JPS5818170A - 回転角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は宇宙、航空、水上、水中航走体の航法。

誘導、制御ンステムにおける。航走体の運動の１転内達
度を検出する装置に関する。

従来、この種の航走体の運動の回転内達ｌを検出するた
めには機械ジャイロが用いられてい九が。

最近この機械的ジャイロに対して光学的方式のジャイロ
としてリングレーザジャイ隨が実用化されている。を九
光源、光ファイバーリングによ）リング干渉計を構成し
回転角速度を検出する方式は。

（１）　　光源と検出部が分離され、フレキシブルな光
フアイバーリングで結ばれる受動的回転角速度検出方式
であ〕１振動、温度、外部圧力等の耐環境性が高い。

（２））　低損失で特性の均一なファイバーの使用が可
能とな）＠転角速度を高精度で検出できる、（８１光源
として半導体レーザの単−周波数化。

小鑞軽量化の利点があ）％将来Ｏ回転内達度検知うな原
理によシ検出される。すなわち、光源ｌからの光をハー
フミラ−２等で２分し１円形配列された光フアイバーリ
ング３にそれぞれ逆方向にへ封する・光フアイバーリン
グよ）出射した光は再び合成され検出器４に導かれる。

この系が回転角速度Ωで回転し走時、逆方向に通ってき
た２つの光の間の位相差Δグは下記の式で与えられるた
め、仁の位相差を検出することにより、回転角速度を検
出することができる。

Ｃ；真空中の光速 λ；真空中の光波長 ８：光フアイバリングの面積 Ｎ：光ファイバの巻数 このようなリング干渉針の原理による回転角速度検出器
の開発の焦点は、光源、検出部および光ファイバーの構
成ｌ！素の性能改善に向けられてお）、光ファイバーり
ングの形状については円が一般的なものとして考えれて
お１１％装置としての実用化に適した光フアイバーリン
グの形状および実装方法、形状と実装方法とに対応する
回転角速度検出方式は検討されてＩ／１％ＡＯ そこで本発明は光ファイバーのフレキシブルな特性を活
用し、回転角速度検出対象に１つ又は複数の円形状以外
（例えば楕円、方形）の光フアイバーリングを形成し、
これら複数の光フアイバーリングと光源、検出部によシ
リング干渉計を構成することによって光フアイバーリン
グに対応する各回転角速度を検出し、検出された各回転
角速度信号を処理部で集中処理し、定められた３次元座
標系の各軸に関する回転角速度を検出する多自由度回転
角速度検出装置を提供するものである。

上記のような本発明によれば、航走体の運動に関する回
転角速度を検出する装置を構成する場合。

航走体の胴体を利用し、胴体と１体化され、互いに適当
な幾度的関係を持つ複数個の円形状以外の光フアイバー
リングを形成することにより、航走体の任意の定められ
た３次元固定座標系に関する各回転角速度検出対象が構
成できる。この場合。

胴体を利用するため大きな光７アイパーリング面積と長
さが確保できると共に胴体内に光フアイバー９ング用ス
ペースが不必要とな夛１回転角速度検出装置の高精度化
、小型化、軽量化が可能となるＯ 次に本発明の実施例について第２図〜第５図を参照して
説明する。

第２図（１４は円筒部５に楕円形状の光フアイバーリン
グを形成した場合を示し、この楕円形状の光スアイパー
リング６と光源ｌおよび検出部４によ）第２図（ｂ）の
如き１軸回転角度検出器が構成できるＯ リング干渉針の原理によれば、この円筒部がベクトル−
の回転角速度を受け、ベクトル―の円筒１１に固定の！
−７−！座標系に関する成分がそれぞれωＸ、・ｙ、・
Ｓの時、検出部の回転角速度信号ω。

社 濃縮＝　１冨０ωｘ＋！１・・ｙ＋ｌ露１ω２で表わす
ことができる。ここでＪｉｍ、ａｙ、ａｍ　はＸＸ−７
−ＸＩ１１系と光フアイバーリンクとの幾度的関係で決
まる定数である。

このｌ軸回転角速度検知器全基本とし、同−同前又は円
筒形状の側面部に複数の楕円光ファイバーりングを形成
することＫより、任意の固定座標系の各軸に関する回転
角速度を検出する回転角速度検出―置を構成することが
できる０ 次に第３図に示すように１円筒部５に２個の楕円形状の
光フアイバーリング６．７を形成し、これによって２個
のｌ軸回転角速度検出器を構成する。ここで円筒部がベ
クトル乙の回転角速度を受け１円筒部に固定Ｘ−７−Ｉ
Ｅ座標系に関するベタトルーの成分がそれぞれω冨、ω
１．ωｉの時、各１軸回転角速度検出器（各々光ファイ
バ６及び７で構成される検出＠）　８　、９の出力は ”＠１　　”　　５１ｍ１−ωｘ＋ａ　ｙ　１　・＠ｙ
＋８　＊　１　・６１　ｍω・鵞＝ａ３１トω翼＋ａ１
トωｙ＋ａ謳トωｉで表わすことができる。ここでａｗ
ｌ、Ｊｌｙｌ、Ｍｍｌ。

１＝ｌ　、　２はｘ−ｙ−ｘ座標系と各党ファイバーリ
ングの幾度的関係で決まる定数であ）、この関係を適当
に選べば ω６１＝暑ｘ１１を神１ｐ卿　　勿。、＝１冨卜・ｒ４
４ｍｌ・−４ａＨ＝１１ｘト１ｄｔｆａｌト−ｙ・　　
　・Ｈ：ａｘトａａｘ軸ｓ２−＠ｓとなる。上式の連立
方程式を処理部１ｏでとけに定められたＸ−７−１座標
系に関する２軸内達度ωＸ。

ωマ又紘ω冨、ω２の検出ができる。

更に第４図に示すように円筒部５に３個の楕円形状の光
フアイバーリング６．１１．１２を形成し、これによっ
て３個の１軸回転角速度検出器１３．１４．１５　　を
構成する。ここで円筒部がベクトル乙の回転角速度を受
け１円筒部に固足のＸ−ｙ−１座標系に関するベクトル
乙の成分がそれぞれω冨、ω１゜＃Ｓの時、各１軸回転
角速度検出器の出方は一１＝　１冨トωｒ）ａｙｉ物十
ａ謬１・ω−＃社＝１ｘ８−ωｒ＋ａｙ！−卿＋−トω
颯ａｌ＠Ｂ　＝　ａｘ　ｍ　−＃ｘ−）−ａｙ　Ｉ卿−
）ａｓ　ｍ　°＊ｓで表わすことができる。ここでＪｌ
ｘｉ、ａｙｌ、ａｍｌ、　　ｉ＝１．３はＸ−７−４座
標系と各党ファイバーリングとの幾可的関係で決まる定
数である。上式の連立方程式を処理部１６でとけばＸ　
−７−Ｚ座標系に関する３軸内達度（ａｘ、＠ｌｙ、−
を検出することができるＯ 同様にして円筒部にｎ個（ｎ≧４）の楕円形状光フアイ
バーリングを形成し、これによってｎ個の１軸回転角速
度検出器１７．１８．・・・、１９を構成する。ここで
円筒部がベクトルΦの回転角速度を受け１円筒部に固定
のＸ−ｙ−４座標系に関するベクトル−の成分がそれぞ
れωＸ、ωｙ、ω２の時、４！！１自由度回転角速度検
出器の出力は Φ（Ｈ：’：　ａｍｌ”ωｘ−）ａｙｌ・ωｙ＋ａ　＊
　トω嶌ａｓ、鵞　　”ａｓ２・ω！−トａｙ２・ωｙ
−）−ａｓ　トω２ω−＝ａｘ「ωｘ−４−ａｙｍ・ω
ＴトａｓｌＩ１１ω２で表わすことができる。ここでａ
Ｘｌｊｙｉ、！Ｉｓｌ、ｊ＝ｌ、ｎはｘ−ｙ−ｚ座標系
と各党ファイバーリングとの幾度的関係で決まる定数で
ある。

したがって各１軸回転角速度検出器出力・、Ｉ＋から、
最低３個の出力信号を選択し、連立方程式を処理部でと
きｘ−ｙ−ｚ座標系に関する３自由速度―、卿、鋺　を
検出するとともに、処理部２０で。

出力’％ｌによる各検出器の故障監視を行い、故障が検
出された場合、故障しえ検出器を分離し、３自由度角速
度−１卿、ｔｈ　を検出するための処一方法について再
構成を行えば、高信頼３軸回転角速度検出装置が構成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光ファイバージーイロの原理を示す図、
第２図〜第５図は本発明の詳細な説明するための図であ
る。 １−ｍ−光源、２・−−−・ハーフ建う−、３・−一円
形光フアイバーリング％４−・・・検出部、５−・・・
円筒部、６．フ、１１．１２−一楕円形光フアイバーリ
ング、８．９．１３．１４．１５．１７．１８．１９−
−−１軸回転角速度検出器、１０．１６．２０−・−処
理部。 草　ｌ　圀 、婢：２・　圀 隼３図 ＃３（し） 岬ル 革５　響

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源、光ファイバーりングによ９光波長域でのリング干
   渉針を構成することにょ〕回転角速度を検出する回転角
   速度検出装置において、回転角速度検出装置に円形状以
   外の光フアイバーリングを少なくとも１つ配設し、前記
   光フアイバーリングに対応する各回転角速度を検出し１
   ．検出された各回転角速度信号から定められ九座標系の
   各軸に関する回転角速度を検出することを特徴とする回
   転角速度検出装置。