JPH063154A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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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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- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、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
ャイロに関し、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、低入力時でもジャイロ出力の安定性を良好に維
持することを目的とする。 【構成】 サニャック効果による光の位相差に応じたデ
ータD1を生成する信号処理部40と、該生成されたデータ
に基づきセロダイン変調用鋸歯状波信号A15 の周波数を
ディジタル的に設定する回路部50と、該ディジタル的に
設定された周波数データD4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を生成する手段62と、該生
成されたデータを直接アナログ変換して前記セロダイン
変調用鋸歯状波信号A15 を生成するＤ／Ａコンバータ68
とを具備し、全体としてクローズドループを形成するよ
うに構成する。
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
ャイロに関し、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、低入力時でもジャイロ出力の安定性を良好に維
持することを目的とする。 【構成】 サニャック効果による光の位相差に応じたデ
ータD1を生成する信号処理部40と、該生成されたデータ
に基づきセロダイン変調用鋸歯状波信号A15 の周波数を
ディジタル的に設定する回路部50と、該ディジタル的に
設定された周波数データD4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を生成する手段62と、該生
成されたデータを直接アナログ変換して前記セロダイン
変調用鋸歯状波信号A15 を生成するＤ／Ａコンバータ68
とを具備し、全体としてクローズドループを形成するよ
うに構成する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
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）
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）
Claims (3)
- 【請求項１】 回転軸と共動する光ファイバループ（２
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。 - 【請求項２】 前記鋸歯状波信号発生部（６０）は、前
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。 - 【請求項３】 前記鋸歯状波信号周波数設定部（５０）
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16060792A JPH063154A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16060792A JPH063154A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063154A true JPH063154A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15718603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16060792A Pending JPH063154A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063154A (ja) |
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 (ko) * | 2012-09-07 | 2013-10-18 | 국방과학연구소 | 광섬유자이로 간섭신호 출력 변화 안정화 장치 및 방법 |
| CN103940593A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 一种基于数字锯齿波的光纤陀螺渡越时间快速测量方法 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP16060792A patent/JPH063154A/ja 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 (ko) * | 2012-09-07 | 2013-10-18 | 국방과학연구소 | 광섬유자이로 간섭신호 출력 변화 안정화 장치 및 방법 |
| CN103940593A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 一种基于数字锯齿波的光纤陀螺渡越时间快速测量方法 |
| CN103940593B (zh) * | 2014-04-28 | 2016-05-25 | 浙江大学 | 一种基于数字锯齿波的光纤陀螺渡越时间快速测量方法 |
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