JPH0578771B2 - - Google Patents
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- JPH0578771B2 JPH0578771B2 JP60167860A JP16786085A JPH0578771B2 JP H0578771 B2 JPH0578771 B2 JP H0578771B2 JP 60167860 A JP60167860 A JP 60167860A JP 16786085 A JP16786085 A JP 16786085A JP H0578771 B2 JPH0578771 B2 JP H0578771B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- rotation sensor
- optical fiber
- proportionality constant
- evaluation method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光フアイバを複数回巻回して形成さ
れる回転路を逆方向に回転する2つの光波を相互
に重畳し、位相変調器によつて回転光を変調し、
回転センサにより形成された、変調幅Ψmの信号
から評価ユニツトによつて、回転速度に依存する
出力信号を形成し、評価ユニツトの出力信号に含
まれる比例定数Kを補償する、サニヤツク効果を
利用した光フアイバ式回転センサにおける信号評
価方法に関する。
れる回転路を逆方向に回転する2つの光波を相互
に重畳し、位相変調器によつて回転光を変調し、
回転センサにより形成された、変調幅Ψmの信号
から評価ユニツトによつて、回転速度に依存する
出力信号を形成し、評価ユニツトの出力信号に含
まれる比例定数Kを補償する、サニヤツク効果を
利用した光フアイバ式回転センサにおける信号評
価方法に関する。
従来技術
公知の光学式回転センサは、例外なく干渉測定
法を利用している。この場合、閉鎖された伝送路
を逆方向に回転する2つの電磁波(光波)に対す
る回転の影響を、特徴的な干渉縞を利用して検出
する。
法を利用している。この場合、閉鎖された伝送路
を逆方向に回転する2つの電磁波(光波)に対す
る回転の影響を、特徴的な干渉縞を利用して検出
する。
一般に検出感度を高めるには、位相を感知する
測定技術を利用する。この方法では、付加的に位
相変調を行なう必要がある。
測定技術を利用する。この方法では、付加的に位
相変調を行なう必要がある。
発明の解決すべき問題点
上述の方法の欠点は、測定により得られる信号
に、所望情報(回転速度に比例する角関数)以外
の比例係数が含まれていることである。このよう
な係数が変化すると、回転センサのスケーリング
安定性に悪い影響を与える。係数の変化は、例え
ば次のような原因で生じる。
に、所望情報(回転速度に比例する角関数)以外
の比例係数が含まれていることである。このよう
な係数が変化すると、回転センサのスケーリング
安定性に悪い影響を与える。係数の変化は、例え
ば次のような原因で生じる。
− 電磁送信器から放射される出力の変化(例え
ばレーザダイオードの老化が原因となる)、お
よびそれに伴つて出力分割により生じる部分出
力の変化 − 伝送減衰度の変化(殊に、伝送路に設けられ
た光学素子間の整合状態の変化、光フアイバの
老化等が原因となる) − 伝搬媒体および偏光子を通過する時の統計的
偏光回転に基づく偏波性フエージング − 光波の可干渉性、従つて干渉縞の可視性を阻
害するすべての要因、殊にコヒーレンス長の変
化 − 主ビーム分割器における分割比の変化。一定
の分割比を得るには、所定のパラメータ(例え
ば偏光方向)を維持しなければならならい。
ばレーザダイオードの老化が原因となる)、お
よびそれに伴つて出力分割により生じる部分出
力の変化 − 伝送減衰度の変化(殊に、伝送路に設けられ
た光学素子間の整合状態の変化、光フアイバの
老化等が原因となる) − 伝搬媒体および偏光子を通過する時の統計的
偏光回転に基づく偏波性フエージング − 光波の可干渉性、従つて干渉縞の可視性を阻
害するすべての要因、殊にコヒーレンス長の変
化 − 主ビーム分割器における分割比の変化。一定
の分割比を得るには、所定のパラメータ(例え
ば偏光方向)を維持しなければならならい。
− 検出器効率の変化。これは光受信器における
典型的な老化特性が原因であり、外部条件(温
度、給電電圧)に強く依存する。
典型的な老化特性が原因であり、外部条件(温
度、給電電圧)に強く依存する。
このような欠点を取除くために、ドイツ連邦共
和国特許出願公開第3040514号公報により次のよ
うな方法が提案されている。すなわちこの方法で
は、複数の周波数において、商の形成により前述
の比例係数が除去されるように、出力信号を評価
する。しかしこの方法は、位相感知整流器を必要
とするので極めて高コストである。
和国特許出願公開第3040514号公報により次のよ
うな方法が提案されている。すなわちこの方法で
は、複数の周波数において、商の形成により前述
の比例係数が除去されるように、出力信号を評価
する。しかしこの方法は、位相感知整流器を必要
とするので極めて高コストである。
本発明の課題は、冒頭で述べた信号評価方法に
おいて、好適な簡単の測定方法を使用して僅かな
コストで上述の障害源を補償することである。
おいて、好適な簡単の測定方法を使用して僅かな
コストで上述の障害源を補償することである。
問題点を解決するための手段
本発明によれば上記課題は、回転センサにより
形成された出力信号の最大値と最小値の差をピー
ク値測定装置にて形成し、比例定数Kを含む変数
を検出し、引き続き当該変数を補償に使用するよ
うにして解決される。
形成された出力信号の最大値と最小値の差をピー
ク値測定装置にて形成し、比例定数Kを含む変数
を検出し、引き続き当該変数を補償に使用するよ
うにして解決される。
従つて本発明においては、次のような測定装置
が用いられる。すなわちこの測定装置は、適切な
測定方法、有利にはピーク値測定によつて比例定
数を別々に測定し、回転センサにより形成された
信号によつて測定値を除算する。あるいは光出力
の安定化のために測定値を制御回路へ帰還する。
従つて、測定装置に加わる障害(前述のようにこ
れらは比例定数の変化として現れる)は測定信号
に影響しない。
が用いられる。すなわちこの測定装置は、適切な
測定方法、有利にはピーク値測定によつて比例定
数を別々に測定し、回転センサにより形成された
信号によつて測定値を除算する。あるいは光出力
の安定化のために測定値を制御回路へ帰還する。
従つて、測定装置に加わる障害(前述のようにこ
れらは比例定数の変化として現れる)は測定信号
に影響しない。
実施例
次に図面を参照しながら実施例について本発明
を詳しく説明する。
を詳しく説明する。
第1図は光フアイバを用いた進路信号発生器を
を示している。ここで、レーザ供給装置2はレー
ザダイオード3に制御信号を供給する。レーザダ
イオードのレーザ信号は光伝送系に入力結合され
る。
を示している。ここで、レーザ供給装置2はレー
ザダイオード3に制御信号を供給する。レーザダ
イオードのレーザ信号は光伝送系に入力結合され
る。
同時にレーザダイオード3の信号は、第2の光
出力側を介して受信ダイオード5(モニタ)に導
かれる。受信ダイオードから、帰還線路6を介し
てレーザ供給装置2へ相応の信号電圧Jが供給さ
れる。レーザダイオード3の光出力は設定値RS
に依存している。設定値RSは基準値発生器1に
よつて形成され、信号電圧Jと比較される。
出力側を介して受信ダイオード5(モニタ)に導
かれる。受信ダイオードから、帰還線路6を介し
てレーザ供給装置2へ相応の信号電圧Jが供給さ
れる。レーザダイオード3の光出力は設定値RS
に依存している。設定値RSは基準値発生器1に
よつて形成され、信号電圧Jと比較される。
光伝送系は、光フアイバ、および光フアイバ式
ジヤイロに必要な他の素子(偏光子、脱偏光子、
変調器等)から成つている。光伝送系から出力結
合された信号は受信ダイオード7に受信される。
レーザ信号は変調装置8によつて位相変調され
る。基準信号は、線路9を介して位相感知整流器
10に達する。受信ダイオード7には、電圧源1
1から安定した給電電圧が供給される。増幅され
た受信ダイオード7の出力信号は、位相感知整流
器10およびピーク値測定装置12に供給され
る。ピーク値の測定によつて比例定数Kが検出さ
れる。この比例定数は、位相感知整流器10の発
生した信号を除算するために用いられる。それに
よつて、サニヤツク位相Sの関数を表わし、比例
定数Kを含む伝達関数とは無関係な出力信号が形
成される。その結果、定数Kの変化は測定結果に
影響しなくなる。定数Kは、例えば次のような原
因で変化する。
ジヤイロに必要な他の素子(偏光子、脱偏光子、
変調器等)から成つている。光伝送系から出力結
合された信号は受信ダイオード7に受信される。
レーザ信号は変調装置8によつて位相変調され
る。基準信号は、線路9を介して位相感知整流器
10に達する。受信ダイオード7には、電圧源1
1から安定した給電電圧が供給される。増幅され
た受信ダイオード7の出力信号は、位相感知整流
器10およびピーク値測定装置12に供給され
る。ピーク値の測定によつて比例定数Kが検出さ
れる。この比例定数は、位相感知整流器10の発
生した信号を除算するために用いられる。それに
よつて、サニヤツク位相Sの関数を表わし、比例
定数Kを含む伝達関数とは無関係な出力信号が形
成される。その結果、定数Kの変化は測定結果に
影響しなくなる。定数Kは、例えば次のような原
因で変化する。
− 電磁送信器から放射される出力の変化(例え
ばレーザダイオードの老化、基準値発生器1の
不安定動作などが原因となる)、およびそれに
伴つて出力分割により生じる部分出力の変化 − 伝送減衰度の変化(例えば、伝送路に設けら
れた光学素子間の整合状態の変化、光フアイバ
の老化、振動等の周囲条件の変化が原因とな
る) − 伝搬媒体および偏光子を通過する時の統計的
な偏光回路に基づく偏波性フエージング − 第1の電子増幅段の増幅度の変化 − 主ビーム分割器の分割器の変化 − 検出器効率の変化。これは光受信器における
典型的な老化特性が原因であり、外部条件(温
度、給電電圧)に強く依存する。
ばレーザダイオードの老化、基準値発生器1の
不安定動作などが原因となる)、およびそれに
伴つて出力分割により生じる部分出力の変化 − 伝送減衰度の変化(例えば、伝送路に設けら
れた光学素子間の整合状態の変化、光フアイバ
の老化、振動等の周囲条件の変化が原因とな
る) − 伝搬媒体および偏光子を通過する時の統計的
な偏光回路に基づく偏波性フエージング − 第1の電子増幅段の増幅度の変化 − 主ビーム分割器の分割器の変化 − 検出器効率の変化。これは光受信器における
典型的な老化特性が原因であり、外部条件(温
度、給電電圧)に強く依存する。
多少なりとも比例定数に作用し、従つて測定結
果を誤らせる原因になる上述の障害は、ピーク値
の測定によつて、ないし(もつと一般的に言え
ば)比例定数を検出する測定法を導入することに
よつて、確実に除去することができる。
果を誤らせる原因になる上述の障害は、ピーク値
の測定によつて、ないし(もつと一般的に言え
ば)比例定数を検出する測定法を導入することに
よつて、確実に除去することができる。
第2図に示す実施例は、第1図の実施例とほと
んど同一である。違う点は、レーザダイオード3
の光出力が可変制御されることである。つまり、
第1図では受信ダイオード5が光出力を測定し、
帰還信号Jを発生していた。これに対して第2図
では、ピーク値測定装置12により形成される比
例定数Kが帰還信号となり、設定値RSと比較さ
れる。このような可変制御回路によつて、上述の
すべての障害を検出し、出力信号を一定にするこ
とができる。
んど同一である。違う点は、レーザダイオード3
の光出力が可変制御されることである。つまり、
第1図では受信ダイオード5が光出力を測定し、
帰還信号Jを発生していた。これに対して第2図
では、ピーク値測定装置12により形成される比
例定数Kが帰還信号となり、設定値RSと比較さ
れる。このような可変制御回路によつて、上述の
すべての障害を検出し、出力信号を一定にするこ
とができる。
比例係数を決定するための前提は、検出器信号
の時間特性がサニヤツク位相と無関係に最大値お
よび最小値を通過することである。この最大値と
最小値との差から所望のピーク値信号が供給され
る。この前提は、所定の最小位相変調幅を下回ら
ない場合に、常に成立する。
の時間特性がサニヤツク位相と無関係に最大値お
よび最小値を通過することである。この最大値と
最小値との差から所望のピーク値信号が供給され
る。この前提は、所定の最小位相変調幅を下回ら
ない場合に、常に成立する。
所望の情報を含む回転センサの出力信号iDは
次の時間特性を有している。
次の時間特性を有している。
iDは次の時間特性を有している。
iD〜K・cos2(S/2+Ψm・sinωm・t) (1)
ただし、S=サニヤツク位相
ωm=変調周波数
Ψm=変調幅
〜は比例関数を表す符号である。
比例定数Kを直接測定するためには、式(1)にお
ける角関数の偏角が、変調周期ごとに少くとも1
回、0(ないしk・π)およびπ/2(ないし(2K +1)・π/2)を通過しなければならない(ただし kは整数)。Ψn>π/2の場合、この条件はSと無 関係に常に満たされる; K=Max(iD)−Min(iD)/2 (2) 変調幅が小さい場合(Ψm<(π/2))には、
ピーク値の差形成により、関数f(Ψm,s)と
結合した比例定数が得られる。
ける角関数の偏角が、変調周期ごとに少くとも1
回、0(ないしk・π)およびπ/2(ないし(2K +1)・π/2)を通過しなければならない(ただし kは整数)。Ψn>π/2の場合、この条件はSと無 関係に常に満たされる; K=Max(iD)−Min(iD)/2 (2) 変調幅が小さい場合(Ψm<(π/2))には、
ピーク値の差形成により、関数f(Ψm,s)と
結合した比例定数が得られる。
iDnax−iDnio=K・f(Ψm,s)回転センサの
出力信号iDを、変数K・f(Ψm,s)により除
算することにより比例定数Kを含まない新しい関
数F(Ψm,s)が得られる。
出力信号iDを、変数K・f(Ψm,s)により除
算することにより比例定数Kを含まない新しい関
数F(Ψm,s)が得られる。
F(Ψn,s)=K・J1(2Ψn)・sin2S/K・f(
Ψn,s)F(Ψn,s)=K・J1(2Ψn)・sin2S
/f(Ψn,s)(4) ただしJ1(2Ψn)=第1種ベツセル関数 この関数はスケーリングの変動を伴う比例定数
Kを有しておらず、一義的にサニヤツク位相と結
合される。正確な特性は用いられている変調度に
応じて理論的に算出され、(例えばマイクロプロ
セツサで制御された)信号評価のために利用され
る。この種の信号評価においては、理論的に要求
される最適の変調幅が用いられる。
Ψn,s)F(Ψn,s)=K・J1(2Ψn)・sin2S
/f(Ψn,s)(4) ただしJ1(2Ψn)=第1種ベツセル関数 この関数はスケーリングの変動を伴う比例定数
Kを有しておらず、一義的にサニヤツク位相と結
合される。正確な特性は用いられている変調度に
応じて理論的に算出され、(例えばマイクロプロ
セツサで制御された)信号評価のために利用され
る。この種の信号評価においては、理論的に要求
される最適の変調幅が用いられる。
発明の効果
本発明によれば、測定結果を誤らせる障害を僅
かなコストで除去することができる。
かなコストで除去することができる。
第1図は本発明の方法を実施する装置の実施例
のブロツク図、第2図は第1図の装置の変形例の
ブロツク図である。 1……基準値発生器、2……レーザ供給装置、
3……レーザダイオード、4……光伝送系、5,
7……受信ダイオード、6……帰還線路、8……
変調装置、9……線路、10……整流器、11…
…電圧源、12……ピーク値測定装置。
のブロツク図、第2図は第1図の装置の変形例の
ブロツク図である。 1……基準値発生器、2……レーザ供給装置、
3……レーザダイオード、4……光伝送系、5,
7……受信ダイオード、6……帰還線路、8……
変調装置、9……線路、10……整流器、11…
…電圧源、12……ピーク値測定装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 光フアイバを複数回巻回して形成される回転
路を逆方向に回転する2つの光波を相互に重畳
し、 位相変調器によつて回転光を変調し、 回転センサにより形成された、変調幅Ψmの信
号から評価ユニツトによつて、回転速度に依存す
る出力信号を形成し、 評価ユニツトの出力信号に含まれる比例定数K
を補償する、サニヤツク効果を利用した光フアイ
バ式回転センサにおける信号評価方法において、 前記回転センサにより形成された出力信号
(iD)の最大値と最小値の差をピーク値測定装置
12にて形成し、 比例定数Kを含む変数を検出し、 引き続き当該変数を補償に使用することを特徴
とする、光フアイバ式回転センサにおける信号評
価方法。 2 前記変調幅はΨm≧(π/2)であり、前記
差形成により比例定数Kを直接検出する(K=
{Max(iD)−Min(iD)}/2)特許請求の範囲第
1項記載の光フアイバ式回転センサにおける信号
評価方法。 3 検出された比例定数Kによつて前記出力信号
(iD)を除算する特許請求の範囲第1項記載の光
フアイバ式回転センサにおける信号評価方法。 4 光出力を安定化するために比例定数Kを制御
回路に帰還結合する特許請求の範囲第1項記載の
光フアイバ式回転センサにおける信号評価方法。 5 変調幅がΨm<(π/2)の場合、関数f
(Ψm,s)と結合した比例定数Kを差形成によ
り求め(iDnax−iDnio=K・f(Ψm,s)、 出力信号(iD)を前記関数と結合した比例定
数(K・f(Ψm,s)により除算する特許請求
の範囲第1項記載の光フアイバ式回転センサにお
ける信号評価方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3428147.9 | 1984-07-31 | ||
| DE19843428147 DE3428147A1 (de) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Verfahren zur signalauswertung bei einem faseroptischen rotationssensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156909A JPS6156909A (ja) | 1986-03-22 |
| JPH0578771B2 true JPH0578771B2 (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=6241974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60167860A Granted JPS6156909A (ja) | 1984-07-31 | 1985-07-31 | 光フアイバ式回転センサにおける信号評価方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4756620A (ja) |
| EP (1) | EP0172356B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6156909A (ja) |
| DE (2) | DE3428147A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3662821D1 (en) * | 1986-07-29 | 1989-05-18 | Litef Gmbh | Method of measuring rate of turn using a passive optical resonator |
| DE3742201C2 (de) * | 1987-12-12 | 1998-01-29 | Teldix Gmbh | Faserkreisel |
| JPH04106413A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-04-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバジヤイロの信号処理方式 |
| JP2552602B2 (ja) * | 1992-01-16 | 1996-11-13 | 日本航空電子工業株式会社 | 光ファイバジャイロ |
| EP0551874A3 (en) * | 1992-01-16 | 1993-09-08 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Fiber optic gyro |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4219276A (en) * | 1978-10-02 | 1980-08-26 | Rockwell International Corporation | Detection system for ring laser gyro |
| US4299490A (en) * | 1978-12-07 | 1981-11-10 | Mcdonnell Douglas Corporation | Phase nulling optical gyro |
| US4372685A (en) * | 1979-01-15 | 1983-02-08 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. | Method and arrangement for the measurement of rotations |
| DE2906870A1 (de) * | 1979-02-22 | 1980-09-04 | Max Planck Gesellschaft | Verfahren und anordnung zur messung von drehungen |
| DE2934794A1 (de) * | 1979-08-29 | 1981-03-19 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur messung absoluter drehungen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE2936248A1 (de) * | 1979-09-07 | 1981-03-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum betrieb eines ringinterferometers als rotationssensor |
| DE3040514A1 (de) * | 1980-10-28 | 1982-07-22 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren und anordnung zur signalauswertung eines lichtleitfaserrotationssensors |
| US4456376A (en) * | 1981-04-06 | 1984-06-26 | Lear Siegler, Inc. | Optical rate sensor |
| DE3136688C2 (de) * | 1981-09-16 | 1984-07-26 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Einrichtung zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit |
| DE3138317A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Lichtwellenleiter-ringinterferometer mit einer einrichtung zur bildung eines quotientensignals |
| DE3140110A1 (de) * | 1981-10-09 | 1983-04-28 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | "verfahren und anordnung zur messung absoluter drehungen" |
| JPS5963512A (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ |
| DE3247014A1 (de) * | 1982-12-18 | 1984-06-20 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Einrichtung zur messung der rotationsgeschwindigkeit |
-
1984
- 1984-07-31 DE DE19843428147 patent/DE3428147A1/de not_active Ceased
-
1985
- 1985-06-22 EP EP85107767A patent/EP0172356B1/de not_active Expired
- 1985-06-22 DE DE8585107767T patent/DE3573662D1/de not_active Expired
- 1985-07-26 US US06/759,166 patent/US4756620A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-07-31 JP JP60167860A patent/JPS6156909A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3573662D1 (en) | 1989-11-16 |
| EP0172356B1 (de) | 1989-10-11 |
| JPS6156909A (ja) | 1986-03-22 |
| EP0172356A2 (de) | 1986-02-26 |
| DE3428147A1 (de) | 1986-02-13 |
| EP0172356A3 (en) | 1986-06-25 |
| US4756620A (en) | 1988-07-12 |
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