JPH0458580B2 - - Google Patents
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- JPH0458580B2 JPH0458580B2 JP59054045A JP5404584A JPH0458580B2 JP H0458580 B2 JPH0458580 B2 JP H0458580B2 JP 59054045 A JP59054045 A JP 59054045A JP 5404584 A JP5404584 A JP 5404584A JP H0458580 B2 JPH0458580 B2 JP H0458580B2
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- JP
- Japan
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- pair
- optical fiber
- measured
- correlation peak
- light
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の分野
この発明は、移動する連続固体物体を対象に、
非接触で速度を測定する場合等に使用されるレー
ザスペツクル速度計に関する。
非接触で速度を測定する場合等に使用されるレー
ザスペツクル速度計に関する。
(ロ) 従来技術とその問題点
一般に、物体にレーザ光を照射すると、物体を
透過又は反射された光は拡散光となり、空間に広
がる。そして、この拡散光はレーザ光のコヒーレ
ンズ性により明暗の鮮明なスペツクルパターンを
呈するし、対象物体が移動するとスペツクルパタ
ーンも同時に移動する。
透過又は反射された光は拡散光となり、空間に広
がる。そして、この拡散光はレーザ光のコヒーレ
ンズ性により明暗の鮮明なスペツクルパターンを
呈するし、対象物体が移動するとスペツクルパタ
ーンも同時に移動する。
この性質を応用して移動物体の速度を測定する
方法が、雑誌「レーザ研究」（レーザ学会刊行）
第８巻・第２号（昭和55年３月）の第37頁から第
45頁まで、及び同誌第８巻・第３号（昭和55年５
月）の第３頁から第10頁までに記載されている。
方法が、雑誌「レーザ研究」（レーザ学会刊行）
第８巻・第２号（昭和55年３月）の第37頁から第
45頁まで、及び同誌第８巻・第３号（昭和55年５
月）の第３頁から第10頁までに記載されている。
この記載によれば、第１図に示すように、レー
ザビーム光１を移動している物体２に照射し、そ
の透過光を物体２の移動方向に並設された受光素
子３，４で受光すると、この２点で検出したスペ
ツクルパターン強度の相互相関ピークの時間遅れ
τdは、次式に示すように移動物体ｖとの間に相
関がある。
ザビーム光１を移動している物体２に照射し、そ
の透過光を物体２の移動方向に並設された受光素
子３，４で受光すると、この２点で検出したスペ
ツクルパターン強度の相互相関ピークの時間遅れ
τdは、次式に示すように移動物体ｖとの間に相
関がある。
｜ｖ｜＝ｘ／τd・σ／（Δx2／ω2＋σ2）
σ＝Ｒ／ρ＋１
ただし、
ｘ：受光素子３，４間の距離、
ω：照明領域曲率、Δx：スペツクルサイズ、
ρ：照明光曲率、
Ｒ：対象物体から受光素子までの距離。
ここで、ｘ，Δx，ρ，Ｒは、光学系が決まれ
ば一定となるものである。したがつて、相互相関
ピークの時間遅れτdを求めれば、移動物体の速
度が測定できることがわかる。
ば一定となるものである。したがつて、相互相関
ピークの時間遅れτdを求めれば、移動物体の速
度が測定できることがわかる。
しかし、この相互相関法による速度測定方法で
は、物体の移動方向が不定の場合、方向検出がで
きないので、物体の正しい移動速度を測定するこ
とができなかつた。
は、物体の移動方向が不定の場合、方向検出がで
きないので、物体の正しい移動速度を測定するこ
とができなかつた。
また、レーザ光源よりのレーザビーム光を直接
移動物体に照射するものであるから、測定できる
範囲に限界があり、例えば被測定物体がシリンダ
内面や水や潤滑油等の液体中にある場合には、測
定することができなかつた。
移動物体に照射するものであるから、測定できる
範囲に限界があり、例えば被測定物体がシリンダ
内面や水や潤滑油等の液体中にある場合には、測
定することができなかつた。
(ハ) 発明の目的
上記に鑑み、この発明の目的は、移動方向が不
定の場合でも、その方向とともに移動速度を測定
し得、かつ測定可能範囲の広い、種々の条件下で
測定し得るレーザスペツクル速度計を提供するこ
とである。
定の場合でも、その方向とともに移動速度を測定
し得、かつ測定可能範囲の広い、種々の条件下で
測定し得るレーザスペツクル速度計を提供するこ
とである。
(ニ) 発明の構成と効果
上記目的を達成するために、この発明のレーザ
スペツクル速度計は、動作環境の温度を一定化す
る手段及び発光強度を安定化する手段を備え、コ
ヒーレント光を発生する光源と、この光源よりの
コヒーレント光を被測定物体に導く第１の光フア
イバと、各々が２個を１組として各対の入射端距
離が等しくかつ方向が異なるように配置され、
各々が被測定物体に照射されて生じるスペツクル
パターンを形成する拡散反射光を導出する複数本
の第２の光フアイバと、これら複数本の第２の光
フアイバに対応して設けられ、各々がスペツクル
パターンの変化を電気信号に変換する複数個の光
電変換素子と、これら光電変換素子よりの出力信
号を受け、前記第２の光フアイバの２個１組に対
応する信号の相互相関関数を算出する手段と、算
出された相互相関関数に相関ピークが存在すれ
ば、相関ピーク値とその時間遅れとを、該当する
前記第２の光フアイバ対に関連させて記憶する記
憶手段と、この記憶手段中で相関ピーク値の最大
値を検索して、最大相関ピークに対応する前記第
２の光フアイバ対を抽出する手段と、抽出された
前記第２の光フアイバ対の位置及び相関ピークの
時間遅れに基づいて、被測定物体の移動方向及び
移動速度を算出する手段とを備えている。
スペツクル速度計は、動作環境の温度を一定化す
る手段及び発光強度を安定化する手段を備え、コ
ヒーレント光を発生する光源と、この光源よりの
コヒーレント光を被測定物体に導く第１の光フア
イバと、各々が２個を１組として各対の入射端距
離が等しくかつ方向が異なるように配置され、
各々が被測定物体に照射されて生じるスペツクル
パターンを形成する拡散反射光を導出する複数本
の第２の光フアイバと、これら複数本の第２の光
フアイバに対応して設けられ、各々がスペツクル
パターンの変化を電気信号に変換する複数個の光
電変換素子と、これら光電変換素子よりの出力信
号を受け、前記第２の光フアイバの２個１組に対
応する信号の相互相関関数を算出する手段と、算
出された相互相関関数に相関ピークが存在すれ
ば、相関ピーク値とその時間遅れとを、該当する
前記第２の光フアイバ対に関連させて記憶する記
憶手段と、この記憶手段中で相関ピーク値の最大
値を検索して、最大相関ピークに対応する前記第
２の光フアイバ対を抽出する手段と、抽出された
前記第２の光フアイバ対の位置及び相関ピークの
時間遅れに基づいて、被測定物体の移動方向及び
移動速度を算出する手段とを備えている。
この発明のレーザスペツクル速度計によれば、
移動方向不定でも速度が測定できる上、コヒーレ
ント光の被測定物体への照射及び被測定物体より
信号処理部へのスペツクルパターンの導出を光フ
アイバを用いて行つているので、シリンダ内面等
通常のレンズ光学系では測定できない場所や、水
中、潤滑油中等でも用意に測定できる。
移動方向不定でも速度が測定できる上、コヒーレ
ント光の被測定物体への照射及び被測定物体より
信号処理部へのスペツクルパターンの導出を光フ
アイバを用いて行つているので、シリンダ内面等
通常のレンズ光学系では測定できない場所や、水
中、潤滑油中等でも用意に測定できる。
また、光フアイバは低損失で誘導雑音を受けな
いから、レーザ光源、光電変換素子と被測定物体
の間の距離を大きくしても、雑音の小さい信号が
得られる。それゆえにまた、レーザ光源等と被測
定物体との間の距離を大きくできるので、レーザ
光源、光電変換素子を装置本体内に組込むことが
でき、装置構成が簡素化される。さらにまた、被
測定物体の置かれる現場が劣悪な環境下でも、レ
ーザ光源、光電変換素子を保護できる等の利点が
ある。
いから、レーザ光源、光電変換素子と被測定物体
の間の距離を大きくしても、雑音の小さい信号が
得られる。それゆえにまた、レーザ光源等と被測
定物体との間の距離を大きくできるので、レーザ
光源、光電変換素子を装置本体内に組込むことが
でき、装置構成が簡素化される。さらにまた、被
測定物体の置かれる現場が劣悪な環境下でも、レ
ーザ光源、光電変換素子を保護できる等の利点が
ある。
また、２個１組の受光用フアイバ（第２のフア
イバ）の組数を増やせば、増やした分だけ被測定
物体の移動方向・速度の測定精度が幾らかでも高
めることができる。更に、光源には、動作環境の
温度を一定化する手段と発光強度を安定化する手
段とが備えられているので、周囲温度など光源の
動作環境が例え変化しても安定なコヒーレント光
を照射することができ、この点からも速度測定に
おける測定精度が高い。
イバ）の組数を増やせば、増やした分だけ被測定
物体の移動方向・速度の測定精度が幾らかでも高
めることができる。更に、光源には、動作環境の
温度を一定化する手段と発光強度を安定化する手
段とが備えられているので、周囲温度など光源の
動作環境が例え変化しても安定なコヒーレント光
を照射することができ、この点からも速度測定に
おける測定精度が高い。
(ホ) 実施例の説明
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
第２図は、この発明の１実施例を示すレーザス
ペツクル速度計の概略図である。同図において、
１０はレーザビーム光を発生するレーザダイオー
ドであり、温度条件を一定にして安定なレーザ発
振を行わせるための温度制御ブロツク１１に実装
されている。温度制御ブロツク１１に、吸発熱に
よりレーザダイオード１０の周囲温度を一定に保
つペルチエ素子が設けられている。１２はレーザ
ダイオード１０の周囲温度を検出する温度セン
サ、１３は温度制御回路である。温度制御回路１
３は、温度センサ１２により検出される温度に応
じて温度制御ブロツク１１内のペルチエ素子の吸
発熱を制御、レーザダイオード１０の周囲温度を
一定に保つようになつている。
ペツクル速度計の概略図である。同図において、
１０はレーザビーム光を発生するレーザダイオー
ドであり、温度条件を一定にして安定なレーザ発
振を行わせるための温度制御ブロツク１１に実装
されている。温度制御ブロツク１１に、吸発熱に
よりレーザダイオード１０の周囲温度を一定に保
つペルチエ素子が設けられている。１２はレーザ
ダイオード１０の周囲温度を検出する温度セン
サ、１３は温度制御回路である。温度制御回路１
３は、温度センサ１２により検出される温度に応
じて温度制御ブロツク１１内のペルチエ素子の吸
発熱を制御、レーザダイオード１０の周囲温度を
一定に保つようになつている。
１４はレーザダイオード１０の発光強度を安定
化するための自動パワー制御（APC）回路であ
る。
化するための自動パワー制御（APC）回路であ
る。
１５は被測定物体、１６は光フアイバ束であ
る。光フアイバ束１６は、１本の投光用の光フア
イバ１７とｎ本の受光用の光フアイバ１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ……１８ｎとから構成されている。
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎは、光フアイ
バ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎに対応して
設けられるホトダイオード、２０は信号処理部で
ある。
る。光フアイバ束１６は、１本の投光用の光フア
イバ１７とｎ本の受光用の光フアイバ１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ……１８ｎとから構成されている。
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎは、光フアイ
バ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎに対応して
設けられるホトダイオード、２０は信号処理部で
ある。
レーザダイオード１０と被測定物体１５の近傍
に投光用の光フアイバ１７が配置され、レーザダ
イオード１０からのコヒーレント光を被測定物体
１５に導き、照射するようになつている。また、
被測定物体１５の近傍とホトダイオード１９ａ，
１９ｂ，１９ｃ……１９ｎ間には、受光用の光フ
アイバ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎが配置
され、被測定物体１５の表面からの拡散反射光が
スペツクルパターンを形成して入射されるのをホ
トダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎ
まで導くようになつている。これら受光用の光フ
アイバ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎは、光
の入射端面のパターンが、第３図に示すように同
心円状となるように並設されている。
に投光用の光フアイバ１７が配置され、レーザダ
イオード１０からのコヒーレント光を被測定物体
１５に導き、照射するようになつている。また、
被測定物体１５の近傍とホトダイオード１９ａ，
１９ｂ，１９ｃ……１９ｎ間には、受光用の光フ
アイバ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎが配置
され、被測定物体１５の表面からの拡散反射光が
スペツクルパターンを形成して入射されるのをホ
トダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎ
まで導くようになつている。これら受光用の光フ
アイバ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎは、光
の入射端面のパターンが、第３図に示すように同
心円状となるように並設されている。
ホトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１
９ｎは、スペツクルパターンを電気信号に変換
し、その変換したスペツクルパターンのゆらぎ信
号を信号処理部２０に与えられるようになつてい
る。
９ｎは、スペツクルパターンを電気信号に変換
し、その変換したスペツクルパターンのゆらぎ信
号を信号処理部２０に与えられるようになつてい
る。
信号処理部２０は、第４図に示すように、ホト
ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎに
対応する入力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ……２
１ｎ、サンプル・アンド・ホールド回路２２ａ，
２２ｂ，２２ｃ……２２ｎ、Ａ／Ｄ変換器２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ……２３、CPU（中央処理装
置）２４及び出力回路２５とから構成されてお
り、CPU２４にはマイクロプロセツサや波形デ
ータ記憶用メモリなどを含んでいる。
ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎに
対応する入力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ……２
１ｎ、サンプル・アンド・ホールド回路２２ａ，
２２ｂ，２２ｃ……２２ｎ、Ａ／Ｄ変換器２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ……２３、CPU（中央処理装
置）２４及び出力回路２５とから構成されてお
り、CPU２４にはマイクロプロセツサや波形デ
ータ記憶用メモリなどを含んでいる。
次に、以上のように構成されるレーザスペツク
ル速度計の動作について説明する。
ル速度計の動作について説明する。
電源がオンされると、レーザダイオード１０よ
りコヒーレント（レーザ）光が出力されるが、温
度制御ブロツク１１によつて温度が一定に保持さ
れ、かつまた自動パワー制御回路１４でパワー制
御がなされるので、常に安定したコヒーレント光
が出力される。
りコヒーレント（レーザ）光が出力されるが、温
度制御ブロツク１１によつて温度が一定に保持さ
れ、かつまた自動パワー制御回路１４でパワー制
御がなされるので、常に安定したコヒーレント光
が出力される。
レーザダイオード１０からのコヒーレント光は
光フアイバ１７を介して移動中の被測定物体１５
の表面に照射される。被測定物体１５の表面から
生じた拡散反射光はスペツクルパターンを形成
し、その一部が光フアイバ１８ａ，１８ｂ，１８
ｃ……１８ｎに入射され、ホトダイオード１９
ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎまで送られる。そ
してホトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……
１９ｎによりスペツクルパターンの光強度分布が
電気信号に変換され、信号処理部２０に入力され
る。
光フアイバ１７を介して移動中の被測定物体１５
の表面に照射される。被測定物体１５の表面から
生じた拡散反射光はスペツクルパターンを形成
し、その一部が光フアイバ１８ａ，１８ｂ，１８
ｃ……１８ｎに入射され、ホトダイオード１９
ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎまで送られる。そ
してホトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……
１９ｎによりスペツクルパターンの光強度分布が
電気信号に変換され、信号処理部２０に入力され
る。
信号処理部２０に各入力端子２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ……２１ｎに与えられる信号は、サンプ
ル・アンド・ホールド回路２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ……２２ｎでサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……２３ｎでデジタル信
号に変換され、CPU２４に入力される。
２１ｃ……２１ｎに与えられる信号は、サンプ
ル・アンド・ホールド回路２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ……２２ｎでサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……２３ｎでデジタル信
号に変換され、CPU２４に入力される。
CPU２４は、入力された各スペツクルパター
ンの強度波形のデジタルデータをメモリに格納す
る。そして、これらのデータから同心円状に配置
される各光フアイバの直径上に位置する一対の光
フアイバを選び、相互相関関数を求める。光フア
イバ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎが16本で
あり、これら16本の光フアイバをＦ１，Ｆ１′と
Ｆ２，Ｆ２′……Ｆ８，Ｆ８′で表示すると、第３
図に示すように、直径上配置されるＦ１，Ｆ１′，
Ｆ２とＦ２′……Ｆ８とＦ８′がそれぞれ一対とし
て相互相関関数が求められる。物体の移動方向に
位置する一対の光フアイバよりの信号に相関ピー
ク値が現れるので、各対の相互相関関数の中より
ピーク値を抽出し、対応する光フアイバ対より移
動方向を知る。また、相関ピーク値の時間遅れは
被測定物体１５の速度の大きさに逆比例するの
で、相関ピーク値の時間遅れより移動速度を知
る。
ンの強度波形のデジタルデータをメモリに格納す
る。そして、これらのデータから同心円状に配置
される各光フアイバの直径上に位置する一対の光
フアイバを選び、相互相関関数を求める。光フア
イバ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ……１８ｎが16本で
あり、これら16本の光フアイバをＦ１，Ｆ１′と
Ｆ２，Ｆ２′……Ｆ８，Ｆ８′で表示すると、第３
図に示すように、直径上配置されるＦ１，Ｆ１′，
Ｆ２とＦ２′……Ｆ８とＦ８′がそれぞれ一対とし
て相互相関関数が求められる。物体の移動方向に
位置する一対の光フアイバよりの信号に相関ピー
ク値が現れるので、各対の相互相関関数の中より
ピーク値を抽出し、対応する光フアイバ対より移
動方向を知る。また、相関ピーク値の時間遅れは
被測定物体１５の速度の大きさに逆比例するの
で、相関ピーク値の時間遅れより移動速度を知
る。
CPU２４における相関ピーク値及び相関ピー
ク値の時間遅れの測定フローを第５図に示してい
る。
ク値の時間遅れの測定フローを第５図に示してい
る。
ステツプST（以下STと略す）１で各スペツク
ルパターンの強度波形のデジタルデータがメモリ
に格納されると、続いてカウンタNENDに最後
のデータNo（ホトダイオードが８対の場合は
NEND＝８とする）を格納する（ST2）。そして
NEND個（８個）の配列記憶領域の各々に、相
互相関ピークの大きさを記憶するＰ領域と、相関
ピークの時間遅れを記憶するＴ領域を用意する
（ST3）。
ルパターンの強度波形のデジタルデータがメモリ
に格納されると、続いてカウンタNENDに最後
のデータNo（ホトダイオードが８対の場合は
NEND＝８とする）を格納する（ST2）。そして
NEND個（８個）の配列記憶領域の各々に、相
互相関ピークの大きさを記憶するＰ領域と、相関
ピークの時間遅れを記憶するＴ領域を用意する
（ST3）。
次に、ST4でデータNoをＮ＝１とし、No１と
No１′の波形データすなわち光フアイバＦ１，Ｆ
１′の波形データによりその相互相関関数を求め
（ST5）、相互相関関数のピーク有無を判定する
（ST6）。相互相関関数のピークがなければST7に
移るが、相互相関関数ピークが有すれば、ST9で
そのピーク値をＰ１領域に、そのピーク値の遅れ
時間をＴ１領域にそれぞれ格納し、ST7に移る。
ST7では“Ｎ≧NENDか”判定されるが、当初
は判定NOであり、ST8に移り“Ｎ≧Ｎ＋１”
（Ｎ＝２）の処理を行い、ST5に戻る。ST5では、
今度は光フアイバＦ２，Ｆ２′の対についての波
形データにより相互相関関数を求め、相互相関関
数のピークがあれば、ST9でそのピーク値をＰ２
領域に、そのピーク値の遅れ時間をＴ２領域にそ
れぞれ格納し、ST7に移る。
No１′の波形データすなわち光フアイバＦ１，Ｆ
１′の波形データによりその相互相関関数を求め
（ST5）、相互相関関数のピーク有無を判定する
（ST6）。相互相関関数のピークがなければST7に
移るが、相互相関関数ピークが有すれば、ST9で
そのピーク値をＰ１領域に、そのピーク値の遅れ
時間をＴ１領域にそれぞれ格納し、ST7に移る。
ST7では“Ｎ≧NENDか”判定されるが、当初
は判定NOであり、ST8に移り“Ｎ≧Ｎ＋１”
（Ｎ＝２）の処理を行い、ST5に戻る。ST5では、
今度は光フアイバＦ２，Ｆ２′の対についての波
形データにより相互相関関数を求め、相互相関関
数のピークがあれば、ST9でそのピーク値をＰ２
領域に、そのピーク値の遅れ時間をＴ２領域にそ
れぞれ格納し、ST7に移る。
以上のようにして、データNoが８となるまで
ST5〜ST9の処理を繰り返し、Ｐ１〜Ｐ８領域に
相互相関数のピーク値を、Ｔ１〜Ｔ８領域に相互
ピークの遅れをそれぞれ格納する。
ST5〜ST9の処理を繰り返し、Ｐ１〜Ｐ８領域に
相互相関数のピーク値を、Ｔ１〜Ｔ８領域に相互
ピークの遅れをそれぞれ格納する。
データNoがＮ＝８になると、ST7の判定が
YESとなり、ST10に移る。そしてＰ１〜Ｐ８領
域を参照して、相互相関関数値が最大となるデー
タNoを領域Ｍに格納する（ST10）。続いてＰ
（Ｍ）領域の相関ピーク値PMとＴ（Ｍ）領域の相
関ピーク値の時間遅れTMを読み出す（ST11）。
そして、この相関ピーク値の時間遅れTMより速
度ｖを算出するとともに、データNoMと速度の
正負より物体の移動方向を求める（ST12）。例え
ばＭ＝３の場合には、第３図の光フアイバＦ３／
Ｆ３′の矢印のいずれかが物体の移動方向となる。
いずれであるかは速度の正負により区別される。
YESとなり、ST10に移る。そしてＰ１〜Ｐ８領
域を参照して、相互相関関数値が最大となるデー
タNoを領域Ｍに格納する（ST10）。続いてＰ
（Ｍ）領域の相関ピーク値PMとＴ（Ｍ）領域の相
関ピーク値の時間遅れTMを読み出す（ST11）。
そして、この相関ピーク値の時間遅れTMより速
度ｖを算出するとともに、データNoMと速度の
正負より物体の移動方向を求める（ST12）。例え
ばＭ＝３の場合には、第３図の光フアイバＦ３／
Ｆ３′の矢印のいずれかが物体の移動方向となる。
いずれであるかは速度の正負により区別される。
出力回路２５は、CPU２４によつて算出され
た被測定物体の速度の大きさをデイスプレイ用の
信号、アナログ信号など必要とされる形式の信号
に変換して出力する。
た被測定物体の速度の大きさをデイスプレイ用の
信号、アナログ信号など必要とされる形式の信号
に変換して出力する。
なお、上記実施例において、各相互相関関数の
算出は、次のアルゴリズムによりなされる。すな
わち、１対のサンプル・アンド・ホールド回路で
サンプルされた１対の入力信号ｆ（ｇ）とｇ（ｋ）
をそれぞれFET（高速フーリエ変換）処理して周
波数スペクトルＦ（ｎ）、Ｇ（ｎ）を得、さらに、
これら周波数スペクトルＦ（ｎ）、Ｇ（ｎ）の積Φ
（ｎ）を得て、これらを逆FETすることにより、
相互相関関数 φgk（ｌ）＝N-1 〓k-1 ｇ（ｋ）ｆ（ｋ−ｌ） を得る。
算出は、次のアルゴリズムによりなされる。すな
わち、１対のサンプル・アンド・ホールド回路で
サンプルされた１対の入力信号ｆ（ｇ）とｇ（ｋ）
をそれぞれFET（高速フーリエ変換）処理して周
波数スペクトルＦ（ｎ）、Ｇ（ｎ）を得、さらに、
これら周波数スペクトルＦ（ｎ）、Ｇ（ｎ）の積Φ
（ｎ）を得て、これらを逆FETすることにより、
相互相関関数 φgk（ｌ）＝N-1 〓k-1 ｇ（ｋ）ｆ（ｋ−ｌ） を得る。
なお、上記実施例において光フアイバ１８ａ，
１８ｂ，１８ｃ……１８ｎの配置は、第３図に示
すように円状にしているが、第６図に示すよう
に、円の中心点にも１個受光用の光フアイバを配
置し、この光フアイバと円状に配置される各光フ
アイバの組合わせで１対のデータを得るようにし
てもよい。
１８ｂ，１８ｃ……１８ｎの配置は、第３図に示
すように円状にしているが、第６図に示すよう
に、円の中心点にも１個受光用の光フアイバを配
置し、この光フアイバと円状に配置される各光フ
アイバの組合わせで１対のデータを得るようにし
てもよい。
またさらに、光フアイバの端面の配置を、第７
図に示すように、円の中心点の１個の光フアイバ
と周辺の半円状に配置される光フアイバの組合わ
せで１対のデータを得、双方向に相互相関関数を
求めるようにすれば、取込むデータ量を半分にし
て、第６図に示すものと同じ効果を得ることがで
きる。
図に示すように、円の中心点の１個の光フアイバ
と周辺の半円状に配置される光フアイバの組合わ
せで１対のデータを得、双方向に相互相関関数を
求めるようにすれば、取込むデータ量を半分にし
て、第６図に示すものと同じ効果を得ることがで
きる。
第１図はこの発明の前提となる測定原理を説明
するための図、第２図はこの発明の１実施例を示
すレーザスペツクル速度計の概略図、第３図は同
レーザスペツクル速度計の受光用の光フアイバの
入射端面の配置パターンを示す図、第４図は同レ
ーザスペツクル速度計の信号処理部を具体的に示
したブロツク図、第５図は同信号処理部の動作を
説明するためのフロー図、第６図、第７図は上記
実施例レーザスペツクル速度計の光フアイバの他
の配置パターン例を示す図である。 １０……レーザダイオード、１５……被測定物
体、１７……投光用の光フアイバ、１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ……１８ｎ……受光用の光フアイバ、
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎ……ホトダイ
オード、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ……２２ｎ……
サンプル・アンド・ホールド回路、２４……
CPU。
するための図、第２図はこの発明の１実施例を示
すレーザスペツクル速度計の概略図、第３図は同
レーザスペツクル速度計の受光用の光フアイバの
入射端面の配置パターンを示す図、第４図は同レ
ーザスペツクル速度計の信号処理部を具体的に示
したブロツク図、第５図は同信号処理部の動作を
説明するためのフロー図、第６図、第７図は上記
実施例レーザスペツクル速度計の光フアイバの他
の配置パターン例を示す図である。 １０……レーザダイオード、１５……被測定物
体、１７……投光用の光フアイバ、１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ……１８ｎ……受光用の光フアイバ、
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……１９ｎ……ホトダイ
オード、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ……２２ｎ……
サンプル・アンド・ホールド回路、２４……
CPU。
Claims (1)
- １ 動作環境の温度を一定化する手段及び発光強
度を安定化する手段を備え、コヒーレント光を発
生する光源と、この光源よりのコヒーレント光を
被測定物体に導く第１の光フアイバと、各々が２
個を１組として各対の入射端距離が等しくかつ方
向が異なるように配置され、各々が被測定物体に
照射されて生じるスペツクルパターンを形成する
拡散反射光を導出する複数本の第２の光フアイバ
と、これら複数本の第２の光フアイバに対応して
設けられ、各々がスペツクルパターンの変化を電
気信号に変換する複数個の光電変換素子と、これ
ら光電変換素子よりの出力信号を受け、前記第２
の光フアイバの２個１組に対応する信号の相互相
関関数を算出する手段と、算出された相互相関関
数に相関ピークが存在すれば、相関ピーク値とそ
の時間遅れとを、該当する前記第２の光フアイバ
対に関連させて記憶する記憶手段と、この記憶手
段中で相関ピーク値の最大値を検索して、最大相
関ピークに対応する前記第２の光フアイバ対を抽
出する手段と、抽出された前記第２の光フアイバ
対の位置及び相関ピークの時間遅れに基づいて、
被測定物体の移動方向及び移動速度を算出する手
段とを備えることを特徴とするレーザスペツクル
速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5404584A JPS60196676A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | レ−ザスペツクル速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5404584A JPS60196676A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | レ−ザスペツクル速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60196676A JPS60196676A (ja) | 1985-10-05 |
| JPH0458580B2 true JPH0458580B2 (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=12959627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5404584A Granted JPS60196676A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | レ−ザスペツクル速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60196676A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090027038A1 (en) | 2002-10-23 | 2009-01-29 | Elsa Garmire | Systems And Methods That Detect Changes In Incident Optical Radiation |
| US7423279B2 (en) | 2002-10-23 | 2008-09-09 | The Trustees Of Dartmouth College | Systems and methods that detect changes in incident optical radiation |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58205858A (ja) * | 1982-05-25 | 1983-11-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 速度計測装置 |
-
1984
- 1984-03-19 JP JP5404584A patent/JPS60196676A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60196676A (ja) | 1985-10-05 |
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