DE4000800C2 - Faseroptisches Rotationsfühlersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein faseroptisches Rotationsfühlersystem.

Ein faseroptisches Ringinterferometer umfaßt typischerweise eine Schleife aus faseroptischem Material, die gegenläufige Lichtwellen führt. Nach dem Durchlaufen der Schleife werden die gegenläufigen Wellen kombiniert, so daß sie konstruktiv oder destruktiv interferieren und ein optisches Ausgangs­ signal bilden. Die Intensität des optischen Ausgangssignals variiert als Funktion der Interferenz, die von der relativen Phasenlage der gegenläufigen Wellen abhängt.

Faseroptikringinterferometer haben sich insbesondere bei der Rotationsmessung als brauchbar erwiesen. Eine Rotation der Schleife erzeugt nach dem wohlbekannten Sagnac-Effekt eine relative Phasendifferenz. Der Betrag der Phasendifferenz ist eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit der Schleife. Das durch die Interferenz der gegenläufigen Wellen erzeugte optische Ausgangssignal verändert sich in seiner Intensität als Funktion der Rotationsrate der Schleife.

Die Rotationsmessung bzw. Rotationsfühlung wird dadurch er­ reicht, daß das optische Ausgangssignal detektiert und ver­ arbeitet wird, um die Rotationsrate zu bestimmen. Damit ein Rotationsfühler für Trägheitsnavigationsanwendungen geeignet ist, muß er einen sehr weiten Dynamikbereich besitzen. Der Rotationsfühler muß in der Lage sein, niedrige Rotationsraten von 0,01° pro Stunde und hohe Rotationsraten von 1000° pro Sekunde zu ermitteln. Das Verhältnis der oberen und der unte­ ren zu messenden Grenze beträgt ungefähr 10⁹.

Ein Rotationsfühler mit geschlossener Schleife liefert ein die Sagnac-Phasenverschiebung anzeigendes Signal an eine Vorrichtung zur Einstellung der Phase oder der Frequenz der gegenläufigen Wellen, um die rotationsinduzierte Phasendif­ ferenz zwischen ihnen auf Null zu bringen. Der Betrag, um den die Wellen entweder in der Frequenz oder in der Phase verstellt werden müssen, um die Sagnac-Phasenverschiebung auf Null zu bringen, zeigt die Rotationsrate der Meßschleife an.

Faseroptische Rotationsfühler mit geschlossener Schleife, welche Phasenmodulatoren zur Schließung der Servoschleife verwenden, sind attraktiv, da die Bauteile, wie integrierte optische Phasenmodulatoren ohne weiteres verfügbar sind. Derartige Phasenmodulatoren liefern den gewünschten Betrag der Phasenmodulation zur Messung von Rotationsraten in dem erforderlichen Dynamikbereich. Unglücklicherweise verursachen Imperfektionen in den bekannten Phasenmodulatoren eine Ampli­ tudenmodulation und eine kohärente Rayleigh-Streuung, welche bewirken, daß die Servoschleife bei bestimmten Rotationsraten instabil wird. Insbesondere wird das System bei einer Rota­ tionsrate von Null instabil. Andere Rotationsraten, bei denen eine Instabilität auftritt, hängen von den Modulations/Demo­ dulationsverfahren ab, die bei der Verarbeitung des Ausgangs des faseroptischen Rotationsfühlers verwendet werden. Wenn das Rückkopplungssignal in der Servoschleife schwingt, er­ gibt sich kein brauchbares Ausgangssignal aus dem faserop­ tischen Rotationsfühler.

Die US-PS 4 299 490 beschreibt einen faseroptischen Rota­ tionsfühler mit Phasennullung, bei dem ein Frequenzschieber in einer Rückkopplungsschleife verwendet wird. Der Frequenz­ schieber ist an einem Ende der Fühlerspule angeordnet, so daß beide gegenläufige Wellen in ihrer Frequenz verschoben werden. Die Frequenzverschiebung der gegenläufigen Wellen erzeugt eine nichtreziproke Phasenverschiebung, die derart eingestellt wird, daß eine durch Rotation der Meßspule in­ duzierte Phasenverschiebung versetzt wird. Das zur Nullung der rotationsinduzierten Phasenverschiebung erforderliche Signal wird dann verarbeitet, um die Rotationsrate zu be­ stimmen.

Die US-PS 4 372 685 beschreibt einen faseroptischen Rota­ tionsfühler, der den Faraday-Effekt ausnutzt, um die Phase der gegenläufigen Wellen in der Meßspule zu modulieren, um die rotationsinduzierte Phasenverschiebung auf Null zu brin­ gen.

Die US-PS 4 717 256 betrifft einen faseroptischen Rotations­ fühler, der eine Phasenmodulierung der gegenläufigen Wellen in der Fühlspule bzw. Meßspule aufweist. Ein Oszillator treibt einen Phasenmodulator und liefert auch sinusförmige Referenz- und Zeitsignale an Signalverarbeitungsschaltungen, um eine synchrone Integration und Extraktion der Ratenphasen­ information aus einem modulierten Signal zu liefern, welches das Interferenzmuster der gegenläufigen Wellen angibt. Das Produkt des modulierten Signals und der Referenzsinuswelle wird über eine gerade Anzahl von vollständigen Referenz­ zyklen aufintegriert. Gemäß der Patentschrift ist dieses integrierte Signal direkt proportional dem Produkt des Sinus der Eingangswinkelgeschwindigkeit im Inertialraum und der Bessel-Funktion erster Ordnung, welche die optische Phasenmodulation beschreibt. Das integrierte Signal wird an eine Abtast- und Speicherschaltung geliefert, in welcher die Abtastperiode der Integrationsperiode entspricht. Der Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung wird an eine ab­ geglichene Treiberschaltung geführt, um ein Ratenausgangs­ signal zu liefern, das direkt proportional der Eingangs­ winkelgeschwindigkeit ist.

Die US-PS 4 735 506 beschreibt einen faseroptischen Ro­ tationsfühler, der sowohl einen faseroptischen Frequenz­ verschieber als auch einen faseroptischen Phasenmodulator zur Modulierung der gegenläufigen Wellen umfaßt.

Eine weitere Quelle der Instabilität in der Servoschleife ist das elektrische Übersprechen zwi­ schen dem Phasenmodulatortreibersignal und den Fotodetektorschaltungen, die zur Konver­ tierung der Sagnac-Phasenverschiebung in elektrische Signale verwendet werden.

Weitere faseroptische Rotationsfühlersysteme sind an sich in der EP-A 0 294 915, der EP- A 0 245 118, der EP-A 0 288 032 sowie der US-PS 4 707 136 offenbart. Keine dieser Schriften zeigt jedoch die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung bzw. die Ge­ samtheit dieser Merkmale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Fehler zu vermindern oder zu beseitigen, die durch Schwingungen der elektrischen Signale, das heißt durch Instabilitäten in der Rückkop­ plungsschaltung verursacht werden. Dieses wird erfindungsgemäß durch das faseroptische Rotationsfühlersystem gemäß Patentanspruch 1 erreicht. Im Ergebnis wird das System somit insgesamt stabilisiert.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines faseroptischen Rotations­ fühlers, bei dem Phasenmodulation zur Bildung einer Betriebsweise mit geschlossener Schleife angewendet wird;

Fig. 2 eine Rechteckwellen-Modulationsspannung, die zur Verhinderung einer Instabilität der Servo­ schleife angelegt werden kann;

Fig. 3 und 4 ein Serrodyne-Frequenzverschiebungsverfahren, das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewendet werden kann;

Fig. 5 eine Vorrichtung zur Verwirklichung des Serrodyne-Frequenzverschiebungsverfahrens.

Die Fig. 1 zeigt eine Art eines faseroptischen Rotations­ fühlers 20, welcher die Grundsätze der vorliegenden Erfin­ dung verwirklicht. Gemäß der Fig. 1 umfaßt der Faseroptik­ rotationsfühler 20 eine Quelle 22 kohärenten Lichtes, welche einen Lichtsignaleingang an eine optische Faser 24 liefert. Die optische Faser 24 ist vorzugsweise derart gestaltet, daß sie einen Einzelmodus von elektromagnetischer Energie führt. Der Lichteingang zur optischen Faser 24 pflanzt sich zu einem optischen Koppler 26 fort, der vorzugsweise ein opti­ scher Dämpfungsfeldkoppler ist. Der optische Koppler 26 teilt das auf ihn einfallende Licht zwischen der optischen Faser 24 und der optischen Faser 28 auf.

Licht, welches in der optischen Faser 24 verbleibt, nachdem es durch den optischen Koppler 26 hindurchgegangen ist, pflanzt sich dann zu einem Polarisator 30 hin fort. Der Polarisator 30 ist vorzugsweise ein faseroptischer Pola­ risator.

Nach dem Austritt aus dem Polarisator 30 trifft der Signal­ eingang auf einen zweiten faseroptischen Koppler 32, der im wesentlichen identisch mit dem optischen Koppler 26 ausgebildet sein kann. Der Koppler 32 teilt den Lichtein­ gang von der Quelle 22 zwischen der optischen Faser 24 und einer optischen Faser 36 auf, die vorzugsweise ebenfalls eine optische Einzelmodusfaser ist.

In der optischen Faser 24 ist eine Sagnac-Meßspule bzw. -Fühlspule 34 geformt. Ein Phasenmodulator 38 ist zwischen den optischen Fasern 36 und 24 angeordnet, so daß Licht in der optischen Faser 24 die Meßspule 34 durchläuft, bevor es den Phasenmodulator 38 erreicht. Wie in der Fig. 1 dar­ gestellt ist, bildet Licht, welches in der optischen Faser 24 bleibt, die Uhrzeigersinn-Welle in der Meßspule 34 und Licht, das der Koppler 32 in die optische Faser 36 ablenkt, bildet die Gegenuhrzeigersinn-Welle in der Meßspule 34. Nach dem Durchlaufen des Phasenmodulators 38 läuft die Uhrzeiger­ sinnwelle durch die optische Faser 36, bevor sie den Koppler 32 erreicht. Die Gegenuhrzeigersinnwelle durchläuft die op­ tische Faser 36, den Phasenmodulator 38, die Meßspule 34 und einen Teil der optischen Faser 24, bevor sie die optische Faser 36 wieder erreicht.

Beim Durchlaufen der Meßspule 34 erwerben die Uhrzeigersinn­ welle und die Gegenuhrzeigersinnwelle eine Phasendifferenz, die von der Rotationsrate der Meßspule 34 um ihre Fühlachse abhängt. Der Koppler 32 koppelt einen Teil der Uhrzeiger­ sinnwelle von der optischen Faser 36 zurück in die optische Faser 24. Der in der optischen Faser 24 verbleibende Teil der Gegenuhrzeigersinnwelle kombiniert sich mit der kreuz­ gekoppelten Uhrzeigersinnwelle zur Bildung eines Interfe­ renzmusters. Dieses Interferenzmuster enthält die Informa­ tion, welche verarbeitet wird, um die Rotationsrate der Meßspule 34 zu bestimmen.

Die kombinierten Wellen laufen dann zurück durch die op­ tische Faser 24 zum Polarisator 30, welcher sicherstellt, daß das zu verarbeitende optische Signal zur Bestimmung der Rotationsrate die gleiche Polarisation besitzt, wie das Licht, das als Eingang in die Meßspule 34 eingeleitet worden ist. Diese Polarisierungen sollten identisch sein, um Vorspannungsfehler und Skalenfaktorfluktuationen auf ein Minimum zu bringen.

Der Ausgang des Polarisators 30 erreicht dann den optischen Koppler 26, der einen Teil des Signals in die optische Faser 28 einkoppelt. Das Signal trifft dann auf einen Fotodetektor 40 auf, der das optische Interferenzmuster in ein elektri­ sches Signal umwandelt. Der Ausgang des Fotodetektors 40 wird in einen Demodulator 42 eingespeist, der das Fotode­ tektorsignal mit einem Referenzsignal demoduliert, das aus einem Modulationsreferenzgenerator 44 empfangen worden ist.

Der Demodulator bildet ein Ausgangssignal für einen Ver­ stärker 46. Das Bezugszeichen A bezeichnet den Eingang des Verstärkers 46 und das Bezugszeichen B den Ausgang des Verstärkers 46.

Der Ausgang des Verstärkers 46 wird als Eingangssignal an einen Rampengenerator 48 gelegt, welcher Signale er­ zeugt, die an einen Zähler 50 zur Bestimmung der Rotations­ rate geführt werden. Der Ausgang des Rampengenerators 48 wird überdies als Eingang an eine Summierschaltung 52 ge­ legt, welche die Rampenspannung aus dem Rampengenerator 48 mit dem Signalausgang aus dem Modulationsreferenzgene­ rator 44 aufsummiert. Das Summensignal aus der Summier­ schaltung 52 ist die Treiberspannung für den Phasenmodula­ tor 38.

Das Signalverarbeitungsverfahren umfaßt den Schritt, daß ein periodisches Signal mit dem Mittel­ wert Null entweder an den Eingangsanschluß A oder den Aus­ gangsanschluß B angelegt wird. Ein Periodiksignalgene­ rator 54, der Ausgänge besitzt, welche mit einem Gatter des Zählers 50 und entweder dem Punkt A oder dem Punkt B verbunden sind, liefert das periodische Signal. Die Ampli­ tude des periodischen Signals ist ausreichend, damit be­ wirkt wird, daß die Spannung in der Servoschleife außer­ halb des Bereichs liegt, in dem eine Instabilität auftritt. Die Amplitude des periodischen Signals hängt davon ab, ob es in die Schleife vor oder nach dem Verstärker 46 einge­ speist wird. Der faseroptische Rotationsfühler 20 kann einen Hochpaßfilter 56 aufweisen, der zwischen dem Perio­ diksignalgenerator 54 und den Punkten A oder B der Rück­ kopplungsschleife angeschlossen ist, um zusätzlich sicher­ zustellen, daß ein Signal mit dem Mittelwert Null vorliegt.

Der Periodiksignalgenerator 54 kann auch ein Synchroni­ sationssignal beim Abschluß jeder Periode des periodischen Signals mit dem Mittelwert Null erzeugen. Das periodische Signal kann entweder deterministisch oder pseudozufällig sein. Das Synchronisationssignal steuert das Gatter des Zählers 50, der die Impulse zählt, welche von dem faser­ optischen Rotationsfühler 20 am Ausgang abgegeben werden, und zwar um sicherzustellen, daß die durch den Periodik­ signalgenerator 54 zusätzlich verursachten Impulse exakt ausgemittelt sind und daß nur die durch die Rotation des Faseroptikrotationsfühlers 20 verursachten Impulse wirksam gezählt werden.

Die Erfindung arbeitet zufriedenstellend, wenn der Demo­ dulator 42 ein quadratischer Modulator mit dem Mittelwert Null ist und das periodische Signal mit dem Mittelwert Null in die Servoschleife entweder am Punkt A oder am Punkt B der Fig. 1 eingespeist wird. Es sei angenommen, daß die Meßspule 34 mit einer kleinen Rotationsrate Ω rotiert, die idealerweise in C_r Nettozählungen pro Sekunde an den Ausgängen des Rampengenerators 48 resultieren würde. Es sei ferner angenommen, daß die Rotationsrate Ω klein genug ist, daß das Servoschleifensignal schwingt und daß die Nettoausgangszählung pro Sekunde gleich Null ist. Wie in der Fig. 2 dargestellt, wird eine Rechteckwellenspannung, die zwischen V_s und -V_s während der Zeit T variiert, am Punkt B in die Servoschleife eingespeist. Die Amplitude und die Periode der Rechteckwelle brauchen keine fest­ stehenden Größen sein, sie können vielmehr anpassend als Funktionen der Rotationsrate verändert werden, um die Lei­ stung des Faseroptikrotationsfühlers 20 dadurch zu opti­ mieren, daß über einen weiteren Dynamikbereich Instabili­ täten der Servoschleife beseitigt werden.

Wenn die Spannung V_s groß genug ist, daß der Servoschleifen­ strom gut außerhalb des Instabilitätsbereichs liegt, dann beträgt die Nettozahl von Zählungen pro Sekunde C_r während der ersten Hälfte der Rechteckwelle (d. h., während der er­ sten T/2-Zeitperiode)

wobei C_Vs die Zählrate aufgrund der Spannung V_s ist. Für die zweite Hälfte der Rechteckwelle beträgt die Netto­ zählung pro Sekunde C₂

wobei C_-V die Zählrate aufgrund der Spannung -V_s ist. Es ist dem Fachmann auf dem Gebiet von Faseroptikrotations­ fühlern und der Servosteuerungstheorie bekannt, daß fol­ gende Beziehung gilt:

Das Einsetzen der Gleichung (3) in die Gleichung (2) führt zu

Die Nettozählungen pro Sekunde C über die Periode der Recht­ eckwelle hinweg ist der Mittelwert von C1 und C2 und beim Einsetzen in die Gleichungen (1) und (4) ergibt sich:

Der Ausgang des Faseroptikrotationsfühlers 20 gibt also korrekt die Rotationsrate der Meßspule 34 an, und zwar sogar bei Vorliegen von Servoschleifeninstabilitäten.

Die beiden optischen Koppler 26 und 32 können im wesent­ lichen identisch aufgebaut sein; die folgende Beschreibung des Optikkopplers 26 gilt daher für alle optischen Koppler in dem optischen Dualfaser-Gyroskopsystem 20, wenn die optischen Fasern 24, 28 und 34 Einzelmodusfasern sind.

Für Multimodusfaser-Implementierungen des faseroptischen Rotationsfühlers 20 sind geeignete Multimoduskoppler (nicht dargestellt) im Fachgebiet wohl bekannt.

Die Grenze zwischen dem Kern und der Umhüllung einer opti­ schen Faser ist eine dielektrische Grenzfläche, an der be­ stimmte, wohlbekannte Grenzbedingungen der Feldkomponenten erfüllt sein müssen. Beispielsweise muß die parallel zur Grenzfläche verlaufende Komponente des elektrischen Feldes kontinuierlich sein. Eine optische Einzelmodusfaser leitet elektromagnetische Energie, deren elektrische Feldkompo­ nente senkrecht zur Kern-Umhüllungs-Grenzfläche verläuft. Da der Faserkern einen größeren Brechungsindex hat als die Umhüllung und Licht auf die Grenzfläche in Winkeln auftrifft, die kleiner oder gleich dem kritischen Winkel sind, bleibt im wesentlichen das gesamte elektrische Feld durch interne Reflexion an der Grenzfläche im Kern. Damit sowohl die Kontinuitäts- als auch die Innenreflexions­ bedingungen erfüllt werden, muß die radiale elektrische Feldkomponente in der Umhüllung eine rasch abfallende Exponentialfunktion sein. Ein exponentiell abfallendes elektrisches Feld wird gewöhnlich als Dämpfungsfeld be­ zeichnet.

Bei der Beschreibung der Wellen, die sich in einer optischen Faser fortpflanzen, ist es angebracht, sich auf die Richtung der elektrischen und magnetischen Felder relativ zur Fort­ pflanzungsrichtung der Welle zu beziehen. Die Richtung des elektrischen Feldvektors in einer elektromagnetischen Welle ist die Polarisation der Welle. In vielen Faseroptikrotations­ fühlsystemen ist es wünschenswert, Licht eines bekannten Polarisationszustands an ausgewählten Punkten zu haben, da der Ausgang einiger Komponenten polarisationsabhängig ist. Das Vorliegen eines bekannten Polarisationseingangs an solche Komponenten minimiert daher Fehler. In einem polarisierten Faseroptikrotationsfühlersystem werden Drift­ fehler aufgrund von Änderungen der Polarisation durch die Qualität des Polarisators bestimmt.

Der in der Fig. 1 gezeigte Polarisator 30 kann im wesent­ lichen identisch demjenigen Polarisator sein, der in US-PS 4 386 822 beschrieben ist. Ein weiterer Polarisator, der für die Erfindung verwendbar ist, ist in US-PS 4 725 113 beschrieben.

Die US-PS 4 729 622 beschreibt einen faseroptischen Pola­ risator mit Fehlersignalrückkopplung in eine Polarisator­ steuerung; dieser Polarisator kann für die vorliegende Er­ findung verwendet werden.

Anstelle des Phasenmodulators 38 kann ein optischer Fre­ quenzschieber in dem Faseroptikrotationsfühler 20 vorge­ sehen sein, um die gegenläufigen Wellen zu modulieren. US-PS 4 729 620 beschreibt einen faseroptischen Frequenz­ schieber, der im Rahmen der Erfindung angewendet werden kann. Eine optische Frequenzverschiebung unter Verwendung einer Bragg-Zelle kann ebenfalls zur Modulierung der gegenläufi­ gen Wellen verwendet werden.

Ein geeignetes Frequenz­ verschiebungsverfahren kann auch einen Serrodyne-Frequenz­ schieber umfassen, wie er in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, oder einen akustooptischen Frequenzschieber.

Die Bragg-Zelle bewirkt eine optische Frequenzverschiebung durch Durchleiten eines optischen Signals durch einen elektrooptischen Kristall, der eine dreifache Achse be­ sitzt und durch Anlegen eines rotierenden elektrischen Feldes an den Kristall. Zur Frequenzverschiebung ist der optische Strahl vorzugsweise zirkular polarisiert und entlang der dreifachen Achse des Kristalls ausgerichtet. Wenn kein Feld angelegt ist, zeigt der Kristall keine Dop­ pelbrechung und der austretende Strahl bleibt unbeeinflußt. Wenn das angelegte Feld die richtige Halbwellenamplitude besitzt und in einer Ebene senkrecht zur dreifachen Achse rotiert, dann arbeitet der Kristall als rotierende Halb­ wellenplatte. Der austretende Strahl ist in seiner optischen Frequenz verschoben und sein Polarisierungssinn ist umge­ dreht. Die Frequenzverschiebung ist gleich dem zweifachen der Rotationsrate des angelegten Feldes. Da ein gleichför­ mig rotierendes angelegtes Feld im Idealfall zu einer ein­ zigen neuen Frequenz im Ausgangsstrahl führt, werden Fre­ quenzschieber mit einem rotierenden Feld halbwegs als Ein­ zelseitenband-Trägerunterdrückungsmodulatoren bezeichnet (single-side-band-suppressed-carrier modulator SSBSC).

Gemäß den Fig. 3 und 4, umfaßt die Serrodyne-Technik der Frequenzverschiebung einen linearen optischen Phasen­ schieber, der mit einem Rampensignal getrieben ist. Die­ ses Rampensignal erzeugt eine sich zeitlich linear ver­ ändernde Phasenverschiebung, die im Grunde genommen eine Frequenzverschiebung für die Dauer der Rampe darstellt. Die erzeugte optische Frequenz wird durch die zeitliche Veränderungsrate der Rampe und den Skalenfaktor des Pha­ senschiebers bestimmt. Die Fig. 3 zeigt graphisch eine Rampenspannung, die linear mit der Zeit und mit einer Rate von K v/s zunimmt.

Die Fig. 4 zeigt graphisch die Phase eines optischen Signalausgangs aus einem Modulator, der durch die Rampen­ spannung der Fig. 3 getrieben ist. Die Zeitrate der Ver­ änderung der Phase ist die Frequenzverschiebung. Wie in der Fig. 4 gezeigt, ist daher die Frequenzverschiebung dΘ(t)/dt = KC, wobei C der Modulatorskalenfaktor ist. Ein beispielsweises Verfahren zur Verwirklichung des Serrodyne-Frequenzschiebeverfahrens wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 5 beschrieben.

Ein Beispiel eines Serrodyne-Frequenzschiebersystems 319 ist in der Fig. 5 gezeigt. Optische Signale aus dem Laser 22 der Fig. 1 werden einem elektrooptisch aktiven Material 320 am Eingang zugeführt, welches Litiumniobat sein kann. Das Anlegen einer Spannung aus einer Spannungsquelle 322 an das elektrooptisch aktive Material 320 verändert die Phase von sich darin fortpflanzenden optischen Signalen. Der Betrag der Phasenveränderung kann dadurch kontrolliert werden, daß die Spannung V aus der Spannungsquelle 322 ge­ steuert wird, welche an das elektrooptisch aktive Material 320 angelegt ist.

Claims (2)

1. Faseroptisches Rotationsfühlersystem, in dem eine faseroptische Meßspule (34) vorge­ sehen ist, das ein Signal erzeugt, das die Phasendifferenz von zwei gegenläufigen Wel­ len in der Meßspule (34) zum Anzeigen der Rotationsrate der Meßspule (34) angibt, und das folgende Komponenten aufweist:

• - einen Phasenmodulator (38) zur Modulierung der gegenläufigen Wellen;
• - einen Modulationsreferenzgenerator (44), der ein Referenzsignal abgibt;
• - einen Detektor (40) zur Aufnahme von optischen Signalen, die von der Meßspule (34) abgegeben werden, und zur Erzeugung eines elektrischen Signals, aus dem die Phasendifferenz der zwei gegenläufigen Wellen bestimmbar ist;
• - einen Demodulator (42), der an den Detektor (40) und den Modulationsreferenz­ generator (44) angeschlossen ist, um das von dem Detektor (40) erzeugte elektri­ sche Signal unter Verwendung des Referenzsignals zu demodulieren;
• - einen Rampengenerator (48), der ein Rampensignal abgibt, das eine zeitlich linear sich verändernde Phasenverschiebung erzeugt, und der Teil einer Rückkop­ plungsschaltung ist, durch die ein Rückkopplungssignal von dem Demodulator (42) zu dem Phasenmodulator (38) geleitet wird, um die Phasendifferenz zwi­ schen den zwei gegenläufigen Wellen auf Null zu bringen;
• - eine Summierschaltung (52), an deren einem Eingang das Referenzsignal des Modulationsreferenzgenerators (44) und an deren anderem Eingang das Rampen­ signal des Rampengenerators (48) anliegen, und deren Ausgangssignal als Trei­ berspannung am Phasenmodulator (38) anliegt;
• - einen Periodiksignalgenerator (54), der ein periodisches Signal mit dem Mittel­ wert Null an einen Eingang des Rampengenerators (48) liefert, wobei die Ampli­ tude des periodischen Signals so groß ist, daß die Spannung in der Rückkop­ plungsschaltung außerhalb des Bereichs liegt, in dem das Rückkopplungssignal instabil ist;
• - einen Zähler (50), der an einen Ausgang des Rampengenerators (48) angeschlos­ sen ist und der ein Gatter aufweist, welches von einem von dem Periodiksignal­ generator (54) erzeugten Synchronisationssignal derart gesteuert ist, daß die durch den Periodiksignalgenerator (54) zusätzlich verursachten Impulse ausge­ mittelt sind und nur die durch die Rotation der Meßspule (34) verursachten Im­ pulse wirksam gezählt werden.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hochpaßfilter (56), der zwi­ schen dem Periodiksignalgenerator (54) und dem Rampengenerator (48) angeschlossen ist.