JPH01124704A - 直線化回路 - Google Patents

直線化回路

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JPH01124704A
JPH01124704A JP28398387A JP28398387A JPH01124704A JP H01124704 A JPH01124704 A JP H01124704A JP 28398387 A JP28398387 A JP 28398387A JP 28398387 A JP28398387 A JP 28398387A JP H01124704 A JPH01124704 A JP H01124704A
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JP
Japan
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circuit
input
signal
output
proportional
Prior art date
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Application number
JP28398387A
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English (en)
Inventor
Kenichi Okada
健一 岡田
Masashi Nishino
西野 雅士
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば光フアイバジャイロに適用され、三角
関数の変数に比例した出力を得る直線化回路に関する。
「従来の技術」 この発明が対象としている直線化回路は、回路に入力さ
れる三角関数に比例する信号を、その三角関数の変数に
対し直線的に変化するようにする回路であり、入力信号
をVi (−KsinΔφ)とすると、直線化回路の出
力v0は、 ■。−vi+vc ・・・・・・・・・(1)ここでv
cは、直線化するための補正量でVc−K (Δφ−5
inΔφ)川・・・・・・(2)で表わされる。 (1
)、 (21式よりvoばVo−にΔφ ・・・・・・
・・・・・・(3)となり、Δφに比例する。
この直線化回路は、光フアイバジャイロ出力の直線化に
用いることができる。光フアイバジャイロは、第5図に
示すよ、うに光源32からの光は光分配結合器33、偏
光子34を介して光分配結合器35に入射され、その入
射光は光分配結合器35で2分され、光ファイバを多数
回巻いた光フアイバコイル36の両端に入射される。光
ファイバコイル36をそれぞれ反対方向に伝搬した後、
光分配結合器35で結合され互いに干渉する。この干渉
光は、偏光子34を通過後、光分配結合器33で分岐さ
れ、その一方が受光器38に受光される。
このような系において光フアイバコイル36の周方向に
角速度Ωを印加すると、この角速度によっていわゆるサ
グナック効果が生じ、光フアイバコイル36を伝搬する
左右両光間に位相差が生じる。
この位相差Δφは、 Cλ で表わされる。ここでRは、ループ状に構成された光フ
アイバコイル36の半径、Lは光フアイバコイル36の
長さ、λは光源32の光の波長、Cは光速を示す。
令兄ファイバコイル36の片端に例えば電歪振動子に光
ファイバを巻回して構成した位相変調器37を配置し、
発振器41からの駆動信号によりそこを通過する左右両
光を位相変調すると、受光器38に到達する光量I0は
、 ω +2Σ(−1)R・Jz++(x) ・cos2nωt
 ’  )・・・・・・・・・・・・・・・(5)とな
る。
ここでPo ;受光器38に到達する最大光量J、、:
n次のベッセル関数(n −0+ 11213−)x 
 : 2Asjnπfoτ A :位相変調の振幅 τ :光フアイバコイル36を通る光の伝搬時間 fo :位相変調器37の駆動周波数 t’:t−τ/2 (5)式から明らかなように干渉光の強度■。には、c
osΔφに比例する項と、sinΔφに比例する項とが
含まれている。
この干渉光■。の光電変換信号の内、位相変調周波数1
0成分を、同期検波回路39において同期検波するとそ
の出力■、は、 V、 =に、 ・P、・J+(x)−sinΔφ・・・
・・・・・・(6)で表わされる。(6)式よりVlは
sinΔφに比例するため、サグナック位相差Δφすな
わち入力角度Ωに対し直線的に変化しない。そこで直線
化回路が必要となる。
第6.7図は、従来の直線化回路の例である。
まず第6図は、入力電圧viに応じた補正量が記憶され
たROMを使用する方法である。入力信号viは、補正
量発生回路18におけるA/D変換器13に入力され、
ディジタル量に変換される。
ROM14は、A/D変換器13からのディジタル量に
応じ補正量(ディジタル量)を発生する。
この補正量(ディジタル量)は、D/A変換器15でア
ナログ量に変換され、加算器17において入力電圧vI
と加算される。その結果、出力v0はサグナック位相差
Δφに対し直線的に変化するようになる。
一方第7図は、入力信号Vtに応じた補正量を0次の曲
線回帰で求める方法である。補正量発生回路28で発生
する補正量は、 VC=a、+a、X+a2X”+a、X’+−−−−−
−+anχn・・・・・・・・・・・・(7) で表わされる。第9図では、出力の直線性が0.1%以
下、位相差Δφ=45°で出力V0がIOVになるよう
各定数を設定している。この時出力■。
は、(1)、 (7)式より V o ”12.73sinΔφ+a、X+a、X”+
a、X’・・・・・・(8) ここでa I=1.59xlO−” a s=2.84X10−’ a S−i、otxto−’ X =1.83sinΔφ となる。
Xは、(8)式におけるX5の値が、位相差Δφが60
゛(45°を包含する値として設定)において、10■
以上にならない値が設定しである。第7図において減衰
器20は、入力信号V、を、減衰し、Xに対応する■8
を出力する。乗算器21,22゜23は、(8)式にお
けるX3.)(Sに対応する■χ3゜Vx’を出力する
。係数設定回路24,25.26は、一種の増幅器で(
8)弐における係数aI+a3+a、に対応する利得が
設定される。各係数設定回路24,25.26の出力は
、加算器27において加算される。この加算された補正
1v。は、加算器29において入力信号■iと加算され
出力V0となる。その結果出力v0は、サグナック位相
差Δφに対し直線的に変化するようになる。第8図は、
この方法に試作した直線化回路の直線性の実測データを
示す。
このデータによれば、サグナック位相差が−45゜の時
0.07%の直線性を示しており、目標の0.1%以内
である。
以上は、入力信号としてVi−KsinΔφについての
み述べてきたが、 Vi =Ksin(nπ+Δφ) 、  Vt =Kc
os((2n+1)・π/2+Δφ)(n = 0 、
±1.±2・・・・・・)についても同様の直線化回路
で対応できる。
[発明が解決しようする問題点」 ジャイロの性能を以下の通り想定する。
・最大入力レート・・・・・・・・・・・・300’/
秒以上・出力バイアスのドリフト・・・・・・1°/時
以下・直線性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・団・o、1%以下ここで、光フアイバジャイロの出力
バイアスのドリフト性能を達成しようとすると直線化回
路のバイアスの安定性は、フルスケールに対し約0.9
 ppm以下の安定性が必要となる。この安定性は、最
大入カレート300’/秒における出力をIOVとする
と9μv以下ということになる。第9図に示すデータは
、第7図に示した方法によって試作した直線化回路のバ
イアスの温度特性データである。
この試作した直線化回路は、直線化の範囲をサグナック
位相差Δφとして60’  ぐらいまでとし、補正回路
で発生する補正量を所定の補正量より5倍大きくしてや
り、第9図に示すように減衰器19を配置し、補正量発
生回路28からの信号を115にし、所定の補正量vc
に戻してやった。この方法によれば、補正量発生回路2
8からのバイアス及び変動を115に下げることができ
る。
このようにして試作した回路の出力バイアスの温度係数
は、20〜68μV/’c程度あり、このままでは、光
フアイバジャイロの直線化回路には採用できない、ちな
みにこの回路の乗算器に使用している素子の出力オフセ
ット電圧ドリフトは、100μV/’C程度あり、この
回路の出力バイアスの温度係数を大きくしている。
一方第6図に示した方法による直線化回路は、試作して
ないが、D/A変換器15のバイアス温度係数は、良い
もので5ppm/”C程度である。ここで前例と同じよ
うに第8図に示すように減衰器16を配置するとD/A
変換器15によるバイアス温度係数は、出力端子12側
からみると115の1 pp+n/’Cになる。しかし
これでもジャイロバイアスの安定性が全体で0.9pp
m以下ということであるので温度係数としてはさらに1
桁さげる必要がある。
以上のように従来の直線化回路は、直線性は達成できて
も、入力ゼロにおけるバイアスの温度特性が悪く光フア
イバジャイロへの応用ができなかった。
この発明の目的は光フアイバジャイロに応用できる出力
バイアスの温度ドリフトが小さい直線化回路を提供する
ことにある。
r問題点を解決するための手段」 この発明によれば三角関数に比例する信号が誤差信号発
生回路に入力され、その誤差信号発生回路から前記三角
関数の逆関数の変数と三角関数の変数との差に比例する
信号が出力され、その信号はある大きさ以上の信号を通
過させる不感帯回路へ供給され、その不感帯回路の出力
は前記三角関数に比例する信号と加算手段で加算され、
三角関数の変数に対し実質的に比例する信号を得る。
「実施例」 この発明の実施例を第1図に示す。この発明は、図に示
すように補正量発生回路28の次段に不感帯回路30を
配置したことを特徴としている。全光ファイバジャイロ
の出力の直線性をフルスケールの0.1%程度とすると
正弦波出力及びΔφはΔφが小さい時はΔφに比例する
から位相差Δφとして9.5° ぐらいまでは、補正な
しで0.1%以内を達成できる。
したがって補正量発生回路28の後に、不感帯回路30
を配置することができる。第2図は、代表的な不感帯回
路を示し第3図は、その回路の特性を示す。
第2図において端子50は、入力端子で、端子51は出
力端子を示す、端子52.53は、第3図に示すように
入力信号itの不感帯を設定する端子で、抵抗R3とR
3及び抵抗R1とR3は、それぞれ正及び負の利得を決
定する。したがって不感帯内での入力信号2iの変化に
対しては、不感帯回路30の出力変化として現われない
ため、補正量発生回路2日からのバイアスの変動は、直
線化回路の出力端子19には現われなくなる。第4図は
、不感帯回路30を入れた場合の直線化回路の出力バイ
アスの温度特性を示す。これによると出力バイアスの温
度係数は、約0.67μV/”Cで第9図に示したもの
と比較すると30〜100倍程改善されている。又ジャ
イロ出力バイアスの安定性は前述の通り全体で0.9 
ppm以下ということであるが、不感帯回路30を入れ
た直線化回路の出力バイアスの温度係数は、pp+w表
示で、0.067ppm/”Cであるので十分満足のい
く値である。
「発明の効果」 以上述べたように直線化回路は入力ゼロにおけるバイア
ス温度特性が悪いが、これは不感帯回路30で抑圧され
る。なお、不感帯回路30の不感帯としては入力角速度
が最大300°/秒の時40°/秒程度とされる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による直線化回路の実施例を示すブロ
ック図、第2図は不感帯回路の代表的な回路例を示す接
続図、第3図は第2図で示した不感帯回路の特性を示す
図、第4図はこの発明による直線化回路の出力バイアス
の温度特性を示す図、第5図は光フアイバジャイロの機
能ブロック図、第6図は従来の直線化回路を示すブロッ
ク図、第7図は、従来の直線化回路の他の例を示すブロ
ック図、第8図は直線化回路の直線性のデータを示す図
、第9図は従来の直線化回路のバイアスの温度特性を示
す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)A、三角関数に比例する信号の入力を受けて前記
    三角関数の逆関数の変数と三角関数の 変数の差に比例する信号を実質的に発生す る誤差信号発生手段と、 B、前記誤差信号発生手段からの出力の内、ある大きさ
    以上の信号を通過させる不感帯 回路と、 C、前記三角関数の変数に対し実質的に比例する信号が
    得られるよう前記三角関数に比 例する信号に前記不感帯回路からの出力を 加算する加算手段と を具備した直線化回路。
JP28398387A 1987-11-09 1987-11-09 直線化回路 Pending JPH01124704A (ja)

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JP28398387A JPH01124704A (ja) 1987-11-09 1987-11-09 直線化回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0412221A (ja) * 1990-04-30 1992-01-16 Yamato Scale Co Ltd 計測器の経時誤差を補償する方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0412221A (ja) * 1990-04-30 1992-01-16 Yamato Scale Co Ltd 計測器の経時誤差を補償する方法及び装置

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