JPH11287659A - Optical fiber gyro having failure self-diagnostic function - Google Patents

Optical fiber gyro having failure self-diagnostic function

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JPH11287659A
JPH11287659A JP9134898A JP9134898A JPH11287659A JP H11287659 A JPH11287659 A JP H11287659A JP 9134898 A JP9134898 A JP 9134898A JP 9134898 A JP9134898 A JP 9134898A JP H11287659 A JPH11287659 A JP H11287659A
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JP
Japan
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light
optical fiber
phase difference
fiber gyro
handed light
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JP9134898A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
Wataru Onuki
渉 大貫
Hiroshi Kajioka
博 梶岡
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To permit failure diagnosis without stopping the operation of an optical fiber gyro and to construct the optical fiber gyro at low cost. SOLUTION: An optical integrated circuit 2 has a light branching/combining part 2a and a phase modulator 2b, and light outputted from an SLD (superluminescent diode) 4 is inputted to a sensing loop 1 coupled to the light branching/combining part 2a. A bias phase modulation signal 17 and a stepped wave modulation signal 16 are imparted from an ASIC 10 (application specific integrated circuit) to the phase modulator 2b to form a closed loop type optical fiber gyro. A spike signal which is generated each time the optical output maximum point of the bias phase modulation signal 17 imparted to the phase modulator 2b is passed is detected by a PD(photodiode) 5, and the failure of each component member is recognized by use of the ASIC 10 and a CPU 12 in accordance with the level of the spike signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロに関し、特に、クローズド
ループ型の光ファイバジャイロに関する。
The present invention relates to an optical fiber gyro having a self-diagnosis function, and more particularly, to a closed-loop optical fiber gyro.

【0002】[0002]

【従来の技術】クローズドループ型光ファイバジャイロ
は回転角速度が入力され、左回り光及び右回り光との間
に発生するサニャック効果により発生する位相差を打ち
消すための位相変調信号を印加して光出力信号に変化が
発生しないように制御する零位法と呼ばれる方式であ
る。このような方式では出力信号が変化せず、出力信号
の変化から異常を発見することができない。また、クロ
ーズドループの構成によって信号処理が内部でクローズ
されているため、外部からセンサの状態を把握すること
が難しい。
2. Description of the Related Art A closed-loop optical fiber gyro receives a rotational angular velocity, and applies a phase modulation signal for canceling a phase difference generated due to a Sagnac effect between left-handed light and right-handed light. This is a method called a null method in which control is performed so that no change occurs in the output signal. In such a method, the output signal does not change, and no abnormality can be detected from the change in the output signal. Further, since the signal processing is internally closed by the configuration of the closed loop, it is difficult to externally grasp the state of the sensor.

【0003】そこで、従来、光ファイバジャイロ自体の
良否の判断は、適用する装置や機器に組み込んだ後、光
ファイバジャイロに物理的に回転角速度を与えて出力を
チエックすることによって行っている。例えば、異常出
力が出力されたとき、その光ファイバジャイロが故障し
ていると判断する。これを改善するものとして、自己故
障診断機能を備えたものが提案されている。例えば、特
開平4−52511号公報に示される自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロ(自己故障診断機能付光干
渉角速度計)では、位相変調信号に故障診断信号を重畳
し、その時の位相検波手段の出力または光ファイバジャ
イロの出力から良否判定を行っている。
Conventionally, the quality of an optical fiber gyro itself is determined by incorporating the optical fiber gyro into a device or apparatus to which the optical fiber gyro is applied, and then physically giving a rotational angular velocity to the optical fiber gyro and checking the output. For example, when an abnormal output is output, it is determined that the optical fiber gyro has failed. To improve this, a device having a self-diagnosis function has been proposed. For example, in an optical fiber gyro (an optical interference gyro with a self-diagnosis function) having a self-diagnosis function disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-52511, a failure detection signal is superimposed on a phase modulation signal, and a phase detection means at that time is used. Or the output of the optical fiber gyro.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の自己故
障診断機能を有する光ファイバジャイロによると、光フ
ァイバジャイロ本体の故障診断は可能であるが、故障診
断部自体の故障を検出することはできない。更に、故障
診断結果から光ファイバジャイロの故障場所を特定する
ことも不可能である。また、故障診断実行中は、センサ
動作を停止させなければならないため、回転角速度を正
確に計測できない可能性もある。
However, according to the conventional optical fiber gyro having a self-diagnosis function, it is possible to diagnose the failure of the optical fiber gyro body, but it is not possible to detect the failure of the failure diagnosis section itself. . Further, it is impossible to specify the failure location of the optical fiber gyro from the failure diagnosis result. In addition, during execution of the failure diagnosis, the sensor operation must be stopped, so that the rotational angular velocity may not be accurately measured.

【0005】したがって、本発明の目的は、光ファイバ
ジャイロの動作を止めることなく、故障診断を可能に
し、かつ、安価に構成できる自己故障診断機能を有する
光ファイバジャイロを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical fiber gyro having a self-diagnosis function which enables a failure diagnosis without stopping the operation of the optical fiber gyro and which can be configured at a low cost.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、少なくとも一周する光学路と、該光学路
に対し左回り光と右回り光を入光して干渉させる干渉手
段と、該干渉手段に結合されると共に前記左回り光と前
記右回り光に交番の位相変調を与える位相変調手段と、
該位相変調手段にバイアス位相変調信号を付与するバイ
アス位相変調信号発生手段と、前記干渉手段よりの干渉
光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、該光
電変換手段からの出力に含まれている前記左回り光と前
記右回り光間の位相差情報を検出する位相差検出手段
と、該位相差検出手段からの信号に逆符号の位相差を与
えて階段状の位相変調波出力を生成する階段波発生手段
と、該階段波発生手段による階段波の最大振幅が前記左
回り光と前記右回り光との間に2πの位相差を与えるよ
うに制御する階段波振幅制御手段とを備え、前記光学路
における前記左回り光と前記右回り光の位相差が零にな
るように前記階段波発生手段の出力を前記位相変調手段
に負帰還させる光ファイバジャイロにおいて、前記バイ
アス位相変調信号発生手段に印加された前記バイアス位
相変調信号が光出力の最大点を通過する毎に発生するス
パイク信号を前記光電変換手段を介して取得し、前記ス
パイク信号のレベルに基づいて構成部材の故障を判断す
る故障診断手段を備えることを特徴とする自己故障診断
機能を有する光ファイバジャイロを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an optical path that makes at least one round, and an interference unit that causes left-handed light and right-handed light to enter and interfere with the optical path. A phase modulation means coupled to the interference means and providing alternating phase modulation to the left-handed light and the right-handed light;
A bias phase modulation signal generating means for applying a bias phase modulation signal to the phase modulation means; a photoelectric conversion means for converting the light intensity of the interference light from the interference means into an electric signal; and an output from the photoelectric conversion means. Phase difference detecting means for detecting phase difference information between the left-handed light and the right-handed light, and providing a phase difference of opposite sign to a signal from the phase difference detecting means to output a step-like phase modulated wave. And a staircase wave amplitude control means for controlling the maximum amplitude of the staircase wave by the staircase wave generation means to give a phase difference of 2π between the left-handed light and the right-handed light. An optical fiber gyro that negatively feeds back the output of the staircase wave generation means to the phase modulation means so that the phase difference between the counterclockwise light and the clockwise light in the optical path becomes zero. Signal A spike signal generated every time the bias phase modulation signal applied to the means passes through the maximum point of the optical output is acquired through the photoelectric conversion means, and a failure of a component is determined based on the level of the spike signal. An optical fiber gyro having a self-diagnosis function, comprising:

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。図1は本発明による自己故障診
断機能を有する光ファイバジャイロを示す。光ファイバ
が所定のループ径と所定のターン数でループに構成され
たセンシングループ1には、光集積回路(光IC)2が
接続され、この光集積回路2上の光分岐合成部2aにセ
ンシングループ1の両端が結合されている。光分岐合成
部2aの後段には、センシングループ1の一端または両
端に直列に光の位相をシフトする位相変調器2bが配設
されており、階段波変調信号およびバイアス位相変調信
号が印加される。光集積回路2の入力側には光カプラ3
が結合されている。この光カプラ3には、光源としての
SLD(スーパールミネッセントダイオード)4及び光
電変換手段としてのPD(フォトダイオード)5が結合
されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an optical fiber gyro having a self-diagnosis function according to the present invention. An optical integrated circuit (optical IC) 2 is connected to a sensing loop 1 in which an optical fiber is formed into a loop with a predetermined loop diameter and a predetermined number of turns. Both ends of the loop 1 are connected. A phase modulator 2b that shifts the phase of light in series at one end or both ends of the sensing loop 1 is disposed downstream of the optical branching / combining unit 2a, and a staircase modulation signal and a bias phase modulation signal are applied. . An optical coupler 3 is provided on the input side of the optical integrated circuit 2.
Are combined. The optical coupler 3 is coupled with an SLD (super luminescent diode) 4 as a light source and a PD (photodiode) 5 as a photoelectric conversion unit.

【0008】SLD4には光電変換手段としてのPD6
が一体化されており、PD6の出力端子はSLD4の光
出力を制御するAPC(Automatic Power Control:自動
光出力制御)回路7に接続されている。APC回路7
は、出力トランジスタ8a、抵抗8b,8c、および後
述するアンプ10aを備えて構成されている。PD5に
はプリアンプ9が接続され、その増幅出力はASIC
( Application SpecificIntegrated Circuit) 10に
印加される。
The SLD 4 has a PD 6 as a photoelectric conversion means.
The output terminal of the PD 6 is connected to an APC (Automatic Power Control) circuit 7 for controlling the optical output of the SLD 4. APC circuit 7
Comprises an output transistor 8a, resistors 8b and 8c, and an amplifier 10a to be described later. A preamplifier 9 is connected to PD5, and the amplified output is an ASIC.
(Application Specific Integrated Circuit) is applied to 10.

【0009】ASIC10は、アンプ10a、A/D変
換器10b、ゲートアレー10c、D/A変換器10
d,10e、発振回路10f等を内蔵して構成されてい
る。発振回路10fには水晶振動子11が接続されてい
る。ASIC10には故障診断処理を実行するためのC
PU12が接続され、このCPU12には故障診断のプ
ログラムが格納されたEEPROM13が接続されてい
る。更に、CPU12およびASIC10等に電源供給
を行い、更にはCPU12およびASIC10のリセッ
トを行うためのリセット/電源回路14が設けられてい
る。また、D/A変換器10eから出力される階段波変
調信号16と、ゲートアレー10cから出力されるバイ
アス位相変調信号17のそれぞれを合成して位相変調器
2bへ出力するために、合成回路15が設けられてい
る。A/D変換器10b、ゲートアレー10c、CPU
12により故障診断手段が形成される。
The ASIC 10 includes an amplifier 10a, an A / D converter 10b, a gate array 10c, a D / A converter 10
d, 10e, an oscillation circuit 10f, and the like. The crystal oscillator 11 is connected to the oscillation circuit 10f. The ASIC 10 has a C for executing a failure diagnosis process.
A PU 12 is connected, and an EEPROM 13 in which a failure diagnosis program is stored is connected to the CPU 12. Further, a reset / power supply circuit 14 for supplying power to the CPU 12 and the ASIC 10 and for resetting the CPU 12 and the ASIC 10 is provided. In addition, in order to combine the staircase modulation signal 16 output from the D / A converter 10e and the bias phase modulation signal 17 output from the gate array 10c and output the combined signal to the phase modulator 2b, the synthesis circuit 15 Is provided. A / D converter 10b, gate array 10c, CPU
12 forms a failure diagnosis means.

【0010】図2はASIC10から出力される階段波
変調信号16およびバイアス位相変調信号17の波形を
示す。ASIC10のゲートアレー10cから出力され
るバイアス位相変調信号17は、光集積回路2内の位相
変調器2bを通過する右回り光および左回り光に対し
(π/4)ラジアン位相シフトと、(−π/4)ラジア
ン位相シフトをセンシングコイル1の光伝搬時間τ毎に
交互に付与するものであり、合成回路15を経て位相変
調器2bに供給される。この場合、変調周波数は、fm
=1/2τで与えられる。
FIG. 2 shows the waveforms of the staircase modulation signal 16 and the bias phase modulation signal 17 output from the ASIC 10. The bias phase modulation signal 17 output from the gate array 10c of the ASIC 10 has a (π / 4) radian phase shift with respect to clockwise light and counterclockwise light passing through the phase modulator 2b in the optical integrated circuit 2, and (− (π / 4) radian phase shift is applied alternately for each light propagation time τ of the sensing coil 1, and is supplied to the phase modulator 2 b via the synthesizing circuit 15. In this case, the modulation frequency is f m
= 1 / 2τ.

【0011】以上の構成において、SLD4の出力光
は、光カプラ3を通して光集積回路2内の光分岐合成部
2aを介してセンシングコイル1の両端に右回り光およ
び左回り光として入射される。センシングコイル1内を
伝搬した後の左回り光と右回り光は、光分岐合成部2a
で合成されて干渉光となる。この干渉光は光カプラ3を
通して光電変換手段としてのPD5に入射され、その光
強度に応じた電気信号に変換され、プリアンプ9で増幅
後、ASIC10のA/D変換器10bに入力される。
PD6はSLD4の出力光を常時監視し、受光した光を
光電変換してAPC回路7へ出力する。APC回路7は
PD6の出力を基に、SLD4の出力光の光強度が一定
値を維持するように制御する。
In the above configuration, the output light of the SLD 4 is incident on both ends of the sensing coil 1 through the optical coupler 3 via the optical splitter / combiner 2a in the optical integrated circuit 2 as clockwise light and counterclockwise light. The left-handed light and right-handed light after propagating in the sensing coil 1 are separated by the light branching / combining unit 2a.
Are combined into interference light. The interference light enters the PD 5 as a photoelectric conversion unit through the optical coupler 3, is converted into an electric signal corresponding to the light intensity, is amplified by the preamplifier 9, and is input to the A / D converter 10 b of the ASIC 10.
The PD 6 constantly monitors the output light of the SLD 4, photoelectrically converts the received light, and outputs the light to the APC circuit 7. The APC circuit 7 controls the light intensity of the output light of the SLD 4 based on the output of the PD 6 so as to maintain a constant value.

【0012】回転角速度Ωがセンシングコイル1に入力
されていない状態では、センシングコイル1を伝搬した
右回り光と左回り光の位相差は零である。しかし、回転
角速度Ωがセンシングコイル1に入力されると、サニャ
ック効果により、位相差ΦSが発生する。位相差ΦS
次式で表される。 ΦS =(4πRL/λc)・Ω (ただし、R:センシングコイルの半径、λ:光源の波
長、L:光ファイバ長、c:光速)。
When the rotational angular velocity Ω is not input to the sensing coil 1, the phase difference between the clockwise light and the counterclockwise light transmitted through the sensing coil 1 is zero. However, when the rotational angular velocity Ω is input to the sensing coil 1, a phase difference Φ S is generated due to the Sagnac effect. The phase difference Φ S is represented by the following equation. Φ S = (4πRL / λc) · Ω (where R: radius of sensing coil, λ: wavelength of light source, L: length of optical fiber, c: speed of light).

【0013】図3はオープンループ時(負帰還制御が行
われていない時)のプリアンプ9の光出力波形を示す。
回転角速度Ωが零の時、プリアンプ9の出力波形は、図
3の「静止時」で示す波形になる。図3におけるスパイ
ク信号18は、バイアス位相変調信号17が光出力最大
点を通過することにより発生し、その大きさは、PD5
による光信号の受光レベルに比例する。回転角速度Ωが
生じると、回転角速度Ωに応じたτ出力間隔による信号
段差31が生じる(図3内の「回転時」の波形)。
FIG. 3 shows an optical output waveform of the preamplifier 9 in an open loop (when negative feedback control is not performed).
When the rotational angular velocity Ω is zero, the output waveform of the preamplifier 9 becomes a waveform shown in “at rest” in FIG. The spike signal 18 in FIG. 3 is generated when the bias phase modulation signal 17 passes through the optical output maximum point, and its magnitude is
Is proportional to the light receiving level of the optical signal. When the rotational angular velocity Ω occurs, a signal step 31 occurs due to the τ output interval corresponding to the rotational angular velocity Ω (the waveform at the time of “rotation” in FIG. 3).

【0014】図4はクローズドループ時(負帰還制御が
行われる時)のプリアンプ9の光出力波形を示す。回転
角速度Ωが生じると、位相変調器2bに印加された階段
波変調信号16によって負帰還制御が実行される。すな
わち、センシングコイル1を伝搬した右回り光と左回り
光とが、位相差ΦS を打ち消すように階段波変調信号1
6による負帰還変調が施されることにより、回転角速度
Ωが零の時(図3の「静止時」の状態)のプリアンプ出
力状態に戻される。このクローズドループ方式では、負
帰還制御信号(PD5→プリアンプ9→ASIC10の
経路で得られる信号)から回転角速度Ωおよび角度が求
められる。
FIG. 4 shows an optical output waveform of the preamplifier 9 in a closed loop (when negative feedback control is performed). When the rotational angular velocity Ω occurs, negative feedback control is executed by the staircase wave modulation signal 16 applied to the phase modulator 2b. That is, the right-handed light and the left-handed light propagated through the sensing coil 1 make the staircase wave modulated signal 1 so that the phase difference Φ S is canceled.
By performing the negative feedback modulation by 6, the pre-amplifier output state is returned to when the rotational angular velocity Ω is zero (the state of “at rest” in FIG. 3). In this closed loop system, the rotational angular velocity Ω and the angle are obtained from the negative feedback control signal (signal obtained on the path from PD5 → Preamplifier 9 → ASIC 10).

【0015】図5はゲートアレー10cの主要部の詳細
構成を示す。ゲートアレー10cは、A/D変換器10
bによるA/D変換値を符号変換する符号変換器21、
角速度情報を蓄積するレートレジスタ22、階段波の最
大振幅Vref を制御する2πコントロールレジスタ2
3、レートレジスタ22のレートレジスタ値を積分する
ランプレジスタ24、およびランプレジスタ24の出力
データを記憶するデータレジスタ25を備えて構成され
る。
FIG. 5 shows a detailed configuration of a main part of the gate array 10c. The gate array 10c includes an A / D converter 10
a code converter 21 for code-converting the A / D converted value by b;
Rate register 22 for storing angular velocity information, 2π control register 2 for controlling maximum amplitude Vref of staircase wave
3. It comprises a ramp register 24 for integrating the rate register value of the rate register 22, and a data register 25 for storing output data of the ramp register 24.

【0016】図5の構成において、A/D変換器10b
によるA/D変換値は符号変換器21で符号変換され、
角速度情報がレートレジスタ22および2πコントロー
ルレジスタ23に入力される。レートレジスタ22のレ
ートレジスタ値はランプレジスタ24によって積分さ
れ、角度情報に変換される。その変換値は、CPU12
に読み込まれると共に、階段波信号出力データとしてD
/A変換器10eに入力され、アナログの鋸歯状波信号
に変換される。A/D変換器10bは、クローズドルー
プ制御に必要なデータをサンプリングすると共にスパイ
ク信号18のレベルを検出し、CPU12へ送出する。
スパイク信号18のレベルの低下から光源の劣化、光学
部品の損失増加、プリアンプ9のゲイン低下、APC回
路7の異常等をCPU12で判定することができる。
In the configuration of FIG. 5, the A / D converter 10b
The A / D conversion value is converted in code by the code converter 21.
The angular velocity information is input to the rate register 22 and the 2π control register 23. The value of the rate register of the rate register 22 is integrated by the ramp register 24 and converted into angle information. The converted value is stored in the CPU 12
And output as staircase wave signal output data
The signal is input to the / A converter 10e and converted into an analog sawtooth signal. The A / D converter 10b samples data necessary for closed loop control, detects the level of the spike signal 18, and sends it to the CPU 12.
The CPU 12 can determine the deterioration of the light source, the increase of the loss of the optical components, the decrease of the gain of the preamplifier 9, the abnormality of the APC circuit 7, and the like from the decrease in the level of the spike signal 18.

【0017】ゲートアレー10cは、同一値が一定時間
継続した場合、つまり、レートレジスタ22のレジスタ
値に変化が無い場合、エラーフラグを出力する機能を有
している。このエラーフラグの有無をCPU12で検出
することにより、A/D変換器10bおよび光電変換手
段としてのPD5の故障をCPU12で判定することが
できる。また、左回り光と右回り光の位相差が2π以
上、すなわち階段波の最大振幅に相当する値がレートレ
ジスタ22に蓄積された場合にも、エラーフラグが出力
される。2π以上の位相差が発生すると、回転角速度Ω
に誤差が発生する。更に、2π以上の位相差が発生し、
かつ、クローズドループ制御が応答できないような早い
変化(論理演算部の異常、過度の衝撃等)が加わった場
合、2π位相がシフトした次の干渉縞のピークで安定
し、誤動作に至る。そこで、この場合もエラーフラグが
出力されようにし、このエラーフラグCPU12が検出
した時に故障を判定する。
The gate array 10c has a function of outputting an error flag when the same value continues for a certain period of time, that is, when there is no change in the register value of the rate register 22. By detecting the presence or absence of this error flag by the CPU 12, the CPU 12 can determine whether the A / D converter 10b and the PD 5 serving as a photoelectric conversion unit have failed. An error flag is also output when the phase difference between left-handed light and right-handed light is 2π or more, that is, when a value corresponding to the maximum amplitude of the staircase wave is stored in the rate register 22. When a phase difference of 2π or more occurs, the rotational angular velocity Ω
Error occurs. Further, a phase difference of 2π or more occurs,
In addition, when such a fast change that the closed-loop control cannot respond (abnormality of the logical operation unit, excessive impact, or the like) is applied, the peak of the next interference fringe shifted by 2π phase is stabilized, leading to malfunction. Therefore, in this case as well, an error flag is output, and when the error flag CPU 12 detects the error, a failure is determined.

【0018】2πコントロールレジスタ23は、レジス
タ値が上限値および下限値に達した時にエラーフラグを
出力する機能を有しており、エラーフラグの有無をCP
U12で検出することにより、光学部品の破損や位相変
調にかかわる部品の故障を判断できる。光出力の低下は
光ジャイロのノイズ増加になるため、その状態を予め試
験で確認し、スパイクレベルの異常値を決定する。
The 2π control register 23 has a function of outputting an error flag when the register value reaches the upper limit value and the lower limit value.
By detecting at U12, it is possible to determine the damage of the optical component or the failure of the component related to the phase modulation. Since the decrease in the optical output increases the noise of the optical gyro, the state is confirmed in advance by a test, and an abnormal value of the spike level is determined.

【0019】以上のように、レートレジスタ22の値に
変化がないときにA/D変換器10bおよびその前段の
PD5の故障を検出することができる。また、レートレ
ジスタ22の値が左回り光および右回り光の位相差2π
以上に相当することを検出して論理演算部の異常および
過度の衝撃によるクローズドループ制御の発散を判定で
きる。更に、階段波振幅制御にともなう2πコントロー
ルレジスタ23の上下限値到達の検出により、光学部品
の破損や位相変調器2bの故障を診断することができ
る。
As described above, when there is no change in the value of the rate register 22, it is possible to detect the failure of the A / D converter 10b and the PD 5 at the preceding stage. The value of the rate register 22 is the phase difference 2π between the left-handed light and the right-handed light.
By detecting the above, it is possible to determine the divergence of the closed loop control due to the abnormality of the logical operation unit and the excessive impact. Further, by detecting the arrival of the upper and lower limit values of the 2π control register 23 in accordance with the staircase wave amplitude control, it is possible to diagnose the damage of the optical components and the failure of the phase modulator 2b.

【0020】図6は、レートレジスタ22に2π以上の
位相差情報が蓄積された場合の誤動作の発生を示す。
(a)のように、2π以上の位相差ΦS が生じると共に
クローズドループ制御が応答できない早い変化が生じる
と、位相が2πシフトした次の干渉縞のピークで(b)
のように安定し、回転角速度Ωに誤差が発生する。な
お、故障判定用のダイアグデータは、光ジャイロの角速
度データ、角度データに常時付加し、システム側で常に
監視できる通信形式にしておくことが望ましい。
FIG. 6 shows the occurrence of a malfunction when phase difference information of 2π or more is stored in the rate register 22.
As shown in (a), when a phase difference Φ S of 2π or more occurs and a rapid change in which closed-loop control cannot respond occurs, the peak of the next interference fringe whose phase is shifted by 2π is (b).
And an error occurs in the rotational angular velocity Ω. It is desirable that the diagnosis data for failure determination is always added to the angular velocity data and angle data of the optical gyro, and is in a communication format that can be constantly monitored on the system side.

【0021】本発明は、上記した実施の形態に限定され
るものではなく、以下のような変更や変形が可能であ
る。 (1)スパイク信号のピークでA/D変換器10bによ
るA/D変換をせず、新たに設けたローパスフィルター
でスパイク信号18をアナログ積分した後、A/D変換
器10bでA/D変換を行うようにしてもよい。 (2)レートレジスタ22は、レジスタ値が2π以上で
もエラーフラグを出力せず、光ジャイロ仕様として保証
しているフルスケールで出力するようにしてもよい。 (3)2πコントロールレジスタ23の上下限値でエラ
ーを出力する代わりに、この上下限値に相当するD/A
変換器10eの出力(Vref )の値で判断してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following changes and modifications are possible. (1) A / D conversion by the A / D converter 10b is not performed at the peak of the spike signal, and the spike signal 18 is analog-integrated by a newly provided low-pass filter, and then A / D converted by the A / D converter 10b. May be performed. (2) The rate register 22 may not output an error flag even if the register value is 2π or more, and may output the error flag at full scale guaranteed as an optical gyro specification. (3) Instead of outputting an error at the upper / lower limit value of the 2π control register 23, D / A corresponding to the upper / lower limit value
The determination may be made based on the value of the output (V ref ) of the converter 10e.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上より明らかな如く、クローズドルー
プ型光ファイバジャイロにおいて、位相変調手段に付与
したバイアス変調信号が光出力最大点を通過する毎に発
生するスパイク信号を検出し、そのレベルに基づいて構
成部材の故障を判断する故障診断手段とを設ける構成に
したので、光ジャイロの構成部品のすべての故障が検出
でき、確実な故障診断が可能になるほか、故障箇所を特
定できる。更に、故障診断用の特別な部品または回路が
不要であるため、安価で構成できる。また、光ジャイロ
の動作を停止させることなく診断が行えるので、使用上
の制約が全くなく、回転角速度が正確に計測できる。
As is apparent from the above description, in the closed-loop type optical fiber gyro, a spike signal generated each time the bias modulation signal applied to the phase modulation means passes through the maximum point of the optical output is detected, and the level is detected based on the level. And a failure diagnosis means for judging a failure of a component member is provided, so that all failures of the components of the optical gyro can be detected, a reliable failure diagnosis can be performed, and a failure location can be specified. Further, since special parts or circuits for failure diagnosis are not required, the configuration can be made at low cost. In addition, since the diagnosis can be performed without stopping the operation of the optical gyro, there is no restriction on use, and the rotational angular velocity can be accurately measured.

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

【図1】本発明による自己故障診断機能を有する光ファ
イバジャイロを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an optical fiber gyro having a self-diagnosis function according to the present invention.

【図2】図1のASICから出力される階段波変調信号
およびバイアス位相変調信号の波形を示す。
FIG. 2 shows waveforms of a staircase wave modulation signal and a bias phase modulation signal output from the ASIC of FIG.

【図3】オープンループ時のプリアンプの光出力波形を
示す波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram showing an optical output waveform of a preamplifier during an open loop.

【図4】クローズドループ時のプリアンプの光出力波形
を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing an optical output waveform of a preamplifier in a closed loop.

【図5】図1のASICの詳細構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the ASIC of FIG. 1;

【図6】レートレジスタに2π以上の位相差情報が蓄積
した場合の誤動作を説明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a malfunction when phase difference information of 2π or more is accumulated in a rate register.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センシングループ 2 光集積回路 2a 光分岐合成部 2b 位相変調器 3 光カプラ 4 SLD(スーパールミネッセントダイオード) 5,6 PD(フォトダイオード) 7 APC(自動光出力制御)回路 8a トランジスタ 8b,8c 抵抗 9 プリアンプ 10 ASIC 10a アンプ 10b A/D変換器 10c ゲートアレー 10d,10e D/A変換器 10f 発振回路 11 水晶振動子 12 CPU 13 EEPROM 14 リセット/電源回路 15 変調出力回路 16 階段波変調信号 17 バイアス位相変調信号 18 スパイク信号 21 符号変換器 22 レートレジスタ 23 2πコントロールレジスタ 24 ランプレジスタ 25 データレジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensing loop 2 Optical integrated circuit 2a Optical branching / combining part 2b Phase modulator 3 Optical coupler 4 SLD (super luminescent diode) 5, 6 PD (photodiode) 7 APC (automatic light output control) circuit 8a Transistor 8b, 8c Resistor 9 Preamplifier 10 ASIC 10a Amplifier 10b A / D converter 10c Gate array 10d, 10e D / A converter 10f Oscillation circuit 11 Crystal oscillator 12 CPU 13 EEPROM 14 Reset / power supply circuit 15 Modulation output circuit 16 Step wave modulation signal 17 Bias phase modulation signal 18 Spike signal 21 Code converter 22 Rate register 23 2π control register 24 Lamp register 25 Data register

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一周する光学路と、該光学路
に対し左回り光と右回り光を入光して干渉させる干渉手
段と、該干渉手段に結合されると共に前記左回り光と前
記右回り光に交番の位相変調を与える位相変調手段と、
該位相変調手段にバイアス位相変調信号を付与するバイ
アス位相変調信号発生手段と、前記干渉手段よりの干渉
光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、該光
電変換手段からの出力に含まれている前記左回り光と前
記右回り光間の位相差情報を検出する位相差検出手段
と、該位相差検出手段からの信号に逆符号の位相差を与
えて階段状の位相変調波出力を生成する階段波発生手段
と、該階段波発生手段による階段波の最大振幅が前記左
回り光と前記右回り光との間に2πの位相差を与えるよ
うに制御する階段波振幅制御手段とを備え、前記光学路
における前記左回り光と前記右回り光の位相差が零にな
るように前記階段波発生手段の出力を前記位相変調手段
に負帰還させる光ファイバジャイロにおいて、前記バイ
アス位相変調信号発生手段に印加された前記バイアス位
相変調信号が光出力の最大点を通過する毎に発生するス
パイク信号を前記光電変換手段を介して取得し、前記ス
パイク信号のレベルに基づいて構成部材の故障を判断す
る故障診断手段を備えることを特徴とする自己故障診断
機能を有する光ファイバジャイロ。
1. An optical path that makes at least one round, an interference unit that causes left-handed light and right-handed light to enter and interfere with the optical path, and is coupled to the interference unit, and is coupled to the left-handed light and the right-handed light. Phase modulation means for applying alternating phase modulation to the surrounding light;
A bias phase modulation signal generating means for applying a bias phase modulation signal to the phase modulation means; a photoelectric conversion means for converting the light intensity of the interference light from the interference means into an electric signal; and an output from the photoelectric conversion means. Phase difference detecting means for detecting phase difference information between the left-handed light and the right-handed light, and providing a phase difference of opposite sign to a signal from the phase difference detecting means to output a step-like phase modulated wave. And a staircase wave amplitude control means for controlling the maximum amplitude of the staircase wave by the staircase wave generation means to give a phase difference of 2π between the left-handed light and the right-handed light. An optical fiber gyro that negatively feeds back the output of the staircase wave generation means to the phase modulation means so that the phase difference between the counterclockwise light and the clockwise light in the optical path becomes zero. Signal A spike signal generated every time the bias phase modulation signal applied to the means passes through the maximum point of the optical output is acquired through the photoelectric conversion means, and a failure of a component is determined based on the level of the spike signal. An optical fiber gyro having a self-diagnosis function, comprising:
【請求項2】 前記故障診断手段は、前記左回り光と前
記右回り光間の位相差を電気信号に変換するA/D変換
器と、該A/D変換器による角速度情報を蓄積するレー
トレジスタを備え、該レートレジスタの値が一定時間変
化しないことをもって光ファイバジャイロの故障を判定
することを特徴とする請求項1記載の自己故障診断機能
を有する光ファイバジャイロ。
2. An A / D converter for converting a phase difference between the left-handed light and the right-handed light into an electric signal, and a rate for accumulating angular velocity information by the A / D converter. 2. The optical fiber gyro according to claim 1, further comprising a register, wherein the failure of the optical fiber gyro is determined based on the fact that the value of the rate register does not change for a predetermined time.
【請求項3】 前記故障診断手段は、前記レートレジス
タの値が左回り光と右回り光間の位相差が2π以上蓄積
されたことをもって故障を判断することを特徴とする請
求項2記載の自己故障診断機能を有する光ファイバジャ
イロ。
3. The failure diagnosis unit according to claim 2, wherein the failure diagnosis unit determines the failure based on the fact that the value of the rate register has accumulated a phase difference of 2π or more between the left-handed light and the right-handed light. An optical fiber gyro having a self-diagnosis function.
【請求項4】 前記故障診断手段は、左回り光と右回り
光間の位相差が2π以上蓄積されたことをもって前記階
段波の最大振幅に相当する左右回り光間位相差の2πに
対する誤差を求めて加算するレジスタを備え、そのレジ
スタ値が最大または最小であるときに故障を判定するこ
とを特徴とする請求項1記載の自己故障診断機能を有す
る光ファイバジャイロ。
4. The failure diagnosis means according to claim 1, wherein the phase difference between the left-handed light and the right-handed light is accumulated by 2π or more, and the error of the phase difference between the left-right-handed light corresponding to the maximum amplitude of the staircase wave with respect to 2π is obtained. 2. An optical fiber gyro having a self-diagnosis function according to claim 1, further comprising a register for obtaining and adding, and determining a failure when the value of the register is maximum or minimum.
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