JPH03118415A - Interference measuring method, interference sensor, interference sensor circuit, interference sensor lsi, and optical fiber gyro apparatus - Google Patents

Interference measuring method, interference sensor, interference sensor circuit, interference sensor lsi, and optical fiber gyro apparatus

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JPH03118415A
JPH03118415A JP25729189A JP25729189A JPH03118415A JP H03118415 A JPH03118415 A JP H03118415A JP 25729189 A JP25729189 A JP 25729189A JP 25729189 A JP25729189 A JP 25729189A JP H03118415 A JPH03118415 A JP H03118415A
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JP
Japan
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signal
interference
frequency
phase
waveform
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Application number
JP25729189A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Obo
茂 於保
Hisao Sonobe
久雄 園部
Junichi Makino
牧野 淳一
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03118415A publication Critical patent/JPH03118415A/en
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Abstract

PURPOSE:To measure with high accuracy in a wide dynamic range by measuring time information of a characteristic point of time waveforms of an interference wave signal resulting from the interference of waves to be interfered and calculating the phase difference between the waves to be interfered. CONSTITUTION:A light beam from a light source 10 is, through a fiber coupler 21 and a polarizer 30, incident upon a fiber coupler 22, where it is divided into two beams spreading right and left around a fiber loop 40. The phase of the light beams is modulated at one end of the loop by a phase modulator 50 in correspondence to a modulating signal generated from a phase modulator driving circuit 60 and then returned to the coupler 22. Accordingly, the light beams are coupled again to be an interference light. The interference light advances in a reverse direction from the coupler 22 to return to the coupler 21 through the polarizer 30. Then, the light is divided by the coupler 21 and a part of the light reaches a photoelectric converter circuit 70 to be detected as an interference signal. The angular velocity of rotation is extracted from this interference signal in a signal processing circuit 100.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は波動の干渉を利用した計測方法に係り、特に位
相変調手段を備えた干渉センサや干渉センサLSI、お
よび、それらを利用した光ファイバジャイロ装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a measurement method using wave interference, and particularly relates to an interference sensor or an interference sensor LSI equipped with a phase modulation means, and an optical fiber using the same. Regarding a gyro device.

[従来の技術] 光の干渉を利用した計測装置、あるいはセンサは、高い
精度で物理量を測定する手段として広く用いられている
。たとえば、回転角速度を検出するセンサである光ファ
イバジャイロは、光フアイバループを互いに逆方向に伝
播する二つの光波の干渉を測定原理とするものである。
[Prior Art] Measuring devices or sensors that utilize optical interference are widely used as means for measuring physical quantities with high precision. For example, an optical fiber gyro, which is a sensor that detects rotational angular velocity, uses the measurement principle of interference between two light waves propagating in opposite directions through an optical fiber loop.

すなわち、干渉光の位相差計測により回転角速度を得る
ものである。
That is, the rotational angular velocity is obtained by measuring the phase difference of interference light.

従来より、こうした干渉計測では光変調器を光学系に導
入し、変調により発生する交流信号を処理することによ
り、測定性能を改善する方法が種々考案されている。た
とえば特開昭56−94680号公報で述べられている
光ファイバジャイロでは1位相変調器を使用することに
より、角速度零点での感度向上を図っている。
Conventionally, in such interferometric measurements, various methods have been devised to improve measurement performance by introducing an optical modulator into an optical system and processing alternating current signals generated by modulation. For example, the optical fiber gyro described in Japanese Patent Application Laid-open No. 56-94680 uses a single phase modulator to improve sensitivity at zero angular velocity.

こうした変調を用いた干渉計測においては、位相差、あ
るいは被検出物理量を測定する手段として、干渉光を光
電変換して得られる干渉信号について、周波数成分に着
目した方法が従来より用いられている。上記特開昭56
−94680号公報で述べられている光ファイバジャイ
ロでも、変調周波数について同期検出する方法が採られ
ている。
In interferometric measurements using such modulation, a method that focuses on frequency components of an interference signal obtained by photoelectrically converting interference light has conventionally been used as a means of measuring phase difference or a physical quantity to be detected. The above-mentioned Japanese Patent Application Publication No. 1983
The optical fiber gyro described in Japanese Patent No. -94680 also employs a method of synchronously detecting the modulation frequency.

また、特開昭63−38111号公報、あるいはエレク
トロニクス・レター19 (1983年)第997頁が
ら第999頁(Electronics Latter
s、 19 (1983) pp、997−999)に
おいて論じられている光ファイバジャイロでも、同じく
干渉信号の周波数成分に着目した信号処理方法が用いら
れている。
In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. 63-38111 or Electronics Letter 19 (1983) pages 997 to 999 (Electronics Latter
In the optical fiber gyro discussed in J. S., 19 (1983) pp. 997-999), a signal processing method that similarly focuses on the frequency components of interference signals is used.

[発明が解決しようとする問題点1 以上の従来技術は、干渉計の位相差を干渉信号の周波数
分析により求めるため、干渉信号、もしくは、干渉信号
に含まれる様々な周波数成分の振幅測定が不可欠である
[Problem to be Solved by the Invention 1] In the above conventional technology, the phase difference of the interferometer is determined by frequency analysis of the interference signal, so it is essential to measure the amplitude of the interference signal or various frequency components contained in the interference signal. It is.

このため高精度測定には、精度の高い演算増幅器やアナ
ログ/ディジタル変換器などが必要であり、電子回路が
複雑化する点で問題があった。
For this reason, high-precision measurements require highly accurate operational amplifiers, analog/digital converters, etc., which poses a problem in that the electronic circuit becomes complicated.

この問題は、また、以上の従来技術を、ディジタル回路
で実現すると複雑大規模化し、LSI化が困難であるで
あるという問題点としても捕らえられる。アナログ回路
のLSI化は困難であるからである。
This problem can also be seen as a problem in that if the above-mentioned conventional technology is implemented using a digital circuit, it becomes complicated and large-scale, and it is difficult to implement it into an LSI. This is because it is difficult to implement an analog circuit into an LSI.

また、信号振幅をリニア回路で高精度に測定するのは実
際上、大きな困難があり、干渉計測のダイナミックレン
ジが制限されるという問題点があった・ 本発明の目的、は、複雑なリニア回路を用いることなく
、高精度かつダイナミックレンジの広い測定を実現しう
る干渉測定方法、干渉センサ、干渉センサ回路、干渉セ
ンサLSI、および、これらを利用した光ファイバジャ
イロ装置を提供することにある。
In addition, it is practically difficult to measure signal amplitude with high precision using a linear circuit, and there is a problem that the dynamic range of interference measurement is limited. It is an object of the present invention to provide an interference measurement method, an interference sensor, an interference sensor circuit, an interference sensor LSI, and an optical fiber gyro device using these, which can realize measurement with high precision and a wide dynamic range without using.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、前記目的達成のために、被干渉波動による干
渉波動信号の時間波形特徴点の時間情報を測定し、測定
結果より被干渉波動相互間の位相差を算出することを特
徴とする干渉測定方法を提供する。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the present invention measures the time information of the time waveform feature points of the interference wave signal caused by the interfered waves, and determines the position between the interfered waves from the measurement result. Provided is an interference measurement method characterized by calculating a phase difference.

また、本発明は、前記目的を達成するために。Moreover, the present invention aims to achieve the above object.

干渉波動信号の時間波形の波形特徴点を抽出する手段と
、抽出した波形特徴点相互間の時間間隔、または、波形
特徴点と被干渉波動に関連した所定の時間基準点との時
間間隔を計測する手段を有することを特徴とする干渉セ
ンサを提供する。
A means for extracting waveform feature points of a time waveform of an interference wave signal, and measuring a time interval between the extracted waveform feature points or a time interval between the waveform feature point and a predetermined time reference point related to the interfered wave. Provided is an interference sensor characterized by having means for.

また、駆動信号に応じた位相変調量で被干渉信号を位相
変調する位相変調手段と、位相変調を施した被干渉信号
である被干渉波動による干渉波動信号の時間波形の波形
特徴点を抽出する手段と。
In addition, a phase modulation means phase-modulates the interfered signal with a phase modulation amount corresponding to the drive signal, and a waveform feature point of the time waveform of the interference wave signal by the interfered wave, which is the phase-modulated interfered signal, is extracted. With means.

抽出した波形特徴点相互間の時間間隔、または、波形特
徴点と前記位相変調手段の駆動信号の所定の時間基準点
との時間間隔を計測する手段とを有することを特徴とす
る干渉センサをも提供する。
An interference sensor comprising means for measuring a time interval between extracted waveform feature points or a time interval between a waveform feature point and a predetermined time reference point of a drive signal of the phase modulation means. provide.

なお、この干渉センサにおいて、前記位相変調は、駆動
信号として周期信号を用いることが望ましく、さらには
、また、前記時間間隔の計測値を利用して検出した前記
位相変調による位相変調量に基づき、位相変調量を補償
する手段を備えることが望ましい。
In this interference sensor, it is preferable that the phase modulation uses a periodic signal as a drive signal, and furthermore, based on the amount of phase modulation by the phase modulation detected using the measured value of the time interval, It is desirable to provide means for compensating the amount of phase modulation.

また、前記各干渉センサは、干渉信号の時間波形の波形
の極大点または極小点または波形中心を前記波形特徴点
とすることが望ましく、また、前記所定の時間基準点と
の時間間隔に基づいて、前記波形特徴点の種別を識別す
ることが望ましい。
Further, each of the interference sensors desirably sets a maximum point or a minimum point or a waveform center of the time waveform of the interference signal as the waveform feature point, and also sets the waveform characteristic point based on the time interval from the predetermined time reference point. , it is desirable to identify the type of the waveform feature point.

また、前記位相変調駆動信号と異なる周波数で、振幅特
性が所定の高次周波数成分まで平坦な周波数スペククト
ルを有する局部発振信号を用いて、被干渉波動源の強度
を変調する手段を備えても良い。
Further, it may include means for modulating the intensity of the interfered wave source using a local oscillation signal having a frequency spectrum different from that of the phase modulation drive signal and whose amplitude characteristics are flat up to a predetermined high-order frequency component. .

さらに、本発明は、前記目的達成のために、駆動信号に
応じた位相変調量で被干渉信号を位相変調する位相変調
手段と、位相変調を施した被干渉信号である被干渉波動
による干渉波動信号の時間波形の波形特徴点を抽出する
手段と、抽出した波形特徴点の時間タイミングに対応し
た位相を持つ周期信号である計測対象信号を発生する計
測対象信号発生手段と、前記駆動信号の時間波形から抽
出した所定の時間タイミングに対応した位相を持つ周期
信号である計測基準信号を発生する計測基準信号発生手
段と、 前記計測対象信号の周波数を変換する第1の周波数変換
手段と、 前記計測基準信号の周波数を変換する第2の周波数変換
手段と、 第1の周波数変換手段の出力する信号と第2の周波数変
換手段の出力する信号の位相差を計測する手段と、 を有することを特徴とする干渉センサを提供する。
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a phase modulation means for phase modulating an interfered signal with an amount of phase modulation according to a drive signal, and an interference wave generated by the interfered wave, which is a phase modulated interfered signal. means for extracting a waveform feature point of a time waveform of a signal; a measurement target signal generating means for generating a measurement target signal which is a periodic signal having a phase corresponding to the time timing of the extracted waveform feature point; measurement reference signal generation means for generating a measurement reference signal which is a periodic signal having a phase corresponding to a predetermined time timing extracted from a waveform; a first frequency conversion means for converting the frequency of the measurement target signal; and a first frequency conversion means for converting the frequency of the measurement target signal; A second frequency conversion means for converting the frequency of the reference signal; and a means for measuring the phase difference between the signal output from the first frequency conversion means and the signal output from the second frequency conversion means. An interference sensor is provided.

また、前記目的達成のために、駆動信号に応じた位相変
調量で被干渉信号を位相変調する位相変調手段と、駆動
信号の周波数を変換する第1の周波数変換手段と、位相
変調を施した被干渉信号である被子〇波動による干渉信
号の周波数を変換する第2の周波数変換手段と、周波数
変換した干渉信号の時間波形の波形特徴点を抽出する手
段と、抽出した波形特徴点相互間の時間間隔、または、
周波数変換した駆動信号の時間波形から抽出した時間基
準点と抽出した波形特徴点との時間間隔を計測する手段
と、を有することを特徴とする干渉センサを提供する。
Further, in order to achieve the above object, a phase modulation means for phase modulating the interfered signal with an amount of phase modulation according to the drive signal, a first frequency conversion means for converting the frequency of the drive signal, and a first frequency conversion means for performing phase modulation. a second frequency conversion means for converting the frequency of the interference signal due to the interference signal, which is the interference signal; a means for extracting the waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference signal; time interval, or
An interference sensor is provided, comprising means for measuring a time interval between a time reference point extracted from a time waveform of a frequency-converted drive signal and a waveform feature point extracted.

なお、これらの周波数変換手段を備えた干渉センサにお
いては、前記各周波数変換手段は、前記位相変調駆動信
号と異なる周波数で、振幅特性が所定の高次周波数成分
まで平坦な周波数スペククトルを有する局部発振信号を
用いて、被周波数変換信号を周波数変換することが望ま
しい。また、前記各周波数変換手段を、乗算器とフィル
タ回路から成る周波数変換回路で実現しても良く、ある
いは、前記、局部発振信号、計測対象信号、および計測
基準信号は、各々、矩形波とし、前記各周波数変換手段
を、排他的論理和回路とフィルタ回路から成る周波数変
換回路で実現しても良い。
In addition, in the interference sensor equipped with these frequency conversion means, each of the frequency conversion means generates a local oscillation signal having a frequency spectrum whose amplitude characteristic is flat up to a predetermined high-order frequency component at a frequency different from the phase modulation drive signal. It is desirable to frequency-convert the frequency-converted signal using the signal. Further, each of the frequency conversion means may be realized by a frequency conversion circuit consisting of a multiplier and a filter circuit, or the local oscillation signal, the measurement target signal, and the measurement reference signal are each a rectangular wave, Each of the frequency conversion means may be realized by a frequency conversion circuit consisting of an exclusive OR circuit and a filter circuit.

さらに1本発明は、前記目的信性のために、前記の干渉
センサと、該干渉センサの計測結果より角速度を算出す
る手段とを有することを特徴とする光ファイバジャイロ
装置を提供する。
Furthermore, one aspect of the present invention provides an optical fiber gyro device characterized by having the above-mentioned interference sensor and means for calculating an angular velocity from the measurement result of the interference sensor for the purpose reliability.

また、本発明は、前記目的達成のために、物理量情報を
含む干渉波動の時間波形特徴点の時間情報を測定する測
定部と、該測定部の測定結果より前記物理量を算出する
演算部とを有することを特徴とする干渉センサ回路また
は干渉センサLSIを提供する。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a measurement unit that measures time information of a time waveform feature point of an interference wave including physical quantity information, and a calculation unit that calculates the physical quantity from the measurement result of the measurement unit. An interference sensor circuit or an interference sensor LSI is provided.

また、物理量に対応した位相差を持つ被干渉波動の干渉
による干渉波動信号の時間波形の波形特徴点相互間の時
間間隔、または、波形特徴点と被干渉波動に関連する所
定の時間基準点との時間間隔、または、周波数変換され
た干渉波動信号の時間波形の波形特徴点相互間の時間間
隔、または。
In addition, the time interval between the waveform feature points of the time waveform of the interference wave signal due to the interference of interfered waves having a phase difference corresponding to a physical quantity, or the time interval between the waveform feature points and a predetermined time reference point related to the interfered wave. , or the time interval between waveform feature points of a time waveform of a frequency-converted interference wave signal, or.

周波数変換された干渉波動信号の時間波形の波形特徴点
と周波数変換された被干渉波動に関連する所定の時間基
準点との時間間隔を計測するカウンタ部と、該カウンタ
部のカウント結果より前記物理量を算出する演算部とを
有することを特徴とする干渉センサ回路または干渉セン
サLSIをも提供する。
a counter unit that measures the time interval between a waveform feature point of the time waveform of the frequency-converted interference wave signal and a predetermined time reference point related to the frequency-converted interfered wave; and a counter unit that measures the physical quantity based on the count result of the counter unit. The present invention also provides an interference sensor circuit or an interference sensor LSI characterized by having an arithmetic unit that calculates .

なお、前記各干渉センサは、干渉信号振幅レベルの、所
定の閾値レベルに対する高低に基づき。
Note that each of the interference sensors is determined based on the level of the interference signal amplitude relative to a predetermined threshold level.

前記波形特徴点を識別しても良い。The waveform feature points may be identified.

また、前記各時間を計測する手段はディジタル計数回路
であることが望ましい。この場合、該ディジタル計数回
路の計数クロックは、干渉センサの測定結果を利用する
電子システムのシステムクロックから抽出するのが望ま
しい。
Further, it is preferable that the means for measuring each time is a digital counting circuit. In this case, the counting clock of the digital counting circuit is preferably extracted from the system clock of the electronic system that utilizes the measurement results of the interference sensor.

[作用] 本発明に係る干渉測定方法によれば、被干渉波動の位相
差は、干渉波動信号の時間波形特徴点の時間情報を測定
、および、その測定結果よりの被干渉波動相互間の位相
差の算出により求められる。
[Operation] According to the interference measurement method according to the present invention, the phase difference of the interfered waves can be determined by measuring the time information of the time waveform feature points of the interference wave signal and by calculating the phase difference between the interfered waves based on the measurement result. It is obtained by calculating the phase difference.

また、本発明に係る干渉センサによれば、干渉波動信号
の時間波形の波形特徴点を抽出し、抽出した波形特徴点
相互間の時間間隔、または、波形特徴点と被干渉波動に
関連した所定の時間基準点との時間間隔を計測する。こ
の計測した時間間隔より被干渉波動相互間の位相差また
は位相差に表れている物理量を求めることができる。
Further, according to the interference sensor of the present invention, the waveform feature points of the time waveform of the interference wave signal are extracted, and the time interval between the extracted waveform feature points or a predetermined time interval related to the waveform feature point and the interfered wave is determined. Measure the time interval from the time reference point. From this measured time interval, the phase difference between the interfered waves or the physical quantity appearing in the phase difference can be determined.

また、本発明に係る干渉センサによれば、位相変調手段
が被干渉信号を位相変調することにより被干渉波動相互
間の干渉位相差を調整し、位相変調を施した被干渉波動
相互の干渉による干渉波動信号の時間波形の波形特徴点
を抽出し、抽出した波形特徴点相互間の時間間隔、また
は、波形特徴点と前記位相変調手段の駆動信号の所定の
時間基準点との時間間隔を計測する。なお、干渉、セン
サの構成および処理の簡単化のために、前記位相変調は
、駆動信号として周期信号を用いて被干渉波動を位相変
調するのが望ましく、また、精度向上のために、前記時
間間隔の計測値を利用して検出した前記位相変調に起因
する位相変調量に基づき、位相変調量を補償することが
望ましい。
Further, according to the interference sensor according to the present invention, the phase modulation means adjusts the interference phase difference between the interfered waves by phase modulating the interfered signal, and the interference between the interfered waves subjected to phase modulation is Extracting waveform feature points of the time waveform of the interference wave signal, and measuring the time interval between the extracted waveform feature points, or the time interval between the waveform feature points and a predetermined time reference point of the drive signal of the phase modulation means. do. Note that in order to simplify interference, sensor configuration, and processing, it is preferable that the phase modulation is performed by using a periodic signal as a drive signal to phase-modulate the interfered wave. It is desirable to compensate the amount of phase modulation based on the amount of phase modulation caused by the phase modulation detected using the measured value of the interval.

また、干渉信号の時間波形の波形の極大点または極小点
または波形中心を前記波形特徴点とすることが望ましく
、また、前記所定の時間基準点との時間間隔に基づいて
、前記波形特徴点の種別を識別することが望ましい。処
理の簡単化のためである。
Further, it is preferable that the maximum point or the minimum point or the waveform center of the time waveform of the interference signal be set as the waveform feature point, and based on the time interval with the predetermined time reference point, the waveform feature point is It is desirable to identify the type. This is to simplify processing.

また、前記位相変調駆動信号と異なる周波数で、振幅特
性が所定の高次周波数成分まで平坦な周波数スペククト
ルを有する局部発振信号を用いて、被干渉波動源の強度
を変調する手段を備え、その干渉波動を計測するように
しても良い。
Further, means is provided for modulating the intensity of the interfered wave source using a local oscillation signal having a frequency spectrum whose amplitude characteristic is flat up to a predetermined high-order frequency component at a frequency different from the phase modulation drive signal, Wave motion may also be measured.

また、本発明に係る干渉センサによれば、位相変調手段
が被干渉信号を位相変調することにより被干渉波動相互
間の干渉位相差を調整し、位相変調を施した被干渉波動
相互の干渉による干渉波動信号の時間波形の波形特徴点
を抽出し、この抽出した波形特徴点の時間タイミングに
対応した位相を持つ周期信号である計測対象信号と、位
相変調駆動信号の時間波形から抽出した所定の時間タイ
ミングに対応した位相を持つ周期信号である計測基準信
号を発生し、これら計測対象信号と計ヨ11基準信号の
周波数を変換した後、2つの信号の位相差を計測する。
Further, according to the interference sensor according to the present invention, the phase modulation means adjusts the interference phase difference between the interfered waves by phase modulating the interfered signal, and the interference between the interfered waves subjected to phase modulation is The waveform feature points of the time waveform of the interference wave signal are extracted, and the measurement target signal, which is a periodic signal with a phase corresponding to the time timing of the extracted waveform feature points, and a predetermined signal extracted from the time waveform of the phase modulation drive signal are A measurement reference signal, which is a periodic signal having a phase corresponding to the time timing, is generated, and after converting the frequencies of these measurement target signals and the total reference signal, the phase difference between the two signals is measured.

また、本発明に係る干渉センサによれば、位相変調手段
が被干渉信号を位相変調することにより被干渉波動相互
間の干渉位相差をyA整し、位相変調を施した被干渉波
動相互の干渉による干渉波動信号の周波数と位相変!g
llIi動信号の周波数とを変換した後、周波数変換し
た干渉信号の時間波形の波形特徴点を抽出し、抽出した
波形特徴点相互間の時間間隔、または、周波数変換した
位相変調駆動信号の時間波形から抽出した時間基準点と
抽出した波形特徴点との時間間隔を計測する。
Further, according to the interference sensor according to the present invention, the phase modulation means adjusts the interference phase difference between the interfered waves by yA by phase modulating the interfered signal, and the interference between the phase modulated interfered waves Frequency and phase change of interference wave signal due to! g
After converting the frequency of the llIi motion signal, extract the waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference signal, and calculate the time interval between the extracted waveform feature points or the time waveform of the frequency-converted phase modulation drive signal. The time interval between the time reference point extracted from and the extracted waveform feature point is measured.

なお、これらの周波数変換手段を備えた干渉センサにお
いては、前記各周波数変換手段は、前記位相変調駆動信
号と異なる周波数で、振幅特性が所定の高次周波数成分
まで平坦な周波数スペククトルを有する局部発振信号を
用いて、被周波数変換信号を周波数変換することが望ま
しい。原時間波形を周波数変換後も保存できるからであ
る。
In addition, in the interference sensor equipped with these frequency conversion means, each of the frequency conversion means generates a local oscillation signal having a frequency spectrum whose amplitude characteristic is flat up to a predetermined high-order frequency component at a frequency different from the phase modulation drive signal. It is desirable to frequency-convert the frequency-converted signal using the signal. This is because the original time waveform can be saved even after frequency conversion.

また1周波数変換手段は、乗算器とフィルタ回路から成
る周波数変換回路で実現しても良く、この場合、フィル
タ回路は、被変換信号と局発振信号が乗じられた信号の
所定の低周波成分のみを取り出す。
Further, the one frequency conversion means may be realized by a frequency conversion circuit consisting of a multiplier and a filter circuit. In this case, the filter circuit only converts a predetermined low frequency component of the signal to be converted and the signal multiplied by the local oscillation signal. Take out.

あるいは、前記、局部発振信号、計測対象信号、および
計測基準信号は、各々、矩形波とし、これらの信号を排
他的論理和回路、フィルタ回路の順に作用させても良い
Alternatively, the local oscillation signal, measurement target signal, and measurement reference signal may each be rectangular waves, and these signals may be applied to an exclusive OR circuit and a filter circuit in this order.

また1本発明に係る光ファイバジャイロ装置によれば、
光フアイバループを逆回りに進む光の干渉波動信号に位
相差として表れるサニヤック効果を、前記干渉センサに
より測定し、光フアイバループの回転角速度を求める。
Furthermore, according to the optical fiber gyro device according to the present invention,
The Sagnac effect, which appears as a phase difference in the interference wave signal of light traveling in the opposite direction through the optical fiber loop, is measured by the interference sensor, and the rotational angular velocity of the optical fiber loop is determined.

また、本発明に係る干渉センサ回路または干渉センサL
SIによれば、測定部は物理量情報を含む干渉波動の時
間波形特徴点の時間情報を測定し、演算部は該測定部の
測定結果より前記物理量を算出する。
Moreover, the interference sensor circuit or interference sensor L according to the present invention
According to SI, a measurement unit measures time information of a time waveform feature point of an interference wave that includes physical quantity information, and a calculation unit calculates the physical quantity from the measurement result of the measurement unit.

また、本発明に係る干渉センサ回路または干渉センサL
SIによれば、カウンタ部は、物理量に対応した位相差
を持つ被干渉波動の干渉による干渉波動信号の時間波形
の波形特徴点相互間の時間間隔、または、波形特徴点と
被干渉波動に関連する所定の時間基準点との時間間隔、
または、周波数変換された干渉波動信号の時間波形の波
形特徴点相互間の時間間隔、または、周波数変換された
干渉波動信号の時間波形の波形特徴点と周波数変換され
た被干渉波動に関連する所定の時間基準点との時間間隔
を計測し、演算部は該カウンタ部のカウント結果より前
記物理量を算出する。
Moreover, the interference sensor circuit or interference sensor L according to the present invention
According to SI, the counter section measures the time interval between waveform feature points of the time waveform of an interference wave signal due to interference of interfered waves having a phase difference corresponding to a physical quantity, or the time interval between waveform feature points and the interfered wave. the time interval with respect to a predetermined time reference point,
Or, the time interval between the waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference wave signal, or the predetermined time interval between the waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference wave signal and the frequency-converted interfered wave. The calculation unit calculates the physical quantity from the count result of the counter unit.

以上のように、本発明によれば、被干渉波動相互間の位
相差を、時間計測により求めるが、時間計測はディジタ
ル計数回路等により高精度に計測可能であり、高精度の
アナログ/ディジタル変換器等を用いることなく実現で
きる。特に、ディジタル計数回路は集積回路技術の適用
が容易であるばかりではなく、回路の動作周波数、つま
り計数クロックを高速にすることにより高分解能化が図
れる。したがって、回路の高速化によりダイナミックレ
ンジを拡大することが可能である。
As described above, according to the present invention, the phase difference between interfered waves is determined by time measurement, and time measurement can be performed with high precision using a digital counting circuit or the like, and high precision analog/digital conversion can be performed. This can be achieved without using any equipment. In particular, digital counting circuits are not only easy to apply integrated circuit technology to, but also can achieve high resolution by increasing the operating frequency of the circuit, that is, the counting clock. Therefore, it is possible to expand the dynamic range by increasing the speed of the circuit.

(以下余白) [実施例] 以下、本発明の実施例を、光ファイバジャイロ装置への
適用を例に取り説明する。
(The following is a blank space) [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described using an example of application to an optical fiber gyro device.

第1図は位相変調方式光ファイバジャイロの光学系構成
である。この光学系は、特開昭56−94680号公報
に開示されている光ファイバジャイロと本質的には同じ
光学系構成であるが、特開昭56−94680号公報に
開示されているものと異なり、特に位相変調周波数を限
定するものではない。
FIG. 1 shows the optical system configuration of a phase modulation type optical fiber gyro. This optical system has essentially the same optical system configuration as the optical fiber gyro disclosed in JP-A-56-94680, but it is different from that disclosed in JP-A-56-94680. However, the phase modulation frequency is not particularly limited.

以下、本光学系における干渉信号の発生について本発明
を説明する上で必要な範囲を述べる。
Hereinafter, the range necessary for explaining the present invention regarding the generation of interference signals in this optical system will be described.

回転検出の詳細な原理は特開昭56−94680号など
に述べられているので、記載を省略する。
The detailed principle of rotation detection is described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-94680, etc., so the description thereof will be omitted.

光源10からの光ビームは、第1のファイバカップラ2
1、偏光子30を経て伝播し、第2のファイバカップラ
22に到達し、ここで分岐してファイバループ40を左
、および右回りに伝播する二つの光ビームとなる。これ
らの光ビームは位相変調器5oにより、ループの一端で
1位相変調器駆動回路60の発生する変調信号に応じて
光位相を変調された後、ファイバカップラ22に至り、
再び結合して干渉光となる。
A light beam from a light source 10 is transmitted to a first fiber coupler 2
1. The light beam propagates through the polarizer 30 and reaches the second fiber coupler 22, where it is split into two light beams that propagate counterclockwise and clockwise through the fiber loop 40. These light beams are modulated in optical phase by a phase modulator 5o according to a modulation signal generated by a 1-phase modulator drive circuit 60 at one end of the loop, and then reach the fiber coupler 22.
They combine again to become interference light.

この干渉光はファイバカップラ22がら逆方向に進行し
、偏光子30を経て、第1のファイバカップラ21に戻
る。
This interference light travels in the opposite direction from the fiber coupler 22, passes through the polarizer 30, and returns to the first fiber coupler 21.

干渉光は第1のファイバカップラ21において分岐し、
その一部がフォトダイオード等を用いた光電変換回路7
0に至り、干渉信号として検出される。
The interference light is split at the first fiber coupler 21,
Photoelectric conversion circuit 7, part of which uses photodiodes etc.
0 and is detected as an interference signal.

信号処理回路100はこの干渉信号から回転角速度を抽
出するものである。
The signal processing circuit 100 extracts the rotational angular velocity from this interference signal.

ここで、信号処理回路100の説明に先立ち、干渉信号
の性質について述べ、本発明の着眼点を再度確認し、本
実施例での応用を明確にする。
Here, before explaining the signal processing circuit 100, the properties of the interference signal will be described, the focus of the present invention will be reconfirmed, and the application in this embodiment will be clarified.

干渉信号をPとすると干渉の原理から、これを(1)、
(2)式で表すことができる。
If the interference signal is P, from the principle of interference, this can be expressed as (1),
It can be expressed by equation (2).

P = I (]、 + υcosψ)(1)ψ=φS
+φ(1)−φ(七−で)(2)ただし、ψ は光位相
差、Pは干渉光の強度、υ は干渉計の可視度(コント
ラスト)、φSは光フアイバループの回転角速度に比例
したサニヤック位相差である。また、τ はファイバル
ープを伝播する光波の伝播遅延時間であり、(3)式で
与えられる。
P = I (], + υ cos ψ) (1) ψ = φS
+φ (1) −φ (7-) (2) where ψ is the optical phase difference, P is the intensity of the interference light, υ is the visibility (contrast) of the interferometer, and φS is proportional to the rotational angular velocity of the optical fiber loop. This is the Sagnac phase difference. Further, τ is the propagation delay time of the light wave propagating through the fiber loop, and is given by equation (3).

τ = nα/ c              (3
)ここに n はファイバの屈折率、Q はファイバ長
さ、Cは光速度である。
τ = nα/c (3
) where n is the refractive index of the fiber, Q is the fiber length, and C is the speed of light.

本実施例においては、位相変調信号として周期Tの正弦
波を用いた場合を例にとり説明する。
In this embodiment, an example will be explained in which a sine wave with a period T is used as the phase modulation signal.

この場合、位相変調器50の特性を理想的とすると、前
記の光位相差 ψ は、(4)〜(6)式で表せる。
In this case, assuming that the characteristics of the phase modulator 50 are ideal, the optical phase difference ψ can be expressed by equations (4) to (6).

ψ=φS+ηCO8θ               
(4)020m(t−τ/2)           
  (5)η=2φm 5in(ωmτ/2)    
        (6)ここで η は実効位相変調指
数、ωm=2π/Tは変調角周波数、φmは変調振幅で
ある。
ψ=φS+ηCO8θ
(4) 020m (t-τ/2)
(5) η=2φm 5in (ωmτ/2)
(6) Here, η is the effective phase modulation index, ωm=2π/T is the modulation angular frequency, and φm is the modulation amplitude.

以下、第1の実施例について説明する。The first example will be described below.

第1の実施例では、干渉信号時間波形の極大、極小点を
、波形特徴点として着目する。
In the first embodiment, attention is focused on the maximum and minimum points of the interference signal time waveform as waveform feature points.

極大、極小点では必要条件として、干渉信号の微分信号
について(7)式が成立する。
At the maximum and minimum points, equation (7) holds true for the differential signal of the interference signal as a necessary condition.

d P/d t = −I v ωmy7sinθsi
nψ=O(7)ただし、dφs/dt40.d 77/
dt’40  を仮定した。
d P/d t = −I v ωmy7sinθsi
nψ=O(7) However, dφs/dt40. d 77/
dt'40 was assumed.

したがって、 sin O= Olまたは sinψ=Oとなる時刻 
t において干渉信号は極値をとる。
Therefore, the time when sin O= Ol or sinψ=O
At t, the interference signal takes an extreme value.

ここで、第1の実施例では光ファイバジャイロの設計条
件として、次の(8)〜(10)式を設定する。
Here, in the first embodiment, the following equations (8) to (10) are set as design conditions for the optical fiber gyro.

■実効位相変調指数: π/2≦η〈π  (8)■被
測定位相差  : 1φsl<π/2  (9)■光位
相差    = 1ψ1〈π   (10)この条件の
基では、干渉信号時間波形は第2図に示すような時間波
形となり1位相変調器号の一周期中に4ケの極大、極小
点が現われる。
■Effective phase modulation index: π/2≦η〈π (8) ■Measured phase difference: 1φsl<π/2 (9) ■Optical phase difference = 1ψ1〈π (10) Under this condition, the interference signal time The waveform becomes a time waveform as shown in FIG. 2, and four maximum and minimum points appear during one cycle of one phase modulator signal.

sinθ=0 の解を01、θ3とし、sinψ=Oの
解を02、θ4 とすると、θ1=Oを基準として、θ
3=π となり、また(4)、(9)式より、φS=−
ηcosθ2=−ηcosθ4      (11)が
成立する。
Let the solution of sinθ=0 be 01, θ3, and the solution of sinψ=O be 02, θ4, then with θ1=O as the reference, θ
3=π, and from equations (4) and (9), φS=-
ηcosθ2=−ηcosθ4 (11) holds true.

したがって、極大点θ2、θ4の時間位置は被測定光位
相差 φS(本実施例の場合回転角速度に比例)に応じ
て(11)式に従い変化する。
Therefore, the time positions of the maximum points θ2 and θ4 change according to equation (11) according to the measured light phase difference φS (proportional to the rotational angular velocity in this embodiment).

また極少点θ1、θ3は φSに依存しない不動点であ
る。η は位相変調器特性および位相変調器駆動信号に
より決まる定数である。
Moreover, the minimum points θ1 and θ3 are fixed points that do not depend on φS. η is a constant determined by the phase modulator characteristics and the phase modulator drive signal.

そこで、θ1(または θ3)に対するθ2(または 
θ4)の位相差を計測すれば、(11)式を用いて被測
定位相差φSが求まる。
Therefore, θ2 (or
By measuring the phase difference θ4), the measured phase difference φS can be found using equation (11).

また、(4)式より、第2図において、(4)式より0
2と03=π、θ4と03=πの位相距離は等しいので
、02と04の位相差を計測しても、(11)式を用い
て被測定位相差φSが求めることができる。
Also, from equation (4), in Fig. 2, from equation (4), 0
Since the phase distances between 2 and 03=π and θ4 and 03=π are equal, even if the phase difference between 02 and 04 is measured, the measured phase difference φS can be obtained using equation (11).

以上の極大、極小点の位相差計測は、すなわち、(5)
式より、各点の時間間隔測定と等価である、よって、本
実施例においては、この時間差を測定する。
The phase difference measurement of the above maximum and minimum points is as follows: (5)
From the equation, it is equivalent to measuring the time interval at each point. Therefore, in this embodiment, this time difference is measured.

時間間隔測定の時間基準としては、高精度かつ高安定の
クロックが水晶発振器等で比較的簡単に得られる。また
、高速のクロックを使用により、分解能を増すことがで
き、計測の有効数字の桁数。
As a time reference for time interval measurement, a highly accurate and highly stable clock can be obtained relatively easily using a crystal oscillator or the like. Additionally, by using a faster clock, you can increase the resolution and number of significant digits in your measurements.

つまりダイナミックレンジを拡大できる。In other words, the dynamic range can be expanded.

また、(11)式から明らかなように、回転角速度の零
点であるφS=Oの時は、cosθ2 = cosθ4
=0、つまり θ2=04 = 90’±180°であ
る。
Furthermore, as is clear from equation (11), when φS=O, which is the zero point of the rotational angular velocity, cosθ2 = cosθ4
=0, that is, θ2=04 = 90'±180°.

したがって、φS≠0においては、φS=±TlCO3
(90’+八〇)=±η5in(八〇)と表すことがで
きる。正弦関数である±η5in(Δθ)の、値の変化
に対する位相の変化は、その零点、すなわち、φS=±
ηsin (Δθ)=0の近傍において最も大きい。
Therefore, when φS≠0, φS=±TlCO3
It can be expressed as (90'+80)=±η5in(80). The change in phase with respect to the change in value of ±η5in (Δθ), which is a sine function, is at its zero point, that is, φS=±
It is largest near ηsin (Δθ)=0.

一方(5)式より、時間位置の変化は、その位相変化に
比例する。
On the other hand, according to equation (5), the change in time position is proportional to the change in phase.

したがって、本実施例に係るθ2.04点の時間位置測
定によるφSの測定は、φS=0近傍において、その測
定感度を最大とすることができる。
Therefore, in the measurement of φS by time position measurement at the θ2.04 point according to this embodiment, the measurement sensitivity can be maximized near φS=0.

このように、本発明の狙いは、高精度の時間測定を利用
して、干渉計測の容易化と性能向上を図るものである。
As described above, an aim of the present invention is to use highly accurate time measurement to facilitate interference measurement and improve performance.

以下、水弟1の実施例に係る信号処理回路100につい
て、説明する。
The signal processing circuit 100 according to the embodiment of Mizui 1 will be described below.

第3図に1本実施例に係る信号処理回路100の構成を
示す。
FIG. 3 shows the configuration of a signal processing circuit 100 according to one embodiment.

図中、70は干渉光を電気信号に変換し、干渉信号を出
力する光電変換回路である。光電変換回路70の出力し
た干渉信号は微分回路101に入力し微分される。この
微分信号の零交差点を零交差検出回路102は検出し、
干渉信号の極大、極小の瞬間を示す極値タイミングパル
ス列を発生する。
In the figure, 70 is a photoelectric conversion circuit that converts interference light into an electrical signal and outputs the interference signal. The interference signal output from the photoelectric conversion circuit 70 is input to a differentiation circuit 101 and differentiated. The zero crossing detection circuit 102 detects the zero crossing point of this differential signal,
Generates an extremum timing pulse train that indicates the moments of maximum and minimum of the interference signal.

レベル比較回路104は、干渉信号レベルと所定の閾値
レベルの高低を比べ、高低に対応した矩形波であるレベ
ル信号を出力する、 固定位相パルス発生回路103は、位相変調器駆動回路
60の発生する変調信号を基準入力として、所定の位相
タイミングを作る。
The level comparison circuit 104 compares the level of the interference signal with the predetermined threshold level and outputs a level signal which is a rectangular wave corresponding to the level of the interference signal. A predetermined phase timing is created using the modulation signal as a reference input.

カウント制御回路105は、零交差検出回路102の出
力する極値タイミングパルス、固定位相パルス発生回路
103の出力する固定タイミングパルス、およびレベル
比較回路104の出力するレベル信号に基づき、計数回
路106の計数動作を制御するカウント開始、およびカ
ウント終了パルスを発生する。
The count control circuit 105 controls the count of the counting circuit 106 based on the extreme value timing pulse output from the zero crossing detection circuit 102, the fixed timing pulse output from the fixed phase pulse generation circuit 103, and the level signal output from the level comparison circuit 104. Generates count start and count end pulses that control operations.

計数回路106はこのカウント開始・終了の指示に従い
、カウントクロック発生回路107からのカウントクロ
ックを計数する。演算処理回路108は計数回路106
のカウント値を読みだし、式(11)を用いて被測定位
相差 φSを計算、続いてこれを回転角速度に変換する
The counting circuit 106 counts the count clock from the count clock generation circuit 107 in accordance with the instruction to start and end counting. The arithmetic processing circuit 108 is a counting circuit 106
The measured phase difference φS is calculated using equation (11), and then this is converted into a rotational angular velocity.

なお、以上の干渉信号の極大、極小の瞬間検出の手段は
、ピーク検出回路等で実現しても良い。
Note that the means for instantaneous detection of the maximum and minimum of the interference signal described above may be realized by a peak detection circuit or the like.

また、干渉信号の時間波形の波形特徴点としては、時間
波形の0次モーメントより求まる波形中心等、他の特徴
点を用いても良い。
Further, as the waveform feature point of the time waveform of the interference signal, other feature points such as the waveform center determined from the zero-order moment of the time waveform may be used.

以下、本第1実施例の動作について説明する。The operation of the first embodiment will be explained below.

本実施例の場合、零交差検出回路102は位相変調の一
周期中に4ケの極値タイミングパルスを発生する。
In this embodiment, the zero crossing detection circuit 102 generates four extreme value timing pulses during one period of phase modulation.

上記(11)式を用いて φSを計算するには、これら
4ケのパルスの各々を01〜θ4に対応づける必要があ
る。そこで、実施例では、位相変調器駆動回路60の発
生する変調信号を基準入力として、所定の位相タイミン
グを作る固定位相パルス発生回路103と、干渉信号レ
ベルと所定の閾値レベルの高低を比べ、高低に対応した
矩形波であるレベル信号を出力するレベル比較回路10
4とを設けた。
In order to calculate φS using the above equation (11), it is necessary to associate each of these four pulses with 01 to θ4. Therefore, in the embodiment, the fixed phase pulse generation circuit 103, which generates a predetermined phase timing using the modulation signal generated by the phase modulator drive circuit 60 as a reference input, compares the level of the interference signal level and the predetermined threshold level. A level comparison circuit 10 that outputs a level signal that is a rectangular wave corresponding to
4 was established.

カウント制御回路105は、零交差検出回路102の出
力する極値タイミングパルス、固定位相パルス発生回路
103の出力する固定タイミングパルス、およびレベル
比較回路104の出力するレベル信号に基づき、計数回
路106の計数動作を制御するカウント開始、およびカ
ウント終了パルスを発生する。本実施例では、第2図に
示すように、極大点θ2のタイミングでカウント開始パ
ルスを、また極大点θ4のタイミングでカウント終了パ
ルスをそれぞれ発生することにより、θ2と04 の時
間間隔を計測する。計数回路106はこのカウント開始
・終了の指示に従い、カウントクロック発生回路107
からのカウントクロックを計数する。演算処理回路10
8は計数回路106のカウント値を読みだし、式(11
)を用いて被測定位相差 φSを計算、続いてこれを回
転角速度に変換する。固定タイミングパルスは以上の一
連の動作の開始タイミングを与えるものである。
The count control circuit 105 controls the count of the counting circuit 106 based on the extreme value timing pulse output from the zero crossing detection circuit 102, the fixed timing pulse output from the fixed phase pulse generation circuit 103, and the level signal output from the level comparison circuit 104. Generates count start and count end pulses that control operations. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the time interval between θ2 and 04 is measured by generating a count start pulse at the timing of the maximum point θ2 and a count end pulse at the timing of the maximum point θ4. . The counting circuit 106 follows this count start/end instruction and starts the count clock generation circuit 107.
Count the count clock from. Arithmetic processing circuit 10
8 reads the count value of the counting circuit 106, and formula (11)
) is used to calculate the measured phase difference φS, and then convert this into a rotational angular velocity. The fixed timing pulse provides the start timing for the above series of operations.

なお、位相変調器駆動回路60はカウントクロック発生
回路107からのカウントクロックに基づき位相変調信
号を発生する。したがって、位相変調器駆動回路60と
信号処理回路100とは同期して動作する。
Note that the phase modulator drive circuit 60 generates a phase modulation signal based on the count clock from the count clock generation circuit 107. Therefore, the phase modulator drive circuit 60 and the signal processing circuit 100 operate synchronously.

以下、本発明の第2の実施例について述べる。A second embodiment of the present invention will be described below.

位相変調器としてピエゾセラミック素子を用いた場合な
どには、変調特性に顕著な温度依存性がみられることが
ある。このため、実効位相変調指数ηが温度ドリフトす
ることになり、光ファイバジャイロ出力に温度特性が現
われ好ましくない。
When a piezoceramic element is used as a phase modulator, significant temperature dependence may be seen in the modulation characteristics. For this reason, the effective phase modulation index η will drift with temperature, and temperature characteristics will appear in the optical fiber gyro output, which is undesirable.

そこで第2の実施例では、変調指数ηの変動を補償する
手段を、信号処理回路100に備えた例について説明す
る。
Therefore, in the second embodiment, an example will be described in which the signal processing circuit 100 is provided with means for compensating for fluctuations in the modulation index η.

第2の実施例での、光ファイバジャイロの設計条件は、
次の(12)〜(14)式とする。
The design conditions for the optical fiber gyro in the second embodiment are as follows:
The following equations (12) to (14) are used.

■実効位相変調指数: π≦η〈2π  (12)■被
測定位相差  : 1φsl<π  (13)■光位相
差    ; 1ψ1く2π  (14)この場合、干
渉信号時間波形は第4図に示すように、微分信号の零点
から、位相変調の一周期中に8ケの極大、極小点が発生
する。
■Effective phase modulation index: π≦η〈2π (12) ■Measured phase difference: 1φsl<π (13) ■Optical phase difference; 1ψ1×2π (14) In this case, the interference signal time waveform is shown in Figure 4. Thus, from the zero point of the differential signal, eight maximum and minimum points occur during one period of phase modulation.

第4図に示すとうりに、これらの極値をそれぞれ01〜
θ8とする。
As shown in Figure 4, these extreme values are respectively 01~
Let it be θ8.

01〜θ4は第一の実施例と同じく、sin O= O
lおよびsinψ=0 を満足する解である。したがっ
て、θ1=Oおよびθ3=πは被測定位相差(本実施例
の場合、回転角速度に比例)φSに依存しない不動点で
ある。θ5=π〜θ8は光ファイバジャイロの設計条件
を(12)〜(14)式に改めたことにより追加された
sinψ=Oを満足する解である。θ2と04、および
 05〜θ8はいずれもφSに依存して位相が定まる。
01 to θ4 are the same as the first example, sin O=O
This is a solution that satisfies l and sinψ=0. Therefore, θ1=O and θ3=π are fixed points that do not depend on the measured phase difference (proportional to the rotational angular velocity in this embodiment) φS. θ5=π to θ8 are solutions that satisfy sin ψ=O added by changing the design conditions of the optical fiber gyro to equations (12) to (14). The phases of θ2 and 04, and 05 to θ8 are all determined depending on φS.

よって、これらの極大。Therefore, these maxima.

極小点の位相差、もしくは時間間隔測定により第1の実
施例と同様にφSを測定できる。
Similarly to the first embodiment, φS can be measured by measuring the phase difference between the minimum points or the time interval.

第2の実施例に係る信号処理回路100の構成を第5図
に示す。
FIG. 5 shows the configuration of a signal processing circuit 100 according to a second embodiment.

第2の実施例に係る信号処理回路100の構成は、第1
の実施例に係る信号処理回路と、はぼ同様であるが、第
2の実施例では計数回路109を新たに設けた。また、
カウント制御回路105を第2のカウント制御回路11
5に、演算処理回路108を第2の演算処理回路118
にそれぞれ置き換えた。他部は、第1実施例に係る信号
処理装置(第3図参照)の同−符号部と同一であるので
説明を省略する。
The configuration of the signal processing circuit 100 according to the second embodiment is as follows.
Although the signal processing circuit according to the second embodiment is almost the same as the signal processing circuit according to the second embodiment, a counting circuit 109 is newly provided in the second embodiment. Also,
The count control circuit 105 is replaced by the second count control circuit 11
5, the arithmetic processing circuit 108 is replaced with the second arithmetic processing circuit 118.
Replaced with . The other parts are the same as the parts with the same reference numerals of the signal processing device according to the first embodiment (see FIG. 3), so the explanation will be omitted.

以下、その動作について説明する。The operation will be explained below.

第2のカウント制御回路115は位相タイミングθ1に
カウント開始パルスを、また位相タイミング02、およ
びθ3に第1、第2のカウント終了パルスを発生する。
The second count control circuit 115 generates a count start pulse at phase timing θ1, and first and second count end pulses at phase timings 02 and θ3.

計数回路107、および計数回路109は各々、カウン
ト開始パルス、第1、第2のカウント終了パルスの合図
に従い、θ5と01の時間間隔Δ1、およびθ2とOl
の時間間隔Δ2を計測する。このとき、次の(15)、
(16)式が成り立つ。
The counting circuit 107 and the counting circuit 109 respectively follow the cues of the count start pulse, the first and second count end pulses, and set the time interval Δ1 between θ5 and 01, and the time interval Δ1 between θ2 and O1.
The time interval Δ2 is measured. At this time, the following (15),
Equation (16) holds true.

φS+ηcosωIΔ1=π         (15
)φs+ηcosωmΔ2= O(16)第2の演算処
理回路118は(15)、(16)式をφSとηについ
ての連立方程式として解き、φSとηを算出する。この
結果、実効位相変調指数ηが所定の値((6)式)と異
なる場合、第2の制御処理回路118は位相変調器駆動
回路60への制御信号を調整し、ηを所定の値に保つ。
φS+ηcosωIΔ1=π (15
)φs+ηcosωmΔ2=O(16) The second arithmetic processing circuit 118 solves equations (15) and (16) as simultaneous equations for φS and η, and calculates φS and η. As a result, if the effective phase modulation index η differs from the predetermined value (Equation (6)), the second control processing circuit 118 adjusts the control signal to the phase modulator drive circuit 60 to set η to the predetermined value. keep.

被測定位相差φSから回転角速度を得るのは第1の実施
例と同様である。
Obtaining the rotational angular velocity from the measured phase difference φS is the same as in the first embodiment.

固定タイミングパルスが上記のシーケンスの開始時期を
与えるのも第1の実施例と同じである。
It is also the same as in the first embodiment that a fixed timing pulse provides the start timing of the above sequence.

なお、位相変調器駆動回路60への制御信号を調整しη
を所定の値に保つ代わりに、演算処理回路118におい
て、ηのずれ相当分を補償して演算を行うようにしても
良い。
Note that the control signal to the phase modulator drive circuit 60 is adjusted so that η
Instead of keeping η at a predetermined value, the calculation processing circuit 118 may perform calculations by compensating for the deviation of η.

以下、本発明の第3の実施例について説明する。A third embodiment of the present invention will be described below.

第6図に、第3の実施例に係る信号処理装置100の構
成を示す。
FIG. 6 shows the configuration of a signal processing device 100 according to a third embodiment.

本実施例に係る光ファイバジャイロの設計条件は、第1
の実施例と同様であるが、本実施例では局部発振器16
0を新たに設け、周波数変換手段を導入して極値タイミ
ング位相差計測の精度向上を図った。
The design conditions of the optical fiber gyro according to this example are as follows:
However, in this embodiment, the local oscillator 16
0 was newly established and a frequency conversion means was introduced to improve the accuracy of extreme timing phase difference measurement.

第6図に本実施例に係る信号処理装置の構成を示す。FIG. 6 shows the configuration of the signal processing device according to this embodiment.

図中、局部発振器160は(17)式で示す角周波数ω
eの正弦波である局部発振信号を発生する。
In the figure, the local oscillator 160 has an angular frequency ω expressed by equation (17).
A local oscillation signal, which is a sine wave of e, is generated.

ωe=ωm−Δω             (17)
すなわち、局部発振周波数0区は位相変調角周波数ωm
と角周波数Δωだけ異なる。また、両売振器はカウント
クロック発生回路107の発生するクロック信号に基づ
いて動作する。
ωe=ωm−Δω (17)
In other words, the local oscillation frequency 0 section is the phase modulation angular frequency ωm
differs by the angular frequency Δω. Further, both vending machines operate based on a clock signal generated by the count clock generation circuit 107.

70は干渉光を電気信号に変換し、干渉信号を8力する
光電変換回路である。光電変換回路70の出力した干渉
信号は微分回路101に入力し微分される。この微分信
号の零交差点を零交差検出回路102は検出する。位相
計測発振器110は零交差検出回路102からの極値タ
イミングパルスと、レベル比較回路104からのレベル
信号を入力し、極大点の位相を零交差点とする正弦波で
ある計測対象信号を発生する。また、同じく固定位相パ
ルス発生回路103からの固定タイミングパルスを入力
し、この位相を零交差点とする正弦波である計測基準信
号をも発生する。以上の各信号のタイミング関係は第7
図に示すようになり、計測対象信号および計測基準信号
の角周波数は位相変調角周波数ωmに等しい。
70 is a photoelectric conversion circuit that converts interference light into an electric signal and outputs the interference signal. The interference signal output from the photoelectric conversion circuit 70 is input to a differentiation circuit 101 and differentiated. The zero crossing detection circuit 102 detects the zero crossing point of this differential signal. The phase measurement oscillator 110 inputs the extreme value timing pulse from the zero crossing detection circuit 102 and the level signal from the level comparison circuit 104, and generates a measurement target signal that is a sine wave whose zero crossing point is the phase of the maximum point. Further, a fixed timing pulse from the fixed phase pulse generation circuit 103 is also input, and a measurement reference signal which is a sine wave with this phase as a zero crossing point is also generated. The timing relationship of each of the above signals is as follows.
As shown in the figure, the angular frequencies of the measurement target signal and the measurement reference signal are equal to the phase modulation angular frequency ωm.

位相計測発振器1,10の出力する計測対象信号はミキ
サ回路111に入力し局部発振信号と乗算される。その
後、ミキサ回路の出力はローパスフィルタ113により
、位相変調角周波数ωmと局部発振周波数ω露の差周波
数Δωを角周波数とする計測対象ビート信号のみが取り
出される。
The measurement target signals output from the phase measurement oscillators 1 and 10 are input to the mixer circuit 111 and multiplied by the local oscillation signal. Thereafter, from the output of the mixer circuit, a low-pass filter 113 extracts only the beat signal to be measured whose angular frequency is the difference frequency Δω between the phase modulation angular frequency ωm and the local oscillation frequency ω.

すなわち、乗算により得られる被乗算信号各々の角周波
数の和と差分の画周波数成分を持つ信号の、差分の周波
数成分のみを取り出すことにより周波数を変換する。
That is, the frequency is converted by extracting only the difference frequency component of a signal having a fractional frequency component of the difference and the sum of the angular frequencies of the respective multiplicable signals obtained by multiplication.

また、計測基準信号についても全く同様に、ミキサ回路
112とローパスフィルタ114により、角周波数Δω
の計測基準ビート信号に変換される。
Furthermore, in the same way, the measurement reference signal has an angular frequency Δω
is converted into a measurement reference beat signal.

第2のカウント制御回路115は計測基準ビート信号と
計測対象ビート信号の零交差点を検出し。
The second count control circuit 115 detects a zero crossing point between the measurement reference beat signal and the measurement target beat signal.

それぞれのタイミングでカウント開始、および終了パル
スを発生する。106はこのカウント開始・終了の指示
に従い、カウントクロック発生回路107からのカウン
トクロックを計数する。演算処理回路108は計数回路
106のカウント値を読みだし、被測定位相差 φSを
計算、続いてこれを回転角速度に変換する。
Count start and end pulses are generated at each timing. 106 counts the count clock from the count clock generation circuit 107 in accordance with the instruction to start and end the count. The arithmetic processing circuit 108 reads the count value of the counting circuit 106, calculates the measured phase difference φS, and then converts this into a rotational angular velocity.

位相変調器駆動回路60はカウントクロック発生回路1
07からのカウントクロックに基づき位相変調信号を発
生する。
The phase modulator drive circuit 60 is the count clock generation circuit 1
A phase modulation signal is generated based on the count clock from 07.

以下、水弟3の実施例の動作について説明する。Hereinafter, the operation of the embodiment of Sui-Tei 3 will be explained.

計測基準信号の位相は固定であり、あらかじめわかって
いるので、光ファイバジャイロの角速度出力を(11)
式を利用して計算するには、第1実施例で示したように
、上記計測対象信号の計測基準信号に対する位相差Δθ
を計測すればよい。
Since the phase of the measurement reference signal is fixed and known in advance, the angular velocity output of the optical fiber gyro can be expressed as (11)
To calculate using the formula, as shown in the first embodiment, the phase difference Δθ of the measurement target signal with respect to the measurement reference signal is calculated.
All you have to do is measure it.

あるいは、第1の実施例と同じように位相変調の一周期
中に極大点が2ケあるので、これらの極大点のタイミン
グから第1と第2の計測対象信号を作るようにしても良
い。この場合、第1と第2の極大点の区別は固定タイミ
ングパルスを基準とすれば容易にできる。そして、この
場合、被測定光位相差は第1の実施例と同様、第1と第
2の計測対象信号の位相差から得ることができる。
Alternatively, since there are two maximum points in one cycle of phase modulation as in the first embodiment, the first and second measurement target signals may be generated from the timing of these maximum points. In this case, the first and second maximum points can be easily distinguished using the fixed timing pulse as a reference. In this case, the phase difference of the light to be measured can be obtained from the phase difference between the first and second signals to be measured, as in the first embodiment.

第3の実施例は、上記計測対象信号と計測基準信号を、
前記の局部発振信号とミキシングし、低周波のビート信
号に変換する点に特徴がある。
In the third embodiment, the measurement target signal and the measurement reference signal are
It is characterized in that it is mixed with the local oscillation signal and converted into a low frequency beat signal.

すなわち、位相計測発振器110の出力する計測対象信
号はミキサ回路111に入力し局部発振信号と乗算され
る。ミキサ回路の出力はローパスフィルタ113を経て
、位相変調角周波数ωmと局部発振周波数ω露の差周波
数Δωを角周波数とする計測対象ビート信号に変換され
る。
That is, the measurement target signal output from the phase measurement oscillator 110 is input to the mixer circuit 111 and multiplied by the local oscillation signal. The output of the mixer circuit passes through a low-pass filter 113 and is converted into a beat signal to be measured whose angular frequency is the difference frequency Δω between the phase modulation angular frequency ωm and the local oscillation frequency ω.

また、計測基準信号についても全く同様に、ミキサ回路
112とローパスフィルタ114により、角周波数Δω
の計測基準ビート信号に変換される。
Furthermore, in the same way, the measurement reference signal has an angular frequency Δω
is converted into a measurement standard beat signal.

これらのビート信号の周期T′は(18)式で示される
The period T' of these beat signals is expressed by equation (18).

T’ =2π/Δω              (1
8)以上の周波数変換過程において、ローパスフィルタ
113.114の位相特性が同一なら、計測対象信号と
計測基準信号の位相差は、計測対象ビート信号と計測基
準ビート信号の位相差として完全に保存される。
T' = 2π/Δω (1
8) In the above frequency conversion process, if the phase characteristics of the low-pass filters 113 and 114 are the same, the phase difference between the measurement target signal and the measurement reference signal is completely preserved as the phase difference between the measurement target beat signal and the measurement reference beat signal. Ru.

すなわち、第8図に示したように、計測対象ビート信号
と計測基準ビート信号の位相関係は、周波数変換前の計
測対象信号と計測基準信号の位相関係に等しい。よって
、周波数が低周波領域のビート信号周波数Δωに移って
いるため、相対的に位相差計測が容易となる。
That is, as shown in FIG. 8, the phase relationship between the measurement target beat signal and the measurement reference beat signal is equal to the phase relationship between the measurement target signal and the measurement reference signal before frequency conversion. Therefore, since the frequency has shifted to the beat signal frequency Δω in the low frequency region, phase difference measurement becomes relatively easy.

また、もし、ローパスフィルタの位相特性が厳密に等し
くない場合にも、フィルタ回路の位相特性に依存するオ
フセット位相差を事前に調べて補正すれば良い。
Furthermore, even if the phase characteristics of the low-pass filters are not exactly equal, it is sufficient to check in advance the offset phase difference that depends on the phase characteristics of the filter circuit and correct it.

計測対象ビート信号と計測基準ビート信号の位相差の測
定は、第1の実施例と同様に実現できる。
The measurement of the phase difference between the measurement target beat signal and the measurement reference beat signal can be realized in the same manner as in the first embodiment.

すなわち第6図において、第2のカウント制御回路11
5は計測基準ビート信号と計測対象ビート信号の零交差
点を検出し、それぞれのタイミングでカウント開始、お
よび終了パルスを発生する。
That is, in FIG. 6, the second count control circuit 11
5 detects the zero crossing points of the measurement reference beat signal and the measurement target beat signal, and generates count start and end pulses at respective timings.

そして、カウント制御回路115の指示に従い、計数回
路106でカウントクロックを計数し、計数結果より、
演算処理回路108により(11)式を用いて角速度を
演算するのは第1の実施例と同様である。以上の各信号
のタイミング関係を第8図に示す。
Then, according to the instructions from the count control circuit 115, the count clock is counted by the counting circuit 106, and from the counting result,
The calculation of the angular velocity by the calculation processing circuit 108 using equation (11) is the same as in the first embodiment. FIG. 8 shows the timing relationship of the above signals.

以上、第3の実施例では位相差計測を周波数変換により
低周波領域に移し、同じカウントクロック周波数を用い
ても、第1の実施例に比べてより分解能の高い時間間隔
、すなわち位相差計測を可能とした。
As described above, in the third embodiment, phase difference measurement is moved to a low frequency region by frequency conversion, and even if the same count clock frequency is used, it is possible to measure time intervals with higher resolution than in the first embodiment, that is, phase difference measurement. made possible.

なお、第3の実施例では局部発振信号、計測対象信号、
および計測基準信号を正弦波としたが、これらは矩形波
等の他の周期信号としても構わない。矩形波とする場合
は、ミキサ回路111.112は排他的論理和によるロ
ジック回路としても良い。
Note that in the third embodiment, the local oscillation signal, the measurement target signal,
Although the measurement reference signal and the measurement reference signal are sinusoidal waves, they may be other periodic signals such as a rectangular wave. In the case of rectangular waves, the mixer circuits 111 and 112 may be logic circuits based on exclusive OR.

第3の実施例で用いた周波数変換は他の手段でも実現可
能である。
The frequency conversion used in the third embodiment can also be realized by other means.

以下、第4の実施例としてその例を示す。An example will be shown below as a fourth embodiment.

第4の実施例では、干渉信号そのものと位相変調信号と
を局部発生信号とミキシングし、低周波に変調する。
In the fourth embodiment, the interference signal itself and the phase modulation signal are mixed with a locally generated signal and modulated to a low frequency.

第9図に第4の実施例に係る信号処理回路100の構成
を示す。
FIG. 9 shows the configuration of a signal processing circuit 100 according to a fourth embodiment.

ミキサ回路111およびローパスフィルタ113は、干
渉信号を周波数変換し、ミキサ回路112およびローパ
スフィルタ114は位相変調機駆動信号を周波数変換す
る。波形整形回路120は局部発振器160の発生する
局部発振信号を整形する。他部は、第1実施例中の同−
符号部と同−機能部であるので説明を省略する。
Mixer circuit 111 and low-pass filter 113 frequency-convert the interference signal, and mixer circuit 112 and low-pass filter 114 frequency-convert the phase modulator drive signal. The waveform shaping circuit 120 shapes the local oscillation signal generated by the local oscillator 160. The other parts are the same as those in the first embodiment.
Since this is the same functional section as the code section, the explanation will be omitted.

以下、第4実施例の作用について説明する。The operation of the fourth embodiment will be explained below.

第4の実施例の光ファイバジャイロ設計条件は第1の実
施例と同じであり、信号のタイミング関係も同様である
が、周波数変換後の低周波領域で信号を処理する点のみ
第1の実施例と異なる。
The optical fiber gyro design conditions of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment, and the signal timing relationship is also similar, but the first embodiment differs only in that the signal is processed in the low frequency region after frequency conversion. Different from the example.

したがって、位相計測または時間間隔計測の上で、カウ
ントクロック発生回路107の発生するカウントクロッ
クの1パルス当り重みが小さくなり、多数のパルスを計
数することによって、分解能が向上する。
Therefore, in phase measurement or time interval measurement, the weight per pulse of the count clock generated by the count clock generation circuit 107 is reduced, and resolution is improved by counting a large number of pulses.

なお、干渉信号の時間波形を低周波領域に保存するため
に、局部発生信号は位相変調角周波数およびその高調波
成分を等しい振幅強度で含まなければならない。そこで
、本第4実施例においては、局部発振器160の発生す
る局部発振信号を整形する波形整形回路120を備えた
Note that in order to preserve the time waveform of the interference signal in the low frequency region, the locally generated signal must contain the phase modulation angular frequency and its harmonic components with equal amplitude strength. Therefore, the fourth embodiment includes a waveform shaping circuit 120 that shapes the local oscillation signal generated by the local oscillator 160.

なお、第4実施例においては、被周波数変換信号の時間
波形を1周波数変換後も保存する例について説明したが
、必ずしも、時間波形を保存する変換を行う必要は無く
、変換前と変換後の対応関係を取ることができる周波数
変換により実現しても良い。この場合、施した変換に応
じて、被変換信号の波形特徴点に対応する変換後信号の
点の時間情報を測定することにより被干渉信号相互間の
位相差を得ることができる。
In addition, in the fourth embodiment, an example was explained in which the time waveform of the frequency-converted signal is saved even after one frequency conversion, but it is not necessarily necessary to perform the conversion to save the time waveform, and it is not necessary to perform the conversion to save the time waveform. It may also be realized by frequency conversion that can establish a correspondence relationship. In this case, the phase difference between the interfered signals can be obtained by measuring the time information of the points of the converted signal corresponding to the waveform feature points of the converted signal, depending on the conversion performed.

次に、第5の実施例について説明する。Next, a fifth example will be described.

本第5実施例では、局部発生信号で光源70の強度を変
調することにより、第4実施例におけるミキサ回路を1
つ省き、周波数変換を実現した。
In the fifth embodiment, the mixer circuit in the fourth embodiment is modified by modulating the intensity of the light source 70 with a locally generated signal.
frequency conversion.

干渉信号波形を低周波領域に保存するため1局部発生信
号の各周波数スペクトルを等しい振幅とするのは第4の
実施例と同様である。
Similar to the fourth embodiment, each frequency spectrum of one locally generated signal is made to have the same amplitude in order to preserve the interference signal waveform in a low frequency region.

第10図に第5実施例に係る信号処理装置100の構成
を示す。
FIG. 10 shows the configuration of a signal processing device 100 according to a fifth embodiment.

第5実施例に係る信号処理装置の構成は、干渉信号と局
部発振信号とのミキサ回路を省いた構成となっている点
を除き、第4実施例に係る信号処理装置の構成と同様で
あるので、説明を省略する。
The configuration of the signal processing device according to the fifth embodiment is the same as the configuration of the signal processing device according to the fourth embodiment, except that the mixer circuit for the interference signal and the local oscillation signal is omitted. Therefore, the explanation will be omitted.

以上、本発明の実施例を光ファイバジャイロを例に取り
説明したが、本発明は、波動の一般的性質を利用したも
のであり、光ファイバジャイロに限らず、位相変調を施
した電磁波(光を含む)や音波や電子線等の被干渉波動
の干渉により物理量を計測する装置および技術に、本発
明は、そのまま適用可能である。
The embodiments of the present invention have been described above using an optical fiber gyro as an example. However, the present invention utilizes the general properties of waves, and is not limited to optical fiber gyros. The present invention can be applied as is to devices and techniques that measure physical quantities by interference of interfered waves such as (including 1), sound waves, and electron beams.

以上の各実施例によれば、干渉信号の時間波形に着目し
、時間波形の波形特徴点の位相、つまり時間位置もしく
は時間間隔を計測することにより干渉計の光位相差を得
ることができる。したがって、精度の高い演算増幅器や
アナログ/ディジタル変換器などが不要であり、電子回
路が簡単化できるという効果がある。また、位相変調器
等変調手段のドリフト補正も可能である。更に、信号電
圧振帽をリニア回路で高精度に測定する方式とは異なり
、高速のクロックを使用する、あるいは周波数変換手段
を用いることにより、干渉計測のダイナミックレンジを
拡大できる。
According to each of the above embodiments, the optical phase difference of the interferometer can be obtained by focusing on the time waveform of the interference signal and measuring the phase of the waveform feature point of the time waveform, that is, the time position or time interval. Therefore, there is no need for a highly accurate operational amplifier or an analog/digital converter, and there is an effect that the electronic circuit can be simplified. It is also possible to correct the drift of modulation means such as a phase modulator. Furthermore, unlike the method of measuring signal voltage fluctuations with high precision using a linear circuit, the dynamic range of interference measurement can be expanded by using a high-speed clock or by using a frequency conversion means.

[発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、複雑なリニア回路を用
いることなく、高精度かつダイナミックレンジの広い測
定を実現しうる干渉測定方法、干渉センサ、干渉センサ
回路、干渉センサLSI、および、これらを利用した光
ファイバジャイロを提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides an interference measurement method, an interference sensor, an interference sensor circuit, and an interference sensor that can realize measurement with high precision and a wide dynamic range without using a complicated linear circuit. LSIs and optical fiber gyros using these can be provided.

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

第1図は位相変調方式光ファイバジャイロの構成を示す
ブロック図、第2図は本発明の第1の実施例における信
号のタイミングを示す説明図、第3図は本発明の第1の
実施例における信号処理回路の構成を示すブロック図、
第4図は本発明の第2の実施例における信号のタイミン
グを示す説明図、第5図は本発明の第2の実施例におけ
る信号処理回路の構成を示すブロック図、第6図は本発
明の第3の実施例における信号処理回路の構成を示すブ
ロック図、第7図および第8図は本発明の第3の実施例
における信号のタイミングを示す説明図、第9図は本発
明の第4の実施例における信号処理回路の構成を示すブ
ロック図、第10図は本発明の第5の実施例における信
号処理回路の構成を示すブロック図である。 10・・・光源、30・・・偏光子、21.22・・・
ファイバカップラ、40・・・ファイバループ、50・
・・光位相変調器、60・・・光位相変調器Iv!勅回
路、70・・・光電変換回路、100・・・信号処理回
路、101・・・微分回路、102・・・零交差検出回
路、103・・・固定位相パルス発生回路、104・・
・レベル比較回路、105.115・・・カウント制御
回路、106・・・計数回路、107・・・カウントク
ロック発生回路、108.118・・・演算処理回路、
110・・・位相計測発振器、111.112・・・ミ
キサ回路、113.114・・・ローパスフィルタ、1
20・・・波形整形回路、160・・・局部発振器
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a phase modulation type optical fiber gyro, FIG. 2 is an explanatory diagram showing signal timing in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment of the present invention. A block diagram showing the configuration of a signal processing circuit in
FIG. 4 is an explanatory diagram showing signal timing in the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a signal processing circuit in the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the structure of the signal processing circuit in the second embodiment of the invention. 7 and 8 are explanatory diagrams showing signal timing in the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the signal processing circuit in the third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a signal processing circuit in a fifth embodiment of the present invention. 10... Light source, 30... Polarizer, 21.22...
Fiber coupler, 40...Fiber loop, 50...
... Optical phase modulator, 60... Optical phase modulator Iv! 70... Photoelectric conversion circuit, 100... Signal processing circuit, 101... Differential circuit, 102... Zero crossing detection circuit, 103... Fixed phase pulse generation circuit, 104...
- Level comparison circuit, 105.115... Count control circuit, 106... Counting circuit, 107... Count clock generation circuit, 108.118... Arithmetic processing circuit,
110... Phase measurement oscillator, 111.112... Mixer circuit, 113.114... Low pass filter, 1
20... Waveform shaping circuit, 160... Local oscillator

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.被干渉波動の干渉による干渉波動信号の時間波形特
徴点の時間情報を測定し、測定結果より被干渉波動相互
間の位相差を算出することを特徴とする干渉測定方法。
1. An interference measurement method characterized by measuring time information of time waveform feature points of an interference wave signal caused by interference of interfered waves, and calculating a phase difference between interfered waves from the measurement results.
2.干渉波動信号の時間波形の波形特徴点を抽出する手
段と、抽出した波形特徴点相互間の時間間隔、または、
波形特徴点と被干渉波動に関連した所定の時間基準点と
の時間間隔を計測する手段を有することを特徴とする干
渉センサ。
2. A means for extracting waveform feature points of a time waveform of an interference wave signal, and a time interval between the extracted waveform feature points, or
An interference sensor comprising means for measuring a time interval between a waveform feature point and a predetermined time reference point related to an interfered wave.
3.駆動信号に応じた位相変調量で被干渉信号を位相変
調する位相変調手段と、位相変調を施した被干渉信号で
ある被干渉波動による干渉波動信号の時間波形の波形特
徴点を抽出する手段と、抽出した波形特徴点相互間の時
間間隔、または、波形特徴点と前記位相変調手段の駆動
信号の所定の時間基準点との時間間隔を計測する手段と
を有することを特徴とする干渉センサ。
3. a phase modulation means for phase modulating an interfered signal with an amount of phase modulation according to a drive signal; and a means for extracting a waveform characteristic point of a time waveform of an interference wave signal caused by an interfered wave, which is a phase modulated interfered signal. An interference sensor comprising means for measuring a time interval between extracted waveform feature points, or a time interval between a waveform feature point and a predetermined time reference point of a drive signal of the phase modulation means.
4.位相変調手段は、周期信号である駆動信号に応じた
位相変調量で被干渉信号を位相変調することを特徴とす
る請求項3記載の干渉センサ。
4. 4. The interference sensor according to claim 3, wherein the phase modulation means phase modulates the interfered signal with an amount of phase modulation depending on the drive signal which is a periodic signal.
5.前記位相変調騒動信号と異なる周波数で、振幅特性
が所定の高次周波数成分まで平坦な周波数スペククトル
を有する局部発振信号を用いて、被干渉波動源の強度を
変調する手段を備えたことを特徴とする請求項3または
4記載の干渉センサ。
5. It is characterized by comprising means for modulating the intensity of the interfered wave source using a local oscillation signal having a frequency spectrum whose amplitude characteristics are flat up to a predetermined high-order frequency component at a frequency different from that of the phase modulated disturbance signal. The interference sensor according to claim 3 or 4.
6.前記時間間隔の計測値を利用して検出した前記位相
変調による位相変調量に基づき、位相変調量を補償する
手段を有することを特徴とする請求項3、4または5記
載の干渉センサ。
6. 6. The interference sensor according to claim 3, further comprising means for compensating the amount of phase modulation based on the amount of phase modulation caused by the phase modulation detected using the measured value of the time interval.
7.干渉信号の時間波形の波形の極大点または極小点ま
たは波形中心を前記波形特徴点とすることを特徴とする
請求項2、3、4、5または6記載の干渉センサ。
7. 7. The interference sensor according to claim 2, wherein the waveform feature point is a maximum point, a minimum point, or a waveform center of a time waveform of the interference signal.
8.前記所定の時間基準点との時間間隔に基づいて、前
記波形特徴点の種別を識別することを特徴とする請求項
2、3、4、5、6または7記載の干渉センサ。
8. 8. The interference sensor according to claim 2, wherein the type of the waveform feature point is identified based on a time interval with the predetermined time reference point.
9.駆動信号に応じた位相変調量で被干渉信号を位相変
調する位相変調手段と、位相変調を施した被干渉信号で
ある被干渉波動による干渉波動信号の時間波形の波形特
徴点を抽出する手段と、抽出した波形特徴点の時間タイ
ミングに対応した位相を持つ周期信号である計測対象信
号を発生する計測対象信号発生手段と、前記駆動信号の
時間波形から抽出した所定の時間タイミングに対応した
位相を持つ周期信号である計測基準信号を発生する計測
基準信号発生手段と、前記計測対象信号の周波数を変換
する第1の周波数変換手段と、 前記計測基準信号の周波数を変換する第2の周波数変換
手段と、 第1の周波数変換手段の出力する信号と第2の周波数変
換手段の出力する信号の位相差を計測する手段と、 を有することを特徴とする干渉センサ。
9. a phase modulation means for phase modulating an interfered signal with an amount of phase modulation according to a drive signal; and a means for extracting a waveform characteristic point of a time waveform of an interference wave signal caused by an interfered wave, which is a phase modulated interfered signal. , a measurement target signal generating means for generating a measurement target signal which is a periodic signal having a phase corresponding to the time timing of the extracted waveform feature point; a measurement reference signal generation means for generating a measurement reference signal which is a periodic signal having a periodic signal; a first frequency conversion means for converting the frequency of the measurement target signal; and a second frequency conversion means for converting the frequency of the measurement reference signal. An interference sensor comprising: and means for measuring a phase difference between a signal output from the first frequency conversion means and a signal output from the second frequency conversion means.
10.駆動信号に応じた位相変調量で被干渉信号を位相
変調する位相変調手段と、駆動信号の周波数を変換する
第1の周波数変換手段と、位相変調を施した被干渉信号
である被干渉波動による干渉信号の周波数を変換する第
2の周波数変換手段と、周波数変換した干渉信号の時間
波形の波形特徴点を抽出する手段と、抽出した波形特徴
点相互間の時間間隔、または、周波数変換した駆動信号
の時間波形から抽出した時間基準点と抽出した波形特徴
点との時間間隔を計測する手段と、を有することを特徴
とする干渉センサ。
10. A phase modulation means that phase-modulates the interfered signal with a phase modulation amount corresponding to the drive signal, a first frequency conversion means that converts the frequency of the drive signal, and an interfered wave that is the phase-modulated interfered signal. a second frequency conversion means for converting the frequency of the interference signal; a means for extracting waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference signal; and a time interval between the extracted waveform feature points or a frequency-converted drive. An interference sensor comprising means for measuring a time interval between a time reference point extracted from a time waveform of a signal and a waveform feature point extracted.
11.請求項9または10記載の干渉センサであって、 前記各周波数変換手段は、前記位相変調駆動信号と異な
る周波数で、振幅特性が所定の高次周波数成分まで平坦
な周波数スペククトルを有する局部発振信号を用いて、
被周波数変換信号を周波数変換することを特徴とする干
渉センサ。
11. 11. The interference sensor according to claim 9, wherein each of the frequency conversion means generates a local oscillation signal having a frequency spectrum whose amplitude characteristic is flat up to a predetermined high-order frequency component at a frequency different from the phase modulation drive signal. make use of,
An interference sensor characterized by frequency-converting a frequency-converted signal.
12.請求項9、10または11記載の干渉センサであ
って、 前記各周波数変換手段は、乗算器とフィルタ回路から成
る周波数変換回路であることを特徴とする干渉センサ。
12. The interference sensor according to claim 9, 10, or 11, wherein each of the frequency conversion means is a frequency conversion circuit including a multiplier and a filter circuit.
13.請求項9、10または11記載の干渉センサであ
って、 前記、局部発振信号、計測対象信号、および計測基準信
号は、各々、矩形波であり、前記各周波数変換手段は、
排他的論理和回路とフィルタ回路から成る周波数変換回
路であることを特徴とする干渉センサ。
13. The interference sensor according to claim 9, 10, or 11, wherein each of the local oscillation signal, the measurement target signal, and the measurement reference signal is a rectangular wave, and each of the frequency conversion means
An interference sensor characterized by being a frequency conversion circuit consisting of an exclusive OR circuit and a filter circuit.
14.干渉光を計測する請求項2、3、4、5、6、7
、8、9、10、11、12または13記載の干渉セン
サと、該干渉センサの計測結果より角速度を算出する手
段とを有することを特徴とする光ファイバジャイロ装置
14. Claims 2, 3, 4, 5, 6, 7, in which interference light is measured.
, 8, 9, 10, 11, 12, or 13. An optical fiber gyro device comprising: the interference sensor according to any of the above, and means for calculating an angular velocity from the measurement results of the interference sensor.
15.物理量情報を含む干渉波動の時間波形特徴点の時
間情報を測定する測定部と、該測定部の測定結果より前
記物理量を算出する演算部とを有することを特徴とする
干渉センサ回路または干渉センサLSI。
15. An interference sensor circuit or an interference sensor LSI comprising: a measurement unit that measures time information of a time waveform feature point of an interference wave that includes physical quantity information; and a calculation unit that calculates the physical quantity from the measurement result of the measurement unit. .
16.物理量に対応した位相差を持つ被干渉波動の干渉
による干渉波動信号の時間波形の波形特徴点相互間の時
間間隔、または、波形特徴点と被干渉波動に関連する所
定の時間基準点との時間間隔、または、周波数変換され
た干渉波動信号の時間波形の波形特徴点相互間の時間間
隔、または、周波数変換された干渉波動信号の時間波形
の波形特徴点と周波数変換された被干渉波動に関連する
所定の時間基準点との時間間隔を計測するカウンタ部と
、該カウンタ部のカウント結果より前記物理量を算出す
る演算部とを有することを特徴とする干渉センサ回路ま
たは干渉センサLSI。
16. The time interval between the waveform feature points of the time waveform of an interference wave signal due to the interference of interfered waves having a phase difference corresponding to a physical quantity, or the time between the waveform feature point and a predetermined time reference point related to the interfered wave. The interval, or the time interval between the waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference wave signal, or the time interval between the waveform feature points of the time waveform of the frequency-converted interference wave signal and the frequency-converted interfered wave. An interference sensor circuit or an interference sensor LSI comprising: a counter section that measures a time interval with a predetermined time reference point; and an arithmetic section that calculates the physical quantity from the count result of the counter section.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455676A (en) * 1993-02-24 1995-10-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of detecting a signal and modulation coefficient of a phase-modulated fiber-optic gyroscope based on a difference in the duration of multiple subwaves in a modulation period

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5455676A (en) * 1993-02-24 1995-10-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of detecting a signal and modulation coefficient of a phase-modulated fiber-optic gyroscope based on a difference in the duration of multiple subwaves in a modulation period

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