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JPH087070B2 - Phase modulation optical fiber gyro - Google Patents
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JPH087070B2 - Phase modulation optical fiber gyro - Google Patents

Phase modulation optical fiber gyro

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JPH087070B2
JPH087070B2 JP1079107A JP7910789A JPH087070B2 JP H087070 B2 JPH087070 B2 JP H087070B2 JP 1079107 A JP1079107 A JP 1079107A JP 7910789 A JP7910789 A JP 7910789A JP H087070 B2 JPH087070 B2 JP H087070B2
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幸三 西川
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動車両等に搭載された回転角速度を検出
するための光ファイバジャイロに関し、さらに詳しく
は、光源と光源からの光を左右両回りに伝播させる光路
とからなる光学系と、前記光学系に設けられ所定の周波
数で駆動する位相変調器と、前記光学系からの光出力信
号を電気信号に変換する光電変換部と、前記光電変換部
の出力信号のうち所定の周波数成分を抽出し角速度演算
を行なう信号処理部とからなる位相変調方式の光ファイ
バジャイロに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical fiber gyro for detecting a rotational angular velocity mounted on a moving vehicle or the like, and more specifically, a light source and light from the right and left sides. An optical system including an optical path propagating around, a phase modulator provided in the optical system and driven at a predetermined frequency, a photoelectric conversion unit converting an optical output signal from the optical system into an electric signal, and the photoelectric converter. The present invention relates to a phase modulation type optical fiber gyro including a signal processing unit that extracts a predetermined frequency component from an output signal of a conversion unit and performs angular velocity calculation.

〔従来の技術〕 この種の位相変調方式の光ファイバジャイロは、以下
の原理に基づき回転角速度を検出するものである。
[Prior Art] An optical fiber gyro of this type of phase modulation system detects a rotational angular velocity based on the following principle.

すなわち、前記光学系に角速度Ωで回転が加わると、
サグナック(Sagnac)効果により、前記光路を左右両回
りに伝般する光に位相差△θが生ずる。このとき、角速
度Ωと位相差Δθの関係は △θ=(8πA/λc)Ω (1) A:光路の取り囲む面積 C:真空中の光速 λ:真空中の波長 なる式が成立つ。
That is, when the optical system is rotated at an angular velocity Ω,
Due to the Sagnac effect, a phase difference Δθ occurs in the light propagating in both the left and right directions in the optical path. At this time, the relationship between the angular velocity Ω and the phase difference Δθ is Δθ = (8πA / λc) Ω (1) A: Area surrounded by optical path C: Light velocity in vacuum λ: Wavelength in vacuum

前記位相変調器による変調電圧f(t)を f(t)=bsin ωmt (2) b:変調度 ωm:変調角周波数 とすると、前記光路を通過する光は、右回りと左回りで
φだけ位相変調の位相がずれる。
When the modulation voltage f (t) by the phase modulator is f (t) = bsin ω mt (2) b: modulation degree ω m : modulation angular frequency, the light passing through the optical path is clockwise or counterclockwise. The phase of the phase modulation deviates by φ.

φ=ωτ=nlωmc=2πfmn/c (3) τ:光の通過時間 l:ファイバ長 n:屈折率 fm:変調周波数 前記光学系の光出力を光電変換部にて電気信号に変換
すると、 S(△θ,t)=|E1sin{ωt+△θ/2 +bsin(ω+φ/2)}+E2sin{ωt−△θ/2 +bsin(ω−φ/2)}|2 =1/2(E1 2+E2 2) +E1E2J0(2bsin(φ/2))cos△θ (DCレベル信号分) +2E1E2J1(2bsin(φ/2))sin△θcosωmt (基本周波数成分S1) +2E1E2J2(2bsin(φ/2))cos△θcos2ωmt (第2高周波成分S2) +2E1E2J3(2bsin(φ/2))sin△θcos3ωmt (第3高周波成分S3) +2E1E2J4(2bsin(φ/2))cos△θcos4ωmt (第4高周波成分S4) + ……(4) となる。ここでJnはベッセル関数である。
φ = ω m τ = n lω m c = 2πf m n / c (3) τ: light transit time l: fiber length n: refractive index f m : modulation frequency The optical output of the optical system is electrically converted by the photoelectric conversion unit. When converted to a signal, S (Δθ, t) = | E 1 sin {ωt + Δθ / 2 + bsin (ω m + φ / 2)} + E 2 sin {ωt−Δθ / 2 + bsin (ω m −φ / 2 )} | 2 = 1/2 (E 1 2 + E 2 2 ) + E 1 E 2 J 0 (2bsin (φ / 2)) cos △ θ (DC level signal) + 2E 1 E 2 J 1 (2bsin (φ / 2)) sin △ θ cosω m t (fundamental frequency component S 1 ) + 2E 1 E 2 J 2 (2bsin (φ / 2)) cos △ θcos 2ω m t (second high frequency component S 2 ) + 2E 1 E 2 J 3 (2bsin (φ / 2)) sin △ θcos3ω m t ( third high-frequency component S 3) + 2E 1 E 2 J 4 (2bsin (φ / 2)) cos △ θcos4ω m t ( fourth high frequency component S 4) + ...... ( 4) Where Jn is the Bessel function.

(4)式のうち、基本周波数成分S1及び第2高周波成
分S2を抽出することにより、△θが求まる。
Δθ can be obtained by extracting the fundamental frequency component S 1 and the second high frequency component S 2 from the equation (4).

△θ=tan-1[J2(ξ)/J1(ξ)・S1/S2] (5) ξ=2bsin(φ/2) (5)式によれば、△θの値は不定となるが、S1とS2
の符号を調べることで特定することができる。
△ θ = tan -1 [J 2 (ξ) / J 1 (ξ) · S 1 / S 2 ] (5) ξ = 2bsin (φ / 2) According to the equation (5), the value of △ θ is indefinite. But S 1 and S 2
It can be specified by examining the sign of.

そして、従来、第2高調波成分S2及び第4高調波成分
S4との比 S2/S4=J2(ξ)/J4(ξ) (6) を一定にするようξ=2bsin(φ/2)を制御することに
より(5)式の定数項J2(ξ)/J1(ξ)を一定に保持
していた。
And, conventionally, the second harmonic component S 2 and the fourth harmonic component
The ratio to S 4 S 2 / S 4 = J 2 (ξ) / J 4 (ξ) By controlling ξ = 2bsin (φ / 2) so that (6) is constant, the constant term in Eq. (5) J 2 (ξ) / J 1 (ξ) was kept constant.

つまり、前記光学系からの出力信号のうち基本変調周
波数成分と複数の高次変調周波数成分を抽出し、それら
複数の成分間での振幅比を所定値に収束すべく前記位相
変調器の駆動周波数を制御することにより、温度や圧力
等の環境変化による光ファイバ中の偏波状態の変動等に
起因するスケールファクタ(入力位相差と出力電圧の比
例係数)の変動を補償していた。
That is, the fundamental modulation frequency component and a plurality of higher-order modulation frequency components are extracted from the output signal from the optical system, and the drive frequency of the phase modulator is set so as to converge the amplitude ratio between the plurality of components to a predetermined value. By controlling, the fluctuation of the scale factor (the proportional coefficient between the input phase difference and the output voltage) due to the fluctuation of the polarization state in the optical fiber due to the environmental changes such as temperature and pressure is compensated.

そして、前記基本変調周波数成分と複数の高次変調周
波数成分を抽出するために、前記光電変換部の後段に各
周波数成分に対応する複数の同期検波回路(ロックイン
・アンプと称する)を設けてあり、それら同期検波回路
の各出力を順次デジタル信号に変換するA/D変換部を介
して角速度演算、前記位相変調器の駆動周波数の制御等
を行なうデジタル信号処理部に入力していた。
Then, in order to extract the basic modulation frequency component and a plurality of higher-order modulation frequency components, a plurality of synchronous detection circuits (referred to as lock-in amplifiers) corresponding to the respective frequency components are provided in the subsequent stage of the photoelectric conversion unit. However, the outputs of the synchronous detection circuits are input to a digital signal processing unit that performs angular velocity calculation, control of the drive frequency of the phase modulator, and the like via an A / D conversion unit that sequentially converts the outputs into digital signals.

前記同期検波回路は、基本変調周波数信号と複数の高
次変調周波数信号が夫々参照信号として入力され、前記
光電変換部の出力信号の各変調周波数成分ごとのスペク
トルを直流電圧として出力するアナログ信号処理回路で
ある。
The synchronous detection circuit receives a basic modulation frequency signal and a plurality of higher order modulation frequency signals as reference signals, respectively, and outputs a spectrum for each modulation frequency component of the output signal of the photoelectric conversion unit as a DC voltage analog signal processing Circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上述した従来技術の回路構成によれば、スケールファ
クタの変動を補償するうえで、アナログ信号処理部、特
に前記同期検波回路の安定性がその精度に大きな影響を
及ぼすことになる。
According to the above-described circuit configuration of the conventional technique, the stability of the analog signal processing unit, particularly the synchronous detection circuit, has a great influence on the accuracy in compensating the fluctuation of the scale factor.

つまり、前記同期検波回路では、アナログ信号を取扱
うために、温度特性に基づく出力電圧の変動や経時変化
により補償精度が劣化する虞があり、また、初期にゲイ
ン等の調整工程が複数の同期検波回路に必要とされ、そ
の際の調整誤差が補償精度に大きな影響を及ぼすことに
なるのである。
That is, in the synchronous detection circuit, since the analog signal is handled, there is a possibility that the compensation accuracy may be deteriorated due to the fluctuation of the output voltage based on the temperature characteristic or the change over time. The adjustment error required in the circuit has a great influence on the compensation accuracy.

さらには、そのような同期検波回路を複数個必要とす
るために部品コストの上昇を招来するばかりでなく、前
記調整工程が複雑なために組立・調整時間が長くなり組
立・調整コストの上昇をも招来するのである。
Further, not only the number of such synchronous detection circuits is required, but not only the cost of parts is increased, but also the assembling / adjusting time is lengthened due to the complicated adjusting process, and the assembling / adjusting cost is increased. Is also invited.

そこで、不安定なアナログ回路である同期検波回路を
用いずに、前記光電変換部の出力信号を直接にデジタル
信号に変換するA/D変換部と、前記デジタル信号から所
定の周波数成分を抽出し角速度演算を行う信号処理部を
設けて、同期検波せずに基本変調周波数成分と複数の高
次変調周波数成分に分解することが考えられるが、第4
高調波成分まで求めるためには、前記A/D変換部におい
て、標本化定理に基づき前記光学系の出力信号の基本変
調周波数fmの8倍の周波数でサンプリングする必要があ
り(サンプリング周波数fs=2・4fm)、そのような高
速のA/D変換素子は非常に高価なものであるという問題
点があった。
Therefore, without using a synchronous detection circuit that is an unstable analog circuit, an A / D conversion unit that directly converts the output signal of the photoelectric conversion unit into a digital signal, and extracts a predetermined frequency component from the digital signal. It is conceivable that a signal processing unit that performs angular velocity calculation is provided and decomposed into a basic modulation frequency component and a plurality of higher-order modulation frequency components without performing synchronous detection.
In order to obtain the harmonic components, it is necessary for the A / D converter to sample at a frequency that is eight times the fundamental modulation frequency f m of the output signal of the optical system based on the sampling theorem (sampling frequency f s = 2.4f m ), there is a problem that such a high-speed A / D conversion element is very expensive.

本発明の目的は上記従来欠点を解消する点にある。 An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional disadvantages.

〔課題を解決するための手段〕 この目的を達成するため、本発明による位相変調方式
の光ファイバジャイロの特徴構成は、前記信号処理部
を、前記光電変換部の出力信号の一周期に対するサンプ
リングパルスを複数周期にわたり時間をずらせて繰り返
し発生させる等価時間サンプリングパルス発生部と、前
記等価時間サンプリングパルス発生部からのサンプリン
グパルスに基づき、前記光電変換部の出力信号を所定数
のデジタル信号に変換するA/D変換部と、前記所定数の
デジタル信号を一周期の信号に復元して所定の周波数成
分を抽出した後に前記角速度演算を行うデジタル信号処
理部とから構成してある点にある。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve this object, the phase modulation type optical fiber gyro according to the present invention has a characteristic configuration in which the signal processing unit is a sampling pulse for one cycle of an output signal of the photoelectric conversion unit. Equivalent time sampling pulse generator for repeatedly generating a time shift over a plurality of cycles, and based on the sampling pulse from the equivalent time sampling pulse generator, converts the output signal of the photoelectric conversion unit into a predetermined number of digital signals A It is composed of an / D conversion section and a digital signal processing section that performs the angular velocity calculation after restoring the predetermined number of digital signals into one cycle signal and extracting a predetermined frequency component.

〔作 用〕[Work]

つまり、前記信号処理部においては、前記光電変換部
の出力信号をA/D変換部で直接にデジタル信号に変換し
た後、そのデジタル信号を後段のデジタル信号処理部で
基本変調周波数成分と複数の高次変調周波数成分に分解
し、所定の演算を施すことにより角速度の導出、及び、
前記位相変換器の駆動周波数の制御を行なうように構成
してあるので、そのような信号処理部にあっては、アナ
ログ信号処理部としての同期検波回路が不要となるので
ある。
That is, in the signal processing unit, after directly converting the output signal of the photoelectric conversion unit into a digital signal in the A / D conversion unit, the digital signal processing unit in the subsequent stage converts the digital signal into a basic modulation frequency component and a plurality of components. Derivation of angular velocity by decomposing it into high-order modulation frequency components and applying a predetermined calculation, and
Since the driving frequency of the phase converter is controlled, the signal processing unit does not need a synchronous detection circuit as an analog signal processing unit.

しかも、A/D変換部は、等価時間サンプリングパルス
発生部からのサンプリングパルスに基づき、前記光電変
換部の出力信号を所定数のデジタル信号に変換するもの
であるので、例えば、3周期にわたる等価時間サンプリ
ングを行えば、サンプリング周波数はfs=(2・4/3)f
mと本来必要なサンプリング周波数fs=2・4fmの1/3で
済み、それだけ安価な低速のA/D変換素子を用いること
ができることになる。ここに、等価時間サンプリングパ
ルス発生部による等価時間サンプリングパルスは、前記
光電変換部の出力信号がほぼ周期的な信号とみなせる複
数周期であればよく、その限りにおいて2周期であって
も4周期であってもよい。
Moreover, since the A / D conversion unit converts the output signal of the photoelectric conversion unit into a predetermined number of digital signals based on the sampling pulse from the equivalent time sampling pulse generation unit, for example, the equivalent time over three cycles By performing the sampling, the sampling frequency f s = (2 · 4/3) f
m and 1/3 of the originally required sampling frequency f s = 2 · 4f m suffices, which means that it is possible to use an inexpensive low-speed A / D conversion element. Here, the equivalent time sampling pulse generated by the equivalent time sampling pulse generating section may be a plurality of cycles in which the output signal of the photoelectric conversion section can be regarded as a substantially periodic signal. It may be.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

従って、本発明による位相変調方式の光ファイバジャ
イロによれば、前記光電変換部の出力信号をA/D変換部
が直接にデジタル信号に変換してデジタル信号処理部に
入力するよう構成してあるので、温度特性や経時変化に
よる出力電圧の変動で補償精度が劣化する虞があり、種
々の調整工程が必要とされる同期検波回路を使用する必
要が無く、部品コスト及び組立コストの低減が達成でき
るとともに、長期にわたり安定して所期の性能を確保す
ることができるようになった。
Therefore, according to the phase modulation type optical fiber gyro according to the present invention, the output signal of the photoelectric conversion unit is directly converted into a digital signal by the A / D conversion unit and input to the digital signal processing unit. Therefore, compensation accuracy may deteriorate due to fluctuations in output voltage due to temperature characteristics and changes over time, and there is no need to use a synchronous detection circuit that requires various adjustment processes, resulting in reduction in component cost and assembly cost. In addition to being able to do so, it has become possible to ensure the desired performance in a stable manner over a long period of time.

さらには、等価時間サンプリングにより、安価な低速
のA/D変換素子を用いることができるので、著しくコス
ト低減効果が図られるようになった。
Furthermore, the equivalent time sampling enables the use of an inexpensive low-speed A / D conversion element, resulting in a significant cost reduction effect.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

位相変調方式の光ファイバジャイロは、第1図に示す
ように、レーザダイオードなどを用いた光源(2)と光
源(2)からの光を左右両回りに伝般させる光路(3)
とからなる光学系(1)と、前記光路(3)の一端に設
けられ所定の周波数で駆動する位相変調器(6)と、前
記光学系(1)からの光出力信号を電気信号に変換する
光電変換部(7)と、前記光電変換部(7)の出力信号
に基づき角速度演算等を行なう信号処理部(8)とで構
成してある。
As shown in FIG. 1, a phase modulation type optical fiber gyro includes a light source (2) using a laser diode or the like and an optical path (3) for propagating light from the light source (2) in both left and right directions.
An optical system (1), a phase modulator (6) provided at one end of the optical path (3) and driven at a predetermined frequency, and an optical output signal from the optical system (1) converted into an electrical signal. And a signal processing unit (8) that performs angular velocity calculation and the like based on the output signal of the photoelectric conversion unit (7).

前記光路(3)は偏波保存型単一モード光ファイバを
コイル状に巻いてなる光ファイバループで構成され、前
記光源(2)からの光が偏波保存型光カップラ(4),
(′)と偏光フィルタ(5)を介して導かれる。すなわ
ち、前記光源(2)と偏波保存型光カップラ(4),
(4′)と偏光フィルタ(5)と光路(3)とで光学系
(1)を構成してある。
The optical path (3) is composed of an optical fiber loop formed by winding a polarization-maintaining single-mode optical fiber in a coil shape, and the light from the light source (2) is a polarization-maintaining optical coupler (4).
(') And the polarization filter (5). That is, the light source (2) and the polarization maintaining optical coupler (4),
The optical system (1) is constituted by (4 '), the polarization filter (5) and the optical path (3).

前記位相変調器(6)は、前記光路(3)を構成する
光ファイバを前記光路(3)の一端で電歪素子(PZT)
に巻き付けて構成してあり、後述の駆動部(11)からの
信号で前記電歪素子を所定の周波数で駆動することによ
って、光ファイバを伸縮させて前記光路(3)中を伝般
する光の位相を変調する。
The phase modulator (6) uses an electrostrictive element (PZT) to connect the optical fiber forming the optical path (3) to one end of the optical path (3).
It is configured to be wound around the optical fiber and is driven by a signal from a drive unit (11) described later to drive the electrostrictive element at a predetermined frequency to expand or contract the optical fiber to propagate the light in the optical path (3). Modulate the phase of.

前記光電変換部(7)は、前記光路(3)を左右両回
りに伝般し前記偏波保存型光カップラ(4)から出力さ
れる光信号を電気信号に変換する光電変換部(7a)と光
電変換部(7a)により変換された微小な電気信号を適度
なレベルに増幅する前置増幅器(プリアンプ)(7b)と
で構成してある。
The photoelectric conversion unit (7) is a photoelectric conversion unit (7a) that converts the optical signal transmitted from the polarization-maintaining optical coupler (4) that propagates in the optical path (3) in both left and right directions into an electric signal. And a preamplifier (7a) for amplifying the minute electric signal converted by the photoelectric conversion unit (7a) to an appropriate level.

前記信号処理部(8)は、前記前置増幅器(7b)から
の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部(9)
と、A/D変換部(9)からの出力信号に基づき角速度演
算、前記位相変調器(6)へのフィードバック制御等を
実行するデジタル信号処理部(10)と、前記位相変調器
(6)を駆動する駆動部(11)と、前記A/D変換部
(9)及び前記駆動部(11)夫々に所定の信号を伝える
信号発生部(12)と、前記デジタル信号処理部(10)か
らのフィードバックデータを前記駆動部(11)に伝える
D/A変換部(13)等で構成してある。
The signal processing unit (8) is an A / D conversion unit (9) for converting the output signal from the preamplifier (7b) into a digital signal.
And a digital signal processing unit (10) for performing angular velocity calculation, feedback control to the phase modulator (6), etc. based on the output signal from the A / D conversion unit (9), and the phase modulator (6) From a digital signal processing unit (10), a drive unit (11) for driving a signal, a signal generation unit (12) for transmitting a predetermined signal to each of the A / D conversion unit (9) and the drive unit (11), The feedback data of the above to the drive unit (11)
It is composed of a D / A converter (13) and the like.

前記A/D変換部(9)は、後述のサンプリングパルス
に同期して前記前置増幅器(7b)からの出力アナログ信
号を取込むサンプルホールド回路と、サンプルホールド
回路によりサンプルホールドされたアナログ信号をデジ
タル信号に変換するA/D変換部とで構成してあり、前記
光学系(1)からの出力信号のうち、基本変調周波数成
分(周波数fm)、第2高周波成分(周波数2fm)、及び
第4高調波成分(周波数4fm)を取込む。
The A / D converter (9) collects an analog signal sampled and held by a sample and hold circuit that takes in an output analog signal from the preamplifier (7b) in synchronization with a sampling pulse described later. Yes constituted by an a / D converter for converting a digital signal, the output signals from said optical system (1), the fundamental modulation frequency component (frequency f m), the second high-frequency component (frequency 2f m), And the fourth harmonic component (frequency 4f m ) is captured.

前記サンプリングパルスは、前記信号発生部(12)の
基準信号発生部(12a)から出力される周波数frの基準
信号を分周器(12b)にて周波数fsに分周して得られる
信号であり、第2図に示すように、前記光学系(1)の
出力信号の基本変調周波数fmの1周期に対するサンプリ
ングタイミングを3周期にわたり時間的にずらせて繰返
し発生すべく周波数fs=8/3・fmに分周してある。
The sampling pulses, the signal generator (12) a reference signal generating unit divider a reference signal of a frequency f r output from (12a) (12b) obtained by dividing the frequency f s at signal As shown in FIG. 2, the frequency f s = 8 so that the sampling timing for one cycle of the fundamental modulation frequency f m of the output signal of the optical system (1) is repeatedly generated by shifting the sampling timing over three cycles. It is divided into / 3 · f m .

つまり、本来前記第4高調波成分まで取込むために
は、標本化定理に基づき8fm(2×4fm)以上の周波数ノ
サンプリングパルスが必要なところを、前記光学系
(1)の出力信号が3周期にわたりほぼ一定であること
を前程として、1周期に必要なサンプリング数を3周期
にわたりサンプリングする等価時間サンプリング手法を
用い、比較的低価格である低速かつ高精度のA/D変換器
の使用を可能としている。
In other words, the output signal of the optical system (1) should be the same as the output signal of the optical system (1) where a frequency non-sampling pulse of 8f m (2 × 4f m ) or more is originally required in order to capture the fourth harmonic component. Is approximately constant over 3 cycles, the equivalent time sampling method is used to sample the number of samplings required for 1 cycle over 3 cycles, and the low-speed and high-accuracy A / D converter with relatively low cost is used. It can be used.

前記デジタル信号処理部(10)は、高速デジタルシグ
ナルプロセッサ(DSP)と信号入出力インターフェイス
回路で構成され、詳しくは、前記A/D変換部(9)で3
周期にわたりデジタル信号に変換されたサンプリングデ
ータを1周期の時系列的なサンプリングデータとして再
配列する信号復元処理部と、復元されたデータから
(4)式に示した各周波数成分(S1,S2,S4)を抽出し、
前記分周器(12b)に分周された位相基準信号の入力に
基づき基本周波数成分S1及び第2高調波成分S2の符号を
調べ(5)式による位相差△θを求め、その結果を
(1)式に代入し回転角速度を求める角速度演算部と、
(6)式による第2高調波成分と第4高調波成分の比を
一定にすべく(2)式で表わされる変調電圧の制御を行
なう変調電圧制御部等からなる。
The digital signal processing unit (10) is composed of a high-speed digital signal processor (DSP) and a signal input / output interface circuit.
A signal restoration processing unit that rearranges the sampling data converted into a digital signal over one cycle as time-series sampling data for one cycle, and the frequency components (S 1 , S shown in equation (4)) from the restored data. 2 , S 4 ),
The sign of the fundamental frequency component S 1 and the second harmonic component S 2 is checked on the basis of the input of the frequency-divided phase reference signal to the frequency divider (12b), and the phase difference Δθ is obtained according to the equation (5). An angular velocity calculation unit for substituting the equation (1) into the rotational angular velocity,
It comprises a modulation voltage control unit for controlling the modulation voltage represented by the equation (2) so as to keep the ratio of the second harmonic component and the fourth harmonic component by the equation (6) constant.

なお、前記変調電圧制御部の出力は、前記位相変調器
(6)による変調度を一定にすべく、前記D/A変換部(1
3)を介して駆動部(11)に入力される。
It should be noted that the output of the modulation voltage control unit outputs the D / A conversion unit (1) so that the modulation degree by the phase modulator (6) becomes constant.
It is input to the drive unit (11) via (3).

以下に本発明の別実施例を説明する。 Another embodiment of the present invention will be described below.

[1]先の実施例では、サンプリングパルスを、基準信
号発生器(12a)の出力信号を分周して発生させていた
が、サンプリングパルスとしては、前記位相変調器
(6)の変調信号に同期する位相同期回路を用いて発生
させても良い。
[1] In the previous embodiment, the sampling pulse was generated by dividing the output signal of the reference signal generator (12a), but the sampling pulse is the modulated signal of the phase modulator (6). It may be generated by using a synchronized phase locked loop circuit.

[2]先の実施例では、等価時間サンプリング手法とし
て、1周期に対して必要なサンプリングデータを3周期
にわたりサンプリングしているが、これに限定されるこ
とは無く、1周期に対して必要なサンプリングデータを
n周期(n>1)にわたりサンプリングすることにして
もよい。
[2] In the above embodiment, the sampling data required for one cycle is sampled over three cycles as the equivalent time sampling method, but the invention is not limited to this, and it is necessary for one cycle. The sampling data may be sampled over n cycles (n> 1).

[3]先の実施例では、A/D変換部(9)によるデータ
サンプリングを単一のA/D変換器を使用し、等価時間サ
ンプリング手法により行なっているが、第3図に示すよ
うに、A/D変換器を複数個用いて、それぞれのA/D変換器
によるデータサンプリングを基本周波数fmの1周期にわ
たり標本化定理を満たす周波数(例えば先の実施例で
は、fs=8fm)のサンプリングパルスを周波数fs1〜fsn
に分周して各別のA/D変換器に異なるタイミングで供給
して行ってもよい。
[3] In the previous embodiment, the data sampling by the A / D converter (9) is performed by the equivalent time sampling method using a single A / D converter, but as shown in FIG. , A plurality of A / D converters are used and the data sampling by each A / D converter is a frequency that satisfies the sampling theorem over one period of the fundamental frequency f m (for example, in the above embodiment, f s = 8f m ) Sampling pulse frequency fs 1 ~ fsn
The frequency may be divided into two and supplied to different A / D converters at different timings.

この場合、低価格である低速のA/D変換器を使いなが
らも1周期で全サンプリングが終了するのでダイナミッ
クレンジが大きくなる利点がある。
In this case, there is an advantage that the dynamic range becomes large because all the sampling is completed in one cycle even though a low-priced low-speed A / D converter is used.

[4]先の実施例による等価時間サンプリング手法を
[3]に記載の複数のA/D変換器に採用してもよい。
[4] The equivalent time sampling method according to the above embodiment may be adopted in the plurality of A / D converters described in [3].

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は本発明に係る位相変調方式の光ファイバジャイロ
の実施例を示し、第1図はブロック構成図、第2図はA/
D変換部によるサンプリングタイミングを表わすタイミ
ングチャートであり、第3図は別実施例を示す信号処理
部のブロック構成図である。 (1)……光学系、(2)……光源、(3)……光路、
(6)……位相変調器、(7)……光電変換部、(8)
……信号処理部、(9)……A/D変換部、(10)……デ
ジタル信号処理部。
FIG. 1 shows an embodiment of a phase modulation type optical fiber gyro according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram and FIG.
FIG. 3 is a timing chart showing sampling timing by the D conversion unit, and FIG. 3 is a block configuration diagram of a signal processing unit showing another embodiment. (1) …… optical system, (2) …… light source, (3) …… optical path,
(6) …… Phase modulator, (7) …… Photoelectric conversion unit, (8)
…… Signal processor, (9) …… A / D converter, (10) …… Digital signal processor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−138812(JP,A) 特開 昭61−71499(JP,A) 特開 昭62−51317(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-138812 (JP, A) JP-A-61-71499 (JP, A) JP-A-62-51317 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と光源からの光を左右両回りに伝播さ
せる光路とからなる光学系と、前記光学系に設けられ所
定の周波数で駆動する位相変調器と、前記光学系からの
光出力信号を電気信号に変換する光電変換部と、前記光
電変換部の出力信号のうち所定の周波数成分を抽出し角
速度演算を行う信号処理部とからなる位相変調方式の光
ファイバジャイロにおいて、 前記信号処理部を、前記光電変換部の出力信号の一周期
に対するサンプリングパルスを複数周期にわたり時間を
ずらせて繰り返し発生させる等価時間サンプリングパル
ス発生部と、前記等価時間サンプリングパルス発生部か
らのサンプリングパルスに基づき、前記光電変換部の出
力信号を所定数のデジタル信号に変換するA/D変換部
と、前記所定数のデジタル信号を一周期の信号に復元し
て所定の周波数成分を抽出した後に前記角速度演算を行
うデジタル信号処理部とから構成してある位相変調方式
の光ファイバジャイロ。
1. An optical system comprising a light source and an optical path for propagating light from the light source in both left and right directions, a phase modulator provided in the optical system and driven at a predetermined frequency, and an optical output from the optical system. A phase modulation type optical fiber gyro comprising a photoelectric conversion unit that converts a signal into an electric signal and a signal processing unit that extracts a predetermined frequency component from the output signal of the photoelectric conversion unit and performs an angular velocity calculation. Section, an equivalent time sampling pulse generator that repeatedly generates a sampling pulse for one cycle of the output signal of the photoelectric converter by shifting the time over a plurality of cycles, and based on the sampling pulse from the equivalent time sampling pulse generator, An A / D conversion unit that converts the output signal of the photoelectric conversion unit into a predetermined number of digital signals, and the predetermined number of digital signals into one cycle signal An optical fiber gyro of a phase modulation type, which comprises a digital signal processing unit for performing the angular velocity calculation after restoring and extracting a predetermined frequency component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02138812A (en) * 1988-11-18 1990-05-28 Hitachi Cable Ltd Signal analysis device and rotational angular velocity sensor using it

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