JP4511542B2 - サニャック干渉計用固有振動数検出器 - Google Patents
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Description
本発明は、従来技術の方法に関連する欠点を伴わない、固有振動数を検出する改良型の方法を提案する。具体的には、本発明による方法を利用することは、追加の光学構成部品を必要とせず、位相変調器又はバイアス変調の不完全性を必要とせず、直角位相復調を必要としない。更に、この新しい方法では、固有振動数及びバイアス変調振動数の0.3ppbの振動数分離の変化を検出できることが実証された。この性能のレベルは、ナビゲーションFOGと高性能グレードFOGとの両方について十分過ぎるほどであると考えられる。
fe1=1/(2*τ1)=c/(2*L1)
(式1)。
上式で、L1は、地点a1からファイバ・コイルを通って地点b1までの光路長であり、cは、真空中の光速度である。位相変調が、光ループ内の地点a2に加えられた場合、この位相変調器に関連する固有振動数fe2は、以下によって与えられる:
fe2=1/(2*τ2)=c/(2*L2)
(式2)。
上式で、τ2は、光が地点a2からファイバ・コイルを通って地点b2まで移動する時間であり、L2は、地点a2からファイバ・コイルを通って地点b2までの光路長である。上記の説明は、位相変調器に関連する固有振動数が光ループ内の位相変調器の位置に依存することを示している。
f1=(m*f2)−Δf
(式3)。上式で、mは偶数であり、Δfは比較的小さい振動数偏位である。バイアス変調用の1組の位相変調器と、光ループ中の異なる地点の、正弦波変調用の別の1組の位相変調器とを備える光集積回路チップを使用するFOGでは、好ましい方法は、正弦波変調振動数f1が固有振動数fe1の偶数倍であるときに、変調振動数f2が固有振動数fe2となるように、振動数差Δfを選ぶことである。このようにして、固有振動数から離れた動作に関連するジャイロ・レート・エラーが、固有振動数エラー信号がゼロであるときに解消され、又は最小限に抑えられる。振動数Δfは、正弦波位相変調器とバイアス位相変調器の間の光路長と、選ばれた偶数高調波数mとによって決定される。固有振動数検出器の感度は、偶数高調波数mに比例する。従って、ジャイロ電子回路がほとんど減衰なしに約f1の振動数のエラー信号を通過させることができる限り、より大きいmを選ぶことで、正弦波変調の振幅を増大させることなく、固有振動数検出器の感度を向上させることができる。多くの因子によって感度を向上させる能力を有することは、従来技術に勝って本発明が有する主な利点である。4kmのファイバのコイルを有する典型的な高性能FOGでは、mが約64であり、Δfが24Hzである。
Claims (3)
- 光ファイバ・ジャイロ内の検知コイルの固有振動数を検出するシステムであって、前記光ファイバ・ジャイロは、光源と、前記光源に接続されたファイバ・カップラと、前記ファイバ・カップラを介して前記光源から受け取った光を変調することのできる光集積回路チップと、前記光集積回路チップと通信する検知コイルと、第1変調信号を前記光に付与する第1変調ジェネレータと、前記検知コイルの回転速度を表す前記検知コイルから戻る光を受ける光検出器と、を備え、前記システムは、
前記光に第2変調信号を付与する第2変調ジェネレータと、
前記光検出器によって少なくとも間接的に生成された信号と通信する高振動数復調器と、
前記高振動数復調器と通信する低振動数復調器と、
を備え、
前記高振動数復調器は、基準振動数として前記第2変調信号を受け取り、前記低振動数復調器は、基準振動数として前記第1変調信号を受け取り、
前記低振動数復調器の出力は、前記第2変調信号の振動数と前記検知コイルの固有振動数の偶数高調波との振動数差の大きさ及び符号を表す、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、前記第1変調ジェネレータは、バイアス変調信号を生成する、システム。
- 請求項1に記載のシステムであって、前記第2変調ジェネレータは、正弦波信号を生成する、システム。
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