JPS5995468A - 角速度検出装置 - Google Patents

角速度検出装置

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JPS5995468A
JPS5995468A JP57205146A JP20514682A JPS5995468A JP S5995468 A JPS5995468 A JP S5995468A JP 57205146 A JP57205146 A JP 57205146A JP 20514682 A JP20514682 A JP 20514682A JP S5995468 A JPS5995468 A JP S5995468A
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JP
Japan
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microwave
angular velocity
microwaves
frequency
transmission line
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JP57205146A
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Takahiro Okabe
岡部 隆博
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Denso Corp
Daido Gakuen School
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NipponDenso Co Ltd
Daido Gakuen School
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

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】 本発明は回転体の角速度を検出する角速度検出装置に関
するものである。
従来、この種の装置として、高速で回転するコマの軸が
一定の方向を指示する性質を利用した機械的ジャイロ、
あるいは光ファイバ等の光伝送路内を右回り、左回りに
光を伝播せしめて干渉させ、その位相差によって角速度
を検出するようにした光ファイバ・レーザ・ジャイロ停
がある。
しかしながら、前者の機械的ジャイロにおいては、コマ
をn速回転させるための電動機などの動力カ必要となり
、全体の質量が人き(なるという問題がある。また、後
者の光ファイバ・レーザ・ジャイロにおいては、右回り
と左回りの光の位相差が、その位相差に応じた干渉縞と
して出力されるため、それを電気<iT号の出力として
得るためにかなり複雑な構成を必要とするという問題が
ある。
本発明は上記の機械的ジャイロのように機械的高速回転
部を必要と(ず、また光ファイバ・レーザ・ジャイロの
ように電気信号出力を得るための複雑なtW成を必要と
しない新しい検出方式の角速度検出装置を提供しようと
するものである。
すなわち、本発明はマイクロ波を用いて角速度を検出す
るように411成したことを特徴とするもので、マイク
ロ波を閉ループの伝送路内に左、右方向に分1i11 
して伝送せしめるとともにその伝送路で発振せしめ、そ
の左、右方向に分離したマイクロ波を混合検波し、その
検波出力を低周波増幅手段を介して、角速度に応じた低
周波の電気信号出力を得るようにしたものである。
以下本発明を図に示す実施例に〕いて説明する。
第1図は本発明の第1実施例を示す構成図である。
この第1図において、1はマイクロ波(波長がミリメー
トルあるいはセンナメートル)を発生するマイクロ波発
振器で、例えばガンダイオード、インパットダイオード
を共振器内に装着したもの、あるいはタライストロン、
マグネトロンのようなものが用いられる。2はマイクロ
波発振器lの発振周波数に適合してマイクロ波を伝送す
るマイクロ波伝送路で、例えば傅波管あるいは同軸ケー
ブル等であり、その伝送路は円形の閉ループをなしてい
る。3はマジックTで、マイクロ波発振器1にて発生し
たマイクロ波をその入口部で受けてマイクロ波伝送路2
の左、右方向へ等分して伝送するとともに、その右回り
、左回りのマイクロ波がマイクロ波伝送路2を一周した
後、それぞれのマイクロ波をその出口部から混合検波器
4に伝送するものである。4はマジックT3からの右回
り。
左回りのマイクロ波を混合検波するもので、共振器の中
に半導体検波ダイオードが内蔵されたものが用いられる
。ここで、マイクロ波発振器1.マイクロ波伝送路2.
マジックT3.混合検波器4は一体強固に作られてマイ
クロ波部を構成している。5はコンデンサ、6は低周波
増幅器、7は周波数表示器である。この周波数表示器7
は、周波数−電圧変換器とその出力である電圧を表示す
る電圧計とで構成されている。8は数ボルトの安定化電
圧を発生ずる安定化電源回路で、その安定化電圧を前記
マイクロ波発振器1に印加しており、その安定化電圧は
マイクロ波発振器1からのマイクロ波がマイクロ波伝送
路2内で発振するよう適当な値に設定されている。
上記(?7成においてその作動を説明する。
マイクロ波発振器1で発振されたマイクロ波はマジック
T3により等分されてマイクロ波伝送路2内を互いに反
対方向(右回り、左回り)に回る。
ここで、その右回りと左回りのマイクロ波に対し、第2
図の等価回路で示すように、2つの共振回路Ml、M2
(それぞれの発振周波数をr、、r。
とする)が存在している。なお、1′はマイクロ波発振
器1の発振部である。そして、その右回り。
左回りのマイクロ波は、マイクロ波伝送路2を1周した
後、マジックT3を介して混合検波器4に入り、混合検
波される。
今、マイクロ波部が絶対静止状にあるときは、混合栓f
L器4に至る右回り、左回りのマイク1.IjTNの発
振周波Qf+、f2は等しくなり、従って混合気検波器
4の出力は零になって、周波数表示器7は零を表示する
しかし、マイクロ波部が絶対空間に対して回転している
ときは、右回り、左回りのマイクロ波の発振周波数rI
、f2に差が生じ、それを混合検波器4で混合検波する
と、fI+f2の周波数差であるΔfの低周波が発生す
る。この周波数Δfはマイクロ波部の角速度ωに正比例
しており、Δf;±N・ω/2πで示される。ここで、
Nはマイクロ波伝送路2内に存在するマイクロ波の波数
(正の整数)を示しており、士の符号は右回り。
左回りの回転方向を示している。そして、混合検波器4
よりの低周波はコンデンサ5を通り、低周波増幅器6で
増幅され、周波数表示器7にて表示される。従って、こ
の周波数表示器7の表示はマイクロ波部の角速度が大き
くなるほど大きな値となる。
なお、この周波数表示器7の表示はマイクロ波部の角速
度が小さくても正確に表示される。これは、マイクロ波
発振器1からの右回り、左回りのマイクロ波がマジック
T3に至った時、それぞれの位相が逆になっていて、そ
れぞれの相互関係が少なくなっているためである。ずな
ゎぢ、マジックT3に至る右回り、左回りのマイクロ波
は相互に独立したものとなっているため、それぞれの発
振周波数の同期吸込み現象(ロック・イン)が起らず、
従って低い角速度においても周波数表示器7にその角速
度に応じた値が正確に表示される。
ここで、その角速度とそれに対して出力される周波数の
値の一例を示すと、マイクロ波発振器1の発振周波数を
24GHz、マイクロ波伝送路2の円周の長さを約1.
m、マイクロ波部の角速度を約π/秒とした場合、周波
数表示部7に表示される周波数は約30.Hzであった
第3図は本発明の第2実施例を示す構成図である。この
第2実施例は第1図に示ず第(込施例と比べて、マジッ
ク゛rを用いずに、マイクロ波発振器1.混合検波器4
をマイクロ波伝送路2に直接結合した点で異なった構成
をとっている。ここで、マイクロ波発振器1.マイクロ
波伝送路2.混合検波器4は一体強固に作られてマイク
ロ波部を構成しており、特にマイクロ波発振器1とマイ
クロ波伝送路2とは強い結合度で結合されている。また
、マイクロ波発振器1と混合検波器4との位置間係は特
に限定されるものではないが、好ましくは対角位置に設
置され、マイクロ波発振器Iか、ら混合検波器4に至る
右回り、左回りの伝送路が同じ長さになるようにするの
がよい。この第2実施例の作動は第1実施例とほぼ同じ
で、ただマイクロ波発振器lからのマイクロ波が左、右
に分かれてマイクロ波伝送路2内を回り、半周した後に
混合検波器4に入るようにした点で興なっている。
なお、上記した第゛1.第2実施例ではマイクロ波伝送
路2の形状を円形のものとしたが、矩形(正方形)のも
のとしても同杼に行なうことができる。
また、混合検波器4に接続されてその低周波の直流分を
除去するコンデンサ5は、41周波増幅器6の作動上あ
った方が好ましいが、低周波増幅器6を飽和しない領域
内で使用できるならばコンデンサ5はなくてもよい。
他方、上記マイクロ波伝送路2に尋波管を用いた場合、
その内部のチリ液部は通常空隙となったものが用いられ
るが、第4図に示すようにその導波部10に高誘電率ε
の物質を満たすと、その高誘電率εに応じて高感度の出
力を得ることができる。
すなわち、マイクロ波はその伝送路の64y質によって
波長が変化し、そのIly質に高誘電率εの物質を用い
た場合、その物質中を伝播するマイクロ波の波長はl 
/ fl−となる。また、周波数Δrと角速度ωとの関
係は先に示したようにΔf=−±N・ω/2πであり、
マイクロ波伝送路2の円周の長さa。
マイクロ波の波長をλgとした場合、マイクロ波伝送路
2内に存在するマイクロ波の数NはN=β/λgとなる
ため、波長λgが17□r!tになればマイクロ波の数
NはV−倍になり、従って周波数ΔfもF倍になる。例
えば、誘電率εを25としたとき、波長は115になり
、出力される周波数は5倍のものになる。ここで、導波
部lOの物質としては、誘電損失が小さく、かつ高誘電
率を有するものが望ましい。かかる物質としては、Ti
O2,Ba0−T i02.Sr  (Li 1/4 
・Nb3/4)03−5rTi03.PbTi0:3−
PbZrO3,MBTi03.CaTiO3等のセラミ
ック系のものがある。また、塩化ビニル。
ポリエチレン、エポキシ、ナイロン等の樹脂を用いても
同様に導波部を形成することができる。
さらに、専a’lffは第5図に示すように、高誘電率
εの物質で一定形状に成形された固体の導波部10′と
、その表面にメタライジングにより形成された金属R股
よりなる管部1工とで構成することができる。すなわち
、導波部10′を高誘電率の物質で一定形状に成型し、
その後、その表面に金属薄膜をメタライジングして管部
11を形成する。このことにより、導波部10′の寸法
精度を高くすることができ、また導波部10゛と管部1
1との間には何等の隙間も介在しないため、導波部10
′と管部11の界面における電波のしよう乱を無視Cき
る。ここで、導波部10′の物質は、上記述べた第4図
の導波部10と同じものを用いることができる。また、
管部11は無電解メッキ。
化学蒸着法、物理搭若法(PVD)等のメタライジング
法により導波部10゛の表面に金g、層を形銅等の良心
重物質が用いられる。
以上述べたように本発明では、マイクロ波を閉ループの
伝送路内に左、右方向に分已11シーζ伝送・υしめる
とともにその伝送路内で発振せしめ、その左、右方向に
分i+;+t したマイクロ波により混合IAi皮器、
低周波増幅手段を介して、角速度に応した電気イ5号出
力を直接前ることができ、従って装置全体の構成をfi
ii素化でき、また前記左、右方1iiI Iこ分離し
たマイクロ波が相互に独立したものとなっているため、
ロック・インが起らず、このことにより角速度が小さく
てもそれを正弔′νに検出することができるという(i
れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す構成図、第2図は作
動説明に供する等価回路図、第3図は本発明の第2実施
例を示ず構成図、第4図、第5図はマイクロ波伝送11
δに導波1j[を用いた場合の実旅例を示す部分構成図
である。 1・・・マイクロ波発振器、2・・・マイクロ波伝送路
、3・・・マジックT、4・・・混合検波器、5・・・
コンデンサ、6・・・低周波増幅器、7・・・周波数表
示器、8・・・安定化電源回路。 代理人弁理士 岡 部   隆 手続補正書 1事件の表示 昭和57年特許願第205146号 2発明の名称 角速度検出装置 3補正をする者 事件との関係  特許出願人 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 (426)日本電装株式会社 〒448  愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地5補正の
対象 6補正の内容 明細書を以下の通り補正します。 (1)第7頁第6行および第10頁第8行乃至第9行の
「±N・ω/2π」を「N・ω/π」に訂正します。 (2)第8頁第6行乃至第11行の「ここで、・・・で
あった。」を削除します。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マイクロ波を発生するマイクロ波発振器と、マイ
    クロ波の伝送路が閉ループをなして形成され前記マイク
    ロ波発振器よりのマイクロ波を前記伝送路の入口部から
    伝送路内の左、右方向に分離して伝送せしめるとともに
    、前記伝送路の出口部から前記左、右方向に分離したそ
    れぞれのマイクロ波を出力するように構成したマイクロ
    波伝送手段と、このマイクロ波伝送手段における前記出
    口部からの左、右方向のマイクロ波を混合検波する混合
    検波器と、この混合検波器の出力を低周波増幅する低周
    波増幅手段とを備え、前記マイクロ波発振器からのマイ
    クlJ波の発振周波数を適当な値に設定してそのマイク
    ロ波を前記伝送路で発振せしめ、前記伝送路を所定の角
    速度で回転さゼだ時に前記低周波増幅手段よりその角速
    度に比例した低周波の電気信号を発生させるようにした
    角速度検出装置。
  2. (2)前記マイクロ波伝送手段がマイクロ波伝送路とマ
    ジックTにて構成された特許請求の範囲第1項に記載の
    角速度検出装置。
  3. (3)前記伝送路が同軸ケーブルで構成された特許請求
    の範囲第1項または第2項に記載の角速度検出装置。
  4. (4)前記伝送路が導波管で(j¥成された特許請求の
    範囲ff11項または第2項に記載の角速度検出装置。
  5. (5)前記導波管の導波部が高誘電率の物質で満たされ
    てなる特許請求の範囲第4項に記載の角速度検出装置。
  6. (6)前記導波管が高誘電率の物質で一定形状に成型さ
    れた固体の導波部と、この導波部の表面にメタライジン
    グにより形成された金HR膜よりなる管部とで45成さ
    れた特許請求の範囲第4項に記載の角速度検出装置。
  7. (7)前記低周波11り幅手段がコンデンサと低周波増
    幅器とで構成された特許請求の範囲第1項乃至第6項の
    いずれかに記載の角速度検出装置。
JP57205146A 1982-11-23 1982-11-23 角速度検出装置 Granted JPS5995468A (ja)

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US06/884,298 US4699005A (en) 1982-11-23 1986-07-10 Apparatus for measuring angular velocity

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JP57205146A JPS5995468A (ja) 1982-11-23 1982-11-23 角速度検出装置

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JPS5995468A true JPS5995468A (ja) 1984-06-01
JPH0153725B2 JPH0153725B2 (ja) 1989-11-15

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