JP2936150B2 - 開ループ型光ファイバジャイロ - Google Patents
開ループ型光ファイバジャイロInfo
- Publication number
- JP2936150B2 JP2936150B2 JP30178793A JP30178793A JP2936150B2 JP 2936150 B2 JP2936150 B2 JP 2936150B2 JP 30178793 A JP30178793 A JP 30178793A JP 30178793 A JP30178793 A JP 30178793A JP 2936150 B2 JP2936150 B2 JP 2936150B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- optical fiber
- gyro
- amplifiers
- correction
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバコイルに
右回り光と左回り光とを通して、これらを通った両光の
位相差をその両光の干渉光を検出して光ファイバコイル
にその中心回りに印加される角速度を検出し、その際に
帰環制御を行わない開ループ型光ファイバジャイロに関
し、特にその誤差特性の補正に関る。
右回り光と左回り光とを通して、これらを通った両光の
位相差をその両光の干渉光を検出して光ファイバコイル
にその中心回りに印加される角速度を検出し、その際に
帰環制御を行わない開ループ型光ファイバジャイロに関
し、特にその誤差特性の補正に関る。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の開ループ型光ファイバジャ
イロを示す。光源１１からの光は光カプラ１２を通り、
更に偏光子１３を通り光カプラ１４に入射され、これよ
り光ファイバ１５に右回り光、左回り光として入射され
る。光カプラ１４の一端と光ファイバコイル１５の一端
との間に位相変調器１６が直列に挿入され、駆動回路１
７からの駆動信号によって位相変調器１６は駆動され、
ここを通過する右回り光及び左回り光の位相が変位され
る。
イロを示す。光源１１からの光は光カプラ１２を通り、
更に偏光子１３を通り光カプラ１４に入射され、これよ
り光ファイバ１５に右回り光、左回り光として入射され
る。光カプラ１４の一端と光ファイバコイル１５の一端
との間に位相変調器１６が直列に挿入され、駆動回路１
７からの駆動信号によって位相変調器１６は駆動され、
ここを通過する右回り光及び左回り光の位相が変位され
る。
【０００３】光ファイバコイル１５を通過した右回り光
及び左回り光は光カプラ１４で合成されて、干渉光とな
って偏光子１３を通り、更に光カプラ１２を通って受光
器１８に入射され、電気信号に変換される。この電気信
号は同期検波回路１９でクロック発生回路２１からの周
波数ｆ3 の信号により同期検波される。その検波出力は
スケールファクタ非直線特性補正回路２２を通じて出力
端子２３にジャイロ出力信号として供給される。
及び左回り光は光カプラ１４で合成されて、干渉光とな
って偏光子１３を通り、更に光カプラ１２を通って受光
器１８に入射され、電気信号に変換される。この電気信
号は同期検波回路１９でクロック発生回路２１からの周
波数ｆ3 の信号により同期検波される。その検波出力は
スケールファクタ非直線特性補正回路２２を通じて出力
端子２３にジャイロ出力信号として供給される。
【０００４】スケールファクタを温度変動等に対して安
定化するため、受光器１８の出力は同期検波回路２４，
２５でそれぞれ周波数ｆ2 ，ｆ4 の信号により同期検波
される。なお、位相変調器１６に対する変調信号の周波
数ｆ1 に対してｆ2 ＝２ｆ1，ｆ3 ＝３ｆ1 ，ｆ4 ＝４
ｆ1 とされ、これら周波数信号はクロック発生回路２１
から発生される。同期検波回路２４の出力と、同期検波
回路２５の出力を増幅器２６で２．０４倍したものとが
加算回路２７で加算され、その加算出力は差動増幅器２
８で基準電圧発生器２９からの基準電圧との差がとら
れ、その差出力はフィルタ３１を通じて光源駆動回路３
２に帰環制御され、差動増幅器２８の出力が０になるよ
うに変動が抑圧される。又、同期検波回路２４，２５の
両出力の差が差動増幅器３３でとられ、その差出力がフ
ィルタ３４を通じて駆動回路１７に供給され、差動増幅
器３３の出力が０になるように制御される。
定化するため、受光器１８の出力は同期検波回路２４，
２５でそれぞれ周波数ｆ2 ，ｆ4 の信号により同期検波
される。なお、位相変調器１６に対する変調信号の周波
数ｆ1 に対してｆ2 ＝２ｆ1，ｆ3 ＝３ｆ1 ，ｆ4 ＝４
ｆ1 とされ、これら周波数信号はクロック発生回路２１
から発生される。同期検波回路２４の出力と、同期検波
回路２５の出力を増幅器２６で２．０４倍したものとが
加算回路２７で加算され、その加算出力は差動増幅器２
８で基準電圧発生器２９からの基準電圧との差がとら
れ、その差出力はフィルタ３１を通じて光源駆動回路３
２に帰環制御され、差動増幅器２８の出力が０になるよ
うに変動が抑圧される。又、同期検波回路２４，２５の
両出力の差が差動増幅器３３でとられ、その差出力がフ
ィルタ３４を通じて駆動回路１７に供給され、差動増幅
器３３の出力が０になるように制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の開ループ光ファ
イバジャイロにおいては、以上述べたように、各種誤差
特性を補償して性能を向上させるために、同期検波回路
２４，２５を設け、その出力を各種処理するものである
から、多くのアナログ回路を必要とし調整に多くの工数
を必要とし、全体の形状も大きくなり、かつ高価なもの
となる問題があった。
イバジャイロにおいては、以上述べたように、各種誤差
特性を補償して性能を向上させるために、同期検波回路
２４，２５を設け、その出力を各種処理するものである
から、多くのアナログ回路を必要とし調整に多くの工数
を必要とし、全体の形状も大きくなり、かつ高価なもの
となる問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明によればジャイ
ロ出力信号は、互いに増幅率が異なる複数の増幅器で増
幅され、ジャイロ出力信号の最大レベル範囲をこれら増
幅器数で分割し、その各分割されたレベル範囲の出力が
ほぼ同一のレベル範囲になるように上記複数の増幅率が
選定されている。これら増幅器の出力はそれぞれＡＤ変
換手段によりデジタル信号に変換され、これらデジタル
信号は上記各増幅率と対応して、予め求めた誤差特性に
応じた補正演算が補正手段によって行われる。
ロ出力信号は、互いに増幅率が異なる複数の増幅器で増
幅され、ジャイロ出力信号の最大レベル範囲をこれら増
幅器数で分割し、その各分割されたレベル範囲の出力が
ほぼ同一のレベル範囲になるように上記複数の増幅率が
選定されている。これら増幅器の出力はそれぞれＡＤ変
換手段によりデジタル信号に変換され、これらデジタル
信号は上記各増幅率と対応して、予め求めた誤差特性に
応じた補正演算が補正手段によって行われる。
【０００７】
【実施例】図１に、この発明の実施例の要部を示す。図
２中の受光器１８の出力は同期検波回路４１で周波数ｆ
1 の信号により同期検波される。この同期検波回路４１
の出力、いわゆるジャイロ出力信号は増幅器４２，４
３，４４でそれぞれこの例では１倍，１０倍，１００倍
に増幅される。たとえば、最大検出角速度が±１００°
／秒の場合、その最大検出範囲を±１０°／秒ないし±
１００°／秒と、±１°／秒ないし±１０°／秒と、±
１°／秒以下との３つの範囲に分割し、これら分割され
た範囲と対応するジャイロ出力信号がそれぞれ増幅器４
２，４３，４４で増幅され、各増幅器４２，４３，４４
からほぼ同一レベル範囲の出力が得られるようにされ
る。つまり、この例ではジャイロ出力信号の最大レベル
範囲が３分割され、これら分割された各部の出力が増幅
器４２，４３，４４でそれぞれ増幅されて、これら増幅
器からほぼ同一レベル範囲の出力が得られる。
２中の受光器１８の出力は同期検波回路４１で周波数ｆ
1 の信号により同期検波される。この同期検波回路４１
の出力、いわゆるジャイロ出力信号は増幅器４２，４
３，４４でそれぞれこの例では１倍，１０倍，１００倍
に増幅される。たとえば、最大検出角速度が±１００°
／秒の場合、その最大検出範囲を±１０°／秒ないし±
１００°／秒と、±１°／秒ないし±１０°／秒と、±
１°／秒以下との３つの範囲に分割し、これら分割され
た範囲と対応するジャイロ出力信号がそれぞれ増幅器４
２，４３，４４で増幅され、各増幅器４２，４３，４４
からほぼ同一レベル範囲の出力が得られるようにされ
る。つまり、この例ではジャイロ出力信号の最大レベル
範囲が３分割され、これら分割された各部の出力が増幅
器４２，４３，４４でそれぞれ増幅されて、これら増幅
器からほぼ同一レベル範囲の出力が得られる。
【０００８】これら増幅器４２，４３，４４の各出力
は、マルチプレクサ４５でその１つが選択してとり出さ
れ、ＡＤ変換器４６に入力されてデジタル信号に変換さ
れる。このＡＤ変換器の変換特性は増幅器４２，４３，
４４の前記所定同一レベル範囲だけを変換出力するもの
である。ＡＤ変換器４６よりのデジタル信号は、ＣＰＵ
４７により補正演算がなされて、光ファイバジャイロの
誤差特性が補正されて出力される。
は、マルチプレクサ４５でその１つが選択してとり出さ
れ、ＡＤ変換器４６に入力されてデジタル信号に変換さ
れる。このＡＤ変換器の変換特性は増幅器４２，４３，
４４の前記所定同一レベル範囲だけを変換出力するもの
である。ＡＤ変換器４６よりのデジタル信号は、ＣＰＵ
４７により補正演算がなされて、光ファイバジャイロの
誤差特性が補正されて出力される。
【０００９】この誤差特性補正演算は次のように行われ
る。即ち、光ファイバジャイロに対し予め決めた温度変
化を与え、その時のジャイロ出力バイアスの変動やスケ
ールファクタの変動を測定し、又、スケールファクタの
非直線性や非対称性を予め測定し、これに応じた補正式
の係数を決める。温度バイアス補正式は次式で与えられ
る。
る。即ち、光ファイバジャイロに対し予め決めた温度変
化を与え、その時のジャイロ出力バイアスの変動やスケ
ールファクタの変動を測定し、又、スケールファクタの
非直線性や非対称性を予め測定し、これに応じた補正式
の係数を決める。温度バイアス補正式は次式で与えられ
る。
【００１０】 ωB1＝ａ0 ＋ａ1 Ｖ＋ａ2 Ｖ2 ＋ａ3 Ｖ3 ＋ａ4 Ｖ4 ＋ａ5 Ｖ5 ωB10 ＝ｂ0 ＋ｂ1 Ｖ＋ｂ2 Ｖ2 ＋ｂ3 Ｖ3 ＋ｂ4 Ｖ4 ＋ｂ5 Ｖ5 ωB100＝ｃ0 ＋ｃ1 Ｖ＋ｃ2 Ｖ2 ＋ｃ3 Ｖ3 ＋ｃ4 Ｖ4 ＋ｃ5 Ｖ5 ωB1，ωB10 ，ωB100はそれぞれ増幅器４２，４３，４
４の各出力に対する温度バイアス誤差補正量を示し、Ｖ
は光ファイバジャイロの温度を示す値、ａ0 〜ａ5 、ｂ
0 〜ｂ5 、ｃ0 〜ｃ5 は、温度バイアス補正係数であ
る。
４の各出力に対する温度バイアス誤差補正量を示し、Ｖ
は光ファイバジャイロの温度を示す値、ａ0 〜ａ5 、ｂ
0 〜ｂ5 、ｃ0 〜ｃ5 は、温度バイアス補正係数であ
る。
【００１１】温度スケールファクタ補正式は次式で与え
られる。 （１−ΔＳＦ1 ）＝１−（ｒ0 ＋ｒ1 Ｖ＋ｒ2 Ｖ2 ＋ｒ3 Ｖ3 ） （１−ΔＳＦ10）＝１−（ｓ0 ＋ｓ1 Ｖ＋ｓ2 Ｖ2 ＋ｓ3 Ｖ3 ） （１−ΔＳＦ100 ）＝１−（ｔ0 ＋ｔ1 Ｖ＋ｔ2 Ｖ2 ＋ｔ3 Ｖ3 ） ΔＳＦ1 ，ΔＳＦ10，ΔＳＦ100 はそれぞれ増幅器４
２，４３，４４の各出力に対するスケールファクタ誤差
を示し、ｒ0 〜ｒ3 、ｓ0 〜ｓ3 、ｔ0 〜ｔ3 は、スケ
ールファクタ補正係数を示す。
られる。 （１−ΔＳＦ1 ）＝１−（ｒ0 ＋ｒ1 Ｖ＋ｒ2 Ｖ2 ＋ｒ3 Ｖ3 ） （１−ΔＳＦ10）＝１−（ｓ0 ＋ｓ1 Ｖ＋ｓ2 Ｖ2 ＋ｓ3 Ｖ3 ） （１−ΔＳＦ100 ）＝１−（ｔ0 ＋ｔ1 Ｖ＋ｔ2 Ｖ2 ＋ｔ3 Ｖ3 ） ΔＳＦ1 ，ΔＳＦ10，ΔＳＦ100 はそれぞれ増幅器４
２，４３，４４の各出力に対するスケールファクタ誤差
を示し、ｒ0 〜ｒ3 、ｓ0 〜ｓ3 、ｔ0 〜ｔ3 は、スケ
ールファクタ補正係数を示す。
【００１２】増幅器４２，４３，４４の各出力に対する
スケールファクタ非直線補正出力ω L1，ωL10 ，ωL100
は次式で与えられる。 ωL1＝ｕ1 ω1 ＋ｕ2 ω1 2 ＋ｕ3 ω1 3 ωL10 ＝ｖ1 ω10＋ｖ2 ω10 2 ＋ｖ3 ω10 3 ωL100＝ｚ1 ω100 ＋ｚ2 ω100 2 ＋ｚ3 ω100 3 ｕ1 〜ｕ3 、ｖ1 〜ｖ3 、ｚ1 〜ｚ3 は非直線性誤差係
数を示し、ω1 ，ω10，ω100 はそれぞれ増幅器４２，
４３，４４の各出力を示す。
スケールファクタ非直線補正出力ω L1，ωL10 ，ωL100
は次式で与えられる。 ωL1＝ｕ1 ω1 ＋ｕ2 ω1 2 ＋ｕ3 ω1 3 ωL10 ＝ｖ1 ω10＋ｖ2 ω10 2 ＋ｖ3 ω10 3 ωL100＝ｚ1 ω100 ＋ｚ2 ω100 2 ＋ｚ3 ω100 3 ｕ1 〜ｕ3 、ｖ1 〜ｖ3 、ｚ1 〜ｚ3 は非直線性誤差係
数を示し、ω1 ，ω10，ω100 はそれぞれ増幅器４２，
４３，４４の各出力を示す。
【００１３】スケールファクタ非対称性の補正式は増幅
器４２，４３，４４について、それぞれ次式で与えられ
る。 ωA1＝Ｋ1 × ωL1 ωA10 ＝Ｋ10 × ωL10 ωA100＝Ｋ100 × ωL100 これらの各補正式を用いた全体の補正後の角速度出力は
増幅器４２，４３，４４について、それぞれ次式とな
る。
器４２，４３，４４について、それぞれ次式で与えられ
る。 ωA1＝Ｋ1 × ωL1 ωA10 ＝Ｋ10 × ωL10 ωA100＝Ｋ100 × ωL100 これらの各補正式を用いた全体の補正後の角速度出力は
増幅器４２，４３，４４について、それぞれ次式とな
る。
【００１４】 ωX1＝ωL1 ×（１−ΔＳＦ1 ）−ωB1−ωA1 （１） ωX10 ＝ωL10 ×（１−ΔＳＦ10）−ωB10 −ωA10 （２） ωX100＝ωL100 ×（１−ΔＳＦ100 ）−ωB100−ωA100 （３） ＲＯＭ４８に前記各種係数を記憶しておき、プログラム
によってＣＰＵ４７で増幅器４２，４３，４４の出力に
ついてそれぞれ（１）式，（２）式，（３）式を演算し
て、たとえば１００°／秒以下の連続した角速度範囲内
におけるジャイロ誤差特性が補正された角速度が得られ
る。
によってＣＰＵ４７で増幅器４２，４３，４４の出力に
ついてそれぞれ（１）式，（２）式，（３）式を演算し
て、たとえば１００°／秒以下の連続した角速度範囲内
におけるジャイロ誤差特性が補正された角速度が得られ
る。
【００１５】上述においては補正する誤差特性として温
度バイアス誤差、温度スケールファクタ誤差、スケール
ファクタ非直線性誤差、スケールファクタ非対称性誤差
としたが、これに限らずその１つないし複数だけでもよ
く、あるいは他の誤差特性についても同様に補正しても
よい。又、ジャイロ出力信号の最大レベル範囲を３つに
分けたが、２つに分け、２つの増幅器でその出力が同一
レベル範囲内にあるようにしてもよく、４つ以上に分け
て４つ以上の増幅器で増幅して各出力レベル範囲が同一
となるようにしてもよい。
度バイアス誤差、温度スケールファクタ誤差、スケール
ファクタ非直線性誤差、スケールファクタ非対称性誤差
としたが、これに限らずその１つないし複数だけでもよ
く、あるいは他の誤差特性についても同様に補正しても
よい。又、ジャイロ出力信号の最大レベル範囲を３つに
分けたが、２つに分け、２つの増幅器でその出力が同一
レベル範囲内にあるようにしてもよく、４つ以上に分け
て４つ以上の増幅器で増幅して各出力レベル範囲が同一
となるようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によればジ
ャイロ誤差特性をデジタル演算によって補償し、アナロ
グ回路を使用しないためハードウェア規模をいちじるし
く小さくすることができ、安価に構成できしかも高精度
の補正をすることができる。又、ジャイロ出力を複数の
異なる増幅率の増幅器で増幅し、最大レベル範囲の各部
を分担させているため、ダイナミックレンジが拡大さ
れ、かつ各分割増幅出力ごとにこれと対応する誤差特性
について、それぞれ補償しているため正しい角速度が得
られる。
ャイロ誤差特性をデジタル演算によって補償し、アナロ
グ回路を使用しないためハードウェア規模をいちじるし
く小さくすることができ、安価に構成できしかも高精度
の補正をすることができる。又、ジャイロ出力を複数の
異なる増幅率の増幅器で増幅し、最大レベル範囲の各部
を分担させているため、ダイナミックレンジが拡大さ
れ、かつ各分割増幅出力ごとにこれと対応する誤差特性
について、それぞれ補償しているため正しい角速度が得
られる。
【図１】この発明の実施例の要部を示すブロック図。
【図２】従来の開ループ型光ファイバジャイロを示すブ
ロック図。
ロック図。
Claims (1)
- 【請求項１】 ジャイロ出力信号を、その最大レベル範
囲を複数に分割し、その各範囲と対応した出力が、ほぼ
同一レベル範囲になるような増幅率で増幅する複数の増
幅器と、 これら各増幅器の出力をそれぞれデジタル信号に変換す
るＡＤ変換手段と、 上記変換されたデジタル信号に対し、上記増幅率に対応
して予め求めた誤差特性に応じた補正演算を行う補正手
段とを設けたことを特徴とする開ループ型光ファイバジ
ャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30178793A JP2936150B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 開ループ型光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30178793A JP2936150B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 開ループ型光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151554A JPH07151554A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2936150B2 true JP2936150B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=17901174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30178793A Expired - Fee Related JP2936150B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 開ループ型光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936150B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| 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 |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP30178793A patent/JP2936150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07151554A (ja) | 1995-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4883358A (en) | Fiber optic gyro stabilized by harmonic components of detected signal | |
| US5684591A (en) | Fiber optic gyroscope with reduced non-linearity at low angular rates | |
| JPS6163071A (ja) | レ−ザの駆動電流の制御回路 | |
| CA2031175C (en) | Fiber optic gyro system using sample and hold units for wide angle accomodation | |
| JP2936150B2 (ja) | 開ループ型光ファイバジャイロ | |
| NO313479B1 (no) | Forsterker klasse D | |
| JPS6212811A (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP3500090B2 (ja) | 光ディスク装置 | |
| JP3173524B2 (ja) | アンバランス・バランス変換回路 | |
| JP2514532B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP2532326B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| US20230123765A1 (en) | Vibration-Type Angular Velocity Sensor | |
| JPH0523031U (ja) | 光フアイバジヤイロ装置 | |
| JP2548072B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH0797733B2 (ja) | 電力増幅器用非直線歪み補償回路 | |
| JP2557658B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP3493487B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| US20050063287A1 (en) | Optical disk reproducing apparatus, and offset adjustment method | |
| JPH03115803A (ja) | 光ビーム位置検出器 | |
| JP2598572B2 (ja) | 位相変調方式の光ファイバジャイロ | |
| JP2514531B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| KR910005399Y1 (ko) | 경사 감지 연결회로 | |
| JPH01124704A (ja) | 直線化回路 | |
| SU758001A1 (ru) | Измеритель основной гармоники выходных сигналов модуляционных датчиков 1 | |
| CN116972825A (zh) | 一种光纤陀螺动态性能稳定装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990413 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090611 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090611 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100611 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |