JPH0559383B2

JPH0559383B2 -

Info

Publication number: JPH0559383B2
Application number: JP1005092A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; Juji Ikeda
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 1989-01-11
Filing date: 1989-01-11
Publication date: 1993-08-30
Also published as: US5005144A; JPH02236171A

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ツプラ流速計の流速測
定装置に関し、特に、ドツプラ・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、この種のレーザドツプラ流速計は、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
出力するドツプラ・バースト信号（バースト状の
ドツプラ信号）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
トラツカ方式が利用されており、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ツクで計
測し、逆数演算を行つてドツプラ周波数を求めて
いる。一方、上記トラツ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ツプラ周波数が求めて
いる。そして、上記ドツプラ周波数が粒子の速度
に比例しているので、該ドツ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）上述したレーザドツプラ流速計において、信号
処理系にカウンタ方式やトラツカ方式を採用して
いるが、上記ドツプラ・バースト信号にはシヨツ
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比の悪いドツプラ信号の場合、
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つた。
更に、上記カウンタ方式にあつては乱流の渦スケ
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
記トラツカ方式にあつ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つた。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、
ドツプラ・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比の悪いドツプラ・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、
レーザトツプラ流速計の光電変換器が出力するド
ツプラ・バースト信号を受け、該ドツプラ・バー
スト信号を所定レベルでクリツピングして２値化
し、パルス信号を出力するクリツピング手段が設
けられている。そして、該クリツピング手段のパ
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
つて２本のレーザビームを照射収束させており、
この測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、該粒子によつ
て散乱光が生じ、該散乱光を集光して受光し、光
電変換してドツプラ・バースト信号を出力する。
そして、このドツプラ・バースト信号をクリツピ
ング手段が所定レベルでクリツピングして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ツク信号により
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
と相関関数、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
なつているので、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
出周波数がドツプラ・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）従つて、請求項１に係る発明によれば、トツプ
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、SN比の悪いドツプラ信号に
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に係る発明によれば、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はレーザドツプラ流速
計であつて、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測
定するものである。

該レーザドツプラ流速計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
より出力されるドツプラ・バースト信号（バース
ト状のドツプラ信号）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
あつて、レーザビームの処理手段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４
２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４１ａ，４１ａに分けるビームスプリツタ４
４と、該両ビーム４１ａ，４１ａ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５
１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ツプラ・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、このドツプラ・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、上記ドツプラ・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が出力するドツプ
ラ・バースト信号をバンドパスフイルタ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に示すドツプラ・バー
スト信号をクリツピング手段であるクリツピング
回路３２に出力するように構成されている。該ク
リツピング回路３２は、ノイズの影響を除去する
ため、ドツプラ・バースト信号のペデスタル又は
エンベロープ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
ドツプラ・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つている。

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、クロツ
ク回路３４が接続され、該クロツク回路３４が、
例えば、500MHzのクロツク信号を出力しており、
該サンプリング回路３３は上記クロツク信号でパ
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３５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、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３６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３５ｂと該両
シフトレジスタ３５ａ，３５ｂのビツト数N_Tに
対応した複数個のエクスクルーシブノア回路３５
ｃ，３５ｃ，……とより構成され、該両シフトレ
ジスタ３５ａ，３５ｂは、例えば、64ビツトのシ
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３５ａ，３５ｂの各ビツトからの
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つている。

上記波形整形回路３６は、SN比（SNR）の悪
いドツプラ・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・log（0.47・Ａ／α） …… Ａ：ドツプラ信号の最大振幅 0.47・Ａ：ドツプラ・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、 (t)＝｛Ｒ（ｔ−１）＋Ｒ(t)＋Ｒ（ｔ＋１）｝／３
…… で演算し、求める相関関数値(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、上記整形相関信号を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Mi、Mi＋１の平均値（Mi＋Mi＋
１）／２よりピーク位置Piを算出し、このピーク
位置Pi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N_T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における各ビツトの出力状態
が０−０及び１−１になる確率と０−１及び１−
０になる確率とは共に1/2であり、自己相関関数
はＲ（０）／２（＝N_T／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（０）／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（バリデーシヨン：VALB）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＝｜１−（S₂／S₁）｜
…… S₁：最初の三角波より求めた周波数 S₂：最後の三角波より求めた周波数であり、この有効性（VAL）が次式で充足する
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ツプラ・バースト信号の周波
数ｆに対応しているので、該数波数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。

ｆ＝（Ｖ→／λ）・（ｋ→₁−ｋ→₂）…… λ：レーザビームの波長ｋ→₁：第１レーザビームの進行方向の単位ベクト
ルｋ→₂：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３
６を設けることなくデジタル相関信号を相関関係
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・トツプラ流速計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、ビームスプリツタ４４で２本の平行なビ
ーム４１ａ，４１ａに分割され、両ビーム４１
ａ，４１ａは収束レンズ４５を介して測定点０に
照射収束する。この測定点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
ツプラ・バースト信号を出力する。

続いて、このドツプラ・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、上記ドツプラ・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、該ドツプラ・バースト信号は次
式で表わされる。

Ｂ(t)＝Ａ・exp［−｛（２√２・ｔ）／Ｗ・Nf｝²］・cos｛（2π・ｔ／Ｗ）＋ψ｝ …… Ｂ(t)：ドツプラ・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：ドツプラ周波数に対するクロツク信号による
サンプリング周波数の比（以下、便宜上入力周
波数比という。） Nf：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ツプラ・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Nf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のビツト数NTが128、
無次元最大遅延時間の設定地Nτが128とした場合
の実験結果である。そして、このドツプラ・バー
スト信号をバンドパスフイルタ３１を通した後、
該ドツプラ・バースト信号のベデスタル成分をト
リガとして用い、クリツピング回路３２が上記ド
ツプラ・バースト信号を所定レベルでクリツピン
グして２値化し、パルス信号を出力する（第４図
ｂ参照）、続いて、該パルス信号をサンプリング
回路３３がクロツク回路３４のクロツク信号によ
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Ｚで示すように、ノズルによ
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つているの
で、該相関信号を波形整形回路３６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
１／２の基準レベルL₂とする基準線のクロス点Miを
検出し、相関信号のピーク位置Pi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は上記レーザドツプラ流速計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−（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
ツプラ周波数に対するクロツ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0dB
における測定誤差が16％であつたのに対し、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Nfが12において、
100個の実験デー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
ない場内、第７図ｂは波形整形した場合であり、
第７図ａにあつては平均測定周波数比W′が
19.31、準備偏差σが1.74であり、第７図ｂにあ
つ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５〜40までの値で用いると、SN
比が−6dBまでのドツプラ・バースト信号を65％
以上の有効性でもつて処理できる。換言すれば、
500MHzのクロツク信号を用いると、12.5MHz〜
100MHzのドツプラ・バースト信号を処理するこ
とができる。更に、SN比が−10dBのドツプラ・
バースト信号を入力周波数比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のクロツク信号で、25MHz〜50MHzのド
ツプラ・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
るものは標準偏差で小さく、測定精度が著しく向
上している。

従つて、上記ドツプラ・バースト信号を２値化
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
いドツプラ・バースト信号であつても正確に流速
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
ツ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
相関関係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
度の向上を計ることができる。

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
ンドパスフイルタ３１、クリツピング回路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、空気内の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、相関関係演算回路３５をマルチプレ
クサを用いて作動し、各々の情報をコンピユータ
３９で処理する。この実施例によれば、ICは
17MHzで作動するので、256ビツトのデータを
88.5kHz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。実際の測定で得られるド
ツプラ・バースト信号のデータレートは1kHz以
下であるので、この例示した8kHz以下は実時間
ということになる。従つて、光電変換器５４等を
10台備えれば良く、一台のの装置で10チヤンネル
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、参照光方式や単一ビ
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ツク図であ
る。第２図〜第１０図は本発明の実施例を示し、
第２図はレーザドツ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はそれぞれドツプ
ラ・バースト信号、クリツ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
体的実験結果のドツプラ・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，ｄ，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測
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ツク図である。１……レーザドツプラ流速計、２……光学系、
３……信号処理系、４……照射手段、５……受光
手段、３２……クリツピング回路、３３……サン
プリング回路、３４……クロツク回路、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

【特許請求の範囲】１レーザドツプラ流速計の光電変換器が出力す
るドツプラ・バースト信号を受け、該ドツプラ・
バースト信号を所定レベルでクリツピングして２
値化し、パルス信号を出力するクリツピング手段
と、該クリツ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ツプラ流速計の流速
測定装置。２レーザドツプラ流速計の光電変換器が出力す
るドツプラ・バースト信号を受け、該ドツプラ・
バースト信号を所定レベルでクリツピングして２
値化し、パルス信号を出力するクリツピング手段
と、該クリツ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ツプラ流速計の流速
測定装置。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記載のレーザドツプラ流速計の流速測定装置。