JPH063154A - Fiber-optic gyro - Google Patents
Fiber-optic gyroInfo
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- JPH063154A JPH063154A JP16060792A JP16060792A JPH063154A JP H063154 A JPH063154 A JP H063154A JP 16060792 A JP16060792 A JP 16060792A JP 16060792 A JP16060792 A JP 16060792A JP H063154 A JPH063154 A JP H063154A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回転角速度検出に使用
する光ファイバジャイロに係り、特に、広いダイナミッ
クレンジを有するセロダイン変調方式のクローズドルー
プ型光ファイバジャイロに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber gyro used for detecting a rotational angular velocity, and more particularly to a serrodyne modulation type closed loop optical fiber gyro having a wide dynamic range.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3には従来形の一例としてのセロダイ
ン変調方式光ファイバジャイロの構成が一部模式的に示
される。図中、10は光源、12,18は光分配結合
器、14は偏光器、16は電気光学効果を有する結晶基
板、20は位相変調器、22はセロダイン変調器、24
は回転軸に垂直に巻かれた偏波面保存単一モード光ファ
イバで形成されているループ、26は受光器、30は信
号発生装置、40は光ファイバジャイロ用信号処理装
置、50aは鋸歯状波信号周波数設定装置、60aは電
圧制御発振(VCO)式の鋸歯状波信号発生装置、A1
は位相変調器駆動信号、A2は光電変換出力信号、そし
てA0はジャイロ出力信号すなわち回転角速度出力を示
す。このジャイロ出力信号A0はセロダイン変調器用の
駆動信号として用いられる。2. Description of the Related Art FIG. 3 schematically shows a part of a structure of an optical fiber gyro of a serrodyne modulation system as an example of a conventional type. In the figure, 10 is a light source, 12 and 18 are light distribution couplers, 14 is a polarizer, 16 is a crystal substrate having an electro-optic effect, 20 is a phase modulator, 22 is a serrodyne modulator, and 24.
Is a loop formed of a polarization-maintaining single-mode optical fiber wound perpendicularly to the axis of rotation, 26 is a light receiver, 30 is a signal generator, 40 is a signal processing device for an optical fiber gyro, and 50a is a sawtooth wave. A signal frequency setting device, 60a is a voltage controlled oscillation (VCO) type sawtooth signal generator, A1
Is a phase modulator drive signal, A2 is a photoelectric conversion output signal, and A0 is a gyro output signal, that is, a rotational angular velocity output. The gyro output signal A0 is used as a drive signal for the serrodyne modulator.
【0003】なお、光分配結合器18と位相変調器20
とセロダイン変調器22は、例えばニオブ酸リチウム(L
iNbO3)等の電気光学結晶基板16上にチタン(Ti)を拡散
した光導波路と、該光導波路近傍に設けた電極に電圧を
印加することで該光導波路の屈折率を変化させる手段と
から構成されている。図3の構成において、光源10か
ら出射された光ビームは光分配結合器12において2分
され、2分された一方の光ビームは偏光器14によって
偏光され、一定の偏波のみが透過し、この偏波ビームは
光分配結合器18において2つの光ビームに2分され
る。この2分された一方の光ビームは、位相変調器20
により一定周波数の位相変調を受け、光ファイバループ
24を反時計回り方向に伝搬した後、セロダイン変調器
22によって鋸歯状波信号によるセロダイン変調を受
け、光分配結合器18に再入射する。同様にして、光分
配結合器18において2分された他方の光ビームは、セ
ロダイン変調器22によりセロダイン変調を受け、光フ
ァイバループ24を時計回り方向に伝搬した後、位相変
調器20により位相変調を受け、光分配結合器18に再
入射する。光分配結合器18に再入射した2つの光ビー
ムは結合され、この結合されたビームは偏光器14によ
って一定の偏波のみが透過し、この偏波ビームは光分配
結合器12において2つの光ビームに2分される。この
2分された一方の光ビームは受光器26に導かれ、光フ
ァイバループ24を互いに逆方向に伝播した2つの光の
間の位相差に依存した干渉光強度に対応する電気信号
(光電変換出力信号A2)に変換される。The optical distribution coupler 18 and the phase modulator 20
And the serrodyne modulator 22, for example, lithium niobate (L
iNbO 3 ) and the like, an optical waveguide in which titanium (Ti) is diffused on the electro-optic crystal substrate 16 and a means for changing the refractive index of the optical waveguide by applying a voltage to an electrode provided in the vicinity of the optical waveguide. It is configured. In the configuration of FIG. 3, the light beam emitted from the light source 10 is divided into two in the light distribution coupler 12, one of the two divided light beams is polarized by the polarizer 14, and only a certain polarized wave is transmitted. This polarized beam is split into two light beams by the optical splitter / coupler 18. One of the two divided light beams is the phase modulator 20.
After being phase-modulated at a constant frequency by means of and propagated in the counterclockwise direction through the optical fiber loop 24, it is subjected to serrodyne modulation by the sawtooth wave signal by the serrodyne modulator 22 and re-enters the optical distribution coupler 18. Similarly, the other light beam split into two in the optical distributor / combiner 18 undergoes serrodyne modulation by the serrodyne modulator 22, propagates clockwise in the optical fiber loop 24, and then is phase modulated by the phase modulator 20. Then, the light is incident again on the optical distribution coupler 18. The two light beams re-incident on the light splitting / combining unit 18 are combined, and the combined beam is transmitted by the polarizer 14 only in a certain polarized light. It is divided into two beams. One of the two divided light beams is guided to the light receiver 26, and an electric signal (photoelectric conversion) corresponding to the interference light intensity depending on the phase difference between the two lights propagating in the optical fiber loop 24 in opposite directions. Converted to output signal A2).
【0004】位相変調器20は、信号発生装置30から
発生される一定周波数の正弦波もしくは方形波の信号A
1によって駆動され、この信号A1は信号処理装置40
にも入力されている。信号処理装置40は、受光器26
の出力(光電変換出力信号A2)を信号発生装置30か
らの信号A1に応答して一定周波数で同期検波する。こ
の信号処理装置40の出力ΔVは、以下の式で表され
る。The phase modulator 20 is a sine wave or square wave signal A generated from the signal generator 30 and having a constant frequency.
Driven by the signal processing device 40
Has also been entered. The signal processing device 40 includes the light receiver 26.
Output (photoelectric conversion output signal A2) is synchronously detected at a constant frequency in response to the signal A1 from the signal generator 30. The output ΔV of the signal processing device 40 is expressed by the following equation.
【0005】 ΔV=K・sin Δφ …………………………………………………(1) ここで、Δφは上記2つの光の間の位相差を示し、Kは
定数を示す。鋸歯状波信号周波数設定装置50aは、式
(1)で表される出力ΔVを積分する機能を有してお
り、VCO式鋸歯状波信号発生装置60aは、鋸歯状波
信号周波数設定装置50aの出力Vの大きさに応じた周
波数をもつアナログの鋸歯状波信号A0(回転角速度出
力)を発生する。ΔV = K · sin Δφ ………………………………………… (1) where Δφ represents the phase difference between the two lights and K is Indicates a constant. The sawtooth wave signal frequency setting device 50a has a function of integrating the output ΔV represented by the equation (1), and the VCO type sawtooth wave signal generator 60a has a function of the sawtooth wave signal frequency setting device 50a. An analog sawtooth wave signal A0 (rotational angular velocity output) having a frequency according to the magnitude of the output V is generated.
【0006】位相差Δφは、光ファイバループ24に対
し該ループに垂直な軸の周りに或る角速度を与えた時に
生じる周知のサニャック(Sagnac)効果による光の位相差
φsと、セロダイン変調器22が誘起する位相差φm と
から成る。位相差φs は、 φs =4πRLΩ/Cλ ……………………………………………(2) で表され、また位相差φm は、セロダイン変調に際して
互いに逆方向まわりに伝搬する2つの光の伝播遅延によ
って生じる当該位相差φm の不連続部分を位相差に関す
る出力の周期性を利用して連続性をもたせるために、鋸
歯状波信号による位相量振幅を2πにするという条件の
下で、 φm =2πτ/Tm =2πnLfm /C …………………………(3) で表される。ここで、Rは光ファイバループ24の半
径、Lは光ファイバループ24を形成する光ファイバの
長さ、Ωは入力回転角速度、Cは真空中における光速、
λは真空中における光の波長、τは光ファイバループ2
4を光が伝搬するのに必要とする時間、Tm は鋸歯状波
信号A0の周期、nは光ファイバループ24を形成する
光ファイバの屈折率、そしてfm は鋸歯状波信号A0の
周波数を示す。The phase difference Δφ is the phase difference φs of light due to the well-known Sagnac effect which occurs when an angular velocity is given to the optical fiber loop 24 about an axis perpendicular to the loop, and the serrodyne modulator 22. And the phase difference φm induced by. The phase difference φs is represented by φs = 4πRLΩ / Cλ ………………………………………… (2), and the phase difference φm propagates in the opposite directions during serrodyne modulation. In order to make the discontinuous portion of the phase difference φ m caused by the propagation delay of two lights continuous by using the periodicity of the output related to the phase difference, the condition that the phase amount amplitude by the sawtooth signal is set to 2π Below, φm = 2πτ / Tm = 2πnLfm / C ………………………… (3) Here, R is the radius of the optical fiber loop 24, L is the length of the optical fiber forming the optical fiber loop 24, Ω is the input rotational angular velocity, C is the speed of light in vacuum,
λ is the wavelength of light in a vacuum, τ is the optical fiber loop 2
4 is the time required for light to propagate, Tm is the period of the sawtooth signal A0, n is the refractive index of the optical fiber forming the optical fiber loop 24, and fm is the frequency of the sawtooth signal A0. .
【0007】セロダイン変調方式の光ファイバジャイロ
においては、入力回転角速度Ωが変化した場合、信号処
理装置40の出力ΔVを鋸歯状波信号周波数設定装置5
0aにより積分して負帰還となるようにVCO式鋸歯状
波信号発生装置60aに印加し、それによって式(1)
の位相差Δφ(つまり信号処理装置40の出力ΔV)が
常に所定の値(通常は0)に維持されるように制御が行
われている。そこで、Δφ=φs +φm =0とすると、
式(2)および式(3)から、 Ω=nλfm /2R …………………………………………………(4) となり、鋸歯状波信号の周波数を計数することによって
広いダイナミックレンジに亘る入力回転角速度を検出す
ることができる。In an optical fiber gyro of the serrodyne modulation system, when the input rotation angular velocity Ω changes, the output ΔV of the signal processing device 40 is changed to the sawtooth wave signal frequency setting device 5.
0a is applied to the VCO type sawtooth wave signal generator 60a so as to be integrated into a negative feedback, and thereby the equation (1) is applied.
The phase difference Δφ (that is, the output ΔV of the signal processing device 40) is constantly controlled to a predetermined value (usually 0). Therefore, if Δφ = φs + φm = 0,
From equations (2) and (3), Ω = nλfm / 2R ……………………………………………… (4), and count the frequency of the sawtooth wave signal. Thus, the input rotational angular velocity over a wide dynamic range can be detected.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセロダ
イン変調方式クローズドループ型光ファイバジャイロに
おいては、セロダイン変調器22に印加する鋸歯状波信
号A0をアナログ的なVCO式鋸歯状波信号発生装置6
0aで発生していたので、発生周波数の可変範囲が限定
されるという不都合があった。In the above-mentioned conventional serrodyne modulation type closed loop type optical fiber gyro, the sawtooth wave signal A0 applied to the serrodyne modulator 22 is converted into an analog VCO type sawtooth wave signal generator 6.
Since it occurred at 0a, there was a disadvantage that the variable range of the generated frequency was limited.
【0009】そのため、しばしば必要とされる106 オー
ダーに及ぶ広いダイナミックレンジを得るには、異なる
周波数範囲をそれぞれ有する複数個の鋸歯状波信号発生
装置を用いてその切り換えを行わねばならず、その境界
領域での不連続性を補正する必要があり、その制御が極
めて煩雑であった。また、温度の変化等によって鋸歯状
波信号の振幅が変動し易く、そのためにジャイロ出力の
直線性(リニアリティ)やスケールファクタの安定性が
劣化する等の問題点もあった。Therefore, in order to obtain a wide dynamic range of the order of 10 6 which is often required, it is necessary to use a plurality of saw-tooth wave signal generators each having a different frequency range for switching. It was necessary to correct the discontinuity in the boundary region, and its control was extremely complicated. Further, the amplitude of the sawtooth wave signal is likely to fluctuate due to a change in temperature and the like, which causes a problem that the linearity of the gyro output and the stability of the scale factor are deteriorated.
【0010】本発明は、かかる従来技術における課題に
鑑み創作されたもので、鋸歯状波信号の周波数変化に際
してレンジ切り換え無しで広いダイナミックレンジをカ
バーすると共に、低入力時すなわち入力回転角速度が低
い時でもジャイロ出力の安定性を良好に維持することが
できる光ファイバジャイロを提供することを目的として
いる。The present invention was created in view of the above problems in the prior art, and covers a wide dynamic range without changing the range when the frequency of the sawtooth wave signal changes, and at the time of low input, that is, when the input rotation angular velocity is low. However, it is an object of the present invention to provide an optical fiber gyro that can maintain good stability of gyro output.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、回転軸と共動する光ファイバルー
プに光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両方向に伝播
した光に対して一定周波数の信号により位相変調を行う
と共に可変周波数の鋸歯状波信号によりセロダイン変調
を行い、該変調された両方向の光の干渉光を検出してそ
の光強度に応じた光電変換出力信号を出力する光学系
と、該出力された光電変換出力信号から前記一定周波数
の信号に同期した成分を抽出し、前記互いに逆方向に伝
播した光の位相差に応じたディジタルの誤差データを出
力する信号処理部と、該出力された誤差データに基づい
て前記セロダイン変調用鋸歯状波信号の周波数をディジ
タル的に設定する鋸歯状波信号周波数設定部と、該ディ
ジタル的に設定された周波数データに基づいて前記鋸歯
状波信号を発生する鋸歯状波信号発生部とを具備し、該
鋸歯状波信号発生部は、前記ディジタル的に設定された
周波数データを累算してディジタルの鋸歯状波信号に対
応するデータを生成する加算手段と、該加算手段で生成
されたデータを直接アナログの鋸歯状波信号に変換する
D/Aコンバータとを有し、それによって前記セロダイ
ン変調用鋸歯状波信号の周波数を変化させて前記信号処
理部の出力を所定の値に制御するようにしたことを特徴
とする光ファイバジャイロが提供される。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, light is simultaneously propagated in opposite directions in an optical fiber loop cooperating with a rotation axis, and the light propagates in both directions. Phase modulation is performed with a signal of a constant frequency, and serrodyne modulation is performed with a sawtooth wave signal of a variable frequency, the modulated interference light of both directions of light is detected, and a photoelectric conversion output signal corresponding to the light intensity is output. An optical system and a signal processing unit that extracts a component synchronized with the signal of the constant frequency from the output photoelectric conversion output signal and outputs digital error data according to the phase difference of the lights propagating in opposite directions. And a sawtooth wave signal frequency setting unit for digitally setting the frequency of the serrated wave modulation sawtooth wave signal based on the output error data, and the digitally set sawtooth wave signal frequency setting unit. A sawtooth wave signal generator for generating the sawtooth wave signal on the basis of wave number data, the sawtooth wave signal generator accumulating the digitally set frequency data to generate a digital sawtooth wave. And a D / A converter for directly converting the data generated by the adding means into an analog sawtooth wave signal, whereby the serrodyne modulation sawtooth shape is provided. There is provided an optical fiber gyro characterized in that the frequency of the wave signal is changed to control the output of the signal processing unit to a predetermined value.
【0012】[0012]
【作用】上述した構成によれば、鋸歯状波信号発生部に
入力されるディジタルの鋸歯状波信号周波数設定データ
は、加算手段において累算され、この累算の結果(すな
わちディジタルの鋸歯状波信号に対応するデータ)は、
直接、D/Aコンバータにおいてアナログの鋸歯状波信
号に変換され、それによってセロダイン変調が行われる
ようになっている。According to the above-described structure, the digital sawtooth wave signal frequency setting data input to the sawtooth wave signal generator is accumulated in the adding means, and the result of this accumulation (that is, the digital sawtooth wave signal). The data corresponding to the signal) is
It is directly converted into an analog sawtooth wave signal in the D / A converter, and thereby serrodyne modulation is performed.
【0013】つまり、鋸歯状波信号発生部を直接合成デ
ィジタルシンセサイザ方式にしてクローズドループを構
成したので、アナログ鋸歯状波信号の周波数変化に際し
てレンジの切り換えを行うことなくダイナミックレンジ
を拡大することができる。また、加算手段の内容を直接
アナログ変換することにより、さらに直線性の良好な低
周波数のアナログ鋸歯状波信号(セロダイン変調信号)
が得られるので、低入力時(すなわち入力回転角速度が
低い時)のジャイロ出力の安定性を良好に維持すること
が可能となる。That is, since the closed loop is formed by using the sawtooth wave signal generating section as a direct synthesis digital synthesizer system, the dynamic range can be expanded without switching the range when the frequency of the analog sawtooth wave signal changes. . Further, by directly converting the contents of the adding means to analog, a low-frequency analog sawtooth wave signal (serodyne modulation signal) with better linearity is obtained.
Therefore, it is possible to maintain good stability of the gyro output when the input is low (that is, when the input rotation angular velocity is low).
【0014】なお、本発明の他の構成上の特徴および作
用の詳細については、添付図面を参照しつつ以下に記述
される実施例を用いて説明する。Details of other structural features and operations of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings using the embodiments described below.
【0015】[0015]
【実施例】図1および図2に本発明の一実施例としての
光ファイバジャイロの構成が一部模式的に示される。図
1に示す信号発生装置30および信号処理装置40と図
2に示す光学系の構成については、図3に示す各要素と
同様であるのでその説明は省略する。1 and 2 schematically show a part of the structure of an optical fiber gyro as an embodiment of the present invention. The configurations of the signal generator 30 and the signal processor 40 shown in FIG. 1 and the optical system shown in FIG. 2 are the same as those of the respective elements shown in FIG.
【0016】図1において、50は鋸歯状波信号周波数
設定装置、60は直接合成ディジタルシンセサイザ方式
の鋸歯状波信号発生装置を示す。鋸歯状波信号周波数設
定装置50は、光ファイバジャイロ用信号処理装置40
から出力されるディジタルの誤差データD1とフィード
バック・ループゲインを決定する係数を指示するディジ
タルデータD2に応答するディジタル乗算手段52と、
該ディジタル乗算手段の出力データD3に前回の鋸歯状
波信号周波数設定データD5を加算する加算手段54
と、該加算手段から出力される新たな鋸歯状波信号周波
数設定データD4を外部からのクロック信号A11に同
期してラッチすると共に前回の鋸歯状波信号周波数設定
データD5を出力するラッチ手段56とから構成されて
いる。In FIG. 1, 50 is a sawtooth wave signal frequency setting device, and 60 is a sawtooth wave signal generator of a direct synthesis digital synthesizer system. The sawtooth wave signal frequency setting device 50 is a signal processing device 40 for an optical fiber gyro.
A digital multiplication means 52 responsive to the digital error data D1 output from the digital data D2 and a digital data D2 indicating a coefficient for determining a feedback loop gain,
Adding means 54 for adding the previous sawtooth wave signal frequency setting data D5 to the output data D3 of the digital multiplying means.
And latching means 56 for latching new sawtooth wave signal frequency setting data D4 output from the adding means in synchronization with an external clock signal A11 and outputting the previous sawtooth wave signal frequency setting data D5. It consists of
【0017】一方、鋸歯状波信号発生装置60は、鋸歯
状波信号周波数設定装置50から出力される鋸歯状波信
号周波数設定データD4に前回の加算データD6を加算
する加算手段62と、該加算手段から出力される新たな
加算データ(すなわち累算データ)D7を外部からのク
ロック信号A14に同期してラッチすると共に前回の加
算データD6を出力するラッチ手段64と、該ラッチ手
段の出力すなわちディジタルの鋸歯状波信号データ(前
回の加算データD6)をアナログの鋸歯状波信号A15
に変換するD/Aコンバータ68とから構成されてい
る。このアナログの鋸歯状波信号A15は、ジャイロ出
力信号すなわち回転角速度出力を示すと共に、セロダイ
ン変調器22の駆動信号(図2参照)として用いられ
る。On the other hand, the sawtooth wave signal generator 60 adds means 62 for adding the previous addition data D6 to the sawtooth wave signal frequency setting data D4 output from the sawtooth wave signal frequency setting device 50, and the addition means 62. Latch means 64 for latching new addition data (that is, accumulated data) D7 output from the means in synchronization with an external clock signal A14 and outputting the previous addition data D6, and output of the latch means, that is, digital Of the sawtooth wave signal data (previously added data D6) of the analog sawtooth wave signal A15
And a D / A converter 68 for converting into The analog sawtooth wave signal A15 indicates a gyro output signal, that is, a rotational angular velocity output, and is used as a drive signal (see FIG. 2) of the serrodyne modulator 22.
【0018】上記のように構成された光ファイバジャイ
ロにおいて、干渉光強度に対応した受光器26の出力
(光電変換出力信号A2)は、光ファイバジャイロ用信
号処理装置40(例えば特願平1−121236号参
照)によってディジタル的にデモジュレートされ、信号
発生装置30の出力信号の基本波成分(A1)に同期し
た成分が検出される。このようにして検出された成分
は、誤差データD1として鋸歯状波信号周波数設定装置
50に入力される。In the optical fiber gyro configured as described above, the output (photoelectric conversion output signal A2) of the photodetector 26 corresponding to the interference light intensity is used as the signal processing device 40 for the optical fiber gyro (for example, Japanese Patent Application No. (No. 121236), a component that is digitally demodulated and is synchronized with the fundamental wave component (A1) of the output signal of the signal generator 30 is detected. The component thus detected is input to the sawtooth wave signal frequency setting device 50 as error data D1.
【0019】鋸歯状波信号周波数設定装置50におい
て、ディジタル乗算手段52は、誤差データD1にフィ
ードバック・ループゲインを決定する係数(D2)を乗
算し、ディジタル制御量D3を出力する。加算手段54
は、ディジタル制御量D3に前回の鋸歯状波信号周波数
設定データD5を加算し、新たな鋸歯状波信号周波数設
定データD4を出力する。ラッチ手段56は、外部から
のクロック信号A11に同期して新たな鋸歯状波信号周
波数設定データD4を1クロック間ラッチし、前回の鋸
歯状波信号周波数設定データD5を加算手段54に出力
する。このようにして発生された新たな鋸歯状波信号周
波数設定データD4は、直接合成ディジタルシンセサイ
ザ方式の鋸歯状波信号発生装置60に入力される。In the sawtooth wave signal frequency setting device 50, the digital multiplication means 52 multiplies the error data D1 by a coefficient (D2) which determines the feedback loop gain, and outputs a digital control amount D3. Adding means 54
Adds the previous sawtooth wave signal frequency setting data D5 to the digital control amount D3, and outputs new sawtooth wave signal frequency setting data D4. The latch means 56 latches the new sawtooth wave signal frequency setting data D4 for one clock in synchronization with the clock signal A11 from the outside, and outputs the previous sawtooth wave signal frequency setting data D5 to the adding means 54. The new sawtooth wave signal frequency setting data D4 thus generated is directly input to the sawtooth wave signal generator 60 of the direct synthesis digital synthesizer system.
【0020】直接合成ディジタルシンセサイザ方式の鋸
歯状波信号発生装置60において、加算手段62は、新
たな鋸歯状波信号周波数設定データD4に前回の加算デ
ータD6を加算し、新たな加算データすなわち累算デー
タD7を出力する。ラッチ手段64は、外部からのクロ
ック信号A14に同期して累算データD7を1クロック
間ラッチし、前回の加算データD6を加算手段62に出
力する。D/Aコンバータ68は、前回の加算データD
6(すなわちディジタルの鋸歯状波信号)をアナログの
鋸歯状波信号A15に変換する。このアナログの鋸歯状
波信号A15はセロダイン変調器22に入力され、セロ
ダイン変調用の駆動信号として用いられる。In the sawtooth wave signal generator 60 of the direct synthesis digital synthesizer system, the adding means 62 adds the previous addition data D6 to the new sawtooth wave signal frequency setting data D4 to obtain new addition data, that is, accumulation. The data D7 is output. The latch means 64 latches the accumulated data D7 for one clock in synchronization with the clock signal A14 from the outside, and outputs the previous addition data D6 to the addition means 62. The D / A converter 68 uses the previous addition data D
6 (that is, a digital sawtooth signal) is converted into an analog sawtooth signal A15. This analog sawtooth wave signal A15 is input to the serrodyne modulator 22 and used as a drive signal for serrodyne modulation.
【0021】以上の構成において、鋸歯状波信号周波数
設定データD4,D5および加算データD6,D7のビ
ット数を大きく設定することにより、新たな鋸歯状波信
号周波数設定データD4の値が小さくなれば長い周期
で、新たな鋸歯状波信号周波数設定データD4の値が大
きくなれば短い周期で、それぞれ加算データD6,D7
は変化する。この加算データD6をD/Aコンバータ6
8を介してアナログ信号に変換すれば、短周期から長周
期の鋸歯状波信号A15を発生させることができる。従
って、広い周波数範囲のセロダイン変調が可能となり、
光ファイバジャイロとしてのダイナミックレンジを拡大
することができる。In the above structure, if the number of bits of the sawtooth wave signal frequency setting data D4 and D5 and the addition data D6 and D7 is set to be large so that the value of the new sawtooth wave signal frequency setting data D4 becomes small. If the value of the new sawtooth wave signal frequency setting data D4 is increased in a long cycle, the addition data D6 and D7 are increased in a short cycle.
Changes. This addition data D6 is converted to the D / A converter 6
If it is converted into an analog signal via 8, it is possible to generate a sawtooth wave signal A15 having a short period to a long period. Therefore, it becomes possible to perform serrodyne modulation in a wide frequency range,
The dynamic range of the optical fiber gyro can be expanded.
【0022】また、周波数を変換する時間はラッチ手段
56のクロック信号A11とラッチ手段64のクロック
信号A14に依存するので、該クロック信号A11,A
14を高い周波数で用いれば、アナログの鋸歯状波信号
A15の周波数(周期)を高速で変更することが可能と
なり、光ファイバジャイロの出力周波数特性を高い周波
数にまで引き上げることができる。Further, since the time for converting the frequency depends on the clock signal A11 of the latch means 56 and the clock signal A14 of the latch means 64, the clock signals A11, A
If 14 is used at a high frequency, the frequency (cycle) of the analog sawtooth wave signal A15 can be changed at high speed, and the output frequency characteristic of the optical fiber gyro can be raised to a high frequency.
【0023】また、加算データD6,D7のビット数お
よびD/Aコンバータ68のビット数を大きく設定する
ことにより、アナログの鋸歯状波信号A15に現れる階
段的な変化のステップの大きさが低い周波数で小さくな
るので、直線性の良好なアナログの鋸歯状波信号A15
が得られる。従って、低入力時すなわち入力回転角速度
が低い時のジャイロ出力を安定に維持することができ
る。Further, by setting the number of bits of the addition data D6, D7 and the number of bits of the D / A converter 68 to be large, the frequency at which the step size of the stepwise change appearing in the analog sawtooth wave signal A15 is low. Since it becomes smaller with, the analog sawtooth wave signal A15 with good linearity
Is obtained. Therefore, it is possible to stably maintain the gyro output when the input is low, that is, when the input rotation angular velocity is low.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋸
歯状波信号発生部を直接合成ディジタルシンセサイザ方
式にしてクローズドループを構成したので、レンジの切
り換えを行うことなくダイナミックレンジを拡大するこ
とができる。また、鋸歯状波信号のランプの直線性が良
くなるよう制御がなされるので、低入力時のジャイロ出
力の安定性を良好に維持することが可能となる。As described above, according to the present invention, the sawtooth wave signal generator is directly synthesized to form a closed loop, so that the dynamic range can be expanded without switching the range. You can Further, since the control is performed so that the linearity of the ramp of the sawtooth wave signal is improved, it is possible to maintain good stability of the gyro output at the time of low input.
【図1】本発明の一実施例としてのセロダイン変調方式
光ファイバジャイロの主要部の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a serrodyne modulation optical fiber gyro as an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例としてのセロダイン変調方式
光ファイバジャイロの一部の構成を一部模式的に示した
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a part of the configuration of a serrodyne modulation type optical fiber gyro as an embodiment of the present invention.
【図3】従来形の一例としてのセロダイン変調方式光フ
ァイバジャイロの構成を一部模式的に示したブロック図
である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a part of the configuration of a serrodyne modulation type optical fiber gyro as an example of a conventional type.
24…光ファイバループ 40…信号処理装置 50…鋸歯状波信号周波数設定装置 60…鋸歯状波信号発生装置 62…加算手段 64…ラッチ手段 68…D/Aコンバータ A1…一定周波数の信号(位相変調信号) A2…光電変換出力信号 A11,A14…クロック信号 A15…可変周波数の鋸歯状波信号(セロダイン変調信
号、回転角速度出力) D1…サニャック効果による光の位相差に応じた信号
(誤差データ) D2…フィードバック・ループゲインを決定する係数を
指示するデータ D3…ディジタル制御量 D4…新たな鋸歯状波信号周波数設定データ D5…前回の鋸歯状波信号周波数設定データ D6…前回の加算データ(ディジタルの鋸歯状波信号デ
ータ) D7…新たな加算データ(ディジタルの鋸歯状波信号デ
ータ)24 ... Optical fiber loop 40 ... Signal processing device 50 ... Sawtooth wave signal frequency setting device 60 ... Sawtooth wave signal generator 62 ... Addition means 64 ... Latch means 68 ... D / A converter A1 ... Constant frequency signal (phase modulation) Signal) A2 ... Photoelectric conversion output signal A11, A14 ... Clock signal A15 ... Variable frequency sawtooth wave signal (serodyne modulation signal, rotational angular velocity output) D1 ... Signal (error data) D2 according to phase difference of light due to Sagnac effect ... Data instructing coefficient for determining feedback loop gain D3 ... Digital control amount D4 ... New sawtooth wave signal frequency setting data D5 ... Previous sawtooth wave signal frequency setting data D6 ... Previous addition data (digital sawtooth) Waveform signal data) D7 ... New addition data (digital sawtooth wave signal data)
Claims (3)
4)に光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両方向に伝
播した光に対して一定周波数の信号(A1)により位相
変調を行うと共に可変周波数の鋸歯状波信号(A15)
によりセロダイン変調を行い、該変調された両方向の光
の干渉光を検出してその光強度に応じた光電変換出力信
号(A2)を出力する光学系と、 該出力された光電変換出力信号から前記一定周波数の信
号に同期した成分を抽出し、前記互いに逆方向に伝播し
た光の位相差に応じたディジタルの誤差データ(D1)
を出力する信号処理部(40)と、 該出力された誤差データに基づいて前記セロダイン変調
用鋸歯状波信号の周波数をディジタル的に設定する鋸歯
状波信号周波数設定部(50)と、 該ディジタル的に設定された周波数データ(D4)に基
づいて前記鋸歯状波信号を発生する鋸歯状波信号発生部
(60)とを具備し、 該鋸歯状波信号発生部は、 前記ディジタル的に設定された周波数データを累算して
ディジタルの鋸歯状波信号に対応するデータ(D7)を
生成する加算手段(62)と、 該加算手段で生成されたデータを直接アナログの鋸歯状
波信号(A15)に変換するD/Aコンバータ(68)
とを有し、 それによって前記セロダイン変調用鋸歯状波信号の周波
数を変化させて前記信号処理部の出力(D1)を所定の
値に制御するようにしたことを特徴とする光ファイバジ
ャイロ。1. An optical fiber loop (2) cooperating with a rotation axis.
4) The lights are simultaneously propagated in opposite directions, and the lights propagated in both directions are phase-modulated by a signal (A1) having a constant frequency and a sawtooth wave signal (A15) having a variable frequency.
An optical system that performs the serrodyne modulation by means of the above, detects the interference light of the modulated light in both directions, and outputs a photoelectric conversion output signal (A2) corresponding to the light intensity; A component synchronized with a signal of a constant frequency is extracted, and digital error data (D1) corresponding to the phase difference between the lights propagating in opposite directions.
A signal processing section (40) for outputting the frequency, a sawtooth wave signal frequency setting section (50) for digitally setting the frequency of the serrated wave modulation sawtooth wave signal based on the output error data, A sawtooth wave signal generation unit (60) that generates the sawtooth wave signal based on frequency data (D4) that is set to be digital, and the sawtooth wave signal generation unit is digitally set. Frequency data is accumulated to add data (D7) corresponding to the digital sawtooth wave signal, and an analog sawtooth wave signal (A15) directly generated from the adding means. D / A converter to convert to (68)
The optical fiber gyro, wherein the frequency of the sawtooth wave signal for serrodyne modulation is changed thereby, and the output (D1) of the signal processing unit is controlled to a predetermined value.
記加算手段から出力される累算データ(D7)を外部か
らのクロック信号(A14)に同期してラッチすると共
に前回の加算データ(D6)を出力するラッチ手段(6
4)を更に具備し、該ラッチ手段から出力された前回の
加算データを前記D/Aコンバータに入力すると共に前
記加算手段に入力することを特徴とする請求項1に記載
の光ファイバジャイロ。2. The sawtooth wave signal generator (60) latches the accumulated data (D7) output from the adding means in synchronization with a clock signal (A14) from the outside and also adds the previous added data. Latch means for outputting (D6) (6
4. The optical fiber gyro according to claim 1, further comprising 4), wherein the previous addition data output from the latch means is input to the D / A converter and is input to the addition means.
は、前記信号処理部から出力されたディジタルの誤差デ
ータ(D1)にフィードバック・ループゲインを決定す
る係数を指示するディジタルデータ(D2)を乗じるデ
ィジタル乗算手段(52)と、該ディジタル乗算手段の
出力データ(D3)に前回の鋸歯状波信号周波数設定デ
ータ(D5)を加算して前記ディジタルの鋸歯状波信号
周波数設定データ(D4)を生成する加算手段(54)
と、該加算手段の出力データを外部からのクロック信号
(A11)に同期してラッチすると共に前記前回の鋸歯
状波信号周波数設定データを出力するラッチ手段(5
6)とを具備することを特徴とする請求項2に記載の光
ファイバジャイロ。3. The sawtooth wave signal frequency setting unit (50)
Is a digital multiplication means (52) for multiplying the digital error data (D1) output from the signal processing section by digital data (D2) indicating a coefficient for determining a feedback loop gain, and an output of the digital multiplication means. An adding means (54) for adding the previous sawtooth wave signal frequency setting data (D5) to the data (D3) to generate the digital sawtooth wave signal frequency setting data (D4).
And a latching means (5) for latching the output data of the adding means in synchronization with an external clock signal (A11) and outputting the previous sawtooth wave signal frequency setting data.
6) The optical fiber gyro according to claim 2, further comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16060792A JPH063154A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Fiber-optic gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16060792A JPH063154A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Fiber-optic gyro |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063154A true JPH063154A (en) | 1994-01-11 |
Family
ID=15718603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16060792A Pending JPH063154A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Fiber-optic gyro |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063154A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002481A (en) * | 1998-04-08 | 1999-12-14 | Honeywell, Inc. | Fiber optic gyro with noise dither circuit for enhancing A/D conversion resolution |
| KR101319921B1 (en) * | 2012-09-07 | 2013-10-18 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for stabilizing interferometer output variation in fiber optic gyroscope |
| CN103940593A (en) * | 2014-04-28 | 2014-07-23 | 浙江大学 | Quick measuring method for fiber-optic gyroscope transition time based on digital sawtooth wave |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP16060792A patent/JPH063154A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002481A (en) * | 1998-04-08 | 1999-12-14 | Honeywell, Inc. | Fiber optic gyro with noise dither circuit for enhancing A/D conversion resolution |
| KR101319921B1 (en) * | 2012-09-07 | 2013-10-18 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for stabilizing interferometer output variation in fiber optic gyroscope |
| CN103940593A (en) * | 2014-04-28 | 2014-07-23 | 浙江大学 | Quick measuring method for fiber-optic gyroscope transition time based on digital sawtooth wave |
| CN103940593B (en) * | 2014-04-28 | 2016-05-25 | 浙江大学 | A kind of optical fibre gyro transition time method for fast measuring based on digital sawtooth waveforms |
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