JPS6076679A - レ−ザドツプラ−速度計 - Google Patents
レ−ザドツプラ−速度計Info
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- JPS6076679A JPS6076679A JP18576583A JP18576583A JPS6076679A JP S6076679 A JPS6076679 A JP S6076679A JP 18576583 A JP18576583 A JP 18576583A JP 18576583 A JP18576583 A JP 18576583A JP S6076679 A JPS6076679 A JP S6076679A
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- polarization
- particle
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は光ファイバを用いたレーザドツプラー速度計に
関し、特にいわゆるデュアルビームモー１′のレーザド
ツプラー速度針に関するものである。
関し、特にいわゆるデュアルビームモー１′のレーザド
ツプラー速度針に関するものである。
従来技術とその問題点
従来より可干渉性及び単色性に優れたレーザ光の特徴に
着目して、レーザ光を用いて移動する粒子の速度を測定
する装置が種々提案されている。
着目して、レーザ光を用いて移動する粒子の速度を測定
する装置が種々提案されている。
第１図は近年一般に用いられつつあるデュアルヒームに
よるレーザドツプラー速度計の測定原理を示したもので
ある。本図において直線偏光を有するレーザ発振器、例
えばヘリウムネオンレーザやアルゴンレーザ等のレーザ
光源１のレーザ光をビームスプリンタ２で二つの平行な
レーザビームに分離する。そしてこのレーザビームを集
光レンズ３によって集光し、ある点で交叉させるように
する。そうすれば交叉領域に散乱物体が存在する場合に
は第２図にその拡大図を示すように干渉縞が観測される
。従ってこの交叉領域内を粒子ｐが通過した場合、粒子
ｐより得られる散乱光は干渉縞の明暗に対応した周期的
な強度変化を持つこととなる。そこでこの散乱光を集光
レンズによって集光し、ミラー４を介して光電変換器５
によって電気信号に変換すると、干渉縞部分を通過した
時の散乱光強度に対応したバースト波形が得られる。
よるレーザドツプラー速度計の測定原理を示したもので
ある。本図において直線偏光を有するレーザ発振器、例
えばヘリウムネオンレーザやアルゴンレーザ等のレーザ
光源１のレーザ光をビームスプリンタ２で二つの平行な
レーザビームに分離する。そしてこのレーザビームを集
光レンズ３によって集光し、ある点で交叉させるように
する。そうすれば交叉領域に散乱物体が存在する場合に
は第２図にその拡大図を示すように干渉縞が観測される
。従ってこの交叉領域内を粒子ｐが通過した場合、粒子
ｐより得られる散乱光は干渉縞の明暗に対応した周期的
な強度変化を持つこととなる。そこでこの散乱光を集光
レンズによって集光し、ミラー４を介して光電変換器５
によって電気信号に変換すると、干渉縞部分を通過した
時の散乱光強度に対応したバースト波形が得られる。
干渉縞の明暗の間隔はレーザビームのレーデ波圏と、そ
の交叉角とによって決定されるので、このバースト波の
周波数を測定することによって粒子ｐの速度をめること
ができる。しかるにこのような速度計では二本のレーザ
ビームの波長は同一であるため交叉領域にできる干渉縞
は静止しており、干渉縞を通過する粒子ｐの速さは検出
できてもその方向を判別することはできなかった。そご
で粒子ｐの方向を判別するために、音響光学セル６を一
方のレーザビームの光行路に挿入し、音響光学セル６を
周波数へｆｏの発振器７で駆動することにより、そのレ
ーザ光を一定の周波数（Δｆｏ）だけシフ１−させるよ
うにしたものが考えられる。
の交叉角とによって決定されるので、このバースト波の
周波数を測定することによって粒子ｐの速度をめること
ができる。しかるにこのような速度計では二本のレーザ
ビームの波長は同一であるため交叉領域にできる干渉縞
は静止しており、干渉縞を通過する粒子ｐの速さは検出
できてもその方向を判別することはできなかった。そご
で粒子ｐの方向を判別するために、音響光学セル６を一
方のレーザビームの光行路に挿入し、音響光学セル６を
周波数へｆｏの発振器７で駆動することにより、そのレ
ーザ光を一定の周波数（Δｆｏ）だけシフ１−させるよ
うにしたものが考えられる。
このようにすれば交叉領域にできる干渉縞は常にΔｆｏ
に対応する速度で移動することとなる。従ってもし交叉
領域に静止している粒子があれば光電変換器５によって
Δｆｏに等しい周波数の出力が得られる。又交叉領域を
粒子ｐが通過する場合は、周波数Δｆｏを基準としてそ
のバースト波の周波数シフト量によって粒子ｐの速度及
び方向を同時に計測することができる。
に対応する速度で移動することとなる。従ってもし交叉
領域に静止している粒子があれば光電変換器５によって
Δｆｏに等しい周波数の出力が得られる。又交叉領域を
粒子ｐが通過する場合は、周波数Δｆｏを基準としてそ
のバースト波の周波数シフト量によって粒子ｐの速度及
び方向を同時に計測することができる。
ところでこのようなレーザドツプラー速度針は、レーザ
光のコヒーレント性を用いている。従って第１図のよう
なレーザ光の処理部と被測定領域とを分離することは困
難であった。レーザ発振器１とビームスプリッタ２との
間をモード変換のない単一モード光ファイバを用いて接
続することは可能であるが、測定領域に設けた一点鎖線
で示すセンサ部に例えば数Ｗ程度の大出力の発振器７を
設けて音響光学セル６に周波数偏移用の超音波信号を供
給する必要があるため、センサ部を小型化することは困
難であった。
光のコヒーレント性を用いている。従って第１図のよう
なレーザ光の処理部と被測定領域とを分離することは困
難であった。レーザ発振器１とビームスプリッタ２との
間をモード変換のない単一モード光ファイバを用いて接
続することは可能であるが、測定領域に設けた一点鎖線
で示すセンサ部に例えば数Ｗ程度の大出力の発振器７を
設けて音響光学セル６に周波数偏移用の超音波信号を供
給する必要があるため、センサ部を小型化することは困
難であった。
第３図はこのような欠点を解消した他の従来例を示す図
である。この場合にはレーザ光源１がら出た光を偏光ビ
ームスプリンタ１０によってＳ偏光（図中・で表示）と
Ｐ偏光（図中１で表示）の偏光方向の異なる二つのレー
ザビームｌｌａ、１１ｂに分割し、その一方の光行路に
音響光学セル６を配置している。そして音響光学セル６
を発振器７によって駆動することによってレーザ光を所
定周波数（Δｆｏ）だけシフ（〜させ、再び偏光ビーム
スプリッタ１２によってこれらのレーザビームを合成し
て単一モード型の光ファイバ１３に与えている。この単
一モード型光ファイバ１３を偏光面保存型の光ファイバ
とすれば、Ｓ偏光及びＰ偏光の二つのレーザ光をそのま
ま測定領域に設けられたセンサ部１４に導くことができ
る。そしてセンサ部１４において偏光面の異なる二つの
レーザビームを偏光ビームスプリッタ１５によって再び
分割し偏光面回転器１６によって偏光面をそろえ、集光
レンズＩ７で交叉させることによって移動する干渉縞を
有する交叉領域とすることができる。
である。この場合にはレーザ光源１がら出た光を偏光ビ
ームスプリンタ１０によってＳ偏光（図中・で表示）と
Ｐ偏光（図中１で表示）の偏光方向の異なる二つのレー
ザビームｌｌａ、１１ｂに分割し、その一方の光行路に
音響光学セル６を配置している。そして音響光学セル６
を発振器７によって駆動することによってレーザ光を所
定周波数（Δｆｏ）だけシフ（〜させ、再び偏光ビーム
スプリッタ１２によってこれらのレーザビームを合成し
て単一モード型の光ファイバ１３に与えている。この単
一モード型光ファイバ１３を偏光面保存型の光ファイバ
とすれば、Ｓ偏光及びＰ偏光の二つのレーザ光をそのま
ま測定領域に設けられたセンサ部１４に導くことができ
る。そしてセンサ部１４において偏光面の異なる二つの
レーザビームを偏光ビームスプリッタ１５によって再び
分割し偏光面回転器１６によって偏光面をそろえ、集光
レンズＩ７で交叉させることによって移動する干渉縞を
有する交叉領域とすることができる。
しかしながらこのような速度計の場合も音響光学セル６
を駆動するための高い出力を有する発振器７が必要であ
り、他の信号処理回路に悪影響を与える恐れがあるとい
う問題点があった。更に構造が複雑となり製造価格を低
減することばできなかった。
を駆動するための高い出力を有する発振器７が必要であ
り、他の信号処理回路に悪影響を与える恐れがあるとい
う問題点があった。更に構造が複雑となり製造価格を低
減することばできなかった。
発明の目的
本発明はこのような従来のレーザドツプラー速度計の問
題点を解消するものであって、光ファイバを用いて測定
位置を任意に延長することができ、センサ部を小型化し
て操作性を向上させ、しかも粒子の方向を判別すること
ができるレーザドツプラー速度針を提供することを目的
とする。
題点を解消するものであって、光ファイバを用いて測定
位置を任意に延長することができ、センサ部を小型化し
て操作性を向上させ、しかも粒子の方向を判別すること
ができるレーザドツプラー速度針を提供することを目的
とする。
発明の構成と効果
本発明番、１、互いに方向の異なる直線偏光特性を有し
、所定の周波数差の二つの周波数成分を有するレーザ光
を発する内部鏡型レーザ光源と、レーザ光源のレーザ光
が与えられ、測定領域にまで延長された偏光面保存型の
単一モード光ファイバと光フアイバ出力のレーザ光を偏
光の相違に基づいて２つの成分に分光する偏光ビームス
プリッタと、偏光ビームスプリッタの出力のいずれかの
レーザビームの偏光方向を変え、他方のレーザビームの
偏光方向に揃える偏光面回転器と、偏光面回転器より得
られるレーザビームと他方のレーザビームとを一点で交
叉せしめる光学手段と、交叉領域を通過する粒子からの
散乱光を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器
より得られるパース（・信号の周波数を測定する周波数
測定器と、周波数測定器より得られる周波数をレーザ光
源の周波数差と比較して粒子の速度を算出する演算手段
と、を具備することを特徴とするものである。
、所定の周波数差の二つの周波数成分を有するレーザ光
を発する内部鏡型レーザ光源と、レーザ光源のレーザ光
が与えられ、測定領域にまで延長された偏光面保存型の
単一モード光ファイバと光フアイバ出力のレーザ光を偏
光の相違に基づいて２つの成分に分光する偏光ビームス
プリッタと、偏光ビームスプリッタの出力のいずれかの
レーザビームの偏光方向を変え、他方のレーザビームの
偏光方向に揃える偏光面回転器と、偏光面回転器より得
られるレーザビームと他方のレーザビームとを一点で交
叉せしめる光学手段と、交叉領域を通過する粒子からの
散乱光を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器
より得られるパース（・信号の周波数を測定する周波数
測定器と、周波数測定器より得られる周波数をレーザ光
源の周波数差と比較して粒子の速度を算出する演算手段
と、を具備することを特徴とするものである。
ごのように本発明では、レーザ光源自体を互いに方向が
異なる直交偏光特性を有し、所定の周波数差のレーザビ
ームを発生するレーザ光源としている。従ってレーザ光
源の出力をそのまま用いるごとができるため、センサ部
にはレーザ発振器に近接して音響光学セルやそれを駆動
する発振器を設ける必要がなく構造が非常に簡単となり
、装置の価格を低減させることができる。又異なる周波
数の二つのレーザビームを偏光面保存型の単一モー１、
光ファイバに与えて測定領域にまで延長してセンサ部に
与えており、センサ部も小型、軽量とすることができる
ので任意の測定点に配置することが可能となり、操作性
を向上させることができる。更にセンサ部に設けた光学
手段により二つのレーザビームを交叉させれば所定の速
度で移動する干渉縞が形成されるので、粒子の速度のみ
ならず方向を同時に極めて容易に判定することが可能と
なる。
異なる直交偏光特性を有し、所定の周波数差のレーザビ
ームを発生するレーザ光源としている。従ってレーザ光
源の出力をそのまま用いるごとができるため、センサ部
にはレーザ発振器に近接して音響光学セルやそれを駆動
する発振器を設ける必要がなく構造が非常に簡単となり
、装置の価格を低減させることができる。又異なる周波
数の二つのレーザビームを偏光面保存型の単一モー１、
光ファイバに与えて測定領域にまで延長してセンサ部に
与えており、センサ部も小型、軽量とすることができる
ので任意の測定点に配置することが可能となり、操作性
を向上させることができる。更にセンサ部に設けた光学
手段により二つのレーザビームを交叉させれば所定の速
度で移動する干渉縞が形成されるので、粒子の速度のみ
ならず方向を同時に極めて容易に判定することが可能と
なる。
実施例の説明
第４図は本発明の一実施例を示すレーザドツプラー速度
計の構成を示すブロック図である。本発明ではゼーマン
効果を利用して互いに方向が異なる直線偏光特性を有し
、所定の周波数差Δｆの二つの周波数成分子ｌ、 ｆ２
を有するレーザ光を発生ずる内部鏡型のレーザ光源を用
いている。第４図は周波数安定化された横ゼーマンレー
ザ２ｏをレーザ光源として用いた実施例を示すものであ
る。この構ゼーマンレーザ２０は縦モード２〜３本で発
振する内部鏡型のＨｅ ／ Ｎ ｅレーザのレーザ管２
１に、磁石２２によって横磁場を加えてレーザ管の利得
幅を狭めることによって単−縦モード化するようにした
ものである。この横磁場により単−縦モード化されたレ
ーザ光は方位が直交した二つの直線偏光成分子Ｌ ｆ２
から成るレーザビーム、である。そしてその発振周波数
を安定化させるためにレーザの高反射側反射鏡を漏れた
光を横磁場方向に対して４５°の偏光板２３を介して光
電変換器２４によって電気信号に変換する。そうすれば
これらのレーザビームの光ビートによってｆｌ、 ｆ２
の差の周波数を有する光電変換信号が得られる。この信
号の差周波数を一定に保つようにフェーズロ・７クドル
ープ２５に与え、その出力をドライバ２６を介して小型
のファン２７を駆動するようにしている。このようにす
ればフィー１−ハックループの積分特性により光キャビ
ティの温度が安定化する結果、二つの周波数差Δｆの変
動が極めて少なくなり直交、直線偏光を持った二つの周
波数ｆｌ、 ｆ２のレーザ光が得られる。横ゼーマンレ
ーザ２０のレーザ出力ば集光レンズ、例えばセルフォ・
７クレンズ３０を介して光ファイバ３１に与えられる。
計の構成を示すブロック図である。本発明ではゼーマン
効果を利用して互いに方向が異なる直線偏光特性を有し
、所定の周波数差Δｆの二つの周波数成分子ｌ、 ｆ２
を有するレーザ光を発生ずる内部鏡型のレーザ光源を用
いている。第４図は周波数安定化された横ゼーマンレー
ザ２ｏをレーザ光源として用いた実施例を示すものであ
る。この構ゼーマンレーザ２０は縦モード２〜３本で発
振する内部鏡型のＨｅ ／ Ｎ ｅレーザのレーザ管２
１に、磁石２２によって横磁場を加えてレーザ管の利得
幅を狭めることによって単−縦モード化するようにした
ものである。この横磁場により単−縦モード化されたレ
ーザ光は方位が直交した二つの直線偏光成分子Ｌ ｆ２
から成るレーザビーム、である。そしてその発振周波数
を安定化させるためにレーザの高反射側反射鏡を漏れた
光を横磁場方向に対して４５°の偏光板２３を介して光
電変換器２４によって電気信号に変換する。そうすれば
これらのレーザビームの光ビートによってｆｌ、 ｆ２
の差の周波数を有する光電変換信号が得られる。この信
号の差周波数を一定に保つようにフェーズロ・７クドル
ープ２５に与え、その出力をドライバ２６を介して小型
のファン２７を駆動するようにしている。このようにす
ればフィー１−ハックループの積分特性により光キャビ
ティの温度が安定化する結果、二つの周波数差Δｆの変
動が極めて少なくなり直交、直線偏光を持った二つの周
波数ｆｌ、 ｆ２のレーザ光が得られる。横ゼーマンレ
ーザ２０のレーザ出力ば集光レンズ、例えばセルフォ・
７クレンズ３０を介して光ファイバ３１に与えられる。
光ファイバ３１ば偏光面保存型の単一モード光ファイバ
とし、その端部は測定すべき粒子が通過する被測定領域
にまで延長されている。被測定領域にはこのレーザ光を
分光して交叉させる光学手段を有するセンサ部３２が設
けられる。センサ部３２には光ファイバ３】の出力端に
そのレーザ光の偏光方向に基づいて二つのレーザビーム
に分光する偏光ビームスプリンタ３３が設けられる。そ
してその一方の光行路には、ミラー３４とレーザビーム
の偏光面を回転させて他方の偏光面を揃える偏光面回転
器３５が設けられ、更にその出力となるレーザビームを
他方のレーザビーｌえと共に集光させる集光レンズ３７
が設けられる。又集光レンズ３７の後方には干ｅ縞領域
３８からの散乱光を集光する集光レンズ３９が設けられ
、その焦点位置に光ファイバ４０の一端が固定されてい
る。光ファイバ４０は散乱光を信号処理部に導くもので
あるので通常のマルチモード光ファイバを用いることが
できる。さて信号処理部５０では光ファイバ４０の出力
を電気信号に変換するアバランシェ型フォトダイオード
等の光電変換器５１が設けられる。光電変換器５１の出
力は増幅器５２を介してバイパスフィルタ５３に与えら
れる。バイパスフィルタ５３は与えられた電気信号の高
周波成分のみを次段の周波数測定器５４に与えるもので
ある。周波数測定器５４は与えられた信号の周波数を測
定するものであって、信号を周波数領域において処理す
る周波数分析器でもよく、又時間領域において処理する
カウンタタイプや周波数負帰還を用いたＦ／Ｖ変換器で
あってもよい。周波数測定器５４の出力は信号処理器５
５に与えられる。
とし、その端部は測定すべき粒子が通過する被測定領域
にまで延長されている。被測定領域にはこのレーザ光を
分光して交叉させる光学手段を有するセンサ部３２が設
けられる。センサ部３２には光ファイバ３】の出力端に
そのレーザ光の偏光方向に基づいて二つのレーザビーム
に分光する偏光ビームスプリンタ３３が設けられる。そ
してその一方の光行路には、ミラー３４とレーザビーム
の偏光面を回転させて他方の偏光面を揃える偏光面回転
器３５が設けられ、更にその出力となるレーザビームを
他方のレーザビーｌえと共に集光させる集光レンズ３７
が設けられる。又集光レンズ３７の後方には干ｅ縞領域
３８からの散乱光を集光する集光レンズ３９が設けられ
、その焦点位置に光ファイバ４０の一端が固定されてい
る。光ファイバ４０は散乱光を信号処理部に導くもので
あるので通常のマルチモード光ファイバを用いることが
できる。さて信号処理部５０では光ファイバ４０の出力
を電気信号に変換するアバランシェ型フォトダイオード
等の光電変換器５１が設けられる。光電変換器５１の出
力は増幅器５２を介してバイパスフィルタ５３に与えら
れる。バイパスフィルタ５３は与えられた電気信号の高
周波成分のみを次段の周波数測定器５４に与えるもので
ある。周波数測定器５４は与えられた信号の周波数を測
定するものであって、信号を周波数領域において処理す
る周波数分析器でもよく、又時間領域において処理する
カウンタタイプや周波数負帰還を用いたＦ／Ｖ変換器で
あってもよい。周波数測定器５４の出力は信号処理器５
５に与えられる。
信号処理器５５は横ゼーマンレーザの二つのレーザビー
ムの周波数差に基づいて粒子ｐの速度及び方向を信号処
理によって出力するものであって、二つのレーザビーム
の周波数差を内部メモリに保持しておいてもよく、又第
４図に破線で示すように光電変換器２４の二つの周波数
差の出力に基づいて信号処理するようにしてもよい。信
号処理器５５の出力は表示器５６に与えられて表示され
る。
ムの周波数差に基づいて粒子ｐの速度及び方向を信号処
理によって出力するものであって、二つのレーザビーム
の周波数差を内部メモリに保持しておいてもよく、又第
４図に破線で示すように光電変換器２４の二つの周波数
差の出力に基づいて信号処理するようにしてもよい。信
号処理器５５の出力は表示器５６に与えられて表示され
る。
次に本発明のレーザドツプラー速度針の動作について説
明する。第４図に示すように横ゼーマンレーザ２０は周
波数Δｆだけ異なり偏光方向が直交した二つのレーザビ
ームを出力しており、それらの二つのレーザビームは単
一モード光ファイバ３１によってそのままセンサ部３２
に与えられる。
明する。第４図に示すように横ゼーマンレーザ２０は周
波数Δｆだけ異なり偏光方向が直交した二つのレーザビ
ームを出力しており、それらの二つのレーザビームは単
一モード光ファイバ３１によってそのままセンサ部３２
に与えられる。
センづ部３２ではこれらのレーザビームを偏光ビームス
ブリック３３によって分離する。即ち例えば図示のよう
に紙面に平行な１で表示したＰ偏光をそのまま通過させ
、・で表示したＳ偏光を偏光ビームスプリッタ３３で反
射させミラー３４に与える。ミラー３４によって反射さ
れたＳ偏光のレーザ光は偏光面回転器３５によってその
偏光面が回転されてＰ偏光に変換される。このようにし
て二つのレーデビーム３６ａ、３６ｂの偏光方向をそろ
えた後、前述したように集光レンズ３７によって一点で
交叉するように集光させれば交叉領域３Ｂに干渉縞が得
られる。この干渉縞のピッチは横ゼーマンレーザ２０の
レーザビームの周波数ｆｌ。
ブリック３３によって分離する。即ち例えば図示のよう
に紙面に平行な１で表示したＰ偏光をそのまま通過させ
、・で表示したＳ偏光を偏光ビームスプリッタ３３で反
射させミラー３４に与える。ミラー３４によって反射さ
れたＳ偏光のレーザ光は偏光面回転器３５によってその
偏光面が回転されてＰ偏光に変換される。このようにし
て二つのレーデビーム３６ａ、３６ｂの偏光方向をそろ
えた後、前述したように集光レンズ３７によって一点で
交叉するように集光させれば交叉領域３Ｂに干渉縞が得
られる。この干渉縞のピッチは横ゼーマンレーザ２０の
レーザビームの周波数ｆｌ。
ｆ２と交叉角度に対応したものとなっており、同時にそ
の干渉縞は横ゼーマンレーザ２０における二つのレーザ
ビームの周波数差、即ち八ｆの周波数に対応して移動す
るものとなっている。従ってこの交叉領域３８を粒子ｐ
が通過すれば散乱光が集光レンズ３７．３９及び光ファ
イバ４ｏを介して信号処理部５０の光電変換器５１に与
えられるが、光電変換器５１より得られる電気信号の周
波数は粒子ｐの速度及び方向に対応して異なるものとな
っている。例えば第５図に示すようにΔ「を中心として
その前後の周波数によって方向と速度とを判別すること
ができる。例えば第５図に示ずように光電変換器５１の
出力信号のスペクトルＳがシフト周波数Δｆよりも低け
れば、第２図に示す拡大図において粒子ｐは交叉領域３
８の干渉縞部分をｂ方向に進行したものと考えられる。
の干渉縞は横ゼーマンレーザ２０における二つのレーザ
ビームの周波数差、即ち八ｆの周波数に対応して移動す
るものとなっている。従ってこの交叉領域３８を粒子ｐ
が通過すれば散乱光が集光レンズ３７．３９及び光ファ
イバ４ｏを介して信号処理部５０の光電変換器５１に与
えられるが、光電変換器５１より得られる電気信号の周
波数は粒子ｐの速度及び方向に対応して異なるものとな
っている。例えば第５図に示すようにΔ「を中心として
その前後の周波数によって方向と速度とを判別すること
ができる。例えば第５図に示ずように光電変換器５１の
出力信号のスペクトルＳがシフト周波数Δｆよりも低け
れば、第２図に示す拡大図において粒子ｐは交叉領域３
８の干渉縞部分をｂ方向に進行したものと考えられる。
そしてその速度はシフ１−周波数Δｆからの差によって
検知することができる。又粒子ｐが交叉領域３８をａ方
向に進行した場合には、光電変換器５１の出カスベクト
ルはシフト周波数Δｆよりも大きなものとなっており、
その周波数差は粒子ｐの速度に対応している。このよう
な信号処理を信号処理器５５によって行った後表示器５
６により粒子ｐの速度と方向を表示する。
検知することができる。又粒子ｐが交叉領域３８をａ方
向に進行した場合には、光電変換器５１の出カスベクト
ルはシフト周波数Δｆよりも大きなものとなっており、
その周波数差は粒子ｐの速度に対応している。このよう
な信号処理を信号処理器５５によって行った後表示器５
６により粒子ｐの速度と方向を表示する。
尚前述したように信号処理器５５に光電変換器２４から
の二つの周波数差の信号を与えるようにした場合には、
横ゼーマンレーザ２０の出力に微少な周波数変動があっ
ても正しい速度を表示することができる。即ちΔｆが第
５図に破線で示すようにわずかにずれた場合には、それ
に対応して光電変換器５１より与えられる信号の周波数
も同様に破線で信号スペクトルｓ１を示すようにずれる
こととなり、それらの間の周波数差は等しい。従って横
ゼーマンレーザの周波数変動を打ち消すことができるた
め、より精密な速度測定をすることが可能となる。
の二つの周波数差の信号を与えるようにした場合には、
横ゼーマンレーザ２０の出力に微少な周波数変動があっ
ても正しい速度を表示することができる。即ちΔｆが第
５図に破線で示すようにわずかにずれた場合には、それ
に対応して光電変換器５１より与えられる信号の周波数
も同様に破線で信号スペクトルｓ１を示すようにずれる
こととなり、それらの間の周波数差は等しい。従って横
ゼーマンレーザの周波数変動を打ち消すことができるた
め、より精密な速度測定をすることが可能となる。
尚、本実施例は干渉縞を形成するレーザビームの後方に
散乱する散乱光を集光して検知信号として用いる後方散
乱型のレーザドツプラー速度計６ごついて説明した。こ
れは第３図に示すように発光部分と受光部分が一体にな
っているため取扱が容易であるが、ＳＮ比を高くし、よ
り強い散乱光強度を得るために光源となるレーザ光の前
方への散乱光を集光して信号とする前方散乱型のレーザ
ドツプラー速度針に適応することも可能である。
散乱する散乱光を集光して検知信号として用いる後方散
乱型のレーザドツプラー速度計６ごついて説明した。こ
れは第３図に示すように発光部分と受光部分が一体にな
っているため取扱が容易であるが、ＳＮ比を高くし、よ
り強い散乱光強度を得るために光源となるレーザ光の前
方への散乱光を集光して信号とする前方散乱型のレーザ
ドツプラー速度針に適応することも可能である。
第１図及び第３図は従来のレーザドツプラー速度計を示
すブロック図、第２図はレーザビームの交叉領域にでき
る干渉縞の状態を示す図、第４図は本発明によるレーザ
ドツプラー速度計の構成の一実施例を示すブロック図、
第５図は光電変換器に得られる速度信号を示す検波出カ
スベクトル図である。 １−−−〜レーザ ２０−−−横ゼーマンレーザ１３、
３１−−一車一七−ト光ファイバ １０゜１２ 、
３３−−−一部光ビームスプリンタ ３５−偏光面回転
器 ３７−−−−−−−集光レンズ ３８− 交叉領域
４０−−−−一光ファイバ ５０−一信号処理部 ５
１−−−−一光電変換器 ５４−−周波数測定器 ５５
−−−−−一信号処理器特許出願人 日本科学工業株式
会社 代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名） 第１図 第３図 第５図 太 ０−一−−−−−→大 す方向 連ｄ方向
すブロック図、第２図はレーザビームの交叉領域にでき
る干渉縞の状態を示す図、第４図は本発明によるレーザ
ドツプラー速度計の構成の一実施例を示すブロック図、
第５図は光電変換器に得られる速度信号を示す検波出カ
スベクトル図である。 １−−−〜レーザ ２０−−−横ゼーマンレーザ１３、
３１−−一車一七−ト光ファイバ １０゜１２ 、
３３−−−一部光ビームスプリンタ ３５−偏光面回転
器 ３７−−−−−−−集光レンズ ３８− 交叉領域
４０−−−−一光ファイバ ５０−一信号処理部 ５
１−−−−一光電変換器 ５４−−周波数測定器 ５５
−−−−−一信号処理器特許出願人 日本科学工業株式
会社 代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名） 第１図 第３図 第５図 太 ０−一−−−−−→大 す方向 連ｄ方向
Claims (4)
- （１）互いに方向の異なる直線偏光特性を有し、所定の
周波数差の二つの周波数成分を有するレーザ光を発する
内部鏡型レーザ光源と、 前記レーザ光源のレーザ光がり、えられ、測定領域にま
で延長された偏光面保存型の単一モー１′光フアイバと
、 前記光フアイバ出力のレーザ光を偏光の相違ｔこ基づい
て前記２つの成分に分光する偏光ビームスブリックと、 前記偏光ビームスプリンタの出方のいずれかのレーザビ
ームの偏光方向を変え、他方のレーザビームの偏光方向
に揃える偏光面回転器と、前記偏光面回転器より得られ
るレーザビームと他方のレーザビームとを一点で交叉せ
しめる光学手段と、 ゛ 前記交叉領域を通過する粒子がらの散乱光を電気信号に
変換する光電変換器と、 前記光電変換器より得られるバースト信号の周波数を測
定する周波数測定器と、 前記周波数測定器より得られる周波数を前記レーザ光源
の周波数差と比較して粒子の速度を算出する演算手段と
、を具備することを特徴とするレーザドツプラー速度計
。 - （２）前記気体レーザ光源は横ゼーマンレーザであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザドツ
プラー速度計。 - （３）前記演算手段には前記レーザ光源より得られる二
つの周波数差の電気信号が与えられ、その信号を基準と
して前記周波数測定器より得られる周波数を比較し速度
を算出するものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項記載のレーザドツプラー速度計。 - （４）前記光学手段は２つのレーザビームを集束する集
束レンズであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
から第３項のいずれか１項に記載のレーザトンプラー速
度針。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18576583A JPS6076679A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | レ−ザドツプラ−速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18576583A JPS6076679A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | レ−ザドツプラ−速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076679A true JPS6076679A (ja) | 1985-05-01 |
| JPH0115833B2 JPH0115833B2 (ja) | 1989-03-20 |
Family
ID=16176481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18576583A Granted JPS6076679A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | レ−ザドツプラ−速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6076679A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100568345B1 (ko) * | 2001-11-21 | 2006-04-05 | 주식회사 포스코 | 단일 광섬유를 이용한 스트립 속도 측정장치 |
| WO2008018001A3 (en) * | 2006-08-09 | 2008-04-03 | Koninkl Philips Electronics Nv | Light-emitting apparatus, particularly for flow measurements |
| CN102854330A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 哈尔滨工程大学 | 光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪 |
| JP2022548307A (ja) * | 2019-09-20 | 2022-11-17 | エヌディーシー テクノロジーズ インコーポレイテッド | レーザー干渉法システムおよび方法 |
-
1983
- 1983-10-03 JP JP18576583A patent/JPS6076679A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100568345B1 (ko) * | 2001-11-21 | 2006-04-05 | 주식회사 포스코 | 단일 광섬유를 이용한 스트립 속도 측정장치 |
| WO2008018001A3 (en) * | 2006-08-09 | 2008-04-03 | Koninkl Philips Electronics Nv | Light-emitting apparatus, particularly for flow measurements |
| JP2010500086A (ja) * | 2006-08-09 | 2010-01-07 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 特に流れの測定のための発光装置 |
| CN102854330A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 哈尔滨工程大学 | 光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪 |
| JP2022548307A (ja) * | 2019-09-20 | 2022-11-17 | エヌディーシー テクノロジーズ インコーポレイテッド | レーザー干渉法システムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0115833B2 (ja) | 1989-03-20 |
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