JPH0197866A - レーザドップラ振動計 - Google Patents
レーザドップラ振動計Info
- Publication number
- JPH0197866A JPH0197866A JP25514887A JP25514887A JPH0197866A JP H0197866 A JPH0197866 A JP H0197866A JP 25514887 A JP25514887 A JP 25514887A JP 25514887 A JP25514887 A JP 25514887A JP H0197866 A JPH0197866 A JP H0197866A
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- Japan
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- frequency
- laser
- beams
- doppler
- vibration
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- Pending
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光のドツプラ効果を利用して、構造物９機
械の振動を非接触で測定する振動計に関するものである
。
械の振動を非接触で測定する振動計に関するものである
。
第２図は、振動物体の振動を光のドツプラ効果を利用し
て測定する振動計の構成図であり９図において（１）は
振動物体、（２）はレーザ、 （３ａ）はレーザ光を
２分割するビームスプリッタ、（４）はビームスプリッ
タ（３ａ）で２分割された一方のレーザ光の周波数（波
長）を音響光学的にシフトする周波数シック、（５）は
周波数シフタ（４）の周波数シフト量に相当する発振周
波数で周波数シック（４）全駆動するドライ／＜、
（３ｂ）は周波数シック（４）で周波数シフトされたレ
ーザ光を透過させ、かつ振動物体（１）からの散乱光を
反射させて方向を変えるビームスプリブタ、（６）は振
動物体（１）からの散乱光を集光する集光レンズ、 ＋
７１Ｈビームスプリータ（３ａ）で２分割された周波数
シック（４）を通らない他方のレーザ光の方向を変える
ミラー、 （３ｃ）ｉｊ集光レンズ（６）で集光され
た移動物体（１）からの散乱光とミラー（７）で方向を
変えられたレーザ光とを重ね合わせるビームスプリッタ
、（８）はビームスプリッタ（３ｃ）の光を電気信号に
変換する光検出器、（９）は増幅器、αｏｌは上記レー
ザ（２）から増幅器（９）までの構成品をまとめる光学
ケース、０υは周波数追跡器、 Ｑ２）は周波数−電圧
変換器（以下Ｆ／Ｖ変換器という）である。
て測定する振動計の構成図であり９図において（１）は
振動物体、（２）はレーザ、 （３ａ）はレーザ光を
２分割するビームスプリッタ、（４）はビームスプリッ
タ（３ａ）で２分割された一方のレーザ光の周波数（波
長）を音響光学的にシフトする周波数シック、（５）は
周波数シフタ（４）の周波数シフト量に相当する発振周
波数で周波数シック（４）全駆動するドライ／＜、
（３ｂ）は周波数シック（４）で周波数シフトされたレ
ーザ光を透過させ、かつ振動物体（１）からの散乱光を
反射させて方向を変えるビームスプリブタ、（６）は振
動物体（１）からの散乱光を集光する集光レンズ、 ＋
７１Ｈビームスプリータ（３ａ）で２分割された周波数
シック（４）を通らない他方のレーザ光の方向を変える
ミラー、 （３ｃ）ｉｊ集光レンズ（６）で集光され
た移動物体（１）からの散乱光とミラー（７）で方向を
変えられたレーザ光とを重ね合わせるビームスプリッタ
、（８）はビームスプリッタ（３ｃ）の光を電気信号に
変換する光検出器、（９）は増幅器、αｏｌは上記レー
ザ（２）から増幅器（９）までの構成品をまとめる光学
ケース、０υは周波数追跡器、 Ｑ２）は周波数−電圧
変換器（以下Ｆ／Ｖ変換器という）である。
第２図に示すごとく、レーザ（２）から発信した周波数
ｆ０のレーザ光に、ビームスプリッタ（３ａ）で２分割
され、一方のレーザ光は周波数シック（４）でもとのレ
ーザ周波数ｆ。から周波数がｆ、ずれた周波数ｆｏ＋ｆ
、のレーザ光に変換され、ビームスプリッタ（３ｂ〕を
経由して振動物体（υにその振動方向に平行になるよう
に照射されている。
ｆ０のレーザ光に、ビームスプリッタ（３ａ）で２分割
され、一方のレーザ光は周波数シック（４）でもとのレ
ーザ周波数ｆ。から周波数がｆ、ずれた周波数ｆｏ＋ｆ
、のレーザ光に変換され、ビームスプリッタ（３ｂ〕を
経由して振動物体（υにその振動方向に平行になるよう
に照射されている。
振動物体（１）から散乱された光は、振動物体１１１の
振動速度Ｖに応じてドラグラシフトを起こす。このドラ
グラシフトを受けた散乱光をビームスプリッタ（３ｂ）
で方向を変え集光レンズ（６）で集光したものと、ビー
ムスプリッタ（３ａ）で２分割された周波数シフタ（４
）ヲ通らない他方のレーザ光をミラー（７）で方向を変
えた光とをビームスプリッタ（３Ｃ）で重ね合わせて光
検出器（８）に導びき電気信号に変換すると、この電気
信号の中には受信光の強さに比例する直流信号と第（１
）式に示すドツプラ周波数ｆｄの交流信号（以下ドツプ
ラ信号という）が存在する。
振動速度Ｖに応じてドラグラシフトを起こす。このドラ
グラシフトを受けた散乱光をビームスプリッタ（３ｂ）
で方向を変え集光レンズ（６）で集光したものと、ビー
ムスプリッタ（３ａ）で２分割された周波数シフタ（４
）ヲ通らない他方のレーザ光をミラー（７）で方向を変
えた光とをビームスプリッタ（３Ｃ）で重ね合わせて光
検出器（８）に導びき電気信号に変換すると、この電気
信号の中には受信光の強さに比例する直流信号と第（１
）式に示すドツプラ周波数ｆｄの交流信号（以下ドツプ
ラ信号という）が存在する。
ｆｄ＝ ｆｓ＋ −；下 ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）λ：Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長 振動物体（１）は１周波数ｆＭ、最大振動送度Ｖ。で正
弦波的に振動しているとその振動速度Ｖは第（２）式％
式％ ： 従って、第（１）式のドツプラ周波数ｆｄは２ｖ０゜ ｆｄ ＝ ｆ、＋−・ｓｉｎ （２πｆＭ−ｔ）・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（３）となる。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）λ：Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長 振動物体（１）は１周波数ｆＭ、最大振動送度Ｖ。で正
弦波的に振動しているとその振動速度Ｖは第（２）式％
式％ ： 従って、第（１）式のドツプラ周波数ｆｄは２ｖ０゜ ｆｄ ＝ ｆ、＋−・ｓｉｎ （２πｆＭ−ｔ）・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（３）となる。
光検出器（８）で電気信号に変換されたドツプラ信号は
微弱なため増幅器（９）で増幅された後９周波数追跡器
αυでドツプラ周波数ｆｄｔ−検出し、Ｆ／Ｖ変換器叩
でアナログ電圧に変換すると、第（３）式の２項の交流
信号として振動物体（１；の振動速度、ｖ ｆ求めるこ
とができる。
微弱なため増幅器（９）で増幅された後９周波数追跡器
αυでドツプラ周波数ｆｄｔ−検出し、Ｆ／Ｖ変換器叩
でアナログ電圧に変換すると、第（３）式の２項の交流
信号として振動物体（１；の振動速度、ｖ ｆ求めるこ
とができる。
このことは公知の事実でめる。
上記従来のレーザドツプラ振動計は、レーザ照射ビーム
と平行な振動を計測するが、レーザ照射ビームと垂直な
振動はドツプラ効果を受けないため、計測できないとい
う問題を有していた。
と平行な振動を計測するが、レーザ照射ビームと垂直な
振動はドツプラ効果を受けないため、計測できないとい
う問題を有していた。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、レーザビーム照射方向と垂直な振動を計測するレ
ーザドツプラ振動計を得ることを目的とする。
ので、レーザビーム照射方向と垂直な振動を計測するレ
ーザドツプラ振動計を得ることを目的とする。
この発明に係わるレーザドツプラ振動計は、振動方向か
ら互いに２本のレーザビームを振動物体上で交差するよ
うに照射する光学系を設けたものでらる。
ら互いに２本のレーザビームを振動物体上で交差するよ
うに照射する光学系を設けたものでらる。
この発明においては、２本のレーザビームを振動物体に
互いに交差するように照射することにより、２本のレー
ザビームを含む面内のレーザビームの交差角の中心線と
垂直な方向の振動が計測可能となる。
互いに交差するように照射することにより、２本のレー
ザビームを含む面内のレーザビームの交差角の中心線と
垂直な方向の振動が計測可能となる。
第１図は、この発明による一実施例を示すレーザドッグ
２振動計の構成図であり、以下図面に従い説明する。
２振動計の構成図であり、以下図面に従い説明する。
図中、 （１１〜（３ａ）、 （４１〜Ｕｔ’！上記従
来と同じものである。
来と同じものである。
以上の構成のレーザドツプラ振動計において。
レーザ（２）から出たレーザ光をビームスプリッタ（３
ａ）で２分割し直進光を振動物体に振動方向に対して斜
めに照射する。
ａ）で２分割し直進光を振動物体に振動方向に対して斜
めに照射する。
他方の反射光＆”ｌミ；＞−（７１で方向を変えた後１
周波数シフタ（４）でレーザ光の周波数（波長）をもと
のレーザ周波数ｆ０から周波数がｆｓずれた周波数ｆ０
＋ｆ、のレーザ光に変換して、上記直進光を振動物体（
１）上に互いに振動方向に対しである交差角度ψをもっ
て交差するよう照射すると、各々の２条の照射ビームに
対応した振動物体（１）の散乱光の波長は、振動物体（
１）の振動速度Ｖに応じて、いわゆる正負のドラグラシ
フ）ｔ−起こす。
周波数シフタ（４）でレーザ光の周波数（波長）をもと
のレーザ周波数ｆ０から周波数がｆｓずれた周波数ｆ０
＋ｆ、のレーザ光に変換して、上記直進光を振動物体（
１）上に互いに振動方向に対しである交差角度ψをもっ
て交差するよう照射すると、各々の２条の照射ビームに
対応した振動物体（１）の散乱光の波長は、振動物体（
１）の振動速度Ｖに応じて、いわゆる正負のドラグラシ
フ）ｔ−起こす。
この２つの正負のドブプラシフトヲ受けた散乱光を集光
レンズ（６）で受信し光検出器（８）に導き電気信号に
変換すると、この電気信号の中には、第（４）式に示す
ドツプラ周波数ｆｄの交流信号が存在する。
レンズ（６）で受信し光検出器（８）に導き電気信号に
変換すると、この電気信号の中には、第（４）式に示す
ドツプラ周波数ｆｄの交流信号が存在する。
振動物体（１）が、第（２）式で示すような正弦波的に
振動していると、ドッグ２周波数ｆｄＨとなり、従来と
同様、増幅器（９）９周波数追跡器圓。
振動していると、ドッグ２周波数ｆｄＨとなり、従来と
同様、増幅器（９）９周波数追跡器圓。
Ｆ／Ｖ変換器Ｑ２１でアナログ電圧として、２条の照射
ビームの中心線と垂直方向の振動速度ｖ’ｚ計測できる
レーザドツプラ振動計となる。
ビームの中心線と垂直方向の振動速度ｖ’ｚ計測できる
レーザドツプラ振動計となる。
以上のように、この発明によれば、２東のビームの一つ
を周波数シック（４）でレーザ周波数をシフトさせ、２
条のビームを振動物体（１）上互いに交差させるように
照射することにより、２条のビームの交差角の中心線と
垂直な方向の振動速度を計測するレーザドツプラ振動計
が提供できる。
を周波数シック（４）でレーザ周波数をシフトさせ、２
条のビームを振動物体（１）上互いに交差させるように
照射することにより、２条のビームの交差角の中心線と
垂直な方向の振動速度を計測するレーザドツプラ振動計
が提供できる。
第１図は、この発明の一実施例を示すレーザドツプラ振
動計の構成図、第２図は従来のレーザドツプラ振動計の
構成図である。 図中、（１）は振動物体、（２）はレーザ、 （３ａ
）はビームスプリッタ、 （４＋ｆ１周波数シフタ、（
５）はドライノ（。 （６）は集光レンズ、（７）はミラー、（８）は光検出
器、（９）は増幅器、 ｕＱｌは光学ケース、■は周波
数追跡器。 α２１は周波数−電圧変換器である。 なお９図中同一符号は同一ま７′ｃＦｉ相当部分を示す
。
動計の構成図、第２図は従来のレーザドツプラ振動計の
構成図である。 図中、（１）は振動物体、（２）はレーザ、 （３ａ
）はビームスプリッタ、 （４＋ｆ１周波数シフタ、（
５）はドライノ（。 （６）は集光レンズ、（７）はミラー、（８）は光検出
器、（９）は増幅器、 ｕＱｌは光学ケース、■は周波
数追跡器。 α２１は周波数−電圧変換器である。 なお９図中同一符号は同一ま７′ｃＦｉ相当部分を示す
。
Claims (1)
- 特定の波長を出力するレーザと、上記レーザの出力ビー
ムを２分割するビームスプリッタと、上記２分割したレ
ーザビームの一方のレーザ周波数を特定の周波数だけシ
フトする手段と、上記周波数シフトされたレーザビーム
と他方の周波数シフトされないレーザビームを振動物体
上互いに交差させて照射し得る光学系と、上記二つの照
射ビームの各々について振動物体の振動速度に応じてド
ップラシフトを起した散乱光を一緒に受信する受信光学
系と、上記受信光学系で受信したドップラ信号を含む散
乱光を電気変換する光検出器と、上記光検出器の出力を
増幅する増幅器と、上記増幅された信号からドップラ周
波数を検出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の出
力信号であるドップラ周波数をアナログ振動出力電圧に
変換する周波数−電圧変換器とを備えたことを特徴とす
るレーザドップラ振動計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25514887A JPH0197866A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | レーザドップラ振動計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25514887A JPH0197866A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | レーザドップラ振動計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0197866A true JPH0197866A (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=17274745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25514887A Pending JPH0197866A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | レーザドップラ振動計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0197866A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012511158A (ja) * | 2008-12-08 | 2012-05-17 | アイメック | 物体の表面形状を決定するための方法および装置 |
| JP2016148577A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社小野測器 | レーザ測定装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6047965A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-15 | Hitachi Ltd | レ−ザ・ドツプラ速度計 |
| JPS60147607A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-03 | Hitachi Ltd | レ−ザ・ドツプラ速度計を用いた粒子径の測定方法 |
| JPS61228360A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-10-11 | ユニバ−シテイ・オブ・デラウエア | 微生物の運動特性の統計的調査のためのレ−ザドツプラ分光計 |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25514887A patent/JPH0197866A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6047965A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-15 | Hitachi Ltd | レ−ザ・ドツプラ速度計 |
| JPS60147607A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-03 | Hitachi Ltd | レ−ザ・ドツプラ速度計を用いた粒子径の測定方法 |
| JPS61228360A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-10-11 | ユニバ−シテイ・オブ・デラウエア | 微生物の運動特性の統計的調査のためのレ−ザドツプラ分光計 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012511158A (ja) * | 2008-12-08 | 2012-05-17 | アイメック | 物体の表面形状を決定するための方法および装置 |
| JP2016148577A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社小野測器 | レーザ測定装置 |
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