JPH06103186B2 - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
- Publication number
- JPH06103186B2 JPH06103186B2 JP63137781A JP13778188A JPH06103186B2 JP H06103186 B2 JPH06103186 B2 JP H06103186B2 JP 63137781 A JP63137781 A JP 63137781A JP 13778188 A JP13778188 A JP 13778188A JP H06103186 B2 JPH06103186 B2 JP H06103186B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- detection means
- phase
- synchronous
- synchronous detection
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は少なくとも一周する光学路の両端に右回り光
と左回り光とを通し、その光学路を通った右回り光、左
回り光を干渉させ、その干渉光から光学路に入力された
角速度を計測する光干渉角速度計に関する。
と左回り光とを通し、その光学路を通った右回り光、左
回り光を干渉させ、その干渉光から光学路に入力された
角速度を計測する光干渉角速度計に関する。
「従来の技術」 第４図に従来の光干渉角速度計を示す。光源11からの出
射光18は光分配結合器12、偏光子13、光分配結合器14を
順次経て少なくとも１周する光学路16に反対方向に伝搬
する光19,20として分岐される。光分配結合器14と光学
路16の一端との間に継続的に位相変調器15が配される。
発振器27の出力が位相変調器駆動回路28を通じて位相変
調器15へ供給され、光19,20の位相が変調される。光学
路16を伝搬してきた光19,20が光分配結合器12で干渉さ
れ、その干渉光21が受光器17へ供給される。この場合の
干渉光21の強度I0は（１）式となる。
射光18は光分配結合器12、偏光子13、光分配結合器14を
順次経て少なくとも１周する光学路16に反対方向に伝搬
する光19,20として分岐される。光分配結合器14と光学
路16の一端との間に継続的に位相変調器15が配される。
発振器27の出力が位相変調器駆動回路28を通じて位相変
調器15へ供給され、光19,20の位相が変調される。光学
路16を伝搬してきた光19,20が光分配結合器12で干渉さ
れ、その干渉光21が受光器17へ供給される。この場合の
干渉光21の強度I0は（１）式となる。
C:定 数 x:2Asinπｆｍτ A:光位相変調の振幅 τ：光学路16を通る光の伝搬時間 ω：位相変調器15の駆動周波数 （ω＝２πfm） Δφ：光学路16を互に逆方向に伝搬した両光間の位相差 R:光学路16の半径 L:ループ状に構成された光学路16の長さ c:光 速 λ：光の波長 Ω：ループ状に構成された光学路16の円周方向に印加さ
れた角速度 θ：位相変調器15に印加される駆動電圧Vpm＝Asinωｔ
との位相差 （１）式から明らかなように干渉光21の強度I0にはcos
Δφに比例する項とsinΔφに比例する項とが含まれて
いる。特開昭62−9214号公報に示されているように、Δ
φが±ｍπ（ｍ＝0,1,2,……）に対し約±π/4の範囲で
高感度化するため、受光器17の出力の内sinΔφに比例
する成分が同期検波回路22により取出される。この時同
期検波回路22における参照信号Vrlaを θｆ：位相変調器15に印加される駆動電圧Vpm＝Asinω
との位相差 とすると、同期検波回路22の出力Ｖ1aは V1a＝K1J1（ｘ）sinΔφcos（θ−θｆ） ……（３） K1:定 数 となる。更にΔφが （ｍ＝0,1,2,……）に対し約±π/4の範囲で高感度化す
るため受光器17の出力の内cosΔφに比例する成分が同
期検波回路23により取出される。この時、同期検波回路
23における参照信号Vr2aを、 とすると、同期検波回路23の出力V2aは V2a＝K2J2（ｘ）cosΔφcos2（θ−θｆ） ……（５） K2:定 数 となる。同期検波回路22,23の各出力は低域通過ろ波器2
4,25をそれぞれ通じて出力V1a,V2aが得られ、端子29,30
へそれぞれ出力される。発振器27の出力は参照信号Vr2a
として同期検波回路23へ供給されると共に、ロジック回
路26を通じて参照信号Vr1aとして同期検波回路22は供給
される。
れた角速度 θ：位相変調器15に印加される駆動電圧Vpm＝Asinωｔ
との位相差 （１）式から明らかなように干渉光21の強度I0にはcos
Δφに比例する項とsinΔφに比例する項とが含まれて
いる。特開昭62−9214号公報に示されているように、Δ
φが±ｍπ（ｍ＝0,1,2,……）に対し約±π/4の範囲で
高感度化するため、受光器17の出力の内sinΔφに比例
する成分が同期検波回路22により取出される。この時同
期検波回路22における参照信号Vrlaを θｆ：位相変調器15に印加される駆動電圧Vpm＝Asinω
との位相差 とすると、同期検波回路22の出力Ｖ1aは V1a＝K1J1（ｘ）sinΔφcos（θ−θｆ） ……（３） K1:定 数 となる。更にΔφが （ｍ＝0,1,2,……）に対し約±π/4の範囲で高感度化す
るため受光器17の出力の内cosΔφに比例する成分が同
期検波回路23により取出される。この時、同期検波回路
23における参照信号Vr2aを、 とすると、同期検波回路23の出力V2aは V2a＝K2J2（ｘ）cosΔφcos2（θ−θｆ） ……（５） K2:定 数 となる。同期検波回路22,23の各出力は低域通過ろ波器2
4,25をそれぞれ通じて出力V1a,V2aが得られ、端子29,30
へそれぞれ出力される。発振器27の出力は参照信号Vr2a
として同期検波回路23へ供給されると共に、ロジック回
路26を通じて参照信号Vr1aとして同期検波回路22は供給
される。
ここで光干渉角速度計のダイナミックレンジを拡大する
ために±ｍπ（ｍ＝0,1,2,……）に対し±π/4の範囲で
は同期検波出力V1aを出力V0として取出すと共に、 （ｍ＝0,1,2,……）に対し±π/4の範囲では同期検波出
力V2aを出力V0として取出し、同期検波出力V1aとV2aと
の切替え回数ｍを係数することによって角速度情報Ωi
を（６）式より求める。
ために±ｍπ（ｍ＝0,1,2,……）に対し±π/4の範囲で
は同期検波出力V1aを出力V0として取出すと共に、 （ｍ＝0,1,2,……）に対し±π/4の範囲では同期検波出
力V2aを出力V0として取出し、同期検波出力V1aとV2aと
の切替え回数ｍを係数することによって角速度情報Ωi
を（６）式より求める。
Ｋ〔rad/V〕：変換利得 すなわち第５図において端子29には、sinΔφに比例す
る成分（第６図信号72）が入力され、端子30には、cos
Δφに比例する成分（第６図における信号73）が入力さ
れる。sinΔφに比例する信号とoosΔφに比例する信号
は、スイッチ61において可逆カウンタ70の２゜の重み付
けされた端子からのＤ出力によって切替えられる。スイ
ッチ61の出力は、スイッチ62において可逆カウンタ70の
21の重み付けされた端子の出力Ｅによって極性反転され
た後リニアライザ64を通してジャイロ出力端子65に出力
される。スイッチ62の出力は、比較器66,67の非反転入
力側、反転入力側へそれぞれ供給され、それぞれ基準電
源68,69の基準電圧＋Vr，−Vrと比較される。比較器66,
67の出力は、それぞれ可逆カウンタ70のアップカウント
端子UP、ダウンカウント端子DOWNへ供給されそれぞれア
ップカウント、ダウンカウントされる。可逆カウンタ70
の重みが２゜の出力端子の出力Ｄは、スイッチ61に切替
え制御信号として供給され、重みが21の出力端子の出力
Ｅは、スイッチ62に切替え制御信号として供給される。
スイッチ61,62は、それぞれ初期状態（切替え制御信号
が論理“0"）で端子NC側に切替えられ、切替え制御信号
が論理“1"でそれぞれ端子NO側に切替えられる。可逆カ
ウンタ70の計数値は端子71から取り出すことができる。
る成分（第６図信号72）が入力され、端子30には、cos
Δφに比例する成分（第６図における信号73）が入力さ
れる。sinΔφに比例する信号とoosΔφに比例する信号
は、スイッチ61において可逆カウンタ70の２゜の重み付
けされた端子からのＤ出力によって切替えられる。スイ
ッチ61の出力は、スイッチ62において可逆カウンタ70の
21の重み付けされた端子の出力Ｅによって極性反転され
た後リニアライザ64を通してジャイロ出力端子65に出力
される。スイッチ62の出力は、比較器66,67の非反転入
力側、反転入力側へそれぞれ供給され、それぞれ基準電
源68,69の基準電圧＋Vr，−Vrと比較される。比較器66,
67の出力は、それぞれ可逆カウンタ70のアップカウント
端子UP、ダウンカウント端子DOWNへ供給されそれぞれア
ップカウント、ダウンカウントされる。可逆カウンタ70
の重みが２゜の出力端子の出力Ｄは、スイッチ61に切替
え制御信号として供給され、重みが21の出力端子の出力
Ｅは、スイッチ62に切替え制御信号として供給される。
スイッチ61,62は、それぞれ初期状態（切替え制御信号
が論理“0"）で端子NC側に切替えられ、切替え制御信号
が論理“1"でそれぞれ端子NO側に切替えられる。可逆カ
ウンタ70の計数値は端子71から取り出すことができる。
端子29の出力は先に述べたようにsinΔφに比例し第６
図Ａの曲線72に示すように右回り光と左回り光との位相
差Δφに対しsinΔφで変化する。端子30の出力は、第
６図Ａの曲線73に示すように位相差Δφに対し、cosΔ
φに比例したものになる。位相差Δφが０±π/4の範囲
にあれば、スイッチ61,62は、第５図に示した状態にあ
って端子29よりのsinΔφに比例した出力がリニアライ
ザ64によって直線補正された後ジャイロ出力端子65に出
力される。比較器66においてその入力、つまりスイッチ
62の出力が基準電圧Vrを越えると第６図Ｂに示すように
パルスが発生する。このパルスは、可逆カウンタ70によ
って加算カウントされる。
図Ａの曲線72に示すように右回り光と左回り光との位相
差Δφに対しsinΔφで変化する。端子30の出力は、第
６図Ａの曲線73に示すように位相差Δφに対し、cosΔ
φに比例したものになる。位相差Δφが０±π/4の範囲
にあれば、スイッチ61,62は、第５図に示した状態にあ
って端子29よりのsinΔφに比例した出力がリニアライ
ザ64によって直線補正された後ジャイロ出力端子65に出
力される。比較器66においてその入力、つまりスイッチ
62の出力が基準電圧Vrを越えると第６図Ｂに示すように
パルスが発生する。このパルスは、可逆カウンタ70によ
って加算カウントされる。
一方スイッチ62の出力が−Vrより負方向に大きくなると
比較器67より第６図Ｃに示すようなパルス発生し、これ
は可逆カウンタ70で減算カウントされる。可逆カウンタ
70の重みが２゜の出力は、第６図Ｄに示すように変化し
重みが21の出力は、第６図Ｅに示すように変化する。可
逆カウンタ70の重みが２゜の出力が高レベル（論理
“1"）の時スイッチ61が切替えられ、端子30の信号、即
ちcosΔφに比例した出力が直線補正されジャイロ出力
端子65に出力される。逆にスイッチ62の出力が基準電圧
−Vrより負方向に大きくなると比較器67よりパルスが得
られ、可逆カウンタ70が減算カウントされて、それによ
り重みが２゜の出力が高レベルとなり、スイッチ61が作
動して先の場合と同様に端子30の信号、即ちcosΔφに
比例した出力が直線補正された後ジャイロ出力端子65に
出力される。
比較器67より第６図Ｃに示すようなパルス発生し、これ
は可逆カウンタ70で減算カウントされる。可逆カウンタ
70の重みが２゜の出力は、第６図Ｄに示すように変化し
重みが21の出力は、第６図Ｅに示すように変化する。可
逆カウンタ70の重みが２゜の出力が高レベル（論理
“1"）の時スイッチ61が切替えられ、端子30の信号、即
ちcosΔφに比例した出力が直線補正されジャイロ出力
端子65に出力される。逆にスイッチ62の出力が基準電圧
−Vrより負方向に大きくなると比較器67よりパルスが得
られ、可逆カウンタ70が減算カウントされて、それによ
り重みが２゜の出力が高レベルとなり、スイッチ61が作
動して先の場合と同様に端子30の信号、即ちcosΔφに
比例した出力が直線補正された後ジャイロ出力端子65に
出力される。
以上の状態から更に位相差Δφが絶対量として増加し、
cosΔφに比例した出力が基準電圧＋Vr又は−Vrよりも
絶対値で大きくなると比較器66,67よりパルスが得られ
て可逆カウンタ70が加算あるいは減算しスイッチ61が復
帰して端子29の信号、即ちsinΔφに比例した出力が直
線性補正後ジャイロ出力端子65に得られるようになる。
これとともにsinΔφとcosΔφに比例する出力は位相差
Δφに対し正の特性となるように可逆カウンタ70の重み
が21の出力によって信号極性反転指令（切替え制御信
号）が出力され、スイッチ62がインバータ63側に切替え
られる。上述において位相差Δφがπ/4におけるsinΔ
φとcosΔφに比例するスイッチ62の出力電圧が基準電
圧＋Vr，−Vrより絶対値で僅かに少な目に設定しておく
と、第６図Ｇに示すように鋸歯状の出力として得ること
ができかつsinΔφとcosΔφに比例する信号の切替えに
ヒステリシスを持たせることができ安定に動作させるこ
とができる。このようにして位相差Δφが±ｍπに対し
約±π/4の範囲にある場合は、sinΔφ成分をジャイロ
出力として取り出され に対し約±π/4の範囲にある場合は、cosΔφ成分がジ
ャイロ出力として取り出され、全範囲にわたって直線性
が最も好ましい状態で出力が得られる。この出力より角
速度は、（６）式で求めることができる。（６）式中の
V0はジャイロ出力端子65の電圧、ｍは可逆カウンタ70に
おける加算パルスの総数と減算パルスの総数の差つまり
可逆カウンタ70の計数値であって、これは端子71から取
り出される。
cosΔφに比例した出力が基準電圧＋Vr又は−Vrよりも
絶対値で大きくなると比較器66,67よりパルスが得られ
て可逆カウンタ70が加算あるいは減算しスイッチ61が復
帰して端子29の信号、即ちsinΔφに比例した出力が直
線性補正後ジャイロ出力端子65に得られるようになる。
これとともにsinΔφとcosΔφに比例する出力は位相差
Δφに対し正の特性となるように可逆カウンタ70の重み
が21の出力によって信号極性反転指令（切替え制御信
号）が出力され、スイッチ62がインバータ63側に切替え
られる。上述において位相差Δφがπ/4におけるsinΔ
φとcosΔφに比例するスイッチ62の出力電圧が基準電
圧＋Vr，−Vrより絶対値で僅かに少な目に設定しておく
と、第６図Ｇに示すように鋸歯状の出力として得ること
ができかつsinΔφとcosΔφに比例する信号の切替えに
ヒステリシスを持たせることができ安定に動作させるこ
とができる。このようにして位相差Δφが±ｍπに対し
約±π/4の範囲にある場合は、sinΔφ成分をジャイロ
出力として取り出され に対し約±π/4の範囲にある場合は、cosΔφ成分がジ
ャイロ出力として取り出され、全範囲にわたって直線性
が最も好ましい状態で出力が得られる。この出力より角
速度は、（６）式で求めることができる。（６）式中の
V0はジャイロ出力端子65の電圧、ｍは可逆カウンタ70に
おける加算パルスの総数と減算パルスの総数の差つまり
可逆カウンタ70の計数値であって、これは端子71から取
り出される。
「発明が解決しようとする課題」 受光器17によって光電変換信号の中からsinΔφ成分及
びcosΔφ成分を適切に取り出すためには同期検波回路
における被同期検波信号と参照信号とが実質的に同相で
あることが必要である。
びcosΔφ成分を適切に取り出すためには同期検波回路
における被同期検波信号と参照信号とが実質的に同相で
あることが必要である。
ところが位相変調器15に印加される駆動電圧Vpmと干渉
光の基本周波数成分との位相差θ（高調波成分における
位相差は（１）式で示されるように次数倍した値を取
る）は位相変調器15がさらされる環境条件、特に温度に
よって変わる。位相変調器15は例えば円筒状の電歪振動
子に光ファイバを巻き付けて作製されているため本質的
に環境条件によって入出力特性における位相特性が変化
し易い。加えるに位相変調器15の共振点に位相変調器の
動作点を設定すると環境条件に対し著しく変化し易くな
る。なお一般に位相変調器15の動作点は共振点に合せら
れる。このため同期検波回路22,23における被同期検波
信号と参照信号との位相が同相でなくなり、（３）式、
（５）式から明らかなように出力Ｖ1aと出力Ｖ2aのスケ
ールファクタに変動を来たす。これはとりもなおさずジ
ャイロ出力V0の変動を示すものであり、（６）式で明ら
かなように入力範囲の拡大を計った光干渉角速度計にお
ける角速度計測に誤差が生じる。
光の基本周波数成分との位相差θ（高調波成分における
位相差は（１）式で示されるように次数倍した値を取
る）は位相変調器15がさらされる環境条件、特に温度に
よって変わる。位相変調器15は例えば円筒状の電歪振動
子に光ファイバを巻き付けて作製されているため本質的
に環境条件によって入出力特性における位相特性が変化
し易い。加えるに位相変調器15の共振点に位相変調器の
動作点を設定すると環境条件に対し著しく変化し易くな
る。なお一般に位相変調器15の動作点は共振点に合せら
れる。このため同期検波回路22,23における被同期検波
信号と参照信号との位相が同相でなくなり、（３）式、
（５）式から明らかなように出力Ｖ1aと出力Ｖ2aのスケ
ールファクタに変動を来たす。これはとりもなおさずジ
ャイロ出力V0の変動を示すものであり、（６）式で明ら
かなように入力範囲の拡大を計った光干渉角速度計にお
ける角速度計測に誤差が生じる。
この問題を解決するため、特開昭62−9214号「光干渉角
速度計」の第４図に示すように、参照信号Vr1a（又は参
照信号Vr2a）及びこれと90゜位相がずれた参照信号で受
光器17の出力を同期検波し、その各検波出力を乗算し、
その乗算出力がゼロになるように、発振器27の出力位相
を調整することを提案した。しかしこの場合は、sinΔ
φ（又はcosΔφ）がゼロになった時、制御不能状態に
なる問題がある。
速度計」の第４図に示すように、参照信号Vr1a（又は参
照信号Vr2a）及びこれと90゜位相がずれた参照信号で受
光器17の出力を同期検波し、その各検波出力を乗算し、
その乗算出力がゼロになるように、発振器27の出力位相
を調整することを提案した。しかしこの場合は、sinΔ
φ（又はcosΔφ）がゼロになった時、制御不能状態に
なる問題がある。
この発明の目的は位相変調器の入出力位相特性が変動し
ても同期検波回路における被同期検波信号と参照信号と
を同相に保ち入力範囲全域に渡って、つまりsinΔφ、c
osΔφゼロになってもジャイロスケールファクタを安定
に保つ光干渉角速度計を提供することにある。
ても同期検波回路における被同期検波信号と参照信号と
を同相に保ち入力範囲全域に渡って、つまりsinΔφ、c
osΔφゼロになってもジャイロスケールファクタを安定
に保つ光干渉角速度計を提供することにある。
「課題を解決するための手段」 この発明によれば光学通路から出力された右回り光と左
回り光とを干渉させ、その干渉光を光電変換手段で電気
信号に変換し、その電気信号の内位相変調手段の変調周
波数の任意の奇数波成分を第１同期検波手段で同期検波
し、上記電気信号の内位相変調手段の変調周波数の任意
の偶数波成分を第２同期検波手段で同期検波すると共
に、更に上記電気信号を、第１同期検波手段の参照信号
に対して90゜位相差をもった参照信号により第３同期検
波手段で同期検波し、また上記電気信号を、第２同期検
波手段の参照信号に対して90゜位相差をもった参照信号
により第４同期検波手段で同期検波する。第１同期検波
手段の出力と第３同期検波手段の出力とによって第１位
相検知手段で、第１同期検波手段に印加される参照信号
と入力として印加される信号の内被同期検波成分との位
相差情報を出力する。また第２同期検波手段の出力と第
４同期検波手段の出力とによって第２位相検知手段で第
２同期検波手段に印加される参照信号と入力として印加
される信号の内被同期検波成分との位相差情報を出力す
る。第１位相検知手段の出力と第２位相検知手段の出力
の合成信号により第１同期検波手段と第２同期検波手段
とにおける参照信号と被同期検波信号との位相が常に同
相となるように制御手段で制御する。
回り光とを干渉させ、その干渉光を光電変換手段で電気
信号に変換し、その電気信号の内位相変調手段の変調周
波数の任意の奇数波成分を第１同期検波手段で同期検波
し、上記電気信号の内位相変調手段の変調周波数の任意
の偶数波成分を第２同期検波手段で同期検波すると共
に、更に上記電気信号を、第１同期検波手段の参照信号
に対して90゜位相差をもった参照信号により第３同期検
波手段で同期検波し、また上記電気信号を、第２同期検
波手段の参照信号に対して90゜位相差をもった参照信号
により第４同期検波手段で同期検波する。第１同期検波
手段の出力と第３同期検波手段の出力とによって第１位
相検知手段で、第１同期検波手段に印加される参照信号
と入力として印加される信号の内被同期検波成分との位
相差情報を出力する。また第２同期検波手段の出力と第
４同期検波手段の出力とによって第２位相検知手段で第
２同期検波手段に印加される参照信号と入力として印加
される信号の内被同期検波成分との位相差情報を出力す
る。第１位相検知手段の出力と第２位相検知手段の出力
の合成信号により第１同期検波手段と第２同期検波手段
とにおける参照信号と被同期検波信号との位相が常に同
相となるように制御手段で制御する。
「実施例」 第１図にこの発明の実施例の要部を示し、第４図と対応
する部分には同一符号を付けてある。この発明において
は同期検波回路32,34が設けられる。ロジック回路43,44
において、同期検波回路22,23の参照信号Vr1a,Vr2aに対
しそれぞれ位相が90゜ずれた信号Vr1b,Vr2bが作られ、
これら信号Vr1b,Vr2bが同期検波回路32,34へ参照信号と
して供給され、受光器17の出力Viがそれぞれ同期検波さ
れる。同期検波回路32,34の各出力は低域通過ろ波器36,
38へそれぞれ供給される。低域通過ろ波器36,38の各出
力V1b,V2bはそれぞれ V1b＝Vi・Vr1b ＝K1b・J1（ｘ）・sinΔφsin（θ−θｆ） ……（７） V2b＝Vi・Vr2b ＝K2b・J2（ｘ）・cosΔφsin2（θ−θｆ）……（８） K1b，K2b：定数 となる。低域通過ろ波器24,36の各出力V1a,V1bは位相検
知手段としての乗算手段39へ供給され、また低域通過ろ
波器25,38の各出力V2a,V2bは位相検知手段としての乗算
手段40へ供給される。乗算手段39,40の各出力Ve1,Ve2は ここでK1＝K1a・J1（ｘ）＝K1b・J1（ｘ） K2＝K2a・J2（ｘ）＝K2b・J2（ｘ） となる。即ち乗算手段39,40の各出力はsinΔφ,cosΔφ
はそれぞれ自乗されているため、必ず正となり、出力極
性は位相差（θ−θｆ）の正弦出力に対応したものとな
り、入力角速度の極性、即ち光学路16の左回り光、右回
り光間の位相差Δφに対応したsinΔφ成分、cosΔφ成
分の極性に影響されない。
する部分には同一符号を付けてある。この発明において
は同期検波回路32,34が設けられる。ロジック回路43,44
において、同期検波回路22,23の参照信号Vr1a,Vr2aに対
しそれぞれ位相が90゜ずれた信号Vr1b,Vr2bが作られ、
これら信号Vr1b,Vr2bが同期検波回路32,34へ参照信号と
して供給され、受光器17の出力Viがそれぞれ同期検波さ
れる。同期検波回路32,34の各出力は低域通過ろ波器36,
38へそれぞれ供給される。低域通過ろ波器36,38の各出
力V1b,V2bはそれぞれ V1b＝Vi・Vr1b ＝K1b・J1（ｘ）・sinΔφsin（θ−θｆ） ……（７） V2b＝Vi・Vr2b ＝K2b・J2（ｘ）・cosΔφsin2（θ−θｆ）……（８） K1b，K2b：定数 となる。低域通過ろ波器24,36の各出力V1a,V1bは位相検
知手段としての乗算手段39へ供給され、また低域通過ろ
波器25,38の各出力V2a,V2bは位相検知手段としての乗算
手段40へ供給される。乗算手段39,40の各出力Ve1,Ve2は ここでK1＝K1a・J1（ｘ）＝K1b・J1（ｘ） K2＝K2a・J2（ｘ）＝K2b・J2（ｘ） となる。即ち乗算手段39,40の各出力はsinΔφ,cosΔφ
はそれぞれ自乗されているため、必ず正となり、出力極
性は位相差（θ−θｆ）の正弦出力に対応したものとな
り、入力角速度の極性、即ち光学路16の左回り光、右回
り光間の位相差Δφに対応したsinΔφ成分、cosΔφ成
分の極性に影響されない。
従って乗算手段39,40の各出力でロジック回路43,44の前
段に配置した自動位相調整器45を制御し位相差θに対応
しθｆを変えれば位相差（θ−θｆ）を常に零に保つこ
とができる。自動位相調整器45の代りに位相変調駆動回
路28の前段に自動位相調整器53を配置し、同期検波回路
22,23,32,34の参照信号に対する位相変調器15に印加す
る信号Vpmの位相関係を制御することによっても同様な
効果が得られる。
段に配置した自動位相調整器45を制御し位相差θに対応
しθｆを変えれば位相差（θ−θｆ）を常に零に保つこ
とができる。自動位相調整器45の代りに位相変調駆動回
路28の前段に自動位相調整器53を配置し、同期検波回路
22,23,32,34の参照信号に対する位相変調器15に印加す
る信号Vpmの位相関係を制御することによっても同様な
効果が得られる。
第１図では乗算手段39,40の各出力Ve1,Ve2を加算手段41
で加算し、その出力Veを電気ろ波器を含む増幅器42に入
力し、増幅器42の出力を自動位相調整器45の制御信号と
して使用しているが、第２図に示すように乗算手段39,4
0の各出力Ve1,Ve2をスイッチ手段48によって切替えて増
幅器42に入力し、その出力を制御信号として使用しても
よい。この場合、スイッチ手段48はΔφが±ｍπ（ｍ＝
0,1,2,……）に対し約±π/4の範囲では信号として十分
大きい値を示している乗算出力Ve2に切替え、Δφが （ｍ＝0,1,2,……） に対して約±π/4の範囲では同様に十分大きい値を示す
乗算手段39からの出力Ve1に切替えて増幅器42に出力す
る。つまり第５図中の可逆カウンタ70の重みが２゜の出
力Ｄによりスイッチ手段48を制御すればよい。
で加算し、その出力Veを電気ろ波器を含む増幅器42に入
力し、増幅器42の出力を自動位相調整器45の制御信号と
して使用しているが、第２図に示すように乗算手段39,4
0の各出力Ve1,Ve2をスイッチ手段48によって切替えて増
幅器42に入力し、その出力を制御信号として使用しても
よい。この場合、スイッチ手段48はΔφが±ｍπ（ｍ＝
0,1,2,……）に対し約±π/4の範囲では信号として十分
大きい値を示している乗算出力Ve2に切替え、Δφが （ｍ＝0,1,2,……） に対して約±π/4の範囲では同様に十分大きい値を示す
乗算手段39からの出力Ve1に切替えて増幅器42に出力す
る。つまり第５図中の可逆カウンタ70の重みが２゜の出
力Ｄによりスイッチ手段48を制御すればよい。
第３図は他の実施例を示し、低域通過ろ波器24,25の各
出力V1a,V2aの極性に応じて同期検波回路32,34の参照信
号の位相を同期検波回路22,23の参照信号Vr1a,Vr2aに対
し＋90゜，−90゜に切替えている。即ち同期検波回路3
2,34の出力の極性は同期検波回路22,23の出力の極性と
一致しており、コンパレータ57,58で同期検波回路22,23
の各出力V1a,V2aの極性を判断し、その出力でスイッチ
素子51,54を制御し、同期検波回路32,34の参照信号を18
0゜位相差のある信号 の切替えを行う。つまり同期検波回路の出力が負となる
時は参照信号を逆位相のものとして同期検波回路の出力
を正とする。この結果低域通過ろ波器36,38の出力
V1b′，V2b′は、 V1b′＝|K1sinΔφ｜・sin（θ−θｆ） ……（11） V2b′＝|K2cosΔφ｜・sin2（θ−θｆ） ……（12） となり、入力角速度に対応したsinΔφ,cosΔφ成分の
極性を無関係に位相差（θ−θｆ）情報を出力すること
ができる。この位相差θ−θｆが零になるように自動位
相調整器45を制御する。つまり出力V1b′，V2b′を、第
１図、第２図で示した信号Ve1,Ve2の代りに使用する。
なお増幅器42の電気ろ波器は一般に比例微分積分形のも
のが用いられる。
出力V1a,V2aの極性に応じて同期検波回路32,34の参照信
号の位相を同期検波回路22,23の参照信号Vr1a,Vr2aに対
し＋90゜，−90゜に切替えている。即ち同期検波回路3
2,34の出力の極性は同期検波回路22,23の出力の極性と
一致しており、コンパレータ57,58で同期検波回路22,23
の各出力V1a,V2aの極性を判断し、その出力でスイッチ
素子51,54を制御し、同期検波回路32,34の参照信号を18
0゜位相差のある信号 の切替えを行う。つまり同期検波回路の出力が負となる
時は参照信号を逆位相のものとして同期検波回路の出力
を正とする。この結果低域通過ろ波器36,38の出力
V1b′，V2b′は、 V1b′＝|K1sinΔφ｜・sin（θ−θｆ） ……（11） V2b′＝|K2cosΔφ｜・sin2（θ−θｆ） ……（12） となり、入力角速度に対応したsinΔφ,cosΔφ成分の
極性を無関係に位相差（θ−θｆ）情報を出力すること
ができる。この位相差θ−θｆが零になるように自動位
相調整器45を制御する。つまり出力V1b′，V2b′を、第
１図、第２図で示した信号Ve1,Ve2の代りに使用する。
なお増幅器42の電気ろ波器は一般に比例微分積分形のも
のが用いられる。
「発明の効果」 位相差Δφが±ｍπ（ｍ＝0,1,2……）に対し約±π/4
の範囲では、sinΔφ成分、 （ｍ＝0,1,2……）に対し約±π/4の範囲では、cosΔφ
成分をジャイロ出力とし取り出すことによって入力角速
度の計測範囲の拡大をはかった光干渉角速度計（光ファ
イバジャイロ）において環境条件等の変化によって位相
変調器15の入出力位相特性が変動しても、sinΔφ、cos
Δφの一方がゼロでも他方は最大となり、位相差調整の
ための制御信号が常に得られ、同期検波回路における被
同期検波信号と参照信号とを入力範囲全域に渡って同相
に保つことができ、光干渉角速度計（光ファイバジャイ
ロ）のスケールファクタを安定に保つことができる。
の範囲では、sinΔφ成分、 （ｍ＝0,1,2……）に対し約±π/4の範囲では、cosΔφ
成分をジャイロ出力とし取り出すことによって入力角速
度の計測範囲の拡大をはかった光干渉角速度計（光ファ
イバジャイロ）において環境条件等の変化によって位相
変調器15の入出力位相特性が変動しても、sinΔφ、cos
Δφの一方がゼロでも他方は最大となり、位相差調整の
ための制御信号が常に得られ、同期検波回路における被
同期検波信号と参照信号とを入力範囲全域に渡って同相
に保つことができ、光干渉角速度計（光ファイバジャイ
ロ）のスケールファクタを安定に保つことができる。
第１図はこの発明の実施例の要部を示すブロック図、第
２図はその一部の変形例を示すブロック図、第３図はこ
の発明の他の実施例の要部を示すブロック図、第４図は
従来の光干渉角速度計を示すブロツク図、第５図は計測
範囲を拡大した光干渉角速度計の要部を示すブロック
図、第６図は第５図の動作の説明に供するための各部の
出力を示す図である。
２図はその一部の変形例を示すブロック図、第３図はこ
の発明の他の実施例の要部を示すブロック図、第４図は
従来の光干渉角速度計を示すブロツク図、第５図は計測
範囲を拡大した光干渉角速度計の要部を示すブロック
図、第６図は第５図の動作の説明に供するための各部の
出力を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも一周する光学路と、 その光学路に対し右回り光及び左回り光を通す手段と、 その光学路を伝搬してきた右回り光と左回り光とを干渉
させる手段と、 その干渉手段と上記光学路の一端との間にこれらに継続
的に配されて右回り光と左回り光とに位相変化を与える
位相変調手段と、 上記干渉光の光強度を電気信号として検出する光電変換
手段と、 その光電変換手段からの出力の内、上記変調手段の変調
周波数の任意の奇数波成分を同期検波する第１同期検波
手段と、 上記光電変換手段からの出力の内、上記変調周波数の任
意の偶数波成分を同期検波する第２同期検波手段と、 上記光電変換手段の出力を、上記第１同期検波手段の参
照信号に対し90゜の位相差をもった参照信号で検波する
第３同期検波手段と、 上記光電変換手段の出力を、上記第２同期検波手段の参
照信号に対し90゜の位相差をもった参照信号で検波する
第４同期検波手段と、 上記第１同期検波手段の出力と上記第３同期検波手段の
出力とによって、上記第１同期検波手段に印加される参
照信号と、入力として印加される信号の内被同期検波成
分との位相差情報を出力する第１位相検知手段と、 上記第２同期検波手段の出力と上記第４同期検波手段の
出力とによって、上記第２同期検波手段に印加される参
照信号と、入力として印加される信号の内被同期検波成
分との位相差情報を出力する第２位相検知手段と、 上記第１位相検知手段と上記第２位相検知手段とからの
各信号を合成した信号により上記第１同期検波手段と上
記第２同期検波手段とにおける参照信号と被同期検波信
号との位相が常に同相となるように制御する制御手段と
を有する光干渉角速度計。 - 【請求項２】上記第１位相検知手段は、上記第１同期検
波手段の出力と、上記第３同期検波手段の出力とを乗算
する手段であり、上記第２位相検知手段は上記第２同期
検波手段の出力と、上記第４同期検波手段の出力とを乗
算する手段である請求項１記載の光干渉角速度計。 - 【請求項３】上記第１位相検知手段は、上記第１同期検
波手段の出力の極性によって上記第３同期検波手段の出
力の極性を反転する手段であり、上記第２位相検知手段
は上記第２同期検波手段の出力の極性によって上記第４
同期検波手段の出力の極性を反転する手段である請求項
１記載の光干渉角速度計。 - 【請求項４】上記光学路の周方向に与えられる入力角速
度によって生じる上記右回り光と左回り光との位相差が
±ｍπ（ｍ＝0,1,2,…）に対し約±π/4の範囲であるこ
とを検出する第１範囲検出手段と、上記右回り光と左回
り光との位相差が±（2m＋１）・π/2（ｍ＝0,1,2,…）
に対し約±π/4の範囲であることを検出する第２範囲検
出手段と、上記第１範囲検出手段によって上記第２位相
検知手段からの信号を上記制御手段へ伝達し、上記第２
範囲検出手段からの信号によって上記第１位相検知手段
からの信号を上記制御手段に伝達する手段とを具備する
請求項１乃至３の何れかに記載の光干渉角速度計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137781A JPH06103186B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
| US07/236,435 US4883358A (en) | 1987-09-02 | 1988-08-25 | Fiber optic gyro stabilized by harmonic components of detected signal |
| DE3844745A DE3844745C2 (ja) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | |
| FR888811437A FR2618545B1 (fr) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | Gyroscope a fibre optique |
| DE3829731A DE3829731A1 (de) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | Faseroptischer kreisel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137781A JPH06103186B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01305363A JPH01305363A (ja) | 1989-12-08 |
| JPH06103186B2 true JPH06103186B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15206694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63137781A Expired - Lifetime JPH06103186B2 (ja) | 1987-09-02 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103186B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS629214A (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-17 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光干渉角速度計 |
-
1988
- 1988-06-03 JP JP63137781A patent/JPH06103186B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01305363A (ja) | 1989-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4883358A (en) | Fiber optic gyro stabilized by harmonic components of detected signal | |
| JPH03210417A (ja) | ファイバー光測定装置、ジャイロメータ、セントラルナビゲーション、及び安定化システム | |
| GB2202325A (en) | Fibre optic gyro | |
| JPH0652173B2 (ja) | 光千渉角速度計 | |
| JPH0654236B2 (ja) | デジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計 | |
| JPH04130212A (ja) | 回転速度の測定のための光ファイバサニャック干渉計 | |
| US5031988A (en) | Fiber optic gyro | |
| JPH05508221A (ja) | 変調切換えを伴なう干渉計信号解析 | |
| JPH06103186B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| CA2045743C (en) | Fiber optic gyro using stepping pulse phase modulating signals to compensate for opto-electric waveform distortion | |
| JPS6212811A (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH11108669A (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| JPH04270913A (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP2532326B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH0511763B2 (ja) | ||
| JP2660573B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH04270914A (ja) | 同期検波装置 | |
| JPH0361889B2 (ja) | ||
| JP2514532B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH0231167A (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH0643898B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH09304082A (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP2514531B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP2578045B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JPH0749963B2 (ja) | 光干渉角速度計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071214 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081214 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081214 Year of fee payment: 14 |