JPS6156909A - 光フアイバ式回転センサにおける信号評価方法 - Google Patents

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　　　　　　、　　　　　　゛本発明
は、サニヤック効果を利用した元フアイバ弐回転センサ
における信号評価方法に関する。その場合この方法では
、光フアイバを複数回巻回して形成される回転路を逆方
向に回転する２つの光波を相互に重畳し、位相変調器に
よって回転光を変調し、回転センサにより形成された信
号から評価ユニツ）Ｋよって回転速度を検出する。

従来技術 公知の光学式回転センサは、例外なく干渉測定法を利用
している。この場合、閉鎖された伝ｊ 送路を逆方向に回転する２つの電磁波（光＃り忙対する
回転の影響を、特徴的な干渉縞をオ０用して検出する。

一般に検出感度を高めるには、位相を感知する測定技術
を利用する。この方法では、付加的に位相変調を行なう
必要がある。

発明の解決すべき問題点 上述の方法の欠点は、測定により得られる信□　号に、
所望情＠（回転速度に比例する角関数）以外の比例係数
が含まれていることである。このよ５な係哀が変化する
と、回転センサのスケ　゛−リング安定性に悪い影響を
与える。係数の変化は、例えば次のような原因で生じる
。

−電磁送信器から放射される出力の変化（例えばレーデ
ダイオードの老化が原因となる）、およびそれに伴つ℃
出力分割により生じる部分出力の変化 一伝送減衰度の変化（１Ａに、伝送路に設けられた元学
累子間の整合状態の変化、光フアイバの老化等が原因と
なる）　　　　　　　　　　　　　　　１−伝搬媒体お
よび＠光子を通過する時の統計的偏光回転に基づ（偏波
性７エーソング ー光波の可干渉性、従って干渉縞の可視性を阻害するす
べての要因、殊にコヒーレンス長の変化　　　　　　　
　　　　　　　　　　・−主ビーム分割器における分割
比の変化。一定の分割比を得るには、所定のパラメータ
（例えば偏光方向）を維持しなければならない。

、−検出器効率の変化。これは元受信器における典履、
的な老化％性が原因であり、外部条件（温度、給電電圧
）に強く依存する。

このよ５な欠点な取除（ために１　ドイツ連邦共和国特
許出願公開用３０４０５１４号公報忙より次のような方
法が提案されている。すなわちこの方法では、複数の周
波数において、商の形成により前述の比例係数が除去さ
れるように、出力信号を評価する。しかしこの方法は、
位相高 感知整流器を必要とするので極めて豚コストで、・ある
Ｏ　　　　　　　　− ８本発明の課題は、冒頭で述べた信号評価方法において
、好適な簡単な測定方法、を１使用して僅かなコストで
上述の障害源を補゛償することであ、る。パ　　　　　
　・ 問題点を解決するための手段 本発ＦｙＪＫよれば、この課題は次のようにして解決さ
れる。すなわち、信号に含まれる比例定数Ｋを測定装置
忙よつ″Ｃ測定し、スフ−リングの不安定性を補償する
ために前記比例定数を使用するのである。この方法を実
施するためには、例えば、測定値Ｘによってサニヤック
信号を除算するか、あるいは光出力安定化のために測定
値Ｋを制御回路へ帰還すればよい。

従って本発明においては、次のよ５な測定装置が用いら
れる。すなわちこの測定装置は、適切な測定方法、有利
にはピーク値測定によって比例定数を別々に測定し、回
転センサにより形成された信号によって細定値を除算す
る。あるいは光出力の安定化のため忙測定値を制御回路
へ帰還する。従って、測定装置に加わる障害（前述のよ
うにこれらは比例定数の変化として現れる）は測定信号
に影響しない。

−飾物 次に図面を参藤しながら実施例について本発　゛明を詳
しく説明する・ Ｎ１図は元フアイバを用いた進路信号発生器を示してい
る。ここで、レーデ供給装置２はレーデダイオード３に
制御信号を供給する。レーデダイオードのレーデ信号は
光伝送系に入力結合される。

同時にレーデダイオード３の信号は、第２の光出力側を
介して受信ダイオード５（モニタ）に導かれる。受信ダ
イオードから、帰還線路６を介してレーデ供給装置２へ
相応の信号電圧Ｊが供給される。レーデダイオード３の
光出力は設定値１８に依存している。設定値九は基準値
発生器１によって形成され、信号電圧Ｊと比較される。

光伝送系は、光フアイバ、および光フアイバ式ジャイロ
に必要な他の素子（偏光子、脱偏元：！　　　　　子、
変調器等）から成つ工いる。光伝送系から出力結合され
た信号は受信ダイオード７に受信される。レーデ信号は
変調装置８によって位相変調−れる。基準信号は、線路
９を介して位相感知整流器１０に違する。受信ダイオー
ド１には、電圧源１１から安定した給電電圧が供給され
る。増幅された受信ダイオード１の出力信号は、位相感
知整流器１０およびピーク値測定装置１２に供給される
。ピーク値の測定によって比例定数Ｋが検出される。こ
の比例定数は、位相感知整流器１００発生した信号を除
算するために用いられる。それによって、サニヤック位
相ψｓの関数を表わし、比例定数Ｋを含む伝達関数とは
無関係な出力信号が形成される。その結果、定数にの変
化は測定結果に影暫しなくなる。定数には、例えば次の
ような原因で変化する。

一電磁送信器から放射される出力の変化（例えばレーデ
ダイオ−良の老化、基準値発生器１の不安定動作などが
原因となる）、およびそれに伴って出力分割により生じ
る部分出力の変化−ｉ送減衰度の変化（例えば、伝送路
に設けられた光学素子間の整合状態の変化、光フアイバ
の老化、振動等の周囲条件の変化が原因となる）（７ン ー伝搬媒体および偏光子を通過する時の統計的な偏光回
転に基づく偏波性フェージング−第１の電子増幅段の増
幅度の変化 −主ビーム分割器の分割器の変化 一検出器効率の変化。これは先受信器における典型的な
老化特性が原因であり、外゛部条件（温度、給電電圧）
に強（依存する。

多少なりとも比例定数に作用し、従って測定結果を誤ら
せる原因になる上述の障害は、ピーク値の測定によって
、ないしくもつと一般的に言えば）比例定数を検出する
測定法を導入することによって、ＩＮ１′！Ａに除去す
ることができる。

第２図に示す実施例は、第１図の実施例と＃ミとんど同
一である。違う点は、レーデダイオード３の光出力が可
変制御されることである。つまり、８１図では受信ダイ
オード５が光出力を測定し、帰還信号Ｊを発生していた
。これに対して第２図では、ピーク値測定装置１２によ
り形成される比例定数Ｋが帰還信号となり、設定値Ｒ８
と比較される。こりよプな可変制御回路によって、上述
のすべての障害を検出し、出力信号を一定にすることが
できる。

比例係数を決定するための前提は、検出器信号の時間特
性がサニヤック位相と無関係に最大値およ、び最小値を
一過丁、ることである。こり大値と最小値との差から所
望のピーク値信号が供給される。この前提は、所定の最
小位相変調幅を下回らない場合に１．常に成立する。

検出器信号のうち所望情報を含む成分は、次の時間特性
を有している。

タタシ、ψ６＝サニヤック位相 ω　；変調周波数 マｍに変調幅 比例定数Ｋを直接測定するためには、式（１）における
角関数の偏角が、変調周期ととに少く（２に＋１）・−
）を通過しなければならない（ただし、　ｋは整数）。

・−〉■の場合、この条件はψｓと無関係に常に満たさ
れる； 変調幅が小さい場合＜Ｖｍ＜−Ｚ）忙比例定数を決定す
るため、ピーク値測定の際に比例定数が。

関数ｆ（マエ、ψｉ３）と結合される；ｍａｘ’　　　
ｍ１ｎ ｉＤ７１＝　　、＝Ｋ　−ｆ　（Ｖｍ、ψｓ）　　　　
（３）ジャイロの出力信号をピーク値で除算する際に、
新しい関数ｆ（−２ψｓ）が発生する。

：（ただしＪ工（２υｍ）　＝第１種ベッセル関数　　
　８この関数はスケーリングの変動を伴う比例定数Ｋｔ
？Ｖしておらず、・一義的にすニヤツク位相と結合され
る。、正確な／ｌｖ＋性は用いられている変（１υ 調度忙応じて理論的に算出され、（例えばマイクロプロ
セッサで制御された）信号評価のために利用される。こ
の種の信号評価においては、理論的に要求される最適の
変調幅が用いられる。

発明の効果 本発明によれば、測定結果を誤らせる障害を僅かなコス
トで除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の実施例のブロッ
ク図、第２図は第１図の装置の変形例のテロツク図であ
る。・ １・・・基準値発生器、２・・・レーデ供給装置、３・
・・レーデダイオード、４・・・光伝送系、５，１・・
・受信ダイオード、６・・・帰還線路、８・・・変調装
置、９・・・線路、１０・・・整流器、１１・・・電圧
源、１２・・・ピーク値測定装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光フアイバを複数回巻回して形成される回転路を逆
   方向に回転する２つの光波を相互に重畳し、位相変調器
   によつて回転光を変調し、回転センサにより形成された
   信号から評価ユニツトによつて回転速度を検出する、サ
   ニヤツク効果を利用した光フアイバ式回転センサにおけ
   る信号評価方法において、前記信号に含まれる比例定数
   Ｋを測定装置（１２）によつて測定し、それにひきつづ
   いてスケーリングの不安定性を補償するために前記比例
   定数を使用する、ことを特徴とする光フアイバ式回転セ
   ンサにおける信号評価方法 ２、測定された比例定数によつて信号を除算する特許請
   求の範囲第１項記載の光フアイバ式回転センサにおける
   信号評価方法。 ３、光出力を安定化するために比例定数Ｋを制御回路に
   帰還結合する特許請求の範囲第１項記載の光フアイバ式
   回転センサにおける信号評価方法 ４、測定装置がピーク値測定を行なう特許請求の範囲第
   １項から第３項のいずれか１項記載の光フアイバ式回転
   センサにおける信号評価方法。 ５、サニヤツク位相ψ＿ｓのすべての値に対して次の関
   係式 ψ＿ｓ／ｓ＋Ψ＿ｍ・ｓｉｎω＿ｍｔ＝２ｎ・π／２　
   （５）￥ψ＿ｓ￥＋Ψ＿ｍ・ｓｉｎω＿ｍｔ＝（２ｎ＋
   １）・π／２　（６）が成り立つように変調幅を選定し
   、その際ω＿ｍは変調周波数、Ψ＿ｍは変調幅、ｎは整
   数である特許請求の範囲第４項記載の光フアイバ式回転
   センサにおける信号評価方法。 ６、任意の変調幅においてピーク値を評価することによ
   り値Ｋ・ｆ（Ψ＿ｍ、ψ＿ｓ）を形成し、その場合ｆ（
   Ψ＿ｍ、ψ＿ｓ）は回転速度の依存関数である特許請求
   の範囲第２項記載の光フアイバ式回転センサにおける信
   号評価方法。