JPH08240478A

JPH08240478A - レーザ振動計

Info

Publication number: JPH08240478A
Application number: JP4413795A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ochiai; 合誠落; Riyoko Haneda; 田里代子羽; Akio Arakawa; 川秋雄荒; Yoshiaki Hattori; 部芳明服; Shigeru Kanemoto; 本茂兼
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3634432B2

Abstract

(57)【要約】【目的】自体が振動している状態でも振動物体の振動
を精度良く計測しうるレーザ振動計を提供すること。【構成】レーザ振動計自身の所定の振動方向を測定す
るために設けられた振動検出手段（２）と、振動検出手
段からの出力信号を増幅する振動信号処理手段（３）
と、振動物体から得られた振動情報及び前記振動信号処
理手段の出力信号を用いて前記レーザ振動計又は支持部
自身の振動が混入する経路の伝達特性を同定し、その同
定した伝達特性及び振動検出手段の出力信号とを用いて
前記レーザ振動計の計測信号を補正する信号補正手段
（４）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管、機器、及び構造
物等の振動を非接触で測定するレーザ振動計に係り、特
にプラントなどに実際に使用するレーザ振動計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】振動物体に対してレーザ光の送受波を行
い、受信光に含まれるドプラシフト成分を光ヘテロダイ
ン検波して振動速度を計測する技術については、文献や
過去に製品化されたレーザ振動計のカタログ等により既
に広く公知となっている。

【０００３】ところが実際に計測を行う場合、レーザ振
動計自身が振動してしまうために、その影響を除去し、
測定対象の振動を精度良く計測できる方法が考えられて
いる。例えば、既に特開平５−２８８７６０号公報に
は、レーザ振動計自身の振動（以下自己振動と呼ぶ）の
計測値から換算した計測誤差相当値を、レーザ振動計の
出力信号から差し引く方法が提案されている。

【０００４】また、レーザ振動計を自由に持ち運びする
関係上、レーザ振動計を小型・軽量化することが望まれ
るが、例えばその方法として光源に半導体レーザを用い
る方法が提案されている。

【０００５】更に、振動物体上の複数点の振動を測定す
る場合や広域の振動分布を測定する場合には、レーザ光
を１軸または２軸のガルバノスキャナミラーなどで走査
する方法が用いられている。この方法は、特定点の１回
の走査時に、その対象点の振動による連続的な移動速度
を計測し、その最大値から振動の振幅を求めるものであ
る。

【０００６】他方、配管や回転機器の振動を計測しこれ
らの機器の診断をする際には、回転軸の垂直及び水平方
向の振動の軌跡（リサージュ）を計測記録して機器の異
常を判定している。従来技術では、このリサージュ波形
の測定は、振動する物体の回転軸に対して垂直及び水平
方向に加速時計を取付けこれらを同期させて計測してい
た。

【０００７】最後に、非接触の振動計測によって測定対
象の状態を把握したり、その測定データをその場で確認
する方法としは、一般にレーザ振動計の出力信号をオシ
ロスコープやスペクトルアナライザで観測する方法が採
られている。また、接触式の方法としては聴診棒が用い
られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のレー
ザ振動計は、振動計自身は振動しておらず、振動計内の
光学素子は静止しているという前提で測定対象の振動速
度を計測するものである。

【０００９】しかしながら、例えはレーザ振動計をロボ
ットなどの移動機構に搭載し、測定点を順次巡回して振
動計測を行う場合など、支持部を介して移動機構側の振
動が伝播し、振動計自身が振動してしまう。また、レー
ザ振動計を三脚などで床面に固定した場合でも、床面の
振動によってレーザ振動計が振動してしまうことが考え
られる。このような状態で振動計測を行うと、振動計内
の個々の光学素子の振動によってレーザ光がドプラシフ
トし、出力信号に振動物体の振動信号と同等に混入して
計測誤差になってしまうという問題点があった。

【００１０】また、この計測誤差を除去する方法とし
て、自己振動の計測値から換算した計測誤差相当値を、
レーザ振動計の出力信号から差し引く方法が考えられる
が、この方法は簡便ではあるものの、測定した自己振動
がレーザ振動計の出力信号に混入する過程で位相差が生
じる場合には、かえって大きな計測誤差の原因となる可
能性がある。

【００１１】また、装置を小型化するためには、光源に
半導体レーザを用いることなどが考えられる。しかしな
がらこの方法は、半導体レーザ自信の可干渉距離が、例
えばＨｅ−Ｎｅレーザなどに比べて著しく短いため、測
定距離が長く取れないという問題点がある。

【００１２】更に、振動分布計測を行う場合に、特定点
の１回の走査時にその点の連続的な移動速度を計測する
方法では、走査時の各点の計測時間によって計測可能な
振動周波数が限定されてしまう。例えば、走査時に各点
を１０msec計測するとすると、１００Ｈｚ以下の周波数
の振動は計測した速度から正しい振幅を計算することは
できない。従って低周波の振動を測定する場合には、非
常に定速でレーザ光を走査する必要があり、測定時間が
長くなってしまうという問題点がある。

【００１３】また、リサージュを計測する場合には測定
対象物に水平及び垂直方向に複数個の加速度計を取付け
る必要があり、これらの計測器を同期させて計測する必
要があった。このような方法では、狭隘な場所に配置さ
れたり放射線等で汚染された機器の振動を計測するのが
困難であった。また遠隔計測するにしても、遠隔計測用
のレーザ振動計を複数台配置し、これらを同期させて計
測する必要があり、設備を配置する手間やコストを考え
ると、現実的とはいえない。

【００１４】更に、振動計測によって測定対象の状態を
把握したり、その測定データをその場で確認するという
従来技術には、以下のような問題点がある。まず、レー
ザ振動計の出力信号をオシロスコープやスペクトルアナ
ライザで観測するのは、既に実用化されている方法では
あるが、装置全体の物量が多くなるし、更に信号波形か
ら測定対象の状態を把握するのに、多くの経験や知識が
要求される。次に聴診棒による方法については、持ち運
びが便利で測定データの確認が容易という長所があるも
のの、可聴音域以外は測定が不可能であり、また記録性
も乏しい。

【００１５】以上のような問題点を解決するためには、
以下の事項を満足するレーザ振動計が要求される。・計器自身が振動してしまう場合でも、その影響を除去
し、測定対象の振動を精度良く測定できること・小型・計量で、持ち運びに便利なこと・広域の振動を短時間で正確に測定できること・配管や回転軸の水平、垂直方向の振動の相関（リサー
ジュ波形）が観測できること・測定対象の状態や測定データをその場で容易に確認で
きること本発明は、以上のような機能を実現するために、振動計
自身が振動している状態でも精度の良い計測を行うこと
ができ、また小型化可能であり、広域の振動を短時間で
正確に測定でき、配管や回転軸の水平、垂直方向の振動
の相関（リサージュ波形）を観測することが可能であ
り、しかも測定と同時にデータを容易に確認することが
できるレーザ振動計を得ることを目的とするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載のレーザ振動計は、振動物体にレーザ光を照射し、そ
の振動物体からの反射光に含まれる振動情報から前記振
動物体の振動を測定するものであって、レーザ振動計又
はその支持部に、そのレーザ振動計又は支持部自身の所
定の振動方向を測定するために設けられた振動検出手段
と、振動検出手段からの出力信号を増幅する振動信号処
理手段と、振動物体から得られた振動情報及び振動信号
処理手段の出力信号を用いてレーザ振動計又は支持部自
身の振動が混入する経路の伝達特性を同定し、その同定
した伝達特性及び振動検出手段の出力信号とを用いてレ
ーザ振動計の振動情報を補正する信号補正手段とを具備
したことを特徴とする。

【００１７】本発明に係る請求項２記載のレーザ振動計
は、請求項１記載の信号補正手段が、振動情報及び記振
動信号処理手段の出力信号をそれぞれアナログ信号から
ディジタル信号に変換する第１及び第２のアナログ・デ
ィジタル変換器と、その第１及び第２のアナログ・ディ
ジタル変換器からの出力信号を、それぞれの相関成分が
最少となるように調整する適応フィルタと、適応フィル
タの出力信号をディジタル信号からアナログ信号に変換
するディジタル・アナログ変換器とを具備したものであ
ることを特徴とする。

【００１８】本発明に係る請求項３記載のレーザ振動計
は、請求項１又は２に記載の信号補正手段の前段に、振
動情報と振動信号処理手段の出力信号とのレベルを調整
するゲイン制御手段を更に設けたことを特徴とする。

【００１９】本発明に係る請求項４記載のレーザ振動計
は、請求項１又は請求項２に記載の信号補正手段が、予
めのレーザ振動計又は支持部自身の振動に含まれる全周
波数帯域の伝達特性と同定されているものであることを
特徴とする。

【００２０】本発明に係る請求項５記載のレーザ振動計
は、請求項１〜４のいずれかに記載の信号補正手段から
の出力信号から注目する周波数帯域を選択するバンドパ
スフィルターと、選択された周波数帯域信号を可聴音の
周波数領域に変換する周波数変換手段と、変換された信
号を再生する音響発生手段とを更に具備したことを特徴
とする。

【００２１】本発明に係る請求項６記載のレーザ振動計
は、請求項１〜５のいずれかに記載の信号補正手段で補
正された出力信号を記録・再生する記録手段と、信号補
正手段で補正された出力信号と既に記録されている補正
された出力信号の波形またはその周波数スペクトルとを
各々あるいは同時に表示する同時表示手段とを更に具備
したことを特徴とする。

【００２２】本発明に係る請求項７記載のレーザ振動計
は、レーザ光を物体光と参照光とに分岐し、前記物体光
を振動物体に照射し、その反射光と前記参照光とを干渉
させて前記振動物体の振動を測定するものであって、参
照光の光路長を、レーザ振動計が測定しうる前記物体光
の最大光路長と最小光路長との平均値の長さに調整する
光導波手段を具備したことを特徴とする。

【００２３】本発明に係る請求項８記載のレーザ振動計
は、振動物体にレーザ光を照射し、その振動物体からの
反射光に含まれる振動情報から前記振動物体の振動を測
定するものであって、振動物体の振動周期よりも短い周
期でレーザ光の走査を行い、振動物体の同一点を複数回
走査する１軸または２軸のレーザ光走査手段と、複数回
の走査時に観測される各走査点の速度を記憶し、振動物
体の振動を求める振動計算手段とを具備したことを特徴
とする。

【００２４】本発明に係る請求項９記載のレーザ振動計
は、請求項８に記載振動の振動計算手段は、前記各走査
点の速度の振幅または標準偏差を並列演算処理によって
求めるものであり、各走査点の速度の振幅または標準偏
差を各走査点座標に対応した表示画面上に表示する振動
分布画像表示手段を更に具備したことを特徴とする。

【００２５】本発明に係る請求項１０記載のレーザ振動
計は、異なる傾きの表面を持つ振動物体にレーザ光を照
射し、その振動物体からの反射光に含まれる振動情報か
ら前記振動物体の振動を測定するものであって、レーザ
光に対して振動物体の各表面にレーザ光を照射するレー
ザ光走査手段と、レーザ光の振動物体上の反射点におけ
るレーザ光走査手段からの各レーザ光と振動物体の各表
面との角度を求める角度検知手段と、各レーザ光からの
反射光に含まれる振動情報と角度検知手段で求めた角度
とから、反射点において互いに直交する二つまたは三つ
の方向の振動成分を算出する演算装置と、その振動成分
の値を２次元の軌跡図として表示する振動成分表示装置
とを具備したことを特徴とする。

【００２６】本発明に係る請求項１１記載のレーザ振動
計は、請求項１０に記載の角度検知手段が、レーザの連
続波を放射するレーザ光源と、この連続波と発振回路か
らの発振信号とを振幅変調させる振幅変調回路と、発振
回路からの発振信号とミラーを介して振動物体からの反
射光との位相差を検出しこれを距離情報に直し、計測対
象点の角度を求める位相差検出回路とを備えているもの
であることを特徴とする。

【００２７】本発明に係る請求項１２記載のレーザ振動
計は、請求項１０記載の角度検知手段が、レーザ振動計
と同じ場所においたレーザ距離計であることを特徴とす
る。

【００２８】

【作用】請求項１記載のレーザ振動計は、信号補正手段
において、レーザ振動計の振動情報とレーザ振動計自身
の振動信号とを同定するものである。

【００２９】これによって、レーザ振動計の出力から手
ぶれの影響を除去することができる。

【００３０】請求項２記載のレーザ振動計は、請求項１
記載のレーザ振動計において、伝達経路の特性を同定
し、信号補正するための適応フィルタを用いたものであ
る。

【００３１】これによって、伝達特性を自動的に同定で
き、レーザ振動計自身の振動の影響を除去することが可
能となる。

【００３２】請求項３記載のレーザ振動計は、請求項１
又は２に記載の信号補正手段の前段に、レーザ振動計の
振動情報の信号レベルと振動信号処理手段の出力信号レ
ベルを比較し、そのバランスを調整するためのゲイン調
整手段を更に設けたものである。

【００３３】これによって、このように両者の信号レベ
ルのバランスを取るため自己振動のみを有効に除去する
ことが可能となる。

【００３４】請求項４記載のレーザ振動計は、請求項１
または２記載の信号補正手段がレーザ振動計の測定信号
に混入する経路の伝達特性と予め同定しておくものであ
る。

【００３５】これによって、予め伝達特性を同定してお
くため、より簡単な処理で自己振動のみを有効に除去す
ることが可能となる。

【００３６】請求項５記載のレーザ振動計は、請求項１
〜５いずれかの信号補正手段からの出力信号からバンド
パスフィルターによって注目する周波数帯域のみを取り
出し、それを可聴音域に変換してスピーカから再生する
ものである。

【００３７】これによって、測定データをその場で確認
できるばかりでなく、聴診棒などでは従来観測できなか
った超音波域の振動も観測することが可能となる。

【００３８】また、請求項６記載のレーザ振動計は、請
求項１〜４いずれかの信号補正手段からの出力信号を記
録手段によって記録／再生し、その出力信号と、既に記
録されていた号の信号の波形または周波数スペクトルと
を各々あるいは同時に表示しするようにしたものであ
る。

【００３９】これによって、過去と現在の状況を容易に
比較できるように測定データを記録しておくことが可能
になる。

【００４０】請求項７記載のレーザ振動計は、光導波手
段を用いて参照光の光路長を長くして、参照光と物体光
の伝播距離の差を小さくするものである。

【００４１】これによって、観測したい振動物体の振動
周波数が、５Ｈｚ以上の領域であれば、本実施例のレー
ザ振動計は非常に効率的に振動計測を行なうことができ
る。

【００４２】請求項８記載のレーザ振動計は、同一点を
複数回以上高速で走査する走査手段をもつ。振動計算手
段は各点の走査時に観測された振動の速度を記憶し、各
点について走査の時刻順に並べた走査点毎の計測速度列
を得る。振動計算手段はこれらの計測速度から波形の内
挿を行ない、また、周波数の振幅、位相を求める。

【００４３】これによって、走査周期よりも十分に長く
複数回の走査を行なう時間より短い周期の振動について
は妥当な振動データが得られる。

【００４４】請求項９記載のレーザ振動計は、請求項８
記載の振動計算計手段が測定された各走査点の速度列か
ら並列計算により振幅または標準偏差を求め、振幅また
は標準偏差が表示画面上に表示される。

【００４５】これによって、実時間で５〜５００Ｈｚの
周波数の振動の振幅を画面上に表示することができる。

【００４６】また、請求項１０記載のレーザ振動計は、
振動物体上の、レーザ光に対して異なる傾きを持った複
数の箇所にレーザ光を照射し、その反射光をそれぞれ検
出してそこに含まれる振動情報から振動物体の指定箇所
の振動を測定する。このレーザ光を照射した点における
レーザ光の方向と振動物体の表面との角度を検知してレ
ーザ光と平行な方向及び直角な方向の二つの振動成分を
算出し、その振動値を２次元の軌跡図として表示するも
のである。

【００４７】これによって、レーザ光に対して異なる傾
きをもつ振動物体の振動を計測することができるととも
に、その計測結果を２次元の軌跡結果として表示でき
る。

【００４８】請求項１１記載のレーザ振動計は、請求項
１０記載の角度検知手段が、レーザの連続波を放射する
レーザ光源と、この連続波と発振回路からの発振信号と
を振幅変調させる振幅変調回路と、前記発振回路からの
発振信号とミラーを介して振動物体からの反射光との位
相差を検出しこれを距離情報に直し、計測対象点の角度
を求める位相差検出回路とを備えている。

【００４９】これによって、レーザ光と振動物体の表面
との角度を求めることができる。

【００５０】本発明に係る請求項１２記載のレーザ振動
計は、請求項１０記載の角度検知手段がレーザ振動計と
同じ場所におかれたレーザ距離計であるものである。

【００５１】これによって、レーザ距離計を使用してレ
ーザ光と振動物体の表面との角度を検知することができ
る。

【００５２】

【実施例】以下に本発明の請求項１に係るレーザ振動計
の第１実施例について説明する。

【００５３】まず、第１実施例の動作の原理を以下に説
明する。

【００５４】測定者がレーザ振動計を自分の手に持って
振動物体を測定する場合を考える。ここでは説明を簡単
にするため、振動物体が一定レベルの振幅Ｖ₀、単一周
波数ω₀で下式に従って振動していたとする。ｖ＝Ｖ_Oｓｉｎ（ω_Oｔ） …（１）レーザ光の送受波が正確に行われていれば、レーザ振動
計からは（１）式に対応した測定信号ｖが出力されるは
ずである。しかし、レーザ振動計を手で支持した場合に
は手ぶれが発生し、それが測定信号ｖに影響を及ぼす。

【００５５】ここでこの手ぶれによる振動ｖが、説明を
簡単にするために、１方向に一定レベルの振幅Ｖ₁、単
一周波数ω₁で発生するとする。ｖ＝Ｖ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ） …（２）本実施例では、（２）式で示した振動を検出するため、
例えばレーザ振動計を支持するケーシング内にその振動
を検出する振動検出手段と、その振動検出手段からの出
力信号を処理する振動信号処理手段とを設ける。

【００５６】ここで（２）式の手ぶれによる振動には、
ケーシング、光学素子支持部、光学素子、その他の部材
の経路の伝達特性による振動の振幅レベルの減衰／増大
や、位相の遅れ／進みが含まれている。即ち、レーザ振
動計が入力する測定信号の中には（２）式のみでは表せ
ず、以下のような振動が含まれることになる。ｖ＝αＶ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ＋φ） …（３）ここでαは経路の伝達特性による振幅レベルの減衰／増
大を表す比例係数であり、φは経路の伝達特性による位
相の遅れ／進みを表す角度である。従って、上述した振
動信号処理手段を用いただけでレーザ振動計が入力する
測定データから手ぶれによる信号の影響を除去すること
はできない。

【００５７】そこで、レーザ振動計の測定信号と（２）
式で示される振動とを比較してαとφを同定すれば、振
動信号処理手段の出力信号と伝達特性α、φを用いて、
レーザ振動計の測定信号から手ぶれの振動の影響を除去
することができるようになる。

【００５８】レーザ振動計の自己振動が、３方向に発生
する場合には、３方向の自己振動を各々測定し、上記と
同様の処理を順次行えばよい。またこの場合でも、最も
影響の大きい１方向を予め測定しておき、その方向のみ
補正してもよい。

【００５９】このような動作を実現したものが第１実施
例であり、そのブロック図を図１に示す。

【００６０】図１において、振動物体（図示せず）にレ
ーザ光を照射し、その反射光に含まれるドプラシフト量
を検出して振動物体の振動速度を測定するレーザ振動計
主装置１から、測定信号ＳＬが出力される。レーザ振動
計主装置１の自己振動は例えば図２に示すように、レー
ザ振動計主装置１内部又はその支持部（図示せず）に設
置されたレーザ振動計センサヘッド５により計測され
る。レーザ振動計センサヘッド５には、例えばＸ，Ｙ，
Ｚの３方向に設置された各加速度計２Ｘ，２Ｙ，２Ｚに
よって測定される。各加速度計２Ｘ，２Ｙ，２Ｚの出力
信号は、それぞれ各方向毎に設けられた積分増幅器３
Ｘ，３Ｙ，３Ｚに入力され、各々適切な自己振動信号Ｎ
Ｘ，ＮＹ，ＮＺに変換される。レーザ振動計主装置１の
測定信号ＳＬは、まずＸ方向の自己振動信号ＮＸと共に
Ｘ方向の信号補正装置４Ｘに入力され、そこで上述した
Ｘ方向経路の伝達特性による振幅レベル差α及び位相差
φ等が補正される。次に補正された信号補正装置４Ｘか
らの出力信号が、Ｙ方向の自己振動振号ＮＹと共にＹ方
向の信号補正装置４Ｙに入力され、そこで上述したＹ方
向経路の伝達特性による振幅レベル差α及び位相差φ等
が補正される。最後に、信号補正装置４Ｙからの出力信
号がＺ方向の信号補正装置４Ｚと比較され、上述したＺ
方向経路の伝達特性による振幅レベル差α及び位相差φ
等が補正される。最終的にＺ方向の信号補正装置４Ｚか
ら出力信号は３方向の自己振動が除去されたものとな
る。

【００６１】また、図３のブロック図に示すような実施
例によっても３方向の自己振動が除去しうる。

【００６２】図示するように、レーザ振動計主装置１か
らの測定信号ＳＬを同時に信号補正装置４Ｘ，４Ｙ，４
Ｚに入力させて、各自己振動信号ＮＸ，ＮＹ，ＮＺを除
去する。各信号補正装置４Ｘ，４Ｙ，４Ｚの出力信号
は、信号切換器８に入力され、最も適切に補正されてい
る出力信号を選択することができる。

【００６３】これによって、ある１方向の自己振動が特
に大きく測定に影響する場合にその方向の自己振動成分
を除去することが可能になり有効である。また、３方向
の自己振動の中で特に永久の大きいものがある時は、そ
の方向成分の振動だけを補正することも勿論可能であ
る。

【００６４】本発明の請求項２に係るレーザ振動計の第
２実施例を図４の実施例を基に説明をする。

【００６５】第２実施例は、自己振動を除去するための
信号補正装置として、振動経路の伝達特性を同定する適
応フィルタを用いたものである。

【００６６】適応フィルタは、B.Widrow他著「Adaptive
Signal Processing」（Prentice-Hall ）などに詳しい
が、２つの入力信号に対して、その両者に相関のある成
分のみを最小とするものである。

【００６７】図４において、フィルタ部１０は、Ａ／Ｄ
変換器（アナログ・デジタル変換器）１０Ａ，１０Ｂと
適応フィルタ１０Ｆと、Ｄ／Ａ変換器（デジタル・アナ
ログ変換器）とを有する。

【００６８】レーザ振動計主装置１からの測定信号ＳＬ
はＡ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）１０Ａ
に、加速度計２からの自己振動信号Ｎは積分増幅器３を
介してＡ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）１０
Ｂにそれぞれ入力されディジタル信号に変換される。２
つのＡ／Ｄ変換器１０Ａ，１０Ｂからのディジタル出力
信号は適応フィルタ１０Ｆに入力され、ここで、上述し
たように自己振動成分が除去される。適応フィルタ１０
Ｆからの出力信号は再びデジタル・アナログ変換器）１
０Ｃによってアナログ信号に変換され、補正された出力
信号ＳＯが生成されることになる。

【００６９】これによって、上記の伝達特性による振幅
レベル差α、伝達特性による位相差φなどに代表される
伝達特性を自動的に同定し、レーザ振動計の出力信号に
含まれる自己振動の相関成分を除去することが可能とな
る。

【００７０】本発明の請求項３に係るレーザ振動計の第
３実施例の説明をする。

【００７１】第３実施例は、第１実施例又は第２実施例
の信号補正装置の前段にレーザ振動計の計測信号レベル
との自己振動信号Ｎのレベルとを比較し、そのバランス
を調整するゲイン調整手段を設けたものである。

【００７２】以下、ゲイン調整手段の動作を説明する。

【００７３】図５のようにレーザ振動計主装置１の出力
信号Ｓと自己振動信号Ｎの周波数がごく近い場合で、レ
ーザ振動計主装置１の出力信号Ｎのレベルと自己振動信
号Ｓのレベルのバランスが悪ければ、信号補正装置の適
応フィルタ内で各信号を補正しても自己振動成分ととも
に振動物体からの信号のレベルも落ちてしまう（図６参
照）。しかし、図７に示すようにレーザ振動計主装置１
の出力信号Ｎと自己振動信号Ｓのレベルのバランスが取
れていれば、自己振動信号Ｎのみを有効に除去すること
が可能となる（図８参照）。そこで両者の信号レベルを
調整するためにゲイン調整手段を設けたのである。

【００７４】このように、計測信号と自己振動信号の周
波数のバランスがとれている場合には、両者の信号をデ
ィジタル信号に変換し、それらの信号をフィルタに通す
ことにより、自己振動信号の成分を除去することが可能
になる。

【００７５】本発明の請求項４に係るレーザ振動計の第
４実施例の説明をする。

【００７６】第４実施例は、図９のブロック図に示すよ
うに、各方向毎に補正するようにしてあり、予めレーザ
振動計の測定信号に混入する経路の伝達特性と同定され
ている各方向成分毎にＡ／Ｄ変換器１０ＢＸ，１０Ｂ
Ｙ，１０ＢＺとを有するフィルタ部１０が備えられてい
る。

【００７７】各方向毎の自己振動信号ＮＸ，ＮＹ，ＮＺ
はそれぞれＡ／Ｄ変換器１０ＢＸ，１０ＢＹ，１０ＢＺ
に入力され、ディジタル信号に変換される。各Ａ／Ｄ変
換器１０ＢＸ，１０ＢＹ，１０ＢＺからの出力信号は、
Ａ／Ｄ変換器１０Ａでディジタル信号に変換された測定
信号ＳＬと共に適応フィルタ１０Ｆに入力され、ここで
測定信号ＳＬから自己信号成分が取り除かれ、その信号
がＤ／Ａ変換器１０Ｃによってアナログ信号に変換され
て、補正信号ＳＯが生成される。

【００７８】これによって、測定の毎に各信号を同定す
る必要がなくなり、より簡単な処理で自己振動のみを有
効に除去することが可能となる。

【００７９】請求項５に係るレーザ振動計の第５実施例
を図１０のブロック図に示す。

【００８０】図示するように、第１０実施例は、図４に
示した第２実施例と同様にレーザ振動計の測定信号ＳＬ
が処理され、補正信号ＳＯが出力される。補正信号ＳＯ
は、増幅器４２によって適切なレベルに増幅され、更に
必要な周波数帯域のみを通すバンドパスフィルター４３
を通して、必要な情報のみが選択される。こうして、選
択された信号は、周波数変換器４４によって人間が聞く
ことのできる１０Ｈｚから２０ｋＨｚの範囲の周波数帯
域に変換した上で、スピーカ１５を通して再生される。

【００８１】これによって測定した補正信号を音として
聴くことが可能になる。

【００８２】請求項６に係るレーザ振動計の第６実施例
を図１０のブロック図に示す。

【００８３】図示するように、補正信号ＳＯは必要に応
じて計算機手段３８で周波数スペクトルに変換され、同
時表示装置３９によって別に記憶している標準スペクト
ル値と比較され表示される。更に、周波数スペクトルは
記録装置４０によって、必要に応じて生の補正信号また
は周波数スペクトルデータが保存される。

【００８４】これによって補正信号を記録しておくこと
が可能になる。

【００８５】本発明の請求項７に係るレーザ振動計に第
７実施例を図１１のブロック図に示す。

【００８６】まず、半導体レーザ光源１９から発振した
レーザ光２０ａは第１のビームスプリッタ２１Ａによっ
て物体光２０ｂと参照光２０ｃとに分岐される。物体光
２０ｂは第２のビームスプリッタ２１Ｂと集光用光学系
装置２２を経て、振動物体２３に照射される。振動物体
２３の表面で散乱した散乱光２０ｄは集光用光学系装置
２２を経てビームスプリッタ２１Ｂまで戻り、ここで反
射して光検出器２４へと導かれる。

【００８７】一方、参照光２０ｃは第１の光学系装置２
５Ａによってファイバ２６に導かれ、ファイバ２６を介
して第２の光学系装置２５Ｂによってコリメートされ、
再び空間伝播する参照光２０ｅとなる。参照光２０ｅは
第１のミラーＭ１で屈折し、ドライバ２７によって駆動
される音響光学素子２８によって変調を受け、第２のミ
ラーＭ２で屈折し、第２のビームスプリッタ２１Ｂを通
過して光検出器２４に入射する。光検出器２４は散乱光
２０ｄと第２のミラーＭ２からの参照光２０ｅの干渉信
号をが検出し、信号処理装置２９によって振動情報が検
出される。

【００８８】ここで、ファイバ２６の長さを最適化する
ことによって、参照光２０ｅの光路長を長くして、参照
光２０ｅと物体光２０ｂとの伝播距離の差を小さくする
ことを考える。これは、一般にレーザ光の干渉性は干渉
する２つの光路長の差に依存するため、物体光と参照光
の伝播距離の差を小さくすれば、物体光の伝播距離すな
わち測定距離を長く取ることができるためである。

【００８９】そこでまず、物体光２０ｂの光路長を干渉
系内と干渉系外に分けて考える。

【００９０】まず干渉系内の物体光２０ｂの光路長Ｌｃ
は、第１のビームスプリッタ２１Ａ→第２のビームスプ
リッタ２１Ｂ→集光用光学系装置２２→第２のビームス
プリッタ２１Ｂ→光検出器２４までの長さである。

【００９１】他方、干渉系外の物体光２０ｂの光路長Ｌ
ｓは，集光用光学系装置２２→振動物体２３→集光用光
学系装置２２までの経路の長さであり、測定距離Ｌの倍
の長さとなる。

【００９２】すなわち、このレーザ振動計の限界測定距
離の範囲をＬｍからＬＭとすると、２Ｌｍ＜Ｌｓ＜２ＬＭ（４）である。

【００９３】一方、参照光２０ｅの光路長をファイバ２
６の長さｘｌと、それ以外の長さｙｌとに分けて考え
る。図１１においてｙｌに相当するのは、第１のビーム
スピリッタ２１Ａ→第１の光学系装置２５Ａまでの長さ
と第２の光学系装置２５Ｂ→第１のミラーＭ１→音響光
学素子２８→第２のミラーＭ２→第２のビームスピリッ
タ２１Ｂ→光検出器２４までの長さとの和である。

【００９４】いまファイバ２６の屈折率をｎとすると、
ファイバ２６の光学的な長さはｘｌ×ｎとなるが、一般
に、Ｌｃ＋Ｌｓ＞（ｘｌ×ｎ）＋ｙｌ …（５）の関係が成立していると考えられる。固定焦点すなわち
測定距離が一定のレーザ振動計を考えると、物体光２０
ｂと参照光２０ｅの光路長が等しい場合、すなわちＬｃ＋Ｌｓ＝（ｘｌ×ｎ）＋ｙｌ …（６）の時が最も干渉性が優れていることから、ファイバ２６
の長さｘｌは、ｘｌ＝（Ｌｃ＋Ｌｓ−ｙｌ）／ｎ …（７）とするのが良いことがわかる。

【００９５】一方、可変焦点すなわち測定距離を測定環
境に応じて変化させる場合を考えると、ファイバの長さ
ｘｌは、測定距離の最大値ＬＭと最小値Ｌｍの中間にあ
る場合が最も短い可干渉距離で全ての測定範囲をカバー
できるため、ファイバ２６の長さは、ｘｌ＝｛Ｌｍ＋ＬＭ＋（Ｌｃ−ｙｌ）｝／ｎ …（８）のように決めればよい。

【００９６】このようにすれば、可干渉距離の短い半導
体レーザを用いても、性能を低下させることなく装置を
小型化することができる。

【００９７】本発明の請求項８に係るレーザ振動計の第
８実施例を図１２のブロック図を基に説明する。

【００９８】本実施例では、レーザビームを振動物体２
３に対して、例えば水平、垂直両方向に±１５°の範囲
で操作するものである。

【００９９】図示するように、図１１に示した集光用光
学系装置２２の先に水平軸走査用ポリゴンミラー３２及
び垂直軸走査用ポリゴンミラー３１が接続され、信号処
理装置２９には、水平軸走査用ポリゴンミラー３２及び
垂直軸走査用ポリゴンミラー３１をそれぞれ制御する走
査制御装置３４を介して、水平軸走査用ポリゴンミラー
３２及び垂直軸走査用ポリゴンミラー３１からの測定デ
ータを処理する振動計算機３３が接続されている。

【０１００】振動物体２３に対して、水平方向にレーザ
光を走査するための水平軸走査用ポリゴンミラー３２
は、例えば左１５°から右１５°までの図１２のＳＣ方
向に１周期で２msecで、連続的に１００回分振動物体２
３を反復走査し、１０１回目の走査は水平方向に４msec
毎間隔で０．１２５°ずつ走査する。そのため、１０１
回目の走査は１周期で３９６０msecかかることになる。

【０１０１】他方、振動物体２３に対して垂直方向にレ
ーザ光を走査するための垂直軸走査用ポリゴンミラー３
１は、水平軸走査用ポリゴンミラー３２の１０１回目の
反復走査動作と同様に、上１５°から下１５°までを、
０．１２５°の間隔で１０１分走査を離散的に行う。こ
のように、垂直方向の動作は水平方向に比べてかなり遅
いので、ガルバノミラーを使用してもよい。

【０１０２】垂直軸及び水平軸走査用ポリゴンミラー３
１，３２の動作は，それぞれ走査制御装置３４によって
制御され、各ポリゴンミラー３１，３２で計測された計
測速度が記憶される。このレーザビームによる走査の方
式を図１３に示す。まず水平走査動作について説明す
る。水平走査動作が終了するまで、水平方向で０．１２
５°間隔で計測した各速度値を記憶する。従来より高速
で走査する１００回までの走査である１つの点の速度観
測値は、２msec毎に１００回得られる。この速度観測値
を、Ｖ₁，Ｖ₂，…Ｖ₁₀₀とする。

【０１０３】振動物体２３の実際の振動及び最初の１０
０回までの走査である走査点について得られる速度観測
値の例を図１４の（ａ）及び（ｂ）に示す。図１４の
（ａ）は、振動物体の振動を、図１４の（ｂ）はこのよ
うな高速走査により得られる測定データを示している。

【０１０４】走査制御装置３４を介して測定データを入
力する振動計算機３３は、これらの測定データを、３次
式により隣接する４点ずつのデータを内挿して２次微分
した連続的な波形を作成する。また、これら１００個の
速度値の列に高速フーリエ変換を適用することにより、
４msec以上２００msec以下の周期、即ち、５〜２５０Ｈ
ｚの振動成分の振幅および位相を得る。また、反復水平
走査動作の最後の１０１回目は、低速の走査であるため
従来と同じ方式で２５０Ｈｚ以上の高い周波数の振動デ
ータを得る。

【０１０５】垂直走査動作については、低速の走査であ
るため従来と同じ方式で２５０Ｈｚ以上の高い周波数の
振動データを得る。

【０１０６】このように本実施例は、水平、垂直両軸に
ついて各々２４０点、合計５７６００点にわたる５〜２
５０Ｈｚの低周波の振動を２×１００×２４０／１００
０＝４８sec で、また、２５０Ｈｚ以上の高い周波数の
振動を９６０×２４０／１０００＝２３０．４sec で、
合計２７８．４sec で計測する。従来の走査方法による
レーザ振動計では、５Ｈｚの振動を計測するには各点の
振動を２００msec以上計測する必要があり、５７６００
点の計測には１１５２０sec を要することになる。

【０１０７】このように、観測したい振動物体の振動周
波数が、５Ｈｚ以上の領域であれば、本実施例のレーザ
振動計は非常に効率的に振動計測を行なうことができ
る。

【０１０８】本発明の請求項９に係る第９実施例を図１
５のブロック図を基に説明する。

【０１０９】図１４に示すように、本実施例は第８実施
例の振動計算機３３に、計測した振動物体の振幅を実時
間で表示するための振動分布画像表示装置３５を更に接
続したものである。

【０１１０】上述したように本実施例の垂直及び水平走
査軸走査用ポリゴンミラー３１，３２それぞれ振動物体
２３に対して垂直両及び水平方向に±１５°の範囲で走
査する。

【０１１１】水平走査軸走査用ポリゴンミラー３２は、
水平方向に１msec周期で１００回レーザビームを左１５
°から右１５°まで連続的に高速に走査するが、第実施
例のように１０１回目に低速の走査は行わない。垂直走
査軸走査用ポリゴンミラー３１は、上１５°から下１５
°まで、０．１２５°の間隔で垂直方向に１００回走査
を離散的に行なう。振動計算機３３は各走査軸走査用ポ
リゴンミラー３１，３２を制御する走査制御装置３４を
介して反復水平走査動作が終了するまで、水平方向０．
１２５°間隔で計測した速度値を記憶する。各１００回
の反復水平走査動作である１つの点の速度観測値は、２
msec毎に１００回得られる。この速度観測値をＶ₁，Ｖ
₂，…，Ｖ₁₀₀とする。

【０１１２】振動計算機３３は、これらの値から最大
値、最小値を選びその差によって振幅を計算する。反復
水平走査で得られる２４０個の走査点に対して並列にこ
の計算を行なう。ある走査点の水平角度をＡ°、垂直方
向角度をＢ°とし、水平、垂直とも正面を０°、左及び
上方向を負の角度とする。表示装置３５の表示画面は、
水平方向に左から右へ０から９５９までの、又垂直方向
に上から下へ０から９５９までそれぞれの座標の格子点
の画素表示が可能とする。ここで、ｘ＝４（Ａ＋１５）／０．１２５ｙ＝４（Ｂ＋１５）／０．１２５として、表示装置は前記走査点の対応する以下の画素で
ある（ｘ，ｙ），（ｘ＋１，ｙ），（ｘ＋２，ｙ），（Ｘ＋
３，ｙ），（ｘ，ｙ＋１），（ｘ＋１，ｙ＋１），（ｘ
＋２，ｙ＋１），（Ｘ＋３，ｙ＋１），（ｘ，ｙ＋
２），（ｘ＋１，ｙ＋２），（ｘ＋２，ｙ＋２），（Ｘ
＋３，ｙ＋２），（ｘ，ｙ＋３），（ｘ＋１，ｙ＋
３），（ｘ＋２，ｙ＋３），（Ｘ＋３，ｙ＋３）の１６個の格子点上に、振動計算機３３が求めた振幅に
対応する輝度を表示する。本実施例のレーザ振動計は、
水平、垂直両軸について２４０点、すなわち、５７６０
０点の５〜５００Ｈｚの振動を１×１００×２４０／１
０００＝２４secで計測する。従来の走査式レーザ振動
計では、５Ｈｚの振動を計測するには各点の振動を２０
０msec以上計測する必要があり、５７６００点の計測に
は１１５２０sec を要することになる。

【０１１３】このように、実時間で５〜５００Ｈｚの周
波数の振動の振幅を表示画面上に表示することができる
ため、観測したい振動周波数が５Ｈｚ以上の領域であれ
ば、効率的な振動表示を行なうことができる。

【０１１４】本発明の請求項１０に係る第１０実施例に
ついて図１６のブロック図を基に説明する。

【０１１５】図示するように、第１０実施例は、レーザ
光の光軸Ｘ方向に対してその表面の垂直面と角度θをな
して振動している振動物体２３に対して（図面上では点
ａ，ｂ）レーザ光を放射するレーザ光源１９と、振動物
体２３からの反射光を検出する反射光検知部３０と、そ
の反射光から振動物体２３の振動速度ｖを計測する振動
測定部３３ａと（図面上では速度ｖａ，ｖｂ）、前述し
た放射されたレーザ光毎にそのレーザの光軸とそのレー
ザ光が反射する振動物体の表面との角度θを検知する角
度検知部４０（図面上では角度θａ，θｂ）と、振動測
定部３３ａの振動速度ｖ及びそれに対応する角度検知部
４０の角度θからＸＹ方向の速度成分を計算する直交成
分計算部３３ｂと、そのＸＹ方向の速度成分を表示する
２次元軌跡表示装置３５ａとを有する。

【０１１６】以下に、詳細な動作説明を行う。

【０１１７】一般に、レーザ振動計を用いてＸＹ方向に
立体的な振動をしている物体の振動を計測する場合、レ
ーザ光がｘ軸方向から対象物の面と垂直にあたる場合に
はその対象物のＸＹ方向の振動速度は容易に計測でき
る。

【０１１８】ここで、図１７に示すようにレーザ光の光
軸Ｘ方向と、振動物体２３表面の垂直面とが角度θを有
しており、振動物体２３が座標（ｘ０，ｙ０）を中心に
振動物体２３そのものが（ｘ１（ｔ），ｙ１（ｔ））で
振動している場合を考える。この時、レーザ光を照射し
た点（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））の座標はｘ（ｔ）＝［−ｓｉｎθ×ｙｒ＋ｃｏｓθ×｛ｘ０＋ｘ１（ｔ）｝＋ｓｉｎθ×｛ｙ０＋ｙ１（ｔ）｝］／ｃｏｓθ… （９）ｙ（ｔ）＝ｙｒ … （１０）のように振動することになる。なお、レーザ光を照射し
た点のＹ座標ｙｒは時間に依存せずに一定の値である。

【０１１９】ここで角度θの時間変化が小さい場合には
測定される点の速度ｖ（ｔ）は上式を時間微分すること
によりｄｘ（ｔ）／ｄｔ＝ｄｘ１（ｔ）／ｄｔ＋ｔａｎθ・ｄｙ１（ｔ）／ｄｔ …（１１）で求められる。すなわち、測定される振動は振動物体２
３のＸ方向成分とＹ方向成分を含んだ振動が測定される
ことになる。したがって、図１８に示すように傾きの異
なる振動物体２３上の表面上の２点ａ，ｂについて振動
を測定することにより、つぎのように振動物体２３上の
表面上の２点ａ，ｂ上の速度ｖａ，ｖｂが得られる。ｖａ（ｔ）＝ｖ（ｔ）ｘ＋ｖ（ｔ）ｙ×ｔａｎθａ …（１２）ｖｂ（ｔ）＝ｖ（ｔ）ｘ＋ｖ（ｔ）ｙ×ｔａｎθｂ …（１３）ただし、ｖ（ｔ）＝ｄｘ（ｔ）／ｄｔで、ｖ（ｔ）ｘ、
及びｖ（ｔ）ｙは速度ｖ（ｔ）のＸ方向成分及びＹ方向
成分である。

【０１２０】これよりＸ方向およびＹ方向の速度成分は
次式によって求められる。ｖ（ｔ）ｙ＝（ｖａ（ｔ）−ｖｂ（ｔ））／（ｔａｎθａ−ｔａｎθｂ） …（１４）ｖ（ｔ）ｘ＝（ｖ（ｔ）ａ×ｔａｎθｂ・ｖａ（ｔ）−ｖｂ（ｔ）×ｔａｎ θａ）／（ｔａｎθａ−ｔａｎθｂ） …（１５）すなわち、傾きの異なる面でレーザー光を用いて計測し
た振動とその面の傾きとを測定することにより、照射レ
ーザー光に対して垂直の振動成分と水平の振動成分を求
めることができ、立体振動を計算することができる。上
記例ではａ点での速度ｖａ（ｔ）と点ｂでの速度ｖｂ
（ｔ）は時刻ｔにおいて同時に計測できるとしたが、こ
れは必ずしも同時でなくともよい。例えば、点ａにおい
て、ｔ₁，ｔ₃，ｔ₅，ｔ₇，…で計測し、点ｂにおい
てｔ₂，ｔ₄，ｔ₆…で計測した場合においては以下の
ような、補間関数をｆを使用して補間すればよい。ただ
し、ｔ₁＜ｔ₂＜ｔ₃＜ｔ₄＜ｔ₅＜ｔ₆，…とする。ｖａ（ｔ₄）＝ｆ（ｖａ（ｔ₁），ｖａ（ｔ₃），ｖａ（ｔ₅），ｖａ（ｔ₇ ），…ｔ₄） …（１６）

【０１２１】図１９は図１８の点ａと点ｂに於ける振動
速度の計測データを示した２次元軌跡表示装置３５ａ上
の表示画面であり、図２０はこの計測データから立体振
動をプロットした２次元軌跡表示装置３５ａ上の表示画
面である。

【０１２２】これによって、レーザ光に対して異なる傾
きをもつ振動物体の振動を計測することができるととも
に、その計測結果を２次元の軌跡結果として表示でき
る。

【０１２３】次に請求項１１に係るレーザ振動計の第１
１実施例を図２１を用いて説明する。

【０１２４】図２１は第１１実施例に含まれる角度検出
部４０を示すブロック図である。

【０１２５】本実施例の角度検出部４０は、レーザ距離
計の機能を有するものであって、レーザの連続波を放射
するレーザ光源１９ａと、この連続波と発振回路５２か
らの発振信号とを振幅変調させる振幅変調回路５１と、
この発振回路５２からの発振信号とミラーＭを介して振
動物体２３からの反射光との位相差を検出しこれを距離
情報に直し、計測対象点の面の傾きを求める位相差検出
回路５３とを備えている。

【０１２６】また、３次元ＣＡＤ等の３次元の形状モデ
ルを用いることにより、これを計測あるいは計測した画
像の位置合わせをすることにより、この計測点の傾きを
３次元形状モデルから知ることもできる。

【０１２７】これにより、レーザ光と振動物体の表面と
の角度を求めることができる。

【０１２８】請求項１２に係る第１２実施例は、第１１
実施例のようにレーザ振動計内部に角度検出部を設けず
に、レーザ振動計の位置にレーザ距離計を外付で備えた
ものである。

【０１２９】図２２はレーザ振動計で計測した配管の振
動分布を等高線表示した画面に、３次元ＣＡＤを重ね合
わせて位置合わせを行なった画面を示している。

【０１３０】これにより振動分布の計測データと計測点
の面の傾きがわかり、上記の方法により機器の立体振動
を２次元的に表示計測できる。

【０１３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、自己振動の影
響を除去しうるレーザ振動計を提供できる。

【０１３２】請求項２の発明によれば、ある１方向の自
己振動が特に大きく測定に影響する場合にその方向の自
己振動成分を除去することが可能になる。

【０１３３】請求項３の発明によれば、計測信号と自己
振動信号の周波数のバランスがとれている場合には、両
者の信号をディジタル信号に変換し、それらの信号をフ
ィルタに通すことにより、自己振動信号の成分を除去す
ることが可能になる。

【０１３４】請求項４の発明によれば、測定の毎に各信
号を同定する必要がなくなり、より簡単な処理で自己振
動のみを有効に除去することが可能となる。

【０１３５】請求項５の発明によれば、補正信号を測定
者が音として聴くことが可能になる。

【０１３６】請求項６の発明によれば、補正信号を記録
しておくことが可能になる。

【０１３７】請求項７の発明によれば、可干渉距離の短
い半導体レーザを用いても、性能を低下させることなく
装置を小型化することができる。

【０１３８】請求項８の発明によれば、観測したい振動
物体の振動周波数が、５Ｈｚ以上の領域であれば、本実
施例のレーザ振動計は非常に効率的に振動計測を行なう
ことができる。

【０１３９】請求項９の発明によれば、実時間で５〜５
００Ｈｚの周波数の振動の振幅を画面上に表示すること
ができる。

【０１４０】請求項１０の発明によれば、レーザ光に対
して異なる傾きをもつ振動物体の振動を計測することが
できるとともに、その計測結果を２次元の軌跡結果とし
て表示できる。

【０１４１】請求項１１の発明によれば、３次元ＣＡＤ
等の３次元の形状モデルを用いるため、これ自身を計測
あるいは計測画像と位置合わせをすることにより、この
計測点の傾きを３次元の形状モデルから知ることができ
る。

【０１４２】請求項１２の発明によれば、レーザ距離計
を使用して計測対象点の面の傾きを検知することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に係るレーザ振動計の第１実
施例を示すブロック図。

【図２】第１実施例のセンサヘッドを示す斜視図。

【図３】本発明の請求項１に係るレーザ振動計の別の実
施例を示すブロック図。

【図４】本発明の請求項２に係るレーザ振動計の第２実
施例を示すブロック図。

【図５】本発明の請求項３に係るレーザ振動計の第３実
施例を説明するためのグラフ。

【図６】本発明の請求項３に係るレーザ振動計の第３実
施例を説明するためのグラフ。

【図７】本発明の請求項３に係るレーザ振動計の第３実
施例を説明するためのグラフ。

【図８】本発明の請求項３に係るレーザ振動計の第３実
施例を説明するためのグラフ。

【図９】本発明の請求項４に係るレーザ振動計の第４実
施例を示すブロック図。

【図１０】本発明の請求項５及び６に係るレーザ振動計
の第５及び６実施例を示すブロック図。

【図１１】本発明の請求項７に係るレーザ振動計の第７
実施例を示すブロック図。

【図１２】本発明の請求項８に係るレーザ振動計の第８
実施例を示すブロック図。

【図１３】第８実施例を説明するための図。

【図１４】第８実施例を説明するための図。

【図１５】本発明の請求項９に係るレーザ振動計の第９
実施例を示すブロック図。

【図１６】本発明の請求項１０に係るレーザ振動計の第
１０実施例を示すブロック図。

【図１７】第１０実施例を説明するためのブロック図。

【図１８】第１０実施例を説明するためのブロック図。

【図１９】各点毎の振動速度を示す画面。

【図２０】各点毎の振動速度を示す画面。

【図２１】本発明の請求項１１に係るレーザ振動計の第
１１実施例を示すブロック図。

【図２２】本発明の請求項１２に係るレーザ振動計の第
１２実施例の表示画面に表示される画面。

【符号の説明】

１レーザ振動計主装置２加速度計３積分増幅器４信号補正装置５レーザ振動計センサヘッドＳＬ測定信号ＳＯ補正信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部芳明神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者兼本茂神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動物体にレーザ光を照射し、その振動物
体からの反射光に含まれる振動情報から前記振動物体の
振動を測定するレーザ振動計であって、前記レーザ振動計又はその支持部に、そのレーザ振動計
又は支持部自身の所定の振動方向を測定するために設け
られた振動検出手段と、前記振動検出手段からの出力信号を増幅する振動信号処
理手段と、前記振動物体から得られた振動情報及び前記振動信号処
理手段の出力信号を用いて前記レーザ振動計又は支持部
自身の振動が混入する経路の伝達特性を同定し、その同
定した伝達特性及び前記振動検出手段の出力信号とを用
いて前記レーザ振動計の振動情報を補正する信号補正手
段と、を具備したことを特徴とするレーザ振動計。
【請求項２】前記信号補正手段は、前記振動情報及び振
動信号処理手段の出力信号をそれぞれアナログ信号から
ディジタル信号に変換する第１及び第２のアナログ・デ
ィジタル変換器と、その第１及び第２のアナログ・ディ
ジタル変換器からの出力信号を、それぞれの相関成分が
最少となるように調整する適応フィルタと、適応フィル
タの出力信号をディジタル信号からアナログ信号に変換
するディジタル・アナログ変換器とを具備したものであ
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザ振動計。
【請求項３】前記信号補正手段の前段に、前記振動情報
と前記振動信号処理手段の出力信号とのレベルを調整す
るゲイン制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項
１又は２に記載のレーザ振動計。
【請求項４】前記信号補正手段は、予めの前記レーザ振
動計又は支持部自身の振動に含まれる全周波数帯域の伝
達特性と同定されているものであることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載のレーザ振動計。
【請求項５】前記信号補正手段からの出力信号から注目
する周波数帯域を選択するバンドパスフィルターと、選
択された周波数帯域信号を可聴音の周波数領域に変換す
る周波数変換手段と、変換された信号を再生する音響発
生手段とを更に具備したことを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載のレーザ振動計。
【請求項６】前記信号補正手段で補正された出力信号を
記録・再生する記録手段と、前記信号補正手段で補正さ
れた出力信号と既に記録されている補正された出力信号
の波形またはその周波数スペクトルとを各々あるいは同
時に表示する同時表示手段とを更に具備したことを特徴
とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ振動計。
【請求項７】レーザ光を物体光と参照光とに分岐し、前
記物体光を振動物体に照射し、その反射光と前記参照光
とを干渉させて前記振動物体の振動を測定するレーザ振
動計であって、前記参照光の光路長を、レーザ振動計が測定しうる前記
物体光の最大光路長と最小光路長との平均値の長さに調
整する光導波手段を具備したことを特徴とするレーザ振
動計。
【請求項８】振動物体にレーザ光を照射し、その振動物
体からの反射光に含まれる振動情報から前記振動物体の
振動を測定するレーザ振動計であって、前記振動物体の振動周期よりも短い周期でレーザ光の走
査を行い、また前記振動物体の同一点を複数回走査する
１軸または２軸のレーザ光走査手段と、前記複数回の走
査時に観測される各走査点の速度を記憶し、前記振動物
体の振動を求める振動計算手段とを具備したことを特徴
とするレーザ振動計。
【請求項９】前記振動計算手段は、前記各走査点の速度
の振幅または標準偏差を並列演算処理によって求めるも
のであり、前記各走査点の速度の振幅または標準偏差を各走査点座
標に対応した表示画面上に表示する振動分布画像表示手
段を更に具備したことを特徴とする請求項８に記載のレ
ーザ振動計。
【請求項１０】異なる傾きの表面を持つ振動物体にレー
ザ光を照射し、その振動物体からの反射光に含まれる振
動情報から前記振動物体の振動を測定するレーザ振動計
であって、レーザ光に対して前記振動物体の前記各表面にレーザ光
を照射するレーザ光走査手段と、前記レーザ光の振動物
体上の反射点における前記レーザ光走査手段からの各レ
ーザ光と振動物体の各表面との角度を求める角度検知手
段と、前記各レーザ光からの反射光に含まれる振動情報
と前記角度検知手段で求めた角度とから、前記反射点に
おいて互いに直交する二つまたは三つの方向の振動成分
を算出する演算装置と、その振動成分の値を２次元の軌
跡図として表示する振動成分表示装置とを具備したこと
を特徴とするレーザ振動計。
【請求項１１】前記角度検知手段は、レーザの連続波を
放射するレーザ光源と、この連続波と発振回路からの発
振信号とを振幅変調させる振幅変調回路と、前記発振回
路からの発振信号とミラーを介して振動物体からの反射
光との位相差を検出しこれを距離情報に直し、計測対象
点の前記角度を求める位相差検出回路とを備えているも
のであることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ振
動計。
【請求項１２】前記角度検知手段は、レーザ振動計と同
じ場所においたレーザ距離計であることを特徴とする請
求項１０記載のレーザ振動計。