JP2002277251A - 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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- JP2002277251A JP2002277251A JP2001075845A JP2001075845A JP2002277251A JP 2002277251 A JP2002277251 A JP 2002277251A JP 2001075845 A JP2001075845 A JP 2001075845A JP 2001075845 A JP2001075845 A JP 2001075845A JP 2002277251 A JP2002277251 A JP 2002277251A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドリフトを温度毎の時間微分ｄＴ／ｄｔによ
り補正して最小限に抑える光ファイバジャイロを提供す
る。 【解決手段】 光ファイバジャイロにおいて、角速度デ
ータ処理部８は、温度センサ８９が検出出力する温度Ｔ
を入力し、温度時間微分演算部８１を有し、温度毎の時
間微分、および光ファイバジャイロの角速度出力が入力
されてバイアス補正値Ｂを演算処理する補正値演算処理
部８３を有し、光ファイバジャイロの角速度出力から補
正値演算処理部８３の演算出力するバイアス補正値Ｂを
減算して補正された零点出力ドリフトを出力するドリフ
ト補正部８４を有する光ファイバジャイロ装置。
り補正して最小限に抑える光ファイバジャイロを提供す
る。 【解決手段】 光ファイバジャイロにおいて、角速度デ
ータ処理部８は、温度センサ８９が検出出力する温度Ｔ
を入力し、温度時間微分演算部８１を有し、温度毎の時
間微分、および光ファイバジャイロの角速度出力が入力
されてバイアス補正値Ｂを演算処理する補正値演算処理
部８３を有し、光ファイバジャイロの角速度出力から補
正値演算処理部８３の演算出力するバイアス補正値Ｂを
減算して補正された零点出力ドリフトを出力するドリフ
ト補正部８４を有する光ファイバジャイロ装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバジャ
イロに関し、特に、ドリフト量を温度毎の時間微分ｄＴ
／ｄｔにより補正して最小限に抑える光ファイバジャイ
ロに関する。
イロに関し、特に、ドリフト量を温度毎の時間微分ｄＴ
／ｄｔにより補正して最小限に抑える光ファイバジャイ
ロに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図７を参照して説明する。光源
１から出射した光は、光カプラ２を経て光分岐結合器３
に入射し、ここで分岐して光ファイバコイル４の両端末
に入射する。光ファイバコイル４の両端末に入射した左
右両廻り光ＣＣＷ、ＣＷは、光ファイバコイル４を周回
前、或いは周回後に光ファイバコイル４の一方の端末に
配置した位相変調器３１により矩形波状の位相変調が付
与され、再び光分岐結合器３に回帰し、回帰した両光は
ここで結合干渉する。この干渉光は、光カプラ２におい
て分岐し一部は光電変換器５に入射し、ここで光電変換
される。光電変換されて生成したアナログの電気信号
は、信号検出部６のＡＤ変換器６１に入力してディジタ
ルワードに変換される。このディジタルワードは、同期
検波回路６２において入力角速度に対応した信号に検波
される。位相変調器３１に印加される位相変調信号を発
生する位相変調信号発生回路９と同期検波回路６２はク
ロック回路６５のクロック信号により同期して動作せし
められる。検波された信号は光ファイバコイル４の左右
両廻り光間の位相差に対応した出力信号であり、次段の
電気フイルタである積分器６３に入力される。電気フイ
ルタとしては、比例、微分、積分要素の何れの要素が含
まれていても良いが、この実施例は通常使用されている
積分要素のみを採用する。積分器６３の出力は、フィー
ドバック信号である階段状鋸歯状波信号を発生するフィ
ードバック信号発生部７のランプジェネレータ７１に入
力される。ランプジェネレータ７１から出力された階段
状鋸歯状波信号はディジタルワードであり、ＤＡコンバ
ータ７２に入力してアナログの階段状鋸歯状波信号に変
換されてから、クローズドループ信号印加部を構成する
第２の位相変調器３２に印加される。以上の光分岐結合
器３、位相変調器３１、第２の位相変調器３２は光ＩＣ
３０として一体に構成されている。
１から出射した光は、光カプラ２を経て光分岐結合器３
に入射し、ここで分岐して光ファイバコイル４の両端末
に入射する。光ファイバコイル４の両端末に入射した左
右両廻り光ＣＣＷ、ＣＷは、光ファイバコイル４を周回
前、或いは周回後に光ファイバコイル４の一方の端末に
配置した位相変調器３１により矩形波状の位相変調が付
与され、再び光分岐結合器３に回帰し、回帰した両光は
ここで結合干渉する。この干渉光は、光カプラ２におい
て分岐し一部は光電変換器５に入射し、ここで光電変換
される。光電変換されて生成したアナログの電気信号
は、信号検出部６のＡＤ変換器６１に入力してディジタ
ルワードに変換される。このディジタルワードは、同期
検波回路６２において入力角速度に対応した信号に検波
される。位相変調器３１に印加される位相変調信号を発
生する位相変調信号発生回路９と同期検波回路６２はク
ロック回路６５のクロック信号により同期して動作せし
められる。検波された信号は光ファイバコイル４の左右
両廻り光間の位相差に対応した出力信号であり、次段の
電気フイルタである積分器６３に入力される。電気フイ
ルタとしては、比例、微分、積分要素の何れの要素が含
まれていても良いが、この実施例は通常使用されている
積分要素のみを採用する。積分器６３の出力は、フィー
ドバック信号である階段状鋸歯状波信号を発生するフィ
ードバック信号発生部７のランプジェネレータ７１に入
力される。ランプジェネレータ７１から出力された階段
状鋸歯状波信号はディジタルワードであり、ＤＡコンバ
ータ７２に入力してアナログの階段状鋸歯状波信号に変
換されてから、クローズドループ信号印加部を構成する
第２の位相変調器３２に印加される。以上の光分岐結合
器３、位相変調器３１、第２の位相変調器３２は光ＩＣ
３０として一体に構成されている。
【０００３】ここで、信号検出部６の同期検波回路６２
には、次式により示される出力Ｖｄが現われる。 Ｖｄ＝Ｋ・ｓｉｎΔφ・・・・・・・・・（１） Δφ＝Δφｓ−Δφｆ・・・・・・・・（２） 但し、Ｋ：利得 Δφ：左右両廻り光間の位相差 Δφｆ：フィードバック位相差 である。
には、次式により示される出力Ｖｄが現われる。 Ｖｄ＝Ｋ・ｓｉｎΔφ・・・・・・・・・（１） Δφ＝Δφｓ−Δφｆ・・・・・・・・（２） 但し、Ｋ：利得 Δφ：左右両廻り光間の位相差 Δφｆ：フィードバック位相差 である。
【０００４】ここで、光干渉角速度計に入力角速度が印
加されると、光ファイバコイル４を周回している左右両
廻り光間にサニャック位相差Δφｓが発生する。その結
果、同期検波回路６２にはその位相差に対応した出力が
現れ、この出力は積分器６３に供給される。同期検波回
路６２の出力は、積分器６３で累積加算され、次段のラ
ンプジェネレータ７１に供給され、ここで実質的に累積
加算値に比例した繰り返し周期を有する階段状鋸歯状波
のフィードバック信号が形成される。このフィードバッ
ク信号は、積分器６３の入力、即ち、同期検波回路６２
の出力を零にする負帰還とされているので、式（１）お
よび式（２）より、フィードバックによる位相差Δφｆ
と角速度印加により生じたサニャック位相差Δφｓは、
極性が反対で絶対値は等しい値として現われる。従っ
て、フィードバック位相差Δφｆと比例関係にある階段
状鋸歯状波の繰り返し周波数ｆを測定すれば、サニャッ
ク位相差Δφｓと比例関係にある入力角速度を知ること
ができる。７３は階段状鋸歯状波の繰り返し周波数カウ
ンタであり、角速度計出力が得られる。
加されると、光ファイバコイル４を周回している左右両
廻り光間にサニャック位相差Δφｓが発生する。その結
果、同期検波回路６２にはその位相差に対応した出力が
現れ、この出力は積分器６３に供給される。同期検波回
路６２の出力は、積分器６３で累積加算され、次段のラ
ンプジェネレータ７１に供給され、ここで実質的に累積
加算値に比例した繰り返し周期を有する階段状鋸歯状波
のフィードバック信号が形成される。このフィードバッ
ク信号は、積分器６３の入力、即ち、同期検波回路６２
の出力を零にする負帰還とされているので、式（１）お
よび式（２）より、フィードバックによる位相差Δφｆ
と角速度印加により生じたサニャック位相差Δφｓは、
極性が反対で絶対値は等しい値として現われる。従っ
て、フィードバック位相差Δφｆと比例関係にある階段
状鋸歯状波の繰り返し周波数ｆを測定すれば、サニャッ
ク位相差Δφｓと比例関係にある入力角速度を知ること
ができる。７３は階段状鋸歯状波の繰り返し周波数カウ
ンタであり、角速度計出力が得られる。
【０００５】以上の光ファイバジャイロには、光ファイ
バコイル４の温度変化、振動、衝撃に起因してジャイロ
出力に変動が生ずる欠点がある。即ち、サニャック効果
の外に光ファイバコイル４の両廻り光の伝播時間差を生
ぜしめる原因が存在すると、これは角速度の測定誤差の
発生につながる。光ファイバコイル４の両廻り光は光フ
ァイバコイル内の同一光路を互に逆向きに伝播するので
あるから、本来は光路長差は存在しない筈のものであ
る。ところが、外乱として熱が光ファイバコイルに局所
的に印加されて当該外乱印加部分が時間的に物理変化す
ると、その部分の光学的光路長は当該部分を通過する両
廻り光のタイミング差に応じた変化をもたらす。その結
果、光ファイバジャイロを構成する両廻り光に位相差を
生成することとなる。振動、衝撃の如き機械的外乱によ
っても同様に位相差を生成する。これらの現象は、時間
依存性外乱に起因するShupe 誤差として広く知られてい
る。
バコイル４の温度変化、振動、衝撃に起因してジャイロ
出力に変動が生ずる欠点がある。即ち、サニャック効果
の外に光ファイバコイル４の両廻り光の伝播時間差を生
ぜしめる原因が存在すると、これは角速度の測定誤差の
発生につながる。光ファイバコイル４の両廻り光は光フ
ァイバコイル内の同一光路を互に逆向きに伝播するので
あるから、本来は光路長差は存在しない筈のものであ
る。ところが、外乱として熱が光ファイバコイルに局所
的に印加されて当該外乱印加部分が時間的に物理変化す
ると、その部分の光学的光路長は当該部分を通過する両
廻り光のタイミング差に応じた変化をもたらす。その結
果、光ファイバジャイロを構成する両廻り光に位相差を
生成することとなる。振動、衝撃の如き機械的外乱によ
っても同様に位相差を生成する。これらの現象は、時間
依存性外乱に起因するShupe 誤差として広く知られてい
る。
【０００６】先の周波数カウンタ７３の出力する角速度
計出力にはShupe 誤差である零点出力ドリフトが含まれ
るが、これは角速度計出力を角速度データとして角速度
データ処理部８に入力され、ここにおいて補正される。
即ち、この角速度データ処理部８には、角速度データの
他に、温度センサ８９により検出される光ファイバコイ
ル４の温度情報として温度電圧が入力される。角速度デ
ータ処理部８は、繰り返し周波数カウンタ７３から入力
される角速度計出力を処理して角度データを求めると共
に、この角度データを温度センサ８９から入力される温
度データに基づいて補正し、補正された角度データを出
力する。
計出力にはShupe 誤差である零点出力ドリフトが含まれ
るが、これは角速度計出力を角速度データとして角速度
データ処理部８に入力され、ここにおいて補正される。
即ち、この角速度データ処理部８には、角速度データの
他に、温度センサ８９により検出される光ファイバコイ
ル４の温度情報として温度電圧が入力される。角速度デ
ータ処理部８は、繰り返し周波数カウンタ７３から入力
される角速度計出力を処理して角度データを求めると共
に、この角度データを温度センサ８９から入力される温
度データに基づいて補正し、補正された角度データを出
力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上の温度に対する零
点出力ドリフト、即ち、バイアス変動の補正、即ち、零
点出力ドリフトの補正を実施するに際して、次式が採用
されている。 Ｂ0＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋ａ3Ｔ3＋・・・・・＋ａnＴn・・・・・・・・・（１） そして、温度変化に対するバイアス変動についても０次
の補正係数による補正が施されている。 Ｂ0’＝ａ0（ｄＴ／ｄｔ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） 結局、式（１）は式（２）は併わせて（１）’として使
用される。 Ｂ0＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋ａ3Ｔ3＋・・・・・＋ａnＴn＋ａ0（ｄＴ／ｄｔ） ・・・・・・・・・・（１）’ 但し、 Ｂ0：補正値 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 図８を参照するに、式（１）’の時間についての温度毎
の時間微分（ｄＴ／ｄｔ）は温度Ｔに関して鎖線により
示されるが如き一定なものではなく、実際は実線により
示されるが如き曲線状特性を有するものであることが分
かってきた。即ち、この温度毎の時間微分は、光ファイ
バコイルに耐振性を付与する上において光ファイバコイ
ルに含浸されている接着剤、光ファイバ自体の被覆材料
の粘性が温度変化に応じて変化することに起因して一定
ではなくなるものと考えられる。結局、温度毎の時間微
分は光ファイバコイルにより個々に変化して様々な特性
を示す。従って、式（１）’を採用してバイアス変動の
補正を実施する場合、補正された角度データを時間的に
短時間の内に適正範囲に収めることができない。
点出力ドリフト、即ち、バイアス変動の補正、即ち、零
点出力ドリフトの補正を実施するに際して、次式が採用
されている。 Ｂ0＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋ａ3Ｔ3＋・・・・・＋ａnＴn・・・・・・・・・（１） そして、温度変化に対するバイアス変動についても０次
の補正係数による補正が施されている。 Ｂ0’＝ａ0（ｄＴ／ｄｔ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） 結局、式（１）は式（２）は併わせて（１）’として使
用される。 Ｂ0＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋ａ3Ｔ3＋・・・・・＋ａnＴn＋ａ0（ｄＴ／ｄｔ） ・・・・・・・・・・（１）’ 但し、 Ｂ0：補正値 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 図８を参照するに、式（１）’の時間についての温度毎
の時間微分（ｄＴ／ｄｔ）は温度Ｔに関して鎖線により
示されるが如き一定なものではなく、実際は実線により
示されるが如き曲線状特性を有するものであることが分
かってきた。即ち、この温度毎の時間微分は、光ファイ
バコイルに耐振性を付与する上において光ファイバコイ
ルに含浸されている接着剤、光ファイバ自体の被覆材料
の粘性が温度変化に応じて変化することに起因して一定
ではなくなるものと考えられる。結局、温度毎の時間微
分は光ファイバコイルにより個々に変化して様々な特性
を示す。従って、式（１）’を採用してバイアス変動の
補正を実施する場合、補正された角度データを時間的に
短時間の内に適正範囲に収めることができない。
【０００８】この発明は、上述の問題を解消した光ファ
イバジャイロを提供する。
イバジャイロを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１：光源１と、光
ファイバコイル４と、光源１から出射される光を分岐し
て光ファイバコイル４の両端末に結合すると共に光ファ
イバコイル４を周回した左廻り光と右廻り光を合波する
光分岐結合器３と、光分岐結合器３において合波された
干渉光の強度を検出する光電変換器５と、光電変換器５
の出力を入力して検出信号を得る信号検出部６と、検出
信号に基づいて角速度データを生成するフィードバック
信号部７と、角速度データ処理部８より成る光ファイバ
ジャイロにおいて、角速度データ処理部８は、温度セン
サ８９が検出出力する温度Ｔを入力し、これを時間微分
処理して出力する温度時間微分演算部８１を有し、温度
センサ８９の出力する温度Ｔ、温度時間微分演算部８１
の出力する温度毎の時間微分、および光ファイバジャイ
ロの角速度出力が入力され、バイアス補正値Ｂを演算処
理する補正値演算処理部８３を有し、但し、 Ｂ＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋・・・・・＋ａnＴn＋ ＋ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・＋ｂnＴn｝ Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn ｂ0：温度微分０次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ／ｓ） ｂ1：温度微分１次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ2／ｓ） ｂ2：温度微分２次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ3／ｓ） ｂ3：温度微分３次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ4／ｓ） ： ： ｂn：温度微分ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖn+1／
ｓ） °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 ｓ：微小時間 光ファイバジャイロの角速度出力から補正値演算処理部
８３の演算出力するバイアス補正値Ｂを減算して補正さ
れた零点出力ドリフトを出力するドリフト補正部８４を
有するものである光ファイバジャイロ装置を構成した。
ファイバコイル４と、光源１から出射される光を分岐し
て光ファイバコイル４の両端末に結合すると共に光ファ
イバコイル４を周回した左廻り光と右廻り光を合波する
光分岐結合器３と、光分岐結合器３において合波された
干渉光の強度を検出する光電変換器５と、光電変換器５
の出力を入力して検出信号を得る信号検出部６と、検出
信号に基づいて角速度データを生成するフィードバック
信号部７と、角速度データ処理部８より成る光ファイバ
ジャイロにおいて、角速度データ処理部８は、温度セン
サ８９が検出出力する温度Ｔを入力し、これを時間微分
処理して出力する温度時間微分演算部８１を有し、温度
センサ８９の出力する温度Ｔ、温度時間微分演算部８１
の出力する温度毎の時間微分、および光ファイバジャイ
ロの角速度出力が入力され、バイアス補正値Ｂを演算処
理する補正値演算処理部８３を有し、但し、 Ｂ＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋・・・・・＋ａnＴn＋ ＋ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・＋ｂnＴn｝ Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn ｂ0：温度微分０次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ／ｓ） ｂ1：温度微分１次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ2／ｓ） ｂ2：温度微分２次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ3／ｓ） ｂ3：温度微分３次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ4／ｓ） ： ： ｂn：温度微分ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖn+1／
ｓ） °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 ｓ：微小時間 光ファイバジャイロの角速度出力から補正値演算処理部
８３の演算出力するバイアス補正値Ｂを減算して補正さ
れた零点出力ドリフトを出力するドリフト補正部８４を
有するものである光ファイバジャイロ装置を構成した。
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明は、以上の不均等な温度
変化による光ファイバジャイロの零点出力ドリフト、即
ち、バイアス変動を以下の式（３）により補正する。 Ｂ＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋・・・・・＋ａnＴn＋ ＋ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・＋ｂnＴn｝・・・・・・（３） 但し、 Ｂ：バイアス補正値 Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn ｂ0：温度微分０次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ／ｓ） ｂ1：温度微分１次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ2／ｓ） ｂ2：温度微分２次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ3／ｓ） ｂ3：温度微分３次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ4／ｓ） ： ： ｂn：温度微分ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖn+1／
ｓ） °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 ｓ：微小時間 この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明す
る。図１において、図７に示される部材と共通する部材
には共通する参照符号を付与している。
変化による光ファイバジャイロの零点出力ドリフト、即
ち、バイアス変動を以下の式（３）により補正する。 Ｂ＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋・・・・・＋ａnＴn＋ ＋ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・＋ｂnＴn｝・・・・・・（３） 但し、 Ｂ：バイアス補正値 Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn ｂ0：温度微分０次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ／ｓ） ｂ1：温度微分１次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ2／ｓ） ｂ2：温度微分２次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ3／ｓ） ｂ3：温度微分３次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ4／ｓ） ： ： ｂn：温度微分ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖn+1／
ｓ） °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 ｓ：微小時間 この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明す
る。図１において、図７に示される部材と共通する部材
には共通する参照符号を付与している。
【００１１】図１において、８０は内部にＲＯＭおよび
ＲＡＭを有するＣＰＵである。８１は温度時間微分演算
部であり、温度センサ８９が検出して電圧の形式で出力
する温度Ｔを入力し、これを微分処理し温度毎の時間微
分ｄＴ／ｄｔを出力する部位である。８３は補正値演算
処理部である。この補正値演算処理部８３には、温度セ
ンサ８９の出力する温度Ｔが入力される一方、温度時間
微分演算部８１の出力する温度毎の時間微分ｄＴ／ｄｔ
が入力される。補正値演算処理部８３には、更に、単位
時間当りの角度変化であるドリフトを含む光ファイバジ
ャイロの角速度出力も入力される。補正値演算処理部８
３には、バイアス補正値Ｂを求める式（３）が設定さ
れ、先の入力に基づいて式（３）の演算処理が実行され
る。式（３）を形成する補正係数ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ
3 、・・・・ａn 、ｂ0 、ｂ1 、ｂ2 、ｂ3 ・・・・ｂn は、光
ファイバジャイロについて温度試験を実施し、予め決定
しておく。この補正係数の決定の仕方を図４および図５
を参照して説明する。
ＲＡＭを有するＣＰＵである。８１は温度時間微分演算
部であり、温度センサ８９が検出して電圧の形式で出力
する温度Ｔを入力し、これを微分処理し温度毎の時間微
分ｄＴ／ｄｔを出力する部位である。８３は補正値演算
処理部である。この補正値演算処理部８３には、温度セ
ンサ８９の出力する温度Ｔが入力される一方、温度時間
微分演算部８１の出力する温度毎の時間微分ｄＴ／ｄｔ
が入力される。補正値演算処理部８３には、更に、単位
時間当りの角度変化であるドリフトを含む光ファイバジ
ャイロの角速度出力も入力される。補正値演算処理部８
３には、バイアス補正値Ｂを求める式（３）が設定さ
れ、先の入力に基づいて式（３）の演算処理が実行され
る。式（３）を形成する補正係数ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ
3 、・・・・ａn 、ｂ0 、ｂ1 、ｂ2 、ｂ3 ・・・・ｂn は、光
ファイバジャイロについて温度試験を実施し、予め決定
しておく。この補正係数の決定の仕方を図４および図５
を参照して説明する。
【００１２】図４（ａ）は光ファイバジャイロを温度槽
にセットして試験をするところを説明する図である。図
４（ｂ）はジャイロ信号温度信号テーブルを示す図であ
る。１００は温度槽、１０１は光ファイバジャイロ、８
０はＲＯＭおよびＲＡＭを有するＣＰＵを示す。ＣＰＵ
８０は伝送線路１０２を介して光ファイバジャイロ１０
１およびこれに接触する図示されない温度センサと接続
し、ジャイロ信号Ｂn およびジャイロ温度信号Ｔn を受
信する。
にセットして試験をするところを説明する図である。図
４（ｂ）はジャイロ信号温度信号テーブルを示す図であ
る。１００は温度槽、１０１は光ファイバジャイロ、８
０はＲＯＭおよびＲＡＭを有するＣＰＵを示す。ＣＰＵ
８０は伝送線路１０２を介して光ファイバジャイロ１０
１およびこれに接触する図示されない温度センサと接続
し、ジャイロ信号Ｂn およびジャイロ温度信号Ｔn を受
信する。
【００１３】（ステップ１） 温度槽１００の温度を図
４（ｂ）に示される如く変化設定し、各設定温度におい
て光ファイバジャイロ１０１の温度が安定したところ
で、当該温度Ｔに対応するジャイロ温度信号Ｔn を測定
し、この温度において光ファイバジャイロ１００が発生
するジャイロ信号Ｂn を測定する。 （ステップ２） ＣＰＵ８０は、ジャイロ温度信号Ｔn
およびジャイロ信号Ｂn を受信すると共に、各温度槽の
温度Ｔに対応するジャイロ温度信号Ｔn についてＴn 2、
Ｔn 3、Ｔn 4、・・・・・・、Ｔn nを計算し、図４（ｂ）のジャ
イロ信号温度信号テーブルを作成する。
４（ｂ）に示される如く変化設定し、各設定温度におい
て光ファイバジャイロ１０１の温度が安定したところ
で、当該温度Ｔに対応するジャイロ温度信号Ｔn を測定
し、この温度において光ファイバジャイロ１００が発生
するジャイロ信号Ｂn を測定する。 （ステップ２） ＣＰＵ８０は、ジャイロ温度信号Ｔn
およびジャイロ信号Ｂn を受信すると共に、各温度槽の
温度Ｔに対応するジャイロ温度信号Ｔn についてＴn 2、
Ｔn 3、Ｔn 4、・・・・・・、Ｔn nを計算し、図４（ｂ）のジャ
イロ信号温度信号テーブルを作成する。
【００１４】（ステップ３） ジャイロ温度信号Ｔn を
ｘ軸に取ると共に、ジャイロ信号Ｂn をｙ軸に取り、適
切な次数の多項式を使用して回帰分析を実行し、 Ｂ0＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋ａ3Ｔ3＋・・・・・＋ａnＴn の各補正係数ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・・・・ａn を求
める。 （ステップ４） （ステップ１）において発生した特定
の補正係数についての補正値と実側値の間の補正残差△
Ｂn の図５（ａ）のテーブルを作成する。 （ステップ５） （ステップ４）において求めた補正残
差△Ｂn とジャイロ温度信号Ｔn を使用して、図５
（ｂ）の積のテーブルを作成する。
ｘ軸に取ると共に、ジャイロ信号Ｂn をｙ軸に取り、適
切な次数の多項式を使用して回帰分析を実行し、 Ｂ0＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋ａ3Ｔ3＋・・・・・＋ａnＴn の各補正係数ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・・・・ａn を求
める。 （ステップ４） （ステップ１）において発生した特定
の補正係数についての補正値と実側値の間の補正残差△
Ｂn の図５（ａ）のテーブルを作成する。 （ステップ５） （ステップ４）において求めた補正残
差△Ｂn とジャイロ温度信号Ｔn を使用して、図５
（ｂ）の積のテーブルを作成する。
【００１５】（ステップ６） 積の温度信号をｘ軸に取
ると共に、補正残差△Ｂn をｙ軸に取り、適切な次数の
多項式を使用して回帰分析を実行し、 ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・＋ｂnＴn｝ の各補正係数ｂ0 、ｂ1 、ｂ2 、・・・・ｂn を求める。８
４はドリフト補正部であり、光ファイバジャイロから入
力した角速度出力から補正値演算処理部８３において演
算処理した結果であるバイアス補正値Ｂを減算して補正
された零点出力ドリフトを出力する部位である。
ると共に、補正残差△Ｂn をｙ軸に取り、適切な次数の
多項式を使用して回帰分析を実行し、 ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・＋ｂnＴn｝ の各補正係数ｂ0 、ｂ1 、ｂ2 、・・・・ｂn を求める。８
４はドリフト補正部であり、光ファイバジャイロから入
力した角速度出力から補正値演算処理部８３において演
算処理した結果であるバイアス補正値Ｂを減算して補正
された零点出力ドリフトを出力する部位である。
【００１６】以上の補正演算処理のフローを図６に示
す。この発明は、以上の通り、０次の温度の時間微分の
みではなく高次の温度時間微分をも設定して零点出力ド
リフト補正することにより、全動作温度範囲内において
温度変化による零点出力ドリフトを小さく抑制すること
ができる。そして、電源立ち上げ時の急激な温度変動、
即ち、温度上昇に対しても高次の温度時間微分で補正す
ることにより、バイアスが安定するに要するバイアス収
束時間を短かくすることができる。
す。この発明は、以上の通り、０次の温度の時間微分の
みではなく高次の温度時間微分をも設定して零点出力ド
リフト補正することにより、全動作温度範囲内において
温度変化による零点出力ドリフトを小さく抑制すること
ができる。そして、電源立ち上げ時の急激な温度変動、
即ち、温度上昇に対しても高次の温度時間微分で補正す
ることにより、バイアスが安定するに要するバイアス収
束時間を短かくすることができる。
【００１７】図２を参照するに、これは或る一定の温度
下において光ファイバジャイロに電源を投入した場合の
ターンオン特性を説明する図である。図２（ａ）は光フ
ァイバジャイロに何等の補正も施さない場合の測定誤差
の収束特性を示す図であり、図２（ａ）は光ファイバジ
ャイロに先の従来の式（１）’による補正を施した場合
の測定誤差の収束特性と、この発明の式（３）による補
正を施した場合の測定誤差の収束特性を示す図である。
図２（ｂ）において、従来の式（１）’による補正は、
補正しきれない残差が存在し、要求範囲の下限近傍に収
束している。これに対して、式（３）によるこの発明の
補正は、補正しきれない残差は存在せず、要求範囲の上
下限の中間近傍の誤差零のレベルに収束している。要求
範囲内に収束するウオ ームアップ時間についても、従来
の式（１）’による補正と比較して、この発明による式
（３）の補正は１／４程度の短時間で測定誤差が要求範
囲内に収束している。
下において光ファイバジャイロに電源を投入した場合の
ターンオン特性を説明する図である。図２（ａ）は光フ
ァイバジャイロに何等の補正も施さない場合の測定誤差
の収束特性を示す図であり、図２（ａ）は光ファイバジ
ャイロに先の従来の式（１）’による補正を施した場合
の測定誤差の収束特性と、この発明の式（３）による補
正を施した場合の測定誤差の収束特性を示す図である。
図２（ｂ）において、従来の式（１）’による補正は、
補正しきれない残差が存在し、要求範囲の下限近傍に収
束している。これに対して、式（３）によるこの発明の
補正は、補正しきれない残差は存在せず、要求範囲の上
下限の中間近傍の誤差零のレベルに収束している。要求
範囲内に収束するウオ ームアップ時間についても、従来
の式（１）’による補正と比較して、この発明による式
（３）の補正は１／４程度の短時間で測定誤差が要求範
囲内に収束している。
【００１８】図３を参照するに、これは温度変動下にお
ける測定データの変動を説明する図である。図３（ａ）
は光ファイバジャイロが曝された雰囲気の温度を示す図
である。図３（ｂ）は光ファイバジャイロに何等の補正
も施さない場合の測定データの変動を示す図である。図
３（ｃ）は光ファイバジャイロに従来の式（１）’によ
る補正を施した場合の測定データの変動を示す図であ
る。図３（ｄ）は光ファイバジャイロに式（３）による
この発明の補正を施した場合の測定データの変動を示す
図である。
ける測定データの変動を説明する図である。図３（ａ）
は光ファイバジャイロが曝された雰囲気の温度を示す図
である。図３（ｂ）は光ファイバジャイロに何等の補正
も施さない場合の測定データの変動を示す図である。図
３（ｃ）は光ファイバジャイロに従来の式（１）’によ
る補正を施した場合の測定データの変動を示す図であ
る。図３（ｄ）は光ファイバジャイロに式（３）による
この発明の補正を施した場合の測定データの変動を示す
図である。
【００１９】ここで、図３（ｃ）に示される従来の式
（１）’による補正を施した場合の測定データの変動の
範囲は、何等の補正も施さない図３（ｂ）の場合の測定
データの変動の範囲と比較して、充分に小さく改善され
ている。しかし、図３（ｄ）に示される式（３）による
この発明の補正を施した場合の測定データの変動は更に
狭く、要求範囲の上下限の中間近傍の誤差零のレベルに
収束し、安定している。
（１）’による補正を施した場合の測定データの変動の
範囲は、何等の補正も施さない図３（ｂ）の場合の測定
データの変動の範囲と比較して、充分に小さく改善され
ている。しかし、図３（ｄ）に示される式（３）による
この発明の補正を施した場合の測定データの変動は更に
狭く、要求範囲の上下限の中間近傍の誤差零のレベルに
収束し、安定している。
【００２０】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、光フ
ァイバジャイロにおけるShupe 誤差による補正項を温度
の０次項だけでなく、多項式により２次、３次の項を付
加することにより、光ファイバジャイロの温度特性を精
度良く補正することができる。そして、光ファイバジャ
イロの全作動温度範囲において温度変化によるバイアス
変動を抑えることができる。また、電源投入時の急激な
温度上昇にも、高次の温度時間微分で補正することによ
りバイアスの収束時間を短かくすることができる。
ァイバジャイロにおけるShupe 誤差による補正項を温度
の０次項だけでなく、多項式により２次、３次の項を付
加することにより、光ファイバジャイロの温度特性を精
度良く補正することができる。そして、光ファイバジャ
イロの全作動温度範囲において温度変化によるバイアス
変動を抑えることができる。また、電源投入時の急激な
温度上昇にも、高次の温度時間微分で補正することによ
りバイアスの収束時間を短かくすることができる。
【図１】実施例を説明する図。
【図２】光ファイバジャイロに電源を投入した場合のタ
ーンオン特性を説明する図。
ーンオン特性を説明する図。
【図３】測定データの変動を説明する図。
【図４】補正係数の決定の仕方を説明する図。
【図５】図４の続き。
【図６】補正演算処理のフローを示す図。
【図７】従来例を説明する図。
【図８】温度毎の時間微分の温度による変化を説明する
図。
図。
８ 角速度データ処理部 ８１ 温度時間微分演算部 ８３ 補正値演算処理部 ８４ ドリフト補正部 ８９ 温度センサ
フロントページの続き (72)発明者 門田 光輝 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日本 航空電子工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F105 BB09 DD02 DE01 DE05 DE13 DE21 DE25 DF01 DF04 DF07 DF10
Claims (1)
- 【請求項１】 光源と、光ファイバコイルと、光源から
出射される光を分岐して光ファイバコイルの両端末に結
合すると共に光ファイバコイルを周回した左廻り光と右
廻り光を合波する光分岐結合器と、光分岐結合器におい
て合波された干渉光の強度を検出する光電変換器と、光
電変換器の出力を入力して検出信号を得る信号検出部
と、検出信号に基づいて角速度データを生成するフィー
ドバック信号部と、角速度データ処理部より成る光ファ
イバジャイロにおいて、 角速度データ処理部は、温度センサが検出出力する温度
Ｔを入力し、これを時間微分処理して出力する温度時間
微分演算部を有し、 温度センサの出力する温度Ｔ、温度時間微分演算部の出
力する温度毎の時間微分、および光ファイバジャイロの
角速度出力が入力され、バイアス補正値Ｂを演算処理す
る補正値演算処理部を有し、 但し、 Ｂ＝ａ0＋ａ1Ｔ＋ａ2Ｔ2＋・・・・・＋ａnＴn＋ ＋ｄＴ／ｄｔ｛ｂ0＋ｂ1Ｔ＋ｂ2Ｔ2＋・・・・・・＋ｂnＴn｝ Ｔ：温度 ｄＴ／ｄｔ：温度毎の時間微分 ｔ：時間 ａ0：０次温度補正係数＝°／ｈ ａ1：１次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ ａ2：２次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ2 ａ3：３次温度補正係数＝°／ｈ／ｖ3 ： ： ａn：ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／ｖn ｂ0：温度微分０次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ／ｓ） ｂ1：温度微分１次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ2／ｓ） ｂ2：温度微分２次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ3／ｓ） ｂ3：温度微分３次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖ4／ｓ） ： ： ｂn：温度微分ｎ次温度補正係数＝°／ｈ／（ｖn+1／
ｓ） °：角度 ｈ：単位時間 ｖ：単位温度 ｓ：微小時間 光ファイバジャイロの角速度出力から補正値演算処理部
の演算出力するバイアス補正値Ｂを減算して補正された
零点出力ドリフトを出力するドリフト補正部を有するも
のであることを特徴とする光ファイバジャイロ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075845A JP3795340B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075845A JP3795340B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277251A true JP2002277251A (ja) | 2002-09-25 |
| JP3795340B2 JP3795340B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=18932866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001075845A Expired - Lifetime JP3795340B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3795340B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172672A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Tokimec Inc | 光ファイバジャイロ |
| CN101936745A (zh) * | 2010-08-19 | 2011-01-05 | 中国航空工业第六一八研究所 | 平台惯导陀螺常值漂移标定方法 |
| CN102650527A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-08-29 | 北京航空航天大学 | 一种基于时间序列分析消噪的光纤陀螺温度补偿方法 |
| CN103017745A (zh) * | 2011-09-27 | 2013-04-03 | 上海航天控制工程研究所 | 一种微机械陀螺(mems)在深空探测中的使用方法 |
| KR101263481B1 (ko) * | 2011-01-14 | 2013-05-13 | 주식회사 유비트로닉스 | 센서의 온도보상 방법 및 온도보상기능을 갖는 센서 |
| JP2017142249A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッドＡｔｌａｎｔｉｃ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 慣性計測装置 |
| CN109813338A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-28 | 沈阳无距科技有限公司 | 飞控陀螺仪的校准方法、装置、电子设备及存储介质 |
| US11262265B2 (en) | 2019-03-22 | 2022-03-01 | Seiko Epson Corporation | Temperature correction device, sensor module, and temperature correction method |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001075845A patent/JP3795340B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172672A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Tokimec Inc | 光ファイバジャイロ |
| CN101936745A (zh) * | 2010-08-19 | 2011-01-05 | 中国航空工业第六一八研究所 | 平台惯导陀螺常值漂移标定方法 |
| KR101263481B1 (ko) * | 2011-01-14 | 2013-05-13 | 주식회사 유비트로닉스 | 센서의 온도보상 방법 및 온도보상기능을 갖는 센서 |
| CN103017745A (zh) * | 2011-09-27 | 2013-04-03 | 上海航天控制工程研究所 | 一种微机械陀螺(mems)在深空探测中的使用方法 |
| CN102650527A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-08-29 | 北京航空航天大学 | 一种基于时间序列分析消噪的光纤陀螺温度补偿方法 |
| JP2017142249A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッドＡｔｌａｎｔｉｃ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 慣性計測装置 |
| JP6993779B2 (ja) | 2016-02-08 | 2022-01-14 | アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッド | 慣性計測装置 |
| CN109813338A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-28 | 沈阳无距科技有限公司 | 飞控陀螺仪的校准方法、装置、电子设备及存储介质 |
| US11262265B2 (en) | 2019-03-22 | 2022-03-01 | Seiko Epson Corporation | Temperature correction device, sensor module, and temperature correction method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3795340B2 (ja) | 2006-07-12 |
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