JPS633213A - 光フアイバ−ジヤイロ装置 - Google Patents

光フアイバ−ジヤイロ装置

Info

Publication number
JPS633213A
JPS633213A JP14768486A JP14768486A JPS633213A JP S633213 A JPS633213 A JP S633213A JP 14768486 A JP14768486 A JP 14768486A JP 14768486 A JP14768486 A JP 14768486A JP S633213 A JPS633213 A JP S633213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
output
optical fiber
angular velocity
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP14768486A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH063376B2 (ja
Inventor
Takeshi Hojo
武 北條
Toshio Miyayama
宮山 俊雄
Shigeru Nakamura
茂 中村
Tomio Takahashi
富雄 高橋
Tsurashi Yamamoto
山本 貫志
Isao Masuzawa
益沢 功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
Priority to JP14768486A priority Critical patent/JPH063376B2/ja
Publication of JPS633213A publication Critical patent/JPS633213A/ja
Publication of JPH063376B2 publication Critical patent/JPH063376B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は運動体、例えば航空機、船舶、自動車などの角
速度及びそれ等の方位を測定する光ファ4バージャモロ
装五に関する。
〔従来の技術〕
光のサグナック効果を利用した従来の光ファ4バージャ
モロ装五の一例を第2図に示す。同図の例では、レーザ
などの発光素子(1)から出た光(11)が、ビームス
プリッタ−(17)で、右回り光(13)と、左回り光
(12)とに分割され、これらの光(13) 、  (
12)が2個の集光レンズ+41. (5)を通って一
本の光ファイバー(3a)を複数回巻回して形成した光
ファイバーループ(3)の両端(3−1)。
(3−2)から光ファイバーループ(3)に夫々入射し
、夫々光ファイバーループ(3)を通った後、他方の端
(3−2)、  (3−1)より集光レンズ(5)。
(4)を通って出射光(15) 、  (14)として
出射し、ビームスプリンター(17)で合成され、互い
に干渉し、その干渉光(16)が受光素子(2)に入る
ように構成される。
この構成に於て、光ファイバーループ(3)が角速度を
受けない静止した状態では、出射光(14)。
(15)に位相差が生じないが、光ファイバーループ(
3)に角速度Ωが印加されると、光ファイバーループ(
3)を互いに逆方向に進む光(12) 、  (13)
にサグナフク効果が生じ、出射光(14) 、  (1
5)間に角速度Ωに比例した位相差が生じる。この位相
差Δθは で表わされる。ここで、Rは光ファイバーループ(3)
の半径、Lは光ファイバーループ(3)の長さ、λは発
光素子(1)から出る光の波長、Cは光速を示す。
従って、受光素子(2)からの出カニは!”l+cos
Δθ     ・・・・・・・・(2)となる。つまり
、受光素子(2)の出力Iを測定することにより、印加
角速度Ωを検出できることになる。しかし、このままで
は、入力角速度Ωが小さな場合、位相差Δθが微小で、
cosΔθの変化を検出するのが難しいという欠点があ
る。
このような点から、例えば第3図に示すような構成の光
ファイバージャイロ装置が提案されている(この方式は
位相変調方式光ファイバージャイロ装置と呼ばれている
)。この例では、第2図の例に加えて、光ファイバー(
3a)の1端(3−2)と光ファイバーループ(3)と
の間に、位相変調器(6)を設け、信号発生器(7)か
らの信号で、この位相変調器(6)を駆動し、光ファイ
バー(3a)内を互いに逆方向に伝播する光(12)’
、  (13)に位相変調を加えるものである。位相変
調器(6)に印加する信号、つまり、信号発生器(7)
からの信号の角周波数をω増とすると、受光素子(2)
の出カニは、I =K (1+ cosΔθ(J o 
(xl+ 2 J2 (xl cos20m t +=
−・・−+ sinΔθ(2、h (xl sinωm
 t +・・”) ) −、、、(31となる。ここで
、Xは位相変調度、Jo、Jl・・・・はベッセル関数
、Kは比例定数、tは時間である。出カニの各周波数成
分の内、角周波数ωmの成分を、同期検波器(8)で、
信号発生器(7)よりの角周波数ωmの信号を基準とし
て同期検波することにより、sinΔθに比例する出力
を得ることができる。このため、微小入力角速度時の感
度を増大することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述の位相変調方式の光ファイバージャ
イロ装置においては、入力角速度Ωが大きくなり、位相
差Δθがπ/2に近づくにつれ、感度が低下し、π/2
を超えたか否かの判断が出来ず、角速度Ωの測定範囲が
制限されるという欠点があった。更に、発光素子[1)
、光ファイバーループ(3)、位相変調器(6)等の光
部品の特性が温度変化や経年変化によって変動した場合
、角速度出力に対し、ゲイン変動やバイアス変化を生じ
やすいという問題もあった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、その手段は
発光素子(1)、ビームスプリッタ−(17)、光ファ
イバールーテ(3)、位相変調器(6)、受光素子(2
)及び上記位相変調器を駆動する信号を発生する信号発
生器(7)とを有する位相変調型光ファイバージャイロ
装置において、上記信号発生器を上記位相変調器駆動用
の第1の信号及び該第1の信号の2倍の角周波数の第2
の信号を出力するようになすと共に、上記受光素子の出
力を上記第1及び第2の信号を基準とする第1及び第2
の同期検波器+81. +91に入力し、それ等の出力
を角速度/角度演算部(30)において演算することに
より、角度及び角速度出力を夫々出力するようにした光
ファ4バージャモロ装五である。
〔作用〕
上記本発明の光ファ4バージャモロ装五に於ては、入力
角速度Ωに対応した位相差Δθ、角速度/角度演算部(
30)内のsin/cos演算器(36)の入力をΔφ
とすれば、第1の乗算器(32)及び第2の乗算器(3
1)の出力は、それぞれに’sinΔθcosΔφ、 
K’ cosΔθsinΔφとなるため、加算器(37
)の出力、即ち積分器(33)の入力はに’ sin 
 (Δθ−Δφ)に比例した値となる。この値を積分値
(33) 、A/D変換器(38) 、積分器(34)
、微分器(35)を介してsin/cos演算器(36
)にフィードバックするループを構成したため、このル
ープが安定に作用するためには、積分器(33)の入力
がゼロとなる必要があり、結果として、Δθ=Δφとな
る。即ち、微分器(35)の出力Δφが入力角速度Ωに
等しくなり、又積分器(34)の出力は、入力角速度Ω
の積分、即ち回転角となり、これ等の量をディジタル時
に出力することができる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
尚、同図において、第2乃至第3図と同一素子は互いに
同一符号を用いて示す。第1図の本発明の例では、光フ
ァイバー(3a)の−端(3−2)と光ファイバールー
プ(3)との間に位相変換器(6)を設け、光ファイバ
ーループ(3)に対する右回り光(13)及び左回り(
12)に夫々位相変調を加え、出射光(14) 、  
(15)をビームスプリッタ−(17)で合成し、干渉
光(16)を生成し、受光素子(2)で受光する部分ま
では、第3図に示した位相変調方式の光ファ4バージャ
モロ装五と同一である。
第1図に示す本発明の例では、信号発生器(7)は位相
変稠器(6)に入力するωmの角周波数の2倍の角周波
数を発生する発振器<7−1)と、その出力をうけωm
の角周波数を出力を発生する分周器(7−2)とから構
成される。受光素子(2)の出力Iは、信号発生器(7
)からの角周波数ωmの信号(基準信号)で同期検波す
る第1の同期検波器(8)に送られるほか、信号発生器
(7)よりの角周波数2ωmの信号で同期検波する第2
の同期検波器(9)にも送られる。
上記構成により、第2の同期検波(9)の出力I2は(
3)式より 12 = 2 K J2 fXlcosΔθ ・・・・
・・・・(4)で表わされるCO5θΔに比例した信号
になる。
−方、第1の同期検波器(8)の出力11は(3)式よ
り If  =2KJ1  (X)sin  Δ θ   
・・・・・・・・(5)で表わされるsinΔθに比例
した信号になる。
第1及び第2の同期検波器(81,(91の出力1z。
I2が、位相差60社π/4で同一の値になるように変
調度Xを調整する。この事は、位相変調器(6)に印加
する信号の電圧を調整することにより達成される。つま
り、第2の同期検波器(9)の出力信号I2は、位相差
Δθに対し、K’cosΔθなる信号であり、第1の同
期検波器(8]の出力信号11は、K’sinΔθなる
信号である。
次に、上記2つの信号に’sinΔθ、K’cosΔθ
は、第1図の(30)で表わされる角速度/角度演算部
の第1及び第2の乗算器(32) 、  (31)に送
られる。演算部(30)内に於て、sin/cos演算
器(36)は、最初、ある位相差の角度Δφの余弦(c
osΔφ)に対応した信号を第1のD/A変換器(32
A)を介して第1の乗算器(32)に入力すると共に、
Δφの正弦(sinΔφ)に対応した信号を第2のD/
A変換器(31A )を介して第2の乗算器(31)に
入力する。
第1の乗算器(32)及び第2の乗算器(31)の出力
を、加算器(37)にて加減算した後、積分器(33)
 、A/D変換器(38)を通して、ディジタル量に変
換し、積分器(34) 、微分器(35)を通しテsi
n/cos演算器(36)にファイバーバックし、ルー
プが閉じる。積分W(34)から入力角速度Ωを積分し
た角度出力が、又微分器(35)或いはA/D変換器(
38)から入力角速度Ωに対応する角速度出力がそれぞ
れ出力される。
尚、上記の例において、第1のD/A変換器(32A 
)と第1の乗算器(32)と、或いは第2のD/A変換
器(31A)と第2の乗算器(31)とは、それぞれ周
知の乗算型D/Aコンバータで置きがえることができる
角速度Ωに対応した位相差Δθ、sin/cos演算器
(36)の入力をΔφとすれば、第1の乗算器(32)
及び第2の乗算器(31)の出力は、それぞれに’ s
inΔθcosΔφ+ K’ cosΔθsinΔφと
なるため、加′W−器(37)の出力、即ち積分器(3
3)の入力はに’ sin  (Δθ−Δφ)に比例し
た値となる。この値を積分器(33) 、A/D変換器
(38)、積分器(34) 、微分器(35)を介して
Sin/cos演算器(36)にファイバーバックスル
ループを構成したため、このループが安定に作用するた
めには、積分器(33)の入力がゼロとなる必要があり
、結果としてΔθ=Δφとなる。即ち微分器(35)の
出力Δφが入力角速度Ωに等しくなり、又積分器(34
)の出力は、入力角速度Ωの積分、即ち回転角となり、
これ等の量をディジタル的に出力することができる。
〔発明の効果〕
受光素子(2)からの信号の中の位相変調器の角周波数
ωm及び2omの成分を2個の同期検波器を用いて位相
角Δθのsin及びcosとして取り出すと共に、その
2種類の信号から位相角Δθを演算する角速度/角度演
算部を設けたことにより、最大入力且つ速度の制腰のな
い位相変調型光ファイバージャイロを得ることが出来る
角速度/角度演算部に2個の乗算器型D/Aコンバータ
を用い、それぞれに上記2個の同期検波器の出力を入力
すると共に、それ等の出力を加算器で加減算して、積分
器を通した後、A/D変換器でディジタル化し、積分し
て、回転角を計算するようにしたことにより、ジャイロ
(言号中に含まれる角速度信号、即ち位相角Δθの変換
残差を積分器の出力としてメモリーにおくことが可能と
なり、上記A/Dコンバータや乗算型D/Aコンバータ
として、少ないビット数のものでも使用することが出来
る。ふち、−般のジャイロ装置では角速度自信、多くの
桁数で且つ、短い時間毎に必要とすることは極めて希で
あり、多く桁数を必要とするのは角度の方である。
積分器の出力を微分器を通して、sin/cos演算器
に入力するようにしたことにより、フィードバックルー
プ内で積分を行うようにしたため、積分器のドリフトが
直接角度出力の誤差とはならず、高精度の角度出力を持
つジャイロ装置が得られる。
微分器の出力をディジタル的に演算を行う、sin/c
os演算器にフィードバックするようにしたことにより
、位相角Δθが90°以上を越えた場合の象限判定、或
いは360°を越えた時の回転角判定等の演算、或いは
判定処理が不要となり、簡単な演算処理で高入力角速度
まで可能なジャイロ装置を得ることができる。
sin 、 cos等の三角関数計算をフィードバック
ループの中でディジタル的に行うようにしたことにより
、高精度かつ低コストでsin + cosの逆演算が
可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光ファイバージャイロ装置の一例を示
すブロック図、第2図及び第3図は夫々従来型の光ファ
イバージャイロの原理を示すブロック図である。 同図において、(11は発光素子、(2)は受光素子、
(3)は光ファイバーループ、(41,+51は集光レ
ンズ、(6)は位相変調器、(7)は信号発生器、(8
1,+91は同期検波器、(17)はビームスプリッタ
ー、(3o)は角速度/角度演算部、(31) 、  
(32)は乗算器、(37)は加算器、(38)はA/
D変換器、(36)はsin/cos演算器をそれぞれ
示す。 、代理人 便秘 貞 同  松隈秀盛 リを采の光′ファイパージ゛ヤイa装置の一グJjn1
6轢図第2図 <K釆の4a n イzi /lRシ+ia第3図 手続補正書 昭和61年 7月31日 特許庁長官  黒 1)明 雄   殿昭和61年特許
願第147684号 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所 東京都大田区南蒲田2丁目16番45.l+名
 称(338)株式会社 東 京 計 器代表取締役 
廣 野 信 斯 4、代理人 住 所 東京都新宿区西新宿1丁目8番1号置 03−
343−5821i1ゆ (1J[宿ビル)6、補正に
より増加する発明の数 +11  明細書中、第7頁18行Fディジタル時に」
を「ディジタル的に」と訂正する。 (2)  同、第10頁13行及び第1111行「ファ
イバーバック」を「フィードバック」と夫々訂正する。 (3)  同、第12頁8行「乗算器型D/AJを「乗
算型D/AJと訂正する。 (4)  同、同頁19行[速度自信」を「速度自身」
と訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、発光素子、ビームスプリッター、光ファイバールー
    プ、位相変調器、受光素子及び上記位相変調器を駆動す
    る信号を発生する信号発生器とを有する位相変調型光フ
    ァイバージャイロ装置において、上記信号発生器を上記
    位相変調器駆動用の第1の信号及び該第1の信号の2倍
    の角周波数の第2の信号を出力するようになすと共に、
    上記受光素子の出力を上記第1及び第2の信号を基準と
    する第1及び第2の同期検波器に入力し、それ等の出力
    を角速度/角度演算部において演算することにより、角
    度及び角速度出力を夫々出力するようになしたことを特
    徴とする光ファイバージャイロ装置。 2、上記特許請求の範囲第1項記載の光ファイバージャ
    イロ装置において、上記角速度/角度演算部に、上記第
    1及び第2の同期検波器の出力及びsin/cos演算
    器のsin及びcos出力を入力とする第1及び第2の
    乗算器を設け、該第1及び第2の乗算器の出力を加算器
    、積分器及びA/D変換器を通してディジタル変換し、
    積分演算及び微分演算を行って上記sin/cos演算
    器にフィードバックすると共に、上記積分演算の結果を
    角度出力として、又上記微分演算の結果或いは上記A/
    D変換器の出力を角速度出力として、出力するようにし
    たことを特徴とする光ファイバージャイロ装置。
JP14768486A 1986-06-24 1986-06-24 光フアイバ−ジヤイロ装置 Expired - Lifetime JPH063376B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14768486A JPH063376B2 (ja) 1986-06-24 1986-06-24 光フアイバ−ジヤイロ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14768486A JPH063376B2 (ja) 1986-06-24 1986-06-24 光フアイバ−ジヤイロ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS633213A true JPS633213A (ja) 1988-01-08
JPH063376B2 JPH063376B2 (ja) 1994-01-12

Family

ID=15435944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14768486A Expired - Lifetime JPH063376B2 (ja) 1986-06-24 1986-06-24 光フアイバ−ジヤイロ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH063376B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231167A (ja) * 1988-07-20 1990-02-01 Japan Aviation Electron Ind Ltd 光干渉角速度計

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231167A (ja) * 1988-07-20 1990-02-01 Japan Aviation Electron Ind Ltd 光干渉角速度計

Also Published As

Publication number Publication date
JPH063376B2 (ja) 1994-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2510460B2 (ja) 回転速度測定のための方法および装置
US8830479B2 (en) RFOG with optical heterodyning for optical signal discrimination
US4869592A (en) Method and apparatus for obtaining a digital measure of absolute rotation
WO1998022779A2 (en) Backscatter error reducer for interferometric fiber optic gyroscope
JPH02300623A (ja) 光ファイバジャイロ用信号処理装置
US4662751A (en) Closed loop fiber optic rotation sensor
JPS633213A (ja) 光フアイバ−ジヤイロ装置
US4573797A (en) Analog fiber gyro with extended linear range
JP2796651B2 (ja) ガス検知装置
JPS6338111A (ja) 光フアイバ−ジヤイロ装置
CN110988896B (zh) 基于激光载波调制的相位测距装置及方法
JP2002116005A (ja) レーザ干渉計型変位計
US5379114A (en) Ring laser gyro scale factor enhancement circuit
JP2557658B2 (ja) 光干渉角速度計
GB1605217A (en) Laser probe for detecting movement of a target
JP2641891B2 (ja) 位相変調測定装置
JPH0260127B2 (ja)
Spammer et al. Open-loop fiber optic gyroscope with wide dynamic range and source variation insensitivity
SU1645818A1 (ru) Фазовый светодальномер
JPH0352004B2 (ja)
RU2011207C1 (ru) Оптико-локационное устройство для определения углового положения объекта
JPH0363683B2 (ja)
SU664400A1 (ru) "Способ автономного определени малых углоВыХ пЕРЕМЕщЕНий Об'ЕКТА
JPH04369423A (ja) 光ファイバジャイロ
US3500031A (en) Function generators