JPH0731060B2 - Optical interference angular velocity meter for piping - Google Patents
Optical interference angular velocity meter for pipingInfo
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- JPH0731060B2 JPH0731060B2 JP62156330A JP15633087A JPH0731060B2 JP H0731060 B2 JPH0731060 B2 JP H0731060B2 JP 62156330 A JP62156330 A JP 62156330A JP 15633087 A JP15633087 A JP 15633087A JP H0731060 B2 JPH0731060 B2 JP H0731060B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、配管用光干渉角速度計に関し、特に、ガ
ス、水道、電気配管その他設置された配管の方位角、上
下角を計測する配管用光干渉角速度計に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical interference angular velocity meter for piping, and particularly to piping for measuring azimuth and vertical angle of gas, water, electric piping and other installed piping. The present invention relates to an optical interference gyro.
「従来の技術」 都市の地中に埋設されるガス、水道、電気配管その他の
配管の方位角、上下角を計測するに機械式ジャイロを使
用して角速度情報を得ていた。第6図はその様子を示す
図である。第6図において、計測部11は第7図に示され
る如くジャイロセンサ12と制御回路13とより成る。そし
て、制御回路13はジャイロセンサ12を駆動する各電源1
4、15並びにジャイロセンサ12から得られる信号を同期
検波する信号処理部16より成る。モニタパネル17は、計
測部11に対する電源18および計測部11により得られる角
速度情報を受けとって演算回路19において演算し、表示
器21に表示したり或は記録計22へ信号を出力したりす
る。第6図に示される如く、駆動車23は配管24の中を計
測部11を牽引する。計測部11は、牽引されながら方位お
よび上下方向の角速度を検知し、モニタパネル17にその
信号をケーブル25を介して伝送する。モニタパネル17
は、計測部11により得られる角速度情報を積分処理して
方位角および上下角を求め、表示したり或は記録計22に
送信したりする。“Prior Art” A mechanical gyro was used to obtain angular velocity information to measure the azimuth and vertical angle of gas, water, electric pipes and other pipes buried underground in the city. FIG. 6 is a diagram showing the situation. In FIG. 6, the measuring unit 11 is composed of a gyro sensor 12 and a control circuit 13 as shown in FIG. Then, the control circuit 13 controls each power source 1 that drives the gyro sensor 12.
4, 15 and a signal processing unit 16 for synchronously detecting signals obtained from the gyro sensor 12. The monitor panel 17 receives the power source 18 for the measuring unit 11 and the angular velocity information obtained by the measuring unit 11 and performs an arithmetic operation in the arithmetic circuit 19 for displaying on the display 21 or outputting a signal to the recorder 22. As shown in FIG. 6, the drive vehicle 23 pulls the measuring unit 11 through the pipe 24. The measurement unit 11 detects the angular velocity in the azimuth direction and the vertical direction while being pulled, and transmits the signal to the monitor panel 17 via the cable 25. Monitor panel 17
Integrates the angular velocity information obtained by the measuring unit 11 to obtain the azimuth angle and the vertical angle, and displays or transmits it to the recorder 22.
以上の通りの配管用光干渉角速度計の従来例は、計測部
11の制御回路13をモニタパネル17に収納することができ
ない。その理由は以下の通りである。The conventional example of the optical interference angular velocity meter for piping as described above is
The control circuit 13 of 11 cannot be housed in the monitor panel 17. The reason is as follows.
先ず、機械式ジャイロは、スピンモータを回転させるた
めに数ワット程度の2相或は3相の400Hz26V電源を必要
とし、そしてシグナルジェネレータの励磁に12.8kHzの
電源を必要とする。ここで、ジャイロセンサ12と制御回
路13との間を数百mにも及ぶ長尺ケーブルにより接続す
るすると、ケーブル内における電圧降下、ケーブルのゆ
れによる浮遊容量の変動その他の原因によるスピンモー
タおよびシグナルジェネレータを励磁する電源電圧が変
動し、ジャイロの機能、性能を悪化させて好ましくな
い。このケーブル内の電気抵抗を小さく抑えようとする
とケーブルは太くなり、ケーブルが太くなるとケーブル
の重量は増えるので駆動車23を大きくして牽引力を更に
大きくしなければならなくなる。駆動車23は大きくなる
と共にコスト高となる。First, a mechanical gyro requires a two-phase or three-phase 400Hz 26V power supply of several watts to rotate a spin motor, and a 12.8kHz power supply for exciting a signal generator. Here, if the gyro sensor 12 and the control circuit 13 are connected by a long cable of several hundred meters, the spin motor and the signal due to the voltage drop in the cable, the fluctuation of the stray capacitance due to the fluctuation of the cable and other causes. The power supply voltage for exciting the generator fluctuates, which deteriorates the function and performance of the gyro, which is not preferable. If the electric resistance in the cable is to be suppressed to be small, the cable becomes thick, and if the cable becomes thick, the weight of the cable increases. Therefore, it is necessary to enlarge the driving vehicle 23 to further increase the traction force. The drive vehicle 23 becomes large and costly.
そして、数゜/時程度の微小入力角速度における微小信
号を数100mのケーブルを介して性能劣化なしに伝送する
ことは、外来雑音により妨害されて困難である。Then, it is difficult to transmit a minute signal at a minute input angular velocity of about several degrees / hour through a cable of several hundred meters without performance deterioration because it is disturbed by external noise.
以上の通りの配管用光干渉角速度計の従来例は計測部11
を小型化することができず、100mmφ程度以上の太い配
管の計測にしか適用することができない。それ以下の細
管の方位角、上下角の計測をすることができなかった。
そして、計測部11を移動するに駆動車23を必要とし、そ
の上に駆動車23も大型の牽引力の大きなものを必要とす
る。The conventional example of the optical interference angular velocity meter for piping as described above is the measuring unit 11
Can not be downsized, and can only be applied to measurement of thick pipes of 100 mmφ or more. It was not possible to measure the azimuth angle and vertical angle of the smaller tubes.
The moving vehicle 23 is required to move the measuring unit 11, and the driving vehicle 23 also needs a large traction force.
一方、機械式ジャイロと同様に角速度を検出することが
できる光干渉角速度計が提案されている。第8図を参照
して光干渉角速度計を説明するに、光源26から出射した
光27は、光分配結合器28および偏光子29を通って光分配
結合器31に到り、ここにおいて左右逆向きに伝搬する光
33、34に分岐され、1回以上巻回された角速度検出用光
ファイバコイル32に供給される。これらの左右両光は、
角速度検出用光ファイバコイル32の片端に配置された位
相変調器35により位相変調される。これら両光33、34は
その後再び光分配結合器31により結合されて干渉する。
この干渉光は偏光子29および光分配結合器28を通って光
電変換回路36に到達する。光電変換回路36に到達した干
渉光I0は、 I0=C{1−cosΔφ(J0(x)+2J2(x)cos2ωt′ +…+2J2m(x)cos2mωt′+…) +sinΔφ(2J1(x)sinωt′ +2J3(x)sin3ωt′ +…+2J2m−1(x)sin(2m−1)ωt′+…)} …
(1) となる。On the other hand, an optical interference gyro that can detect an angular velocity like a mechanical gyro has been proposed. To describe the optical interference gyro with reference to FIG. 8, the light 27 emitted from the light source 26 reaches the optical distribution coupler 31 through the optical distribution coupler 28 and the polarizer 29, and here the left and right sides are reversed. Light propagating in the direction
It is branched into 33 and 34 and supplied to the optical fiber coil 32 for angular velocity detection wound one or more times. These left and right lights,
The phase is modulated by the phase modulator 35 arranged at one end of the angular velocity detecting optical fiber coil 32. These two lights 33 and 34 are then again combined by the light distribution coupler 31 and interfere with each other.
The interference light reaches the photoelectric conversion circuit 36 through the polarizer 29 and the light distribution coupler 28. The interference light I 0 that has reached the photoelectric conversion circuit 36 is I 0 = C {1-cosΔφ (J 0 (x) + 2J 2 (x) cos2ωt ′ + ... + 2J 2m (x) cos2mωt ′ + ...) + sin Δφ (2J 1 (X) sin ωt '+ 2J 3 (x) sin 3ωt' + ... + 2J 2m-1 (x) sin (2m-1) ωt '+ ...)} ...
(1)
ここでC;定数 Jn;n次のベッセル関数(n=0,1,2,3…) x;2Asinπf0τ A;変調指数 τ;角速度検出用光ファイバコイル32を通る光の伝搬時
間 f0;位相変調器35の駆動周波数 t′;t−τ/2 Δφ;角速度検出用光ファイバコイル32を互に逆方向に
伝搬した両光33′,34′間の位相差 R;角速度検出用光ファイバコイル32の半径 L;ループ状に構成された角速度検出用光ファイバコイル
32の長さ C;光速 λ;光の波長 式(1)から明らかな如く、干渉光I0にはcosΔφに比
例する項およびsinΔφに比例する項が含まれている。
干渉光I0は光電気変換回路36において光電変換される。
電気信号に変換された信号はJ1(x)sinΔφに比例し
た信号V1を端子37に取り出すべく、同期検波回路38にお
いて発振器39の出力により同期検波される。発振器39は
位相変調器35に対して変調信号を供給する。Where C; constant J n ; Bessel function of the nth order (n = 0,1,2,3 ...) x; 2Asinπf 0 τ A; modulation index τ; propagation time f of light passing through the optical fiber coil 32 for angular velocity detection 0 ; Drive frequency of phase modulator 35 t ′; t−τ / 2 Δφ; Phase difference between both lights 33 ′ and 34 ′ propagating in the optical fiber coil 32 for angular velocity detection in opposite directions. R: Radius of optical fiber coil 32 for angular velocity detection L; Optical fiber coil for angular velocity detection configured in a loop
Length of 32 C; speed of light λ; wavelength of light As is apparent from the equation (1), the interference light I 0 includes a term proportional to cos Δφ and a term proportional to sin Δφ.
The interference light I 0 is photoelectrically converted in the photoelectric conversion circuit 36.
The signal converted into the electric signal is synchronously detected by the output of the oscillator 39 in the synchronous detection circuit 38 in order to take out the signal V 1 proportional to J 1 (x) sin Δφ to the terminal 37. The oscillator 39 supplies a modulation signal to the phase modulator 35.
ここで、光干渉角速度計の光学路は、通常、光ファイバ
により構成される。この光ファイバとしては、光の位相
情報を確実に伝送するために、光の偏波面を保持する性
質を持った定偏波光ファイバが通常使用される。別の技
術として、光源26から出射した光を無偏光にし、光干渉
角速度計の光学路に単一モード光ファイバを使用する方
法がある。この場合、偏光子29は不要である。Here, the optical path of the optical coherence gyro is usually composed of an optical fiber. As this optical fiber, in order to reliably transmit the phase information of the light, a constant polarization optical fiber having a property of retaining the polarization plane of the light is usually used. Another technique is to make the light emitted from the light source 26 unpolarized and use a single mode optical fiber in the optical path of the optical coherence gyro. In this case, the polarizer 29 is unnecessary.
この発明は、計測部の小型化、軽量化を計り、細管にお
ける方位角、上下角の計測を可能とし、駆動車を小型化
し或は駆動車を不要とし、その上に外来雑音の影響を受
けない配管用光干渉角速度計を提供するものである。The present invention makes it possible to measure the azimuth angle and the vertical angle of a thin tube by reducing the size and weight of the measuring unit, reduce the size of the driving vehicle or eliminate the need for the driving vehicle, and receive the influence of external noise. The present invention provides an optical interference gyro for pipes.
「問題点を解決するための手段」 光源26と、光分配結合器28と、干渉光の光強度を電気信
号として検出する光電気変換回路36とを有する制御回路
41を具備し、長尺の第1の光ファイバ44および第2の光
ファイバ47を被覆材により保護した光ケーブル43を具備
し、光源26から長尺の第1の光ファイバ44を介して伝搬
してきた光の内の一方の偏光を選択的に通過させる偏光
子29と、少なくとも1周する角速度検出用光ファイバコ
イル32と、偏光子29から放射される偏光を角速度検出用
光ファイバコイル32に対して右廻り光33および左廻り光
34に分岐すると共に角速度検出用光ファイバコイル32を
伝搬してきた右廻り光と左廻り光とを干渉させる光分配
結合器31とを有し、光分配結合器31直前に偏光子29を配
置し、前記光分配結合器31と前記角速度検出用光ファイ
バコイル32の一端との間にこれらに縦続的に配されて右
廻り光と左廻り光に位相変化を与える位相変調器35を配
置した角速度検出部42を具備する配管用光干渉角速度計
において、 前記制御回路41は、更に、前記位相変調器35を駆動する
発振回路45と、発振回路45から出力される変調信号を光
の強度変化に変化する電気光変換回路46とを有し、前記
角速度検出部42は、更に、前記電気光変換回路46から出
射される光の強度を電気信号として検出し前記位相変調
器35の駆動信号を発生する光電変換回路48を有し、前記
電気光変換回路46と前記光電変換回路48とを長尺の第2
の光ファイバ47により接続し、角速度検出部42は球状の
角速度検出部筐体63内に収容されるものである配管用光
干渉角速度計を構成した。"Means for Solving the Problems" A control circuit having a light source 26, an optical distribution coupler 28, and an optoelectric conversion circuit 36 for detecting the light intensity of the interference light as an electric signal.
An optical cable 43 that includes the first optical fiber 44 and the second optical fiber 47, which are protected by a coating material, is transmitted from the light source 26 through the long first optical fiber 44. To the angular velocity detecting optical fiber coil 32, and a polarizer 29 that selectively passes one polarized light of the polarized light, an angular velocity detecting optical fiber coil 32 that makes at least one round, and a polarized light emitted from the polarizer 29 to the angular velocity detecting optical fiber coil 32. Right-handed light 33 and left-handed light
It has a light distribution coupler 31 that interferes with the clockwise light and the counterclockwise light that have propagated through the angular velocity detection optical fiber coil 32 while branching into 34, and the polarizer 29 is arranged immediately before the light distribution coupler 31. , An angular velocity provided with a phase modulator 35 arranged in cascade between the optical distributor / coupler 31 and one end of the angular velocity detecting optical fiber coil 32 to apply a phase change to the clockwise light and the counterclockwise light. In the optical interference velocimeter for piping provided with the detection unit 42, the control circuit 41 further, an oscillation circuit 45 for driving the phase modulator 35, and a modulation signal output from the oscillation circuit 45 to change the light intensity. And a changing electro-optical conversion circuit 46, the angular velocity detection unit 42 further detects the intensity of light emitted from the electro-optical conversion circuit 46 as an electric signal and generates a drive signal for the phase modulator 35. Having a photoelectric conversion circuit 48, and the electro-optical conversion circuit 46 and Serial photoelectric conversion circuit 48 and the second elongate
And the angular velocity detecting section 42 is housed in a spherical angular velocity detecting section housing 63, which constitutes an optical interference angular velocity meter for piping.
そして、前記角速度検出部42と前記制御回路41とを複数
対具備する配管用光干渉角速度計を構成した。Then, a piping optical interference angular velocity meter including a plurality of pairs of the angular velocity detection unit 42 and the control circuit 41 is configured.
「実施例」 第1図を参照して、先ず、この発明を構成する回路構成
から説明する。第1図はこの発明の配管用光干渉角速度
計の回路構成を説明するものである。第1図において、
制御回路41は、光源26、光分配結合器28、光電変換回路
36、および同期検波回路38より成る。角速度検出部42
は、偏光子29、光分配結合器31、角速度検出用光ファイ
バコイル32および位相変調器35より成る。制御回路41と
角速度検出部42とは長尺の光ケーブル43中の光ファイバ
44により接続される。[Embodiment] First, with reference to FIG. 1, a circuit configuration of the present invention will be described. FIG. 1 illustrates the circuit configuration of the optical interference angular velocity meter for piping of the present invention. In FIG.
The control circuit 41 includes a light source 26, a light distribution coupler 28, and a photoelectric conversion circuit.
36 and a synchronous detection circuit 38. Angular velocity detector 42
Is composed of a polarizer 29, an optical distribution coupler 31, an angular velocity detecting optical fiber coil 32, and a phase modulator 35. The control circuit 41 and the angular velocity detector 42 are the optical fibers in the long optical cable 43.
Connected by 44.
位相変調器35を駆動する変調信号は制御回路41中の発振
器45により発生され、これを電気光変換回路46において
光の強度変化に変換後、光ケーブル43中の光ファイバ47
を介して角速度検出部42に伝送し、光電変換回路48によ
り再び電気信号に変換して位相変調器35に印加する。な
お、ここにおいて使用される光ファイバ47は、光の強度
変化を伝送するためのものであるから、特に定偏波光フ
ァイバ或は単一モード光ファイバである必要はなく、マ
ルチモード光ファイバとすることができる。ここで、電
池49は光電変換回路48を駆動するためのものであり、負
荷である位相変調器35に印加する電圧は0.7Vrms程度で
あって電力を殆ど消費しないものであるので、ボタン電
池を使用することができる。A modulation signal for driving the phase modulator 35 is generated by an oscillator 45 in a control circuit 41, which is converted into a light intensity change in an electro-optical conversion circuit 46, and then an optical fiber 47 in an optical cable 43.
Is transmitted to the angular velocity detecting section 42 via the signal, is converted into an electric signal again by the photoelectric conversion circuit 48, and is applied to the phase modulator 35. Since the optical fiber 47 used here is for transmitting a change in the intensity of light, it does not need to be a constant polarization optical fiber or a single mode optical fiber, but a multimode optical fiber. be able to. Here, the battery 49 is for driving the photoelectric conversion circuit 48, and the voltage applied to the phase modulator 35, which is a load, is about 0.7 Vrms and consumes almost no power. Can be used.
第2図は、光ケーブル11の断面例を示す図である。抗張
力体51の外周に緩衝層52を介して複数の光ファイバ53が
配され、これら光ファイバ53の外周に介在物54を介して
緩衝層55が配され、その外周に外被56が設けられる。光
ファイバ53を束ね、被覆材により保護することにより、
光ファイバ53を長尺に亘って引き回すことができるに到
り、長尺の配管の方位角および上下角の計測をすること
ができる。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section of the optical cable 11. A plurality of optical fibers 53 are arranged on the outer circumference of the tensile strength member 51 via the buffer layer 52, a buffer layer 55 is arranged on the outer circumference of these optical fibers 53 via the inclusions 54, and a jacket 56 is provided on the outer circumference thereof. . By bundling the optical fibers 53 and protecting them with a covering material,
Since the optical fiber 53 can be drawn over a long length, the azimuth angle and the vertical angle of a long pipe can be measured.
長尺の光ファイバの光の伝送損失についてみると、クラ
ッド径が125μmの定偏波光ファイバは−2db/km程度で
あり、数百mを引き回わしても伝送損失は問題とはなら
ない。光ケーブル43内の定偏波光ファイバは、小径に曲
げる必要がないから後述する細径化高比屈折率を持った
定偏波光ファイバを使用する必要はない。Looking at the optical transmission loss of a long optical fiber, the polarization loss of a constant polarization optical fiber having a cladding diameter of 125 μm is about −2 db / km, and the transmission loss does not pose a problem even if it is run for several hundred meters. Since it is not necessary to bend the fixed polarization optical fiber in the optical cable 43 into a small diameter, it is not necessary to use a fixed polarization optical fiber having a small diameter and a high relative refractive index described later.
次に、角速度検出部42の大きさについて説明する。角速
度検出用光ファイバコイル32は巻枠に光ファイバを多数
回巻回したものより成り、その直径および光ファイバ長
は、角速度検出部42の大きさおよび角速度検知感度を決
定する。角速度検出用光ファイバコイル32に使用される
光ファイバは、光の位相情報を確実に伝送するために光
の偏波面を定偏波光ファイバが使われる。定偏波光ファ
イバは、第3図で示される如く、コア57の両側に設けら
れた応力付与部58によりコア57に複屈折性を付与し、伝
搬する光の偏波保持性が高められている。応力付与部58
はクラッド59内にあり、クラッド58の外周にシリコン樹
脂層61が形成され、その外周に紫外線硬化樹脂層62が形
成されている。Next, the size of the angular velocity detector 42 will be described. The angular velocity detecting optical fiber coil 32 is formed by winding a plurality of optical fibers around a winding frame, and the diameter and the optical fiber length thereof determine the size of the angular velocity detecting section 42 and the angular velocity detecting sensitivity. The optical fiber used for the optical fiber coil 32 for angular velocity detection is a constant polarization optical fiber having a polarization plane of light in order to reliably transmit phase information of the light. In the polarization-maintaining optical fiber, as shown in FIG. 3, the stress imparting portions 58 provided on both sides of the core 57 impart birefringence to the core 57 to enhance the polarization maintaining property of the propagating light. . Stress applying part 58
Is in the clad 59, a silicon resin layer 61 is formed on the outer circumference of the clad 58, and an ultraviolet curable resin layer 62 is formed on the outer circumference thereof.
角速度検出部42の寸法をできる限り小さく、角速度検知
感度をそこなわずに光ファイバをコイル化するには、光
ファイバを小径に巻回したことにより、伝送損失および
定偏波光ファイバの偏波保持性能を示すクロストークそ
の他の光ファイバの性能が光干渉角速度径の機能性能に
著しく影響を与える程劣化しないことが必要である。表
1は、光ファイバを小径に巻回しても性能劣化が小さく
なる様に、通常の定偏波光ファイバ(クラッド径125μ
m、コア/クラッドの比屈折率差0.3〜0.4%)より細径
化(クラッド径80μm)とし、高比屈折率差(0.8%)
をはかった定偏波光ファイバの特性データを示す。To reduce the size of the angular velocity detector 42 as much as possible and coil the optical fiber without compromising the angular velocity detection sensitivity, the optical fiber is wound into a small diameter to reduce transmission loss and polarization-maintaining of the polarization-maintaining optical fiber. It is necessary that the performance of the optical fiber such as crosstalk and other optical fibers does not deteriorate so much that it significantly affects the functional performance of the optical interference angular velocity diameter. Table 1 shows that a normal polarization-maintaining optical fiber (clad diameter 125 μm is used so that the performance deterioration is small even if the optical fiber is wound in a small diameter.
m, core / cladding relative refractive index difference of 0.3 to 0.4%), with a smaller diameter (cladding diameter 80 μm), high relative refractive index difference (0.8%)
The characteristic data of the polarization-maintaining optical fiber is shown.
表1の特性データによると、巻径を20mmφにしても伝送
損失の増加は1km巻回して0.3dbであり、殆ど問題とはな
らない。一方、クロストークは、巻径が50mmφの場合は
殆ど劣化しないが、巻径を更に小さくしていくと大きく
なる。しかし、20mmφに巻回した上述の定偏波光ファイ
バは、200mmφに巻回した従来の定偏波光ファイバ(ク
ラッド径125μm、コア/クラッドの比屈屈折率差0.3〜
0.4)のクロストークと同程度である。ところで、過去
において上記20mmφに巻回した時のクロストークと同程
度のクロストークを有する従来の定偏波光ファイバを使
って光干渉角速度計を試作し、角速度検出量0.01゜/時
の高感度を有する光干渉角速度計が試作されていること
から、表1のクロストークの増大は、光干渉角速度計と
しては問題とはならない。 According to the characteristic data of Table 1, even if the winding diameter is 20 mmφ, the increase in transmission loss is 0.3 db after winding 1 km, which is hardly a problem. On the other hand, crosstalk hardly deteriorates when the winding diameter is 50 mmφ, but increases when the winding diameter is further reduced. However, the above-mentioned fixed polarization optical fiber wound around 20 mmφ is a conventional fixed polarization optical fiber wound around 200 mmφ (clad diameter 125 μm, core / clad relative refractive index difference 0.3 to
It is about the same as the crosstalk in 0.4). By the way, in the past, an optical interference angular velocity meter was prototyped using a conventional polarization-maintaining optical fiber having a crosstalk similar to that when wound around the above 20 mmφ, and a high sensitivity of 0.01 ° / hour of angular velocity detection was obtained. Since the optical interference angular velocity meter has a prototype, the increase in crosstalk in Table 1 is not a problem for the optical interference angular velocity meter.
第4図および第5図はこの発明の配管用光干渉角速度計
の内の特に角速度検出部の形状構造例を説明する図であ
る。FIG. 4 and FIG. 5 are views for explaining an example of the shape and structure of the angular velocity detecting section in the optical interference angular velocity meter for piping according to the present invention.
角速度検出部42は、用途によっては、検出する入力角速
度の方向が1方向のみならず直交する3方向である場合
もある。この場合、角速度検出部42と制御回路部41とは
3対必要とされ、これに対応して光ケーブル43も3対必
要とされる。第4図および第5図に示される配管用光干
渉角速度計は検出する入力角速度の方向が直交する2方
向である場合を示す。第4図は角速度検出部および配管
のY軸方向の断面を示し、第5図は角速度検出部のX軸
方向の断面を示す図である。Depending on the application, the angular velocity detecting section 42 may detect the input angular velocity not only in one direction but in three orthogonal directions. In this case, three pairs of the angular velocity detecting section 42 and the control circuit section 41 are required, and correspondingly, three pairs of the optical cables 43 are required. The optical interference angular velocity meter for piping shown in FIGS. 4 and 5 shows a case where the directions of the input angular velocity to be detected are two directions orthogonal to each other. FIG. 4 shows a cross section of the angular velocity detecting section and the pipe in the Y-axis direction, and FIG. 5 shows a cross section of the angular velocity detecting section in the X-axis direction.
第4図および第5図において、球状の角速度検出部筐体
63内には、これと同軸心的にY軸角速度検出用光ファイ
バコイル32yが配置され、このコイル32yのボビンの内部
には軸心がこれと直角なX軸角速度検出用光ファイバコ
イル32xが配置され、そのボビンの内部にはこれと同軸
心的に位相変調器35が配置されている。角速度検出部筐
体63は車輪64を介して配管24内に移動自在に配置され、
その進行方向に対して後方向に光ケーブル43が導出され
ている。In FIGS. 4 and 5, a spherical angular velocity detector housing
An optical fiber coil 32y for detecting the Y-axis angular velocity is arranged coaxially with the coil 63 within the bobbin of the coil 32y, and an optical fiber coil 32x for detecting the X-axis angular velocity whose axis is perpendicular to the coil is formed inside the bobbin. The bobbin is provided with a phase modulator 35 coaxially therewith. The angular velocity detector housing 63 is movably arranged in the pipe 24 via wheels 64,
The optical cable 43 is led out in the rear direction with respect to the traveling direction.
上述した通りの角速度検出部42の筐体を球状の筐体とす
ると、配管24が90゜に屈曲せしめられていてもそこを比
較的容易に通過することができる様になる。内側のX軸
角速度検出用光ファイバコイル32xの巻径を20mmφとす
ると、角速度検出部42の外形を直径50mmφ程度にするこ
とができる。If the casing of the angular velocity detecting unit 42 as described above is a spherical casing, even if the pipe 24 is bent at 90 °, it can pass therethrough relatively easily. When the winding diameter of the inner X-axis angular velocity detecting optical fiber coil 32x is 20 mmφ, the outer shape of the angular velocity detecting section 42 can be about 50 mmφ.
「発明の効果」 以上の通りであって、機械式ジャイロを使用した配管の
方位角および上下角の計測は、径が100mmφ程度以上の
管について可能であった。しかし、ガス管は50mmφ程度
のものが大部分を占め、その径の管の方位角および上下
角の計測が可能である計測部を構成することが要請され
ていた。この発明による配管用光干渉角速度計はその角
速度検出部の球状の筐体の外形を直径50mmφ程度とする
ことができるものであり、これにより50mmφの配管の方
位角および上下角の計測は容易に実行することができ
る。[Advantages of the Invention] As described above, measurement of the azimuth angle and vertical angle of a pipe using a mechanical gyro was possible for a pipe having a diameter of about 100 mmφ or more. However, most of the gas pipes have a diameter of about 50 mmφ, and it has been required to construct a measuring unit capable of measuring the azimuth angle and the vertical angle of the pipe having that diameter. The optical interference angular velocity meter for piping according to the present invention can make the outer shape of the spherical casing of the angular velocity detecting portion have a diameter of about 50 mmφ, which makes it easy to measure the azimuth angle and the vertical angle of the 50 mmφ piping. Can be executed.
そして、都市の地中に埋設されるガス、水道、電気配管
その他の配管は一般に外部の電磁界に曝されるところに
埋設設置ており、管内を走行する配管用光干渉角速度計
の角速度検出部もこの電磁界に曝されることとなる。と
ころが、この発明の配管用光干渉角速度計は光ファイバ
ケーブルによる光信号伝送をするものであるから、通常
の電線ケーブルによる場合は問題とされた外部からの電
磁干渉に起因する雑音の影響は受けないものとなった。The gas, water, electric pipes, and other pipes buried in the underground of the city are generally buried in places exposed to the external electromagnetic field, and the angular velocity detection unit of the optical interference angular velocity meter for pipes running inside the pipes is installed. Will also be exposed to this electromagnetic field. However, since the optical interference angular velocity meter for piping of the present invention transmits an optical signal by an optical fiber cable, it is not affected by noise caused by electromagnetic interference from the outside, which is a problem when using an ordinary electric wire cable. It became nothing.
また、この発明による配管用光干渉角速度計は、構成す
る回路部品を配管内を移動する角速度検出部42側から極
力制御部41側に移行し、角速度検出部42を小径軽量に構
成したことに加えて、信号の媒体を電線ケーブルから光
ファイバケーブルに置換したことにより、牽引されるも
のの重量をおおきく軽減することができたことにより、
牽引車23を牽引力の小さい小型のものを使用することが
できることとなった。或は、牽引車を使用せずに太めの
鋼線により角速度検出部42を管内に押し込む駆動方法も
採用することができる。Further, the optical interference angular velocity meter for piping according to the present invention is configured such that the circuit parts constituting the same are moved from the angular velocity detecting portion 42 side moving in the pipe to the control portion 41 side as much as possible, and the angular velocity detecting portion 42 is configured to have a small diameter and light weight. In addition, by replacing the electric wire cable with the optical fiber cable as the signal medium, it was possible to significantly reduce the weight of the towed object,
It has become possible to use a small towing vehicle 23 having a small traction force. Alternatively, a driving method in which the angular velocity detecting section 42 is pushed into the pipe with a thick steel wire without using a towing vehicle can also be adopted.
更に、この発明は、角速度検出用光ファイバコイル32に
対して右廻り光および左廻り光に分岐する光分配結合器
31直前に偏光子29を配置して、これにより光源26から長
尺の光ファイバ44を介して伝搬してきた光の内の一方の
偏光を選択的に通過させる様に構成した。従って、光分
配結合器31を介して角速度検出用光ファイバコイル32に
送り込まれる右廻り光および左廻り光は完全に同一偏向
モードの同一偏波状態にあることとなり、光ファイバジ
ャイロ性能を確保する上において大変に好都合である。Further, the present invention is an optical distribution coupler that splits the optical fiber coil 32 for angular velocity detection into right-handed light and left-handed light.
A polarizer 29 is arranged immediately before 31 so that one of the polarized lights of the light propagated from the light source 26 through the long optical fiber 44 is selectively passed. Therefore, the right-handed light and the left-handed light sent to the angular velocity detecting optical fiber coil 32 via the optical distributor / coupler 31 are completely in the same polarization state in the same deflection mode, and the optical fiber gyro performance is secured. Very convenient above.
第1図はこの発明による光干渉角速度計の一例を示すブ
ロック図、第2図は光ケーブルの一例を示す断面図、第
3図は定偏波光ファイバの一例を示す断面図、第4図は
この発明の光干渉角速度計の角速度検出部の構造例を示
す断面図、第5図は第4図のAA線断面図、第6図は従来
の機械式ジャイロを使用した配管の方向および上下角の
計測システムを示す概略図、第7図は第6図の機能的構
成を示すブロック図、第8図は従来の光干渉角速度計の
例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of an optical interference gyro according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of an optical cable, FIG. 3 is a sectional view showing an example of a constant polarization optical fiber, and FIG. FIG. 5 is a sectional view showing an example of the structure of the angular velocity detecting portion of the optical interference angular velocity meter of the invention, FIG. 5 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing the direction and vertical angle of the pipe using the conventional mechanical gyro. FIG. 7 is a schematic diagram showing a measurement system, FIG. 7 is a block diagram showing the functional configuration of FIG. 6, and FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional optical interference angular velocity meter.
Claims (2)
を電気信号として検出する光電気変換回路とを有する制
御回路を具備し、 長尺の第1の光ファイバおよび第2の光ファイバを被覆
材により保護した光ケーブルを具備し、 光源から長尺の第1の光ファイバを介して伝搬してきた
光の内の一方の偏光を選択的に通過させる偏光子と、少
なくとも1周する角速度検出用光ファイバコイルと、偏
光子から放射される偏光を角速度検出用光ファイバコイ
ルに対して右廻り光および左廻り光に分岐すると共に角
速度検出用光ファイバコイルを伝搬してきた右廻り光と
左廻り光とを干渉させる光分配結合器とを有し、光分配
結合器直前に偏光子を配置し、光分配結合器と角速度検
出用光ファイバコイルの一端との間にこれらに縦続的に
配されて右廻り光と左廻り光に位相変化を与える位相変
調器を配置した角速度検出部を具備する配管用光干渉角
速度計において、 制御回路は、更に、位相変調器を駆動する発振回路と、
発振回路から出力される変調信号を光の強度変化に変化
する電気光変換回路とを有し、 角速度検出部は、更に、電気光変換回路から出射される
光の強度を電気信号として検出し位相変調器の駆動信号
を発生する光電変換回路を有し、 電気光変換回路と光電変換回路とを長尺の第2の光ファ
イバにより接続し、 角速度検出部は球状の角速度検出部筐体内に収容される
ものである、 ことを特徴とする配管用光干渉角速度計。1. A control circuit having a light source, a light distribution coupler, and a photoelectric conversion circuit for detecting the light intensity of interference light as an electric signal, comprising a long first optical fiber and a second optical fiber. An optical cable having an optical fiber protected by a covering material is provided, and at least one round is made with a polarizer that selectively passes one polarized light of the light propagated from the light source through the long first optical fiber. The optical fiber coil for angular velocity detection and the right-handed light that has propagated through the optical fiber coil for angular velocity detection while branching the polarized light emitted from the polarizer into the clockwise light and the counterclockwise light with respect to the optical fiber coil for angular velocity detection. A light distributing coupler for interfering with the counterclockwise light is arranged, and a polarizer is arranged immediately before the light distributing coupler, and the light distributing coupler and one end of the optical fiber coil for angular velocity detection are cascaded between them. Arranged clockwise In piping optical interference gyro comprising an angular velocity detecting portion disposed to a phase modulator for changing the phase of light and the counterclockwise light, the control circuit further includes an oscillation circuit for driving the phase modulator,
The electro-optical conversion circuit that changes the modulation signal output from the oscillation circuit into a change in light intensity, and the angular velocity detection unit further detects the intensity of light emitted from the electro-optical conversion circuit as an electrical signal It has a photoelectric conversion circuit that generates a drive signal for the modulator, and the electro-optical conversion circuit and the photoelectric conversion circuit are connected by a long second optical fiber, and the angular velocity detection unit is housed in a spherical angular velocity detection unit housing. An optical interference angular velocity meter for piping, characterized in that
光干渉角速度計において、角速度検出部と制御回路とを
複数対具備することを特徴とする配管用光干渉角速度
計。2. An optical interference angular velocity meter for piping according to claim 1, comprising a plurality of pairs of angular velocity detectors and control circuits.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156330A JPH0731060B2 (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Optical interference angular velocity meter for piping |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156330A JPH0731060B2 (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Optical interference angular velocity meter for piping |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01471A JPH01471A (en) | 1989-01-05 |
| JPS64471A JPS64471A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0731060B2 true JPH0731060B2 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=15625421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62156330A Expired - Lifetime JPH0731060B2 (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Optical interference angular velocity meter for piping |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731060B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61167517U (en) * | 1985-04-04 | 1986-10-17 |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP62156330A patent/JPH0731060B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64471A (en) | 1989-01-05 |
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