JPH11287659A - 自己故障診断機能を有する光ファイバジャイロ - Google Patents
自己故障診断機能を有する光ファイバジャイロInfo
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- JPH11287659A JPH11287659A JP9134898A JP9134898A JPH11287659A JP H11287659 A JPH11287659 A JP H11287659A JP 9134898 A JP9134898 A JP 9134898A JP 9134898 A JP9134898 A JP 9134898A JP H11287659 A JPH11287659 A JP H11287659A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバジャイロの動作を止めることなく
故障診断が行えるようにし、かつ、安価に構成できる自
己故障診断機能を有する光ファイバジャイロを提供す
る。 【解決手段】 光集積回路２は光分岐合成部２ａおよび
位相変調器２ｂを備え、光分岐合成部２ａに結合された
センシングループ１にはＳＬＤ４の出力光が入力され
る。位相変調器２ｂにはＡＳＩＣ１０からバイアス位相
変調信号１７および階段波変調信号１６が付与され、ク
ローズドループ型光ファイバジャイロが形成される。位
相変調器２ｂに付与したバイアス位相変調信号１７の光
出力最大点を通過する毎に発生するスパイク信号をＰＤ
５で検出し、スパイク信号のレベルに基づいて各構成部
材の故障をＡＳＩＣ１０およびＣＰＵ１２を用いて判断
する。
故障診断が行えるようにし、かつ、安価に構成できる自
己故障診断機能を有する光ファイバジャイロを提供す
る。 【解決手段】 光集積回路２は光分岐合成部２ａおよび
位相変調器２ｂを備え、光分岐合成部２ａに結合された
センシングループ１にはＳＬＤ４の出力光が入力され
る。位相変調器２ｂにはＡＳＩＣ１０からバイアス位相
変調信号１７および階段波変調信号１６が付与され、ク
ローズドループ型光ファイバジャイロが形成される。位
相変調器２ｂに付与したバイアス位相変調信号１７の光
出力最大点を通過する毎に発生するスパイク信号をＰＤ
５で検出し、スパイク信号のレベルに基づいて各構成部
材の故障をＡＳＩＣ１０およびＣＰＵ１２を用いて判断
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロに関し、特に、クローズド
ループ型の光ファイバジャイロに関する。
を有する光ファイバジャイロに関し、特に、クローズド
ループ型の光ファイバジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】クローズドループ型光ファイバジャイロ
は回転角速度が入力され、左回り光及び右回り光との間
に発生するサニャック効果により発生する位相差を打ち
消すための位相変調信号を印加して光出力信号に変化が
発生しないように制御する零位法と呼ばれる方式であ
る。このような方式では出力信号が変化せず、出力信号
の変化から異常を発見することができない。また、クロ
ーズドループの構成によって信号処理が内部でクローズ
されているため、外部からセンサの状態を把握すること
が難しい。
は回転角速度が入力され、左回り光及び右回り光との間
に発生するサニャック効果により発生する位相差を打ち
消すための位相変調信号を印加して光出力信号に変化が
発生しないように制御する零位法と呼ばれる方式であ
る。このような方式では出力信号が変化せず、出力信号
の変化から異常を発見することができない。また、クロ
ーズドループの構成によって信号処理が内部でクローズ
されているため、外部からセンサの状態を把握すること
が難しい。
【０００３】そこで、従来、光ファイバジャイロ自体の
良否の判断は、適用する装置や機器に組み込んだ後、光
ファイバジャイロに物理的に回転角速度を与えて出力を
チエックすることによって行っている。例えば、異常出
力が出力されたとき、その光ファイバジャイロが故障し
ていると判断する。これを改善するものとして、自己故
障診断機能を備えたものが提案されている。例えば、特
開平４−５２５１１号公報に示される自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロ（自己故障診断機能付光干
渉角速度計）では、位相変調信号に故障診断信号を重畳
し、その時の位相検波手段の出力または光ファイバジャ
イロの出力から良否判定を行っている。
良否の判断は、適用する装置や機器に組み込んだ後、光
ファイバジャイロに物理的に回転角速度を与えて出力を
チエックすることによって行っている。例えば、異常出
力が出力されたとき、その光ファイバジャイロが故障し
ていると判断する。これを改善するものとして、自己故
障診断機能を備えたものが提案されている。例えば、特
開平４−５２５１１号公報に示される自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロ（自己故障診断機能付光干
渉角速度計）では、位相変調信号に故障診断信号を重畳
し、その時の位相検波手段の出力または光ファイバジャ
イロの出力から良否判定を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の自己故
障診断機能を有する光ファイバジャイロによると、光フ
ァイバジャイロ本体の故障診断は可能であるが、故障診
断部自体の故障を検出することはできない。更に、故障
診断結果から光ファイバジャイロの故障場所を特定する
ことも不可能である。また、故障診断実行中は、センサ
動作を停止させなければならないため、回転角速度を正
確に計測できない可能性もある。
障診断機能を有する光ファイバジャイロによると、光フ
ァイバジャイロ本体の故障診断は可能であるが、故障診
断部自体の故障を検出することはできない。更に、故障
診断結果から光ファイバジャイロの故障場所を特定する
ことも不可能である。また、故障診断実行中は、センサ
動作を停止させなければならないため、回転角速度を正
確に計測できない可能性もある。
【０００５】したがって、本発明の目的は、光ファイバ
ジャイロの動作を止めることなく、故障診断を可能に
し、かつ、安価に構成できる自己故障診断機能を有する
光ファイバジャイロを提供することにある。
ジャイロの動作を止めることなく、故障診断を可能に
し、かつ、安価に構成できる自己故障診断機能を有する
光ファイバジャイロを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、少なくとも一周する光学路と、該光学路
に対し左回り光と右回り光を入光して干渉させる干渉手
段と、該干渉手段に結合されると共に前記左回り光と前
記右回り光に交番の位相変調を与える位相変調手段と、
該位相変調手段にバイアス位相変調信号を付与するバイ
アス位相変調信号発生手段と、前記干渉手段よりの干渉
光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、該光
電変換手段からの出力に含まれている前記左回り光と前
記右回り光間の位相差情報を検出する位相差検出手段
と、該位相差検出手段からの信号に逆符号の位相差を与
えて階段状の位相変調波出力を生成する階段波発生手段
と、該階段波発生手段による階段波の最大振幅が前記左
回り光と前記右回り光との間に２πの位相差を与えるよ
うに制御する階段波振幅制御手段とを備え、前記光学路
における前記左回り光と前記右回り光の位相差が零にな
るように前記階段波発生手段の出力を前記位相変調手段
に負帰還させる光ファイバジャイロにおいて、前記バイ
アス位相変調信号発生手段に印加された前記バイアス位
相変調信号が光出力の最大点を通過する毎に発生するス
パイク信号を前記光電変換手段を介して取得し、前記ス
パイク信号のレベルに基づいて構成部材の故障を判断す
る故障診断手段を備えることを特徴とする自己故障診断
機能を有する光ファイバジャイロを提供する。
達成するため、少なくとも一周する光学路と、該光学路
に対し左回り光と右回り光を入光して干渉させる干渉手
段と、該干渉手段に結合されると共に前記左回り光と前
記右回り光に交番の位相変調を与える位相変調手段と、
該位相変調手段にバイアス位相変調信号を付与するバイ
アス位相変調信号発生手段と、前記干渉手段よりの干渉
光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、該光
電変換手段からの出力に含まれている前記左回り光と前
記右回り光間の位相差情報を検出する位相差検出手段
と、該位相差検出手段からの信号に逆符号の位相差を与
えて階段状の位相変調波出力を生成する階段波発生手段
と、該階段波発生手段による階段波の最大振幅が前記左
回り光と前記右回り光との間に２πの位相差を与えるよ
うに制御する階段波振幅制御手段とを備え、前記光学路
における前記左回り光と前記右回り光の位相差が零にな
るように前記階段波発生手段の出力を前記位相変調手段
に負帰還させる光ファイバジャイロにおいて、前記バイ
アス位相変調信号発生手段に印加された前記バイアス位
相変調信号が光出力の最大点を通過する毎に発生するス
パイク信号を前記光電変換手段を介して取得し、前記ス
パイク信号のレベルに基づいて構成部材の故障を判断す
る故障診断手段を備えることを特徴とする自己故障診断
機能を有する光ファイバジャイロを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。図１は本発明による自己故障診
断機能を有する光ファイバジャイロを示す。光ファイバ
が所定のループ径と所定のターン数でループに構成され
たセンシングループ１には、光集積回路（光ＩＣ）２が
接続され、この光集積回路２上の光分岐合成部２ａにセ
ンシングループ１の両端が結合されている。光分岐合成
部２ａの後段には、センシングループ１の一端または両
端に直列に光の位相をシフトする位相変調器２ｂが配設
されており、階段波変調信号およびバイアス位相変調信
号が印加される。光集積回路２の入力側には光カプラ３
が結合されている。この光カプラ３には、光源としての
ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）４及び光
電変換手段としてのＰＤ（フォトダイオード）５が結合
されている。
て図面を基に説明する。図１は本発明による自己故障診
断機能を有する光ファイバジャイロを示す。光ファイバ
が所定のループ径と所定のターン数でループに構成され
たセンシングループ１には、光集積回路（光ＩＣ）２が
接続され、この光集積回路２上の光分岐合成部２ａにセ
ンシングループ１の両端が結合されている。光分岐合成
部２ａの後段には、センシングループ１の一端または両
端に直列に光の位相をシフトする位相変調器２ｂが配設
されており、階段波変調信号およびバイアス位相変調信
号が印加される。光集積回路２の入力側には光カプラ３
が結合されている。この光カプラ３には、光源としての
ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）４及び光
電変換手段としてのＰＤ（フォトダイオード）５が結合
されている。
【０００８】ＳＬＤ４には光電変換手段としてのＰＤ６
が一体化されており、ＰＤ６の出力端子はＳＬＤ４の光
出力を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control:自動
光出力制御）回路７に接続されている。ＡＰＣ回路７
は、出力トランジスタ８ａ、抵抗８ｂ，８ｃ、および後
述するアンプ１０ａを備えて構成されている。ＰＤ５に
はプリアンプ９が接続され、その増幅出力はＡＳＩＣ
（ Application SpecificIntegrated Circuit) １０に
印加される。
が一体化されており、ＰＤ６の出力端子はＳＬＤ４の光
出力を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control:自動
光出力制御）回路７に接続されている。ＡＰＣ回路７
は、出力トランジスタ８ａ、抵抗８ｂ，８ｃ、および後
述するアンプ１０ａを備えて構成されている。ＰＤ５に
はプリアンプ９が接続され、その増幅出力はＡＳＩＣ
（ Application SpecificIntegrated Circuit) １０に
印加される。
【０００９】ＡＳＩＣ１０は、アンプ１０ａ、Ａ／Ｄ変
換器１０ｂ、ゲートアレー１０ｃ、Ｄ／Ａ変換器１０
ｄ，１０ｅ、発振回路１０ｆ等を内蔵して構成されてい
る。発振回路１０ｆには水晶振動子１１が接続されてい
る。ＡＳＩＣ１０には故障診断処理を実行するためのＣ
ＰＵ１２が接続され、このＣＰＵ１２には故障診断のプ
ログラムが格納されたＥＥＰＲＯＭ１３が接続されてい
る。更に、ＣＰＵ１２およびＡＳＩＣ１０等に電源供給
を行い、更にはＣＰＵ１２およびＡＳＩＣ１０のリセッ
トを行うためのリセット／電源回路１４が設けられてい
る。また、Ｄ／Ａ変換器１０ｅから出力される階段波変
調信号１６と、ゲートアレー１０ｃから出力されるバイ
アス位相変調信号１７のそれぞれを合成して位相変調器
２ｂへ出力するために、合成回路１５が設けられてい
る。Ａ／Ｄ変換器１０ｂ、ゲートアレー１０ｃ、ＣＰＵ
１２により故障診断手段が形成される。
換器１０ｂ、ゲートアレー１０ｃ、Ｄ／Ａ変換器１０
ｄ，１０ｅ、発振回路１０ｆ等を内蔵して構成されてい
る。発振回路１０ｆには水晶振動子１１が接続されてい
る。ＡＳＩＣ１０には故障診断処理を実行するためのＣ
ＰＵ１２が接続され、このＣＰＵ１２には故障診断のプ
ログラムが格納されたＥＥＰＲＯＭ１３が接続されてい
る。更に、ＣＰＵ１２およびＡＳＩＣ１０等に電源供給
を行い、更にはＣＰＵ１２およびＡＳＩＣ１０のリセッ
トを行うためのリセット／電源回路１４が設けられてい
る。また、Ｄ／Ａ変換器１０ｅから出力される階段波変
調信号１６と、ゲートアレー１０ｃから出力されるバイ
アス位相変調信号１７のそれぞれを合成して位相変調器
２ｂへ出力するために、合成回路１５が設けられてい
る。Ａ／Ｄ変換器１０ｂ、ゲートアレー１０ｃ、ＣＰＵ
１２により故障診断手段が形成される。
【００１０】図２はＡＳＩＣ１０から出力される階段波
変調信号１６およびバイアス位相変調信号１７の波形を
示す。ＡＳＩＣ１０のゲートアレー１０ｃから出力され
るバイアス位相変調信号１７は、光集積回路２内の位相
変調器２ｂを通過する右回り光および左回り光に対し
（π／４）ラジアン位相シフトと、（−π／４）ラジア
ン位相シフトをセンシングコイル１の光伝搬時間τ毎に
交互に付与するものであり、合成回路１５を経て位相変
調器２ｂに供給される。この場合、変調周波数は、ｆm
＝１／２τで与えられる。
変調信号１６およびバイアス位相変調信号１７の波形を
示す。ＡＳＩＣ１０のゲートアレー１０ｃから出力され
るバイアス位相変調信号１７は、光集積回路２内の位相
変調器２ｂを通過する右回り光および左回り光に対し
（π／４）ラジアン位相シフトと、（−π／４）ラジア
ン位相シフトをセンシングコイル１の光伝搬時間τ毎に
交互に付与するものであり、合成回路１５を経て位相変
調器２ｂに供給される。この場合、変調周波数は、ｆm
＝１／２τで与えられる。
【００１１】以上の構成において、ＳＬＤ４の出力光
は、光カプラ３を通して光集積回路２内の光分岐合成部
２ａを介してセンシングコイル１の両端に右回り光およ
び左回り光として入射される。センシングコイル１内を
伝搬した後の左回り光と右回り光は、光分岐合成部２ａ
で合成されて干渉光となる。この干渉光は光カプラ３を
通して光電変換手段としてのＰＤ５に入射され、その光
強度に応じた電気信号に変換され、プリアンプ９で増幅
後、ＡＳＩＣ１０のＡ／Ｄ変換器１０ｂに入力される。
ＰＤ６はＳＬＤ４の出力光を常時監視し、受光した光を
光電変換してＡＰＣ回路７へ出力する。ＡＰＣ回路７は
ＰＤ６の出力を基に、ＳＬＤ４の出力光の光強度が一定
値を維持するように制御する。
は、光カプラ３を通して光集積回路２内の光分岐合成部
２ａを介してセンシングコイル１の両端に右回り光およ
び左回り光として入射される。センシングコイル１内を
伝搬した後の左回り光と右回り光は、光分岐合成部２ａ
で合成されて干渉光となる。この干渉光は光カプラ３を
通して光電変換手段としてのＰＤ５に入射され、その光
強度に応じた電気信号に変換され、プリアンプ９で増幅
後、ＡＳＩＣ１０のＡ／Ｄ変換器１０ｂに入力される。
ＰＤ６はＳＬＤ４の出力光を常時監視し、受光した光を
光電変換してＡＰＣ回路７へ出力する。ＡＰＣ回路７は
ＰＤ６の出力を基に、ＳＬＤ４の出力光の光強度が一定
値を維持するように制御する。
【００１２】回転角速度Ωがセンシングコイル１に入力
されていない状態では、センシングコイル１を伝搬した
右回り光と左回り光の位相差は零である。しかし、回転
角速度Ωがセンシングコイル１に入力されると、サニャ
ック効果により、位相差ΦSが発生する。位相差ΦS は
次式で表される。 ΦS ＝（４πＲＬ／λｃ）・Ω （ただし、Ｒ：センシングコイルの半径、λ：光源の波
長、Ｌ：光ファイバ長、ｃ：光速）。
されていない状態では、センシングコイル１を伝搬した
右回り光と左回り光の位相差は零である。しかし、回転
角速度Ωがセンシングコイル１に入力されると、サニャ
ック効果により、位相差ΦSが発生する。位相差ΦS は
次式で表される。 ΦS ＝（４πＲＬ／λｃ）・Ω （ただし、Ｒ：センシングコイルの半径、λ：光源の波
長、Ｌ：光ファイバ長、ｃ：光速）。
【００１３】図３はオープンループ時（負帰還制御が行
われていない時）のプリアンプ９の光出力波形を示す。
回転角速度Ωが零の時、プリアンプ９の出力波形は、図
３の「静止時」で示す波形になる。図３におけるスパイ
ク信号１８は、バイアス位相変調信号１７が光出力最大
点を通過することにより発生し、その大きさは、ＰＤ５
による光信号の受光レベルに比例する。回転角速度Ωが
生じると、回転角速度Ωに応じたτ出力間隔による信号
段差３１が生じる（図３内の「回転時」の波形）。
われていない時）のプリアンプ９の光出力波形を示す。
回転角速度Ωが零の時、プリアンプ９の出力波形は、図
３の「静止時」で示す波形になる。図３におけるスパイ
ク信号１８は、バイアス位相変調信号１７が光出力最大
点を通過することにより発生し、その大きさは、ＰＤ５
による光信号の受光レベルに比例する。回転角速度Ωが
生じると、回転角速度Ωに応じたτ出力間隔による信号
段差３１が生じる（図３内の「回転時」の波形）。
【００１４】図４はクローズドループ時（負帰還制御が
行われる時）のプリアンプ９の光出力波形を示す。回転
角速度Ωが生じると、位相変調器２ｂに印加された階段
波変調信号１６によって負帰還制御が実行される。すな
わち、センシングコイル１を伝搬した右回り光と左回り
光とが、位相差ΦS を打ち消すように階段波変調信号１
６による負帰還変調が施されることにより、回転角速度
Ωが零の時（図３の「静止時」の状態）のプリアンプ出
力状態に戻される。このクローズドループ方式では、負
帰還制御信号（ＰＤ５→プリアンプ９→ＡＳＩＣ１０の
経路で得られる信号）から回転角速度Ωおよび角度が求
められる。
行われる時）のプリアンプ９の光出力波形を示す。回転
角速度Ωが生じると、位相変調器２ｂに印加された階段
波変調信号１６によって負帰還制御が実行される。すな
わち、センシングコイル１を伝搬した右回り光と左回り
光とが、位相差ΦS を打ち消すように階段波変調信号１
６による負帰還変調が施されることにより、回転角速度
Ωが零の時（図３の「静止時」の状態）のプリアンプ出
力状態に戻される。このクローズドループ方式では、負
帰還制御信号（ＰＤ５→プリアンプ９→ＡＳＩＣ１０の
経路で得られる信号）から回転角速度Ωおよび角度が求
められる。
【００１５】図５はゲートアレー１０ｃの主要部の詳細
構成を示す。ゲートアレー１０ｃは、Ａ／Ｄ変換器１０
ｂによるＡ／Ｄ変換値を符号変換する符号変換器２１、
角速度情報を蓄積するレートレジスタ２２、階段波の最
大振幅Ｖref を制御する２πコントロールレジスタ２
３、レートレジスタ２２のレートレジスタ値を積分する
ランプレジスタ２４、およびランプレジスタ２４の出力
データを記憶するデータレジスタ２５を備えて構成され
る。
構成を示す。ゲートアレー１０ｃは、Ａ／Ｄ変換器１０
ｂによるＡ／Ｄ変換値を符号変換する符号変換器２１、
角速度情報を蓄積するレートレジスタ２２、階段波の最
大振幅Ｖref を制御する２πコントロールレジスタ２
３、レートレジスタ２２のレートレジスタ値を積分する
ランプレジスタ２４、およびランプレジスタ２４の出力
データを記憶するデータレジスタ２５を備えて構成され
る。
【００１６】図５の構成において、Ａ／Ｄ変換器１０ｂ
によるＡ／Ｄ変換値は符号変換器２１で符号変換され、
角速度情報がレートレジスタ２２および２πコントロー
ルレジスタ２３に入力される。レートレジスタ２２のレ
ートレジスタ値はランプレジスタ２４によって積分さ
れ、角度情報に変換される。その変換値は、ＣＰＵ１２
に読み込まれると共に、階段波信号出力データとしてＤ
／Ａ変換器１０ｅに入力され、アナログの鋸歯状波信号
に変換される。Ａ／Ｄ変換器１０ｂは、クローズドルー
プ制御に必要なデータをサンプリングすると共にスパイ
ク信号１８のレベルを検出し、ＣＰＵ１２へ送出する。
スパイク信号１８のレベルの低下から光源の劣化、光学
部品の損失増加、プリアンプ９のゲイン低下、ＡＰＣ回
路７の異常等をＣＰＵ１２で判定することができる。
によるＡ／Ｄ変換値は符号変換器２１で符号変換され、
角速度情報がレートレジスタ２２および２πコントロー
ルレジスタ２３に入力される。レートレジスタ２２のレ
ートレジスタ値はランプレジスタ２４によって積分さ
れ、角度情報に変換される。その変換値は、ＣＰＵ１２
に読み込まれると共に、階段波信号出力データとしてＤ
／Ａ変換器１０ｅに入力され、アナログの鋸歯状波信号
に変換される。Ａ／Ｄ変換器１０ｂは、クローズドルー
プ制御に必要なデータをサンプリングすると共にスパイ
ク信号１８のレベルを検出し、ＣＰＵ１２へ送出する。
スパイク信号１８のレベルの低下から光源の劣化、光学
部品の損失増加、プリアンプ９のゲイン低下、ＡＰＣ回
路７の異常等をＣＰＵ１２で判定することができる。
【００１７】ゲートアレー１０ｃは、同一値が一定時間
継続した場合、つまり、レートレジスタ２２のレジスタ
値に変化が無い場合、エラーフラグを出力する機能を有
している。このエラーフラグの有無をＣＰＵ１２で検出
することにより、Ａ／Ｄ変換器１０ｂおよび光電変換手
段としてのＰＤ５の故障をＣＰＵ１２で判定することが
できる。また、左回り光と右回り光の位相差が２π以
上、すなわち階段波の最大振幅に相当する値がレートレ
ジスタ２２に蓄積された場合にも、エラーフラグが出力
される。２π以上の位相差が発生すると、回転角速度Ω
に誤差が発生する。更に、２π以上の位相差が発生し、
かつ、クローズドループ制御が応答できないような早い
変化（論理演算部の異常、過度の衝撃等）が加わった場
合、２π位相がシフトした次の干渉縞のピークで安定
し、誤動作に至る。そこで、この場合もエラーフラグが
出力されようにし、このエラーフラグＣＰＵ１２が検出
した時に故障を判定する。
継続した場合、つまり、レートレジスタ２２のレジスタ
値に変化が無い場合、エラーフラグを出力する機能を有
している。このエラーフラグの有無をＣＰＵ１２で検出
することにより、Ａ／Ｄ変換器１０ｂおよび光電変換手
段としてのＰＤ５の故障をＣＰＵ１２で判定することが
できる。また、左回り光と右回り光の位相差が２π以
上、すなわち階段波の最大振幅に相当する値がレートレ
ジスタ２２に蓄積された場合にも、エラーフラグが出力
される。２π以上の位相差が発生すると、回転角速度Ω
に誤差が発生する。更に、２π以上の位相差が発生し、
かつ、クローズドループ制御が応答できないような早い
変化（論理演算部の異常、過度の衝撃等）が加わった場
合、２π位相がシフトした次の干渉縞のピークで安定
し、誤動作に至る。そこで、この場合もエラーフラグが
出力されようにし、このエラーフラグＣＰＵ１２が検出
した時に故障を判定する。
【００１８】２πコントロールレジスタ２３は、レジス
タ値が上限値および下限値に達した時にエラーフラグを
出力する機能を有しており、エラーフラグの有無をＣＰ
Ｕ１２で検出することにより、光学部品の破損や位相変
調にかかわる部品の故障を判断できる。光出力の低下は
光ジャイロのノイズ増加になるため、その状態を予め試
験で確認し、スパイクレベルの異常値を決定する。
タ値が上限値および下限値に達した時にエラーフラグを
出力する機能を有しており、エラーフラグの有無をＣＰ
Ｕ１２で検出することにより、光学部品の破損や位相変
調にかかわる部品の故障を判断できる。光出力の低下は
光ジャイロのノイズ増加になるため、その状態を予め試
験で確認し、スパイクレベルの異常値を決定する。
【００１９】以上のように、レートレジスタ２２の値に
変化がないときにＡ／Ｄ変換器１０ｂおよびその前段の
ＰＤ５の故障を検出することができる。また、レートレ
ジスタ２２の値が左回り光および右回り光の位相差２π
以上に相当することを検出して論理演算部の異常および
過度の衝撃によるクローズドループ制御の発散を判定で
きる。更に、階段波振幅制御にともなう２πコントロー
ルレジスタ２３の上下限値到達の検出により、光学部品
の破損や位相変調器２ｂの故障を診断することができ
る。
変化がないときにＡ／Ｄ変換器１０ｂおよびその前段の
ＰＤ５の故障を検出することができる。また、レートレ
ジスタ２２の値が左回り光および右回り光の位相差２π
以上に相当することを検出して論理演算部の異常および
過度の衝撃によるクローズドループ制御の発散を判定で
きる。更に、階段波振幅制御にともなう２πコントロー
ルレジスタ２３の上下限値到達の検出により、光学部品
の破損や位相変調器２ｂの故障を診断することができ
る。
【００２０】図６は、レートレジスタ２２に２π以上の
位相差情報が蓄積された場合の誤動作の発生を示す。
（ａ）のように、２π以上の位相差ΦS が生じると共に
クローズドループ制御が応答できない早い変化が生じる
と、位相が２πシフトした次の干渉縞のピークで（ｂ）
のように安定し、回転角速度Ωに誤差が発生する。な
お、故障判定用のダイアグデータは、光ジャイロの角速
度データ、角度データに常時付加し、システム側で常に
監視できる通信形式にしておくことが望ましい。
位相差情報が蓄積された場合の誤動作の発生を示す。
（ａ）のように、２π以上の位相差ΦS が生じると共に
クローズドループ制御が応答できない早い変化が生じる
と、位相が２πシフトした次の干渉縞のピークで（ｂ）
のように安定し、回転角速度Ωに誤差が発生する。な
お、故障判定用のダイアグデータは、光ジャイロの角速
度データ、角度データに常時付加し、システム側で常に
監視できる通信形式にしておくことが望ましい。
【００２１】本発明は、上記した実施の形態に限定され
るものではなく、以下のような変更や変形が可能であ
る。 （１）スパイク信号のピークでＡ／Ｄ変換器１０ｂによ
るＡ／Ｄ変換をせず、新たに設けたローパスフィルター
でスパイク信号１８をアナログ積分した後、Ａ／Ｄ変換
器１０ｂでＡ／Ｄ変換を行うようにしてもよい。 （２）レートレジスタ２２は、レジスタ値が２π以上で
もエラーフラグを出力せず、光ジャイロ仕様として保証
しているフルスケールで出力するようにしてもよい。 （３）２πコントロールレジスタ２３の上下限値でエラ
ーを出力する代わりに、この上下限値に相当するＤ／Ａ
変換器１０ｅの出力（Ｖref ）の値で判断してもよい。
るものではなく、以下のような変更や変形が可能であ
る。 （１）スパイク信号のピークでＡ／Ｄ変換器１０ｂによ
るＡ／Ｄ変換をせず、新たに設けたローパスフィルター
でスパイク信号１８をアナログ積分した後、Ａ／Ｄ変換
器１０ｂでＡ／Ｄ変換を行うようにしてもよい。 （２）レートレジスタ２２は、レジスタ値が２π以上で
もエラーフラグを出力せず、光ジャイロ仕様として保証
しているフルスケールで出力するようにしてもよい。 （３）２πコントロールレジスタ２３の上下限値でエラ
ーを出力する代わりに、この上下限値に相当するＤ／Ａ
変換器１０ｅの出力（Ｖref ）の値で判断してもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上より明らかな如く、クローズドルー
プ型光ファイバジャイロにおいて、位相変調手段に付与
したバイアス変調信号が光出力最大点を通過する毎に発
生するスパイク信号を検出し、そのレベルに基づいて構
成部材の故障を判断する故障診断手段とを設ける構成に
したので、光ジャイロの構成部品のすべての故障が検出
でき、確実な故障診断が可能になるほか、故障箇所を特
定できる。更に、故障診断用の特別な部品または回路が
不要であるため、安価で構成できる。また、光ジャイロ
の動作を停止させることなく診断が行えるので、使用上
の制約が全くなく、回転角速度が正確に計測できる。
プ型光ファイバジャイロにおいて、位相変調手段に付与
したバイアス変調信号が光出力最大点を通過する毎に発
生するスパイク信号を検出し、そのレベルに基づいて構
成部材の故障を判断する故障診断手段とを設ける構成に
したので、光ジャイロの構成部品のすべての故障が検出
でき、確実な故障診断が可能になるほか、故障箇所を特
定できる。更に、故障診断用の特別な部品または回路が
不要であるため、安価で構成できる。また、光ジャイロ
の動作を停止させることなく診断が行えるので、使用上
の制約が全くなく、回転角速度が正確に計測できる。
【図１】本発明による自己故障診断機能を有する光ファ
イバジャイロを示すブロック図である。
イバジャイロを示すブロック図である。
【図２】図１のＡＳＩＣから出力される階段波変調信号
およびバイアス位相変調信号の波形を示す。
およびバイアス位相変調信号の波形を示す。
【図３】オープンループ時のプリアンプの光出力波形を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図４】クローズドループ時のプリアンプの光出力波形
を示す波形図である。
を示す波形図である。
【図５】図１のＡＳＩＣの詳細構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図６】レートレジスタに２π以上の位相差情報が蓄積
した場合の誤動作を説明する説明図である。
した場合の誤動作を説明する説明図である。
１ センシングループ ２ 光集積回路 ２ａ 光分岐合成部 ２ｂ 位相変調器 ３ 光カプラ ４ ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード） ５，６ ＰＤ（フォトダイオード） ７ ＡＰＣ（自動光出力制御）回路 ８ａ トランジスタ ８ｂ，８ｃ 抵抗 ９ プリアンプ １０ ＡＳＩＣ １０ａ アンプ １０ｂ Ａ／Ｄ変換器 １０ｃ ゲートアレー １０ｄ，１０ｅ Ｄ／Ａ変換器 １０ｆ 発振回路 １１ 水晶振動子 １２ ＣＰＵ １３ ＥＥＰＲＯＭ １４ リセット／電源回路 １５ 変調出力回路 １６ 階段波変調信号 １７ バイアス位相変調信号 １８ スパイク信号 ２１ 符号変換器 ２２ レートレジスタ ２３ ２πコントロールレジスタ ２４ ランプレジスタ ２５ データレジスタ
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも一周する光学路と、該光学路
に対し左回り光と右回り光を入光して干渉させる干渉手
段と、該干渉手段に結合されると共に前記左回り光と前
記右回り光に交番の位相変調を与える位相変調手段と、
該位相変調手段にバイアス位相変調信号を付与するバイ
アス位相変調信号発生手段と、前記干渉手段よりの干渉
光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、該光
電変換手段からの出力に含まれている前記左回り光と前
記右回り光間の位相差情報を検出する位相差検出手段
と、該位相差検出手段からの信号に逆符号の位相差を与
えて階段状の位相変調波出力を生成する階段波発生手段
と、該階段波発生手段による階段波の最大振幅が前記左
回り光と前記右回り光との間に２πの位相差を与えるよ
うに制御する階段波振幅制御手段とを備え、前記光学路
における前記左回り光と前記右回り光の位相差が零にな
るように前記階段波発生手段の出力を前記位相変調手段
に負帰還させる光ファイバジャイロにおいて、前記バイ
アス位相変調信号発生手段に印加された前記バイアス位
相変調信号が光出力の最大点を通過する毎に発生するス
パイク信号を前記光電変換手段を介して取得し、前記ス
パイク信号のレベルに基づいて構成部材の故障を判断す
る故障診断手段を備えることを特徴とする自己故障診断
機能を有する光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 前記故障診断手段は、前記左回り光と前
記右回り光間の位相差を電気信号に変換するＡ／Ｄ変換
器と、該Ａ／Ｄ変換器による角速度情報を蓄積するレー
トレジスタを備え、該レートレジスタの値が一定時間変
化しないことをもって光ファイバジャイロの故障を判定
することを特徴とする請求項１記載の自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロ。 - 【請求項３】 前記故障診断手段は、前記レートレジス
タの値が左回り光と右回り光間の位相差が２π以上蓄積
されたことをもって故障を判断することを特徴とする請
求項２記載の自己故障診断機能を有する光ファイバジャ
イロ。 - 【請求項４】 前記故障診断手段は、左回り光と右回り
光間の位相差が２π以上蓄積されたことをもって前記階
段波の最大振幅に相当する左右回り光間位相差の２πに
対する誤差を求めて加算するレジスタを備え、そのレジ
スタ値が最大または最小であるときに故障を判定するこ
とを特徴とする請求項１記載の自己故障診断機能を有す
る光ファイバジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9134898A JPH11287659A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 自己故障診断機能を有する光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9134898A JPH11287659A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 自己故障診断機能を有する光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287659A true JPH11287659A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=14023913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9134898A Pending JPH11287659A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 自己故障診断機能を有する光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11287659A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009503531A (ja) * | 2005-08-01 | 2009-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | 光ファイバジャイロの異常検出装置 |
| CN102128638A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-07-20 | 上海亨通光电科技有限公司 | 光纤陀螺仪半成品探测板检测方法 |
| CN102135436A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-07-27 | 上海亨通光电科技有限公司 | 光纤陀螺数据异步采集系统 |
| CN102141411A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-08-03 | 上海亨通光电科技有限公司 | 光纤陀螺数据异步采集方法 |
| CN102645230A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-22 | 中航捷锐（北京）光电技术有限公司 | 光纤陀螺仪的故障检测方法及装置 |
| CN106482748A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-08 | 北京航空航天大学 | 一种干涉式光纤陀螺随机游走故障诊断方法 |
| CN107356264A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-11-17 | 上海航天控制技术研究所 | 一种异构陀螺组合互诊方法 |
| CN111780742A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-10-16 | 武汉长盈通光电技术有限公司 | 一种具备在线故障自检功能的光纤陀螺 |
| CN112595340A (zh) * | 2020-09-04 | 2021-04-02 | 北京理工导航控制科技股份有限公司 | 一种光纤陀螺仪在线故障检测方法 |
| CN112683309A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-20 | 重庆华渝电气集团有限公司 | 一种向导航系统报警光纤陀螺闭环故障的方法 |
| CN112904070A (zh) * | 2019-11-19 | 2021-06-04 | 许继集团有限公司 | 全光纤电流互感器及其检测模块、光路状态诊断方法 |
| CN114460350A (zh) * | 2020-11-10 | 2022-05-10 | 许继集团有限公司 | 一种光路状态自诊断的全光纤电流互感器及自诊断方法 |
| CN119413209A (zh) * | 2025-01-09 | 2025-02-11 | 西安中科华芯测控有限公司 | 一种提高高精度光纤陀螺启动角速度的方法及系统 |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP9134898A patent/JPH11287659A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112904070B (zh) * | 2019-11-19 | 2023-12-29 | 许继集团有限公司 | 全光纤电流互感器及其检测模块、光路状态诊断方法 |
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