KR20160006815A - 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치 - Google Patents

개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치 Download PDF

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KR20160006815A
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윤영규
이상민
임종석
김재형
고지원
이주훈
홍해림
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화진기업(주)
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Abstract

본 발명은 광원 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개루프 광섬유 자이로센서에서 광 파워값을 간접적으로 산출하여 광원의 광 파워를 제어할 수 있는 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치는, 광을 발생시키는 광원; 자이로센서 코일로부터 회신되는 광을 검출하여, 전류 형태의 광 검출신호를 생성하는 광 검출기; 및 각속도를 측정하기 위하여, 광 검출기로부터 아날로그 광 검출신호를 수신하여 디지털 검출신호로 변환하는 디지털신호처리기를 포함하며, 디지털신호 처리기는 광 검출신호를 이용하여 광 파워값을 간접 산출하는 것을 특징으로 한다.

Description

개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치{APPARATUS FOR STABILIZING THE LIGHT SOURCE OF OPEN LOOP OPTICAL FIBER GYRO SENSOR}
본 발명은 광원 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개루프 광섬유 자이로센서에서 광 파워값을 간접적으로 산출하여 광원의 광 파워를 제어할 수 있는 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치에 관한 것이다.
자이로스코프는 물체의 회전을 측정하는 장치로서, 비행기의 관성 항법장치 등에 사용되는 중요한 센서이다. 자이로스코프에는 기계식 자이로스코프, 고리형 레이저 자이로스코프 및 광섬유 자이로스코프 등이 있으며, 안정도, 내구성 및 빠른 기동 시간 등에서 큰 이점을 가지는 광섬유 자이로스코프에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.
최근에는 보다 정밀도가 높은 광섬유 자이로스코프로 만들기 위하여 집적광학소자(Integrated Optic Circuit)를 통하여 광섬유를 도파하는 광의 위상을 변조하는 신호처리 기법들도 연구되고 있다.
한편, 광섬유 자이로센서는 레이저 다이오드(LD; Laser Diode)를 광원으로 사용하여 각속도를 측정하는 관성센서로서, 종래에는 광원의 파워를 제어하기 위해서는 광검출기(Photo Detector)를 파워검출용으로 사용해야 하며, 추가 아날로그 디지털 변환기(ADC) 회로가 더 필요하여 체적 증가와, 비용증가의 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1069244호(2011년09월26일) 대한민국 공개특허공보 특2000-0073036호(2000년12월05일)
본 발명은 상기의 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 회로의 추가 없이 광섬유 자이로센서의 회전감지용으로 사용되는 아날로그 디지털 변환기(ADC) 입력신호의 제2 고조파를 분석하여 광원의 파워를 간접적으로 측정 가능한 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치는, 광을 발생시키는 광원; 자이로센서 코일로부터 회신되는 광을 검출하여, 전류 형태의 광 검출신호를 생성하는 광 검출기; 및 각속도를 측정하기 위하여, 광 검출기로부터 아날로그 광 검출신호를 수신하여 디지털 검출신호로 변환하는 디지털신호처리기를 포함하며, 디지털신호 처리기는 광 검출신호를 이용하여 광 파워값을 간접 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 디지털신호 처리기는, 아날로그 광 검출신호의 전류값으로부터 광 파워값과 비례하는 출력전류값을 산출하는 광 파워 산출부와, 광 파워 산출부의 출력전류값을 광 파워제어신호로 하여 광원의 광 파워를 제어하는 광 파워 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광 파워 산출부는, 광 검출신호를 정현파로 변조시키고, 복조기를 통하여 고조파를 출력시킨 후, 고조파를 이용하여 출력전류값을 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 고조파는 제2 고조파인 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치는 회로의 추가 없이 광섬유 자이로센서의 회전감지용으로 사용되는 아날로그 디지털 변환기(ADC) 입력신호의 제2 고조파를 분석하여 광원의 파워를 간접적으로 측정 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치에서 디지털신호처리기를 보다 상세하게 나타낸 블럭도이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치에서 디지털신호처리기를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치는, 광을 발생시키는 광원(110)과, 자이로센서 코일(120)로부터 회신되는 광을 검출하여, 전류 형태의 광 검출신호를 생성하는 광 검출기(130)와, 각속도를 측정하기 위하여, 광 검출기(130)로부터 아날로그 광 검출신호를 수신하여 디지털 검출신호로 변환하는 디지털신호처리기(140)를 포함하며, 디지털신호 처리기(140)는 광 검출신호를 이용하여 광 파워값을 간접 산출하는 것이 가능하다.
구체적으로, 도 2를 참조하며, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털신호 처리기(140)는, 아날로그 광 검출신호의 전류값으로부터 광 파워값과 비례하는 출력전류값을 산출하는 광 파워 산출부(141)와, 광 파워 산출부(141)의 출력전류값을 광 파워제어신호로 하여 광원(110)의 광 파워를 제어하는 광 파워 제어부(142)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 광 파워 산출부(140)는, 광 검출신호를 정현파로 변조시키고, 복조기를 통하여 고조파를 출력시킨 후, 고조파를 이용하여 출력전류값을 연산하는 것이 가능하다. 이때, 사용되는 고조파는 제2 고조파로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치는 회로의 추가 없이 광섬유 자이로센서의 회전감지용으로 사용되는 아날로그 디지털 변환기(ADC) 입력신호의 제2 고조파를 분석하여 광원의 파워를 간접적으로 측정할 수 있다.
이하에서는, 제2 고조파를 이용한 광 파워 측정 방법을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
광섬유 자이로센서를 통해 광검출된 신호,
Figure pat00001
Figure pat00002
는 Sagnac 효과에 의한 위상,?
Figure pat00003
는 광검출기의 Responsivity 및 P는 광케이블에 입력된 전력을 의미한다.
광검출 신호를 정현파로 변조시킨 경우,
Figure pat00004
여기서 ,
Figure pat00005
Figure pat00006
.............. 제1고조파
Figure pat00007
.............. 제2고조파
Figure pat00008
.............. 제4고조파
복조기를 거친 고조파 출력,
Figure pat00009
Figure pat00010
.............. 제1고조파 복조
Figure pat00011
.............. 제2고조파 복조
Figure pat00012
.............. 제4고조파 복조
여기서 I 0 가 광원의 파워와 비례하며, 제2고조파 S2는
Figure pat00013
일 때 신호의 크기가 가장 크므로 S0, S1, S2, S4를 이용하여 I 0 를 연산할 경우,
Figure pat00014
..........J42
를 통해
Figure pat00015
의 역함수 또는 룩업테이블(LUT; Look Up Table)을 이용 하여
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
을 연산한다.
위
Figure pat00019
,
Figure pat00020
을 이용하여
Figure pat00021
..........J21
를 연산한다.
Figure pat00022
.......J12
Figure pat00023
위
Figure pat00024
는
Figure pat00025
로 연산한다.
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
를 이용하여 I 0 를 연산한다.
Figure pat00029
Figure pat00030
연산된 I 0 는 광원의 파워와 비례하므로 제어입력으로 사용될 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 광원
120 : 자이로센서 코일
130 : 광 검출기
140 : 디지털신호처리기
141 : 광 파워 산출부
142 : 광 파워 제어부

Claims (4)

  1. 광을 발생시키는 광원;
    자이로센서 코일로부터 회신되는 광을 검출하여, 전류 형태의 광 검출신호를 생성하는 광 검출기; 및
    각속도를 측정하기 위하여, 상기 광 검출기로부터 아날로그 광 검출신호를 수신하여 디지털 검출신호로 변환하는 디지털신호처리기;
    를 포함하며,
    상기 디지털신호 처리기는 광 검출신호를 이용하여 광 파워값을 간접 산출하는 것을 특징으로 하는 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디지털신호 처리기는,
    상기 아날로그 광 검출신호의 전류값으로부터 광 파워값과 비례하는 출력전류값을 산출하는 광 파워 산출부와,
    상기 광 파워 산출부의 출력전류값을 광 파워제어신호로 하여 상기 광원의 광 파워를 제어하는 광 파워 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 파워 산출부는,
    상기 광 검출신호를 정현파로 변조시키고, 복조기를 통하여 고조파를 출력시킨 후, 고조파를 이용하여 출력전류값을 연산하는 것을 특징으로 하는 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고조파는 제2 고조파인 것을 특징으로 하는 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치.
KR1020140085793A 2014-07-09 2014-07-09 개루프 광섬유 자이로센서의 광원 안정화 장치 KR20160006815A (ko)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000073036A (ko) 1999-05-04 2000-12-05 윤덕용 위상 민감 검출 방법을 적용한 광섬유 레이저 자이로스코프
KR101069244B1 (ko) 2009-04-29 2011-10-04 국방과학연구소 오차 교정을 이용한 광섬유 자이로스코프의 위상변조 안정화 방법 및 광섬유 자이로스코프

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