JPS6148783A - レ−ザドツプラ速度計 - Google Patents

レ−ザドツプラ速度計

Info

Publication number
JPS6148783A
JPS6148783A JP59170580A JP17058084A JPS6148783A JP S6148783 A JPS6148783 A JP S6148783A JP 59170580 A JP59170580 A JP 59170580A JP 17058084 A JP17058084 A JP 17058084A JP S6148783 A JPS6148783 A JP S6148783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
doppler
signal
speed
moving object
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59170580A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Tashiro
秀夫 田代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP59170580A priority Critical patent/JPS6148783A/ja
Publication of JPS6148783A publication Critical patent/JPS6148783A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光のドツプラ効果を利用して鉄鋼。
非鉄金属等移動物体の速度を非接触で測定するレーザド
ツプラ速度計に関するものである。
一般に、移動物体の速度を光のドツプラ効果を利用して
測定するには、第1図に示すような構成のレーザドツプ
ラ速度計が用いられていた。第1図において、(1)は
移動物体、(2)はレーザ、(3)はビームスピリツタ
、  (4a)(4b)は送信光学系、(5)は受信光
学系、(G)は光検出器、(7)は周波数追跡器である
。第1図に示すごとく、移動物体(11にレーザ(2)
から発信したレーザ光をビームスプリッタ(3)で2分
割し、各々の光を送信光学系(4a) (4b)で互い
に反対方向から移動物体+11上に交叉させて照射する
と、各々の送光ビームに対応した移動物体(1)の散乱
光の波長は、移動物体(1)の速度viC応じていわゆ
る正負のドツプラシフトを起こす。この2つの正負のド
ツプラシフトを受けた散乱光を受信光学系(5)で受信
し、光検出器(6)で電気信号に変換すると、こめ電気
信号の中に第(11式に示すドツプラ周波数frlの交
流信号(以下ドツプラ信号という)が存在する。
2°7 “7         ・・・(1)fcj=
  、  °s+n了 ここに。
V:移動物体の速度 λ:レーザ光の波長 ψ:2つの送光ビームの交叉角 光検出器(6)の出力であるドツプラ信号を周波数追跡
器(7)でドツプラ周波数fdを計測することにより、
移動物体+11の速度Vを求めることができる。
このことは、公知の事実である。光検出器(6)の出力
のドツプラ信号は、2条の送光ビームの拡がυ。
有限々ビーム径をもつ几めに、ドツプラ周波数fdを中
心に周波数の拡がったスペクトラムをもつ。
第2図は、ドツプラ信号のスペクトラムの1例を示すも
ので、横軸は周波数、縦軸はパワースペクトラム密度を
示す。
第2図においてスペクトラムは、ドツプラ周波数fdで
最大値を示し、最大値から3dB下がつ几周波数の拡が
り幅Δf1/!を半値幅という。ドツプラ周波数fdを
半値幅Δf1/!で除した値を信号のQという指数で定
義し、ドツプラ信号性状の評価に一般的に使われる。
Q=fd/Δf 1/2          ・・・(
2)通常、レーザドツプラ速度計のドツプラ信号のQは
、10〜30程度かつ信号S/Nは、10〜30 dB
程度で(f帯性状が悪く、このドツプラ信号からドツプ
ラ周波数fdを周波数追跡器(7)で精度良く計測する
ことが、レーザドツプラ速度計の性能を左右する。
〔従来技術〕
第3図は、従来、レーザドツプラ速度計に使われている
周波数追跡器(7)の実施例を示す。図中。
(7a)はドツプラ信号イと電圧制御発振器(以下VC
Oという。) (7e)の出力とを掛算するミキサ、 
 (7b)はミキサ(7a)出力の特定周波数成分のみ
増幅する中間周波増幅器(以下工F増幅器という。)、
  (7c)は工F増幅器(7b)の出力周波数を電圧
に変換するディスクリミネータ、  (7d)は績分器
、  (7f)は工p増幅器(7b)の中心周波数に等
しい周波数で発振する発振器、  (7g)は上記V 
CO(7o)と発振器(7f)の出力同志を掛算するミ
キサ、  (7h)は、ミキサ(7g)出力のうちv 
c o (7o)と発振器(7f)の差の周波数のみを
取り出す低域フィルタ、  (71)は工F増幅器(7
b)の信号レベルを検出してロック判別を行うロック検
出器、  (7j)はロック検出器(71)のロック判
別信号を受けて、スイープ発生器(7k)と周波数追跡
ループを切替えるスイープ切替器である。
以上の構成の周波数追跡器(7)において、ドツプラ周
波数fdをもつドツプラ信号イが入力されると、’VC
O(7e)の発振周波数ft、とミキサ(7b)で周波
数混合され、ミキサ(7a)出力には、ドツプラ周波数
fdとv a o (7e)の発振周波数fLとの和及
び差の周波数が混在することとなる。今。
工F増幅器(7b)の中心周波数foと、ディスクリミ
ネータ(7c)の周波数−電圧変換の零出力する周波数
を一致させてかっ、工F増幅器(7b)の中心周波数f
oを入力ドツプラ周波数fdより高く設定すると V 
OO(7e)の出力周波数fLは。
次の関係式で入力ドツプラ周波数fdに追尾して周波数
変化する。
fL ”: fO+ fd         ・・・+
31すなわち、入力ドツプラ周波数fdが変化すると、
ディスクリミネータ(7C)の入力周波数が変化し、こ
の周波数変化に応じ出力電圧に正負の誤差電圧が生じ、
この誤差電圧が零になる方向にVCO(7e)の出力周
波数fl、が変化するために。
第(3)式で示す関係式でvCO(7e)の出力周波数
は、入力ドツプラ周波数に追尾することとなる。
又、この実MQ例ではvCO(7e)の出力周波数fL
と発振器(7f)の発振周波数fOとの差の周波数をミ
キサ(7g)と低域フィルタ(7h)で得ることで入力
ドツプラ周波数fdと等しい周波数が出力されることに
なる。
以上の説明では、あらかじめ入力ドツプラ周波数fa 
K対して、VOO(7e)の発掘周波数flが、あらか
じめディスクリミネータ(7c)のリニアゾーン(fL
#fo+fd)  内にあると仮定して論る。実際の系
では、ディスクリミネータ(7c)のリニアゾーンは精
度上の問題からV OO(7e)の周波数範囲に比較し
てかなり狭くする必要があり、そのため通常ドツプラ信
号が入力してもVCO(7θ)の周波数は、ディスクリ
ミネータ(7c)のリニアゾーン外となるため周波数追
尾ループは機能せず、何らかの方法でV OO(7e)
の周波数を、全周波数範囲に渡り強制的にスイープして
ディスクリミネータ(7C)のリニアゾーン内に入ハる
必要がある。第3図のロック検出器(7i) 。
スイープ切替器(7j) 、  スィーブ発生器(7k
)はVCO(7e)の周波数をディスクリミネータ(7
C)のリニアゾーン内に入れるようスィーブ回路である
。動作は、工F増幅器(7b)の信号レベルを検出して
ロックオン信号を発生するロック検出器(71)で、ス
イープの0N10FFを行っているOVC○(7e)の
全周波数範囲のスイープ時間は。
周波数追跡ループの応答周波数に依存して決定されるが
通常0.1秒〜数秒である。
従って、移動物体がレーザドツプラ速度計上を突入して
ドツプラ信置を受信してから周波数追跡器(7)がロッ
クオンしてドツプラ周波数を出力するまでの時間遅れは
、上記スイープ時間分遅れることになる、 今、移動物体の速度がt200m/分で2時間遅れが1
秒とすると20mの速度欠測となり、特に鉄鋼等圧延う
インでこの欠測時間は重大な問題となる。
〔発明の概要〕
この発明は1以上のような従来の周波数追跡器(7)の
スイープ時間に伴う移動物体突入後の速度捕捉時間遅れ
を、あらかじめ外部から移動物体の参照速度を入力する
ことで、上記速度捕捉時間を短縮したレーザドツプラ速
度計を提供するものである。
〔発明の実施例〕
第4図は、この発咀によるレーザドツプラ速度計の一実
施例を示す図であり2図中、  (71)は周波数追跡
器(7)の出力周波数をアナログ信号に変換するD/A
変換器、  (7m)は上記D/A変換器(71)の出
力信号と、外部からの移動物体の参照速度信号V、との
大小を比較する比較器、  (7n)は比l咬器(7m
)からの誤差電圧信号を増幅する誤差増幅器、  (7
0)は外部からの測定開始指令Sを受けて、ループ切替
を行うループ切替器である。
この発明の実施例によれば、測定開始指令Sを受ける前
は2周波数追跡器(7)のループ切替器(70)はトッ
プう信号入力側は切られ参照速度信号Veを入力とする
ループが閉じている。このループでは V CO(7θ
)の周波数は、外部からの移動物体の参照速度に等しく
なるよう動作している。測定開始指令Sが入力されると
ループ切替器(70)は、ドツプラ信号側が閉じて、参
照速度仰は切らhる。今 D/A変換器(7e)のスケ
ールファクタを参照速度信号Vθとドツプラ周波数とが
等しくなるように設定すれば、測定開始指令Sが入力さ
れる直前のV OO(7e)の発振周波数は、ディスク
リミネータ(7C)のリニアゾーン内に入ることになり
、ループを切替えると同時にスイープ回路が作動するこ
となく周波数追跡器(7)は、入カドツブ→周波数にロ
ックオンすることになシ、速度測定が時間遅れなく可能
となる。
鉄鋼等の圧延ラインでは、圧延ローラの回転速度とロー
ラ径から、上記参照速度信号は容易に得られる。通常参
照速度信号の精度は、ディスクリミネータ(7C)のリ
ニアゾーンに入る程度の誤差を許容できるオーダで充分
である、 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によhば、移動物体の参照速度
を測定開始前に外部から受信することにより、測定開始
後の周波数追跡器(7)のスイープ時間による速度捕捉
時間の遅れを短縮したレーザドツプラ速度計を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
@1図は、一般的なレーザドツプラ速度計の構成図、第
2図はドツプラ信号の特性を示す図、第3図はレーザド
ツプラ速度計の周波数追跡器の構成を示す図、第4図は
この発明の一実施例を示す図である。 図において、(6)は光検出器、(7)は周波数追跡器
。 (7a)はミキサ、  (7b)は工F増幅器、  (
7c)はディスクリミネータ、  (7d)は積分器、
  (7e)はvco、  (7r)は発振器、  (
7g)はミキサ、  (7h)は低域フィルタ、  (
7i)はロック検出器、  (7j)はスイープ切替器
、  C,7−59はスイープ発生器。 (71)はD/A変換器、  (7m)は比較器、  
(7n)は誤差増幅器、  (7o)はループ切替器で
ある。 なj、−1中同−あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 移動物体にレーザ光を照射する手段と、上記移動物体か
    らの散乱光から移動物体の速度に応じたドップラ信号を
    検出する手段と、上記ドップラ信号からドップラ周波数
    を追尾し出力する周波数追跡器と、外部から上記ドップ
    ラ周波数に対応する参照速度信号を受信する手段と、測
    定開始前に上記周波数追跡器を上記参照速度信号に追尾
    させ、測定開始と同時に上記ドップラ信号に追尾し得え
    るループ切替器とを備えたことを特徴とするレーザドッ
    プラ速度計。
JP59170580A 1984-08-16 1984-08-16 レ−ザドツプラ速度計 Pending JPS6148783A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59170580A JPS6148783A (ja) 1984-08-16 1984-08-16 レ−ザドツプラ速度計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59170580A JPS6148783A (ja) 1984-08-16 1984-08-16 レ−ザドツプラ速度計

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6148783A true JPS6148783A (ja) 1986-03-10

Family

ID=15907466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59170580A Pending JPS6148783A (ja) 1984-08-16 1984-08-16 レ−ザドツプラ速度計

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6148783A (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58131820A (ja) * 1982-01-29 1983-08-05 Nec Corp 位相同期回路
JPS59139729A (ja) * 1984-01-20 1984-08-10 Hitachi Ltd 位相同期回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58131820A (ja) * 1982-01-29 1983-08-05 Nec Corp 位相同期回路
JPS59139729A (ja) * 1984-01-20 1984-08-10 Hitachi Ltd 位相同期回路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7701559B2 (en) Absolute distance meter that measures a moving retroreflector
US4818100A (en) Laser doppler and time of flight range measurement
Poujouly et al. A twofold modulation frequency laser range finder
US5125736A (en) Optical range finder
US5737085A (en) Precision optical displacement measurement system
GB875368A (en) Improvements in or relating to spectrum tracking apparatus
US3748590A (en) Sine cosine frequency tracker
US4662751A (en) Closed loop fiber optic rotation sensor
JPH04142486A (ja) 2周波fm―cwレーダ装置
JP7498497B2 (ja) 光コム発生装置及び光コム距離計測装置
GB2164221A (en) Optical distance measuring system
EP0307451A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR LOCATING THE DIRECTION OF AN ATOMIC JET.
Yan et al. The performance analysis of the laser heterodyne ultra-high frequency detection based on the optical phase-locked loop
JPS6156986A (ja) 周波数追跡器
JPH05264446A (ja) ガス検出装置
JP2509301B2 (ja) 光波測距装置
JPS6235280A (ja) 周波数追跡器
JPH07198849A (ja) レーザドップラ方式計測における補間、回復方法
RU2097771C1 (ru) Способ неконтактного измерения скорости подвижных объектов и устройство для его осуществления
JPH06289129A (ja) 測距装置
JPS61237079A (ja) 周波数追跡器
JPH04315979A (ja) マイクロ波距離測定方法およびその装置
JP2685922B2 (ja) 長距離測距センサ
JPH08219868A (ja) 振動測定方法および装置
JPS6029058B2 (ja) 光フアイバ損傷位置検知装置