JPH08327372A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JPH08327372A JPH08327372A JP13061395A JP13061395A JPH08327372A JP H08327372 A JPH08327372 A JP H08327372A JP 13061395 A JP13061395 A JP 13061395A JP 13061395 A JP13061395 A JP 13061395A JP H08327372 A JPH08327372 A JP H08327372A
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- output signal
- serrodyne
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Abstract
(57)【要約】
【目的】セロダインループにディザ信号を付加する方式
のセロダイン変調方式の光ファイバジャイロにおいて、
ディザ信号の振幅を小さくすることを目的とする。 【構成】第１の例では、ディザ回路は同期検波器の出力
信号を入力する低域フィルタと該低域フィルタの出力信
号と直流除去器を経由して供給されたディザ信号とを加
算する加算器と該加算器の出力信号を入力するＰＩ（比
例＋積分）回路とを有する。第２の例では、ディザ回路
は同期検波器の出力信号と直流除去器を経由して供給さ
れたディザ信号とを加算する加算器と該加算器の出力信
号を積分する積分器を有する。
のセロダイン変調方式の光ファイバジャイロにおいて、
ディザ信号の振幅を小さくすることを目的とする。 【構成】第１の例では、ディザ回路は同期検波器の出力
信号を入力する低域フィルタと該低域フィルタの出力信
号と直流除去器を経由して供給されたディザ信号とを加
算する加算器と該加算器の出力信号を入力するＰＩ（比
例＋積分）回路とを有する。第２の例では、ディザ回路
は同期検波器の出力信号と直流除去器を経由して供給さ
れたディザ信号とを加算する加算器と該加算器の出力信
号を積分する積分器を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば航空機、船舶、
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関する。
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは角速度を計測する
装置として広く使用されており、小型で且つ高い信頼性
を有する長所がある。光ファイバジャイロは光のサグナ
ック効果（サニャック効果ともいう。）を利用して角速
度を計測するように構成されている。干渉型の光ファイ
バジャイロでは、複数回巻かれた光ファイバループより
なる１本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ、
斯かる２つの伝播光の干渉光に現れる位相差より角速度
を求める。干渉型の光ファイバジャイロとして、例えば
位相変調方式、斯かる位相変調方式を改良したセロダイ
ン変調方式等がある。
装置として広く使用されており、小型で且つ高い信頼性
を有する長所がある。光ファイバジャイロは光のサグナ
ック効果（サニャック効果ともいう。）を利用して角速
度を計測するように構成されている。干渉型の光ファイ
バジャイロでは、複数回巻かれた光ファイバループより
なる１本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ、
斯かる２つの伝播光の干渉光に現れる位相差より角速度
を求める。干渉型の光ファイバジャイロとして、例えば
位相変調方式、斯かる位相変調方式を改良したセロダイ
ン変調方式等がある。
【０００３】図５を参照してセロダイン変調方式の光フ
ァイバジャイロを説明する。この例は本願出願人と同一
の出願人によって平成３年６月４日に出願された特願昭
３−１３２９８９号（特開平４−３６９４２１号）に記
載されたものである。詳細は斯かる出願を参照された
い。
ァイバジャイロを説明する。この例は本願出願人と同一
の出願人によって平成３年６月４日に出願された特願昭
３−１３２９８９号（特開平４−３６９４２１号）に記
載されたものである。詳細は斯かる出願を参照された
い。
【０００４】光ファイバジャイロ装置は、半導体レー
ザ、発光ダイオード等の発光器１と検出光を電流に変換
する受光器２と１本の光ファイバを複数回巻いて形成さ
れた光ファイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播
する光を合成し又は分岐する第１及び第２のカプラ５、
６と光ファイバループ３の両端にそれぞれに設けられた
位相変調器８及びセロダイン変調器９とを有する。
ザ、発光ダイオード等の発光器１と検出光を電流に変換
する受光器２と１本の光ファイバを複数回巻いて形成さ
れた光ファイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播
する光を合成し又は分岐する第１及び第２のカプラ５、
６と光ファイバループ３の両端にそれぞれに設けられた
位相変調器８及びセロダイン変調器９とを有する。
【０００５】発光器１より出力された光は第１のカプラ
５及び偏光子４を経由し、第２のカプラ６によって２つ
の伝播光に分岐され、光ファイバループ３を互いに反対
方向に伝播する。即ち、一方は光ファイバループ３を右
周りに伝播し、他方は左周りに伝播する。
５及び偏光子４を経由し、第２のカプラ６によって２つ
の伝播光に分岐され、光ファイバループ３を互いに反対
方向に伝播する。即ち、一方は光ファイバループ３を右
周りに伝播し、他方は左周りに伝播する。
【０００６】光ファイバループ３に外から角速度Ωが加
わると、サグナック効果によって、光ファイバループ３
内を互いに反対方向に伝播する光の間に位相差Δθが生
じる。斯かる位相差Δθは角速度Ωに比例し、次の式で
表される。
わると、サグナック効果によって、光ファイバループ３
内を互いに反対方向に伝播する光の間に位相差Δθが生
じる。斯かる位相差Δθは角速度Ωに比例し、次の式で
表される。
【０００７】
【数１】Δθ＝（２πＤＬ／λｃ）Ω
【０００８】ここに、Ｄは光ファイバループ３のループ
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは発光器１から
出力される光の波長、ｃは光速、Ωは光ファイバループ
３のループの中心軸線周りの角速度を表す。
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは発光器１から
出力される光の波長、ｃは光速、Ωは光ファイバループ
３のループの中心軸線周りの角速度を表す。
【０００９】セロダイン変調方式によると、光ファイバ
ループ３を右周りに伝播する光と左周りに伝播する光は
位相変調器８及びセロダイン変調器９によってそれぞれ
位相変調される。光ファイバループ３を右周りに伝播す
る光ＥC は、光ファイバループ３の入口でセロダイン変
調器９によってセロダイン変調され、光ファイバループ
３の出口で位相変調器８によって位相変調される。光フ
ァイバループ３を左周りに伝播する光ＥCCは、光ファイ
バループ３の入口で位相変調器８によって位相変調さ
れ、光ファイバループ３の出口でセロダイン変調器９に
よってセロダイン変調される。
ループ３を右周りに伝播する光と左周りに伝播する光は
位相変調器８及びセロダイン変調器９によってそれぞれ
位相変調される。光ファイバループ３を右周りに伝播す
る光ＥC は、光ファイバループ３の入口でセロダイン変
調器９によってセロダイン変調され、光ファイバループ
３の出口で位相変調器８によって位相変調される。光フ
ァイバループ３を左周りに伝播する光ＥCCは、光ファイ
バループ３の入口で位相変調器８によって位相変調さ
れ、光ファイバループ３の出口でセロダイン変調器９に
よってセロダイン変調される。
【００１０】光ファイバループ３を右周りに伝播した光
ＥC と左周りに伝播した光ＥCCは第２のカプラ６に導か
れる。第２のカプラ６に導かれる２つの光ＥC 、ＥCCは
次のように表される。
ＥC と左周りに伝播した光ＥCCは第２のカプラ６に導か
れる。第２のカプラ６に導かれる２つの光ＥC 、ＥCCは
次のように表される。
【００１１】
【数２】 ＥC ＝Ｅ0 ｓｉｎ（ωｔ−Δθ／２＋β0 ＋αT ） ＥCC＝Ｅ0 ｓｉｎ（ωｔ＋Δθ／２＋βT ＋α0 ）
【００１２】ここに、Ｅ0 は振幅、ωは光の周波数に対
する角周波数、ｔは時間、Δθ／２はサグナック効果に
より生じた位相差、β0 及びβT は位相変調器８によっ
て生成された位相差、α0 、αT はセロダイン変調器９
によって生成された位相差である。
する角周波数、ｔは時間、Δθ／２はサグナック効果に
より生じた位相差、β0 及びβT は位相変調器８によっ
て生成された位相差、α0 、αT はセロダイン変調器９
によって生成された位相差である。
【００１３】斯かる２つの光ＥC 、ＥCCは第２のカプラ
６によって合成され、干渉光が生成される。斯かる干渉
光は第１のカプラ５を経由して受光器２によって検出さ
れる。受光器２によって検出される干渉光の強さＩは次
の式によって表される。
６によって合成され、干渉光が生成される。斯かる干渉
光は第１のカプラ５を経由して受光器２によって検出さ
れる。受光器２によって検出される干渉光の強さＩは次
の式によって表される。
【００１４】
【数３】 Ｉ＝２Ｅ0 2〔１＋ｃｏｓ（Δθ＋βT −β0 ＋αT −α0 ）〕 ＝２Ｅ0 2〔１＋ｃｏｓ（Δθ＋Δβ＋Δα）〕
【００１５】
【数４】Δβ＝βT −β0 Δα＝αT −α0
【００１６】ここにΔβは位相変調器８によって生成さ
れた位相差、Δαはセロダイン変調器９によって生成さ
れた位相差である。Δαはセロダイン位相差と称され
る。
れた位相差、Δαはセロダイン変調器９によって生成さ
れた位相差である。Δαはセロダイン位相差と称され
る。
【００１７】位相変調器８による位相変調は角周波数ω
m の基準周波数の正弦波を使用して行われる。斯かる場
合、位相差βT 及びβ0 は次の式によって表される。
m の基準周波数の正弦波を使用して行われる。斯かる場
合、位相差βT 及びβ0 は次の式によって表される。
【００１８】
【数５】βT ＝βｓｉｎ（ωm ｔ＋ωm ・τ／２） β0 ＝βｓｉｎ（ωm ｔ−ωm ・τ／２）
【００１９】ここに、βは定数、τは光が光ファイバル
ープ３を伝播するのに要する時間である。この式より位
相差βT とβ0 の差を求めると次のようになる。
ープ３を伝播するのに要する時間である。この式より位
相差βT とβ0 の差を求めると次のようになる。
【００２０】
【数６】 Δβ＝βT −β0 ＝２βｓｉｎ（ωm ・τ／２）・ｃｏｓωm ｔ ＝ｚ・ｃｏｓωm ｔ
【００２１】ｚは位相変調度と称され、位相変調器８に
供給される電圧信号の大きさによって変化する。位相変
調度ｚは次の式によって表される。
供給される電圧信号の大きさによって変化する。位相変
調度ｚは次の式によって表される。
【００２２】
【数７】ｚ＝２βｓｉｎ（ωm ・τ／２）
【００２３】数６の式の位相差Δβを数３の式の右辺に
代入して展開する。受光器２によって検出される干渉光
の強さＩは次の式によって表される。
代入して展開する。受光器２によって検出される干渉光
の強さＩは次の式によって表される。
【００２４】
【数８】Ｉ＝２Ｅ0 2〔１＋ｃｏｓ（Δθ＋Δα）｛Ｊ0
（ｚ）＋２Σk=1 Ｊ2k（ｚ）ｃｏｓ２ｋ・ωm ｔ｝−２
ｓｉｎ（Δθ＋Δα）Σk=0 Ｊ2k+1（ｚ）ｓｉｎ（２ｋ
＋１）ωm ｔ〕
（ｚ）＋２Σk=1 Ｊ2k（ｚ）ｃｏｓ２ｋ・ωm ｔ｝−２
ｓｉｎ（Δθ＋Δα）Σk=0 Ｊ2k+1（ｚ）ｓｉｎ（２ｋ
＋１）ωm ｔ〕
【００２５】ＥO は光の強さに関係する定数、ωm は位
相変調器８によって付与された角周波数、ｚは位相変調
度、Ｊ0 、Ｊ1 、Ｊ2 、・・・はベッセル関数、ｔは時
間である。
相変調器８によって付与された角周波数、ｚは位相変調
度、Ｊ0 、Ｊ1 、Ｊ2 、・・・はベッセル関数、ｔは時
間である。
【００２６】数８の式は次の数９の式のように表され
る。
る。
【００２７】
【数９】Ｉ＝Ｉ0 −Ｉ1 ｓｉｎωm ｔ＋Ｉ2 ｃｏｓ２ω
m ｔ−Ｉ3 ｓｉｎ３ωm ｔ＋Ｉ4ｃｏｓ４ωm ｔ＋・・
・
m ｔ−Ｉ3 ｓｉｎ３ωm ｔ＋Ｉ4ｃｏｓ４ωm ｔ＋・・
・
【００２８】但し、Ｉ0 、Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 は次
の数１０の式によって表される。尚、Ｉ0 は直流成分、
Ｉ1 は１倍波成分、Ｉ2 は２倍波成分、Ｉ3 は３倍波成
分等と称される。
の数１０の式によって表される。尚、Ｉ0 は直流成分、
Ｉ1 は１倍波成分、Ｉ2 は２倍波成分、Ｉ3 は３倍波成
分等と称される。
【００２９】
【数１０】 Ｉ0 ＝２Ｅ0 2｛１＋Ｊ0 （ｚ）ｃｏｓ（Δθ＋Δα）｝ Ｉ1 ＝４Ｅ0 2Ｊ1 （ｚ）ｓｉｎ（Δθ＋Δα） Ｉ2 ＝４Ｅ0 2Ｊ2 （ｚ）ｃｏｓ（Δθ＋Δα） Ｉ3 ＝４Ｅ0 2Ｊ3 （ｚ）ｓｉｎ（Δθ＋Δα） Ｉ4 ＝４Ｅ0 2Ｊ4 （ｚ）ｃｏｓ（Δθ＋Δα）
【００３０】図６にセロダイン変調器９によって生成さ
れる位相差α0 、αT 及びセロダイン位相差Δαの波形
を示す。図６Ａに示すように、位相差信号α0 、αT は
振幅２π、周期ＴS の鋸歯状波である。図６Ｂに示すよ
うにセロダイン位相差信号Δαは交互に値がαS とαS
−２πに変化する周期ＴS の矩形波である。１周期Ｔ S
において、時間τだけΔα＝αS −２π、時間ＴS −τ
だけΔα＝αS となる。αS は鋸歯状波の勾配に比例
し、次の式によって表される。
れる位相差α0 、αT 及びセロダイン位相差Δαの波形
を示す。図６Ａに示すように、位相差信号α0 、αT は
振幅２π、周期ＴS の鋸歯状波である。図６Ｂに示すよ
うにセロダイン位相差信号Δαは交互に値がαS とαS
−２πに変化する周期ＴS の矩形波である。１周期Ｔ S
において、時間τだけΔα＝αS −２π、時間ＴS −τ
だけΔα＝αS となる。αS は鋸歯状波の勾配に比例
し、次の式によって表される。
【００３１】
【数１１】αS ＝２πτ／ＴS ＝２πｆS τ
【００３２】ＴS は位相差信号Δαの周期、ｆS （＝１
／ＴS ）は位相差信号Δαの周波数、τは光ファイバル
ープ３を光が伝播するのに要する時間である。
／ＴS ）は位相差信号Δαの周波数、τは光ファイバル
ープ３を光が伝播するのに要する時間である。
【００３３】セロダイン変調方式では、数１０の式の１
倍波成分Ｉ1 がゼロとなるように、即ち、ｓｉｎ（Δθ
＋Δα）＝０となるように、セロダイン変調器９によっ
て伝播光は位相変調される。従って、セロダイン変調器
９を含むフィードバックループ、即ち、セロダインルー
プの安定点ではΔα＝−Δθである。
倍波成分Ｉ1 がゼロとなるように、即ち、ｓｉｎ（Δθ
＋Δα）＝０となるように、セロダイン変調器９によっ
て伝播光は位相変調される。従って、セロダイン変調器
９を含むフィードバックループ、即ち、セロダインルー
プの安定点ではΔα＝−Δθである。
【００３４】Δα＝αS ＝２πτ／ＴS とすると、正負
の符号を無視して、Δθ＝２πτ／ＴS となる。これを
数１の式に代入すると、次の式が得られる。
の符号を無視して、Δθ＝２πτ／ＴS となる。これを
数１の式に代入すると、次の式が得られる。
【００３５】
【数１２】Ω＝λｃτ／ＤＬＴS ＝λｃτｆS ／ＤＬ
【００３６】再び図５を参照する。光ファイバジャイロ
は更に電流電圧変換器７と信号発生器１１と同期検波器
１２とディザ回路１５、２０、２１とセロダイン波信号
発生回路１６、１８、１９とカウンタ１７とを有する。
ディザ回路１５、２０、２１は第１の積分器１５と加算
器２０及びディザ信号発生器２１とを含む。セロダイン
波信号発生回路１６、１８、１９は第２の積分器１６と
リセット回路１８と２π基準器１９とを含む。
は更に電流電圧変換器７と信号発生器１１と同期検波器
１２とディザ回路１５、２０、２１とセロダイン波信号
発生回路１６、１８、１９とカウンタ１７とを有する。
ディザ回路１５、２０、２１は第１の積分器１５と加算
器２０及びディザ信号発生器２１とを含む。セロダイン
波信号発生回路１６、１８、１９は第２の積分器１６と
リセット回路１８と２π基準器１９とを含む。
【００３７】電流電圧変換器７は数８の式又は数９の式
によって表される電流信号を電圧信号に変換する。同期
検波器１２は信号発生器１１より出力された角周波数ω
m の基準信号を入力して数１０の式の１倍波成分Ｉ1 を
検波する。従って、同期検波器１２は１倍波成分Ｉ1 を
含む電圧信号ＶS を生成しそれを第１の積分器１５に供
給する。
によって表される電流信号を電圧信号に変換する。同期
検波器１２は信号発生器１１より出力された角周波数ω
m の基準信号を入力して数１０の式の１倍波成分Ｉ1 を
検波する。従って、同期検波器１２は１倍波成分Ｉ1 を
含む電圧信号ＶS を生成しそれを第１の積分器１５に供
給する。
【００３８】図７を参照してディザ信号ＶD の機能を説
明する。図７は、第１の積分器１５の出力信号ＶOUT 、
ディザ信号発生器２１によって生成されたディザ信号Ｖ
D 及び加算器２０の出力信号、即ち、第２の積分器１６
の入力信号ＶINの波形を示す。ディザ信号ＶD は、一定
の周期で正負に値が交番変化する正弦波の如き信号であ
り、加算器２０によって第１の積分器１５の出力信号Ｖ
OUT に加算される。それによって、等価的に入力角速度
ΩE が付加された状態が創りだされる。ディザ信号ＶD
を付加することによって、真の入力角速度ΩA の値が小
さい場合であっても、スケールファクタ誤差及び不感領
域を除去することができる。
明する。図７は、第１の積分器１５の出力信号ＶOUT 、
ディザ信号発生器２１によって生成されたディザ信号Ｖ
D 及び加算器２０の出力信号、即ち、第２の積分器１６
の入力信号ＶINの波形を示す。ディザ信号ＶD は、一定
の周期で正負に値が交番変化する正弦波の如き信号であ
り、加算器２０によって第１の積分器１５の出力信号Ｖ
OUT に加算される。それによって、等価的に入力角速度
ΩE が付加された状態が創りだされる。ディザ信号ＶD
を付加することによって、真の入力角速度ΩA の値が小
さい場合であっても、スケールファクタ誤差及び不感領
域を除去することができる。
【００３９】加算器２０の出力信号ＶINは第２の積分器
１６に供給される。第２の積分器１６の出力信号はリセ
ット回路１８にフィードバックされ、リセット回路１８
は２π基準器１９によって生成された２π信号と第２の
積分器１６の出力信号を比較する。リセット回路１８
は、積分器１６の出力信号の値が増加又は減少して±２
πになったらリセット信号を生成し、積分器１６の出力
信号をリセットする。こうして、第２の積分器１６から
は図６Ａに示す如きセロダイン変調信号（但し、正負に
符号が変化する。）が生成され、斯かるセロダイン変調
信号はセロダイン変調器９に供給される。
１６に供給される。第２の積分器１６の出力信号はリセ
ット回路１８にフィードバックされ、リセット回路１８
は２π基準器１９によって生成された２π信号と第２の
積分器１６の出力信号を比較する。リセット回路１８
は、積分器１６の出力信号の値が増加又は減少して±２
πになったらリセット信号を生成し、積分器１６の出力
信号をリセットする。こうして、第２の積分器１６から
は図６Ａに示す如きセロダイン変調信号（但し、正負に
符号が変化する。）が生成され、斯かるセロダイン変調
信号はセロダイン変調器９に供給される。
【００４０】カウンタ１７によって計数されるパルス数
は、真の入力角速度ΩA に相当するパルス数ばかりでな
くディザ信号ＶD によって等価的に付加された角速度Ω
E に相当するパルス数を含む。
は、真の入力角速度ΩA に相当するパルス数ばかりでな
くディザ信号ＶD によって等価的に付加された角速度Ω
E に相当するパルス数を含む。
【００４１】しかしながら、ディザ信号ＶD は符号が交
番的に変化する周期信号であるため、ディザ信号ＶD に
相当するパルス数を相殺させて真の入力角速度ΩA だけ
を取り出すことができる。また、ディザ信号発生器２１
における温度変化や部品誤差又はバラツキに起因してデ
ィザ信号ＶD に変動があっても、斯かる変動分は互いに
相殺するから出力角速度信号に影響を与えることはな
い。尚、カウンタ１７の詳細は上記出願を参照された
い。
番的に変化する周期信号であるため、ディザ信号ＶD に
相当するパルス数を相殺させて真の入力角速度ΩA だけ
を取り出すことができる。また、ディザ信号発生器２１
における温度変化や部品誤差又はバラツキに起因してデ
ィザ信号ＶD に変動があっても、斯かる変動分は互いに
相殺するから出力角速度信号に影響を与えることはな
い。尚、カウンタ１７の詳細は上記出願を参照された
い。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】従来のセロダイン変調
方式の光ファイバジャイロ装置では、ディザ信号ＶD を
付加することによってセロダインループに等価的に入力
角速度を付加するから、同期検波器１２の出力信号ＶS
は、セロダインループが安定点に達するまでは、実際の
入力角速度ΩA に対する追従偏差分ＶS （ΩA ）とディ
ザ信号ＶD によって生成された等価的な角速度ΩE に対
する追従偏差分ＶS （ΩE ）とを含む。これを式で表せ
ば次のようになる。
方式の光ファイバジャイロ装置では、ディザ信号ＶD を
付加することによってセロダインループに等価的に入力
角速度を付加するから、同期検波器１２の出力信号ＶS
は、セロダインループが安定点に達するまでは、実際の
入力角速度ΩA に対する追従偏差分ＶS （ΩA ）とディ
ザ信号ＶD によって生成された等価的な角速度ΩE に対
する追従偏差分ＶS （ΩE ）とを含む。これを式で表せ
ば次のようになる。
【００４３】
【数１３】ＶS ＝ＶS （ΩA ）＋ＶS （ΩE ）
【００４４】従って、セロダインループの安定点では、
実際の入力角速度ΩA に対する追従偏差分ＶS （ΩA ）
はゼロとなるが、ディザ信号ＶD によって生成された等
価的な角速度ΩE に対する追従偏差分ＶS （ΩE ）が常
に存在する。従って、同期検波器１２の出力信号ＶS は
ゼロとならない。
実際の入力角速度ΩA に対する追従偏差分ＶS （ΩA ）
はゼロとなるが、ディザ信号ＶD によって生成された等
価的な角速度ΩE に対する追従偏差分ＶS （ΩE ）が常
に存在する。従って、同期検波器１２の出力信号ＶS は
ゼロとならない。
【００４５】同期検波器１２の出力信号ＶS は第１の積
分器１５によって積分され、その出力信号ＶOUT は加算
器２０に供給される。加算器２０は、第１の積分器１５
の出力信号ＶOUT とディザ信号ＶD を加算する。加算器
２０の出力信号、即ち、第２の積分器１６の入力信号Ｖ
INは次のようになる。
分器１５によって積分され、その出力信号ＶOUT は加算
器２０に供給される。加算器２０は、第１の積分器１５
の出力信号ＶOUT とディザ信号ＶD を加算する。加算器
２０の出力信号、即ち、第２の積分器１６の入力信号Ｖ
INは次のようになる。
【００４６】
【数１４】ＶIN＝ＶOUT ＋ＶD ＝ＶOUT （ΩA ）＋Ｖ
OUT （ΩE ）＋ＶD
OUT （ΩE ）＋ＶD
【００４７】右辺の第１項のＶOUT （ΩA ）は実際の入
力角速度ΩA に相当する成分、第２項のＶOUT （ΩE ）
はディザ信号ＶD によって生成された等価的な角速度Ω
E に相当する成分、第３項のＶD はディザ信号発生器２
１より出力されたディザ信号である。セロダインループ
の安定点では、第１項のＶOUT （ΩA ）は一定となる。
力角速度ΩA に相当する成分、第２項のＶOUT （ΩE ）
はディザ信号ＶD によって生成された等価的な角速度Ω
E に相当する成分、第３項のＶD はディザ信号発生器２
１より出力されたディザ信号である。セロダインループ
の安定点では、第１項のＶOUT （ΩA ）は一定となる。
【００４８】加算器２０において、第１の積分器１５か
ら出力された角速度信号ＶOUT （Ω E ）はディザ信号Ｖ
D を打ち消すように作用する。図７に示すように、第２
の積分器１６の入力信号ＶINはディザ信号ＶD に比較し
て、その振幅は相対的に小さい。第２の積分器１６の入
力信号ＶIN、即ち、セロダインループに付加するディザ
信号は、ディザ信号発生器２１によって生成されたディ
ザ信号ＶD そのものではなく、加算器２０の出力信号Ｖ
INである。
ら出力された角速度信号ＶOUT （Ω E ）はディザ信号Ｖ
D を打ち消すように作用する。図７に示すように、第２
の積分器１６の入力信号ＶINはディザ信号ＶD に比較し
て、その振幅は相対的に小さい。第２の積分器１６の入
力信号ＶIN、即ち、セロダインループに付加するディザ
信号は、ディザ信号発生器２１によって生成されたディ
ザ信号ＶD そのものではなく、加算器２０の出力信号Ｖ
INである。
【００４９】入力角速度Ωが小さな値でもスケールファ
クタ誤差及び不感領域の発生を有効に除去するために
は、ディザ信号ＶD によって生成された等価的な角速度
ΩE の追従偏差分ＶS （ΩE ）（数１３の式の右辺の第
２項）の大きさを一定値以上にする必要があり、第２の
積分器１６の入力信号ＶINの振幅を一定値以上にする必
要がある。そのためには、ディザ信号発生器２１によっ
て生成するディザ信号Ｖ D の振幅値を比較的大きくする
必要があった。
クタ誤差及び不感領域の発生を有効に除去するために
は、ディザ信号ＶD によって生成された等価的な角速度
ΩE の追従偏差分ＶS （ΩE ）（数１３の式の右辺の第
２項）の大きさを一定値以上にする必要があり、第２の
積分器１６の入力信号ＶINの振幅を一定値以上にする必
要がある。そのためには、ディザ信号発生器２１によっ
て生成するディザ信号Ｖ D の振幅値を比較的大きくする
必要があった。
【００５０】しかしながら、ディザ信号ＶD の振幅値を
大きくすると、ダイナミックレンジが制限されたり、セ
ロダインループを正確に安定点に到達させることができ
ない等の欠点が生ずる。
大きくすると、ダイナミックレンジが制限されたり、セ
ロダインループを正確に安定点に到達させることができ
ない等の欠点が生ずる。
【００５１】例えば、第２の積分器１６の入力信号
ＶIN、即ち、セロダインループに付加するディザ信号
は、数１４の式によって表されるように、第１の積分器
１５の出力信号ＶOUT とディザ信号ＶD の和である。従
って、ディザ信号の振幅値を大きくすると、第１の積分
器１５の出力信号ＶOUT （ΩA ）の割合が小さくなり、
第１の積分器１５の出力信号ＶOUT のダイナミックレン
ジが制限される。
ＶIN、即ち、セロダインループに付加するディザ信号
は、数１４の式によって表されるように、第１の積分器
１５の出力信号ＶOUT とディザ信号ＶD の和である。従
って、ディザ信号の振幅値を大きくすると、第１の積分
器１５の出力信号ＶOUT （ΩA ）の割合が小さくなり、
第１の積分器１５の出力信号ＶOUT のダイナミックレン
ジが制限される。
【００５２】また、同期検波器１２の出力信号ＶS は数
１３の式によって表されるように、実際の入力角速度Ω
A に対する追従偏差分ＶS （ΩA ）とディザ信号ＶD に
よって生成された等価的な角速度ΩE に対する追従偏差
分ＶS （ΩE ）との和である。従ってディザ信号ＶD の
振幅値を大きくすると、同期検波器１２の出力信号Ｖ S
にてディザ信号に対する追従偏差分ＶS （ΩE ）の割合
が大きくなり、実際の入力角速度ΩA に対する追従偏差
分ＶS （ΩA ）の割合が小さくなる。
１３の式によって表されるように、実際の入力角速度Ω
A に対する追従偏差分ＶS （ΩA ）とディザ信号ＶD に
よって生成された等価的な角速度ΩE に対する追従偏差
分ＶS （ΩE ）との和である。従ってディザ信号ＶD の
振幅値を大きくすると、同期検波器１２の出力信号Ｖ S
にてディザ信号に対する追従偏差分ＶS （ΩE ）の割合
が大きくなり、実際の入力角速度ΩA に対する追従偏差
分ＶS （ΩA ）の割合が小さくなる。
【００５３】こうして、実際の入力角速度ΩA に対する
追従偏差分ＶS （ΩA ）に対して十分な増幅ができない
ため、セロダインループを正確に且つ迅速に安定点に到
達させることができず、その結果として微小な入力角速
度を正確に検出することができない欠点があった。
追従偏差分ＶS （ΩA ）に対して十分な増幅ができない
ため、セロダインループを正確に且つ迅速に安定点に到
達させることができず、その結果として微小な入力角速
度を正確に検出することができない欠点があった。
【００５４】本発明は斯かる点に鑑み、セロダインルー
プにディザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の
光ファイバジャイロにおいて、ディザ信号の振幅を小さ
くすることを目的とする。
プにディザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の
光ファイバジャイロにおいて、ディザ信号の振幅を小さ
くすることを目的とする。
【００５５】本発明は斯かる点に鑑み、セロダインルー
プにディザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の
光ファイバジャイロにおいて、同期検波器１２の出力信
号ににて、ディザ信号に対する追従偏差分ＶS （ΩE ）
の割合を小さくし、実際の入力角速度ΩA に対する追従
偏差分ＶS （ΩA ）の割合を大きくすることを目的とす
る。
プにディザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の
光ファイバジャイロにおいて、同期検波器１２の出力信
号ににて、ディザ信号に対する追従偏差分ＶS （ΩE ）
の割合を小さくし、実際の入力角速度ΩA に対する追従
偏差分ＶS （ΩA ）の割合を大きくすることを目的とす
る。
【００５６】本発明は斯かる点に鑑み、セロダインルー
プにディザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の
光ファイバジャイロにおいて、セロダインループを正確
に且つ迅速に安定点に到達させ、微小な入力角速度を正
確に検出することができるようにすることを目的とす
る。
プにディザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の
光ファイバジャイロにおいて、セロダインループを正確
に且つ迅速に安定点に到達させ、微小な入力角速度を正
確に検出することができるようにすることを目的とす
る。
【００５７】
【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１に示すように、光源と、光ファイバループと、該光
ファイバループ内を互いに反対方向に伝搬する第１及び
第２の伝播光を正弦波信号によって位相変調する位相変
調器と、上記第１の伝播光と第２の伝播光の干渉光を検
出する受光器と、上記受光器の出力信号を入力して同期
検波する同期検波器と、該同期検波器の出力信号を入力
するディザ回路と、該ディザ回路の出力信号を入力して
鋸歯状のセロダイン波を生成するセロダイン積分器を含
むセロダイン波発生部と、上記セロダイン波によって上
記第１及び第２の伝播光を位相変調するためのセロダイ
ン変調器と、を含み上記干渉光に発生するサグナック位
相差Δθより角速度Ωを求めるように構成された光ファ
イバジャイロにおいて、上記ディザ回路は交番振動する
ディザ信号を発生するディザ信号発生器と上記同期検波
器の出力信号を入力する低域通過フィルタと該低域通過
フィルタの出力信号と上記ディザ信号を加算する加算器
と該加算器の出力信号を入力して比例及び積分演算する
ＰＩ回路とを有することを特徴とする。
図１に示すように、光源と、光ファイバループと、該光
ファイバループ内を互いに反対方向に伝搬する第１及び
第２の伝播光を正弦波信号によって位相変調する位相変
調器と、上記第１の伝播光と第２の伝播光の干渉光を検
出する受光器と、上記受光器の出力信号を入力して同期
検波する同期検波器と、該同期検波器の出力信号を入力
するディザ回路と、該ディザ回路の出力信号を入力して
鋸歯状のセロダイン波を生成するセロダイン積分器を含
むセロダイン波発生部と、上記セロダイン波によって上
記第１及び第２の伝播光を位相変調するためのセロダイ
ン変調器と、を含み上記干渉光に発生するサグナック位
相差Δθより角速度Ωを求めるように構成された光ファ
イバジャイロにおいて、上記ディザ回路は交番振動する
ディザ信号を発生するディザ信号発生器と上記同期検波
器の出力信号を入力する低域通過フィルタと該低域通過
フィルタの出力信号と上記ディザ信号を加算する加算器
と該加算器の出力信号を入力して比例及び積分演算する
ＰＩ回路とを有することを特徴とする。
【００５８】本発明によると、例えば図３に示すよう
に、光源と、光ファイバループと、該光ファイバループ
内を互いに反対方向に伝搬する第１及び第２の伝播光を
正弦波信号によって位相変調する位相変調器と、上記第
１の伝播光と第２の伝播光の干渉光を検出する受光器
と、上記受光器の出力信号を入力して同期検波する同期
検波器と、該同期検波器の出力信号を入力するディザ回
路と、該ディザ回路の出力信号を入力して鋸歯状のセロ
ダイン波を生成する積分器を含むセロダイン波発生部
と、上記セロダイン波によって上記第１及び第２の伝播
光を位相変調するためのセロダイン変調器と、を含み上
記干渉光に発生するサグナック位相差Δθより角速度Ω
を求めるように構成された光ファイバジャイロにおい
て、上記ディザ回路は交番振動するディザ信号を発生す
るディザ信号発生器と上記同期検波器の出力信号と上記
ディザ信号を加算する加算器と該加算器の出力信号を積
分するディザ積分器とを有することを特徴とする。
に、光源と、光ファイバループと、該光ファイバループ
内を互いに反対方向に伝搬する第１及び第２の伝播光を
正弦波信号によって位相変調する位相変調器と、上記第
１の伝播光と第２の伝播光の干渉光を検出する受光器
と、上記受光器の出力信号を入力して同期検波する同期
検波器と、該同期検波器の出力信号を入力するディザ回
路と、該ディザ回路の出力信号を入力して鋸歯状のセロ
ダイン波を生成する積分器を含むセロダイン波発生部
と、上記セロダイン波によって上記第１及び第２の伝播
光を位相変調するためのセロダイン変調器と、を含み上
記干渉光に発生するサグナック位相差Δθより角速度Ω
を求めるように構成された光ファイバジャイロにおい
て、上記ディザ回路は交番振動するディザ信号を発生す
るディザ信号発生器と上記同期検波器の出力信号と上記
ディザ信号を加算する加算器と該加算器の出力信号を積
分するディザ積分器とを有することを特徴とする。
【００５９】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記セロダイン波発生部は、上記セロダイン積分
器の出力信号をフィードバック入力し上記セロダイン積
分器の出力信号が２πを超えたときにリセット信号を生
成しそれを上記セロダイン積分器に出力するリセット回
路と、を有することを特徴とする。
いて、上記セロダイン波発生部は、上記セロダイン積分
器の出力信号をフィードバック入力し上記セロダイン積
分器の出力信号が２πを超えたときにリセット信号を生
成しそれを上記セロダイン積分器に出力するリセット回
路と、を有することを特徴とする。
【００６０】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記ディザ信号発生器の出力側には直流成分を除
去するための直流除去器が設けられていることを特徴と
する。
いて、上記ディザ信号発生器の出力側には直流成分を除
去するための直流除去器が設けられていることを特徴と
する。
【００６１】
【作用】図１に示す本発明の第１の例では、加算器２０
にて加算される低域フィルタ２３の出力信号ＶF は直流
除去器２２の出力信号ＶD を打ち消すように作用する。
低域通過フィルタ２３の遮断周波数ｆC は直流除去器２
２の出力信号ＶD の周波数ｆD より小さい値に設定され
ているため、図２に示すように、低域通過フィルタ２３
の出力信号ＶF におけるディザ信号ＶD によって生成さ
れる追従偏差分Ｖ F （ΩE ）は、同期検波器１２の出力
信号ＶS におけるディザ信号ＶD によって生成される追
従偏差分ＶS F （ΩE ）に比べて小さい値となる。
にて加算される低域フィルタ２３の出力信号ＶF は直流
除去器２２の出力信号ＶD を打ち消すように作用する。
低域通過フィルタ２３の遮断周波数ｆC は直流除去器２
２の出力信号ＶD の周波数ｆD より小さい値に設定され
ているため、図２に示すように、低域通過フィルタ２３
の出力信号ＶF におけるディザ信号ＶD によって生成さ
れる追従偏差分Ｖ F （ΩE ）は、同期検波器１２の出力
信号ＶS におけるディザ信号ＶD によって生成される追
従偏差分ＶS F （ΩE ）に比べて小さい値となる。
【００６２】従って、ディザ信号発生器２１によって生
成されるディザ信号ＶD の振幅は小さな値であってもよ
い。また、加算器２０の出力信号ＶA はＰＩ回路２４を
経由して第２の積分器１６に供給される。こうして、Ｐ
Ｉ回路２４の出力信号のダイナミックレンジに対する制
限は顕著に改善される。
成されるディザ信号ＶD の振幅は小さな値であってもよ
い。また、加算器２０の出力信号ＶA はＰＩ回路２４を
経由して第２の積分器１６に供給される。こうして、Ｐ
Ｉ回路２４の出力信号のダイナミックレンジに対する制
限は顕著に改善される。
【００６３】図３に示す本発明の第２の例では、加算器
２０にて加算される同期検波器１２の出力信号ＶS は直
流除去器２２の出力信号ＶD を打ち消すように作用す
る。図４に示すように、同期検波器１２の出力信号ＶS
は直流除去器２２の出力信号Ｖ D と同等の大きさの信号
として得られるから、ディザ信号発生器２１によって生
成されるディザ信号ＶD の振幅は小さな値であってもよ
い。また、加算器２０の出力信号ＶA は第１の積分器１
５を経由して第２の積分器１６に供給される。こうし
て、第１の積分器１５の出力信号のダイナミックレンジ
に対する制限は顕著に改善される。
２０にて加算される同期検波器１２の出力信号ＶS は直
流除去器２２の出力信号ＶD を打ち消すように作用す
る。図４に示すように、同期検波器１２の出力信号ＶS
は直流除去器２２の出力信号Ｖ D と同等の大きさの信号
として得られるから、ディザ信号発生器２１によって生
成されるディザ信号ＶD の振幅は小さな値であってもよ
い。また、加算器２０の出力信号ＶA は第１の積分器１
５を経由して第２の積分器１６に供給される。こうし
て、第１の積分器１５の出力信号のダイナミックレンジ
に対する制限は顕著に改善される。
【００６４】
【実施例】図１を参照して本発明によるセロダイン方式
の光ファイバジャイロの第１の例を説明する。本例の光
ファイバジャイロは、図５を参照して説明した従来の光
ファイバジャイロと比較して、ディザ回路の構成のみが
異なり、それ以外は従来の光ファイバジャイロと同様な
構成であってよい。本例では、第１の積分器１５の代わ
りに低域通過フィルタ２３を設け、加算器２０と第２の
積分器１６の間にＰＩ（比例＋積分）回路２４を設け、
更にディザ信号発生器２１の出力側に直流除去器２２が
設けられている。
の光ファイバジャイロの第１の例を説明する。本例の光
ファイバジャイロは、図５を参照して説明した従来の光
ファイバジャイロと比較して、ディザ回路の構成のみが
異なり、それ以外は従来の光ファイバジャイロと同様な
構成であってよい。本例では、第１の積分器１５の代わ
りに低域通過フィルタ２３を設け、加算器２０と第２の
積分器１６の間にＰＩ（比例＋積分）回路２４を設け、
更にディザ信号発生器２１の出力側に直流除去器２２が
設けられている。
【００６５】同期検波器１２の出力信号ＶS は数１３の
式によって表されるが、低域通過フィルタ２３の出力信
号ＶF についても数１３の式と同様な関係によって表さ
れる。低域通過フィルタ２３の出力信号ＶF は、セロダ
インループが安定点に達するまでは、実際の入力角速度
ΩA に対する追従偏差分ＶF （ΩA ）とディザ信号Ｖ D
によって生成された等価的な角速度ΩE に対する追従偏
差分ＶF （ΩE ）とを含む。これを式で表せば数１３の
式と同様に次のようになる。
式によって表されるが、低域通過フィルタ２３の出力信
号ＶF についても数１３の式と同様な関係によって表さ
れる。低域通過フィルタ２３の出力信号ＶF は、セロダ
インループが安定点に達するまでは、実際の入力角速度
ΩA に対する追従偏差分ＶF （ΩA ）とディザ信号Ｖ D
によって生成された等価的な角速度ΩE に対する追従偏
差分ＶF （ΩE ）とを含む。これを式で表せば数１３の
式と同様に次のようになる。
【００６６】
【数１５】ＶF ＝ＶF （ΩA ）＋ＶF （ΩE ）
【００６７】従って、セロダインループの安定点では、
実際の入力角速度ΩA に対する追従偏差分ＶF （ΩA ）
はゼロとなるが、ディザ信号ＶD によって生成された等
価的な角速度ΩE に対する追従偏差分ＶF （ΩE ）が常
に存在する。従って、低域通過フィルタ２３の出力信号
ＶF はゼロとならない。
実際の入力角速度ΩA に対する追従偏差分ＶF （ΩA ）
はゼロとなるが、ディザ信号ＶD によって生成された等
価的な角速度ΩE に対する追従偏差分ＶF （ΩE ）が常
に存在する。従って、低域通過フィルタ２３の出力信号
ＶF はゼロとならない。
【００６８】図２に同期検波器１２の出力信号ＶS と低
域通過フィルタ２３の出力信号ＶFとディザ信号発生器
２１によって生成されたディザ信号ＶD0の各波形を示
す。縦軸は同期検波器１２の出力信号ＶS の実効振幅を
１として各波形の振幅を比率で表した値であり、横軸は
時間である。低域通過フィルタ２３の遮断周波数ｆC は
ディザ信号ＶD0の周波数ｆD より小さな値に設定されて
いる。従って低域通過フィルタ２３の出力信号ＶF は同
期検波器１２の出力信号ＶS に比べて十分小さい振幅を
有する。
域通過フィルタ２３の出力信号ＶFとディザ信号発生器
２１によって生成されたディザ信号ＶD0の各波形を示
す。縦軸は同期検波器１２の出力信号ＶS の実効振幅を
１として各波形の振幅を比率で表した値であり、横軸は
時間である。低域通過フィルタ２３の遮断周波数ｆC は
ディザ信号ＶD0の周波数ｆD より小さな値に設定されて
いる。従って低域通過フィルタ２３の出力信号ＶF は同
期検波器１２の出力信号ＶS に比べて十分小さい振幅を
有する。
【００６９】ディザ信号発生器２１より出力されたディ
ザ信号ＶD0は、直流除去器２２によって直流オフセット
誤差が除去される。加算器２０は、低域通過フィルタ２
３の出力信号ＶF と直流除去器２２の出力信号ＶD を加
算する。直流除去器２２の出力信号ＶD を加算すること
によって、等価的に入力角速度ΩE が付加された状態と
なる。加算器２０にて、低域通過フィルタ２３の出力信
号ＶF は直流除去器２２の出力信号ＶD を打ち消すよう
に作用する。
ザ信号ＶD0は、直流除去器２２によって直流オフセット
誤差が除去される。加算器２０は、低域通過フィルタ２
３の出力信号ＶF と直流除去器２２の出力信号ＶD を加
算する。直流除去器２２の出力信号ＶD を加算すること
によって、等価的に入力角速度ΩE が付加された状態と
なる。加算器２０にて、低域通過フィルタ２３の出力信
号ＶF は直流除去器２２の出力信号ＶD を打ち消すよう
に作用する。
【００７０】加算器２０の出力信号ＶA はＰＩ（比例＋
積分）回路２４に供給される。ＰＩ回路２４は、低域通
過フィルタ２３の伝達関数と組み合わせることによって
１つの積分機能を提供するような伝達関数を有し、比例
＋積分演算をする。ＰＩ回路２４の出力信号Ｖは積分器
１６に供給される。斯かる積分器１６の入力信号ＶINが
セロダインループに付加されるディザ信号である。
積分）回路２４に供給される。ＰＩ回路２４は、低域通
過フィルタ２３の伝達関数と組み合わせることによって
１つの積分機能を提供するような伝達関数を有し、比例
＋積分演算をする。ＰＩ回路２４の出力信号Ｖは積分器
１６に供給される。斯かる積分器１６の入力信号ＶINが
セロダインループに付加されるディザ信号である。
【００７１】入力角速度ΩA が小さな値であってもスケ
ールファクタ誤差及び不感領域の発生を有効に除去する
ためには、同期検波器１２の出力信号ＶS において、セ
ロダインループに付加されたディザ信号によって生成さ
れる等価的な角速度ΩE に対する追従偏差成分ＶS （Ω
E ）の大きさを一定値以上にする必要がある。
ールファクタ誤差及び不感領域の発生を有効に除去する
ためには、同期検波器１２の出力信号ＶS において、セ
ロダインループに付加されたディザ信号によって生成さ
れる等価的な角速度ΩE に対する追従偏差成分ＶS （Ω
E ）の大きさを一定値以上にする必要がある。
【００７２】本例によると、低域通過フィルタ２３の出
力信号ＶF におけるディザ信号ＶDによって生成された
等価的な角速度ΩE に対する追従偏差成分ＶF （ΩE ）
は、同期検波器１２の出力信号ＶS におけるディザ信号
ＶD によって生成された等価的な角速度ΩE に対する追
従偏差成分ＶS （ΩE ）に比べて小さい値となる。従っ
て、直流除去器２２の出力信号ＶD は、スケールファク
タ誤差及び不感領域の発生を有効に除去するために必要
とされる追従偏差成分ＶF （ΩE0）と同等の振幅を有す
る信号であれば十分である。
力信号ＶF におけるディザ信号ＶDによって生成された
等価的な角速度ΩE に対する追従偏差成分ＶF （ΩE ）
は、同期検波器１２の出力信号ＶS におけるディザ信号
ＶD によって生成された等価的な角速度ΩE に対する追
従偏差成分ＶS （ΩE ）に比べて小さい値となる。従っ
て、直流除去器２２の出力信号ＶD は、スケールファク
タ誤差及び不感領域の発生を有効に除去するために必要
とされる追従偏差成分ＶF （ΩE0）と同等の振幅を有す
る信号であれば十分である。
【００７３】従って、本例によると、ディザ信号発生器
２１より生成されるディザ信号ＶD0の振幅を大きな値に
する必要はない。
２１より生成されるディザ信号ＶD0の振幅を大きな値に
する必要はない。
【００７４】図３を参照して本発明によるセロダイン方
式の光ファイバジャイロの第２の例を説明する。本例の
光ファイバジャイロは、図５を参照して説明した従来の
光ファイバジャイロと比較して、ディザ回路の構成のみ
が異なり、それ以外は従来の光ファイバジャイロと同様
な構成であってよい。本例では、第１の積分器１５と加
算器２０の位置が入れ代わっており、更にディザ信号発
生器２１の出力側に直流除去器２２が設けられている。
式の光ファイバジャイロの第２の例を説明する。本例の
光ファイバジャイロは、図５を参照して説明した従来の
光ファイバジャイロと比較して、ディザ回路の構成のみ
が異なり、それ以外は従来の光ファイバジャイロと同様
な構成であってよい。本例では、第１の積分器１５と加
算器２０の位置が入れ代わっており、更にディザ信号発
生器２１の出力側に直流除去器２２が設けられている。
【００７５】図４に同期検波器１２の出力信号ＶS とデ
ィザ信号発生器２１によって生成されたディザ信号ＶD0
の各波形を示す。縦軸は同期検波器１２の出力信号ＶS
の実効振幅を１として各波形の振幅を比率で表した値で
あり、横軸は時間である。同期検波器１２の出力信号Ｖ
S はディザ信号ＶD0の振幅と略同等な大きさを有する。
ィザ信号発生器２１によって生成されたディザ信号ＶD0
の各波形を示す。縦軸は同期検波器１２の出力信号ＶS
の実効振幅を１として各波形の振幅を比率で表した値で
あり、横軸は時間である。同期検波器１２の出力信号Ｖ
S はディザ信号ＶD0の振幅と略同等な大きさを有する。
【００７６】加算器２０は、同期検波器１２の出力信号
ＶS と直流除去器２２の出力信号Ｖ D を加算する。直流
除去器２２の出力信号ＶD を加算することによって、等
価的に入力角速度ΩE が付加された状態となる。加算器
２０にて、同期検波器１２の出力信号ＶS は直流除去器
２２の出力信号ＶD を打ち消すように作用する。
ＶS と直流除去器２２の出力信号Ｖ D を加算する。直流
除去器２２の出力信号ＶD を加算することによって、等
価的に入力角速度ΩE が付加された状態となる。加算器
２０にて、同期検波器１２の出力信号ＶS は直流除去器
２２の出力信号ＶD を打ち消すように作用する。
【００７７】加算器２０の出力信号ＶA は第１の積分器
１５に供給され、第１の積分器１５の出力信号Ｖは第２
の積分器１６に供給される。斯かる第２の積分器１６の
入力信号ＶINがセロダインループに付加されるディザ信
号である。
１５に供給され、第１の積分器１５の出力信号Ｖは第２
の積分器１６に供給される。斯かる第２の積分器１６の
入力信号ＶINがセロダインループに付加されるディザ信
号である。
【００７８】本例によると、直流除去器２２の出力信号
ＶD は、スケールファクタ誤差及び不感領域の発生を有
効に除去するために必要とされる同期検波器１２の出力
信号ＶS の内の追従偏差分ＶS （ΩE0）と同程度の振幅
を有する信号であれば十分である。ここで、追従偏差分
ＶS （ΩE0）は数１３の式の第２項によって表される変
数の基準値である。
ＶD は、スケールファクタ誤差及び不感領域の発生を有
効に除去するために必要とされる同期検波器１２の出力
信号ＶS の内の追従偏差分ＶS （ΩE0）と同程度の振幅
を有する信号であれば十分である。ここで、追従偏差分
ＶS （ΩE0）は数１３の式の第２項によって表される変
数の基準値である。
【００７９】従って、本例によると、ディザ信号発生器
２１より生成されるディザ信号ＶD0の振幅を大きな値に
する必要はない。
２１より生成されるディザ信号ＶD0の振幅を大きな値に
する必要はない。
【００８０】以上本発明の実施例について詳細に説明し
たが、本発明は斯かる実施例に制限されることなく、特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が
可能であることは当業者にとって明らかであろう。
たが、本発明は斯かる実施例に制限されることなく、特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が
可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８１】
【発明の効果】本発明によると、セロダインループにデ
ィザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の光ファ
イバジャイロにおいて、ディザ信号の振幅を小さくする
ことができる利点がある。
ィザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の光ファ
イバジャイロにおいて、ディザ信号の振幅を小さくする
ことができる利点がある。
【００８２】本発明によると、セロダインループにディ
ザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の光ファイ
バジャイロにおいて、入力角速度Ωの値が小さい場合で
あっても、スケールファクタ誤差の発生及び不感領域を
回避することができる利点がある。
ザ信号を付加する方式のセロダイン変調方式の光ファイ
バジャイロにおいて、入力角速度Ωの値が小さい場合で
あっても、スケールファクタ誤差の発生及び不感領域を
回避することができる利点がある。
【図１】本発明によるセロダイン変調方式の光ファイバ
ジャイロの第１の例を示す図である。
ジャイロの第１の例を示す図である。
【図２】図１に示す第１の例の波形図である。
【図３】本発明によるセロダイン変調方式の光ファイバ
ジャイロの第２の例を示す図である。
ジャイロの第２の例を示す図である。
【図４】図３に示す第２の例の波形図である。
【図５】従来のセロダイン変調方式の光ファイバジャイ
ロの構成例を示す図である。
ロの構成例を示す図である。
【図６】セロダイン変調方式を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図７】図５に示す従来の例の波形図である。
１ 発光器 ２ 受光器 ３ 光ファイバループ ４ 偏光子 ５、６ カプラ ７ 電流電圧変換器 ８ 位相変調器 ９ セロダイン変調器 １１ 信号発生器 １２ 同期検波器 １５、１６ 積分器 １７ カンウタ １８ リセット回路 １９ ２π基準器 ２０ 加算器 ２１ ディザ信号発生器 ２２ 直流除去器 ２３ 低域通過フィルタ ２４ ＰＩ回路
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、光ファイバループと、該光ファ
イバループ内を互いに反対方向に伝搬する第１及び第２
の伝播光を正弦波信号によって位相変調する位相変調器
と、上記第１の伝播光と第２の伝播光の干渉光を検出す
る受光器と、上記受光器の出力信号を入力して同期検波
する同期検波器と、該同期検波器の出力信号を入力する
ディザ回路と、該ディザ回路の出力信号を入力して鋸歯
状のセロダイン波を生成するセロダイン積分器を含むセ
ロダイン波発生部と、上記セロダイン波によって上記第
１及び第２の伝播光を位相変調するためのセロダイン変
調器と、を含み上記干渉光に発生するサグナック位相差
Δθより角速度Ωを求めるように構成された光ファイバ
ジャイロにおいて、 上記ディザ回路は交番振動するディザ信号を発生するデ
ィザ信号発生器と上記同期検波器の出力信号を入力する
低域通過フィルタと該低域通過フィルタの出力信号と上
記ディザ信号を加算する加算器と該加算器の出力信号を
入力して比例及び積分演算するＰＩ回路とを有すること
を特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 光源と、光ファイバループと、該光ファ
イバループ内を互いに反対方向に伝搬する第１及び第２
の伝播光を正弦波信号によって位相変調する位相変調器
と、上記第１の伝播光と第２の伝播光の干渉光を検出す
る受光器と、上記受光器の出力信号を入力して同期検波
する同期検波器と、該同期検波器の出力信号を入力する
ディザ回路と、該ディザ回路の出力信号を入力して鋸歯
状のセロダイン波を生成する積分器を含むセロダイン波
発生部と、上記セロダイン波によって上記第１及び第２
の伝播光を位相変調するためのセロダイン変調器と、を
含み上記干渉光に発生するサグナック位相差Δθより角
速度Ωを求めるように構成された光ファイバジャイロに
おいて、 上記ディザ回路は交番振動するディザ信号を発生するデ
ィザ信号発生器と上記同期検波器の出力信号と上記ディ
ザ信号を加算する加算器と該加算器の出力信号を積分す
る積分器とを有することを特徴とする光ファイバジャイ
ロ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の光ファイバジャイ
ロにおいて、 上記セロダイン波発生部は、上記セロダイン積分器の出
力信号をフィードバック入力し上記セロダイン積分器の
出力信号が２πを超えたときにリセット信号を生成しそ
れを上記セロダイン積分器に出力するリセット回路と、
を有することを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の光ファイバジ
ャイロにおいて、 上記ディザ信号発生器の出力側には直流成分を除去する
ための直流除去器が設けられていることを特徴とする光
ファイバジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13061395A JP3533755B2 (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13061395A JP3533755B2 (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327372A true JPH08327372A (ja) | 1996-12-13 |
| JP3533755B2 JP3533755B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=15038413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13061395A Expired - Lifetime JP3533755B2 (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533755B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065209A3 (en) * | 2000-03-01 | 2002-04-04 | Raytheon Co | Improved fiber optic gyroscope |
| EP1882900A1 (en) * | 2006-07-27 | 2008-01-30 | Honeywell International Inc. | High resolution ioc drive and method for driving fiber optic gyroscopes |
| KR101382724B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-04-08 | 한국항공우주연구원 | 적응형 비례-적분 각속도 제어 장치 및 방법 |
| CN104075705A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-01 | 中航捷锐（北京）光电技术有限公司 | 一种提高速率敏感性的光纤陀螺仪 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101196206B1 (ko) | 2010-07-23 | 2012-11-05 | 국방과학연구소 | 디더 안정화 장치 및 그 방법과, 이를 이용한 광 섬유 자이로스코프 |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP13061395A patent/JP3533755B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065209A3 (en) * | 2000-03-01 | 2002-04-04 | Raytheon Co | Improved fiber optic gyroscope |
| EP1882900A1 (en) * | 2006-07-27 | 2008-01-30 | Honeywell International Inc. | High resolution ioc drive and method for driving fiber optic gyroscopes |
| US7583384B2 (en) | 2006-07-27 | 2009-09-01 | Honeywell International, Inc. | High resolution IOC drive and method for driving fiber optic gyroscopes |
| KR101382724B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-04-08 | 한국항공우주연구원 | 적응형 비례-적분 각속도 제어 장치 및 방법 |
| CN104075705A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-01 | 中航捷锐（北京）光电技术有限公司 | 一种提高速率敏感性的光纤陀螺仪 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3533755B2 (ja) | 2004-05-31 |
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