JP2003156513A - Servo accelerometer with built-in gyro - Google Patents

Servo accelerometer with built-in gyro

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JP2003156513A
JP2003156513A JP2001353622A JP2001353622A JP2003156513A JP 2003156513 A JP2003156513 A JP 2003156513A JP 2001353622 A JP2001353622 A JP 2001353622A JP 2001353622 A JP2001353622 A JP 2001353622A JP 2003156513 A JP2003156513 A JP 2003156513A
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JP
Japan
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pendulum
optical fiber
gyro
built
accelerometer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001353622A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinao Furuta
美直 古田
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Tamagawa Seiki Co Ltd
Original Assignee
Tamagawa Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/093Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To integrate an optical fiber gyro and an accelerometer so as to be capable of detecting both an acceleration and an angular velocity by one servo accelerometer. SOLUTION: The servo accelerometer with a built-in gyro is constituted in such a way that an optical fiber (20) is installed inside a pendulum (3) comprising a flexure (2), that the acceleration is detected by the movement in the right and left direction of the pendulum (3) and that the input of the angular velocity is detected by the optical fiber (20) inside the pendulum (3).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロ内蔵型サ
ーボ加速度計に関し、特に、サーボ加速度計の振子に光
ファイバを設けることにより、加速度計と光ファイバジ
ャイロとを複合させて1個のケース内に設けることがで
きるようにするための新規な改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo accelerometer with a built-in gyro, and more particularly, by providing an optical fiber on a pendulum of the servo accelerometer, the accelerometer and the optical fiber gyro are combined into one case. The present invention relates to a new improvement for enabling the provision of

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の光ファイ
バジャイロ及びサーボ加速度計としては、種々開発され
ているが、その中、光ファイバジャイロとしては、例え
ば、特開2000−65584号公報に開示されている
ように、輪状に形成された光ファイバに光学系部品を接
続して光学系を構成し、この光学系に信号処理を行うた
めの光ファイバジャイロ信号処理回路からなる電気系を
接続して構成されていた。
2. Description of the Related Art Various optical fiber gyros and servo accelerometers that have been conventionally used have been developed. Among them, the optical fiber gyro is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-65584. As disclosed, an optical system is configured by connecting an optical system component to a ring-shaped optical fiber, and an electrical system including an optical fiber gyro signal processing circuit for performing signal processing is connected to the optical system. Was configured.

【0003】また、加速度計としては、図示していない
が、一般に、ヒンジを介して垂下された振子の加速度入
力に伴う変位を一対の検出器で検出し、静電容量の変化
等として検出していた。
Although not shown as an accelerometer, in general, a pair of detectors detect a displacement of a pendulum hanging through a hinge due to an acceleration input, and detect it as a change in capacitance. Was there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバジャ
イロ及びサーボ加速度計は、以上のように構成されてい
たため、次のような課題が存在していた。すなわち、角
速度と加速度の両方を検出するためには、光ファイバジ
ャイロと加速度計の両方を飛翔体等の装置に設けなけれ
ばならず、その設置スペース及び重量が大きくなると共
に、コストも多大のものとなっていた。
Since the conventional optical fiber gyro and servo accelerometer are configured as described above, there are the following problems. That is, in order to detect both the angular velocity and the acceleration, both the optical fiber gyro and the accelerometer must be provided in a device such as a flying object, which requires a large installation space and weight and also a large cost. It was.

【0005】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、サーボ加速度計の振子に光
ファイバを設けることにより、加速度計と光ファイバジ
ャイロとを複合させて1個のケース内に設けることがで
きるようにしたジャイロ内蔵型サーボ加速度計を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, by providing an optical fiber on the pendulum of a servo accelerometer, one accelerometer and an optical fiber gyro are combined. An object of the present invention is to provide a servo accelerometer with a built-in gyro that can be provided in the case.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるジャイロ内
蔵型サーボ加速度計は、ケースに一端が固定されフレク
シャを有する長手形状の振子と、前記振子に設けられ輪
状に巻回された光ファイバと、前記ケースに設けられ内
壁にマグネットを有すると共に前記振子の両側に配設さ
れた一対のヨークと、前記振子に設けられ前記マグネッ
トと磁気作用をなすためのムービングコイルと、前記振
子の下部の両側でかつ前記振子とは非接触の状態で配設
された第1、第2検出器とを備え、前記光ファイバで外
部からの角速度入力を検出し、前記各検出器により加速
度を検出するようにした構成であり、また、前記光ファ
イバは、光カプラを介して光ファイバジャイロ信号処理
回路に接続されている構成である。
A gyro built-in type servo accelerometer according to the present invention comprises a longitudinal pendulum having a flexure whose one end is fixed to a case, and an optical fiber provided in the pendulum and wound in a ring shape. A pair of yokes provided on the case and having magnets on the inner wall and arranged on both sides of the pendulum, a moving coil provided on the pendulum for magnetically acting on the magnet, and on both sides of the lower part of the pendulum. Further, the pendulum is provided in a non-contact state with first and second detectors, the optical fiber detects an angular velocity input from the outside, and each of the detectors detects acceleration. The optical fiber is connected to an optical fiber gyro signal processing circuit via an optical coupler.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるジ
ャイロ内蔵型加速度計の好適な実施の形態について説明
する。図1において符号1で示されるものは、全体形状
が箱形(図では一部のみしか示されていない)をなすケ
ースであり、このケース1の頂部1aには、フレクシャ
2を有する振子3が矢印Aにて示される左右方向に沿っ
て往復移動可能に垂下して設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a gyro built-in accelerometer according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a case whose overall shape is a box shape (only a part of which is shown in the figure), and a pendulum 3 having a flexure 2 is provided on the top 1 a of the case 1. It is provided so as to reciprocate along the left-right direction indicated by the arrow A.

【0008】前記振子3の上部と下部位置には、一対の
輪状をなすムービングコイル4が筒状に示される状態で
配設されている。前記ケース1の内壁(図示せず)に
は、前記各ムービングコイル4の中間に位置するように
配設されたマグネット5を有する一対のヨーク8A、8
Bが設けられ、このムービングコイル4及びマグネット
5によってトルカ6が構成されている。
At the upper and lower positions of the pendulum 3, a pair of ring-shaped moving coils 4 are arranged in a cylindrical shape. On the inner wall (not shown) of the case 1, a pair of yokes 8A, 8 having a magnet 5 arranged so as to be located in the middle of each moving coil 4 is provided.
B is provided, and the moving coil 4 and the magnet 5 constitute a torquer 6.

【0009】前記振子3は、誘電材料よりなると共に、
この振子3の下部3aの両側には、下部3aと非接触に
金属板等からなる第1、第2検出器10、11が配設さ
れ、加速度入力に伴う振子3の下部3aと各検出器1
0、11とのギャップ変化を静電容量変化(他の周知の
磁気的検出方式とすることも可)とし、加速度の入力状
態を検出することができ、その検出信号は検出系回路1
2へ入力されるように構成されている。
The pendulum 3 is made of a dielectric material and
On both sides of the lower portion 3a of the pendulum 3, first and second detectors 10 and 11 made of a metal plate or the like are arranged so as to be in non-contact with the lower portion 3a. 1
The gap change between 0 and 11 can be used as a capacitance change (other well-known magnetic detection methods may be used) to detect the input state of acceleration, and the detection signal is the detection system circuit 1.
2 is input.

【0010】前記振子3は、図2で示されるように構成
されている。すなわち、振子3は、フレクシャ2を有す
る保持部3Aと、この保持部3Aに接続されたファイバ
用ボビン3Bとからなり、このファイバ用ボビン3Bの
輪状凹部3Ba内には、所定長さの光ファイバ20が多
数回巻回して設けられている。
The pendulum 3 is constructed as shown in FIG. That is, the pendulum 3 includes a holding portion 3A having the flexure 2 and a fiber bobbin 3B connected to the holding portion 3A, and an optical fiber of a predetermined length is provided in the ring-shaped recess 3Ba of the fiber bobbin 3B. 20 is wound many times and provided.

【0011】前記各ヨーク8A、8B、マグネット5、
振子3、ムービングコイル4及び光ファイバ20は、分
解して示すと図3の通りであり、振子3の厚さtの内部
に前記光ファイバ20が内設されている。
Each of the yokes 8A, 8B, the magnet 5,
The pendulum 3, the moving coil 4, and the optical fiber 20 are disassembled and shown in FIG. 3, and the optical fiber 20 is provided inside the thickness t of the pendulum 3.

【0012】次に、以上の構成において実際に外部から
入力された加速度A及び角速度ωを検出する場合につい
て説明する。すなわち、図1の状態で加速度Aが入力さ
れると、振子3が左右何れかの方向に振れ、この時の変
化が第1、第2検出器10、11によって検出されると
共に、ムービングコイル4とマグネット5からなるトル
カ6の周知の制御部による磁気作用によって制御されて
振子3はその傾斜状態が修正されて垂直となるようにサ
ーボ制御される。
Next, the case where the acceleration A and the angular velocity ω actually input from the outside are detected in the above configuration will be described. That is, when the acceleration A is input in the state of FIG. 1, the pendulum 3 swings in either the left or right direction, and the change at this time is detected by the first and second detectors 10 and 11, and the moving coil 4 is moved. The pendulum 3 is servo-controlled so that the tilt state of the pendulum 3 is corrected and becomes vertical by being controlled by the magnetic action of a known control unit of the torquer 6 including the magnet 5.

【0013】また、前述の状態で、外部から角速度ωの
入力が発生した場合、光ファイバ20によって、例え
ば、周知の位相変調方式による光のサニャック効果によ
ってジャイロ出力を光カプラ30及び光ファイバジャイ
ロ信号処理回路31による信号処理によって得ることが
できる。
When an angular velocity ω is externally input in the above-described state, the gyro output is output by the optical fiber 20, for example, the Sagnac effect of light according to the well-known phase modulation method, to the optical coupler 30 and the optical fiber gyro signal. It can be obtained by signal processing by the processing circuit 31.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によるジャイロ内蔵型サーボ加速
度計は、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、加速度を検出する
振子内に光ファイバが巻回して設けられているため、振
子に入力する加速度と角速度の両方を1個のジャイロ内
蔵型サーボ加速度計で得ることができ、従来よりも小型
で低価格を達成することができる。
Since the servo accelerometer with a built-in gyro according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. That is, since the optical fiber is wound around the pendulum that detects the acceleration, both the acceleration and the angular velocity input to the pendulum can be obtained with one gyro built-in servo accelerometer, which is smaller than conventional ones. It is possible to achieve a low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるジャイロ内蔵型サーボ加速度計を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a servo accelerometer with a built-in gyro according to the present invention.

【図2】図1の振子の断面図である。2 is a cross-sectional view of the pendulum of FIG.

【図3】図1の要部の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース 2 フレクシャ 3 振子 3a 下部 4 ムービングコイル 5 マグネット 8A、8B ヨーク 10、11 第1、第2検出器 20 光ファイバ 30 光カプラ 31 光ファイバジャイロ信号処理回路 1 case 2 flexure 3 pendulum 3a lower part 4 moving coils 5 magnets 8A, 8B yoke 10, 11 First and second detectors 20 optical fibers 30 Optical coupler 31 Optical fiber gyro signal processing circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケース(1)に一端が固定されフレクシャ
(2)を有する長手形状の振子(3)と、前記振子(3)に設け
られ輪状に巻回された光ファイバ(20)と、前記ケース
(1)に設けられ内壁にマグネット(5)を有すると共に前記
振子(3)の両側に配設された一対のヨーク(8A、8B)と、
前記振子(3)に設けられ前記マグネット(5)と磁気作用を
なすためのムービングコイル(4)と、前記振子(3)の下部
(3a)の両側でかつ前記振子(3)とは非接触の状態で配設
された第1、第2検出器(10、11)とを備え、前記光ファ
イバ(20)で外部からの角速度入力を検出し、前記各検出
器(10、11)により加速度を検出するように構成したこと
を特徴とするジャイロ内蔵型サーボ加速度計。
1. A flexure having one end fixed to the case (1).
(2) an elongated pendulum (3), an optical fiber (20) provided in the pendulum (3) and wound into a ring, and the case
A pair of yokes (8A, 8B) provided on both sides of the pendulum (3) and having a magnet (5) on the inner wall provided in (1),
A moving coil (4) provided on the pendulum (3) for magnetically acting on the magnet (5), and a lower part of the pendulum (3)
The first and second detectors (10, 11), which are arranged on both sides of (3a) and are in non-contact with the pendulum (3), are provided with the optical fiber (20) to provide an angular velocity from the outside. A servo accelerometer with a built-in gyro, which is configured to detect an input and to detect acceleration by each of the detectors (10, 11).
【請求項2】 前記光ファイバ(20)は、光カプラ(30)を
介して光ファイバジャイロ信号処理回路(31)に接続され
ていることを特徴とする請求項1記載のジャイロ内蔵型
サーボ加速度計。
2. The gyro built-in servo acceleration according to claim 1, wherein the optical fiber (20) is connected to an optical fiber gyro signal processing circuit (31) through an optical coupler (30). Total.
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