JPH02236171A - レーザドップラ流速計の流速測定装置 - Google Patents

レーザドップラ流速計の流速測定装置

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JPH02236171A
JPH02236171A JP1005092A JP509289A JPH02236171A JP H02236171 A JPH02236171 A JP H02236171A JP 1005092 A JP1005092 A JP 1005092A JP 509289 A JP509289 A JP 509289A JP H02236171 A JPH02236171 A JP H02236171A
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signal
frequency
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健 中島
Yuji Ikeda
裕二 池田
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Ono Sokki Co Ltd
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    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave

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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、例えば、エンジン内のガス流速やターボ機械
の内部流速などをレーザビームの干渉を利用して測定す
るレーザドップラ流速計の流速測定装置に関し、特に、
ドップラ・バースト信号の信号処理系に係るものである
。
（従来の技術） 一般に、この種のレーザドップラ流速計は、レーザ光源
より分光器や収束器を介して２本のレーザビームを予め
設定された測定点に照射収束させ、該測定点に生じる干
渉縞内を粒子（被測定体）が通過すると散乱光が生じ、
該散乱光を集光器を介して光電変換器で受光し、該光電
変換器が出力するドップラ・バースト信号（バースト状
のドップラ信号）を信号処理系で処理して上記粒子の速
度を測定するように構成されている。
この信号処理系は、従来、カウンタ方式或いはトラッカ
方式が採用されており、該カウンタ方式は入力周波数の
周期の数を内蔵したクロックで計測し、逆数演算を行っ
てドップラ周波数を求めている。一方、上記トラッカ方
式は入力周波数と内蔵した電圧制御発振器の周波数とが
常に一定になるようにした周波数追尾回路で周波数負帰
還をかけ、この追尾周波数よりドップラ周波数を求めて
いる。そして、上記ドップラ周波数が粒子の速度に比例
しているので、該ドップラ周波数より流速を算出するよ
うにしている。
（発明が解決しようとする課題） 上述したレーザドップラ流速計において、信号処理系に
カウンタ方式やトラッカ方式を採用しているが、上記ド
ップラ・バースト信号にはショットノイズやホワイトノ
イズなどの各種のノイズが重畳しており、ＳＮ比の悪い
ドップラ信号の場合、上記両方式の何れにおいても流速
を測定することができず、測定範囲が狭いという問題が
あった。
更に、上記カウン夕方式にあっては乱流の渦スケールな
どを求める際に必要となる時系列データを得ることがで
きないという欠点があり、一方、上記トラッカ方式にあ
ってはアナログ処理であるので、粒子数が少なく乱れの
大きい流れの場合に適用することができないという欠点
があった。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、ドップラ
・バースト信号を２値化して相関関数演算し、この相関
信号の周波数を算出することにより、ＳＮ比の悪いドッ
プラ・バースト信号に対しても高精度で且つ実時間で流
速の測定を可能にすることを目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項（１）に係る発明が
講じた手段は、第１図に示すように、先ず、レーザトッ
プラ流速計の光電変換器が出力するドップラ・バースト
信号を受け、該ドップラ・バースト信号を所定レベルで
クリッピングして２値化し、パルス信号を出力するクリ
ッピング手段が設けられている。そして、該クリッピン
グ手段のパルス信号を受け、予め設定されたクロツク信
号により該パルス信号をサンプリングしてパルス信号を
出力するサンプリング手段が設けられている。
更に、該サンプリング手段のパルス信号を受け、該パル
ス信号の相関関数を演算して相関信号を出力するデジタ
ル相関関数演算手段が設けられている。加えて、該デジ
タル相関関数演算手段の相関信号を受け、該相関信号が
予め設定された基準レベルをクロス点を検出し、該クロ
ス点に基づいて相関信号の周波数を算出する周波数算出
手段が設けられると共に、該周波数算出手段の算出周波
数に基づいて被測定体の流速を算出する流速算出手段が
設けられた構成としている。
また、請求項（２）に係る発明が講じた手段は、請求項
（１）の発明に加えて、上記デジタル相関関数演算手段
が出力する相関信号を滑らかな整形相関信号に整形して
周波数算出手段に出力する波形整形手段が設けられた構
成としている。
また、請求項（３）に係る発明が講じた手段は、請求項
（１）又は（２）の発明における上記周波数算出手段は
デジタル相関関数演算手段が演算した相関関数のサンプ
ル数の１／２を基準レベルとした構成としている。
（作用） 上記構成により、請求項（１）に係る発明では、例えば
、レーザ光源より予め設定された測定点に向って２本の
レーザビームを照射収束させており、このｎ１定点で干
渉縞が生じ、この干渉縞内を被測定体、例えば、粒子が
通過すると、該粒子によって散乱光が生じ、該散乱光を
集光して受光し、光電変換してドップラ・バースト信号
を出力する。
そして、このドップラ●バースト信号をクリッピング手
段が所定レベルでクリッピングして２値化し、パルス信
号を出力し、該パルス信号をサンプリング手段が予め設
定されたクロック信号によりサンプリングし、その結果
をデジタル信号としてパルス信号を出力する。続いて、
該パルス信号を受けてデジタル相関関数演算手段が該パ
ルス信号の相関関数、例えば、自己相関関数を演算し、
三角波の相関信号を出力する。その際、請求項（２）に
係る発明では、上記相関信号がノイズで凹凸状になって
いるので、波形整形手段が、例えば、移動平均法で滑ら
かな整形相関信号に整形して出力する。
その後、周波数算出手段が上記相関信号又は整形相関信
号を受け、該相関信号が予め設定された基準レベル、特
に、請求項（３）に係る発明では、演算に用いた相関信
号のτ−０のときのサンプル数の１／２を基準レベルと
し、該基準レベルをクロスするクロス点を検出し、該ク
ロス点に基づいて上記相関信号の周波数を算出する。そ
して、この算出周波数がドップラ・バースト信号の周波
数に対応しているので、流速算出手段が上記算出周波数
より粒子の流速を算出する。
（発明の効果） 従って、請求項（１）に係る発明によれば、ドップラ●
バースト信号を２値化して分割すると共に、相関関数を
用いて導出した相関信号と基準レベルのクロス点とより
該相関信号の周波数を算出するようにしたために、Ｓ１
１ＩＪ比の悪いドップラ信号ｉ；対しても正確に流速を
測定することができ、従来に比して測定精度を著しく向
上させることができるので、広範囲な流速測定を行うこ
とができる。
また、従来のカウンタ方式等に比し、流速を実時間で測
定することができると共に、被測定体が少なく乱れの大
きい流れに対しても確実に流速を測定することができる
。
また、請求項（２）に徐る発明によれば、相関信号を波
形整形するので、正確に周波数を算出することができる
ことから、より測定精度を向上させることができる。
また、請求項（３）の発明によれば、演算に用いた相関
関数のτ−０のときのサンプル数の１／２を基準レベル
としているので、ノイズが多くて相関関数の振幅が小さ
い場合でもクロス点を確実に検出することができ、測定
精度の向上を図ることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
第２図に示すように、１はレーザドップラ流速計であっ
て、レーザビームの干渉性を利用してエンジン内のガス
流速やターボ機械の内部流速をｎ１定するものである。
該レーザドップラ流速計１は、レーザビームなどを送受
光する差動型の光学系２と、該光学系２より出力される
ドップラ・バースト信号（バースト状のドップラ信号）
を処理する信号処理系３とより構成されている。該光学
系２は後方散乱形であっーＣ１レーザビームの照射手段
４と散乱光の受光手段５とより構成されている。更に、
該照射手段４は、レーザビーム４１を発するレーザ光源
４２と、該レーザビーム４１の偏光特性を補正する偏波
面回転器４３と、該偏波面回転器４３で補正された１本
のレーザビーム４１を２本の平行なビーム４　１　ａ　
＊　４　１　ａに分けるビームスブリッタ４４と、該両
ビーム４　１　ａ　＊　’　４　１　ａを予め設定され
た測定点０に照射収束させる収束レンズ４５とより構成
されている。そして、該測定点０において、上記両ビー
ム４１ａ，４１ａの干渉により干渉縞が生じ、該干渉縞
内を被測定体である粒子が通過すると、散乱光５１が生
じることになる。
上記受光手段５は該散乱光５１を受光して光電変換して
おり、該散乱光５１を集光する集光レンズ５２と、該集
光レンズ５２で集光した散乱光５ｌの伝播方向を変える
反射鏡５３と、上記散乱光５１を電気信号に変換してド
ップラ・バースト信号を出力する光電変換器５４とより
構成されている。そして、このドップラ・バースト信号
の周波数、つまり、散乱光の強弱変化が上記粒子の速度
に比例している。
そこで、上記信号処理系３は、第４図の波形図に示すよ
うに、上記ドップラ・バースト信号の周波数より粒子速
度を算出するように構成されており、先ず、上記光電変
換器５４が出力するドップラ・バースト信号をバンドパ
スフィルタ３１が所定周波数帯域の信号のみを取り出し
、所定のノイズを除去した後、第４図（ａ）に示すドッ
プラ・バースト信号をクリッピング手段であるクリッピ
ング回路３２に出力するように構成されている。
該クリッピング回路３２は、ノイズの影響を除去するた
め、ドップラ・バースト信号のべデスタル又はエンベロ
ーブを予め設定された基準レベルＬ１と比較して信号処
理の開始のトリガとしており、該ドップラ・バースト信
号が所定レベルＬ１になると立上げ、ゼロクロスで２値
化し、第４図（ｂ）に示すパルス信号をサンプリング手
段であるサンプリング回路３３に出力するように成って
いる。
該サンプリング回路３２は、第３図にも示すようにシフ
トレジスタで構成されると共に、クロック回路３４が接
続され、該クロック回路３４が、例えば、５００ＭＨｚ
のクロック信号を出力しており、該サンプリング回路３
３は上記クロック信号でパルス信号を一定周期でサンプ
リングし、第４図（Ｃ）に示すパルス信号をデジタル相
関関数演算手段であるデジタル相関関数演算回路３５１
；出力するように構成されている。
該デジタル相関関数演算回路３５は、上記パルス信号の
自己相関関数Ｒ（τ）を演算して、第４図（ｄ）に示す
三角波の相関信号を波形整形手段である波形整形回路３
６に出力するように構成されている。該デジタル相関関
数演算回路３５は、第３図にも示すように、２つの相関
用第１シフトレジスタ３５ａ及び第２シフトレジスタ３
５ｂと該両シフトレジスタ３５ａ，３５ｂのビット数Ｎ
丁に対応した複数個のエクスクルーシブノア回路３　５
　ｃ　．３　５　ｃ　＋　・・・とより構成され、該両
シフトレジスタ３５ａ，３５ｂは、例えば、６４ビット
のシフトレジスタで、上記サンプリング回路３３のシフ
トレジスタに直列に接続される一方、上記エクスクルシ
ーブノア回路３５ｃ，３５ｃ，・・・は両シフトレジス
タ３５ｇ，３５ｂの各ビットからの出力信号を受けて動
作し、上記波形整形回路３６に論理信号を出力するよう
に成っている。
上記波形整形回路３６は、ＳＮ比（ＳＮＲ）の悪いドッ
プラ・バースト信号の場合、相関信号が凹凸状になるの
で、相関信号の波形を滑らかにしてノイズを除去し、整
形相関信号を周波数算出手段である周波数算出回路３７
に出力するように構成されている。ここで、上記ＳＮ比
（ＳＮＲ）は次に示すように定義する。
ＳＮＲ−２０　・１ｏｇ　（０．　４　７　・Ａ／ｃｒ
）　・＝■Ａ：ドップラ信号の最大振幅 ０．４７・Ａ：ドップラ・バースト信号の実効値 α：ノイズの実効値 そして、上記波形整形回路３６は移動平均法により相関
信号を整形しており、次式に示すように、Ｒ（ｔ）　−
　（Ｒ（ｔ−１）　＋Ｒ（ｔ）　＋Ｒ（ｔ＋１）　｝　
／３・・・■ で演算し、求める相関関数値Ｒ　（ｔ）を前後の相関関
数値Ｒ（ｔ−１）　，　Ｒ（ｔ＋１）を用いて平均化処
理するように構成されている。
上記周波数算出回路３７は、第４図（ｄ）に示すように
、上記整形相関信号が予め設定された基準レベルＬ２と
クロスするクロス点より該整形相関信号の周波数を算出
して流速算出手段である流速算出回路３８に出力するよ
うに構成されている。
つまり、上記整形相関信号と基準レベルＬ２との２つの
クロス点Ｍ１　，Ｍｌ＋１の平均値（Ｍ１＋Ｍｌ＋１）
／２よりピーク位置Ｐ１を算出し、このピーク位置Ｐ１
をカウントして上記整形相関信号の周波数を算出するよ
うにしている。そして、上記周波数算出回路３７の基準
レベルＬ２は自己相関関数Ｒ（τ）の遅れ時間τが零の
ときの値Ｒ（０）　　（該値Ｒ（０）は相関関数演算の
サンプル数ＮＴに等しい）の１／２の値に設定されてい
る。すなわち、上記デジタル相関関数演算回路３５の両
シフトレジスタ３５ａ．３５ｂにおける各ビットの出力
状態が０−０及び１−１になる確率と０−１及び１一〇
になる確率とは共に１／２であり、自己相関関数はＲ（
０）　／２　（−ＮＴ　／２）を中心に三角波を形成す
るので、上記基準レベルＬ２をＲ（ｏ）／２に設定して
いる。
更に、上記周波数算出回路３７は、算出周波数の有効性
（バリデーション：ＶＡＬ）を判定するように構成され
ており、この有効性（ＶＡＬ）は次式に示すように、 ＶＡＬ＝　ｌ　１−　（Ｓ２　／Ｓｔ　）Ｉ　　　−■
ＳＩ　＝最初の三角波より求めた周波数８２　：最後の
三角波より求めた周波数であり、この有効性（ＶＡＬ）
が次式を充足するか否かにより判定している。
ＶＡＬ＜β　　・・・■ β：設定された許容誤差 そして、上記流速算出手段３８は、上記整形相関関数の
周波数がドップラ・バースト信号の周波数ｆに対応して
いるので、該周波数ｆより粒子速度Ｖを次式に基づいて
導出するように構成されている。
ｔ　−　（Ｖ／λ）　（７１−７２）　　・・・■λ：
レーザビームの波長 ｋ１　：第１レーザビームの進行方向の単位ベクトル ｋ２　：第２レーザビームの進行方向の単位ベクトル 尚、本実施例においては、波形整形回路３６を設けたが
、ノイズの少ない場合該波形整形回路３６を設けること
なくデジタル相関信号を相関関数演算回路３５より周波
数算出回路３７に直接入力するようにしてもよい。
次に、このレーザφトップラ流速計１の流速測定動につ
いて具体的な実験結果に基づいて説明する。
先ず、レーザ光源４２より出射されたレーザビーム４１
は偏波面回転器４３で偏向特性が補正された後、ビーム
スブリッタ４４で２本の平行なビーム４１ａ，４１ａに
分割され、両ビーム４１ａ．４１ａは収束レンズ４５を
介して測定点０に照射収束する。このｎ１定点０を粒子
が通過すると、散乱光５１が生じ、該散乱光５１は収束
レンズ４５，集光レンズ５２及び反射鏡５３を介して光
電変換器５４に入射し、該光電変換器５４がドップラ・
バースト信号を出力する。
続いて、このドップラ・バースト信号の処理動作につい
て第５図に示す具体的な波形図に基づき説明する。
一般的に、上記ドップラ●バースト信号はノイズが重畳
しており、ペデスタル成分が完全に除去されている場合
、該ドップラ・バースト信号は次式で表わされる。
Ｂ（ｔ）−Ａ−ｅｘｐ　［−　｛（２　　ａ・ｔ）／Ｗ
−Ｎｆ）２］ ●ｃｏｓ　｛（２π・ｔ／Ｗ）＋ψ｝ ・・・■ Ｂ（ｔ）：ドップラ・バースト信号 ｔ：サンプリング周期で無次元化された時間Ａ：振幅を
示す定数 Ｗ：ドップラ周波数に対するクロック信号によるサンプ
リング周波数の比（以下、便宜上人力周波数比という。
） Ｎｒ：フリンジ数 ψ：位相遅れ そこで、第５図（ａ）はホワイトノイズをノイズとして
第■式に加えたドップラ・バースト信号を示しており、
この第５図の各波形は、ＳＮ比が−３ｄＢ，入力周波数
比Ｗが２０、フリンジ数Ｎｒが１２、最大振幅Ａが１．
０、トリガレベルＬ１が０．３、デジタル相関関数演算
回路３５のビット数ＮＴが１２８、無次元最大遅延時間
の設定値Ｎτが１２８とした場合の実験結果である。そ
して、このドップラ・バースト信号をバンドパスフィル
タ３１を通した後、該ドツブラ・バースト信号のべデス
タル成分をトリガとして用い、クリッピング回路３２が
上記ドツプラ・バースト信号を所定レベルでクリッピン
グして２値化し、パルス信号を出力する（第４図（ｂ）
参Ｊ＠）、続いて、該パルス信号をサンプリング回路３
３がクロツク回路３４のクロック信号により一定周期で
サンプリングし、第５図（ｂ）に示すように、所定の数
のパルス信号を出力する。その際、第５図（ｂ）おける
２で示すように、ノイズによるパルス信号も出力される
ことになる。
その後、上記パルス信号を受けてデジタル相関関数演算
回路３５がデジタル信号の自己相関関数Ｒ（τ）を演算
し、第５図（Ｃ）に示すように、相関信号を出力する。
この相関信号は三角波となると共に、上記ノイズにより
凹凸状となっているので、該相関信号を波形整形回路３
６が第■式に基づく移動平均法により波形整形し、第５
図（ｄ）に整形相関信号を出力する。
次いで、上記整形相関信号を受けて周波数算出回路３７
が、τ−０の自己相関関数Ｒ（０）の値の１／２の基準
レベルＬ２とする基準線のクロス点Ｍ１を検出し、相関
信号のピーク位置Ｐｌを算出してカウントし、相関信号
の周波数を算出する。
そして、上記相関信号の有効性（ＶＡＬ）を第■式に基
づいて判定し、該有効性（ＶＡＬ）が第■式を充足する
場合、周波数算出回路３７の算出周波数に基づいて流速
算出回路３８が第■式により粒子速度Ｖを算出する。
第６図（ａ）〜（ｅ）は上記レーザドツブラ流速計１を
用いた数値実験結果を示しており、（ａ）〜（ｅ）は入
力周波数比Ｗを５．１０，２０，３０，４０に各々設定
したものであり、横軸にＳＮ比、縦軸に有効性（％）並
びに精度を示している。
尚、この精度は、入力に対する出力の誤差で、１一（Ｗ
’　／Ｗ）で示し、このＷ′は周波数算出回路３７が算
出した測定ドップラ周波数に対するクロック信号による
サンプリング周波数の比（以下、便宜上測定周波数比と
いう。）である。また、第６図の白丸は波形整形しない
場合で、黒丸は波形整形した場合を示している。
この第６図より明らかなように、入力周波数比Ｗが１０
〜２０の範囲内で、ＳＮ比が−６ｄＢまでは３％以内の
測定誤差と、８０％以上の有効性とを得ることができ、
図示しないが、従来、ＳＮ比がＯｄＢにおける測定誤差
が１６％であったのに比し、著しく精度が向上している
。
また、第７図（ａ），　　（ｂ）は、ＳＮ比が−６ｄＢ
，入力周波数比Ｗが２０、フリンジ数Ｎｒが１２におい
て、１００個の実験データのうち第■式を充足した個数
を示すヒストグラムであり、第７図（ａ）は波形整形し
ない場合、第７図（ｂ）は波形整形した場合であり、第
７図（ａ）にあっては平均測定周波数比Ｗ′が１９．３
１、標準偏差σが１．７４であり、第７図（ｂ）にあっ
ては平均測定周波数比Ｗ′が１９．９１、標準偏差σが
０．６５である。この第７図より明らかなように、波形
整形回路３６により波形整形すると、より精度が向上す
ることになる。
また、第８図は波形整形した場合において、各ＳＮ比に
おける測定誤差及び有効性の特性を示しており、この第
８図から明らかなように、入力周波数比Ｗとして５〜４
０までの値を用いると、ＳＮ比が−６ｄＢまでのドップ
ラ・バースト信号を６５％以上の有効性でもって処理で
きる。換言すれば、５００ＭＨｚのクロック信号を用い
ると、１　２．５ＭＨｚ　〜１　００ＭＨｚのドップラ
・バースト信号を処理することができる。更に、ＳＮ比
が−１０ｄＢのドップラ・バースト信号を人力周波数比
Ｗが１０〜２０の範囲内で４５％以上の有効性で処理で
き、換言すれば、５００ＭＨｚのクロック信号で、２５
ＭＨｚ〜５０ＭＨｚのドップラ・バースト信号を処理す
ることができる。
また、第９図は従来例と比較したＳＮ比に対する標準偏
差σの特性図であり、白丸が本発明によるもの、黒丸が
カウンタ方式による従来例を示し、この第９図より明ら
かなように、本発明によるものは標準偏差が小さく、Ａ
ｌｌ度精度が著しく向上している。
従って、上記ドップラ・バースト信号を２１ｉｉ！化し
てデジタル相関を演算し、その結果の相関関数と基準レ
ベルＬ２とのクロス点より該相関信号の周波数を算出す
るようにしたために、ＳＮ比の悪いドップラ・バースト
信号であっても正確に流速を測定することができ、従来
に比して測定精度を著しく向上させることができると共
に、ダイナミックレンジを拡大させることができるので
、広範囲な流速測定を行うことができる。
また、従来のカウンタ方式等に比し、流速を実時間で測
定することができると共に、粒子が少なく乱れの大きい
流れに対しても確実に流速を測定することができる。
また、上記相関信号を波形整形するので、より正確に周
波数を算出することができ、より測定精度を向上させる
ことができる。
また、上記周波数算出手段３７はτ−０の自己相関関数
Ｒ（０）の値の１／２を基準レベルＬ２としているので
、クロス点を確実に検出でき、測定精度の向上を図るこ
とができる。
尚、本実施例は、１つの光学系２を設け、自己相関関数
を利用して流速を求めるようにしたが、２方向から散乱
光５１を受光し、相互相関関数を利用してその位相差を
求めると、粒子の粒径と速度とを同時に実時間で測定す
ることができる。具体的には、２つの散乱光を各々光電
変換器５４、バンドバスフィルタ３１、クリッピング回
路３２で信号処理し、第３図一点鎖線で示すように、各
シフトレジスタからなるサンプリング回路３３，３３を
介してデジタル相関関数演算回路３５の各シフトレジス
タ３５ａ，３５ｂにパルス信号を入力させて、相互相関
関数を演算するようにして、エンジン内における燃料の
粒径などを同時に実時間で測定するようにしてもよい。
また、本実施例は一点の流速を求めるようにしたが、乱
流などの渦構造を把握するようにしてもよく、その際、
流れ場における速度の時・空間相関を求める必要がある
。そのために、空間内の２点もしくはそれ以上の点の速
度を同時に測定し、空間相関を求めなくてはならない。
例えば、１０点の測定を同時に行う場合、従来の信号処
理器では１０台必要になりシステムとしては膨大になる
。
しかしながら、本発明によれば、それを、簡素化、小型
化することができる。つまり、第１０図に示すように、
１０台の光電変換器５４からの信号をそれぞれ二値化し
、それを一旦高速メモリして、速度とその時間情報をメ
モリに記憶させる。
その後に、相関関数演算回路３５をマルチブレクサを用
いて作動し、各々の情報をコンピュータ３９で処理する
。この実施例によれば、！Ｃは１７　Ｍ　Ｈ　ｚで作動
するので、２５６ビットのデータを８　８．　　５　ｋ
　Ｈｚのデータレートで処理できる。
１０台並列にあると約１／１０として、８ＫＨｚのデー
タレートに対応することができる。実際の？＃１定で得
られるドップラ・バースト信号のデータレートは１ｋＨ
ｚ以下であるので、この例示した３ｋＨｚは実時間とい
うことになる。従って、光電変換器５４等を１０台備え
れば良く、一台の装置で１０チャンネルに対応できるこ
とになり、コンパクト化を著しく図ることができる。
尚また、上記光学系２は後方散乱形にしたが、前方散乱
形でもよく、また、参照先方式や単一ビーム方式などで
もよい。
また、サンプリング回路３３及びデジタル相関関数演算
回路３５はシフトレジスタに限られるものではなく、ま
た、波形整形回路３６は移動平均法に限られるものでは
ない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第１０図は本発明の実施例を示し、第２図はレ
ーザドップラ流速計の概略構成図、第３図はデジタル相
関関数演算回路の概略構成図である。 第４図（ａ），（ｂ）．（ｃ）．（ｄ）はそれぞれドッ
プラ・バースト信号、クリッピングされたパルス信号、
サンプリングされたパルス信号、相関信号を示す波形図
、第５図（ａ）．（ｂ）．（ｃ）．（ｄ）はそれぞれ具
体的実験結果のドップラ・バースト信号、サンプリング
されたパルス信号、相関信号、整形相関信号を示す波形
図である。第６図（ａ）．　　（ｂ），　　（ｃ）．　
　（ｄ）．（ｅ）はそれぞれ入力周波数比Ｗが異なる条
件下における測定誤差及び有効性の特性図、第７図（ａ
）．（ｂ）は波形整形しないものとしたものとにおける
有効性を示す柱状図、第８図は波形整形した場合のｉｌ
Ｉ１定誤差及び有効性の特性図、第９図は本発明と従来
例とを比較して示す標準偏差の特性図、第１０図は他の
実施例を示すブロック図である。 １・・・レーザドップラ流速計、２・・・光学系、３・
・・信号処理系、４・・・照射手段、５・・・受光手段
、３２．・・クリッピング回路、３３・・・サンプリン
グ回路、３４・・・クロック回路、３５・・・デジタル
相関関数演算回路、３６・・・波形整形回路、３７・・
・周波数算出回路、３８・・・流速算出回路、４１・・
・レーザビーム、４２・・・レーザ光源、５１・・・散
乱、５４・・・光電変換器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）レーザドップラ流速計の光電変換器が出力するド
    ップラ・バースト信号を受け、該ドップラ・バースト信
    号を所定レベルでクリッピングして２値化し、パルス信
    号を出力するクリッピング手段と、 該クリッピング手段のパルス信号を受け、予め設定され
    たクロック信号により該パルス信号をサンプリングして
    パルス信号を出力するサンプリング手段と、 該サンプリング手段のパルス信号を受け、該パルス信号
    の相関関数を演算して相関信号を出力するデジタル相関
    関数演算手段と、 該デジタル相関関数演算手段の相関信号を受け、該相関
    信号が予め設定された基準レベルをクロスするクロス点
    を検出し、該クロス点に基づいて相関信号の周波数を算
    出する周波数算出手段と、 該周波数算出手段の算出周波数に基づいて被測定体の流
    速を算出する流速算出手段とを備えていることを特徴と
    するレーザドップラ流速計の流速測定装置。
  2. （２）レーザドップラ流速計の光電変換器が出力するド
    ップラ・バースト信号を受け、該ドップラ・バースト信
    号を所定レベルでクリッピングして２値化し、パルス信
    号を出力するクリッピング手段と、 該クリッピング手段のパルス信号を受け、予め設定され
    たクロック信号により該パルス信号をサンプリングして
    パルス信号を出力するサンプリング手段と、 該サンプリング手段のパルス信号を受け、該パルス信号
    の相関関数を演算して相関信号を出力するデジタル相関
    関数演算手段と、 該デジタル相関関数演算手段の相関信号を受け、該相関
    信号を滑らかな整形相関信号に整形して出力する波形整
    形手段と、 該波形整形手段の整形相関信号を受け、該整形相関信号
    が予め設定された基準レベルをクロスするクロス点を検
    出し、該クロス点に基づいて整形相関信号の周波数を算
    出する周波数算出手段と、 該周波数算出手段の算出周波数に基づいて被測定体の流
    速を算出する流速算出手段とを備えていることを特徴と
    するレーザドップラ流速計の流速測定装置。
  3. （３）周波数算出手段は、デジタル相関関数演算手段が
    演算した相関関数のサンプル数の１／２を基準レベルと
    していることを特徴とする請求項（１）又は（２）記載
    のレーザドップラ流速計の流速測定装置。
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