JPH0688834A - 回転速度を測定するためのファイバオプティックサニャック干渉計 - Google Patents
回転速度を測定するためのファイバオプティックサニャック干渉計Info
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- JPH0688834A JPH0688834A JP4023816A JP2381692A JPH0688834A JP H0688834 A JPH0688834 A JP H0688834A JP 4023816 A JP4023816 A JP 4023816A JP 2381692 A JP2381692 A JP 2381692A JP H0688834 A JPH0688834 A JP H0688834A
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- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
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Abstract
(57)【要約】
この発明の主題は開のループ構成のファイバオプティッ
ク回転速度センサであり、復調器（ＳＹＮＣＤ）の入力
に与えられる乱れる信号の結合のために生じるセンサバ
イアスエラーは、乱れる信号の原因であると考えられ得
るすべての信号源から統計的に独立した復調信号の使用
によって抑制される。この目的のために、変調信号発生
器（ＭＧ）が設けられ、これは乱数発生器を含み、それ
から２つの信号（ｂ0 、ｂ1 ）が干渉計特性上の正また
は負の勾配を有する最適の作動点の活性のための統計的
に交互に起こるバイアスのために一方で引き出され、か
つ復調信号が推移時間修正（Ｔ0 ）の後同期復調器（Ｓ
ＹＮＣＤ）の同期入力を作動する適当に整合された復調
信号（ｄ）が他方で引き出される。
ク回転速度センサであり、復調器（ＳＹＮＣＤ）の入力
に与えられる乱れる信号の結合のために生じるセンサバ
イアスエラーは、乱れる信号の原因であると考えられ得
るすべての信号源から統計的に独立した復調信号の使用
によって抑制される。この目的のために、変調信号発生
器（ＭＧ）が設けられ、これは乱数発生器を含み、それ
から２つの信号（ｂ0 、ｂ1 ）が干渉計特性上の正また
は負の勾配を有する最適の作動点の活性のための統計的
に交互に起こるバイアスのために一方で引き出され、か
つ復調信号が推移時間修正（Ｔ0 ）の後同期復調器（Ｓ
ＹＮＣＤ）の同期入力を作動する適当に整合された復調
信号（ｄ）が他方で引き出される。
Description
【０００１】この発明は回転速度を測定するためのファ
イバオプティックサニャック（Ｓａｇｎａｃ）干渉計に
関し、光源に源を発しかつ偏光子によって偏光されてビ
ーム分割によって発生される２つの光ビームがファイバ
コイルの中に反対方向に注入されかつその後再結合さ
れ、生み出された干渉イメージは、偏光子を通過した
後、検出器装置を作動し、その出力信号は干渉イメージ
の光強度に対応し、２つの光ビームはファイバコイルに
位置付けられた位相変調器によって変調され、かつ増幅
された光検出器出力信号は同期復調器に供給される。
イバオプティックサニャック（Ｓａｇｎａｃ）干渉計に
関し、光源に源を発しかつ偏光子によって偏光されてビ
ーム分割によって発生される２つの光ビームがファイバ
コイルの中に反対方向に注入されかつその後再結合さ
れ、生み出された干渉イメージは、偏光子を通過した
後、検出器装置を作動し、その出力信号は干渉イメージ
の光強度に対応し、２つの光ビームはファイバコイルに
位置付けられた位相変調器によって変調され、かつ増幅
された光検出器出力信号は同期復調器に供給される。
【０００２】サニャック干渉計を作動する回転運動は２
つの反対に循環する光ビームの間に位相変化を生じさ
せ、その結果回転運動に依存する干渉イメージは２つの
ビームが重ね合わさった位置で形成される。
つの反対に循環する光ビームの間に位相変化を生じさ
せ、その結果回転運動に依存する干渉イメージは２つの
ビームが重ね合わさった位置で形成される。
【０００３】干渉計の伝達関数は Ｉ＝Ｉ0 ・（１／２）ｃｏｓ（Δφ） によって表される。
【０００４】この等式において、Ｉ0 は位相変化がない
場合の光強度である（図１参照）。位相変化（サニャッ
ク位相）は以下の態様で回転速度Ωと相互に関係する。
場合の光強度である（図１参照）。位相変化（サニャッ
ク位相）は以下の態様で回転速度Ωと相互に関係する。
【０００５】Δφ＝｛（２πＬＤ）／（λｃ）｝Ω Ｌ ＝ 光路の長さ Ｄ ＝ 循環光路の直径 λ ＝ 光の波長 ｃ ＝ 光の速度 伝達関数の上述の形には（回転）センサ応用に対して以
下のような２つの考慮すべき不利な点がある。 − 余弦曲線の最大点において、それは小さな入力値に
鈍感である − 位相変化の符号は強度信号からはわからない。
下のような２つの考慮すべき不利な点がある。 − 余弦曲線の最大点において、それは小さな入力値に
鈍感である − 位相変化の符号は強度信号からはわからない。
【０００６】これらの不利な点を克服するために、特性
上の作動点を位相変調プロセスによってより大きな感度
の領域に移すことは一般的である。しばしば採用される
変調の２つの型は以下のものである。 − 正弦波変調（図２ａ参照）および − 方形波変調（図２ｂ参照）。
上の作動点を位相変調プロセスによってより大きな感度
の領域に移すことは一般的である。しばしば採用される
変調の２つの型は以下のものである。 − 正弦波変調（図２ａ参照）および − 方形波変調（図２ｂ参照）。
【０００７】かかる信号による光位相変調器の作動は敏
感な伝達関数を与え、かつ符号を認識することを可能に
する。
感な伝達関数を与え、かつ符号を認識することを可能に
する。
【０００８】図２で示された信号の同期復調は位相変化
かつゆえに回転速度を与える。図３の前述の先行技術に
従う閉のファイバループを有するサニャック干渉計（回
転速度センサ）の図式の単純化された表現は、光源Ｌを
示し、これはたとえばレーザであり、その平行な光ビー
ムは偏光子Ｐによって偏光され、かつビーム分割器ＳＴ
２によって２つの光ビームに分割され、かつ干渉計ファ
イバコイルＦＳの中に反対方向に注入される。ファイバ
コイルＦＳは光単モードファイバから好ましくは構成さ
れるであろう。ビーム分割器ＳＴ２はファイバコイルＦ
Ｓを通過した後２つの光ビームの再結合のためのミキサ
として同時に作用する。偏光子Ｐを通過した後、２つの
重ね合わされた光ビームの干渉信号は、第２のビーム分
割器ＳＴ１を経て通過し、かつその出力ブランチＯＵＴ
は干渉イメージの強度を走査する光検出器ＰＤへと通っ
ていく。もしΔφ0 が閉のファイバコイルＦＳで反対方
向に伝搬する２つの光ビームの間の位相差を示すとすれ
ば、それに非逆外乱がないとすれば、次の関係、Δφ0
＝０が適用可能である。
かつゆえに回転速度を与える。図３の前述の先行技術に
従う閉のファイバループを有するサニャック干渉計（回
転速度センサ）の図式の単純化された表現は、光源Ｌを
示し、これはたとえばレーザであり、その平行な光ビー
ムは偏光子Ｐによって偏光され、かつビーム分割器ＳＴ
２によって２つの光ビームに分割され、かつ干渉計ファ
イバコイルＦＳの中に反対方向に注入される。ファイバ
コイルＦＳは光単モードファイバから好ましくは構成さ
れるであろう。ビーム分割器ＳＴ２はファイバコイルＦ
Ｓを通過した後２つの光ビームの再結合のためのミキサ
として同時に作用する。偏光子Ｐを通過した後、２つの
重ね合わされた光ビームの干渉信号は、第２のビーム分
割器ＳＴ１を経て通過し、かつその出力ブランチＯＵＴ
は干渉イメージの強度を走査する光検出器ＰＤへと通っ
ていく。もしΔφ0 が閉のファイバコイルＦＳで反対方
向に伝搬する２つの光ビームの間の位相差を示すとすれ
ば、それに非逆外乱がないとすれば、次の関係、Δφ0
＝０が適用可能である。
【０００９】光検出器ＰＤの電気信号ＶＤはインピーダ
ンス変換器および増幅器Ａ0 を経て強調され、その出力
信号ＶＤ′は変調周波数ｆ0 に同期された同期復調器Ｓ
ＹＮＣＤを供給する。復調された出力信号は増幅器Ａを
経て信号ＶＡとして出力インタフェースＳへと通ってい
き、その出力信号は回転速度に比例しかつ回転方向に関
する符号情報を含む。
ンス変換器および増幅器Ａ0 を経て強調され、その出力
信号ＶＤ′は変調周波数ｆ0 に同期された同期復調器Ｓ
ＹＮＣＤを供給する。復調された出力信号は増幅器Ａを
経て信号ＶＡとして出力インタフェースＳへと通ってい
き、その出力信号は回転速度に比例しかつ回転方向に関
する符号情報を含む。
【００１０】ファイバオプティック回転速度センサのた
めの読出プロセスのこの動作原理は、図３を参照して簡
単に説明されるが、回転速度を測定するためのかかる慣
性装置の動作を実施する際に、以下の理由のために考慮
すべき困難な点につながる。
めの読出プロセスのこの動作原理は、図３を参照して簡
単に説明されるが、回転速度を測定するためのかかる慣
性装置の動作を実施する際に、以下の理由のために考慮
すべき困難な点につながる。
【００１１】位相変調器ＰＭのための変調信号ＶＣまた
はＶＣ′の電圧レベルは２、３ボルトのオーダの大きさ
である。しかしながら、検出器信号ＶＤの電圧レベルは
２、３ナノボルトのオーダの大きさであり、これは１°
／ｈの器具の回転速度に対応する。ＶＤ上でのＶＣおよ
びＶＣ′の所望されない漂遊効果は測定信号の偽造につ
ながる。信号処理の出力は明らかな回転速度を示す。測
定配列の０点または作動点は固有の外乱によって変えら
れる。図３において、かかる漂遊効果は破線および結合
要素Ｋによって示される。
はＶＣ′の電圧レベルは２、３ボルトのオーダの大きさ
である。しかしながら、検出器信号ＶＤの電圧レベルは
２、３ナノボルトのオーダの大きさであり、これは１°
／ｈの器具の回転速度に対応する。ＶＤ上でのＶＣおよ
びＶＣ′の所望されない漂遊効果は測定信号の偽造につ
ながる。信号処理の出力は明らかな回転速度を示す。測
定配列の０点または作動点は固有の外乱によって変えら
れる。図３において、かかる漂遊効果は破線および結合
要素Ｋによって示される。
【００１２】電磁漂遊（結合要素Ｋを有する外乱、図３
参照）を、遮蔽手段によって −ドライバ増幅器ＡＰか
ら位相変調器ＰＭへの接続ラインを遮蔽することによっ
て図３に示される − 並びに信号および電圧供給線に
おけるフィルタの組込みによって排除するまたは少なく
とも低減することを所望することはここで明らかであろ
う。図３に従う既知の干渉計構成において、しかしなが
ら特定の一連の問題がある。信号ＶＣまたはＶＣ′は発
振器ＯＳＣで発生される変調周波数ｆ0 を含む。しかし
ながら、光検出器信号ＶＤは同一の周波数および位相関
係を有する回転速度情報を含む。この信号は同期復調器
ＳＹＮＣＤで検出される。周波数ｆ0の変調の大きさを
生み出す回路アセンブリおよび回転速度に敏感でかつ同
一の周波数を有する信号を伝える回路部分は空間的に密
に関連し、かつ一般に共通の電源装置から供給されなけ
ればならない。したがって、周波数ｆ0 の電磁エネルギ
の敏感な信号経路（信号ＶＤ）への漂遊の危険があるこ
とは明らかである。信号線におけるｆ0 のための遮断フ
ィルタは可能ではない、なぜなら所望の信号情報は正確
にこの周波数で存在するからである。したがって、所望
されない漂遊はある程度、たとえば、増幅器Ａ0 および
同期復調器ＳＹＮＣＤを回路の残余に対して遮蔽するこ
とによってのみおよびその電源を濾過することによって
のみある程度低減され得る。
参照）を、遮蔽手段によって −ドライバ増幅器ＡＰか
ら位相変調器ＰＭへの接続ラインを遮蔽することによっ
て図３に示される − 並びに信号および電圧供給線に
おけるフィルタの組込みによって排除するまたは少なく
とも低減することを所望することはここで明らかであろ
う。図３に従う既知の干渉計構成において、しかしなが
ら特定の一連の問題がある。信号ＶＣまたはＶＣ′は発
振器ＯＳＣで発生される変調周波数ｆ0 を含む。しかし
ながら、光検出器信号ＶＤは同一の周波数および位相関
係を有する回転速度情報を含む。この信号は同期復調器
ＳＹＮＣＤで検出される。周波数ｆ0の変調の大きさを
生み出す回路アセンブリおよび回転速度に敏感でかつ同
一の周波数を有する信号を伝える回路部分は空間的に密
に関連し、かつ一般に共通の電源装置から供給されなけ
ればならない。したがって、周波数ｆ0 の電磁エネルギ
の敏感な信号経路（信号ＶＤ）への漂遊の危険があるこ
とは明らかである。信号線におけるｆ0 のための遮断フ
ィルタは可能ではない、なぜなら所望の信号情報は正確
にこの周波数で存在するからである。したがって、所望
されない漂遊はある程度、たとえば、増幅器Ａ0 および
同期復調器ＳＹＮＣＤを回路の残余に対して遮蔽するこ
とによってのみおよびその電源を濾過することによって
のみある程度低減され得る。
【００１３】しかしながら、上述のレベル状態は、すべ
ての可能な遮蔽手段にもかかわらず、信号ＶＣ、ＶＣ′
およびＶＤの間の結合は回避できないことを明らかにす
る。
ての可能な遮蔽手段にもかかわらず、信号ＶＣ、ＶＣ′
およびＶＤの間の結合は回避できないことを明らかにす
る。
【００１４】この発明の目的はファイバオプティック回
転速度センサの測定信号の偽造を回避することである。
転速度センサの測定信号の偽造を回避することである。
【００１５】この発明を基礎として、結合の結果として
復調器入力に与えられる乱れる信号に生じるバイアスエ
ラーの発生は、乱れる信号の原因であると考えられ得る
すべての信号源から統計的に独立した復調信号の使用に
よって抑制され得ることが認識された。
復調器入力に与えられる乱れる信号に生じるバイアスエ
ラーの発生は、乱れる信号の原因であると考えられ得る
すべての信号源から統計的に独立した復調信号の使用に
よって抑制され得ることが認識された。
【００１６】特許請求の範囲の始めに示されたプリアン
ブルに従うファイバオプティックサニャック干渉計を基
礎としておよびこれを使用して、この発明に従う技術的
な教示は − 位相変調器を作動する変調信号は２つの成分の合計
から形成され、第１の成分は交互に連続する値０とπ／
２とから形成され、かつ第２の成分は大部分相関関係の
ない連続する値０とπとから形成され、 − 同期復調器は４つの因子の推移時間修正された積に
よって駆動され、 −− 第１の因子は一定して値−１を有し、 −− 第２の因子は、もし第２の成分が値０を有すれば
−１であるが、もし第２の成分が値πを有すれば＋１で
あり、 −− 第３の因子はもしすぐ前の変調サイクルの第２の
成分が値０を有していたら−１であるが、もしすぐ前の
変調サイクルの第２の成分が値πを有していたら＋１で
あり、さらに −− 第４の因子はもし第１の成分が値０を有すれば−
１であるが、もし第１の成分が値π／２を有すれば＋１
であり、さらに − ４つの因子の積は推移時間補償によって修正され、
この補償はファイバコイルを通る光ビームの各１つの光
の推移時間ｔ0 および第２の信号成分を得て、第１およ
び第２の信号成分を結合して位相変調器および駆動信号
のデジタル／アナログ変換のための駆動信号を形成する
ための合計のための処理時間に対応する、ということで
ある。
ブルに従うファイバオプティックサニャック干渉計を基
礎としておよびこれを使用して、この発明に従う技術的
な教示は − 位相変調器を作動する変調信号は２つの成分の合計
から形成され、第１の成分は交互に連続する値０とπ／
２とから形成され、かつ第２の成分は大部分相関関係の
ない連続する値０とπとから形成され、 − 同期復調器は４つの因子の推移時間修正された積に
よって駆動され、 −− 第１の因子は一定して値−１を有し、 −− 第２の因子は、もし第２の成分が値０を有すれば
−１であるが、もし第２の成分が値πを有すれば＋１で
あり、 −− 第３の因子はもしすぐ前の変調サイクルの第２の
成分が値０を有していたら−１であるが、もしすぐ前の
変調サイクルの第２の成分が値πを有していたら＋１で
あり、さらに −− 第４の因子はもし第１の成分が値０を有すれば−
１であるが、もし第１の成分が値π／２を有すれば＋１
であり、さらに − ４つの因子の積は推移時間補償によって修正され、
この補償はファイバコイルを通る光ビームの各１つの光
の推移時間ｔ0 および第２の信号成分を得て、第１およ
び第２の信号成分を結合して位相変調器および駆動信号
のデジタル／アナログ変換のための駆動信号を形成する
ための合計のための処理時間に対応する、ということで
ある。
【００１７】この発明および利点の詳細は例示的な実施
例に関連する図面を参照して以下に詳細に例示される。
例に関連する図面を参照して以下に詳細に例示される。
【００１８】図４は基本的な配列の点から、この発明に
とって本質的なファイバオプティックリング干渉計配列
の一部、つまり変調および復調にとって重要な部分およ
びアセンブリを例示する。変調信号発生器ＭＧはそれぞ
れ値πおよびπ／２を有するビットｂ０およびｂ１から
なる変調信号を発生する。デジタル／アナログ変換器Ｄ
ＡＣによって変換した後、この変調信号は、信号ＰＭＳ
として、位相変調器ＰＭ（図３参照）およびゆえに、簡
単に言うと、「ジャイロ」Ｋを駆動する。前述のよう
に、ビットａ０は値πを有し、すべてのより高い値のビ
ットは抑制されるので、その結果モジュロ−２π動作は
Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣで自動的に得られる。デジタル／ア
ナログ変換器ＤＡＣの出力信号ＰＭＳは干渉計配列また
はジャイロ経路を通過し、かつ受信された光強度Ｉに比
例する信号ｅの形をとって、復調器ＤＥＭの入力へと通
っていく。変調信号発生器ＭＧは要求された復調信号ｄ
を伝え、これは推移時間補償Ｔ0 の後、復調器ＤＥＭへ
と通っていく。推移時間補償Ｔ0 は生じた信号推移時
間、つまりファイバコイルＦＳを通る光ビームの各１つ
の光の推移時間ｔ0 およびこの発明に従う上に規定され
た教示によって第２の信号成分を得て、第１および第２
の信号成分を結合して位相変調器Ｐおよびデジタル／ア
ナログ変換器ＤＡＣにおけるデジタル／アナログ変換の
ための駆動信号ＰＭＳを形成するための合計のための処
理時間を補償する。推移時間補償は変調信号発生器ＭＧ
によって伝えられた復調信号ｄが推移時間修正された復
調信号ｄ′として受信された信号ｅに「適合する」こと
を確実にする。
とって本質的なファイバオプティックリング干渉計配列
の一部、つまり変調および復調にとって重要な部分およ
びアセンブリを例示する。変調信号発生器ＭＧはそれぞ
れ値πおよびπ／２を有するビットｂ０およびｂ１から
なる変調信号を発生する。デジタル／アナログ変換器Ｄ
ＡＣによって変換した後、この変調信号は、信号ＰＭＳ
として、位相変調器ＰＭ（図３参照）およびゆえに、簡
単に言うと、「ジャイロ」Ｋを駆動する。前述のよう
に、ビットａ０は値πを有し、すべてのより高い値のビ
ットは抑制されるので、その結果モジュロ−２π動作は
Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣで自動的に得られる。デジタル／ア
ナログ変換器ＤＡＣの出力信号ＰＭＳは干渉計配列また
はジャイロ経路を通過し、かつ受信された光強度Ｉに比
例する信号ｅの形をとって、復調器ＤＥＭの入力へと通
っていく。変調信号発生器ＭＧは要求された復調信号ｄ
を伝え、これは推移時間補償Ｔ0 の後、復調器ＤＥＭへ
と通っていく。推移時間補償Ｔ0 は生じた信号推移時
間、つまりファイバコイルＦＳを通る光ビームの各１つ
の光の推移時間ｔ0 およびこの発明に従う上に規定され
た教示によって第２の信号成分を得て、第１および第２
の信号成分を結合して位相変調器Ｐおよびデジタル／ア
ナログ変換器ＤＡＣにおけるデジタル／アナログ変換の
ための駆動信号ＰＭＳを形成するための合計のための処
理時間を補償する。推移時間補償は変調信号発生器ＭＧ
によって伝えられた復調信号ｄが推移時間修正された復
調信号ｄ′として受信された信号ｅに「適合する」こと
を確実にする。
【００１９】外乱の源であると考えられ得るすべての他
の信号からの復調信号の前述の統計的な独立を保証する
ために、変調信号発生器ＭＧは乱数発生器を含み、それ
から信号ｂ０、ｂ１およびｄが引き出される。代替的
に、要求された統計的な独立が得られるように構成され
た永久的に記憶された信号パターンを使用することも可
能である。以下の説明は図５の基本的なブロック回路図
で示される乱数発生器を使った解決策に基づく。
の信号からの復調信号の前述の統計的な独立を保証する
ために、変調信号発生器ＭＧは乱数発生器を含み、それ
から信号ｂ０、ｂ１およびｄが引き出される。代替的
に、要求された統計的な独立が得られるように構成され
た永久的に記憶された信号パターンを使用することも可
能である。以下の説明は図５の基本的なブロック回路図
で示される乱数発生器を使った解決策に基づく。
【００２０】図１に従う干渉計特性から推論され得るよ
うに、活性されるべき勾配（最大測定感度）が逆転する
点はπ／２の奇数倍数にある。回転速度がない（休止状
態）ところでは、干渉計位相は瞬間変調位相ｐ（ｎ）と
一時的に先行する変調器位相ｐ（ｎ−１）との差からな
る。この差がすべての場合にπ／２の奇数倍数であるた
めに、ｐ（ｎ）はそれぞれ交互にπ／２の偶数および奇
数倍数でなければならず、つまり変調信号発生器ＭＧに
よって伝えられる値π／２を有するビットｂ１は一定し
て発振しなければならない。
うに、活性されるべき勾配（最大測定感度）が逆転する
点はπ／２の奇数倍数にある。回転速度がない（休止状
態）ところでは、干渉計位相は瞬間変調位相ｐ（ｎ）と
一時的に先行する変調器位相ｐ（ｎ−１）との差からな
る。この差がすべての場合にπ／２の奇数倍数であるた
めに、ｐ（ｎ）はそれぞれ交互にπ／２の偶数および奇
数倍数でなければならず、つまり変調信号発生器ＭＧに
よって伝えられる値π／２を有するビットｂ１は一定し
て発振しなければならない。
【００２１】ｂ１（ｎ）＝｛．．．０、１、０、１、
０、１、０、１．．．｝ このビットｂ１（ｎ）は内部信号ｓ（ｎ）から発生さ
れ、 ｓ（ｎ）＝（−１）n ｂ１（ｎ）＝（ｓ（ｎ）＋１）／２である。
０、１、０、１．．．｝ このビットｂ１（ｎ）は内部信号ｓ（ｎ）から発生さ
れ、 ｓ（ｎ）＝（−１）n ｂ１（ｎ）＝（ｓ（ｎ）＋１）／２である。
【００２２】変調信号発生器ＭＧによって伝えられるビ
ットｂ０は始めは任意であり、かつ干渉計特性の正また
は負の勾配を有する点の選択のための自由度として採用
され得る。ここで提案された解決策の場合に、ビットｂ
０は乱数発生器によって伝えられ、かつ均一に分配され
統計的に独立して値−１または１に対応する数字のシー
ケンスＲ（ｎ）から引出される。ビットｂ０は ｂ０（ｎ）＝（ｒ（ｎ）＋１）／２ によってこれから得られる。
ットｂ０は始めは任意であり、かつ干渉計特性の正また
は負の勾配を有する点の選択のための自由度として採用
され得る。ここで提案された解決策の場合に、ビットｂ
０は乱数発生器によって伝えられ、かつ均一に分配され
統計的に独立して値−１または１に対応する数字のシー
ケンスＲ（ｎ）から引出される。ビットｂ０は ｂ０（ｎ）＝（ｒ（ｎ）＋１）／２ によってこれから得られる。
【００２３】したがって、干渉計特性のそれぞれ選択さ
れた点の符号は ｄ（ｎ）＝−ｒ（ｎ）・ｒ（ｎ−１）・ｓ（ｎ） から得られる。
れた点の符号は ｄ（ｎ）＝−ｒ（ｎ）・ｒ（ｎ−１）・ｓ（ｎ） から得られる。
【００２４】この態様（図５参照）で発生されたこの符
号信号は、受信された信号が推移時間補償Ｔ0 を通過し
た後それを復調するために使用される。
号信号は、受信された信号が推移時間補償Ｔ0 を通過し
た後それを復調するために使用される。
【００２５】上の等式から続く変調信号発生器ＭＧの構
成は図５から明らかである。信号ｄ（ｎ）は、ｓ（ｎ）
がその発生のために使用されるにもかかわらず、ｓ
（ｎ）から統計的に独立している。しかしながら、ｄ
（ｎ）の形成において、ｓ（ｎ）は乱数から形成された
積ｒ（ｎ）・ｒ（ｎ−１）によって乗算することによっ
て再び完全にスクランブルされる。しかしながら、復調
信号ｄ（ｎ）もまたｒ（ｎ）から統計的に独立してい
る、なぜならｔ（ｎ）＝ｒ（ｎ）・ｒ（ｎ−１）はｒ
（ｎ）から統計的に独立しており、つまりｒ（ｎ）およ
びｔ（ｎ）の間の交差相関したＣｒｔ（ｉ）は０に全く
等しいからである。この結果は０および１に等しくない
ｉにとって全く明白である、なぜなら０または１の位置
によってお互いに対して移された級数ｒ（ｎ）およびｔ
（ｎ）の項はもはや何の共通情報も運ばないからであ
る。ｉ＝０または１については、その結果はＣｒｔ
（０）およびＣｒｔ（１）の交差相関は級数ｒ（ｎ）の
平均値にそれぞれ対応し、その平均値は条件に従って０
に等しいということである。
成は図５から明らかである。信号ｄ（ｎ）は、ｓ（ｎ）
がその発生のために使用されるにもかかわらず、ｓ
（ｎ）から統計的に独立している。しかしながら、ｄ
（ｎ）の形成において、ｓ（ｎ）は乱数から形成された
積ｒ（ｎ）・ｒ（ｎ−１）によって乗算することによっ
て再び完全にスクランブルされる。しかしながら、復調
信号ｄ（ｎ）もまたｒ（ｎ）から統計的に独立してい
る、なぜならｔ（ｎ）＝ｒ（ｎ）・ｒ（ｎ−１）はｒ
（ｎ）から統計的に独立しており、つまりｒ（ｎ）およ
びｔ（ｎ）の間の交差相関したＣｒｔ（ｉ）は０に全く
等しいからである。この結果は０および１に等しくない
ｉにとって全く明白である、なぜなら０または１の位置
によってお互いに対して移された級数ｒ（ｎ）およびｔ
（ｎ）の項はもはや何の共通情報も運ばないからであ
る。ｉ＝０または１については、その結果はＣｒｔ
（０）およびＣｒｔ（１）の交差相関は級数ｒ（ｎ）の
平均値にそれぞれ対応し、その平均値は条件に従って０
に等しいということである。
【００２６】ｒ（ｎ）とｔ（ｎ）との相関関係は以下の
ように表わされ得る。次の式、ｔ（ｎ）＝ｒ（ｎ）・ｒ
（ｎ−１）が適用可能である。
ように表わされ得る。次の式、ｔ（ｎ）＝ｒ（ｎ）・ｒ
（ｎ−１）が適用可能である。
【００２７】
【数１】
【００２８】
【数２】
【００２９】
【数３】
【００３０】ｉ≠０およびｉ≠１については 明らかにＣｒｔ（ｉ）＝０であり、つまり、すべてのｉ
についてＣｒｔ（ｉ）＝０である。
についてＣｒｔ（ｉ）＝０である。
【００３１】ｄ（ｎ）は変調プロセスにおいて現れるす
べての信号から、線形の意味で、統計的に独立している
ので、その結果最初に示された条件は満足されることが
このことから明らかになる。
べての信号から、線形の意味で、統計的に独立している
ので、その結果最初に示された条件は満足されることが
このことから明らかになる。
【００３２】図６は開ループ構成における回転速度セン
サの図３に対応するブロック回路図であるが、−この発
明に従って−位相変調器ＰＭのための変調信号の統計的
な発生を有するブロック回路図を示す。位図３の説明か
らすでに既知のアセンブリはその説明を再び繰り返さな
い。
サの図３に対応するブロック回路図であるが、−この発
明に従って−位相変調器ＰＭのための変調信号の統計的
な発生を有するブロック回路図を示す。位図３の説明か
らすでに既知のアセンブリはその説明を再び繰り返さな
い。
【００３３】示されるように、図３に従う発振器ＯＳＣ
は、図４および５を参照して説明された変調信号発生器
ＭＧによって取換えられる。復調信号ｄは推移時間補償
ＬＺを通過し、かつ推移時間修正された信号ｄ′として
同期復調器ＳＹＮＣＤの同期信号入力に作用する。図５
に関する説明に従って発生される信号ｂ0 およびｂ1は
それぞれ、図４を参照して上に説明されたＤ／Ａ変換器
ＤＡへと通っていく。
は、図４および５を参照して説明された変調信号発生器
ＭＧによって取換えられる。復調信号ｄは推移時間補償
ＬＺを通過し、かつ推移時間修正された信号ｄ′として
同期復調器ＳＹＮＣＤの同期信号入力に作用する。図５
に関する説明に従って発生される信号ｂ0 およびｂ1は
それぞれ、図４を参照して上に説明されたＤ／Ａ変換器
ＤＡへと通っていく。
【００３４】この発明は回転速度を測定するためのファ
イバオプティックリング干渉計の位相変調器の駆動信号
のための変調プロセスを提供し、このプロセスは位相変
調器のために要求される変調の範囲を拡大することな
く、先行技術において発生するような電磁交差結合によ
って引き起こされるバイアスエラーを回避する。
イバオプティックリング干渉計の位相変調器の駆動信号
のための変調プロセスを提供し、このプロセスは位相変
調器のために要求される変調の範囲を拡大することな
く、先行技術において発生するような電磁交差結合によ
って引き起こされるバイアスエラーを回避する。
【００３５】統計的に独立した乱数発生器のこの発明に
従う用途は、隣接する電子アセンブリのクロストーク効
果の回避のために特に適切であり、これらの電子アセン
ブリにおいては多軸の回転速度センサ配列が閉じ込めら
れた空間の中に構成され得る。
従う用途は、隣接する電子アセンブリのクロストーク効
果の回避のために特に適切であり、これらの電子アセン
ブリにおいては多軸の回転速度センサ配列が閉じ込めら
れた空間の中に構成され得る。
【図１】ファイバオプティック回転速度センサのすでに
説明された伝達関数の基本的な進行を示す図である。
説明された伝達関数の基本的な進行を示す図である。
【図２】作動点を伝達関数の特性上の最大感度の領域に
移すために図１に従う伝達関数のすでに説明された正弦
波変調（図２ａ）と方形波変調（図２ｂ）とを示す図で
ある。
移すために図１に従う伝達関数のすでに説明された正弦
波変調（図２ａ）と方形波変調（図２ｂ）とを示す図で
ある。
【図３】いわゆる開のループ構成におけるファイバオプ
ティック回転速度センサの基本で既知のかつすでに説明
された構成を示す図である。
ティック回転速度センサの基本で既知のかつすでに説明
された構成を示す図である。
【図４】この発明に従う変調および復調にとって重要な
ファイバオプティックサニャック干渉計またはリング干
渉計のアセンブリの基本配列を示す図である。
ファイバオプティックサニャック干渉計またはリング干
渉計のアセンブリの基本配列を示す図である。
【図５】図４に従う配列におけるＭＧによって示される
変調信号発生器の基本構成を示す図である。
変調信号発生器の基本構成を示す図である。
【図６】開のループ構成におけるこの発明に従う特徴を
有するファイバオプティック回転速度センサの図３の表
示に対応する構成を示す図である。
有するファイバオプティック回転速度センサの図３の表
示に対応する構成を示す図である。
Ｌ 光源 Ｐ 偏光子 ＳＴ ビーム分割 ＰＤ 検出器装置 ＦＳ ファイバコイル ＶＤ 出力信号 ＰＭ 位相変調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュインター・シュパリンゲル ドイツ連邦共和国、デー−7000 シュトッ トガルト、１、アスペルクシュトラーセ、 35 (72)発明者 ハンス・ヨット・ビュッシェルベルゲル ドイツ連邦共和国、デー−7815 キルヒツ アルテン、タラダヌンベーク、95
Claims (1)
- 【請求項１】 回転速度を測定するためのファイバオプ
ティックサニャック干渉計であって、 − 光源（Ｌ）に源を発しかつ偏光子（Ｐ）によって偏
光され、ビーム分割（ＳＴ２）によって発生される２つ
の光ビームが、ファイバコイル（ＦＳ）の中に反対方向
に注入されかつその後再結合されて、 − 偏光子（Ｐ）を通過した後生み出された干渉イメー
ジは検出器装置（ＰＤ）を作動し、その出力信号（Ｖ
Ｄ）は干渉イメージの光強度に対応し、 − ２つの光ビームはファイバコイル（ＦＳ）に位置付
けられた位相変調器（ＰＭ）によって変調され、さら
に、 − 増幅された光検出器出力信号（ＶＤ′）は同期復調
器（ＳＹＮＣＤ）に供給される干渉計であって、 − 位相変調器（ＰＭ）を作動する変調信号（ＶＣ′）
は２つの成分の合計から形成され、その内第１の成分は
交互に連続する値０とπ／２とから形成されかつ第２の
成分は大部分相関関係のない連続する値０とπとから形
成され、 − 同期復調器（ＳＹＮＣＤ）は４つの因子の推移時間
修正された積（ｄ′）によって駆動され、 −− 第１の因子は一定して値−１を有し、 −− 第２の因子はもし第２の成分が値０を有すれば−
１であるが、もし第２の成分が値πを有すれば＋１であ
り、 −− 第３の因子はもしすぐ前の変調サイクルの第２の
成分が値０を有していたら−１であるが、もしすぐ前の
変調サイクルの第２の成分が値πを有していたら＋１で
あり、さらに −− 第４の因子はもし第１の成分が値０を有すれば−
１であるが、もし第１の成分が値π／２を有すれば＋１
であり、さらに − ４つの因子の積（ｄ）は時間推移補償（Ｄ0 ）によ
って修正され、この補償はファイバコイル（ＦＳ）を通
る光ビームの各１つの光の推移時間（ｔ0 ）と第２の信
号成分を得て、第１および第２の信号成分を結合して位
相変調器（ＰＭ）のための駆動信号と駆動信号（ＶＣ）
のデジタル／アナログ変換とを形成するための合計のた
めの処理時間とに対応することを特徴とする、ファイバ
オプティックサニャック干渉計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE911018729 | 1991-02-11 | ||
| EP91101872A EP0498902B1 (de) | 1991-02-11 | 1991-02-11 | Faseroptisches Sagnac-Interferometer mit digitaler Phasenmodulation zur Drehratenmessung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688834A true JPH0688834A (ja) | 1994-03-29 |
| JPH0749964B2 JPH0749964B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=8206396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4023816A Expired - Lifetime JPH0749964B2 (ja) | 1991-02-11 | 1992-02-10 | 回転速度を測定するためのファイバオプティックサニャック干渉計 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5214488A (ja) |
| EP (1) | EP0498902B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0749964B2 (ja) |
| CA (1) | CA2059025C (ja) |
| DE (1) | DE59103693D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114545018A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-27 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种光纤破片测速装置及测速方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400142A (en) * | 1994-05-03 | 1995-03-21 | Alliedsignal Inc. | Fiber optic angular rate sensor including digital phase modulation |
| US5530545A (en) * | 1994-07-29 | 1996-06-25 | Litton Systems, Inc. | Method for reducing random walk in fiber optic gyroscopes |
| DE19629260C1 (de) * | 1996-07-19 | 1998-02-26 | Litef Gmbh | Elektrooptischer Phasenmodulator mit richtungsunabhängiger Impulsantwort, Anordnung von elektrooptischen Phasenmodulatoren und Verwendung eines elektrooptischen Phasenmodulators |
| US5850286A (en) * | 1997-05-12 | 1998-12-15 | Litton Systems, Inc. | Fiber optic gyro with optical intensity spike suppression |
| US5883716A (en) * | 1997-07-15 | 1999-03-16 | Litton Systems, Inc. | Rate control loop for fiber optic gyroscope |
| US6002481A (en) * | 1998-04-08 | 1999-12-14 | Honeywell, Inc. | Fiber optic gyro with noise dither circuit for enhancing A/D conversion resolution |
| JP3607862B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2005-01-05 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池 |
| ES2333859T3 (es) * | 2002-10-08 | 2010-03-02 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Compuesto de poliarilen eter que contiene un grupo sulfonico, composicion que lo contiene y procedimiento para su fabricacion. |
| DE102007005108A1 (de) | 2007-02-01 | 2008-08-07 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Zugmittelantrieb für ein Haushaltsgerät |
| CN101246009B (zh) * | 2008-02-29 | 2010-08-18 | 北京航空航天大学 | 基于四态马尔可夫链的数字闭环光纤陀螺随机调制方法 |
| DE102015004039A1 (de) | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Northrop Grumman Litef Gmbh | Mittelwertfrei gesteuerter Phasenmodulator für faseroptische Kreisel und faseroptischer Kreisel |
| WO2017098308A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Wojskowa Akademia Techniczna Im. Jarosława Dąbrowskiego | Method of measurement and apparatus for measurement of amplitude ratio of two first harmonics of the signal obtained from sagnac system |
| CN106767937B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-06-28 | 武汉理工光科股份有限公司 | 调谐式光纤光栅波长解调仪的实时修正方法 |
| DE102020213286A1 (de) * | 2020-10-21 | 2022-04-21 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Bestimmung einer Phasenlage eines Drehratensignals oder eines Quadratursignals, Verfahren zur Anpassung einer Demodulationsphase und Drehratensensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8805622D0 (en) * | 1988-03-09 | 1988-08-24 | British Aerospace | Double demodulation in fibre-optic gyroscope |
| EP0441998B1 (de) * | 1990-02-12 | 1993-06-02 | LITEF GmbH | Faseroptisches Sagnac-Interferometer mit digitaler Phasenrampenrückstellung zur Drehratenmessung |
-
1991
- 1991-02-11 EP EP91101872A patent/EP0498902B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-11 DE DE59103693T patent/DE59103693D1/de not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-08 CA CA002059025A patent/CA2059025C/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-31 US US07/828,722 patent/US5214488A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-10 JP JP4023816A patent/JPH0749964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114545018A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-27 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种光纤破片测速装置及测速方法 |
| CN114545018B (zh) * | 2022-02-22 | 2024-01-30 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种光纤破片测速装置及测速方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2059025C (en) | 2001-01-02 |
| CA2059025A1 (en) | 1992-08-12 |
| DE59103693D1 (de) | 1995-01-12 |
| JPH0749964B2 (ja) | 1995-05-31 |
| EP0498902B1 (de) | 1994-11-30 |
| EP0498902A1 (de) | 1992-08-19 |
| US5214488A (en) | 1993-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19951121 |