KR940008198B1

KR940008198B1 - 광섬유 자이로의 신호처리장치

Info

Publication number: KR940008198B1
Application number: KR1019910014412A
Authority: KR
Inventors: 고오이찌 와시미
Original assignee: 스미도모 덴끼 고오교오 가부시끼가이샤; 구라우찌 노리다까
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1994-09-08
Also published as: DE69102962T2; CA2049163A1; EP0475597B1; EP0475597A1; KR920004841A; US5150435A; CA2049163C; JPH04106413A; DE69102962D1

Abstract

내용 없음.

Description

광섬유 자이로의 신호처리장치

본 발명은 일반적으로 차량, 선박, 항공기 등의 회전각 속도를 검출하기 위한 광섬유 자이로(optical fiber gyro), 특히 그 광섬유 자이로에서의 발광소자의 광출력의 제어에 대한 개량에 관한 것이다.

(배경기술)

광섬유가 나선형으로 여러번 감겨져 형성된 코일을 빛이 각각 시계방향 및 반시계 방향으로 통과할때, 그 코일이 회전된다면 시계방향 및 반시계방향광 사이에 위상 차이가 발생한다. 광섬유 자이로는 시계방향 및 반시계방향광 사이의 위상차이의 도움으로 회전각속도를 검출하는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 광섬유 자이로는 단색광을 발생하기 위한 발광소자 및 단일모드 광섬유를 나선형으로 여러번 감아서 형성된 섬유코일을 포함한다. 광섬유 자이로는 또한 발광소자에 의하여 발광된 빛을 분할하여 섬유코일의 반대단에 그 분할된 빛을 전송한 후 코일의 시계방향과 반시계방향에서 섬유코일을 통과한 빛을 집중광으로 결합하는 분기소자와, 그 집중광출력을 검출하기 위한 수광소자를 포함한다. 섬유코일의 회전각속도(ΩC)에 비례하는 시계방향 및 반시계방향 사이의 위상차이(δ)가 광섬유 자이로에 의하여 얻어진다.

상기 형태의 광섬유 자이로에서 집중광출력은 cos(δ)의 형태이기 때문에 정확하게 위상차이(δ)를 얻는 것이 어려워 위상변조, 주파수변조 등이 채용된다.

예를 들어, 위상변조형의 광섬유 자이로에서, 섬유코일의 한쪽단에 인접한 광섬유가 압전진동기 주변에 감겨지고, 변조전압이 그 압전진동기의 전극 사이에 인가된다. 그러면 압전진동기가 그 방사방향으로 확대되고 수축되므로 광섬유가 또한 확대 및 수축된다. 그 결과, 광섬유를 통과하는 빛의 위상이 변조된다.

수광소자 출력이 변조주파수(Ω)와 고조파성분을 포함하기 때문에, 각 주파수의 캐리어 신호가 만들어지고 수광소자 출력이 동기검출되면, 그것의 기본파 성분과 고조파성분이 얻어질 수 있다. 만약 반시계방향 및 시계방향광의 진폭이 E1 및 E2이면, 수광소자출력의 직류성분(D)은 다음과 같이 기재될 수 있다.

D = (E1²+ E2²)/2 + E1ㆍE2ㆍJO(μ)ㆍcos(δ) ‥‥‥‥‥‥‥(1)

이때 μ= 2ㆍbㆍsin(ΩnL/2)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)

(1) 및 (2)에서, b는 위상변조의 진폭이고, n은 광섬유의 골절률, L은 광섬유의 섬유길이, c는 빛의 속도, Ω는 변조 각 주파수 그리고 J0(μ)는 0차 베셀함수이다. 수광소자출력의 기본파형성분(P)은

P = 2ㆍE1ㆍE2ㆍJ1(μ) = sin(δ)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)

수광소자출력의 2배 고조파성분(Ω)은 다음식에 의하여 주어진다.

Q = 2ㆍE1ㆍE2ㆍJ2(μ) = cos(δ)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(4)

수광소자출력의 4배 고조파성분(T)은 다음식에 의하여 주어진다.

T = 2ㆍE1ㆍE2ㆍJ4(μ)ㆍcos(δ)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5)

예를 들어, 시계방향 및 반시계방향광 사이의 위상차(δ)는 기본파형성분(P)으로부터 얻어질 수 있다. 이 경우에, 진폭(E1과 E2)은 일정하여야 한다. E1과 E2가 일정하기 위하여, 발광소자의 빛의 양이 일정하게 유지되는 것이 필요하다.

위상변조형의 광섬유 자이로는 일본특허출원 1-57634, 내지 1-57637, 1-29162 내지 1-291631, 1-295500, 2-3809 및 2-10055에 제안되어 있다.

상기 언급된 일본특허 출원 NO. 1-57636은 발광소자의 빛의 양에서의 변동은 직류성분(D) 또는 2개 고조파성분(Q)를 일정하게 유지시킴으로써 제어된다. 그러나 이들 성분들은 cos(δ)의 형태에서 δ를 포함하기 때문에, E1과 E2는 D 또는 Q를 일정하게 유지하여 섬유코일이 정지상태 (cos(δ)=1)일때만 일정하게 유지된다는 것을 개시한다.

상기 언급된 일본특허 출원 No. 1-57635는 섬유의 단면상에서 반사된 빛이 고려되며, 실제 직류광강도가 발광소자출력의 직류성분으로부터 반사된 빛을 뺌으로써 얻어진다는 것을 개시하고 있다.

발광소자는 발광소자출력의 직류성분이 일정하게 유지되도록 하는 방식으로 구동된다. 발광소자출력에 포함되는 직류성분과 짝수배 고조파성분의 크기를 일정하게 유지하는 것이 발광소자 출력을 일정하게 유지시키는 것과 동등한 것은 아니다.

발광소자에 의하여 발광된 빛이 동기검출출력으로서 얻어질때까지, 신호들이 많은 부품을 통과하며 상당한 손실요인이 있다. 손실요일들으로서, 발광소자와 광섬유 사이의 축얼라인먼트, 광섬유의 건송손실, 위상 변조기를 통과할때 구부러짐에 기인한 방사손실, 발광소자의 광전전송효율, 전치증폭기의 증폭율, 동기검출효율등이 있다. 이러한 요인의 계수를 상기 언급한 식(1)과 (3)-(5)에 곱하여, 실제 동기 검출출력이 얻어진다.

비록 발광소자와 전기회로의 온도 특성이 만족할만 할지라도, 빛의 전송효율은 광학 부품들이 온도변화에 의하여 수축 및 확대되기 때문에 변화할 것이다. 상기 언급된 D, Q 또는 T를 일정하게 유지시키는 제어는 발광소자의 측에서 보여지는 발광소자 출력이 광학부품에서의 상태변화를 고려하여 일저하게 유지되기 때문에 원칙적으로 탁월하다.

발광소자에 빛의 양을 일정하게 유지하기 위하여, 발광소자에 공급되는 전류의 양은 발광소자 출력을 모니터하는 보조발광소자의 출력이 일정하게 유지되는 방식으로 증가 및 감소될 수 있다.

그와같은 방법이 일본특허 출원 No. 1-60361에 개시되어 있다. 발광소자출력이 동기검출 (δ=0)될때, 발광소자출력(W)과 직류성분 또는 짝수배 고조파 성분(U)간에는 광섬유 사이의 상기 언급된 축얼라인먼트와 광섬유의 상기 언급된 전송손실등과 같은 요인들에 의하여 야기되는 증가 및 감소율에서 차이가 있을 뿐이다.

U와 W사이의 관계는 다음과 같이 쓰여진다.

U = KW‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(6)

여기서 K는 많은 수의 요인을 포함하는 결합계수이다. 보조발광소자에 의하여 발광소자의 광량을 모니터하여 발광소자출력을 제어하는 상기의 방법은 W를 일정하게 유지하는 것과 동등하다.

한편, δ=0일때 동기검출출력의 직류성분, 2배 고조파 및 4배 고조파성분을 일정하게 유지하는 상기 방법은 U성분을 일정하게 유지하는 것과 동등하다. U 또는 W를 제어하는 방법이 제안되었지만 동시에 W와 U를 제어하는 방법은 없다.

δ=0일때 동기검출출력의 직류와 짝수배 고조파성분을 일정하게 유지하는 방법은 종합적이며 포괄적인 것이다. 그러나 이 방법은 상기 언급된 결합계수가 상당히 감소될때 U을 일정하게 유지한다면, 발광소자를 구동하기 위한 전원이 커지게 되고 따라서 발광소자에 과도한 부하가 걸리게 된다는 단점을 가진다.

발광소자는 단색광을 발생시킬 것이 요구되며, 그래서 레이저 다이오드 또는 초발광 다이오드가 폭넓게 사용된다. 만약 발광소자의 전원이 증가되면, 거기에 공급되는 전류가 커질 것이다. 만약 공급되는 전류가 커지면, 그 발광소자는 상당히 질이 저하되고, 따라서 발광 전원이 감소되어 발광소자가 해를 입는다. 이와같은 제어의 결과로서, 발광전원이 과도하게 증가되는 이유는 결합계수가 작기 때문이다.

이것은 주로 광학시스템의 축중심의 이탈에 의하여 야기되며 고온시 또는 저온시의 특별한 경우에만 발생한다. 따라서, 발광소자가 초과전류에 의하여 질이 저하되고 해를 입는 것을 방지할 수 있는 신규하며 개량된 광섬유 자이로의 신호처리 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

(발명의 개요)

이러한 목적은 본 발명에 따라 단색광을 발생시키는 발광소자와 나선형으로 연속 광섬유를 감아서 형을 포함하는 광섬유 자이로의 신호처리시스템을 제공함으로써 이루어진다. 위상변조기는 섬유코일의 한쪽끝에 인접하여 제공된다. 위상변조기는 광섬유의 일부가 감겨진 주위에 압전진동기를 포함하며 광섬유를 통과하는 빛의 위상이 압전진동기를 확대 및 수축하는 것에 의하여 변조된다. 분기소자는 단색광을 시계방향 및 반시계 방향광을 집중광으로 결합하기 위하여 제공된다. 수광소자는 집중광의 강도를 검출하기 위하여 제공된다. 위상변조기 구조회로는 소정 복조주파수에서 위상변조기를 구동하기 위하여 제공된다.

또한, 동기검출회로가 소정 복조주파소와 복조주파수의 정수배 주파수에서 수광소자로부터 얻어진 센서신호를 동기검출하기 위하여 제공되고, 보조수광소자가 발광소자의 출력을 모니터하기 위하여 제공된다. 발광소자출력이 소정치보다 적을때, 발광소자를 구동시키기 위한 전원을 발광소자로부터 얻어지는 센서신호의 직류성분 또는 짝수배 고조파 신호 성분이 일정하게 되도록 하기 위하여 제어된다. 한편, 발광소자출력이 소정치에 도달할때, 발광소자출력은 그것이 소정치를 초과하지 않도록 하기 위하여 보조수광소자의 신호를 모니터하여 제어된다.

본 발명의 광섬유 자이로의 신호처리 시스템에서, 발광소자출력의 직류성분 또는 짝수배 고조파성분과 발광소자출력을 모니터하기 위한 보조수광소자의 출력(W)이 발광소자의 구동전원을 제어하기 위하여 선택적으로 사용된다. 수광소자출력(W)이 소정치(W1)보다 작을때, 발광소자를 구동시키기 위한 전원은 수광소자로부터 얻어지는 센서신호의 직류성분 또는 짝수배 고조파성분이 일정하게 된다. 한편, 수광소자출력(W)이 소정치(W1)에 도달할때, 수광소자출력(W)은 그것이 소정치(W1)를 초과하지 않도록 하기 위하여 보조수광소자의 신호를 모니터하여 제어된다.

즉, δ=0일때 동기검출 직류성분 또는 짝수파성분의 크기가 U로 표현되고 발광소자가 W로 표현될때, 만약 W<W1이라면 U는 일정하게 제어된다. 만약 결합계수(K)가 변하면, W는 항상 일정한 것은 아니다. 그러나 만약 K가 감소되어 W가 W1과 같아진다면, K를 일정하게 유지하는 제어는 정지되고, 그후 W는 W1과 같아지도록 제어된다.

제2도는 본 발명의 광섬유 자이로의 신호처리시스템이 제어되는 방법을 설명하기 위한 도이다. 가로축은 시간(T)을, 세로축은 단속선으로 발광소자출력(W)을, 실선으로 δ=0일때 동기 검출출력의 직류 또는 짝수배 고조파출력(U)(D,Q,T등)을 표시한다, 여기에서, U=KW이고 U와 W는 동일정도의 비교치로 가정한다. 결합계수(K)는 주변온도가 일정하면 일정하고 정상온도에서는 증가된다. 그래서, 온도가 변화하면, 결합계수(K)는 변한다. 결합계수(K)는 저온 또는 고온에서 감소되는 경향이 있다.

발광소자출력(W)이 소정치(W1)보다 작을때, U는 일정하게 되도록 제어된다. U와 W는 동일정도의 비교양으로 가정되기 때문에, U는 W1과 같도록 제어될 수 있다. 비록 U가 변할지라도(t0 내지 t1), U는 부궤환 때문에 W1으로 수렴한다. 이것이 제2도의 a와 b사이의 동작에 의하여 도시된다. a와 b점 사이의 동작동안, 발광소자출력(W)이 단속선으로 도시된 것처럼 변할 수도 일정할 수도 있다. 그러나 t0 내지 t1동안, 발광소자출력(W)을 제어할 필요는 없다.

W에 대해서 2가지 가능성이 도시된다. 정상온도에서, 발광소자출력(W)은 W0이다. 실제, U는 짧은 시간주기 동안 W1으로 수렴하고 그래서 t0 내지 t1은 매우 짧은 시간이다. 만약 U가 제2도의 b와 C점 사이에 도시된 것처럼 W1과 같다면, W도 또한 일정하게 된다.

지금 온도가 t2로부터 변하고 결합계수(K)가 감소하고 있다고 가정한다. U= W1이 되게하는 제어가 아직 작동중이기 때문에, 발광소자출력(W)이 증가한다. 이것은 광학시스템의 축이탈로부터 초래되는 현상이다. 발광소자출력은 t2부터 증가되면 t3에서 W1에 도달한다(제2도의 d점). 동기검출출력(U)은 발광소자출력(W)이 W1에 도달할때까지 일정하게 되도록 유지된다. 제2도의 d점부터, 동기검출출력(U) 대신에 발광소자출력(W)이 일정(W1)하게 되도록 제어된다. 비록 K가 d점후에도 계속 감소되느 경우에도, 발광소자출력(W)은 W=W1으로 유지하는 제어가 실행중이기 때문에 증가하지 않는다. 그래서, 발광소자를 통하여 흐르는 전류는 소정치를 초과하지 않는다. 결과적으로 초과전류에 의하여 야기되는 발광소자의 질의 저하 및 피해가 발생하지 않는다.

W=W1을 유지하는 제어가 시행되기 때문에 동기검출출력(U)은 d점(=W1)에서 e점으로 감소된다. 동기검출출력에서의 감소는 광섬유 자이로의 감도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 이것은 회피할 수 없는 것이다.

동기검출출력(U)이 종래기술의 경우에서처럼 t3후에도 유지되면, 발광소자출력(W)은 제2도의 파선(d-f)에 의하여 도시되는 것처럼 K^-1에 비례하여 계속 증가된다. 이것은 발광소자의 수명을 상당히 단축시킨다.

(바람직한 실시예의 설명)

제1도와 관련하여, 본 발명에 따른 광섬유 자이로의 신호처리시스템의 바람직한 실시예가 도시된다. 도면에서, 부재번호 1은 집중된 단색광을 발생하는 레이저 다이오드 또는 초발광 다이오드를 포함하는 발광소자를 표시한다. 발광소자(1)로부터의 단색광은 빛을 둘로 나누며 둘로 분할된 빛을 결합하는 분기소자(2)로 전송된다. 단일모드 광섬유(3)는 나선형으로 여러번 감져져서 섬유코일(4)이 된다. 분기소자(2)에 의하여 분할된 빛은 각각 섬유코일(4)의 반대단으로 전송된다. 이 빛들은 시계방향 또는 반시계 방향광으로써 섬유코일(4)을 각각 통과하며 분기소자(2)에서 집중광으로 결합된다. 분기소자(2)로부터의 집중광은 수광소자(6)로 전송된다. 섬유코일(4)의 한쪽끝에 인접한 광섬유를 압전진동기 주위에 감으므로써 위상변조기(5)를 구성한다.

압전진동기의 전극 사이에서 Ω에서 진동하는 변조전압은 위상변조기 구동회로(7)로부터 인가된다. 섬유코일(4)을 통과하는 빛은 2bsin(Ωt)의 위상변조를 받는다. 만약 섬유코일(4)이 Ωc의 회전 각속도로 회전하면 위상차이(δ)이 시계방향과 반시계방향광 사이에서 발생한다. 위상차이(δ)는 다음식으로 주어진다.

δ=aㆍΩc‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(7)

여기서 a는 알려진 상수이다.

그러한 경우에 반시계방향과 시계방향광의 진폭이 E1과 E2라면, 반시계방향광의 파형 함수는 다음식에 의하여 주어진다.

E1ㆍsin{wt+δ/2+2bsinΩ(t+τ/2)}‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(8)

그리고 시계방향광의 파형함수는 다음식에 의하여 주어진다.

E2ㆍsin{wt-δ/2+2bsinΩ(t-τ/2)} ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(9)

τ는 다음식에 의하여 주어진다.

τ= nL/c ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(10)

이때 n은 광섬유의 굴절률, L은 섬유코일(4)의 섬유길이 그리고 c는 빛의 속도이다.

시계방향 및 반시계방향광의 집중광은 수광소자(6)에서 검출되는 것의 제곱근이며 수광소자 출력은 전치증폭기(8)에 의해서 증폭된다. 간략화를 위하여, 이 증폭된 출력은 수광소자출력으로서 언급된다.

상기 위상복조기 구동회로(7)도 또한 복조신호를 캐리어신호발생장치(14)에 전송한다. 이 복조신호에 응하여, 캐리어신호발생장치(14)는 적당한 위상으로 Ω, 2Ω및 4Ω와 같은 각 주파수를 나타낸는 캐리어신호를 발생한다.

캐리어신호발생장치(14)로부터 전송된 Ω의 각 주파수를 나타내는 캐리어 신호에 응하여, 기본파형성분 검출장치(11)가 기본파형성분(P)을 얻기 위하여 수광소자출력을 동기검출한다. 얻어진 기본파형성분(P)은 다음식에 의하여 주어진다.

P = 2ㆍE1ㆍE2ㆍJ1(μ) ㆍ sin(δ)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(11)

여기에서 J1(μ)는 베셀함수이고

μ= 2bsin(Ωτ/2) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(12)

이다.

캐리어 신호발생장치(14)로부터 전송된 2Ω의 각 주파수를 나타내는 캐리어 신호에 응하여, 2개 고조파 검출장치(12)는 2배 고조파 성분(Q)을 얻기 위하여 수광소자출력을 동기검출한다. 얻어진 2배 고조파성분(Q)은 다음식에 의하여 주어진다.

Q = 2ㆍE1ㆍE2ㆍJ2(μ) ㆍ cos(δ)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(13)

캐리어신호발생장치(14)로부터 전송된 4Ω의 각 주파수를 나타내는 캐리어 신호에 응하여, 4배 고조파 검출장치(13)는 4배 고조파 성분(T)을 얻기 위하여 수광소자출력을 동기검출한다. 얻어진 4배 고조파성분(T)은 다음식에 의하여 주어진다.

T = 2ㆍE1ㆍE2ㆍJ4(μ)ㆍcos(δ)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(14)

수광소자출력의 직류성분(D)는 직류검출장치(10)에 의하여 얻어진다. 직류성분(D)은 다음식에 의하여 얻어진다.

D = (E1²+ E2²)/2 + E1ㆍE2ㆍJ0(μ)ㆍcos(δ) ‥‥‥‥‥‥(15)

δ=0일때 Q,T 및 D중의 어느 하나가 U로서 사용될 수 있다. 여기서 직류성분(D)이 U로서 사용된다고 가정한다.

그러면 U=D(δ=0) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(16)

물론, 2배 고조파성분(δ) 또는 4배 고조파성분(T)(δ=0)이 U로서 사용될 수 있다. 식(16)에서 직류성분(D)는 식(15)에 도시된 요인외에도, 광섬유와의 축얼라인먼트, 광섬유의 투과도, 발광소자의 특성 및 전치증폭기의 증폭요인을 포함한다. 상기에서 기술된 것처럼, 이러한 요인들의 곱이 결합계수(K)에 의하여 표현된다. 그래서, U는 결합계수(K)를 포함하는 발광소자출력으로서 생각될 수 있다. U는 검출장치(10,12 및 13)의 신호로서 얻어지기 때문에, 그것은 d,c 전압신호이다.

본 발명에서, 발광소자출력은 발광소자의 측에서 관찰된 것이고 실제 발광소자출력은 2개의 파라미터로서 선택되며 발광소자(1)의 구동전원은 2개의 출력중 어느 하나가 일정하게 유지되도록 하기 위하여 제어된다. 이 목적을 위하여, 발광소자 구동제어장치(9)가 제공된다. 이러한 회로(9)는 상술한 직류성분 검출장치(10)를 포함하여 보조수광소자(15), 전류-전압 변환장치(16), 신호선택장치(17) 및 발광소자구동장치(18)를 더 포함한다.

보조수광소자(15)는 발광소자(1)의 빛을 분기하여 발광소자출력(W)을 직접 측정한다. 이 소자(15)는 온도에 의하여 감도가 변화되지 않아야 한다는 점에 유의해야 한다. 수광소자출력(W)은 전류신호로 변환된다. 전류-전압 변환장치(16)에서, 전류신호는 전압 신호(Lp)로 변환된다. 비록 발광소자(1)로부터 발광된 빛이 전류신호와 전압신호(Lp)로 변환되지만, 전압신호(Lp)가 발광소자출력(W)을 표시하는 변수라는 데에는 변화가 없다. 전압신호(Lp)는 전류-전압변환장치(15)에서 신호선택장치(17)로 전송된다. 또한, 직류 성분 검출장치(10)로부터의 신호(U=(D : δ=0))는 신호선택장치(17)로 전압신호(Ld)로서 전송된다. 발광소자출력(W)을 표시하는 전압신호(Lp)는 전압신호(Ld)에 비교되는 값으로 증폭되거나 감쇄된다. W와 U의 비는 다음과 같이 결정된다. 정상 환경온도에서, W는 U보다 작다. U는 일정하게 유지되어야 하기 때문에, Lp는 Ld보다 작도록 제어된다.

만약 발광소자출력(W)의 안전 상한이 W1으로 가정되면, W는 W1을 초과하지 않도록 제어되어야 한다 정상환경 온도에서, U가 U=U1(상수치)으로 제어되기 때문에, 정상환경온도에서의 발광소자출력(W0)이 결정된다. W1을 W0(W1/W0)로 나눌 수 있으므로, Ld는 다음식에 의하여 결정된다.

Ld=Lp(W1/W0)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(17)

Ld와 Lp는 제2도의 시간(t1 내지 t2)에서의 U 및 W의 값과 각각 같다.

그래서, Lp는 통상 Ld보다 작다. 그러나, 만약 결합계수(K)가 온도변화 때문에 감소되면, Lp는 U가 U=U1(즉, Ld가 일정하게 되도록 제어됨)로서 제어되기 때문에 증가된다. 만약 K가 계속 감소하면, Lp는 계속 증가하고 결국 Ld와 같게된다. 앞서 언급된 신호선택장치(17)는 Lp와 Ld중의 큰값의 선택하고 L1으로서 큰값으로 통과시킨다.

L1=max{Ld,Lp} ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(18)

발광소자 구동장치(18)에서, L1은 소정전압치(V1)가 되도록 제어된다. L1은 Ld 또는 Lp이고 만약 Ld>Lp이면, Ld가 선택된다. 그러한 경우에, U는 상수치(U1)이 되도록 제어된다. Ld>Lp는 W<W1과 등가이며 발광소자출력은 W1보다 작다는 것을 의미한다.

한편 Ld<Lp이면, L1은 Ld이고 그래서 W는 소정치(W1)이 되도록 제어된다. Ld<Lp는 W=W1과 등가이며 발광소자출력이 상한(W1)과 같음을 의미한다.

상기의 기술이 제2도에서 설명한다. 발광소자 구동장치(18)에 의하여 설정된 소정전압(V1)은 W=W1일때 Lp=V1 그리고 U=U1일때 Ld=V1으로서 얻어지는 값이다. 제2도에서 기술된 것처럼, 상기 제어는 만약 Ld와 Lp가 동일정도의 비교치라면 시행될 수 있다. 환경온도가 너무 높거나 낮으면, W는 W1과 같도록 제어되며 발광소자의 구동 전원이 W1을 초과하지 않는다. 그래서, 발광소자의 수명이 연장될 수 있다.

환경온도가 다시 중간온도 영역으로 변화하면, Ld는 K^-1이 감소되기 때문에 Lp보다 더욱 커진다. 그러면, U는 일정하게 되도록 다시 제어된다. 비록 본 발명이 특정 정도를 가지고 기술되었지만, 본 개시는 예에 의하여 단지 이루어진 것이고 구성과 결합 및 부품의 배치 등의 상세한 곳에서의 많은 변화가 특허청구의 범위에서의 발명의 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 광섬유 자이로의 신호처리시스템을 예시하는 블록도 ; 및,

제2도는 신호처리시스템이 제어되는 방법을 설명하기 위하여 사용되는 도이다.

Claims

단색광을 발생하는 발광소자 ; 연속 광섬유를 나선형으로 감아서 형성된 섬유코일 ; 상기 섬유코일의 한쪽 끝에 인접하여 제공되며 상기 광섬유의 일부가 감겨진 주위에 압전진동기를 포함하며 상기 광섬유를 통과하는 빛의 위상을 상기 압전진동기를 확대 및 수축하여 변조하는 위상변조기 ; 상기 단색광을 시계방향과 반시계방향광으로 나누어 상기 섬유코일의 반대단에 상기 시계과 반시계방향광을 각각 전송하여 다시 상기 시계방향 및 반시계방향광을 집중광으로 결합하는 분기소자 ; 상기 집중광의 강도를 검출하는 수광소자 ; 소정복조주파수에서 상기 위상변조기를 구동시키는 위상변조기 구동회로 ; 상기 소정복조주파수와 상기 복조주파수의 정수배 주파수에서 상기 수광소자로부터 얻은 센서신호를 동기 검출하는 동기검출회로 ; 및 상기 발광소자의 출력을 모니터하는 보조수광소자를 포함하며, 발광소자 출력이 소정치 보다 작을 때, 상기 발광소자를 구동시키기 위한 전원을 제어하므로써 상기 수광소자로부터 얻어지는 상기 센서신호의 직류 성분 또는 기본성분의 짝수배가 되는 고주파 성분이 일정하게 되도록 하며, 상기 발광소자출력이 상기 소정치에 도달할때, 상기 발광소자출력을 상기 보조수광소자의 신호에 의해 모니터하여 제어하므로써 그 출력이 상기 소정치를 초과하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유 자이로의 신호처리장치.
제1항에 있어서, 상기 직류성분 또는 기본 성분의 짝수배가 되는 고주파 성분과 상기 발광 소자출력이 서로 비교할 수 있는 값인 것을 특징으로 하는 광섬유 자이로의 신호처리장치.