JPS61296210A - 回転速度測定装置 - Google Patents

回転速度測定装置

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JPS61296210A
JPS61296210A JP61143097A JP14309786A JPS61296210A JP S61296210 A JPS61296210 A JP S61296210A JP 61143097 A JP61143097 A JP 61143097A JP 14309786 A JP14309786 A JP 14309786A JP S61296210 A JPS61296210 A JP S61296210A
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JP
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frequency shifter
optical path
rotational speed
beam splitter
frequency
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JP61143097A
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ラインハルト・ウルリヒ
ビルフリート・アウフ
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、光ビームを発生する光源を具備し、この光
ビームは第1のビーム分割装置を通過し、さらに一つの
区域を囲む光路上を反対方向に伝播する二つのビーム部
分に光ビームを分割するための第2のビーム分割装置を
通過し、光路の通過後、二つのビーム部分は第2のビー
ム分割装置中で結合され、結合によって生成された光ビ
ームの少なくとも一部は第2のビーム分割装置から検出
装置へ送られ、この検出装置の出力は制御および評価装
置中で評価され、ビーム部分の少なくとも一方は光路中
へ結合される前に周波数シフタ中で周波数シフトされ、
光路の通過後の2個のビーム部分のサグナック位相差か
ら回転速度が制御および評価装置中で決定される回転速
度測定装置に関するものである。
[従来技術1 そのような装置は例えば、西ドイツ特許公報D E −
OS 3136688号に記載されている。
このような従来の装置においては、光ビームの周波数が
シフトされる。適当な周波数シフタはブラッグ(B r
aQQ)セルである。西ドイツ特許公報DE−0833
40809号1;−ERサレテイルヨウニ、Δf−f1
−f2の周波数シフトは種々の方法で生成されることが
できる。一つの方法は第1のブラッグセル中で光ビーム
の周波数faをflだけシフトさせることである。第2
のブラッグセル中では周波数は−f2だけシフトされる
。またブラッグセルをflおよびf2において駆動する
ことも可能である。ブラッグセル中の音響波の伝播方向
の適当な選択によって周波数fa+f1−f2の周波数
の光ビームが得られる。同様の注意が他の周波数シフタ
に適用される。
回転速度測定装置においては、光部品は往復的であるべ
きである。すなわち、それらの光ビームに対する作用は
光源から光検出装置までの全通路で同じでなければなら
ない。光源または光検出装置と光ファイバとの間に通常
2個の光ビーム分割装置があり、それらの間に空間的フ
ィルタ(5patial filter)が挿入されて
いる。空間的フィルタはしばしば一片の単一モード光フ
ァイバによって構成されている。往復性に関する問題は
ブラッグセルによって生じる。このブラッグセルは光ビ
ーム分割装置とコイル状の光ファイバとの間に位置して
いる。周波数シフタ中へまたはそこから結合される光ビ
ームの部分がブラッグセル中の音響波の伝播方向に対し
て正確に対称である場合に限って往復性が存在する。こ
れは、結合素子(レンズ、光ファイバの端部)が対称に
配置されることを要求する。これは製造中に非常な努力
を必要とする。
また、製造中に対称性が得られたとしても、機械的な影
響や温度変化のために動作中にその対称性が失われるお
それがある。
[発明の解決すべき問題点] この発明の目的は、完全な往復性が存在しないことによ
って生じる誤差が消去されるような解決手段を提供する
ことである。
[問題点解決のための手段] この目的は、前記冒頭に述べた装置において、第3のビ
ーム分割装置が第2のビーム分割装置と光路の一端との
間に配置され、周波数シフタが第3のビーム分割装置に
後続し、空間的フィルタが第3のビーム分割装置と周波
数シフタとの間に配置され、2個のビーム部分が同じ光
路を空間的フィルタと周波数シフタとを通って反対方向
に伝送されることを確実にするための手段が設けられて
いる回転速度測定装置によって達成される。
その他の効果的な実施態様は特許請求の範囲第2項以下
に記載されている。
[実施例] 以下添附図面を参照に実施例で説明する。
まず、従来の技術による回転速度測定装置を第2図によ
って説明する。光ビームは光源1、好ましくはレーザに
よって発生される。光ビームは第1のビーム分割装f1
2および空間的フィルタ3を通過して第2のビーム分割
装置f4に到達する。第1のビーム分割装置2において
は、レーザ1によって発生された光ビームは2個のビー
ム部分に分割される。これらのビーム部分の一方は空間
的フィルタ3に導かれる。他方のビーム部分は吸収体1
0に到達し、以下で考慮する必要はない。第2のビーム
分割装置4は空間的フィルタ3から出た光ビームをさら
に2alのビーム部分に分割する。これら2個のビーム
部分はコイル状の光ファイバ6に結合される。周波数シ
フタ5が第2のビーム分割装置4の出力の一つと光ファ
イバ6一端との間の光路に挿入される。適当な周波数シ
フタはブラッグセルである。第2のビーム分割装置4か
ら出た2個のビーム部分は反対方向に光ファイバ6を通
過し、ビーム分割装置4に戻り、そこでそれらは結合さ
れる。この結合によって生成されたビーム部分は空間的
フィルタ3に送られる。他の部分は吸収体11に到達す
る。空間的フィルタ3から出たビーム部分は第1のビー
ム分割装H2を経て検出装置7に到達する。検出装置7
の電気的出力信号は制御および評価@置8に供給される
。この制御および評価装置18においては回転速度はコ
イル状の光ファイバ6を通過した後の2個のビーム部分
間に存在するサグナック(Sagnac )位相差から
回転速度が決定される。制御および評価vitII18
はまた周波数シフタのための駆動信号を発生する。
評価の詳細については前記D E −OS 31366
88号公報に説明されているので、ここでは省略する。
上述のように、所望の周波数シフトは周波数f!および
f2で駆動される縦統の2′個のブラッグセルによって
生成されることができる。また、同時に周波数f1およ
びf2の信号で駆動されるただ1個のブラッグセルを設
けることも可能である。両方の方法はD E −OS 
3340809号公報に2記されている。
ブラッグセルおよびブラッグセルに光ビームを結合し、
或いは取出す手段の配置に関する限りはこの装置は非常
に満足すべきものである。しかしながら、これらの結合
手段を製造中に調整することは困難であり、また、例え
ば圧力または温度の変化が所望の対称性からのずれを生
じさせる。
第1図は、このような欠点のない、この発明の1実施例
の回転速度測定装置を示している。第1図の装置は第2
のビーム分割装置4までおよび制御および評価装置8は
第2図の装置と同一である。
同一部品には同一の参照符号を付している。この装置で
はまたコイル状光ファイバ6も設けられている。
この装置では、第2の一ビーム分割装置4から出たビー
ム部分は第2図のように直接周波数シフタ5を通過する
のではなく、まず別のビーム分割装置14へ導かれる。
このビーム分割装@14は二のビーム部分をさらに二つ
の部分に分割する。それらの一つは吸収体15に到達し
、これについては考慮する必要はない。他方の光ビーム
部分は空間的フィルタ13を通って周波数シフタ5に導
かれる。周波数シフタ5は第2図の装置における周波数
シフタ5と同じ設計である。それは制御および評1il
j装置8によって周波数f!およびf2の二つの信号に
より制御される。周波数シフタ5における周波数シフト
後、光ビームは図示しないレンズ等により反射&111
2に導かれ、反射鏡12で反射されて再び周波数シフタ
5を反対方向に同じ通路で通過する。
光ビームはその後空間的フィルタ13を通って第3のビ
ーム分割装置i14に伝送され、この第3のビーム分割
装[14は光ファイバ6の一端に結合されている。この
装置においてもまた周波数シフタ5において誤差が結合
手段の非対称性によって生じる可能性があるが、そのよ
うな誤差は周波数シフタ5および空間的フィルタ13を
2回ビームが通過する(1回は順方向、1回は逆方向)
ことによって補償される。コイル状の光フアイバ6中を
反対方向に伝送される2個のビーム部分が正確に同じ通
路で周波数シフタ5および空間的フィルタ13に到達し
、それを通過することが重要である。その結果、装置の
製造中の調!I誤差および動作中の対称性からのずれは
有害ではなくなる。
光ビームを周波数シフタ5から反射1i12に照射する
代わりに、ブラッグセルの音響光媒体が反射液Iを備え
た光出力側で終端されることもできる。
この′@置では、この反射被覆の平面に平行に音響波が
伝播することが必要である。これは実際には反射鏡平面
と直角をなす側面に音響光セルを取付けることによって
達成される。鏡面反射のために、音響波との相互作用の
領域は通常の伝送ブラッグセルの半分の長さしか必要な
い。周波数シフトはブラッグセルが駆動される周波数に
等しい。
反射鏡を使用しない別の装置について第3図および第4
図によって説明する。反射鏡を必要としない装置は集積
光学的装置を使゛・用する構成に特に適している。
第3図の装置において、第1図の装置のように第3のビ
ーム分割装置14に後続して空間的フィルタ13および
周波数シフタ5が配置されている。しかしながら、周波
数シフタ5から出た光ビームは反射鏡に導かれる代わり
に第4のビーム分割装置16に送られる。この第4のビ
ーム分割装置16の出力光ビームは光路17に送られ、
この光路17を通過した後、再び第4のビーム分割装置
16に入力する。
光路17の両端はビーム分割装置16の別々の入出力端
子に連結されている。第4のビーム分割表rJ116の
残りの第4の入出力端子は吸収体18に接続されている
。光路17はほぼ8のの形状を有するように配置される
。光路にって囲まれた二つの区域では反対方向に伝送さ
れる。光ビームは光路17の通過後再び周波数シフタ5
に入力され、空間的フィルタ13から周波数シフタ5に
向けられた場合と同じ通路でこの周波数シフタ5を反対
方向に通過し、第4のビーム分割装置16の光ビームが
周波数シフタ5から入力される入出力端子を通って出力
される。
第4図の装置は第3図の装置と周波数シフタ5が空間的
フィルタ13と第4のビーム分割装置16との間に配置
されずに光路17中に含まれている点が相違する。
この装置においては光ビームの方向を示す矢印は両方向
に数多く記載されている。これは光ビームが両方向に伝
播するからである。
例えば第1図の装置では第2のビーム分割装置4から出
たビーム部分は第3のビーム分割表[14および空間的
フィルタ13を通過して周波数シフタ5に到達する。周
波数シフタ5を通過した後、反射1i12で反射され、
周波数シフタ5および空間的フィルタ13を通過して第
3のビーム分割装置14に戻り、このビーム分割表!1
14はそれを光ファイバGに結合する。第2のビーム分
割表第4がら出た他方のビーム部分は光フアイバ6中を
反対方向に伝送され、第3のビーム分割装置214およ
び空間的フィルタ13を通過して周波数シフタ5に到達
する。
他方のビームと同様に、それは反射鏡12で反射されて
第3のビーム分割装置14に戻る。第3のビーム分割表
[14はこのビーム部分を第2のビーム分割装置4に送
る。
ビーム分割装置は光学的方向性結合器として構成するこ
とが望ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の回転速度測定装置の1実施例のブロ
ック図、第2図は従来技術による回転速度測定装置のブ
ロック図、第3図および第4図は周波数シフタの位置の
異なるこの発明の回転速度測定装置の別の実施例の部1
分的ブロック図である。 1・・・光源、2 、4 、14.16・・・ビーム分
割装置、3.13・・・空間的フィルタ、5・・・周波
数シフタ、6・・・光ファイバ、10.11.15.1
8.19・・・吸収体、7・・・検出装置、8・・・制
御および評価装置、12・・・反射鏡。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ビームを発生する光源を具備し、この光ビーム
    は第1のビーム分割装置を通過し、さらに一つの区域を
    囲む光路上を反対方向に伝播する二つのビーム部分に光
    ビームを分割するための第2のビーム分割装置を通過し
    、光路の通過後、二つのビーム部分は第2のビーム分割
    装置中で結合され、結合によって生成された光ビームの
    少なくとも一部は第2のビーム分割装置から検出装置へ
    送られ、この検出装置の出力は制御および評価装置中で
    評価され、ビーム部分の少なくとも一方は光路中へ結合
    される前に周波数シフタ中で周波数シフトされ、光路の
    通過後の2個のビーム部分のサグナック位相差から回転
    速度が制御および評価装置中で決定される回転速度測定
    装置において、第3のビーム分割装置が第2のビーム分
    割装置と光路の−端との間に配置され、 周波数シフタが第3のビーム分割装置に後続して配置さ
    れ、 空間的フィルタが第3のビーム分割装置と周波数シフタ
    との間に配置され、 2個のビーム部分が同じ光路を空間的フィルタと周波数
    シフタとを通って反対方向に伝送されることを確実にす
    るための手段が設けられていることを特徴とする回転速
    度測定装置。
  2. (2)前記反対方向に伝送されることを確実にするため
    の手段は周波数シフタから出力される光ビームを周波数
    シフタに反射して戻す反射鏡である特許請求の範囲第1
    項記載の回転速度測定装置。
  3. (3)前記反射鏡が直接周波数シフタ上に配置されてい
    る特許請求の範囲第2項記載の回転速度測定装置。
  4. (4)前記反対方向に伝送されることを確実にするため
    の手段は第4のビーム分割装置および追加の光路を具備
    し、この追加の光路は2個の区域を囲むほぼ8の字形の
    形状である特許請求の範囲第1項記載の回転速度測定装
    置。
  5. (5)第4のビーム分割装置および追加の光路に後続し
    て周波数シフタが配置されている特許請求の範囲第4項
    記載の回転速度測定装置。
  6. (6)第4のビーム分割装置が第3のビーム分割装置に
    後続して配置され、周波数シフタが追加の光路中に挿入
    されている特許請求の範囲第4項記載の回転速度測定装
    置。
  7. (7)光学的空間フィルタが第1のビーム分割装置と第
    2のビーム分割装置との間に挿入されている特許請求の
    範囲第1項乃至第6項のいずれか1項記載の回転速度測
    定装置。
JP61143097A 1985-06-22 1986-06-20 回転速度測定装置 Granted JPS61296210A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853522415 DE3522415A1 (de) 1985-06-22 1985-06-22 Einrichtung zur messung der drehgeschwindigkeit
DE3522415.0 1985-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61296210A true JPS61296210A (ja) 1986-12-27
JPH0470561B2 JPH0470561B2 (ja) 1992-11-11

Family

ID=6273937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61143097A Granted JPS61296210A (ja) 1985-06-22 1986-06-20 回転速度測定装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4704031A (ja)
EP (1) EP0206223B1 (ja)
JP (1) JPS61296210A (ja)
DE (2) DE3522415A1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0206223A1 (de) 1986-12-30
JPH0470561B2 (ja) 1992-11-11
US4704031A (en) 1987-11-03
EP0206223B1 (de) 1989-12-27
DE3522415A1 (de) 1987-01-02
DE3667859D1 (de) 1990-02-01

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