JP2002310669A - 光ファイバジャイロの故障診断方法 - Google Patents

光ファイバジャイロの故障診断方法

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JP2002310669A
JP2002310669A JP2001108425A JP2001108425A JP2002310669A JP 2002310669 A JP2002310669 A JP 2002310669A JP 2001108425 A JP2001108425 A JP 2001108425A JP 2001108425 A JP2001108425 A JP 2001108425A JP 2002310669 A JP2002310669 A JP 2002310669A
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failure
light
optical fiber
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fiber gyro
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Satoshi Saito
聡 斎藤
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバジャイロが運転中でも故障の検出及
び故障発生の予測を可能にした光ファイバジャイロの故
障診断方法を提供すること。 【解決手段】光源からの光を位相変調してセンシングル
ープに導入し、該センシングループを周回した前記位相
変調光を受光器で電気信号に変換し、該電気信号から光
ファイバジャイロの故障診断を行なう光ファイバジャイ
ロの故障診断方法において、前記光源からの光出力が一
定値となるように供給電流によって制御し、該供給電流
の大きさから前記光源の故障検出及び故障発生の予測を
行ない故障診断情報として不揮発性メモリに記録し、該
故障診断情報を光ファイバジャイロ使用時及び電源投入
時に外部に出力するようにしたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバジャイ
ロの故障診断方法に係り、特に運転中(光ファイバジャ
イロ使用時)でも故障の検出及び故障の発生を予測する
ことができる光ファイバジャイロの故障診断方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバジャイロは、光ファイバを用
いて角速度を検出する装置であって自動車の車体制御等
に広く用いられている。図3は、従来の光ファイバジャ
イロの故障診断方法に係り、光ファイバジャイロの構成
を示すブロック図である。11は光源、12aと12b
は光カプラ、13は偏光子、14は位相変調器、15は
センシングループ、16は受光器、17はプリアンプ、
18は同期検波器、19はA/D変換回路、20はCP
U、21は発振器、22はE2PROM、23はSC
I、24は光学部、25は信号処理回路である。
【0003】光ファイバジャイロは、複数の光学系の素
子から成る光学部24と、アナログ及びデジタル回路素
子から成る信号処理回路25とに分けられる。光学部2
4には、光源11、光カプラ12a、偏光子13、光カ
プラ12b、位相変調器14、センシングループ15、
受光器16、プリアンプ(前置増幅器)17が含まれ、
信号処理回路25には、同期検波回路18、A/D(ア
ナログ/デジタル)変換器19、CPU(中央演算処理
装置)20、発振器21、E2PROM(不揮発性メモ
リ)22、SCI(シリアル通信インターフェース)2
3が含まれる。
【0004】光源11からの光は、光カプラ12aで分
岐され、その一方の光が偏光子13で偏光される。偏光
子13を出た光は、光カプラ12bで分岐され、一方の
光は位相変調器14で位相をずらされ、光フアイバをル
ーブ状に形成したセンシングループ15に導入され、そ
してセンシングループ15を周回する。光カプラ12b
で分岐されたもう一方の光はセンシングループ15を出
てから位相変調器14で位相がずらされる。このずらす
という意味は、位相変調器14と発振器21からの正弦
波電気信号とを用いて、一定の位相バイアスを与えると
いうことである。
【0005】センシングループ15を周回した2つの光
は光カプラ12bで結合され、偏光子13及び光カプラ
12aを経て受光器16で受光され、電気信号に変換さ
れる。センシングルーフ15が回転して回転角速度が生
じているときには、受光される上記2つの光に位相差が
生じ、このため受光器16での受光信号に変化が生じ
る。受光信号はプリアンプ17で増幅されたのち、同期
検波回路18で検波される。
【0006】同期検波回路18は、受光増幅信号から位
相変調器14で用いた位相変調周波数の基本波成分S
l、2倍調波成分S2、4倍調波成分S4を分離する。
分離した基本波成分S1、2倍調波成分S2、4倍調波
成分S4は、それぞれA/D変換器19でデジタル化さ
れ、CPU20によって演算処理が行なわれる。演算処
理された情報はSCI23を介して、図示していないホ
ストコンピュータに送信(出力)される。
【0007】光ファイバジャイロが故障により誤動作す
ると、これを用いたシステムの事故につながる恐れがあ
る。そこで、故障の早期検出が望まれている。従来の光
ファイバジャイロ故障診断方法には、測定精度(誤差)
によって故障か否かを判断する方法や、位相変調周波数
の基本波成分の変化から故障を検出する方法がある。
【0008】(1)測定精度(誤差)によって故障か否
かを判断する方法は、光ファイバジャイロを180度回
転させ、そのときの入力角速度と出力角速度との誤差か
ら異常を検出するものである。異常が検出されたときに
は、この光ファイバジャイロを分解してオシロスコープ
等の計測器を挿入し、その状態で光ファイバジャイロを
動作させて各部の信号を観測することにより故障の具体
的内容を検出している。
【0009】(2)位相変調周波数の基本波成分の変化
から故障を検出する方法は、公開特許公報(A)の特開
平7ー139955に開示されているように、位相変調
周波数の基本波成分S1及び偶数波成分S2、S4を求
め、これらの成分の変化から光学部の故障を検出する方
法である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバジャ
イロの故障診断方法には、以下に示す問題点があった。
【0011】(1)光ファイバジャイロの測定誤差から
故障か否かを判断する方法は、異常を判断する基準が曖
昧であるため正確な故障検出ができない。
【0012】(2)位相変調周波数の基本波成分及び偶
数波(高調波)成分の変化から故障を検出する方法は、
光学部を構成する光ファイバの断線や位相変調器の故障
は検出できるが、光源の故障及び故障の発生を予測する
ことはできない。
【0013】従って、従来の光ファイバジャイロの故障
診断方法では、光ファイバジャイロが故障してからそれ
をユーザーに知らせるのが主な故障診断の機能であっ
た。しかし、光ファイバジャイロを使用している大掛か
りな制御システムでは、その故障によりシステム全体に
ダメージを及ぼすことが考えられる。このため、故障し
てから知らせるのではなく、まもなく故障が発生するこ
とを予測してユーザーに知らせる“予測診断”が求めら
れる。
【0014】従って本発明の目的は、前記した従来技術
の欠点を解消し、光ファイバジャイロが運転中でも故障
の検出及び故障発生の予測を可能にした光ファイバジャ
イロの故障診断方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバジャ
イロの故障診断方法は、上記の目的を実現するため、光
源からの光を位相変調してセンシングループに導入し、
該センシングループを周回した前記位相変調光を受光器
で電気信号に変換し、該電気信号から光ファイバジャイ
ロの故障診断を行なう光ファイバジャイロの故障診断方
法において、前記光源からの光出力が一定となるように
供給電流によって制御し、該供給電流の大きさから前記
光源の故障発生を予測するようにした。
【0016】故障診断の情報は不揮発性メモリに記憶し
ておき、該故障診断情報を光ファイバジャイロ使用時及
び電源投入時に外部に出力するようにした。
【0017】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を以下、図面に
基づいて詳述する。
【0018】本発明の光ファイバジャイロの故障診断方
法の一実施例に係る光ファイバジャイロは、図3に示し
た光ファイバジャイロと同様の構成である。すなわち、
光源からの光を光カプラで分岐し、それぞれの光を位相
変調器で位相をずらせてセンシングループに導入し、こ
のセンシングループを伝搬した左右両回り光を光カプラ
で結合し、その結合光を受光器で受光する。受光器で得
られた電気信号をもとにセンシングループの角速度を検
知し、この角速度をもとに光ファイバジャイロの変位角
を求めている。
【0019】光ファイバジャイロを構成する複数の光学
系の素子において、最も多い故障原因のひとつが光源の
寿命によるものである。本発明では、光源の光出力が一
定値になるように光源を制御したとき、光源に供給する
電流の大きさと寿命には相関関係があることに着目し、
これによって故障の検出及び故障発生の予測を可能にし
た。
【0020】図1は、本発明の光ファイバジャイロの故
障診断方法の一実施例に係り、光出力制御手段を示した
ブロック図である。1は光源、2は受光器、3はAPC
回路、4はA/D変換回路、5はCPU、6はE2PR
OM、7はアンプ、8はトランジスタ、9aと9bと9
cは抵抗器である。
【0021】光源1は、一定値の光出力になるようにA
PC(Auto Power Control )回路3によって制御され
る。APC回路3は、アンプ7と、トランジスタ8と、
抵抗器9aと、抵抗器9bと、抵抗器9cとから構成さ
れる。また、光源1は光出力をモニタするため受光器2
と一体化されている。
【0022】光源1が発光すると、その発光した光の一
部を受光器2で受光する。そして、受光した光は、受光
器2で電気信号に変換(光電変換)し、アンプ7に出力
する。アンプ7はこれを増幅してトランジスタ8を駆動
し、光源1へ電流を供給する。ここで、光源1への供給
電流は抵抗器9cを介して行なわれることから、その両
端電圧をA/D変換器4で測定することにより供給電流
値をCPU5が把握でき、光源1の光強度が一定値を維
持するように制御することが可能になる。
【0023】光源1が寿命に近づくと、−定の光出力を
得るために正常時に比べて多大な電流を必要とするよう
になる。図2は、本発明の光ファイバジャイロの故障診
断方法の一実施例に係り、光出力を一定に制御した場合
の駆動時間と供給電流との関係を示した説明図である。
横軸は駆動時間、縦軸は供給電流である。光源1には仕
様で絶対定格電流Iaが定まっており、これを超えては
ならない。すなわち、供給電流がIaまで到達した場合
は故障ということになる。
【0024】そこで、Iaに対して僅かに小さな値Ib
を定めておき、CPU5は供給電流がIbに到達したか
どうかを常時監視する。供給電流がIbに到達した場合
は、CPU5は「光源の寿命が近い」と診断し、ユーザ
ーにその旨を通知(警告)し、同時にE2PROM6に
記録する。同様に、電流がIaに到達した場合は「光源
寿命により故障」と診断し、ユーザーに通知し、同時に
E2PROM6に履歴を記録する。
【0025】故障診断情報は不揮発性のメモリ、E2P
ROM6に記憶しているが、これは電源が一旦停止され
てから再度投入されることによって故障診断情報が失わ
れることを防止している。なお、故障診断情報はE2P
ROM6に記録されると同時に外部に通信(出力)され
る。従って、電源が再度投入されたときにも、E2PR
OM6に故障診断情報が記録されていれば直ちに外部に
通信(出力)することが可能である。
【0026】ここで、警告を行なうべき供給電流Ibの
値をどの程度にしたら良いかは、警告を発してから故障
に至るまでの時間、Δtから逆算して、発生するであろ
う故障に対してどの程度の時間的余裕が持てるかによっ
て決定することができる。また、光源の実際の寿命特性
は使用環境等に依存するところが大きいため、実験によ
って明らかにする必要がある。
【0027】
【発明の効果】本発明の光ファイバジャイロの故障診断
方法によれば、光源からの光を位相変調してセンシング
ループに導入し、該センシングループを周回した前記位
相変調光を受光器で電気信号に変換し、該電気信号から
光ファイバジャイロの故障診断を行なう光ファイバジャ
イロの故障診断方法において、前記光源からの光出力が
一定値となるように供給電流によって制御し、該供給電
流の大きさから前記光源の故障検出及び故障発生の予測
を行ない故障診断情報として不揮発性メモリに記録し、
該故障診断情報を光ファイバジャイロ使用時及び電源投
入時に外部に出力するようにしたので以下の効果を発揮
する。 (1)光源の寿命を予測し、ユーザーにその警告を行な
うことにより、ユーザーは故障が発生する前に余裕を持
って代替機との交換を行なうことができ、突然の故障発
生によるトラブルを回避することができる。 (2)光源への供給電流の測定は常時可能であるため、
光ファイバジャイロの動作を停止させることなく診断が
可能であり、光ファイバジャイロの使用上の制約は全く
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバジャイロの故障診断方法の
一実施例に係り、光出力制御手段を示したブロック図で
ある。
【図2】本発明の光ファイバジャイロの故障診断方法の
一実施例に係り、光出力を一定に制御した場合の駆動時
間と供給電流との関係を示した説明図である。
【図3】従来の光ファイバジャイロの故障診断方法に係
り、光ファイバジャイロの構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 光源 2 受光器 3 APC回路 4 A/D変換回路 5 CPU 6 E2PROM 7 アンプ 8 トランジスタ 9a、9b、9c 抵抗器 11 光源 12a、12b 光カプラ 13 偏光子 14 位相変調器 15 センシングループ 16 受光器 17 プリアンプ 18 同期検波器 19 A/D変換回路 20 CPU 21 発振器 22 E2PROM 23 SCI 24 光学部 25 信号処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F105 BB20 DD02 DE01 DE05 DE08 DE12 DE21 DE25 DF01 DF04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光を位相変調してセンシングル
    ープに導入し、該センシングループを周回した前記位相
    変調光を受光器で電気信号に変換し、該電気信号から光
    ファイバジャイロの故障診断を行なう光ファイバジャイ
    ロの故障診断方法において、前記光源からの光は、該光
    出力が一定となるように供給電流によって制御してあ
    り、該供給電流の大きさから前記光源の故障の検出及び
    故障の発生を予測するようにしたことを特徴とする光フ
    ァイバジャイロの故障診断方法。
  2. 【請求項2】故障診断の情報は不揮発性メモリに記憶し
    ておき、該故障診断情報を光ファイバジャイロ使用時及
    び電源投入時に外部に出力するようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の光ファイバジャイロの故障検出方
    法。
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