JPH0363030B2 - - Google Patents

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、音
響機器、情報機器、工作機械等の回転体の回転速
度、回転ムラを計測する回転ムラ測定器に関する
ものである。

〔従来の技術〕

音響機器であるレコードプレーヤ、テープレコ
ーダ、VTRの回転速度、回転ムラは録音、録画、
再生時の音質、画質を左右する重要な要素であ
り、回転速度の安定度、回転ムラいわゆるワウ・
フラツタの良し悪しがこれら機器の商品価値を決
定する。

従つて、このような分野における回転速度、回
転ムラの測定はこれら機器の検査等に必要不可欠
なものとなつている。

一般に、回転ムラは第(1)式に示すワウ・フラツ
タＷ／Ｆという指標で示される。

Ｗ／Ｆ＝△Ｖ／Ｖ×100（％） …(1) ここで Ｖ：回転速度（ｍ／分） △Ｖ：回転ムラ速度（ｍ／分） 第(1)式は、回転速度Ｎに対する回転ムラ速度△
Ｎの比の百分率で示され、通常周波数成分として
0.2Hz以上の回転ムラ速度について評価される。

回転速度Ｖ（ｍ／分）は、１分間当りの回転数
Ｎ（rpm）の形で求める必要があり、回転数Ｎ
（rpm）と回転速度Ｖ（ｍ／分）の関係は第(2)式で
示される。

Ｎ＝Ｖ／2πr …(2) ここでｒ：回転半径（ｍ） 第２図は、従来の非接触光学式速度センサを用
い回転速度、回転ムラを計測する回転ムラ測定器
を示す構成図であり、図において、１はモータま
たはモータ等に直結して回転する回転体、２はレ
ーザ装置、３はレーザ装置２からのレーザ光を二
分割するビームスプリツタ、４ａ，４ｂ，４ｃは
レーザ光の方向を変えるためのミラー、５は回転
体１から散乱された光を受信するためのレンズ、
６は受信光を電気信号に変換する光検出器、７は
交流増幅器、８は周波数追跡器、９は周波数追跡
器８の出力周波数をこの周波数に比例したアナロ
グ電圧に変換する周波数−電圧変換器（以下Ｆ−
Ｖ変換器という。）、１０は周波数追跡器８の出力
パルス周波数をカウントする周波数カウンタ、１
１はＦ−Ｖ変換器９の出力電圧を可変する可変抵
抗器等で代表される可変減衰器、１２は可変減衰
器１１の出力信号のうち直流成分をカツトする高
域フイルタ、１３は可変減衰器１１の出力信号の
うち高周波成分をカツトする低域フイルタ、１４
はＦ−Ｖ変換器９の出力信号を受けて利得を調整
して出力するための利得調整器である。

以上の構成の回転ムラ測定器において、レーザ
装置２から発信したレーザ光はビームスプリツタ
３で二分割され、一方のレーザビームはミラー４
ｂ，４ｃで、他方のレーザビームはミラー４ａで
方向を変えて、回転体１上の回転半径ｒ（ｍ）に
交差させて照射すると、各々の照射ビームに対応
した回転体１の散乱光の波長は回転体１の回転半
径ｒ（ｍ）における回転速度Ｖ（ｍ／分）に応じて
いわゆる正負のドツプラシフトを起こす。

この二つの正負のドツプラシフトを受けた散乱
光をレンズ５で集光し光検出器６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(3)式に示すドツプ
ラ周波数f_dの交流信号（以下ドツプラ信号とい
う）が存在する。

fd＝2V／λ・sinφ／２ …(3) ここにＶ：回転体の回転半径ｒ（ｍ）における
回転速度 λ：レーザ光の波長 φ：二つの照射ビームの交差角 光検出器６で電気信号に変換されたドツプラ信
号は、微弱でかつＳ／Ｎが低いため交流増幅器７
で増幅され、周波数追跡器８でＳ／Ｎ改善すると
第(3)式に示す回転体１の回転半径ｒ（ｍ）におけ
る回転速度Ｖに比例したドツプラ周波数f_dがパル
ス信号として検出できる。回転速度Ｖの中の回転
ムラ速度△Ｖは、周波数追跡器８のドツプラ周波
数f_dの中の周波数変調量△f_dとして検出される。

この周波数変調信号である周波数追跡器８の出
力信号をＦ−Ｖ変換器９に入力すると、Ｆ−Ｖ変
換器９の出力はドツプラ周波数f_dに比例した大き
さの直流電圧Ｅとその直流電圧Ｅを中心に回転ム
ラの大きさに比例して上下する交流電圧△Ｅの両
方を重畳したアナログ信号となる。

一方、周波数追跡器８の出力信号は、周波数カ
ウンタ１０にも接続されておりドツプラ周波数f_d
を計数表示し直読できるようになつている。

Ｆ−Ｖ変換器９の出力側に接続された可変減衰
器１１は、減衰量が周波数値で目盛られ、変換出
力を入力周波数に比例して減衰させる働きを有し
ており、可変減衰器１１の目盛周波数を周波数カ
ウンタ１０で測定した表示周波数に合わせること
により、可変減衰器１１の出力には、回転体１の
回転速度Ｖの大きさに関係なく回転ムラ速度△Ｖ
成分を第(1)式に示すように回転速度Ｖとの比率関
係で取り出し得ることになる。

高域フイルタ１２は0.2Hz以上のワウ・フラツ
タ成分のみを通過させるものであり、低域フイル
タ１３は、Ｆ−Ｖ変換器９の出力のうちドツプラ
周波数成分（搬送波）の影響を除去するためのも
ので回転体１の回転速度Ｖに応じてカツトオフ周
波数が可変できるようになつている。このように
して、回転体１の回転ムラ速度△Ｖを第(1)式に示
すワウ・フラツタＷ／Ｆとして求めることができ
る。

また、第(2)式に示す回転体１の１分間当りの回
転数Ｎ（rpm）は、回転体１上に照射したレーザ
ビームの位置すなわち回転半径ｒ（ｍ）をあらか
じめ計測し、この回転半径ｒ（ｍ）の計測値を使
つてＦ−Ｖ変換器９の出力に接続された利得調整
器１４の利得Ｇを第(2)、第(3)式から導かれる第(4)
式で示される値に設定することにより利得調整器
１４の出力として得られる。

Ｇ＝λ／4π・sin／２・ｒ …(4) 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の回転ムラ測定器は、回転体１の回転
数Ｎを求めるために、回転体１の回転速度Ｖと回
転体１上に照射したレーザビームの位置から回転
半径ｒ（ｍ）を別途測定し、上記計測した回転速
度Ｖと上記回転半径ｒから第(2)式の演算を行う必
要があり、直接回転数Ｎを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、回転体１の回転数と回転ムラを直
接同時に計測できる回転ムラ測定器を得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる回転ムラ測定器は、回転体１
上のレーザビーム照射位置すなわち回転半径ｒの
円周上に１個又は複数個の回転体１表面と異なる
反射率をもつラベルと上記ラベル上と回転体１表
面上との受信光のレベル差から回転体１の回転数
を検出するパルス増幅器、波形整形器およびパル
スカウンタを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、回転体１表面と反射率の
異なるラベルを回転体１のレーザビーム照射位置
すなわち回転半径ｒの円周上に１個又は複数個設
けることで、回転体１の回転に応じてレーザビー
ムが上記ラベルを通過するごとに光検出器の受信
レベルがパルス状に変化し、このパルスをカウン
トすることで回転半径ｒを計測することなしに回
転体１の回転数が計測可能となる。

〔実施例〕

第１図は、この発明による一実施例を示す回転
ムラ測定器の構成図であり、図中、１〜１３は上
記従来と同じものである。１５は回転体にはられ
たラベル、１６は光検出器６の出力のうち低周波
パルス信号のみを増幅するパルス増幅器、１７は
パルス増幅器１６の出力信号を波形整形する波形
整形器、１８は波形整形器１７のパルス信号の単
位時間当りのパルス数又はパルス周期を計測する
パルスカウンタである。

以上の構成の回転ムラ測定器において、回転体
１が回転すると、回転体１に設けられたラベル１
５は回転体１の表面とレーザの反射率が異なるた
め、ラベル１５がレーザビーム照射位置を通過す
るごとにすなわち回転体１が１回転するごとに光
検出器６の出力レベルはパルス状に変化し、この
信号をパルス増幅器１６で増幅し、波形整形器１
７で波形整形すれば、回転体１１回転ごとに１パ
ルス出力するパルス信号が得られ、上記パルス信
号の単位時間当りのパルス数又はパルス信号の周
期をパルスカウンタ１８で計数することにより、
回転半径ｒを測定することなしに直接回転体１の
回転数も合わせ計測できる回転ムラ測定器とな
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、回転体１表
面とレーザの反射率の異なるラベル１５を回転体
１のレーザビーム照射位置により、回転体１の回
転に応じてレーザビームが上記ラベル１５を通過
するごとに発生する光検出器６のパルス状信号の
パルス数を計数することでレーザビームの照射位
置すなわち回転半径ｒを測定することなしに直接
回転体１の回転数も合わせ計測できる回転ムラ測
定器が提供できる。

なお、この発明の実施例では、回転体１にはる
ラベル１５を１個として説明したが、複数個のラ
ベル１５を回転半径ｒの円周上にはつたものにつ
いてもこの発明が適用できることは明らかであ
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回転ムラ測
定器の構成図、第２図は従来の回転ムラ測定器の
構成図である。 図中、１５はラベル、１６はパルス増幅器、１
７は波形整形器、１８はパルスカウンタである。
なお、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. １ 特定の波長の光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ツタ
   と、上記２分割したレーザビームの方向を回転体
   上に交差させて照射し得るための複数のミラー
   と、上記二つの照射ビームの各々について回転体
   の速度に応じてドツプラシフトを起した散乱光を
   一緒に受信するレンズと、上記レンズで受信した
   ドツ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交流増幅器
   と、上記増幅された信号からドツプラ周波数を検
   出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の出力
   信号であるドツプラ周波数をドツプラ周波数に比
   例したアナログ電圧に変換する周波数−電圧変換
   器と、上記ドツプラ周波数を計数表示する周波数
   カウンタと、上記周波数−電圧変換器の出力信号
   を上記周波数カウンタで計数されたドツプラ周波
   数に比例して減衰し得る可変減衰器と、上記減衰
   器のうち直流成分と高周波成分をそれぞれ除去す
   る高域フイルタおよび低域フイルタを備えた回転
   ムラ測定器において、上記回転体のレーザビーム
   照射位置に１個または複数個設けられ、上記回転
   体表面と異なる反射率を有するラベルと、上記回
   転体の回転に応じてレーザビームが上記ラベルを
   通過するごとに発生する上記光検出器のパルス状
   信号のパルス数を計数し上記回転体の回転数を計
   測し得るパルスカウンタとを設けたことを特徴と
   する回転ムラ測定器。