JPH0719880A - 光ファイバ・ジャイロ装置 - Google Patents

光ファイバ・ジャイロ装置

Info

Publication number
JPH0719880A
JPH0719880A JP18730793A JP18730793A JPH0719880A JP H0719880 A JPH0719880 A JP H0719880A JP 18730793 A JP18730793 A JP 18730793A JP 18730793 A JP18730793 A JP 18730793A JP H0719880 A JPH0719880 A JP H0719880A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light
signal
coupler
fiber gyro
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.)
Pending
Application number
JP18730793A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Nishide
健一 西出
Shuichi Akaike
秀一 赤池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOKYO AIRCRAFT INSTR CO
Tokyo Koku Keiki KK
Original Assignee
TOKYO AIRCRAFT INSTR CO
Tokyo Koku Keiki KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TOKYO AIRCRAFT INSTR CO, Tokyo Koku Keiki KK filed Critical TOKYO AIRCRAFT INSTR CO
Priority to JP18730793A priority Critical patent/JPH0719880A/ja
Publication of JPH0719880A publication Critical patent/JPH0719880A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストアップすることなく分解能の精度を維
持でき、外部機器との間の信号送受の回路を単純化する
とともに伝送速度を高速にでき、さらにセンサ部分の諸
元を出力精度の直線性に関係なく決定することができる
位相変調方式の光ファイバ・ジャイロ装置を提供する。 【構成】 光源1から出射された光は、カプラ2,ポラ
ライザ(偏光子)3を経由して直線偏光になり、光ファ
イバコイル5に伝搬する。伝搬した光は位相変調器6で
位相変調が加えられる。光ファイバコイル5を伝搬した
両回り光はカプラ4で重ね合わされ干渉光が作られ、光
検出器7で干渉強度が測定される。光検出器7の出力は
信号処理されて入力角速度に対してサイン関数的に変化
するアナログ信号であり、外部機器14に伝送され、光
ファイバ・ジャイロ用リニアライザ13で直線化され線
形化角速度信号となる。この後必要な信号処理が施さ
れ、駆動機構等を駆動するために用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、その出力の線形化を図
った位相変調方式の光ファイバ・ジャイロ(FOG)装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ・ジャイロを用いた装置は、
航空機,船舶等の広い分野で応用が可能である。図3は
光ファイバ・ジャイロの測定原理を説明するための図で
ある。光ファイバコイルに角速度が加わると、光ファイ
バコイルを時計回りと反時計回りに伝搬する光の間にサ
ニャック効果により角速度に比例した位相差φが生じ、
この時の両回りの干渉強度より角速度が測定可能にな
る。今、光速をc,光源の波長をλ,ファイバ長をL,
ファイバコイルの半径をR,加わった角速度をωとする
と、両光の位相差Δφは で表わすことができる。この干渉強度は、基本的に2光
束干渉であるからCOSφの関数であり、このままでは
回転方向の判別が不可能である。また、低角速度域での
感度が低いという問題がある。
【0003】そこで、これらの問題を解決するために一
般には位相変調器を用いて両回り光の位相を変調するこ
とにより、干渉光中のSinφに比例した成分を抽出し
これをジャイロ出力としている。位相変調方式の光ファ
イバ・ジャイロの出力Vは V=K1 1(x)SinΔφ …(2) ただし、 K1 :定数 J1(x):ベッセル関数 で表すことができる。
【0004】ところで、光ファイバ・ジャイロ出力は、
入力角速度の変化に対し、感度が大きいことが望まし
い。光ファイバ・ジャイロに外部機器を接続してシステ
ムを構成する場合、入力角速度に対する分解能増大方法
としてサイン関数を直線化(リニアライザ)することが
考えられる。直線化するためには光ファイバ・ジャイロ
内にCPU等を用いた演算部が必要となり、光ファイバ
・ジャイロの価格を押し上げることになる。一方、光フ
ァイバ・ジャイロの価格の上昇を抑えるには、できるだ
け回路を簡略化することが必要で、例えば、直線化のた
めのCPU等を用いないで、サイン関数の直線部分のみ
を用いることが考えられる。かかる場合には入力角速度
に対して位相差Δφが余り大きくならないように光ファ
イバ・ジャイロの諸元を決定する必要がある。具体的に
はサニャック効果で生じるΔφが許容される範囲内に入
るように光ファイバの半径R,ファイバ長Lを決定しな
ければならない。そのため、サイン関数のなるべくリニ
アな部分を利用することとなり性能、特に分解能が悪く
なるという欠点がある。
【0005】前者の構成を採用すれば、性能は満足する
ものの、光ファイバ・ジャイロの価格が高くなるばかり
だけでなく、ディジタル通信のため外部機器と同期をと
る必要が生じるとともに信号の伝送速度に制限が生じ、
結果的に応用範囲を狭めることになる。後者の構成を採
用すれば、低価格となるが、性能が落ちることとなる。
本発明の目的は、上記各欠点を解決するもので、コスト
アップすることなく分解能の精度を維持でき、外部機器
との間の信号送受の回路を単純化するとともに伝送速度
を高速にでき、さらにセンサ部分の諸元を出力精度の直
線性に関係なく決定することができる位相変調方式の光
ファイバ・ジャイロ装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による光ファイバ・ジャイロ装置は、光源,前
記光源より出射される光から単一偏波の直線偏光を取り
出す偏光子,前記光源から出射される光を2分岐し、2
分岐して戻ってくる光を重ね合わせる第1のカプラ,前
記2分岐した出射光を時計方向と反時計方向に伝搬させ
る光ファイバコイル,前記第1のカプラにより2分岐し
た光の位相を変調する変調器,前記第1のカプラで重ね
合わせた光を分岐する第2のカプラおよびその干渉強度
を測定する光検出器からなる位相変調方式のセンサ部
と、前記光検出器の電流出力を電圧出力に変換し、位相
差分を復調しサイン関数的に変化するアナログ信号を出
力する信号処理部とから構成される光ファイバ・ジャイ
ロ本体と、前記光ファイバ・ジャイロ本体とアナログ信
号で接続され、前記サイン関数的に変化するアナログ信
号を直線化するリニアライザを有し、前記リニアライザ
の線形化角速度信号を用いる外部機器とから構成されて
いる。
【0007】
【作用】上記構成によれば、外部機器との間の信号送受
回路は同期をとる必要がなく単純化できるとともに伝送
速度を高速にできる。また、センサ部分の諸元を出力精
度の直線性に関係なく決めることができ、光ファイバ・
ジャイロ本体の価格を上昇させることなく、光ファイバ
・ジャイロの性能を十分に引き出すことができる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図1は本発明による光ファイバ・ジャイロ装
置の実施例を示すブロック図である。光源1から出射さ
れた光は、カプラ2を通りポラライザ(偏光子)3に導
かれる。ポラライザ3では単一偏波の直線偏光が取り出
され、その光はカプラ4で2分岐され、それぞれ光ファ
イバコイル5を時計回りと反時計回りに伝搬する。光フ
ァイバコイル5の一端には位相変調器6が設けられ、両
回り光に時間をずらした位相変調が加えられる。位相変
調器6は例えば光ファイバコイル5に繋がる光ファイバ
を圧電素子に巻回して構成したものであり、後述のアン
プ11からの電圧により圧電素子が伸縮しそれによって
巻回した光ファイバの長さが変動することにより光の位
相を変調するものである。発振器10は所定の発振周波
数で発振しており、その出力はアンプ11および後述の
位相弁別形復調器9に供給されている。
【0009】光ファイバコイル5を伝搬した両回り光は
再度カプラ4に戻り、重ね合わされ干渉光が作られる。
この干渉光はカプラ2により光検出器7に導かれ、その
干渉強度が測定される。なお、光源1は自動光量制御回
路12により一定の光量になるように制御されている。
光検出器7の出力はI−V変換回路8に導かれ、電流か
ら電圧出力に変換される。位相弁別形復調器9は発振器
10からの発振周波数を基準に、I−V変換回路8から
の電圧出力を位相弁別し復調する。位相弁別形復調器9
の出力は、入力角速度に対してサイン関数的に変化する
アナログ信号である。
【0010】この位相弁別形復調器9のアナログ信号
は、外部機器14に接続されており、光ファイバ・ジャ
イロ用リニアライザ13に入力され、サイン波形の曲線
部分を直線化する変換を行う。したがって、入力角速度
信号の範囲を広くとって分解能を上げることが可能であ
り、光ファイバ・ジャイロ本体と外部機器14との間の
信号のやり取りについて同期をとる必要がなく、しかも
伝送速度に制限が生じるということはない。この光ファ
イバ・ジャイロ用リニアライザ13はCPUによって実
現することができ、外部機器14は本来、アクチュエー
タ等への信号を出力するために処理を行うCPUを有し
ており、上記直線化処理はこのCPUに兼ねさせること
が可能である。したがって、例えば、光ファイバ・ジャ
イロ本体側に直線化のためのCPUを設けることを想定
した場合、装置全体からみれば、余分にCPUを設けな
ければならず、光ファイバ・ジャイロ本体の価格を上昇
させることになるが、本発明装置によれば、CPUの回
路を省略できる。また、光ファイバ・ジャイロ本体側に
直線化のためのCPUを設けた場合、外部機器14との
間の信号のやり取りはディジタル信号となり、同期をと
るための回路および信号速度に制限が生じるが、この問
題も解決できる。
【0011】図2は本発明装置を航空機の航法システム
に適用した例を示すブロック図である。センサを含む光
ファイバ・ジャイロ本体22の検出部20よりサイン関
数的に変化するアナログ信号線が、外部機器である航法
計算機23に接続されている。航法計算機23は、アナ
ログ信号をディジタル信号に変換した後、CPU21で
リニアライズするとともに所定の処理を施し、駆動信号
(ディジタル信号)をアクチュエ−タ24に送出する。
アクチュエ−タ24は駆動信号に基づき、例えばフラッ
プ25を駆動する。一般に航法計算機23のCPU21
の処理速度は非常に速く、リニアライズの処理が加わっ
ても本来の処理速度はほとんど影響を受けず、本発明装
置によれば、処理速度は航法計算機23での処理速度と
ほぼ同等となる。光ファイバ・ジャイロ本体22と航法
計算機23の間はアナログ信号で送信しているので光フ
ァイバ・ジャイロ本体22側の伝送速度に制限を受ける
ことはなく、また、光ファイバ・ジャイロ本体の構成を
簡略化できる。
【0012】図4は図2の本発明装置による航法システ
ムと比較するために示した図であり、センサを含む光フ
ァイバ・ジャイロ本体にCPU搭載を想定した図であ
る。光ファイバ・ジャイロ本体33にリニアライズのた
めにCPU31を設けると、航法計算機34のCPU3
2との間はI/Oを介してディジタル信号で送受信を行
うこととなり、シリアル信号,パラレル信号のいずれを
採用しても同期をとらなければならず回路が複雑とな
り、航法計算機32の処理速度は光ファイバ・ジャイロ
本体33と航法計算機32の間のディジタル信号速度の
影響を受けることとなる。
【0013】
【発明の効果】以上、説明したように本発明による光フ
ァイバ・ジャイロ装置は、センサと処理部とからなり、
入力角速度に対応してサイン関数的に変化するアナログ
信号を出力する光ファイバ・ジャイロ本体と、このアナ
ログ信号を受信してリニアライズし、駆動等のために用
いる外部機器とから構成されている。したがって、光フ
ァイバ・ジャイロ本体の価格を上昇させることなく、ジ
ャイロ自体の性能を十分引き出すことができる。また、
センサ部分の諸元を出力精度の直線性に関係なく決める
ことができる。さらに外部機器との間の信号送受回路は
同期をとる必要がなく単純化できるとともに伝送速度を
高速にできる等の種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ファイバ・ジャイロ装置の実施
例を示すブロック図である。
【図2】図1の装置を具体的に応用した例を示す図であ
る。
【図3】光ファイバ・ジャイロの測定原理を説明するた
めの図である。
【図4】センサ部分にCPUを搭載した場合を想定した
システムのブロック図である。
【符号の説明】
1…光源 2,4…カプラ 3…ポラライザ(偏光子) 5…検出コイル(光ファイバル−プ) 6…位相変調器 7…光検出器 8…I−V変換回路 9…位相弁別形復調器 10…発振器 11…アンプ 12…自動光量制御回路 13…光ファイバジャイロ用リニアライザ 14…外部機器 15…センサ部分 16…信号処理部 20,30…検出部 22,33…光ファイバ・ジャイロ本体 21,31,32…CPU 23,34…航法計算機 24,35…アクチュエ−タ 25,36…フラップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源,前記光源より出射される光から単一
    偏波の直線偏光を取り出す偏光子,前記光源から出射さ
    れる光を2分岐し、2分岐して戻ってくる光を重ね合わ
    せる第1のカプラ,前記2分岐した出射光を時計方向と
    反時計方向に伝搬させる光ファイバコイル,前記第1の
    カプラにより2分岐した光の位相を変調する変調器,前
    記第1のカプラで重ね合わせた光を分岐する第2のカプ
    ラおよびその干渉強度を測定する光検出器からなる位相
    変調方式のセンサ部と、前記光検出器の電流出力を電圧
    出力に変換し、位相差分を復調しサイン関数的に変化す
    るアナログ信号を出力する信号処理部とから構成される
    光ファイバ・ジャイロ本体と、 前記光ファイバ・ジャイロ本体とアナログ信号で接続さ
    れ、前記サイン関数的に変化するアナログ信号を直線化
    するリニアライザを有し、前記リニアライザの線形化角
    速度信号を用いる外部機器と、 から構成したことを特徴とする光ファイバ・ジャイロ装
    置。
JP18730793A 1993-06-30 1993-06-30 光ファイバ・ジャイロ装置 Pending JPH0719880A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18730793A JPH0719880A (ja) 1993-06-30 1993-06-30 光ファイバ・ジャイロ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18730793A JPH0719880A (ja) 1993-06-30 1993-06-30 光ファイバ・ジャイロ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0719880A true JPH0719880A (ja) 1995-01-20

Family

ID=16203715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18730793A Pending JPH0719880A (ja) 1993-06-30 1993-06-30 光ファイバ・ジャイロ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0719880A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106596075A (zh) * 2016-12-29 2017-04-26 北京航天时代光电科技有限公司 一种干涉仪装配质量检测系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106596075A (zh) * 2016-12-29 2017-04-26 北京航天时代光电科技有限公司 一种干涉仪装配质量检测系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0532679B1 (en) Modulation frequency control in a fiber optic rotation sensor
US4545682A (en) Optical gyroscope
US5999304A (en) Fiber optic gyroscope with deadband error reduction
EP0749564B1 (en) Reduction of resonator fiber optic gyroscope kerr effect error
EP0830570B1 (en) Proper frequency tracker for fiber optic sensing coil
CN111089578B (zh) 一种干涉型光纤陀螺仪
JP4142120B2 (ja) いくつかの軸の周りの回転速度の測定方法、及びこの測定方法を用いた干渉計型ジャイロスコープ
US6563589B1 (en) Reduced minimum configuration fiber optic current sensor
US5602642A (en) Magnetically insensitive fiber optic rotation sensor
CN101360969A (zh) 差动式双折射光纤调频连续波萨纳克陀螺仪
US5398111A (en) Optically-locked fiber-optic resonant gyro
JP2001519887A (ja) 干渉光ファイバ・ジャイロスコープにおける光強度平衡
EP0078931B1 (en) Angular rate sensor
JPH0719880A (ja) 光ファイバ・ジャイロ装置
JPS606823A (ja) フアイバ光学回転センサ
US4906096A (en) Apparatus and method for phase modulating optical signals in a fiber optic rotation sensor
US5438411A (en) Electronic phase-tracking open-loop fiber optic gyroscope
US4840489A (en) Interferometer gyroscope having two feedback loops
US4573797A (en) Analog fiber gyro with extended linear range
US5015095A (en) Closed-loop fiber-optic angular rate sensor including a mixer arrangement for measuring rotational direction and rate
Culshaw Interferometric optical fibre sensors
EP1212624A2 (en) Fiber optic current sensor
JPH0558486B2 (ja)
JPH0464411B2 (ja)
JPS61122516A (ja) 光フアイバジヤイロ