JPH0197868A - レーザドップラ速度計 - Google Patents

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。

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鉄鋼。

非鉄金属等製造ラインの移動物体の速度を非接触で測定
するレーザドツプラ速度計に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、移動物体の速度を光のドツプラ効果を利用して
測定するには、第２図に示すような構成のレーザドツプ
ラ速度計が用いられてい次。第２図は例えば三菱電機枝
軸ＶｏＪ、５８・憲７・１９８４第３４頁〜第３８頁記
載の光フアイバセンサーレーザ干渉形−に示された従来
のレーザドツプラ速度計の構成図であり９図において、
（１（は移動物体、　＋２１Ｆｉレーザ、（３）はレー
ザ光を２分割するビームスプリッタ、　　（４ａ）、（
仙）はビームスプリッタ（３）で２分割されたレーザ光
を送信光学系（５ａ）、　（５ｂ）に導びくための光フ
ァイバケーブル、　　（４ｃ）ｔｌ後述する受信光学系
の受信光を伝送する光ファイバケーブル、（６）は移動
物体（１）から散乱された光を受信するための受信光学
系、（７）は受信光を電気信号に変換する光検出器、（
８）は増幅器、（９）は周波数追跡器、αＱｌは速度演
算器である。

第２図に示すごとく、移動物体（１）にレーザ（２）か
ら発信したレーザ光をビームスプリッタ（３）で２分割
し、各々の光を光ファイバケーブル（４ａ）、　（４ｂ
）と送信光学系（５ａ）、　（５ｂ）で、互いに反対方
向から移動物体（１）上に交差させて照射すると、各々
の送光ビームに対応した移動物体＋１１の散乱光の波長
は、移動物体（１）の速度Ｖに応じて、いわゆる正負の
ドツプラシフトを起こす。この２つの正負のドツプラシ
フトを受けた散乱光を受信光学系（６）で受信し。

光ファイバケーブル（４Ｃ）で光検出器（７）に導ひき
。

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。

ここに Ｖ；移動物体の速度 λ　；レーザ光の波長 ψ；　２つの送光ビームの交差角 光検出器（７）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（８）で増幅された後１周波数追跡器
（９）でドツプラ周波数ｆｄを計測し、第（１）式によ
り速度演算６叫で速度演算することにより、移動物体（
１）の速度ｖｔ？求めることができる。

このことは、公知の事実である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のレーザドツプラ速度計は、移動物体（１）の
移動速度Ｖに比例したドツプラ周波数ｆｄを検出して速
度を求めている。

このため、移動物体（１）が停止した場合、ドツプラ周
波数ｆｄが零となるため零速度計測が不可能となる問題
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ｋも
ので、移動物体（１）が停止時でも速度計測可能なレー
ザドツプラ速度計を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わるレーザドツプラ速度計は、移動物体（
１）に照射する２条のレーザビームのうち。

一つのビームの波長をシフトする光周波数シフタを設け
、かつ波長シフトした周波数の補正回路を設けたもので
ある。

〔作　用〕

この発明にお゛いては、移動物体（１］に照射する２条
のレーザビームのうち、一つのビームの波長をシフトす
る光周波数シフタを設けることで、移動物体（１）が停
止時でも、波長シフトした周波数でドツプラ信号が得ら
れ、かつ、波長シフトした周波数の補正回路を設けるこ
とで、高精度な零速度を含む速度計測が可能となる。

〔実施例〕

第１図は、この発明による一実施例を示すレーザドツプ
ラ速度計の構成図であり、５）Ｊ、下図面に従い説明す
る。

図中、　＋１）〜αａは上記従来と同じものである。

（１１）　１１！レーザビームの波長を音響光学的にシ
フトさせる光周波数シ７り、Ｑ２１ｔｉ光周波数シフタ
を駆動するドライバ、（１３ａ）Ｆ１周波数追跡器（９
）の出力周波数をカウントする周波数カウンタ、　（１
３ｂ）はドライバ（２）の態動周波数をカウントする周
波数カウンタ、α４は上記二つの周波数カウンタ（ｔａ
ａ）、　（１３ｂ）の出力を引算する引算器である。

以上の構成のレーザドツプラ速度計において。

２条の照射レーザビームの片側全光周波数シフタ圓によ
り周波数ｆＭだけ波長をシフトすると、受信光学系（６
）で受光され光検出器（７）で電気変換されたドツプラ
信号は２次のドツプラ周波数ｆｄ′を含んでいる。

ｆｄ’　＝　ｆＭ十ｆｄ ２ｖ　　　、　　ψ ＝ｆＭ＋下・５ｌｎｉ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（２）すなわち、第（１）式の速度
Ｖに比例したドツプラ周波数ｆｄと光シフトされた周波
数ｆＭの加算した形で周波数追跡器（９）で検出される
次め、速度Ｖが零の場合でもｆＭのドツプラ周波数が得
られる。

周波数追跡器（９）の出力周波数ｆｄ′とドライバα２
の駆動周波数ｒＭｔそれぞれ周波数カウンタ（１３ａ）
、（１３ｂ）でカウントし、引算器−で引算した後、速
度演算６叫で速度演算することで光周波数シフタαυの
駆動周波数ｆＭヲ補正し、零速度を含んだ速度計測が可
能なレーザドツプラ速度計となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、移動物体（１）に照
射する２条のレーザビームのうち、一つのビームの波長
をシフトする光周波数シフタαｎｔ−設け。

かつ波長シフトした周波数を補正する引算器−を設ける
ことで移動物体（１１が停止時でも高精度に速度計測可
能なレーザドツプラ速度計が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレーザドツプラ速度
計の構成図、第２図は従来のレーザドツプラ速度計の構
成図である。 図中、α１１は光周波数シフタ、α２Ｉはドライバ、　
（１３ａ）。 （１３ｂ）は周波数カウンタ、圓は引算器である。 なお１図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   ーザビームを伝送する光ファイバケーブルと、上記伝送
   されたレーザビームを受けて移動物体上互いに反対方向
   から交差させて照射する二つの送信光学系と、上記二つ
   の照射ビームの各々について移動物体の速度に応じてド
   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
   乱光を伝送する光ファイバケーブルと、上記伝送された
   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から移動物体の速度を演
   算する速度演算器を備えたレーザドップラ速度計におい
   て、上記移動物体に照射する２条のレーザビームのうち
   １つのビームの波長をシフトし、ドップラ周波数の零点
   を周波数シフトさせる光周波数シフタと、上記光周波数
   シフタを駆動するドライバと、上記周波数シフトされた
   ドップラ周波数に追尾する上記周波数追跡器の出力周波
   数と上記光シフト周波数とをそれぞれカウントする２つ
   の周波数カウンタと、上記二つの周波数カウンタの出力
   を引算し、その結果を上記速度演算器に出力する引算器
   とを設けたことを特徴とするレーザドップラ速度計。