JPS6131919A - 電歪振動子駆動回路 - Google Patents
電歪振動子駆動回路Info
- Publication number
- JPS6131919A JPS6131919A JP15448384A JP15448384A JPS6131919A JP S6131919 A JPS6131919 A JP S6131919A JP 15448384 A JP15448384 A JP 15448384A JP 15448384 A JP15448384 A JP 15448384A JP S6131919 A JPS6131919 A JP S6131919A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- output
- vibrator
- electrostrictive vibrator
- voltage
- Prior art date
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- Light Guides In General And Applications Therefor (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。
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」
この発明は交流信号により駆動される電歪振動子の駆動
回路に関する。
回路に関する。
「従来技術」
電歪振動子としては、例えばジルコチタン酸鉛、チタン
酸バリウム系などが一般に用いられている。
酸バリウム系などが一般に用いられている。
これらの電歪振動子は電歪振動子に印加する交流電圧と
電歪振動子の一機械的歪量との間に第１０図に示すよう
な共振特性を持っており、共振周波数で機械的歪量は最
大となる。電歪振動子の共振周波数は温度により変化す
る。この共振周波数温度特性は材料によって大小はある
が数拾ＰＰＭ／℃〜数百ＰＰＭ／℃ ぐらいはある。
電歪振動子の一機械的歪量との間に第１０図に示すよう
な共振特性を持っており、共振周波数で機械的歪量は最
大となる。電歪振動子の共振周波数は温度により変化す
る。この共振周波数温度特性は材料によって大小はある
が数拾ＰＰＭ／℃〜数百ＰＰＭ／℃ ぐらいはある。
例えば２５℃での共振周波数を１００ ｋＨｚ 、前記
共振特性の選択度Ｑを１００、温度係数を＋３００ＰＰ
Ｍ／℃、環境温度範囲を一５４℃〜＋８０℃とすると、
共振周波数は−２，３７ｋＨｚ〜＋１．６５ ｋＨｚ変
化する。
共振特性の選択度Ｑを１００、温度係数を＋３００ＰＰ
Ｍ／℃、環境温度範囲を一５４℃〜＋８０℃とすると、
共振周波数は−２，３７ｋＨｚ〜＋１．６５ ｋＨｚ変
化する。
従来、電歪振動子は一定の周波数で駆動するのが常であ
った。このため上記のように共振周波数が変化すると、
その共振特性に従って、電歪振動子の電気機械結合係数
が変化していた。上記の例なる。
った。このため上記のように共振周波数が変化すると、
その共振特性に従って、電歪振動子の電気機械結合係数
が変化していた。上記の例なる。
この変化は、例えば第１１図に示す電歪振動子を使用し
た光フアイバジャイロにおいてスケールファクタの変化
として現われ、不都合である。以下にその理由を述べる
。 □ 第１１図においてレーザー１１から出射した光１２はビ
ームスプリッタ１３で２分され、その片方の光１４は少
なくとも一周する光ファイバなどの光学路１５の一端に
入射され、図において右廻り光として光学←路１５内を
伝搬する。光学路１５の他端部は例えば第１２図に示す
ように円筒状の電歪振動子１６に数回巻きつけられる。
た光フアイバジャイロにおいてスケールファクタの変化
として現われ、不都合である。以下にその理由を述べる
。 □ 第１１図においてレーザー１１から出射した光１２はビ
ームスプリッタ１３で２分され、その片方の光１４は少
なくとも一周する光ファイバなどの光学路１５の一端に
入射され、図において右廻り光として光学←路１５内を
伝搬する。光学路１５の他端部は例えば第１２図に示す
ように円筒状の電歪振動子１６に数回巻きつけられる。
電歪振動子１６に発振器１７０発振出力が印加され、電
歪振動子１６は半径方向に伸縮し、電歪振動子１６に巻
かれた光ファイバが歪を受けて、これを伝搬する光が位
相変調を受ける。この電歪振動子部分は位相変調器１８
を構成している。
歪振動子１６は半径方向に伸縮し、電歪振動子１６に巻
かれた光ファイバが歪を受けて、これを伝搬する光が位
相変調を受ける。この電歪振動子部分は位相変調器１８
を構成している。
位相変調器１８を通過した光２１はビームスシリツタ１
３で光２２として反射される。ビームスシリツタ１３で
２分されたもう一方の光２３は光学路１５の他端に入射
され、これよシ位相変調器１８を通過し、光学路１５を
左廻シ光と、して更に伝搬する。この左ｍＪ光は光学路
１５を光２４として通過し、更にビームスノリ、り１３
を光２５として通過する。光２２．２５はビームスプリ
ッタ１３で再び結合され、その干渉光は光検出器２６で
電気信号に変換される。この電気信号は、位相変調器１
８、即ち電歪振動子１６に印加される信号で同期検波回
路２６において同期検波される。その出力Ｖは Ｖ ＝ ＫＪ １ （ｘ） ｓｉｎΔφ となる。
３で光２２として反射される。ビームスシリツタ１３で
２分されたもう一方の光２３は光学路１５の他端に入射
され、これよシ位相変調器１８を通過し、光学路１５を
左廻シ光と、して更に伝搬する。この左ｍＪ光は光学路
１５を光２４として通過し、更にビームスノリ、り１３
を光２５として通過する。光２２．２５はビームスプリ
ッタ１３で再び結合され、その干渉光は光検出器２６で
電気信号に変換される。この電気信号は、位相変調器１
８、即ち電歪振動子１６に印加される信号で同期検波回
路２６において同期検波される。その出力Ｖは Ｖ ＝ ＫＪ １ （ｘ） ｓｉｎΔφ となる。
ここでに：比例定数
Ｊｌ（ｘ）： 第１種ベッセル関数
Δφ： 光２２．２５間の位相差（サグナック効果によ
る位相差） 即ち入力角速′度Ωと光２２．２５間の位相差Δφとの
関係は ４πＲＬ Δφ＝−０−〇である。Ｃ：光の速度 λ：光の波長 Ｌ：光学路１５の長さ Ｒ：光学路１５の半径 同期検波回路２６の出力は入力角速度Ωと対応したもの
で、これは出力端子２７へ供給される。
る位相差） 即ち入力角速′度Ωと光２２．２５間の位相差Δφとの
関係は ４πＲＬ Δφ＝−０−〇である。Ｃ：光の速度 λ：光の波長 Ｌ：光学路１５の長さ Ｒ：光学路１５の半径 同期検波回路２６の出力は入力角速度Ωと対応したもの
で、これは出力端子２７へ供給される。
上記式において感度を最大とするためには、Ｊ １（ｘ
） ＝ ０．５３即ちｘ ＝ １．８３にすればよい。
） ＝ ０．５３即ちｘ ＝ １．８３にすればよい。
ここでｘ＝２Ａｓｔｎπｆｍτとなる。ｆｔｒＬは電歪
振動子１６の駆動周波数、τは光学路１５を通過する光
の伝搬時間を示す。Ａは変調指数を示し、電歪振動子１
６の歪量に関係する。この電歪振動子１６を用いた光フ
アイバジャイロにおいては温度変化によって光フアイバ
ジャイロのスケールファクタＫＪ１ （ｘ）が変化する
欠点があった。
振動子１６の駆動周波数、τは光学路１５を通過する光
の伝搬時間を示す。Ａは変調指数を示し、電歪振動子１
６の歪量に関係する。この電歪振動子１６を用いた光フ
アイバジャイロにおいては温度変化によって光フアイバ
ジャイロのスケールファクタＫＪ１ （ｘ）が変化する
欠点があった。
この発明の目的は温度変動に拘わらず、常に共振周波数
で電歪振動子を駆動できる電歪振動子駆動回路を提供す
ることにおる。
で電歪振動子を駆動できる電歪振動子駆動回路を提供す
ることにおる。
「問題点を解決するための手段」
とΩ発明によれば電歪振動子を駆動する発振器として電
圧制御発振器が用いられ、その電圧制御発振器の発振周
波数は交流信号発生器からの交流信号ｆｍで制御され、
電圧制御発振器の出力は交流信号ｆｍにより周波数変調
されたものとなる。電歪振動子を流れる電流又はこの電
歪振動子の両端に発生する電圧が検出され、この検出信
号は整流回路で整流され、その整流出力は上記交流信号
ｆｍにより同期検波される。その検波出力は上記電圧制
御発振器へ制御信号として帰還され、その結果、電歪振
動子の共振周波数に電圧制御発振器の発振周波数が追従
するようにされる。
圧制御発振器が用いられ、その電圧制御発振器の発振周
波数は交流信号発生器からの交流信号ｆｍで制御され、
電圧制御発振器の出力は交流信号ｆｍにより周波数変調
されたものとなる。電歪振動子を流れる電流又はこの電
歪振動子の両端に発生する電圧が検出され、この検出信
号は整流回路で整流され、その整流出力は上記交流信号
ｆｍにより同期検波される。その検波出力は上記電圧制
御発振器へ制御信号として帰還され、その結果、電歪振
動子の共振周波数に電圧制御発振器の発振周波数が追従
するようにされる。
「第１実施例」
第１図はこの発明による電歪振動子駆動回路の一例を示
す。電圧制御発振器３１が用いられ、その発振出力は抵
抗器３２を通じて電歪振動子３３０両端間に印加される
。この抵抗器３２の抵抗値を電歪振動子３３の内部イン
ピーダンスよシはるかに大きく設定すると、電歪振動子
３３の両端電圧は電歪振動子３３の内部インピーダンス
にほぼ比例することになシ、その結果として電歪振動子
３３の共振周波数ｆｒで第２図に示すように電歪振動子
３３の両端電圧が最小となる。このようにして電歪振動
子３３の両端よシその電歪振動子３３の両端に発生する
電圧が検出される。
す。電圧制御発振器３１が用いられ、その発振出力は抵
抗器３２を通じて電歪振動子３３０両端間に印加される
。この抵抗器３２の抵抗値を電歪振動子３３の内部イン
ピーダンスよシはるかに大きく設定すると、電歪振動子
３３の両端電圧は電歪振動子３３の内部インピーダンス
にほぼ比例することになシ、その結果として電歪振動子
３３の共振周波数ｆｒで第２図に示すように電歪振動子
３３の両端電圧が最小となる。このようにして電歪振動
子３３の両端よシその電歪振動子３３の両端に発生する
電圧が検出される。
−力覚圧制御発振器３１．の制御端子３４に交流信号発
生器３３から交流信号ｆｍが加算回路３６を通じて印加
される。より−て発振器３１の発振周波数は交流信号ｆ
ｍで周波数変調される。従って電歪振動子３３の共振周
波数特性が第３図の曲線３７゜３８．３９に示すように
変化し、かつ発振器３１の発振周波数が曲線４１で示す
ように変化すると、第４図に示す信号発生器３５（発振
器３１０周波数）に対し、電歪振動子３３の両端電圧は
第４図Ｂ、Ｃ，Ｄにそれぞれ示すように変化する。即ち
電歪振動子３３が曲線３７の状態であれば、電歪振動子
３３の両端電圧は交流信号発生器３５の交流信号ｆｍに
対し第４図Ｂに示すように逆相となる。
生器３３から交流信号ｆｍが加算回路３６を通じて印加
される。より−て発振器３１の発振周波数は交流信号ｆ
ｍで周波数変調される。従って電歪振動子３３の共振周
波数特性が第３図の曲線３７゜３８．３９に示すように
変化し、かつ発振器３１の発振周波数が曲線４１で示す
ように変化すると、第４図に示す信号発生器３５（発振
器３１０周波数）に対し、電歪振動子３３の両端電圧は
第４図Ｂ、Ｃ，Ｄにそれぞれ示すように変化する。即ち
電歪振動子３３が曲線３７の状態であれば、電歪振動子
３３の両端電圧は交流信号発生器３５の交流信号ｆｍに
対し第４図Ｂに示すように逆相となる。
電歪振動子３３が曲線３８の状態にある場合は、周波数
ｆｍの成分はほとんど現われず第４図Ｃに示すように周
波数ｆｍの２倍以上の高調波成分が検出電圧に現われ、
曲線３９の場合は第４図りに示すように交流信号ｆｍと
同相の周波数ｆｍ成分が現われる。
ｆｍの成分はほとんど現われず第４図Ｃに示すように周
波数ｆｍの２倍以上の高調波成分が検出電圧に現われ、
曲線３９の場合は第４図りに示すように交流信号ｆｍと
同相の周波数ｆｍ成分が現われる。
電歪振動子３３の両端電圧の波形は、第５図Ａｋ示すよ
うに第４図Ｂ、Ｃ９Ｄに示した電歪振動子３３の両端電
圧顛対応した振幅変調を受けたものとなる。この電歪振
動子３３の両端検出電圧は増幅器４２で増幅され、更に
整流回路４３で整流され、第５図Ｂに示す整流出力を得
る。その整流出力は交流信号発生器３５の交流信号周波
数ｆｍを中心とする帯域通過Ｆ波器４４に供給される。
うに第４図Ｂ、Ｃ９Ｄに示した電歪振動子３３の両端電
圧顛対応した振幅変調を受けたものとなる。この電歪振
動子３３の両端検出電圧は増幅器４２で増幅され、更に
整流回路４３で整流され、第５図Ｂに示す整流出力を得
る。その整流出力は交流信号発生器３５の交流信号周波
数ｆｍを中心とする帯域通過Ｆ波器４４に供給される。
そのν波出力（第５図Ｃ）は交流信号発生器３５の出力
を基準信号として同期検波回路４５で同期検波される。
を基準信号として同期検波回路４５で同期検波される。
同期検波回路４５から周波数ｆｍ と同一成分の振幅
及び極性に応じた出力が得られ、この出力は積分器４６
によって積分された後、加算回路３６を通じて電圧制御
発振器３１の制御端子３４に負帰還される。これによっ
て積分器４６０入力が常に零となるようになる。即ち周
波数ｆｍを基本成分とする信号が常に零となる状態、第
３図に示す電歪振動子３３の曲線３８の状態を維持する
ようになる。従って仮に電歪振動子３３の共振周波数特
性が曲線３７の状態又は曲線３９の状態のように変って
も電圧制御発振器３１の出力周波数が自動的に曲線３８
の状態になるよう作動する。同期検波回路４５の出力側
から電圧制御発振器３１の制御端子３４までは帰還回路
４７を構成している。
及び極性に応じた出力が得られ、この出力は積分器４６
によって積分された後、加算回路３６を通じて電圧制御
発振器３１の制御端子３４に負帰還される。これによっ
て積分器４６０入力が常に零となるようになる。即ち周
波数ｆｍを基本成分とする信号が常に零となる状態、第
３図に示す電歪振動子３３の曲線３８の状態を維持する
ようになる。従って仮に電歪振動子３３の共振周波数特
性が曲線３７の状態又は曲線３９の状態のように変って
も電圧制御発振器３１の出力周波数が自動的に曲線３８
の状態になるよう作動する。同期検波回路４５の出力側
から電圧制御発振器３１の制御端子３４までは帰還回路
４７を構成している。
「第２実施例」
第６図はこの発明の第２実施例を示し、第１図と対応す
る部分に同一符号を付けである。第６図においては発振
器３１の出力は電歪振動子３３を通じて抵抗器４８０両
端へ供給される。抵抗器４８の抵抗値を電歪振動子３３
の内部インピーダンスよシはるかに小さく設定する。こ
の時抵抗器４８０両端電圧は電歪振動子３３のアドミタ
ンスにほぼ比例する。つまシミ歪振動子３３を流れる電
流が抵抗器４８の両端電圧として検出される。
る部分に同一符号を付けである。第６図においては発振
器３１の出力は電歪振動子３３を通じて抵抗器４８０両
端へ供給される。抵抗器４８の抵抗値を電歪振動子３３
の内部インピーダンスよシはるかに小さく設定する。こ
の時抵抗器４８０両端電圧は電歪振動子３３のアドミタ
ンスにほぼ比例する。つまシミ歪振動子３３を流れる電
流が抵抗器４８の両端電圧として検出される。
その結果として電歪振動子３３の共振周波数ｆｒで抵抗
器４８の両端電圧が第７図に示すように最大となる。
器４８の両端電圧が第７図に示すように最大となる。
ここで電圧制御発振器３１の発振周波数は交流信号発生
器３５の交流信号で周波数変調されると、抵抗器４８の
両端電圧は第８図に示す電歪振動子３３の特性曲線５１
，５２．５３に対応し、それぞれ第９図Ｂ、Ｃ，Ｄに示
すように変化する。第９図Ａは交流信号発振器３５の交
流信号を示す。
器３５の交流信号で周波数変調されると、抵抗器４８の
両端電圧は第８図に示す電歪振動子３３の特性曲線５１
，５２．５３に対応し、それぞれ第９図Ｂ、Ｃ，Ｄに示
すように変化する。第９図Ａは交流信号発振器３５の交
流信号を示す。
このようにして現われた信号は第１図について示した信
号処理の方法で、電圧制御発振器３１の出力周波数が自
動的に電歪振動子３３の共振周波数に追従するように制
御され、る。
号処理の方法で、電圧制御発振器３１の出力周波数が自
動的に電歪振動子３３の共振周波数に追従するように制
御され、る。
なお第１図、第６図において積分器４６を省略して同期
検波回路４５の出力を直接加算回路３６へ供給してもよ
い。
検波回路４５の出力を直接加算回路３６へ供給してもよ
い。
「発明の効果」
以上述べたようにこの発明によれば広範囲な温度条件下
でも電歪振動子をその共振周波数の駆動信号で作動させ
ることができる。従って第１０図に示したように電歪振
動子を使用し、少なくとも一周する光ファイバの片端を
伸縮させ、光ファイバを伝搬する両方向からの光を位相
変調するようにした光フアイバジャイロにおいて、広い
温度範囲にわたって入力角速度に対する感度を一定に保
つことができる。
でも電歪振動子をその共振周波数の駆動信号で作動させ
ることができる。従って第１０図に示したように電歪振
動子を使用し、少なくとも一周する光ファイバの片端を
伸縮させ、光ファイバを伝搬する両方向からの光を位相
変調するようにした光フアイバジャイロにおいて、広い
温度範囲にわたって入力角速度に対する感度を一定に保
つことができる。
第１図はこの発明による電歪振動子駆動回路の一例を示
すブロック図、第２図は電歪振動子の両端発生電圧の検
出側を示す図、第３図は電歪振動子の特性変化と駆動信
号の周波数変調との関係を示す図、第４図は第１図の駆
動回路の動作例を示す図、第５図は第１図中の一部動作
例を示す図、第６図はこの発明の他の例を示すブロック
図、第７図は電歪振動子の電流検出例を示す図、第８図
は第６図の電流検出特性と周波数変調された発振器周波
数との関係を示す図、第９図は第６図の動作例を示す図
、第１０図は電歪振動子の周波数特性を示す図、−第１
１図は電歪振動子を位相変調器に用いた光ジヤイロを示
すブロック図、第１２図は位相変調器１８の部分を示す
図である。 ３．１：電圧制御発振器、３２：両端電圧検出用抵抗器
、３３：電歪振動子、３４：制御端子、３５：交流信号
発生器、３６：加算回路、４３：整流回路、４４：交流
信号ｆｍを中心とする帯域通過ν波器、４５：同期検波
回路、４６：積分器、４７：帰還回路、４８：電流検出
用抵抗器。
すブロック図、第２図は電歪振動子の両端発生電圧の検
出側を示す図、第３図は電歪振動子の特性変化と駆動信
号の周波数変調との関係を示す図、第４図は第１図の駆
動回路の動作例を示す図、第５図は第１図中の一部動作
例を示す図、第６図はこの発明の他の例を示すブロック
図、第７図は電歪振動子の電流検出例を示す図、第８図
は第６図の電流検出特性と周波数変調された発振器周波
数との関係を示す図、第９図は第６図の動作例を示す図
、第１０図は電歪振動子の周波数特性を示す図、−第１
１図は電歪振動子を位相変調器に用いた光ジヤイロを示
すブロック図、第１２図は位相変調器１８の部分を示す
図である。 ３．１：電圧制御発振器、３２：両端電圧検出用抵抗器
、３３：電歪振動子、３４：制御端子、３５：交流信号
発生器、３６：加算回路、４３：整流回路、４４：交流
信号ｆｍを中心とする帯域通過ν波器、４５：同期検波
回路、４６：積分器、４７：帰還回路、４８：電流検出
用抵抗器。
Claims (1)
- （１）制御電圧により発振周波数が制御される電圧制御
発振器と、その電圧制御発振器にその制御電圧として交
流信号ｆｍを与え、前記電圧制御発振器の出力を周波数
変調する交流信号発生器と、前記電圧制御発振器の出力
が与えられる電歪振動子と、前記電歪振動子に流れる電
流又は前記電歪振動子の両端に発生する電圧を検出する
手段と、その検出した信号を整流する整流回路と、その
整流出力を前記交流信号ｆｍで同期検波する検波回路と
、その検波出力を前記電圧制御発振器に制御電圧として
与え、その発振周波数が前記電歪振動子の共振周波数の
周波数変化に追従するようにする帰還回路とを備えた電
歪振動子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15448384A JPS6131919A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 電歪振動子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15448384A JPS6131919A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 電歪振動子駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131919A true JPS6131919A (ja) | 1986-02-14 |
Family
ID=15585228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15448384A Pending JPS6131919A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 電歪振動子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131919A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE36088E (en) * | 1990-03-01 | 1999-02-09 | Fujitsu Limited | Optical transmitter |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15448384A patent/JPS6131919A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE36088E (en) * | 1990-03-01 | 1999-02-09 | Fujitsu Limited | Optical transmitter |
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