JPH02136777A - ２次元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〉 本発明は、レーザ光を被測定体に照射し、その光周波数
の変移つまりドツプラシフトより被測定体の速度ないし
変位を測定するレーザドツプラ速度計に関し、特に２次
元ないし３次元の速度ベクトルを１つの測定器で同時に
測定する測定装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、ドツプラ速度計として第５図に示すような２光束
差動型レーザドツプラ速度計が用いられている。第５図
を用いて測定原理を説明する。レーザ光Ｒ１より出たレ
ーザ光は、超音波偏向器２を用いた周波数シフタにて２
光束４，５に分離され、このうち１次回折光４は、０次
回折光５に対してドライバ３の駆動角周波数ωＬだけ光
周波数が増加している。先負周波数ωθ＋ωＬのビーム
４と先負周波数ω８のビーム５は、集光レンズ６を経て
、各ビーム経路７，８より測定領域内の散乱粒子９で散
乱され、再び集光レンズ６で集められた後、光検出器１
０で検波される。ここで得られる検波電流の角周波数ω
１は（１）式で与えられる。

ω１＝ωＬ−Δω８　　　　　　　　（１）但し、　　
Δ（Ｊ　、：　２ｍＫｎＶｘ・５ｉｎａ　　　　　　（
２）ここで、には光の波数、ｖｘはＸ方向の速度、２α
はビーム７．８のなす角である。そこで、光検出器１０
の検波電流を中心角周波数ωＬのバンドパスフィルタに
通せばＸ方向速度電流が得られる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述した従来の装置は、基本的には１次元計測であり、
Ｘ方向の速度は測定出来るがＸ方向の速度は測定出来な
い０本発明は、従来の２光束差動型レーザドツプラ速度
計が１次元の速度しか測定出来ない欠点を解消し、４光
束を用いたり、２台の同一速度計を組み合わせることな
く、１台の２光束差動型レーザドツプラ速度計で２次元
の速度計測を可能にするものである。

く問題点を解決するための手段〉 ２光束差動型レーザドツプラ速度計において、その光束
経路途中に光学系を追加することによって、同時に参照
光型レーザドツプラ速度計を構成し、検波後の速度信号
電流をバンドパスフィルタに通す。

く作用〉 上記構成によれば、クロストークを除去した状態で同時
に２次元の速度計測を行うことができる。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例を示す側面図である。

Ｘ方向速度成分の測定原理は、従来の２光束差動型レー
ザドツプラ速度計と同一であり、ここでは詳細な説明は
省略する。本発明では、Ｘ方向の速度成分も測定し得る
ように、新しい光学系を従来の２光束差動型レーザドツ
プラ速度計に追加した。

以下に追加した部分の説明を行なう。

０次回折光５のビーム光路中にハーフミラ１１を１４人
し、ここで分離した光線をミラ１２で反射して参照光と
して用いる。光検出は光検出器１３を用いる。その結果
、４→６→７→９→８→６→１１→１３の経路を通る信
号光は（３）式の丸角周波数を持つ。

ω聾＋ωＬ−Δω、　　　　　　　　　（３）但し、　
　Δω、＝２・に＋Ｖ、・ｃｏｓα　　　（’Ｌ　）こ
こで、■、はｙ方向速度である。そして、１　ｎ、ｉ光
として５→１１→１２→１１＋１３の経路を通る丸角周
波数の８のビームを用いる。その結果、（５）式の検波
電流ω２が光検出器の出力として得られる。

ω２：ωＬ−ΔωＶ　　　　　　　　（５）上述した新
規に追加した部分で、参照光型レーザドツプラ速度計が
構成されたことになる。ところが、同時に５→６→８→
９→８→１１→１３の経路を通るクロストーク光も光検
出器１３に入射しく６）式の先金周波数を持つ。

ω急−Δω８−Δω、　　　　　　　（６）この光線と
ωθの参照光からり７）式の角周波数ω３を持つ検波電
流が生じる。

ω３＝ΔωＸ＋Δωｖ　　　　　（７）そこで、ωＬ）
Δω８、ωＬ）Δω、と設定しておき、第２図の信号処
理回路を通せば、第３図からも判るように、検波Ｘ流中
のクロストーク成分ω３は、ω［を中心とするバンドパ
スフィルタ１５で除去され、Ｘ方向の速度成分に対応す
るω２構成だけが得られる。

第４図は本発明の他の実施例を示し、光学系のビームを
導く手段として、偏波面保存型光ファイバ］８、１９．
２０．２１．２２．２３を使用し、光学系全体をさらに
コンパクトにしたものである。

この例では、ハーフミラ】１の代わりに導波型の方向性
結合器２４を用い、参照光用の光ファイバ２２の長さを
調整して、使用レーザの可干渉距離をＷ４整することが
出来る。

〈発明の効果〉 本発明によれば、従来の２光束差動型レーザドツプラ速
度計にハーフミラ１枚と光検出器１つを追加するだけで
同時に２次元方向の速度計測が可能になり、集光レンズ
６から先には何も追加部品がないため装置の大型化や繁
雑化に伴う操作性の低下やコストアップをまねかない。

また、検波電流をバンドパスフィルタに通ずだけでクロ
スト一り信号を除去でき、簡単な光学系で済むなとの特
徴を有する。また、光ファイバを使用すれば光学系の大
きざを小さくできコンパクト化が図れるという特長も合
わせもつ。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の２次元速度計の光学系を示す図
、第２図は同速度耐の信号処理系を示す図、第３図は光
検出器で検波される検波を流の角周波数スペクトルを説
明する図、第４図は光学系に偏波面保存型光ファイバと
導波路型方向性結合器を使用した本発明実施例を示す図
、第５図は従来の２光束差動型レーザドツプラ速度計の
光学系を示す図である。 図　　面　　中、 １はレーザ光源、 ２は川音′ａ偏向器を用いた周波数シック、３は２の駆
動用ドライバ、 ４は１次回折光、 ５は０次回折光、 ６集光はレンズ、 ７．８はプローブビーム、 ９は被測定体（光散乱粒子）、 １０．１；３は光検出器、 １１はハーフミラ、 Ｉ２はミラ、 １４、１５はバンドパスフィルタ、 １Ｇ、　１７は周波数弁別器、 １８．１９．２０．２１．２２．２３は偏波面保存型光
ファイバ、 ２４は方向性結合器、 ２５は端面全反射コート光ファイバ、 である。 千２図 稟３２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２光束差動型レーザドップラ速度計において、該光束経
   路途中に参照光型レーザドップラ速度計を構成し、検波
   後の速度信号電流をバンドパスフィルタに通すことを特
   徴とする２次元レーザドップラ速度計。