JPS6395372A - 回転ムラ測定器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光のドツプラ効果を利用して、音響機器、
情報機器、工作機械等の回転体及び鉄鋼。

非鉄金属、フィルム等製造ラインの移動物体の回転ムラ
、速度ムラを計測する回転ムラ測定器に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

音ｖｎａであるレコードプレーヤ、テープレコーダ、Ｖ
ＴＲの回転ムラは録音・録画、再生時の音質２画質を左
右する重要な要素であり２回転ムラいわゆるワウ・フラ
ッタの良し悪しがこれら機器の商品価値を決定する。

また、複写機、印刷機、レーザプリンタなどでは、搬送
されろフィルム等印画紙の速度ムラがある場合、得られ
た印画に濃淡２色ずれ２分解能の甘さなど種々の問題が
生じる。

したがって、このような分野における回転ムラ。

速度ムラの測定はこれら機器の検査等に必要不可欠なも
のとなっている。

−ｍに２回転ムラ、速度ムラは、第（１）式に示すワウ
・フラッタＷ／Ｆというｔ１標で示される。　　。

ここで　Ｖ；　回転速度（ｒｐ＋ｍ又は１７分）ΔＶ；
　回転ムラ速度（ｒｐｍ又は１７分）第（１）式は２回
転速度■に対する回転ムラ速度ΔＶの比の百分率で示さ
れ２通常周波数成分として０．２　Ｈｚ以上の回転ムラ
速度について評価されろ。

第２図は、従来の非接触光学式速度センサを用い２回転
体の回転ムラを計測する回転ムラ測定器を示す構成図で
あ’）、（１１はモータまなはモータ等に直結して回転
する回転体、（２）はレーザ装置、（３）はレーザ装置
（２）からのレーザ光を二分割するビームスプリッタ、
　（４ｍ）、　（４ｂ）、　（４ｅ）はレーザ光の方向
を変えるためのミラー、（５）は回転体（１）から散乱
された光を受信するためのレンズ、（６）は受信光を電
気信号に変換する光検出器、（７）は交流増幅器。

（８）は周波数追跡器、（９）は周波数追跡器（８）の
出力周波数をこの周波数に比例したアナログ電圧に変換
する周波数−電圧変換Ｍ（以下Ｆ−Ｖ変換器という。）
、ａ〔は周波数追跡器（８）の出力パルス周波数をカウ
ントする周波数カウンタ、　（１１）はＦ−Ｖ変換器（
９）の出力電圧を可変する可変抵抗器等で代表される可
変減衰器、　（１２）は可変減衰器（１１）の出力信号
のうち直流成分をカットする高域フィルタ。

（１３）は可変減衰器（１１）の出力信号のうち高周波
成分をカットする低域フィルタである。

以上の構成の回転ムラ洲定器において、レーザ装置（２
）から発信したレーザ光はビームスプリッタ（３）で二
分割され、一方のレーザビームはミラー（４ｂ）、　（
４ｅ）で、他方のレーザビームはミラー（４ａ）で方向
を変えて２回転体（１）上の回転半径ｒ、　（、）に交
差させて照射すると、各々の照射ビームに対応した回転
体（１）の散乱光の波長は回転体（１）の回転半径ｒ　
（、）における回転速度Ｖ（１７分）に応じていわゆる
正負のドツプラシフトを起こす。

この二つの正負のドツプラシフトを受けた散乱光をレン
ズ（５）で集光し光検出器（６）に導き電気信号に変換
すると、この電気信号の中には、受信光の強さに比例す
る直流信号と第（２）式に示すドツプラ周波数ｆｄの交
流信号（以下ドツプラ信号という）が存在する。

ここに ■：　回転体の回転半径ｒ（、）における回転速度 λ：　　レーザ光の波長 ψ：　二つの照射ビームの交差角 光検出器（６）で電気信号に変換されたドツプラ信号は
、微弱で且つＳ／Ｎが低いため交流増幅器（７）で増幅
され１周波数追跡器（８）でＳ／Ｎ改善すると第（３）
式に示す回転体（１）の回転半径、　（、）における回
転速度Ｖに比例したドツプラ周波数ｆｄがパルス信号と
して検出できる。回転速度Ｖの中の回転ムラ速度ΔＶは
２周波数追跡器（８）のドツプラ周波数ｆｄの中の周波
数変調量Δｆｄとして検出される。

この周波数変調信号である周波数追跡器（８）の出力信
号をＦ−Ｖ変換器（９）に入力すると、Ｆ−Ｖ変換器（
９）の出力はドツプラ周波数ｆｄに比例した大きさの直
流電圧Ｅとその直流電圧Ｅを中心に回転ムラの大きさに
比例して上下する交流電圧ΔＥの両方を重畳したアナロ
グ信号となる。

一方円波数追跡器（８）の出力信号は２周波数カウンタ
ａ〔にも接続されており、ドツプラ周波数ｆｄを計数表
示し直読できるようになっている。

Ｆ−Ｖ変換器（９）の出力側に接続された可変減衰器（
１１）は、減衰器が周波数値で目盛られ、変換出力を入
力周波数に比例して減衰させる働きを有しており、可変
減衰器（１１）の目盛周波数を周波数カウンタ００１で
測定した表示周波数に合わせることにより、可変減衰１
（１１）の出力には２回転体（１）の回転速度Ｖの大き
さに関係なく回転ムラ速度ΔＶ成分を第（１）式に示す
ように回転速度Ｖとの比率関係で取り出し得ることにな
る。

高域フィルタ（１２）は０．２　Ｈｚ以上のワウ・フラ
ッタ成分のみを通過させるものであり、低域フィルタ（
１３）は、Ｆ−Ｖ変換器（９）の出力のうちドツプラ周
波数成分（搬送波）の影響を除去するためのもので回転
体（１）の回転速度Ｖに応じてカットオフ周波数が可変
できるようになっている。このようにして２回転体（１
）の回転ムラ速度ΔＶを第（１）式に示すワウ・フラッ
タＷ／Ｆとして求めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の回転ムラ測定器は２回転体（１）の回転ムラ
を回転体（１）にレーザを照射し得られろレーザドツプ
ラ周波数ｆｄの周波数変調成分として求めている。しか
しながら２回転体（１）から反射される散乱光には、上
記ドツプラ周波数ｆｄの他２回転体（１）の表面状態に
より１回転毎に周期的に変化する回転周波数に応じた帥
度変調分を含んでいる。

したがって、ドツプラ信号は、上記回転周波数をもつ輝
度変調がかかった信号となり、いわゆる振幅変調を受け
る。

いまドツプラ信号をｅ　ｄ（ｔ）＝Ａ（ｔ）Ｓｉｎ（２
ｑ　ｆｄ−ｔ）とすると、振幅Ａ　（ｔ）は２次式で与
えられる。

・・・・　　（３） ここで。

Ａ：　　振幅 Ｉｎｎ：　　ｎ次の振幅変調率 ｆｎ：　回転周波数 ｎ　：　次数 したがって、ドツプラ信号ａｄ（ｔ）は。

ｅｄ（ｔ）−人（ｔ）　・５ｉｎ（２πｆｄ４）Ｓｉｎ
　（２ｙｒ　ｆ　ａ・ｔ　）　　　−−（４１第（４）
式は、振幅変調の理論から明らかなようにドツプラ周波
数ｆｄを中心として、側波成分子ｄ±ｆｍ、ｆｄ±２ｆ
　ｍ　、　　・・、　ｆ　ｄｆｎｆ　ｄ、　・・・・・
をもっこととなる。したがって、従来の回転ムラ測定器
はドツプラ周波数ｆｄをＦ−Ｖ変換器（９）でＦＭ検波
した回転ムラ信号の中に、上記振幅変調による側波成分
がスペクトラムｆｍ　、　２　ｆｙｍ　、　３　ｆｍ　
。

・・・・・・、ｎｆｍの位置に生ずることとなり、この
疑似的な回転ムラ信号が、ドツプラ周波数の周波数変調
信号である本来の回転ムラ信号に重畳した形でノイズと
して作用するという問題点を有していた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので２回転体（１）の表面状態により回転周波数に対応
して振幅変調を受けるドツプラ信号の振幅変調をなくす
ことにより２回転ムラ信号の巾（ζ含まれる回転周波数
にｒｆＴＪＭしたノイズを除去した回転ムラ測定器を得
ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る回転ムラ測定器は、交流増幅器（７］の
後に、ドツプラ信号の振幅を一定に抑えるリミット増幅
器を設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては２回転体（１）の表面状態により１
回転ごとに周期的に変化する反射光で振幅変調を受けた
ドツプラ信号の振幅を、リミット増幅器を設けて一定に
抑えろことにより回転ムラ信号の中に含まれる回転周波
数に同期したノイズを除去する。

〔実施例〕

第１図はこの発明による一実施例を示す回転ムラ測定器
の構成図であり、以下図面に従い説明する。

図中、（１）〜（１３）は上記従来と同じものであり。

（１４）はドツプラ信号の振幅を一定にするリミット増
幅器である。

以上の構成の回転ムラ測定器において、交流増幅器（７
）の出力信号であるトップライ３号は、第（４）式にし
めすように回転体（１）の回転周波数ｆｍで振幅変調を
受けた信号となっており、ドツプラ周波数ｆｄを中心と
して側波成分子ｄ、±ｆｍ、ｒｄ±２ｆｍ、　　・　・
、ｆｄ＋ｎｆｍ、　　・・・を持つ。ここで交流増幅器
（７）の後に、ドツプラ信号の振幅を一定に抑えるリミ
ット増幅器（１４）を設けろことで、ドツプラ信号の振
幅変調をなくシ、上記振幅変調により回転ムラ信号の中
に含まれる回転周波数に同期したノイズを除去した回転
ムラ測定器となる。　。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ドツプラ信号の振幅を
一定に抑えるリミット増幅器を設けることで２回転体（
１）の表面状態により回転周波数に対応して振幅変調を
受けろドツプラ信号の振幅変調をなくシ２回転ムラ信号
の中に含まれる回転周波数に同期したノイズを除去した
回転ムラ測定器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回転ムラ測定器の構
成図、第２図は従来の回転ムラ測定器の構成図である。 図中、　（１９）はリミット増幅器である。 なお２図中同一筒号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特定の波長を出力するレーザと、上記レーザの出力ビー
   ムを二分割するビームスプリッタと、上記二分割したレ
   ーザビームの方向を回転体上に交差させて照射し得るた
   めの複数のミラーと、上記二つの照射ビームの各々につ
   いて回転体の速度に応じてドップラシフトを起こした散
   乱光を一緒に受信するレンズと、上記レンズで受信した
   ドップラ信号を含む散乱光を電気変換する光検出器と、
   上記光検出器の出力を増幅する交流増幅器と、上記交流
   信号により増幅されたドップラ信号の振幅を一定にする
   増幅器と、上記リミット増幅器の出力信号からドップラ
   周波数を検出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の
   出力信号であるドップラ周波数をドップラ周波数に比例
   したアナログ電圧に変換する周波数−電圧変換器と、上
   記ドップラ周波数を計数する周波数カウンタと、上記周
   波数−電圧変換器の出力信号を上記周波数カウンタで計
   数されたドップラ周波数に比例して減衰し得る可変減衰
   器と、上記可変減衰器の出力信号のうち直流成分と高周
   波成分をそれぞれ除去する高域フィルタと低域フィルタ
   を備えたことを特徴とする回転ムラ測定器。