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ジャイロセンサー・ジャイロスコープとは

  
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ジャイロセンサー・ジャイロスコープが計測するもの

ジャイロ(ジャイロスコープ)とは、物体の回転運動による角速度を検出するセンサーです。
角速度とは物体が回転する速度です。右図のように1秒間で30度回転した場合の角速度は
          30度/秒 (30°/s)
です。
     余談ですが、エンジンの回転速度を表す rpm は revolution(回転) per (~ごとの) minutes (分) の略ですので、1分あたりの回転数を示しています。
従って、例えば 1,000 rpm を角速度 度/秒 に換算すると、1回転 360度なので
          360[度]×1,000 [rpm] / 60[秒] =6,000 度/秒
と表されます。

1秒間に点線部から30度回転
1秒間に点線部から30度回転)

ジャイロの種類

大まかに分けて、機械式ジャイロ光ジャイロ (光学式ジャイロ)そして量子ジャイロがあります。 量子ジャイロは実用品開発途中段階なので、一般に用いられているのは機械式ジャイロ光ジャイロです。

コマ式ジャイロ
振動式式ジャイロ
コマ式ジャイロ (ジャイロ効果による)
振動式ジャイロ (コリオリ力)
  

光ジャイロの原理/仕組み

以下の2種類があります。

  • FOG (Fiber Optical Gyro)    FOGは光ファイバの中を通した光により計測
  • RLG (Ring Laser Gyro)         RLGは管路内で発生させたレーザー光により計測
  

光ジャイロの原理

  • 光は波の性質と粒子の性質を併せ持っていますが、光ジャイロは波の性質を利用しています。
  • 物体の回転に対して同じ方向の光と逆方向の光の差を使います。
  

光路差の計測方法

下図において右回りと左回りの差を大きく表現していますが、実際には物体の回転速度に対して光が高速(光速)のためその差異は僅かです。
右回りと左回りの差は、たとえば光の位相差で確認されます。 他には周波数差を計測する方法もあります。

  

FOG

FOG (Fiber Optical Gyro)は光の通り道として光ファイバを用いたジャイロです。
光ジャイロの場合、その原理より光路(環路)の径が大きいほど、物体の回転による光路差が大きくなります。そのため径が大きなジャイロほど高精度となります。
FOGは光ファイバを何重にも巻くことで、小さな径で大きな径と同様の精度を出せるようにしたセンサーです。 以下の2つのタイプがあります。

JG-108FD1

オープンループタイプ
物体の回転を右回りと左回りの光の位相差で検出するタイプ。

クローズドループタイプ
物体の回転で右回りと左回りの光で生じる位相差を解消する処置を実施、その位相差補正の信号 が回転の情報となる。 位相差をなくすため、オープンループタイプより広いレンジが取れる。 位相そのものを計測するよりも補正信号の方が精度よくデータが取り出せるため高精度

  

RLG

RLG (Ring Laser Gyro) は管路内で発生させたレーザー光により左回りと右回りの光路長差を計測することにより回転を検出するセンサー管路内に封入したガスに放電して光を発生させミラーで反射させて共振によりレーザー光とする。光路長の差は共振状態の差により周波数差としてあらわれる。この周波数差が回転の情報となる。
     RLGが高精度である理由は、周波数差を光の明滅(干渉変化)でとり、カウントすると直接角度がとれることによります。角速度を積分する必要がなく、角度が直接示せます。


(右図は極端ですが、周波数が変わることにより干渉状態が変化することを利用)
RLG原理図
位相差なし
位相差あり

左右の光の周波数が一致したときの干渉状態

左右の光の周波数がずれたときの干渉状態

  

ジャイロセンサー・ジャイロスコープの用途

私たちの日常に隠れるジャイロセンサー

自動車/搬送車

車両の運動計測
     [必要な特性]高精度、高信頼性、耐振動、耐衝撃地震の揺れを計測

人工衛星

衛星の姿勢制御
     [必要な特性]高精度、高信頼性、長期安定性、耐放射線特性

鉄道車両

カーブ時の挙動計測
     [必要な特性]高信頼性、長期設置でのメンテナンスフリー、耐振動、耐衝撃

高精度IMU

陸海空の各種機体の姿勢と運動の計測
     [必要な特性]高精度、高信頼性、長期安定性、安定した温度特性、耐振動、耐衝撃

   
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ご注文に際してのお願い

①本製品情報に掲載の仕様は、参考値です。製品および仕様については、予告なく変更する場合があります。掲載製品のご採用の検討やご注文に際しては、予め弊社販売窓口までお問合せの上、「納入仕様書」の取交わしをお願い申し上げます。

②お客様におかれましては、保護回路や冗長回路等を設けて機器の安全を図られると共に、弊社製品の適合性について十分なご確認をお願い申し上げます。

③本製品情報に掲載の製品は、受託開発製品または、受注生産製品です。最少受注数量につきましては、予め弊社販売窓口までお問合せの上、ご確認下さいますようお願い申し上げます。

④本製品情報掲載の製品は、下記の推奨用途に使用されることを意図しております。したがいまして、推奨用途以外へのご使用または、極めて高い信頼性が要求される特定用途へのご使用をお考えの場合は、必ず事前に弊社販売窓口までご相談下さいますようお願い申し上げます。


(1)ご相談いただく用途例

(イ)下記用途でお客様指定または、産業分野固有の品質保証プログラムがある場合は、ご相談ください。

  • 用途例:自動車電装、列車制御、通信機器(幹線)、交通信号制御、電力、燃焼制御、防火・防犯装置、防災機器、等。

(ロ)下記特定用途へのご使用をお考えの場合は、お客様指定の品質保証プログラムにて別途承る場合があります。

  • 特定用途例:航空宇宙機器、海底中継機器、原子力制御システム、生命維持のための医療機器、等。

(2)推奨用途例:電算機、事務機、通信機(端末、移動体)、計測機器、AV機器、家電、FA機器、等。