23 in the synchronous detection circuit 24, a DC component and an AC component appear in the output.

交流成分はその後にローパスフイルタを設ける
ことによつて除去され問題ないが、直流成分は参
照信号の奇数次高調波、特に3次高調波による同
期検波、即ち乗算の結果(3)式に示される周波数成
分の内の3次以上の高調波の直流成分が現われて
くる。基本周波数成分の同期検波直流出力V1は V1=4/πK1J1(x)sin△φ ……(5) K1:定数 これに対し第3次高調波成分の同期検波直流出
力V2は V2=4/3πK3J3(x)sin△φ ……(6) K3:定数 こゝで(5)式においてJ1(x)の値が最大になるよう
xの値が例えば(1.84)に設定されていたとする
とJ1(x)≒0.582、J3(x)≒0.105となりK1=K2とする
とV2はV1の6%となり無視できない大きさとな
る。
The AC component can be removed by subsequently providing a low-pass filter and there is no problem, but the DC component is the result of synchronous detection using odd harmonics of the reference signal, especially the third harmonic, that is, the result of multiplication as shown in equation (3). A DC component of third or higher harmonics among the frequency components appears. The synchronous detection DC output V 1 of the fundamental frequency component is V 1 = 4/πK 1 J 1 (x)sin△φ ...(5) K 1 : Constant On the other hand, the synchronous detection DC output V 1 of the 3rd harmonic component 2 is V 2 = 4/3πK 3 J 3 (x)sin△φ ……(6) K 3 : Constant Here, in equation (5), the value of x is set so that the value of J 1 (x) is maximized. For example, if it is set to (1.84), then J 1 (x)≈0.582 and J 3 (x)≈0.105, and if K 1 =K 2 , V 2 becomes 6% of V 1 , which is a size that cannot be ignored.

さらにJ1(x)はベツセルカーブの頂点にあるため
xが変化してもあまり変化しないが、J3(x)はベツ
セルカーブの傾斜の途中にありxの変化に対し敏
感に反応する。従つて第3次高調波成分V2のた
めに出力変動が大きくなる不都合がある。
Furthermore, since J 1 (x) is at the apex of the Betzel curve, it does not change much even if x changes, but J 3 (x) is in the middle of the slope of the Betzel curve and responds sensitively to changes in x. Therefore, there is a disadvantage that the output fluctuation becomes large due to the third harmonic component V2 .

「問題点を解決するための手段」 少なくとも1周する光学路と、その光学路に対
し右回り光及び左回り光を通す手段と、その光学
路を伝搬してきた右回り光と左回り光を干渉させ
る干渉手段と、その干渉手段と光学路の一端との
間にこれらに縦続的に配されて右回り光と左回り
光に位相変化を与える位相変調器と、干渉光の光
強度を電気信号として検出する受光器と、その受
光器からの出力の内、位相変調器の光変調周波数
に同期した任意の奇数波成分を同期検波する手段
と、受光器の出力の内、上記光変調周波数に同期
した信号の任意の偶数波成分を同期検波する手段
と、上記奇数波成分同期検波手段の検波出力と、
上記偶数波成分同期検波手段の検波出力とを切替
えて出力する第1切替手段と、その第1切替手段
の出力と、その反転出力とを切替えて出力する第
2切替手段と、その第2切替手段の出力が第1所
定値より大きくなると、これを検出する第1検出
手段と、上記第2切替手段の出力が上記第1所定
値よりも小さい第2所定値より小さくなるとこれ
を検出する第2検出手段と、上記第1検出手段の
検出ごとにその検出回数を累積加算し、上記第2
検出手段の検出ごとにその検出回数を上記累積加
算値から累積減算する累積加減算手段と、その累
積加減算手段の累積加減算値が偶数(0を含む)
で上記奇数波成分同期検波手段の出力を取出し、
その他で上記偶数波成分同期検波手段の出力を取
出すように上記第1切替手段を制御する手段と、
上記累積加減算値が正の場合は4n及び4n+1(n
=0,1,2…)で、負の場合は−(4n+3)及
び−(4n+4)で上記第1切替手段の出力を取出
し、その他で上記第1切替手段の反転出力を取出
すように、上記第2切替手段を制御する手段と、
上記第2切替手段の出力と、上記累積加減算値と
を検出角速度として出力する手段とにより光干渉
角速度計を構成したものである。
"Means for solving the problem" An optical path that goes around at least once, a means for transmitting clockwise light and counterclockwise light to the optical path, and a means for transmitting clockwise light and counterclockwise light that have propagated through the optical path. An interference means for causing interference, a phase modulator that is arranged in series between the interference means and one end of the optical path to change the phase of the clockwise light and the counterclockwise light, and a phase modulator that changes the optical intensity of the interference light electrically. a photoreceiver for detecting a signal; a means for synchronously detecting an arbitrary odd-numbered wave component synchronized with the optical modulation frequency of the phase modulator in the output from the photoreceiver; means for synchronously detecting an arbitrary even number wave component of a signal synchronized with the signal; a detection output of the odd number wave component synchronous detection means;
a first switching means for switching and outputting the detected output of the even-numbered wave component synchronous detection means; a second switching means for switching and outputting the output of the first switching means and its inverted output; A first detecting means detects when the output of the means becomes larger than a first predetermined value, and a second detecting means detects this when the output of the second switching means becomes smaller than a second predetermined value smaller than the first predetermined value. 2 detecting means and the number of detections for each detection by the first detecting means is cumulatively added, and the second detecting means
A cumulative addition/subtraction means for cumulatively subtracting the number of detections from the cumulative addition value each time the detection means detects the detection means, and the cumulative addition/subtraction value of the cumulative addition/subtraction means is an even number (including 0).
Take out the output of the odd-numbered wave component synchronous detection means at
means for controlling the first switching means to extract the output of the even-numbered wave component synchronous detection means;
If the above cumulative addition/subtraction value is positive, 4n and 4n+1(n
=0, 1, 2...), and if negative, the output of the first switching means is taken out at -(4n+3) and -(4n+4), and the inverted output of the first switching means is taken out at the other points. means for controlling the second switching means;
An optical interference angular velocity meter is constructed by the output of the second switching means and means for outputting the cumulative addition/subtraction value as a detected angular velocity.

この発明の構成によればダイナミツクレンジが
広く、高い精度で全範囲にわたつて直線性よく測
定することができ、かつ全作動温度範囲にわたつ
て入力感度を一定に保つことができる光干渉角速
度計を提供することができる。
According to the configuration of the present invention, the optical interference angular velocity has a wide dynamic range, can be measured with high accuracy and good linearity over the entire range, and can maintain input sensitivity constant over the entire operating temperature range. We can provide a meter.

またこの発明によれば第3次高調波の同期検波
成分の影響を除去し、出力変動が少ない光干渉角
速度計を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to eliminate the influence of the synchronous detection component of the third harmonic, and to provide an optical interference gyrometer with little output fluctuation.

「実施例」 第1図はこの発明の実施例を示す。第7図と対
応する部分に同一符号を付けてある。受光器21
の出力はAC増幅器27,28へ供給される。AC
増幅器27の出力はミキサー29によつて周波数
L1の信号と混合され、その出力は次のバンドパ
ス特性を有するAC増幅器33によつて同期検波
器41の参照信号の周波数Rと同じ成分だけ通
過増幅され同期検波器41へ供給される。
"Embodiment" FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Components corresponding to those in FIG. 7 are given the same reference numerals. Light receiver 21
The output of is supplied to AC amplifiers 27 and 28. A.C.
The output of the amplifier 27 is converted into a frequency by a mixer 29.
It is mixed with the signal of L1 , and its output is passed through and amplified by the same component as the frequency R of the reference signal of the synchronous detector 41 by the AC amplifier 33 having the following bandpass characteristics, and then supplied to the synchronous detector 41.

ミキサー30、ローパスフイルタ39、位相検
出器37、発振器45及び電圧制御発振器(以下
VCOと称す)35で構成されるフエイズロツク
ループPLL1によつて得られる周波数L1の信号
は、位相変調器22に供給する変調周波数0と発
振器45の周波数Rの和又は差の周波数である。
Mixer 30, low pass filter 39, phase detector 37, oscillator 45 and voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as
The signal of frequency L1 obtained by the phase lock loop PLL 1 composed of VCO) 35 is the sum or difference of the modulation frequency 0 supplied to the phase modulator 22 and the frequency R of the oscillator 45. .

この実施例の場合ローパスフイルタ39によつ
て周波数0L1を除去し、差の周波数0L1
み取り出しているため周波数L10Rとなる。
従つてミキサー29に入力される(3)式に示される
周波数成分を持つた光電変換信号の内、変調周波
0成分のみがミキサー29によつて周波数R
同一周波数に変換され、周波数Rの帯域周波数を
持つ次のバンドパス特性を持つAC増幅器33へ
供給される。
In this embodiment, the frequency 0 + L1 is removed by the low-pass filter 39 and only the difference frequency 0 - L1 is taken out, so the frequency L1 becomes 0 - R .
Therefore, among the photoelectric conversion signals having the frequency components shown in equation (3) that are input to the mixer 29, only the modulation frequency 0 component is converted by the mixer 29 to the same frequency as the frequency R , and the band of the frequency R is The signal is supplied to an AC amplifier 33 having a next frequency bandpass characteristic.

バンドパス特性を持つAC増幅器33へ供給さ
れた信号は周波数Rの成分が主として通過し、他
の周波数成分はほとんど除去される。よつて3次
高調波成分は除去される。バンドパス特性を持つ
AC増幅器33からの出力は、同期検波器41に
おいて参照信号Rで同期検波される。この時同期
検波される成分は(3)式で示された周波数成分の内
基本周波数0の成分であり、その結果ローパスフ
イルタ43で交流成分を除去された信号V1は、
sin△φに比例する信号となる。
In the signal supplied to the AC amplifier 33 having bandpass characteristics, the frequency R component mainly passes through, and most of the other frequency components are removed. Therefore, the third harmonic component is removed. Has bandpass characteristics
The output from the AC amplifier 33 is synchronously detected using a reference signal R in a synchronous detector 41. The component that is synchronously detected at this time is the component with fundamental frequency 0 among the frequency components shown in equation (3), and as a result, the signal V 1 from which the alternating current component has been removed by the low-pass filter 43 is
It becomes a signal proportional to sin△φ.

(3)式で示された周波数成分を持つ信号を同期検
波する場合、上記に示す同期検波手段を用いると
同期検波器の参照周波数の奇数次信号の直流化を
除去できる。
When synchronously detecting a signal having the frequency component expressed by equation (3), using the synchronous detection means described above can remove the DC conversion of the odd-order signal of the reference frequency of the synchronous detector.

つまり例えば0=50KHz、L1=42KHzとした場
0L1=8KHzとなる。よつてバンドパスフイ
ルタ33は中心周波数が8KHzのバンドパス特性
を持てばよいこととなる。いこれに対し0の第3
次高調波は150KHzであり、そのミクサー29の
出力は118KHzとなる。よつてこの118KHzはバン
ドパスフイルタ33を通過することはできずに除
去され、同期検波されることはない。
In other words, for example, if 0 = 50KHz and L1 = 42KHz, 0 - L1 = 8KHz. Therefore, the bandpass filter 33 only needs to have a bandpass characteristic with a center frequency of 8KHz. In contrast, the third of 0
The next harmonic is 150KHz, and the output of the mixer 29 is 118KHz. Therefore, this 118 KHz cannot pass through the bandpass filter 33 and is removed, and is not synchronously detected.

一方、AC増幅器28の出力も上記と同様の原
理で、(3)式に示される周波数成分の内、基本周波
0の2倍成分が周期検波されcos△φに比例す
る出力V2が端子51に現われる。sin△φに比例
する信号V1とcos△φに比例する信号はスイツチ
46において可逆カウンタ57からのD出力によ
つて切替えられる。
On the other hand, the output of the AC amplifier 28 is based on the same principle as above, and among the frequency components shown in equation (3), the component twice the fundamental frequency 0 is periodically detected, and the output V 2 proportional to cos△φ is sent to the terminal 51. appears in The signal V 1 proportional to sin Δφ and the signal proportional to cos Δφ are switched by the D output from the reversible counter 57 in the switch 46 .

スイツチ46の出力は、スイツチ48において
可逆カウンタ57の2°の重み付けされた端子の出
力によつて極性反転された後、直線性補正回路4
9を通してジヤイロ出力端子52に出力される。
The polarity of the output of the switch 46 is inverted by the output of the 2° weighted terminal of the reversible counter 57 in the switch 48, and then the linearity correction circuit 4
9 and is output to the gyro output terminal 52.

スイツチ48の出力は比較器53,54の非反
転入力側、反転入力側へ供給され、それぞれ基準
電源55,56の基準電圧+Vr−Vrと比較され
る。比較器53,54の出力はそれぞれ可逆カウ
ンタ57のアツプカウント端子UP、ダウンカウ
ント端子DOへ供給されてそれぞれアツプカウン
ト、ダウンカウントされる。可逆カウンタ57の
重みが2°の出力端子の出力はスイツチ46に切替
え制御信号として供給され、重みが21の出力端子
の出力はスイツチ48に切替え制御信号として供
給される。スイツチ46,48はそれぞれ初期状
態(切替え制御信号が論理“0”)で端子NC側
に切替えられ、切替え制御信号が論理“1”でそ
れぞれ端子NO側に切替えられる。可逆カウンタ
の計数値は端子58から取り出すことができる。
端子50の出力は先に述べたようにsin△φに比
例し、第2図Aの曲線66に示すように右回り光
と左回り光との位相差△φに対してsin△φ変化
する。端子51の出力は第2図Aの曲線67に示
すように位相差△φに対しcos△φに比例したも
のとなる。
The output of the switch 48 is supplied to the non-inverting input side and the inverting input side of the comparators 53 and 54, and is compared with the reference voltage +V r -V r of the reference power supplies 55 and 56, respectively. The outputs of the comparators 53 and 54 are respectively supplied to an up-count terminal UP and a down-count terminal DO of a reversible counter 57, and are up-counted and down-counted, respectively. The output of the output terminal of the reversible counter 57 having a weight of 2° is supplied to the switch 46 as a switching control signal, and the output of the output terminal having a weight of 21 is supplied to the switch 48 as a switching control signal. The switches 46 and 48 are each switched to the terminal NC side in an initial state (the switching control signal is logic "0"), and are switched to the terminal NO side when the switching control signal is logic "1". The count value of the reversible counter can be taken out from the terminal 58.
As mentioned above, the output of the terminal 50 is proportional to sin△φ, and changes sin△φ with respect to the phase difference △φ between the clockwise light and the counterclockwise light, as shown by the curve 66 in FIG. 2A. . The output of the terminal 51 is proportional to cos Δφ with respect to the phase difference Δφ, as shown by a curve 67 in FIG. 2A.

位相差△φが0±π/4の範囲内にあれば、ス
イツチ46は第1図に示した状態にあつて端子3
9よりのsin△φに比例した出力が直線性補正さ
れた後ジヤイロ出力端子52に出力される。
If the phase difference △φ is within the range of 0±π/4, the switch 46 is in the state shown in FIG.
The output proportional to sin△φ from 9 is output to the gyro output terminal 52 after linearity correction.

比較器53においてはその入力、つまりスイツ
チ46の出力が基準電圧Vrを越えると第2図B
に示すようなパルスを発生する。このパルスは可
逆カウンタ57によつて加算カウントされる。
In the comparator 53, when its input, that is, the output of the switch 46 exceeds the reference voltage Vr , the voltage shown in FIG.
Generates a pulse as shown in . This pulse is added and counted by a reversible counter 57.

一方、スイツチ46の出力が−Vrよりも負方
向に大きくなると比較器54より第2図Cに示す
ようなパルスが発生し、これは可逆カウンタ57
で減算カウントされる。可逆カウンタ57の重み
が2°の出力は第2図Dに示すように変化し、重み
が21の出力は第2図Eに示すように変化する。可
逆カウンタ57の重みが2°の出力が高レベル(論
理“1”)の時スイツチ46が切替えられ、端子
51の信号、即ちcos△φに比例した出力が直線
性補正された後ジヤイロ出力端子52に出力され
る。逆にスイツチ46の出力が基準電圧−Vr
り負の方向に大きくなると比較器54よりパルス
が得られ、可逆カウンタ57が減算カウントされ
て、それにより重みが2°の出力が高レベルとな
り、スイツチ46が作動して先の場合と同様に端
子51の信号、即ちcos△φに比例した出力が直
線性補正された後ジヤイロ出力端子52に出力さ
れる。
On the other hand, when the output of the switch 46 becomes larger than -V r in the negative direction, the comparator 54 generates a pulse as shown in FIG.
is subtracted and counted. The output of the reversible counter 57 with a weight of 2° changes as shown in FIG. 2D, and the output with a weight of 21 changes as shown in FIG. 2E. When the output of the reversible counter 57 with a weight of 2° is at a high level (logic "1"), the switch 46 is switched, and the signal at the terminal 51, that is, the output proportional to cos△φ, is output to the gyro output terminal after linearity correction. 52. Conversely, when the output of the switch 46 becomes larger than the reference voltage -V r in the negative direction, a pulse is obtained from the comparator 54, and the reversible counter 57 counts down, thereby causing the output with a weight of 2° to become a high level. The switch 46 is activated and the signal at the terminal 51, ie, the output proportional to cos Δφ, is output to the gyro output terminal 52 after linearity correction, as in the previous case.

以上の状態から更に位相差△φが絶対量として
増加し、cos△φに比例した出力が基準電圧+Vr
又は−Vrよりも絶対値で大きくなると比較器5
3又は54よりパルスが得られて可逆カウンタ5
7が加算或は減算し、スイツチ46が復帰して端
子50の信号、即ちsin△φに比例した出力が直
線性補正後ジヤイロ出力端子52に得られるよう
になる。これと共にsin△φとcos△φに比例する
出力が位相△φに対し正の特性となるように可逆
カウンタ57の重みが21の出力によつて信号極性
反転指令(切替え制御信号)が出力され、スイツ
チ48が切替えられる。これによりスイツチ46
の出力の極性が反転される。上述において位相差
△φがπ/4におけるsin△φとcos△φに比例す
るスイツチ46の出力電圧が基準電圧Vrより絶
対値で僅かに少な目に設定しておくと、第2図A
に示したsin△φとcos△φに比例する信号66,
67を、第2図Gに示すように鋸歯状の出力とし
て得ることができる。かつsin△φとcos△φに比
例する信号の切替えにヒステリシスを持たせるこ
とができ安定に動作させることができる。このよ
うにして位相差△φが±mπに対し約±π/4の
範囲にある場合は、sin△φ成分をジヤイロ出力
として取り出され、±(2m+1)π/2に対し約± π/4の範囲にある場合は、cos△φ成分がジヤ
イロ出力として取り出され、全範囲にわたつて直
線性が最も好ましい状態で出力が得られる。
From the above state, the phase difference △φ further increases as an absolute amount, and the output proportional to cos △φ becomes the reference voltage + V r
Or, if the absolute value is larger than −V r , comparator 5
A pulse is obtained from 3 or 54 and the reversible counter 5
7 is added or subtracted, the switch 46 returns to its original state, and an output proportional to the signal at the terminal 50, ie, sin Δφ, is obtained at the gyro output terminal 52 after linearity correction. At the same time, a signal polarity inversion command (switching control signal) is output by the output of the reversible counter 57 with a weight of 2 to 1 so that the output proportional to sin△φ and cos△φ has a positive characteristic with respect to the phase △φ. The switch 48 is turned on. As a result, switch 46
The polarity of the output is inverted. In the above, if the output voltage of the switch 46, which is proportional to sin △φ and cos △φ when the phase difference △φ is π/4, is set to be slightly smaller in absolute value than the reference voltage V r , the voltage shown in FIG.
A signal 66 proportional to sin△φ and cos△φ shown in
67 can be obtained as a sawtooth output as shown in FIG. 2G. In addition, hysteresis can be provided in the switching of signals proportional to sin △φ and cos △φ, and stable operation can be achieved. In this way, when the phase difference △φ is within the range of approximately ±π/4 with respect to ±mπ, the sin △φ component is extracted as the gyro output, and the phase difference is within the range of approximately ±π/4 with respect to ±(2m+1)π/2. In the range of , the cosΔφ component is extracted as the gyro output, and the output is obtained with the most preferable linearity over the entire range.

この出力より角速度は次式で求めることができ
る。
From this output, the angular velocity can be determined using the following formula.

Ω=Cλ/4πRL(mπ/2+KV0)、m=0,±1,
±2……(7) Cは光速、λは光源11の光の波長、Rは光学
路16の半径、Lは光学路16の長さ、Kは比例
定数(rad/V)、V0はジヤイロ出力端子52の
電圧、mは角度加算パルスの総数と角度減算パル
スの総数との差、つまり可逆カウンタ57の計数
値であつて、これは端子58から取り出される。
この角速度Ωの極性は、可逆カウンタ57の最上
位ビツトの出力を用いて判定される。
Ω=Cλ/4πRL (mπ/2+KV 0 ), m=0, ±1,
±2...(7) C is the speed of light, λ is the wavelength of the light from the light source 11, R is the radius of the optical path 16, L is the length of the optical path 16, K is the proportionality constant (rad/V), and V 0 is The voltage m at the gyro output terminal 52 is the difference between the total number of angle addition pulses and the total number of angle subtraction pulses, that is, the count value of the reversible counter 57, which is taken out from the terminal 58.
The polarity of this angular velocity Ω is determined using the output of the most significant bit of the reversible counter 57.

この実施例におけるダイナミツクレンジは、位
相差△φで約±64π、即ち約±32波長に相当する
レンジである。このダイナミツクレンジは可逆カ
ウンタ57のビツト数を大きくすることによつて
更に広げることができる。
The dynamic range in this embodiment is a range corresponding to approximately ±64π in phase difference Δφ, that is, approximately ±32 wavelengths. This dynamic range can be further expanded by increasing the number of bits of the reversible counter 57.

以上において、スイツチ48の出力が+Vr
り大きくなるごとに、そのことがカウンタ57に
累積加算され、スイツチ48の出力が−Vrより
小さくなるごとに、そのことがカウンタ57に累
積減算され、その累積加減算値、つまりカウンタ
5の計数値mが偶数(0を含む)の場合はスイツ
チ46は同期検波器41の出力を取出し、奇数の
場合はスイツチ46は同期検波器42の出力を取
出し、前記累積加減算値mが、正の場合は4n及
び4n+1(n=0,1,2,…)で、また負の場
合は−(4n+3)及び−(4n+4)でスイツチ4
8はスイツチ46の出力を取出し、それ以外で反
転回路47の出力が取出される。
In the above, each time the output of the switch 48 becomes larger than +V r , it is cumulatively added to the counter 57, and each time the output of the switch 48 becomes smaller than -V r , it is cumulatively subtracted from the counter 57. If the cumulative addition/subtraction value, that is, the count value m of the counter 5, is an even number (including 0), the switch 46 takes out the output of the synchronous detector 41, and if it is an odd number, the switch 46 takes out the output of the synchronous detector 42, If the cumulative addition/subtraction value m is positive, the switch 4 is set to 4n and 4n+1 (n=0, 1, 2,...), and when it is negative, it is set to -(4n+3) and -(4n+4).
8 takes out the output of the switch 46, and other than that, the output of the inverting circuit 47 is taken out.

「発明の変形実施例・その1」 端子50,51の出力の切替え及び極性反転を
第1図に示した論理回路で構成する場合のみなら
ず、同期検波されたsin△φに比例する出力及び
cos△φに比例する出力を計算機に取り込み、そ
れぞれの出力の最大値(sin90°、cos0°時における
出力電圧値)に対し約70.7%の位置、つまり第2
図Aの曲線66,67と+Vr,−Vrの交点に相当
する位置を正負について判断し、sin△φに比例
する出力とcos△φに比例する出力を切替え、か
つ極性及び直線性を計算処理により最適化しジヤ
イロ出力とすることも可能である。
"Modified Embodiment of the Invention, Part 1" Not only the switching of the outputs of the terminals 50 and 51 and the polarity inversion using the logic circuit shown in FIG.
The output proportional to cos△φ is input into the computer, and the second
The positions corresponding to the intersections of curves 66 and 67 in Figure A and +V r and -V r are judged as positive or negative, and the output proportional to sin△φ and the output proportional to cos△φ are switched, and the polarity and linearity are determined. It is also possible to optimize it through calculation processing and output it as a gyro output.

又sin△φに比例する出力とcos△φに比例する
出力の切替え及び極性切替えのポイントは、他に
数多くある。
Furthermore, there are many other points for switching between the output proportional to sin△φ and the output proportional to cos△φ and for switching the polarity.

なおsin△φに比例する出力は、基本波成分の
同期検波以外に(3)式からも明らかなように任意に
奇数波成分を同期検波しても得られる。またcos
△φに比例する出力も同様に任意の偶数波成分を
同期検波して得ることもできる。
Note that the output proportional to sin Δφ can be obtained not only by synchronous detection of the fundamental wave component but also by synchronous detection of any odd-numbered wave component, as is clear from equation (3). Also cos
An output proportional to Δφ can also be similarly obtained by synchronously detecting any even number wave component.

「発明の変形実施例・その2」 受光器21に受光され光電変換された信号は、
光源11の出力光変動光学素子(光分配結合器、
光学路、位相変調器等〔その他光フアイバ、ジヤ
イロ光学系には偏光子なども使われる〕)による
光損失の変動光学路として使用される光フアイバ
への光の挿入損失の変動などによつて変動する。
その結果としてジヤイロ入出力特性の内スケール
フアクタが変動する。
“Modified embodiment of the invention, part 2” The signal received by the light receiver 21 and photoelectrically converted is
Output light varying optical element of light source 11 (light splitting coupler,
Fluctuations in optical loss due to optical paths, phase modulators, etc. (other optical fibers, polarizers, etc. are also used in gyro optical systems)) Fluctuations in insertion loss of light into optical fibers used as optical paths, etc. fluctuate.
As a result, the inner scale factor of the gyro input/output characteristics fluctuates.

この問題を解決するには例えば次のようにすれ
ばよい。即ちsin△φに比例した同期検波後の出
力をV1、cos△φに比例した同期検波後の出力を
V2とすると V1=K1sin△φ、V2=K2cos△φ ……(8) と表わすことができる。こゝでK1,K2は比例定
数である。(但しK1=K2=Kになるよう増幅器の
利得が調整されている。)V1とV2を2乗して加え
合わせるとその値は下式の通り一定値をとる。
For example, you can solve this problem as follows. In other words, the output after synchronous detection proportional to sin△φ is V 1 , and the output after synchronous detection proportional to cos △φ is V 1 .
When V 2 is assumed, it can be expressed as V 1 =K 1 sin△φ, V 2 =K 2 cos△φ (8). Here, K 1 and K 2 are proportionality constants. (However, the gain of the amplifier is adjusted so that K 1 =K 2 =K.) When V 1 and V 2 are squared and added together, the value takes a constant value as shown in the following formula.

Vf=V2 1+V2 2=K2(sin2△φ+cos2△φ)=K2
(一定) ……(9) 従つてこのVfの値が常に一定になるように光
源の出力光、受光器の利得又は受光器21からの
出力電圧を制御すれば、スケールフアクタを常に
一定に保つことができる。
V f =V 2 1 +V 2 2 =K 2 (sin 2 △φ+cos 2 △φ) = K 2
(Constant) ...(9) Therefore, if the output light of the light source, the gain of the receiver, or the output voltage from the receiver 21 is controlled so that the value of V f is always constant, the scale factor can be kept constant. can be kept.

その実施例を第3図に示す。 An example thereof is shown in FIG.

sin△φに比例した端子50の出力は、端子6
8に供給され、cos△φに比例した端子51の出
力は、端子69に供給される。
The output of terminal 50 proportional to sin△φ is the output of terminal 6
The output of terminal 51, which is supplied to terminal 8 and is proportional to cosΔφ, is supplied to terminal 69.

端子68と69に供給された信号は2乗回路7
0,71でそれぞれ2乗され、この2乗された二
つの信号は、加算回路72によつて加算され、そ
の加算出力は差動増幅器73によつて基準電源7
4の基準電圧と比較され、その誤差信号が増幅さ
れる。
The signals supplied to terminals 68 and 69 are connected to the squaring circuit 7.
The two squared signals are added by an adder circuit 72, and the added output is sent to the reference power supply 7 by a differential amplifier 73.
4 and its error signal is amplified.

その増幅された誤差信号は自動利得調整回路7
7に供給され、端子75に入力された受光器21
からの出力電圧の振幅が制御され、その出力は端
子76から出力され第1図に示すAC増幅器27,
28へ供給される。
The amplified error signal is transmitted to the automatic gain adjustment circuit 7.
7 and input to the terminal 75
The amplitude of the output voltage from the AC amplifier 27, which is outputted from the terminal 76 and shown in FIG.
28.

この一連の閉ループにおいて差動増幅器73か
ら出力される誤差信号が常に零になるように閉ル
ープが動作し、このために入力感度は常に一定に
保たれる。
In this series of closed loops, the closed loop operates so that the error signal output from the differential amplifier 73 is always zero, and therefore the input sensitivity is always kept constant.

さらに上記方法のみならず、sin△φに比例す
る信号及びcos△φに比例する信号を計算機に取
り込みV1とV2の合成ベクトルの絶対量、即ちK
があらかじめ設定された基準値Krから変動した
量を求め出力V1とV2の出力変動分を数値補正す
ることも可能である。
Furthermore, in addition to the above method, a signal proportional to sin△φ and a signal proportional to cos△φ are input into the computer, and the absolute quantity of the composite vector of V 1 and V 2 , that is, K
It is also possible to calculate the amount by which the output voltage V 1 and V 2 fluctuate from a preset reference value K r and numerically correct the output fluctuations of the outputs V 1 and V 2 .

例えば数値補正率rは とする。 For example, the numerical correction rate r is shall be.

こゝでf(p)はpの関数、f(q)はqの関数で、通常
f(p)=1、f(q)=0として使用する。この数値補正
率rをジヤイロ出力に乗算することにより、ジヤ
イロ出力のスケールフアクタを常に一定に保つこ
とができる。
Here, f(p) is a function of p, f(q) is a function of q, and usually
Use f(p)=1 and f(q)=0. By multiplying the gyro output by this numerical correction factor r, the scale factor of the gyro output can always be kept constant.

「発明の変形実施例・その3」 第1図に示す回路において同期検波回路41,
42に入力される信号と参照信号fRの位相差はゼ
ロが理想的である。
"Modified embodiment of the invention, Part 3" In the circuit shown in FIG. 1, the synchronous detection circuit 41,
Ideally, the phase difference between the signal input to 42 and the reference signal f R is zero.

しかしながら位相変調器22に印加される変調
信号と、干渉光の基本周波数の位相差は、位相変
調器22にさらされる環境条件、特に周囲温度に
よつて変わる。
However, the phase difference between the modulation signal applied to the phase modulator 22 and the fundamental frequency of the interference light varies depending on the environmental conditions to which the phase modulator 22 is exposed, particularly the ambient temperature.

位相変調器22は例えば円筒状の電歪振動子に
光フアイバを巻きつけて作製されているため本質
的に環境条件によつて入出力の位相特性が変化し
やすい。さらに位相変調器22の共振点に動作点
(変調周波数)を設定すると、環境条件に対し著
しく大きく変動する。
Since the phase modulator 22 is manufactured by winding an optical fiber around a cylindrical electrostrictive vibrator, for example, the input/output phase characteristics are inherently likely to change depending on environmental conditions. Furthermore, if the operating point (modulation frequency) is set at the resonance point of the phase modulator 22, it will vary significantly depending on the environmental conditions.

又受光器21及びそれ以降の電気回路の定数の
変動増幅器等の位相特性の変動等によつても前記
位相差は変動する。この問題を解決するために
は、例えば次のようにすればよい。
The phase difference also varies due to variations in the phase characteristics of the optical receiver 21 and the constant-variable amplifiers of the electric circuits subsequent thereto. To solve this problem, for example, you can do the following.

即ち第4図に示す同期検波器59,60(これ
は第1図に示す同期検波器41又は42に相当す
る)に入力される信号をVin、同期検波器59の
参照信号をVr1、同期検波器60の参照信号を
Vr2(Vr2はVr1に対し90°位相がずれている)、同期
検波した出力のローパスフイルタ61,62(こ
れは第1図に示すローパスフイルタ43又は44
に相当する)を通過後の出力V01,V02とすると Vio=Asin△φsin(ωt+θ) Vr1≒4/πsin(ωt+θf) 高調波成分は無視できるので省 Vr2≒4/πsin(ωt+θf+90°) いた。
That is, the signal input to the synchronous detectors 59 and 60 shown in FIG. 4 (this corresponds to the synchronous detector 41 or 42 shown in FIG . The reference signal of the detector 60
V r2 (V r2 is out of phase with V r1 by 90°), low pass filters 61 and 62 of the synchronously detected output (this is the low pass filter 43 or 44 shown in Figure 1).
Assuming that the outputs V 01 and V 02 after passing through (corresponding to ωt + θ f +90°).

V01=Vio・Vr1=K0sin△φcos(θ−θf
……(11) V02=Vio/Vr2=K0sin△φsin(θ−θf) ……(12) こゝで ω=2πfR θ,θf:位相差 K0=2A/π となる。ローパスフイルタ61,62の出力
V01,V02は、交流成分が除去され直流成分だけ
が現われ、その出力は掛算器65に入力される。
その結果、掛算器65の出力Vn=V01×V02は(13)
式のようになる。
V 01 = V io・V r1 = K 0 sin△φcos (θ−θ f )
……(11) V 02 =V io /V r2 =K 0 sin△φsin(θ−θ f ) ……(12) Here, ω=2πf R θ, θ f : Phase difference K 0 = 2A/π becomes. Output of low pass filters 61 and 62
The AC component is removed from V 01 and V 02 so that only the DC component appears, and the output thereof is input to the multiplier 65.
As a result, the output V n =V 01 ×V 02 of the multiplier 65 is (13)
It becomes like the expression.

Vn=V01×V02=(K0sin△φ)2/2sin2(θ−θf
)……(13) 即ち掛算器65の出力極性は入力角速度の極
性、即ち光学路16の左右両光間の位相差△φに
無関係となり、位相差(θ−θf)の極性と1:1
で対応するようになる。
V n =V 01 ×V 02 = (K 0 sin△φ) 2 /2sin2 (θ−θ f
)...(13) That is, the output polarity of the multiplier 65 is independent of the polarity of the input angular velocity, that is, the phase difference Δφ between the left and right lights of the optical path 16, and is equal to the polarity of the phase difference (θ−θ f ) and 1: 1
It will now be supported.

従つて掛算器65の出力で自動位相調整器64
を制御し位相差θに対応しθfを変えれば、位相差
(θ−θf)を常に零に保つことができ、その結果、
位相差θの変動によるジヤイロ入出力のスケール
フアクタの変動を抑えることができる。尚第1図
に示すミキサー29と31に与える周波数L1
L2の信号路に位相調整器を設け、この位相調整
器に第4図に示した掛算器65の出力Vnを与え
周波数L1L2の信号の位相を制御しても同様の
作用効果が得られる。
Therefore, the output of the multiplier 65 is used as the automatic phase adjuster 64.
By controlling θ f and changing θ f in accordance with the phase difference θ, the phase difference (θ − θ f ) can always be kept at zero, and as a result,
It is possible to suppress fluctuations in the scale factor of the gyro input and output due to fluctuations in the phase difference θ. Furthermore, the frequency L1 given to the mixers 29 and 31 shown in FIG.
Similar effects can be obtained by providing a phase adjuster in the L2 signal path and applying the output V n of the multiplier 65 shown in FIG. 4 to the phase adjuster to control the phases of the signals at frequencies L1 and L2 . It will be done.

「発明の変形実施例・その4」 第5図に示すようにミキサー29→バンドパス
特性を持つAC増幅器33→同期検波器59,6
0→ローパスフイルタ61,62→位相演算手段
67→VCO68→ミキサー29と一巡するフイ
ードバツクループを形成し、位相演算手段67の
位相出力が零となるようにVCO68の出力周波
L1が制御するように構成することもできる。
"Modified embodiment of the invention, Part 4" As shown in FIG.
0 → low-pass filters 61, 62 → phase calculation means 67 → VCO 68 → mixer 29 to form a feedback loop, and the output frequency L1 of the VCO 68 is controlled so that the phase output of the phase calculation means 67 becomes zero. It can also be configured as

このように構成した場合も上記同様に位相差θ
の変動によるジイヤロ入出力のスケールフアクタ
の変動を抑えることができる。
In this case, the phase difference θ is also the same as above.
It is possible to suppress fluctuations in the scale factor of dialo input and output due to fluctuations in .

さらに第4図及び第5図の方法のみならず、前
記V01とV02を計算機に取り込み、V01とV02の合
成ベクトルの絶対量を計算することでも、位相差
θの変動によるジヤイロ入出力のスケールフアク
タの変動を抑えることができる。
Furthermore, in addition to the methods shown in Figs. 4 and 5, it is also possible to input the above-mentioned V 01 and V 02 into a computer and calculate the absolute amount of the composite vector of V 01 and V 02 . Fluctuations in the output scale factor can be suppressed.

合成ベクトルの絶対量は一般にV01とV02をそ
れぞれ2乗し加えその値の平方根をそれば求めら
れる。
The absolute amount of the composite vector can generally be determined by squaring V 01 and V 02 and then adding the square root of the resulting values.

以上sin△に比例する信号に関する位相変動
処置について述べてきたが、cos△に比例する
信号に関する位相変動処置についても同様に対処
できる。
Although the phase variation treatment for the signal proportional to sin Δ has been described above, the phase variation treatment for the signal proportional to cos Δ can be dealt with in the same way.

「発明の作用効果」 第7図に示した従来方式においては、前述の通
り右回り光と左回り光間の位相差がπ/2近くな
ると極端に感度が悪くなり、ダイナミツクレンジ
が制限されていたが、この発明によれば先に示し
た(4)式においてmの値が変化してもmが0の場合
の時と直線性は第2図Gに示したように同一であ
り、偏差値は高レンジにおいて増加することはな
い。直線性補正回路49を設けることによつて計
測範囲全域にわたつて直線性の高いものを得るこ
とができる。又この発明においてはダイナミツク
レンジを理論的には限りなく広げることができ
る。更に光源の出力光、受光器の利得、又は受
光器21の出力をcos△φに比例する信号とsin△
φに比例する信号によつて制御することにより、
作動温度範囲にわたつて入力感度を一定に保つこ
とができる。
"Operations and Effects of the Invention" In the conventional system shown in Fig. 7, as mentioned above, when the phase difference between the clockwise light and the counterclockwise light approaches π/2, the sensitivity becomes extremely poor and the dynamic range is limited. However, according to the present invention, even if the value of m changes in equation (4) shown above, the linearity is the same as when m is 0, as shown in Figure 2 G, The deviation value does not increase in the high range. By providing the linearity correction circuit 49, high linearity can be obtained over the entire measurement range. Further, in this invention, the dynamic range can theoretically be expanded to an unlimited extent. Furthermore, the output light of the light source, the gain of the light receiver, or the output of the light receiver 21 is combined with a signal proportional to cos△φ and sin△
By controlling by a signal proportional to φ,
Input sensitivity can be kept constant over the operating temperature range.

同期検波手段41,42に入力される信号と
参照信号fRの位相差を常に零になるよう制御す
ることによつて、位相変調器22及び電気回路
の入出力の位相特性の変動にともなうジヤイロ
出力変動を作動温度範囲にわたつて抑えること
ができる。
By controlling the phase difference between the signals input to the synchronous detection means 41 and 42 and the reference signal f R to always be zero, gyro due to fluctuations in the phase characteristics of the input and output of the phase modulator 22 and the electric circuit can be eliminated. Output fluctuations can be suppressed over the operating temperature range.

またミキサーによつて周波数変換する構成と
したことにより高調波成分がその後段のバンド
パスフイルタを通過しない周波数となる。よつ
て高調波成分が同期検波器に入力されることが
なく、高調波による影響を除去できる。
Further, by adopting a configuration in which the frequency is converted by a mixer, the frequency becomes such that harmonic components do not pass through the subsequent band pass filter. Therefore, harmonic components are not input to the synchronous detector, and the influence of harmonics can be removed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明による光干渉角速度計の一例
を示すブロツク図、第2図はその動作の説明に供
するための波形図、第3図乃至第5図はそれぞれ
この発明による光干渉角速度計の一部の変形実施
例を示すブロツク図、第6図及び第7図はそれぞ
れ従来の光干渉角速度計を説明するためのブロツ
ク図である。 11……光源、13……光分配結合器、16…
…光学路、21……受光器、22……位相変調
器、23……変調信号源、24,41,42,5
9,60……同期検波器、25……分周器、2
6,45,66……発振器、27,28……AC
増幅器、29,30,31,32……ミキサー、
33,34……バンドパス特性を持つAC増幅器、
35,36,68……VCO、37,38……位
相検出器、39,40,43,44,61,62
……ローパスフイルタ、46,48……スイツ
チ、47……インバータ、49……直線性補正回
路、50,51,58,75,76,68,69
……端子、52……ジヤイロ出力端子、53,5
4……比較器、55,56,74……基準電源、
57……可逆カウンタ、63……2相発生器、6
4……自動位相調整器、65……掛算器、67…
…位相演算手段、70,71……2乗回路、72
……加算回路、73……差動増幅器、77……自
動利得調整回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the optical interference gyrometer according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining its operation, and FIGS. FIGS. 6 and 7 are block diagrams showing some modified embodiments, respectively, for explaining a conventional optical interference angular velocity meter. 11...Light source, 13...Optical distribution coupler, 16...
...Optical path, 21... Light receiver, 22... Phase modulator, 23... Modulation signal source, 24, 41, 42, 5
9, 60... Synchronous detector, 25... Frequency divider, 2
6,45,66...oscillator, 27,28...AC
Amplifier, 29, 30, 31, 32...mixer,
33, 34... AC amplifier with bandpass characteristics,
35, 36, 68...VCO, 37, 38...Phase detector, 39, 40, 43, 44, 61, 62
...Low pass filter, 46, 48 ... Switch, 47 ... Inverter, 49 ... Linearity correction circuit, 50, 51, 58, 75, 76, 68, 69
...Terminal, 52...Gyro output terminal, 53,5
4... Comparator, 55, 56, 74... Reference power supply,
57... Reversible counter, 63... Two-phase generator, 6
4... Automatic phase adjuster, 65... Multiplier, 67...
...Phase calculation means, 70, 71... Square circuit, 72
... Addition circuit, 73 ... Differential amplifier, 77 ... Automatic gain adjustment circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 A 少なくとも一周する光学路と、 B その光学路に対し右回り光及び左回り光を通
す手段と、 C その光学路を伝搬してきた右回り光と左回り
光を干渉させる干渉手段と、 D その干渉手段と上記光学路の一端との間にこ
れらに縦続的に配されて右回り光と左回り光に
位相変化を与える位相変調器と、 E 上記干渉光の光強度を電気信号として検出す
る受光器と、 F その受光器からの出力の内、上記位相変調器
の光変調周波数に同期した任意の奇数波成分を
同期検波する第1同期検波手段と、 G 上記受光器の出力の内、上記光変調周波数に
同期した信号の任意の偶数波成分を同期検波す
る第2同期検波手段と、 H 上記奇数波成分同期検波手段の検波出力と、
上記偶数波成分同期検波手段の検波出力とを切
替えて出力する第1切替手段と、 I その第1切替手段の出力と、その反転出力と
を切替えて出力する第2切替手段と、 J その第2切替手段の出力が第1所定値より大
きくなると、これを検出する第1検出手段と、 K 上記第2切替手段の出力が上記第1所定値よ
りも小さい第2所定値より小さくなるとこれを
検出する第2検出手段と、 L 上記第1検出手段の検出ごとにその検出回数
を累積加算し、上記第2検出手段の検出ごとに
その検出回数を上記累積加算値から累積減算す
る累積加減算手段と、 M その累積加減算手段の累積加減算値が偶数
(0を含む)で上記奇数波成分同期検波手段の
出力を取出し、その他で上記偶数波成分同期検
出手段の出力を取出すように上記第1切替手段
を制御する手段と、 N 上記累積加減算値が正の場合は4n及び4n+
1(n=0,1,2,…)で、負の場合は−
(4n+3)及び−(4n+4)で上記第1切替手
段の出力を取出し、その他で上記第1切替手段
の反転出力を取出すように、上記第2切替手段
を制御する手段と、 O 上記第2切替手段の出力と、上記累積加減算
値とを検出角速度として出力する手段と、 を具備する光干渉角速度計。 2 上記第1同期検波手段の出力と、上記第2同
期検波手段の出力のそれぞれの2乗の和が一定と
なるように上記第1,第2同期検波手段より前段
の任意の電気回路の出力又は光量を制御する手段
とを有する特許請求の範囲第1項記載の光干渉角
速度計。 3 上記第1同期検波手段からの出力と上記第2
同期検波手段からの出力との合成ベクトルの絶対
量が基準値から変動した量を求め、角速度出力信
号を数値補正する手段を有する特許請求の範囲第
1項記載の光干渉角速度計。 4 上記第1同期検波手段の参照信号に対し約
90°の位相差を持つた参照信号で作動する第3同
期検波手段と、上記第1同期検波手段を通過した
出力と上記第3同期検波手段を通過した出力から
上記第1同期検波手段に印加される参照信号と、
入力として印加される信号の内上記参照信号の基
本周波数成分との位相差が、常に零となるよう制
御する第1制御手段と、上記第2同期検波手段の
参照信号に対し約90°の位相差を持つた参照信号
で作動する第4同期検波手段と、上記第2同期検
波手段を通過した出力と上記第4同期検波手段を
通過した出力から上記第2同期検波手段に印加さ
れる参照信号と、入力として印加される信号の内
上記参照信号の基本周波数成分との位相差が、常
に零となるよう制御する第2制御手段とを有する
特許請求の範囲第1項記載の光干渉角速度計。 5 上記第1同期検波手段の参照信号に対し約
90°の位相差を持つた参照信号で作動する第3同
期検波手段と、上記第1同期検波手段からの出力
と上記第3同期検波手段からの出力との合成ベク
トルの絶対量を検出する第1検出手段と、上記第
2同期検波手段の参照信号に対し約90°の位相差
を持つた参照信号で作動する第4同期検波手段
と、上記第2同期検波手段からの出力と上記第4
同期検波手段からの出力との合成ベクトルの絶対
量を検出する第2検出手段と、上記累積加減算手
段の累積加減算値が偶数(0を含む)で出力によ
り上記第1検出手段の出力をジヤイロ出力とする
手段と、上記累積加減算手段の累積加減算値が奇
数で上記第2検出手段の出力をジヤイロ出力とす
る手段とを具備した特許請求の範囲第1項記載の
光干渉角速度計。
[Scope of Claims] 1. An optical path that goes around at least once; B. Means for passing clockwise light and counterclockwise light to the optical path; and C. Interference between clockwise light and counterclockwise light that have propagated through the optical path. (D) a phase modulator that is arranged in series between the interference means and one end of the optical path to change the phase of the clockwise light and the counterclockwise light; and (E) the interference light. a photoreceiver that detects the intensity as an electrical signal; a second synchronous detection means for synchronously detecting any even number wave component of the signal synchronized with the optical modulation frequency among the outputs of the optical receiver; H a detection output of the odd number wave component synchronous detection means;
a first switching means for switching and outputting the detection output of the even-numbered wave component synchronous detection means; I a second switching means for switching and outputting the output of the first switching means and its inverted output; K, a first detection means for detecting this when the output of the second switching means becomes larger than a first predetermined value; a second detection means for detecting; L; cumulative addition/subtraction means for cumulatively adding up the number of detections each time the first detection means detects; and cumulatively subtracting the number of detections from the cumulative addition value each time the second detection means detects; and M, the first switching so that the output of the odd-numbered wave component synchronous detection means is taken out when the cumulative addition/subtraction value of the cumulative addition/subtraction means is an even number (including 0), and the output of the even-numbered wave component synchronous detection means is taken out at other times. A means for controlling the means, and N If the above cumulative addition/subtraction value is positive, 4n and 4n+
1 (n=0, 1, 2,...), and if negative -
means for controlling the second switching means such that the output of the first switching means is taken out at (4n+3) and -(4n+4), and the inverted output of the first switching means is taken out at the other points; O the second switching means; An optical interference angular velocity meter comprising: means for outputting the output of the means and the cumulative addition/subtraction value as a detected angular velocity. 2. The output of any electrical circuit preceding the first and second synchronous detection means such that the sum of the squares of the output of the first synchronous detection means and the output of the second synchronous detection means is constant. or a means for controlling the amount of light. 3 The output from the first synchronous detection means and the second
2. The optical interference gyrometer according to claim 1, further comprising means for numerically correcting the angular velocity output signal by determining the amount by which the absolute amount of the composite vector with the output from the synchronous detection means fluctuates from a reference value. 4 Approximately relative to the reference signal of the first synchronous detection means
A third synchronous detection means operates with a reference signal having a phase difference of 90°, and an output that has passed through the first synchronous detection means and an output that has passed through the third synchronous detection means are applied to the first synchronous detection means. a reference signal to be
a first control means for controlling the phase difference between the fundamental frequency component of the reference signal among the signals applied as an input to always be zero; a fourth synchronous detection means that operates with a reference signal having a phase difference, and a reference signal that is applied to the second synchronous detection means from an output that has passed through the second synchronous detection means and an output that has passed through the fourth synchronous detection means. and second control means for controlling the phase difference between the fundamental frequency component of the reference signal and the fundamental frequency component of the reference signal among the signals applied as input to be always zero. . 5 Approximately with respect to the reference signal of the first synchronous detection means
a third synchronous detection means that operates with a reference signal having a phase difference of 90 degrees; and a third synchronous detection means that detects the absolute amount of a composite vector of the output from the first synchronous detection means and the output from the third synchronous detection means. 1 detection means, a fourth synchronous detection means that operates with a reference signal having a phase difference of about 90° with respect to the reference signal of the second synchronous detection means, and an output from the second synchronous detection means and the fourth synchronous detection means.
a second detection means for detecting the absolute amount of the composite vector with the output from the synchronous detection means; and a gyro output of the output of the first detection means by outputting the cumulative addition/subtraction value of the cumulative addition/subtraction means as an even number (including 0). 2. The optical interference angular velocity meter according to claim 1, further comprising means for making the cumulative addition/subtraction value of the cumulative addition/subtraction means an odd number and making the output of the second detection means a gyro output.
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