JP2511572B2 - 光回転角速度センサの位相調整方法 - Google Patents
光回転角速度センサの位相調整方法Info
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- JP2511572B2 JP2511572B2 JP2329757A JP32975790A JP2511572B2 JP 2511572 B2 JP2511572 B2 JP 2511572B2 JP 2329757 A JP2329757 A JP 2329757A JP 32975790 A JP32975790 A JP 32975790A JP 2511572 B2 JP2511572 B2 JP 2511572B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、位相変調方式の光回転角速度センサ、特に
その位相調整方法に関するものである。
その位相調整方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来、位相変調方式の光回転角速度センサは、第３図
に示すように構成され、光学系は、レーザ光源1,偏光子
3,位相変調器4,光ファイバより成るセンシングループ5,
受光器6,プリアンプ７の各々１台と、２台の光カプラ2
a,2bとからなる。
に示すように構成され、光学系は、レーザ光源1,偏光子
3,位相変調器4,光ファイバより成るセンシングループ5,
受光器6,プリアンプ７の各々１台と、２台の光カプラ2
a,2bとからなる。
レーザ光源１からの光は光カプラ2aで分岐され、一方
は偏光子３、光カプラ2bを介してセンシングループ５に
導かれる。センシングループ５を伝搬した左右両回り光
は、光カプラ2bで再び結合し、偏光子3,光カプラ2aを介
して受光器６に導かれる。センシングループ５が角速度
Ωで回転すると、センシングループ５を伝搬している左
右両回り光に位相差が生じ（サグナック効果）、受光器
６に達する光出力が変化する。この受光器６の検出信号
がプリアンプ７を介して信号処理回路12に入力される。
は偏光子３、光カプラ2bを介してセンシングループ５に
導かれる。センシングループ５を伝搬した左右両回り光
は、光カプラ2bで再び結合し、偏光子3,光カプラ2aを介
して受光器６に導かれる。センシングループ５が角速度
Ωで回転すると、センシングループ５を伝搬している左
右両回り光に位相差が生じ（サグナック効果）、受光器
６に達する光出力が変化する。この受光器６の検出信号
がプリアンプ７を介して信号処理回路12に入力される。
信号処理回路12は、具体的には同期検波回路8,A/D変
換器9,CPU10,発振器11,の各々１台からなる。位相変調
器４には、発振器11から一定周波数の正弦波ｆmが加え
られ、この周波数でセンシングループ５の右回り光、左
回り光が位相調整される。その結果、受光器６からは位
相変調周波数及びその高調波成分（基本波，第２次高調
波，第４次高調波）が出力される。各周波数成分は同期
検波回路８で同期検波されて分離され、A/D変換器９で
ディジタル信号に変換された後、CPU10で角速度Ωが演
算される。
換器9,CPU10,発振器11,の各々１台からなる。位相変調
器４には、発振器11から一定周波数の正弦波ｆmが加え
られ、この周波数でセンシングループ５の右回り光、左
回り光が位相調整される。その結果、受光器６からは位
相変調周波数及びその高調波成分（基本波，第２次高調
波，第４次高調波）が出力される。各周波数成分は同期
検波回路８で同期検波されて分離され、A/D変換器９で
ディジタル信号に変換された後、CPU10で角速度Ωが演
算される。
ところで同期検波回路８をスイッチで構成した場合、
入力信号をf1,スイッチのON/OFF信号（同期信号）をf2,
検波出力をf3とすると、第４図の（ａ）〜（ｃ）に示す
ような関係になる。第４図には、入力信号f1と同期信号
f2の位相が一致した場合を記載したので、ローパスフィ
ルタを介して得られる出力電圧（第４図（ｄ））は最大
となっている。センシングループ５の一端に設けた位相
変調器４は、左右両回り光に等価的にπ/2の位相差を与
えて、回転角速度検出の高精度化を図るものであり、若
し同期信号f2の位相が90度ずれた場合には、同期検波回
路の出力がゼロになるため、位相変調信号の位相調整が
必要になる。
入力信号をf1,スイッチのON/OFF信号（同期信号）をf2,
検波出力をf3とすると、第４図の（ａ）〜（ｃ）に示す
ような関係になる。第４図には、入力信号f1と同期信号
f2の位相が一致した場合を記載したので、ローパスフィ
ルタを介して得られる出力電圧（第４図（ｄ））は最大
となっている。センシングループ５の一端に設けた位相
変調器４は、左右両回り光に等価的にπ/2の位相差を与
えて、回転角速度検出の高精度化を図るものであり、若
し同期信号f2の位相が90度ずれた場合には、同期検波回
路の出力がゼロになるため、位相変調信号の位相調整が
必要になる。
この同期信号の位相調整方法については、一般には、
１つの周波数に対し90度位相が異なる２相の同期信号に
よる同期検波回路（２相式）を用いて、位相調整を省く
方法が取られている。また、１相式の位相調整方法とし
ては、遅延素子を用いて同期信号の位相を調整する方法
がある。これら位相調整に当たっては、基本波信号が最
大になる位相を検索していると考えられる。
１つの周波数に対し90度位相が異なる２相の同期信号に
よる同期検波回路（２相式）を用いて、位相調整を省く
方法が取られている。また、１相式の位相調整方法とし
ては、遅延素子を用いて同期信号の位相を調整する方法
がある。これら位相調整に当たっては、基本波信号が最
大になる位相を検索していると考えられる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、位相変調方式の光回転角速度センサにおける
従来の位相調整方法の場合、次のような問題がある。
従来の位相調整方法の場合、次のような問題がある。
（１）２相式の同期検波回路を用いる方法の場合には、
同期検波回路の規模が倍となり、それだけ大型化し且つ
高価になる。また、この２相式でも基本波信号電圧の正
負で回転を判断するため、若干の位相調整回路が必要で
ある。
同期検波回路の規模が倍となり、それだけ大型化し且つ
高価になる。また、この２相式でも基本波信号電圧の正
負で回転を判断するため、若干の位相調整回路が必要で
ある。
（２）基本波信号が最大になる位相を検索する方法で調
整するためには、センサを回転させなければならない。
従って、位相調整が複雑，困難であり且つ精度が悪い等
の問題がある。
整するためには、センサを回転させなければならない。
従って、位相調整が複雑，困難であり且つ精度が悪い等
の問題がある。
発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、位
相変調方式の光回転角速度センサにおいて、回路規模が
小さくて済み、調整が容易で精度が高い位相調整方法を
提供することにある。
相変調方式の光回転角速度センサにおいて、回路規模が
小さくて済み、調整が容易で精度が高い位相調整方法を
提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の位相調整方法は、光源からの光を光カプラで
分岐し、その分岐光を位相変調器で位相をずらせてそれ
ぞれセンシングループに導き、該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再び結合後受光器で検
出し、信号処理回路で角速度情報を得る位相変調方式の
光回転角速度センサにおいて、同期信号の位相を固定
し、位相変調信号の位相をずらして偶数次高調波検波信
号の出力が最大又は最小になるように、位相調整をする
ものである。更に、前記調整後、上記偶数次高調波検波
信号より高次の偶数次高調波検波信号の出力が最大にな
るように、位相調整をすることが好ましい。この場合、
同期信号及び位相変調信号発生回路をプログラム可能な
タイマとフリップフロップとで構成することで、自動調
整を可能とすることができる。
分岐し、その分岐光を位相変調器で位相をずらせてそれ
ぞれセンシングループに導き、該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再び結合後受光器で検
出し、信号処理回路で角速度情報を得る位相変調方式の
光回転角速度センサにおいて、同期信号の位相を固定
し、位相変調信号の位相をずらして偶数次高調波検波信
号の出力が最大又は最小になるように、位相調整をする
ものである。更に、前記調整後、上記偶数次高調波検波
信号より高次の偶数次高調波検波信号の出力が最大にな
るように、位相調整をすることが好ましい。この場合、
同期信号及び位相変調信号発生回路をプログラム可能な
タイマとフリップフロップとで構成することで、自動調
整を可能とすることができる。
［作用］ 同期信号の位相を固定して位相変調信号の位相をずら
し、偶数次高調波検波信号として例えば第２次高調波信
号の出力を最大又は最小にすることで位相の粗調整がで
き、また、第２次高調波信号よりも高次の偶数次高調波
信号として例えば第４次高調波信号の出力を最大にする
ことで位相の微調整ができる。この調整方法によると調
整精度を向上させ且つ調整を容易に行うことができる。
これらの回路をプログラム可能なタイマとフリップフロ
ップで構成することで自動的な位相調整が可能である。
し、偶数次高調波検波信号として例えば第２次高調波信
号の出力を最大又は最小にすることで位相の粗調整がで
き、また、第２次高調波信号よりも高次の偶数次高調波
信号として例えば第４次高調波信号の出力を最大にする
ことで位相の微調整ができる。この調整方法によると調
整精度を向上させ且つ調整を容易に行うことができる。
これらの回路をプログラム可能なタイマとフリップフロ
ップで構成することで自動的な位相調整が可能である。
［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
光回転角速度センサの構成は、基本的に第３図と変わ
らない。
らない。
第１図は、第３図の同期検波回路の周辺回路を詳細に
示したものであり、基本的要素として、プログラム可能
なタイマ14と、このタイマ14を通して得られるクロック
により動作するフリップフロップ15と、このフリップフ
ロップ15で作成されるON/OFF信号（同期信号）でスイッ
チングされる３台の同期検波回路81,82,83とを有してい
る。タイマ14とフリップフロップ15とは、同期信号及び
位相変調信号発生回路を構成する。16は同期検波回路8
1,82,83の検波出力をA/D変換器９を通してCPU10に与え
るマルチプレクサである。
示したものであり、基本的要素として、プログラム可能
なタイマ14と、このタイマ14を通して得られるクロック
により動作するフリップフロップ15と、このフリップフ
ロップ15で作成されるON/OFF信号（同期信号）でスイッ
チングされる３台の同期検波回路81,82,83とを有してい
る。タイマ14とフリップフロップ15とは、同期信号及び
位相変調信号発生回路を構成する。16は同期検波回路8
1,82,83の検波出力をA/D変換器９を通してCPU10に与え
るマルチプレクサである。
フリップフロップ15で作成される基本波，第２高調
波，第４高調波用の３種の同期信号fr,2fr,4frは、各周
波数に対し第２図の位相関係で固定されており、それぞ
れの同期検波回路81,82,83に入力される。一方、フリッ
プフロップ15で作成されて、フィルタ13を通し位相変調
器４に加えられる位相変調信号fmは、CPU10よりタイマ1
4に与えるデータを書き替えることにより変化させるこ
とができるようになっている。
波，第４高調波用の３種の同期信号fr,2fr,4frは、各周
波数に対し第２図の位相関係で固定されており、それぞ
れの同期検波回路81,82,83に入力される。一方、フリッ
プフロップ15で作成されて、フィルタ13を通し位相変調
器４に加えられる位相変調信号fmは、CPU10よりタイマ1
4に与えるデータを書き替えることにより変化させるこ
とができるようになっている。
位相調整時には、同期信号fr,2fr,4frは第２図の位相
関係で固定とし、位相変調信号fmの位相のみを、タイマ
14に与えるデータを書き替えることにより変化させる。
関係で固定とし、位相変調信号fmの位相のみを、タイマ
14に与えるデータを書き替えることにより変化させる。
まず、位相調整に当たっては、第２次高調波信号の出
力をモニタしつつ、位相変調信号fmの位相をずらして、
第２次高調波検波信号の出力が最大になるように位相調
整（粗調整）をする。次に、この粗調整の後、第４次高
調波信号の出力をモニタしつつ、第４次高調波検波信号
の出力が最大になるように位相調整（微調整）を行う。
これら一連の操作は、CPU10からのプログラム制御によ
り自動的に行われる。従って、位相調整時間が短縮され
る。更に、１相式になるので回路規模も小さくなり価格
が低減できる。
力をモニタしつつ、位相変調信号fmの位相をずらして、
第２次高調波検波信号の出力が最大になるように位相調
整（粗調整）をする。次に、この粗調整の後、第４次高
調波信号の出力をモニタしつつ、第４次高調波検波信号
の出力が最大になるように位相調整（微調整）を行う。
これら一連の操作は、CPU10からのプログラム制御によ
り自動的に行われる。従って、位相調整時間が短縮され
る。更に、１相式になるので回路規模も小さくなり価格
が低減できる。
本位相調整方法においては、位相変調周波数を数十KH
z,タイマ14に与えるクロックを10MHzとしたとき、１度
以下の位相調整精度が得られる。従って、光回転角速度
センサの精度及び信頼性も向上する。
z,タイマ14に与えるクロックを10MHzとしたとき、１度
以下の位相調整精度が得られる。従って、光回転角速度
センサの精度及び信頼性も向上する。
上記実施例では、第２次高調波検波信号の最大値で粗
調整を行ったが、第２次高周波検波信号の最小値で粗調
整を行っても良く、同じ調整結果を得ることができる。
調整を行ったが、第２次高周波検波信号の最小値で粗調
整を行っても良く、同じ調整結果を得ることができる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、同期信号の位相
を固定して位相変調信号の位相をずらし、偶数次高調波
信号の出力が最大になるように位相調整をし、更には必
要に応じて上記偶数次高調波検波信号より高次の偶数次
高調波信号の出力が最大になるよう位相調整を行うだけ
でよく、簡単な調整方法ながら位相調整精度を向上さ
せ、ひいては光回転角速度センサの精度及び信頼性を向
上させることができる。また、１相式になるので回路規
模も小さくなり価格が低減できる。更に、これらの回路
をプログラム可能なタイマとフリップフロップで構成す
ることにより、位相調整が自動で行えるので、調整時間
が短縮される。
を固定して位相変調信号の位相をずらし、偶数次高調波
信号の出力が最大になるように位相調整をし、更には必
要に応じて上記偶数次高調波検波信号より高次の偶数次
高調波信号の出力が最大になるよう位相調整を行うだけ
でよく、簡単な調整方法ながら位相調整精度を向上さ
せ、ひいては光回転角速度センサの精度及び信頼性を向
上させることができる。また、１相式になるので回路規
模も小さくなり価格が低減できる。更に、これらの回路
をプログラム可能なタイマとフリップフロップで構成す
ることにより、位相調整が自動で行えるので、調整時間
が短縮される。
第１図は本発明の方法を実施する同期検波回路の周辺回
路例を示した図、第２図はその同期信号の位相関係を示
した図、第３図は従来の光回転角速度センサの構成を示
す図、第４図はその同期検波の原理を示す図である。 図中、１はレーザ光源、２は光カプラ、３は偏光子、４
は位相変調器、５はセンシングループ、６は受光器、７
はプリアンプ、８は同期検波回路、９はA/D変換器、10
はCPU、11は発振器、12は信号処理回路、13はフィル
タ、14は同期信号及び位相変調信号発生回路の構成要素
であるタイマ、15は同じく同期信号及び位相変調信号発
生回路の構成要素であるフリップフロップ、16はマルチ
プレクサを示す。
路例を示した図、第２図はその同期信号の位相関係を示
した図、第３図は従来の光回転角速度センサの構成を示
す図、第４図はその同期検波の原理を示す図である。 図中、１はレーザ光源、２は光カプラ、３は偏光子、４
は位相変調器、５はセンシングループ、６は受光器、７
はプリアンプ、８は同期検波回路、９はA/D変換器、10
はCPU、11は発振器、12は信号処理回路、13はフィル
タ、14は同期信号及び位相変調信号発生回路の構成要素
であるタイマ、15は同じく同期信号及び位相変調信号発
生回路の構成要素であるフリップフロップ、16はマルチ
プレクサを示す。
フロントページの続き (72)発明者 園部 久雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 平２−213713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−73115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−239014（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−7055（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平２−504552（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】光源からの光を光カプラで分岐し、その分
岐光を位相変調器で位相をずらせてそれぞれセンシング
ループに導き、該センシングループを伝搬した左右両回
り光を光カプラで再び結合後受光器で検出し、信号処理
回路で角速度情報を得る位相変調方式の光回転角速度セ
ンサにおいて、同期信号の位相を固定し、位相変調信号
の位相をずらして偶数次高調波検波信号の出力が最大又
は最小になるように、位相変調信号の位相調整をするこ
とを特徴とする光回転角速度センサの位相調整方法。 - 【請求項２】前記位相調整後、前記偶数次高調波検波信
号より高次の偶数次高調波検波信号の出力が最大になる
ように、位相変調信号の位相調整をすることを特徴とす
る請求項１記載の光回転角速度センサの位相調整方法。 - 【請求項３】同期信号及び位相変調信号発生回路を、プ
ログラム可能なタイマとフリップフロップで構成し、自
動調整を可能にしたことを特徴とする請求項１記載の光
回転角速度センサの位相調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329757A JP2511572B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光回転角速度センサの位相調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329757A JP2511572B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光回転角速度センサの位相調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204012A JPH04204012A (ja) | 1992-07-24 |
| JP2511572B2 true JP2511572B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=18224938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2329757A Expired - Lifetime JP2511572B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光回転角速度センサの位相調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511572B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109724584B (zh) * | 2019-01-28 | 2020-04-17 | 北京航空航天大学 | 一种光纤陀螺仪中光源相对强度噪声对消结构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02213713A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-24 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 光ファイバジャイロ |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2329757A patent/JP2511572B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04204012A (ja) | 1992-07-24 |
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|---|---|---|---|
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