JPH04248421A - Multidimensional vibrometer - Google Patents

Multidimensional vibrometer

Info

Publication number
JPH04248421A
JPH04248421A JP3133491A JP3133491A JPH04248421A JP H04248421 A JPH04248421 A JP H04248421A JP 3133491 A JP3133491 A JP 3133491A JP 3133491 A JP3133491 A JP 3133491A JP H04248421 A JPH04248421 A JP H04248421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
measured
point
irradiation
vibrometer
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.)
Granted
Application number
JP3133491A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2928398B2 (en
Inventor
Masaki Shimazu
雅樹 島津
Nobutoshi Yoshida
吉田 信俊
Hideki Nagayama
長山 秀記
Setsuo Iwasaki
節夫 岩崎
Hideki Nishi
西 秀記
Hiroshi Yamamoto
洋 山本
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.)
Ono Sokki Co Ltd
Original Assignee
Ono Sokki Co Ltd
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 Ono Sokki Co Ltd filed Critical Ono Sokki Co Ltd
Priority to JP3133491A priority Critical patent/JP2928398B2/en
Publication of JPH04248421A publication Critical patent/JPH04248421A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2928398B2 publication Critical patent/JP2928398B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To miniaturize the sensor head of the title vibrometer and, at the same time, to condense a plurality of irradiated rays of light to one point on an object to be measured with a small abbreviation by setting a prism on at least one of the plurality of optical paths. CONSTITUTION:The sensor heads 20a and 20b of two vibrometers 40a and 40a are arranged so that the rays of light emitted from the heads 20a and 20b can advance in parallel with each other. The light emitted from the head 20a reaches one point O on an object to be measured as it is and irradiates the point O and the light emitted from the head 20b irradiates the point O from an oblique direction which is deflected from the light emitted form the sensor 20a by an angle after its optical path is turned by means of a prism 27. Therefore, the sensor heads 20a and 20b can be miniaturized as a whole and, since the optical path of the light emitted from the sensor head 20b is turned by the prism 27, the plurality of rays of light can be condensed to one point with a small abbreviation as compared with another case where a lens is used.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から射出さ
れたレーザ光(照射光)を振動する被測定体に照射し、
該被測定体から反射された反射光(物体光)と上記レー
ザ光の一部を取り出した参照光とを干渉させることによ
り上記被測定体の振動状態に対応するビート信号を得る
レーザドップラ振動計に関する。
[Industrial Application Field] The present invention irradiates a vibrating object to be measured with laser light (irradiation light) emitted from a laser light source,
A laser Doppler vibrometer that obtains a beat signal corresponding to the vibration state of the object to be measured by interfering between the reflected light (object light) reflected from the object to be measured and a reference beam extracted from a part of the laser beam. Regarding.

【0002】0002

【従来の技術】振動する被測定体から反射した、該振動
により周波数変調を受けたレーザ光(物体光)と該物体
光と干渉する一定周波数の参照光とを干渉させてうなり
を生じさせ、このうなりを光検出器で検出することによ
り、上記被測定体の振動周波数や振幅に対応したビート
信号を得るレーザドップラ振動計が知られている。また
そのレーザドップラ振動計のうち、該振動計本体と被測
定体との位置関係にフレキシビリティを持たせるために
レーザ光を光ファイバで伝送するように構成した光ファ
イバ・レーザドップラ振動計と呼ばれるものもある。
2. Description of the Related Art A laser beam (object beam) reflected from a vibrating object to be measured and subjected to frequency modulation due to the vibration is caused to interfere with a reference beam of a constant frequency that interferes with the object beam to generate a beat. A laser Doppler vibrometer is known that detects this beating with a photodetector to obtain a beat signal corresponding to the vibration frequency and amplitude of the object to be measured. Among these laser Doppler vibrometers, there is a type called an optical fiber laser Doppler vibrometer that is configured to transmit laser light through an optical fiber in order to provide flexibility in the positional relationship between the main body of the vibrometer and the object to be measured. There are some things.

【0003】上記レーザドップラ振動計(光ファイバ・
レーザドップラ振動計を含む)は、被測定体の、照射光
を照射した方向のみの一次元的な振動の状態を測定する
ことができる振動計であり、この振動計を2台または3
台組み合わせて互いに異なる2方向または3方向の振動
の状態を測定するようにした多次元振動計も知られてい
る。以下、先ず一次元的な振動を測定する振動計の一例
について説明し、次に多次元振動計について説明する。
[0003] The above laser Doppler vibrometer (optical fiber
A laser Doppler vibrometer (including a laser Doppler vibrometer) is a vibrometer that can measure the state of one-dimensional vibration of an object to be measured only in the direction in which it is irradiated with irradiation light.
A multidimensional vibrometer is also known in which the vibrometers are combined to measure vibration states in two or three different directions. Hereinafter, an example of a vibrometer that measures one-dimensional vibration will be explained first, and then a multidimensional vibrometer will be explained.

【0004】図1は、従来の光ファイバを用いたレーザ
ドップラ振動計の典型的な例を表わした概略構成図であ
る。レーザ光源1から射出されたレーザ光2は、ビーム
スプリッタ3により透過光と反射光とに2分割される。 このビームスプリッタ3は偏光ビームスプリッタ(以下
、「PBS」と略す)とは異なり、レーザ光2の偏光方
向に拘らず該レーザ光を2分割するものである。このビ
ームスプリッタ3を透過した光2aはPBS4に達する
。このPBS4はもともと偏光しているレーザ光2(透
過光2a)を透過するように配置されており、透過光2
aはこのPBS4を透過し、ファイバ入光用レンズ5に
より集光され、偏波面保存光ファイバ6にその一端面6
aから入射し、センサヘッド部20に伝送される。ここ
で偏波面保存光ファイバとは、互いに直交する所定の2
方向に偏光している光のみが伝送される単一モード光フ
ァイバをいう。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical example of a conventional laser Doppler vibrometer using an optical fiber. A laser beam 2 emitted from a laser light source 1 is split into two by a beam splitter 3 into transmitted light and reflected light. This beam splitter 3 is different from a polarizing beam splitter (hereinafter abbreviated as "PBS") and splits the laser beam 2 into two regardless of the polarization direction of the laser beam 2. The light 2a transmitted through the beam splitter 3 reaches the PBS 4. This PBS 4 is originally arranged to transmit polarized laser light 2 (transmitted light 2a), and the transmitted light 2
Light a passes through this PBS 4, is condensed by a fiber input lens 5, and is sent to a polarization-maintaining optical fiber 6 at one end face 6.
The light enters from point a and is transmitted to the sensor head section 20. Here, polarization-maintaining optical fiber refers to a predetermined two orthogonal
A single mode optical fiber that transmits only light that is polarized in one direction.

【0005】この偏波面保存光ファイバ6によりセンサ
ヘッド部20に伝送された光は、該偏波面保存光ファイ
バ6の端面6bから射出した後、λ/4板21、対物レ
ンズ22を通り、被測定体23を照射する。ここで被測
定体23は、この照射光の光路に対し角度θだけ傾いた
A−B方向に繰り返し振動しているものとする。
The light transmitted to the sensor head section 20 by the polarization-maintaining optical fiber 6 is emitted from the end face 6b of the polarization-maintaining optical fiber 6, passes through the λ/4 plate 21, the objective lens 22, and is exposed to the subject. The measurement object 23 is irradiated. Here, it is assumed that the object to be measured 23 is repeatedly vibrating in the direction A-B, which is inclined by an angle θ with respect to the optical path of the irradiated light.

【0006】上記照射光は被測定体23により反射され
、この反射光(この反射光を「物体光」と称する。)は
再び対物レンズ22、λ/4板21を通って偏波面保存
光ファイバ6にその端面6bから入射する。ここで被測
定体23を照射する光はλ/4板21を一度通過するこ
とにより円偏光に変換された光であり、この被測定体2
3から反射された物体光はλ/4板21を再度通過する
ため、この物体光は偏波面保存光ファイバ6の端面6b
から射出された光とはその偏光方向が90度異なった直
線偏光光となる。この偏波面保存光ファイバ6に入射し
た物体光は、該偏波面保存光ファイバ6により伝送され
、その端面6aから射出され、ファイバ入光用レンズ5
によりコリメートされ、PBS4に入射する。この物体
光は前述したように偏光方向が90度回転しているため
このPBS4で反射され、この物体光のうちビームスプ
リッタ7を透過した成分が信号処理部30内の光検出器
31に入射する。
The irradiated light is reflected by the object to be measured 23, and this reflected light (this reflected light is referred to as "object light") passes through the objective lens 22 and the λ/4 plate 21 again to the polarization maintaining optical fiber. 6 from its end face 6b. Here, the light that irradiates the object to be measured 23 is the light that is converted into circularly polarized light by passing through the λ/4 plate 21 once, and the object to be measured 2
Since the object light reflected from 3 passes through the λ/4 plate 21 again, this object light passes through the end face 6b of the polarization maintaining optical fiber 6.
It becomes linearly polarized light whose polarization direction differs by 90 degrees from the light emitted from the . The object light incident on the polarization-maintaining optical fiber 6 is transmitted by the polarization-maintaining optical fiber 6, exits from the end face 6a, and is emitted from the fiber input lens 5.
The beam is collimated by , and enters the PBS 4 . As described above, the polarization direction of this object light has been rotated by 90 degrees, so it is reflected by this PBS 4, and the component of this object light that has passed through the beam splitter 7 enters the photodetector 31 in the signal processing section 30. .

【0007】一方、ビームスプリッタ3で反射された光
は、物体光側の光路長とほぼ同一の光路長にして上記物
体光との干渉性を保持するため、以下の光路を経由して
光検出器31に入射される。即ち、このビームスプリッ
タ3で反射された光(以下この光を「参照光」と称する
。)は、PBS8を透過し、ファイバ入光用レンズ9に
より集光され、偏波面保存光ファイバ10にその一端面
10a から入射し、センサヘッド部20に伝送され、
該偏波面保存光ファイバ10の他端面10b から射出
され、λ/4板24を通過することにより円偏光に変換
され、参照光用レンズ25を通り、参照ミラー26に照
射される。この参照ミラー26で反射された参照光は再
び参照光用レンズ25を通り、λ/4板24を通過して
偏波面保存光ファイバ10へその端面10b から入射
する。このとき参照光は、上記照射光(物体光)の場合
と同様に、偏波面保存光ファイバ10の端面10b か
ら射出した光とはその偏光方向が90度回転している。 この偏波面保存光ファイバ10にその端面10b から
入射した参照光は、この偏波面保存光ファイバ10内を
伝送され、この偏波面保存光ファイバ10の端面10a
 から射出され、ファイバ入光用レンズ9によりコリメ
ートされてPBS8に入射する。このPBS8に入射し
た参照光は前述したように偏光方向が90度回転してい
るためこのPBS8により反射され、信号処理部30内
のドライバ32により駆動される音響光学的光変調器1
1を通過することにより周波数がシフトされ、ビームス
プリッタ7により反射された成分が前述した物体光とと
もに光検出器31に入射する。上記のようにして光検出
器31に入射した物体光と参照光はこの光検出器31上
で干渉し、この干渉した光がこの光検出器31で検出さ
れることにより周波数fb のビート信号が得られる。 このビート信号はプリアンプ33で増幅された後、図示
しない信号処理回路に入力され、被測定体23の振動周
波数等が求められる。
On the other hand, the light reflected by the beam splitter 3 is optically detected via the following optical path in order to maintain coherence with the object light by making the optical path length almost the same as that of the object light side. The light is input to the vessel 31. That is, the light reflected by the beam splitter 3 (hereinafter referred to as "reference light") passes through the PBS 8, is focused by the fiber input lens 9, and is sent to the polarization maintaining optical fiber 10. It enters from one end surface 10a and is transmitted to the sensor head section 20,
The light is emitted from the other end face 10b of the polarization-maintaining optical fiber 10, is converted into circularly polarized light by passing through the λ/4 plate 24, passes through the reference light lens 25, and is irradiated onto the reference mirror 26. The reference light reflected by the reference mirror 26 passes through the reference light lens 25 again, passes through the λ/4 plate 24, and enters the polarization maintaining optical fiber 10 from its end face 10b. At this time, the reference light has its polarization direction rotated by 90 degrees with respect to the light emitted from the end face 10b of the polarization-maintaining optical fiber 10, as in the case of the irradiation light (object light) described above. The reference light that enters the polarization-maintaining optical fiber 10 from its end face 10b is transmitted through the polarization-maintaining optical fiber 10, and the reference light enters the polarization-maintaining optical fiber 10 from its end face 10a.
The light is emitted from the optical fiber, is collimated by the fiber input lens 9, and enters the PBS 8. Since the reference light incident on this PBS 8 has its polarization direction rotated by 90 degrees as described above, it is reflected by this PBS 8, and the acousto-optic light modulator 1 is driven by the driver 32 in the signal processing section 30.
1, the frequency is shifted, and the component reflected by the beam splitter 7 enters the photodetector 31 together with the aforementioned object light. The object light and the reference light that have entered the photodetector 31 as described above interfere on the photodetector 31, and when this interfered light is detected by the photodetector 31, a beat signal of frequency fb is generated. can get. After this beat signal is amplified by the preamplifier 33, it is input to a signal processing circuit (not shown), and the vibration frequency, etc. of the object to be measured 23 is determined.

【0008】以上のように構成された光ファイバ・レー
ザドップラ振動計において、レーザ光源1から射出され
たレーザ光2の波長,周波数をそれぞれλ,fo とし
、被測定体23の振動速度をV(時刻tの関数)とした
とき、被測定体23から反射された物体光の、レーザ光
源1から射出されたレーザ光2からの周波数シフト量f
d は、 fd =(2・V/λ)・cos θ    ……  
(1) と表わされ、従って物体光の周波数fs は、
        fs =fo +fd =fo +(
2・V/λ)・cos θ    ……  (2) と
なる。また参照光は、前述したように音響光学的光変調
器11で周波数シフトを受けるため、この音響光学的光
変調器11の変調周波数をfm とすると、この音響光
学的光変調器11を通過した後の参照光の周波数fr 
は、fr =fo +fm       ……  (3
) となる。
In the optical fiber laser Doppler vibrometer constructed as described above, the wavelength and frequency of the laser beam 2 emitted from the laser light source 1 are λ and fo, respectively, and the vibration velocity of the measured object 23 is V( function of time t), the frequency shift amount f of the object light reflected from the object to be measured 23 from the laser light 2 emitted from the laser light source 1
d is fd = (2・V/λ)・cos θ...
(1) Therefore, the frequency fs of the object light is
fs = fo + fd = fo + (
2・V/λ)・cos θ... (2) Further, as described above, the reference light undergoes a frequency shift in the acousto-optic light modulator 11, so if the modulation frequency of this acousto-optic light modulator 11 is fm, the reference light passes through this acousto-optic light modulator 11. Frequency fr of the subsequent reference light
is fr = fo + fm... (3
) becomes.

【0009】光検出器31上では上記物体光と参照光と
が干渉するため、上記(2) 式と(3) 式との和の
周波数と差の周波数とが現われるが、光検出器31では
この差の周波数が検出され、この差の周波数fb は、
上記(2),(3) 式から         fb =|fr −fs |    
        =|fm −(2・V/λ)・cos
 θ|      ……  (4) となる。この差の
周波数fb がビート信号として検出され、これにより
被測定体23の、照射光の光軸方向の速度Vcos θ
が検出される。
Since the object light and the reference light interfere on the photodetector 31, a sum frequency and a difference frequency between the above equations (2) and (3) appear; however, on the photodetector 31, The frequency of this difference is detected, and the frequency of this difference fb is
From equations (2) and (3) above, fb = |fr −fs |
=|fm −(2・V/λ)・cos
θ| ... (4) becomes. The frequency fb of this difference is detected as a beat signal, and as a result, the velocity of the object to be measured 23 in the optical axis direction of the irradiated light Vcos θ
is detected.

【0010】上記のようにして照射光の光軸方向の速度
Vcos θを測定することができ、従ってこの振動計
を2台または3台組み合わせることによって被測定体の
2次元的または3次元的な振動の状態を知ることができ
る。
As described above, the velocity Vcos θ of the irradiated light in the optical axis direction can be measured. Therefore, by combining two or three of these vibrometers, the two-dimensional or three-dimensional You can know the state of vibration.

【0011】図2は、被測定体上の一点Oに互いに異な
る3方向から照射光を照射した状態を表わした図である
。図2に示すように、被測定体上の一点Oを原点とし、
第一の振動計40a の対物レンズ22a から射出さ
れた照射光の光軸41a をz軸にとり、第二の振動計
40b の対物レンズ22b から射出された照射光の
光軸41b はz−x平面内にあってz軸から角度ψだ
け傾いており、第三の振動計40c の対物レンズ22
cから射出された照射光の光軸41c はy−z平面内
にあってz軸からやはり角度ψだけ傾いているものとす
る。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which irradiation light is irradiated onto one point O on the object to be measured from three different directions. As shown in Figure 2, one point O on the object to be measured is the origin,
The optical axis 41a of the irradiation light emitted from the objective lens 22a of the first vibrometer 40a is taken as the z-axis, and the optical axis 41b of the irradiation light emitted from the objective lens 22b of the second vibrometer 40b is the z-x plane. The objective lens 22 of the third vibrometer 40c
It is assumed that the optical axis 41c of the irradiation light emitted from c is within the yz plane and is also inclined by an angle ψ from the z axis.

【0012】振動計3台40a ,40b ,40c 
を上記のように配置したとき、被測定体上の一点Oの瞬
間的なベクトル速度をVとし、このベクトル速度Vのx
,y,z方向の各成分をそれぞれVx ,Vy ,Vz
 としたとき、第一の振動計40a ,第二の振動計4
0b ,第三の振動計40c のそれぞれで検出される
各速度V1 ,V2,V3 は、V1 =Vz    
                     ……  
(5) V2 =Vz ・cos ψ+Vx ・sin
 ψ……  (6) V3 =Vz ・cos ψ+V
y ・sin ψ……  (7) となり、上記(5)
,(6),(7) 式よりVx =(V2 −V1 ・
cos ψ)/sin ψ  ……  (8) Vy 
=(V3 −V1 ・cos ψ)/sin ψ  …
…  (9) Vz =V1            
                 ……  (10)
となる。
[0012] Three vibration meters 40a, 40b, 40c
is arranged as above, the instantaneous vector velocity of one point O on the object to be measured is V, and x of this vector velocity V is
, y, and z directions respectively as Vx , Vy , and Vz
When, the first vibration meter 40a, the second vibration meter 4
The respective velocities V1, V2, and V3 detected by the third vibration meter 40c and the third vibration meter 40c are as follows: V1 = Vz
……
(5) V2 = Vz ・cos ψ+Vx ・sin
ψ…… (6) V3 = Vz ・cos ψ+V
y ・sin ψ... (7) and the above (5)
, (6), (7) From formulas, Vx = (V2 - V1 ・
cos ψ)/sin ψ... (8) Vy
=(V3 -V1 ・cos ψ)/sin ψ...
... (9) Vz = V1
... (10)
becomes.

【0013】このようにして3台の振動計40a,40
b,40c を用いて被測定体の3次元的なベクトル速
度Vが求められる。ここで、上記のように構成された3
次元振動計は、それ以前に用いられていた変位計の欠点
とされていた被測定体の形状に起因する測定誤差が生じ
ないという特徴を有する。
In this way, the three vibration meters 40a, 40
Using b, 40c, the three-dimensional vector velocity V of the object to be measured is determined. Here, the 3
The dimensional vibrometer has the characteristic that it does not produce measurement errors due to the shape of the object to be measured, which was a drawback of the displacement meters used previously.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上記のような多次元振
動計において、複数の振動計のセンサヘッド20(図1
参照)をどのように配置して被測定体上の一点Oに複数
の照射光を集光させるかが問題となる。図3は、複数の
センサヘッドの配置例を示した図である。なおここでは
図2に示す3台の振動計40a,40b,40c のう
ち、2つの振動計40a,40b に対応するセンサヘ
ッド20a,20b のみ図示してある。
[Problems to be Solved by the Invention] In the multidimensional vibrometer as described above, the sensor heads 20 of the plurality of vibrometers (Fig.
The problem is how to arrange a plurality of irradiation lights to focus a plurality of irradiation lights on one point O on the object to be measured. FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of a plurality of sensor heads. Of the three vibrometers 40a, 40b, 40c shown in FIG. 2, only the sensor heads 20a, 20b corresponding to two vibrometers 40a, 40b are shown here.

【0015】図3(a) は、振動計40a,40b 
の各センサヘッド20a,20b を、照射光が被測定
体上の一点Oを照射するように互いに傾けて配置した状
態を表わした図である。このように配置すると、センサ
ヘッド20a,20b 自身が互いに角度ψをもって配
置されることとなり、角度ψを正確に調整するための調
整機構が回転機構を伴うため複雑になるとともに、全体
としてのセンサヘッド部が大型化してしまうという問題
がある。
FIG. 3(a) shows vibration meters 40a and 40b.
2 is a diagram illustrating a state in which the sensor heads 20a and 20b are tilted relative to each other so that the irradiation light irradiates one point O on the object to be measured. When arranged in this way, the sensor heads 20a and 20b are arranged at an angle ψ to each other, and the adjustment mechanism for accurately adjusting the angle ψ is complicated because it involves a rotation mechanism, and the sensor head as a whole There is a problem that the section becomes large.

【0016】また図3(b) では、2つのセンサヘッ
ド20a,20bは互いに平行になるように配置し、こ
れら2つのセンサヘッド20a,20b から射出され
た照射光をレンズ50で被測定体上の一点Oに集光する
ようにした状態を表わした図である。このように構成す
ると、角度ψを調整するにはセンサヘッド20b をセ
ンサヘッド20a との間の距離dを変えるように平行
移動すればよく、角度ψの調整機構は平行移動機構で済
むため簡単化され、かつ全体としてのセンサヘッド部も
小型化されるが、センサヘッド20b から射出された
照射光はレンズ50の収差の影響を受けやすいという問
題がある。本発明は、上記事情に鑑み、複数の振動計の
各センサヘッドからなる全体のセンサヘッド部が小型化
されるとともに比較的収差の少ない集光光学系を備えた
多次元振動計を提供することを目的とする。
Further, in FIG. 3(b), two sensor heads 20a and 20b are arranged parallel to each other, and the irradiation light emitted from these two sensor heads 20a and 20b is directed onto the object to be measured using a lens 50. FIG. 3 is a diagram showing a state in which the light is focused on one point O. With this configuration, in order to adjust the angle ψ, it is only necessary to move the sensor head 20b in parallel to change the distance d between it and the sensor head 20a, and the adjustment mechanism for the angle ψ can be simplified as a parallel movement mechanism. Although the sensor head section as a whole is also miniaturized, there is a problem in that the irradiation light emitted from the sensor head 20b is easily affected by the aberration of the lens 50. In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a multidimensional vibrometer in which the entire sensor head section consisting of each sensor head of a plurality of vibrometers is miniaturized and is equipped with a condensing optical system with relatively few aberrations. With the goal.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の多次元振動計は、レーザ光源から射出された
レーザ光を、被測定体を照射する照射光と、該照射光が
前記被測定体から反射されることにより得られた物体光
と干渉させるための参照光とに分け、前記物体光と前記
参照光とを干渉させ、該干渉により得られた干渉光を受
光することにより前記被測定体の振動の状態を表わすビ
ート信号を得る振動計を複数備え、前記被測定体上の一
つの点が、複数の前記照射光のそれぞれにより互いに異
なる方向から照射されるように構成された多次元振動計
において、複数の前記照射光を互いに同一の方向に向け
て射出する射出光学系と、該射出光学系から射出された
複数の前記照射光が前記一つの点に集光するように前記
複数の照射光の光路のうちの少なくとも一つの光路上に
配置されたプリズムとを備えたことを特徴とするもので
ある。
[Means for Solving the Problems] A multidimensional vibrometer of the present invention for achieving the above object includes a laser beam emitted from a laser light source, an irradiation light that irradiates a measured object, and a laser beam emitted from a laser light source. By separating the object light obtained by being reflected from the object to be measured and the reference light for interference, causing the object light and the reference light to interfere, and receiving the interference light obtained by the interference. A plurality of vibrometers are provided to obtain beat signals representing the state of vibration of the object to be measured, and one point on the object to be measured is irradiated with each of the plurality of irradiation lights from different directions. The multidimensional vibration meter includes an exit optical system that emits a plurality of the irradiation lights in the same direction, and a plurality of the irradiation lights that are emitted from the exit optical system so as to be focused on the one point. and a prism disposed on at least one optical path of the plurality of optical paths of the plurality of irradiation lights.

【0018】[0018]

【作用】本発明の多次元振動計は、図2(b) に示す
場合と同様に複数の照射光を互いに同一の方向に向けて
射出するようにしたものであるが、図2に示す場合とは
異なり、射出された複数の照射光を図2のレンズ50に
代えてプリズムで集光するようにしたものであり、これ
により全体としてのセンサヘッド部が小型化されるとと
もに、レンズを配置する場合と比べ収差の少ない集光光
学系が実現される。
[Operation] The multidimensional vibration meter of the present invention is designed to emit a plurality of irradiation lights in the same direction as in the case shown in FIG. 2(b), but in the case shown in FIG. Unlike the above, the plurality of emitted irradiation lights are condensed by a prism instead of the lens 50 in FIG. A condensing optical system with less aberration than in the case where the

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
4は、本発明の多次元振動計のセンサヘッド部を略示し
た図である。図3の場合と同様に2つの振動計40a,
40b のセンサヘッド20a,20b が図示されて
いる。2つの振動計40a,40b のセンサヘッド2
0a,20b は、それらのセンサヘッド20a,20
b から射出された照射光が互いに平行に進むように配
置されており、センサヘッド20a から射出された照
射光はそのまま被測定体上の一点Oを照射し、センサヘ
ッド20b から射出された照射光はプリズム27によ
りその光路が曲げられ、センサヘッド20a から射出
された照射光とは角度ψだけ傾いた方向から一点Oを照
射するように構成されている。
[Examples] Examples of the present invention will be described below. FIG. 4 is a diagram schematically showing the sensor head section of the multidimensional vibrometer of the present invention. As in the case of FIG. 3, two vibration meters 40a,
40b sensor heads 20a, 20b are shown. Sensor head 2 of two vibration meters 40a, 40b
0a, 20b are those sensor heads 20a, 20
The irradiation light emitted from the sensor head 20a is arranged so that it travels parallel to each other, and the irradiation light emitted from the sensor head 20a directly irradiates one point O on the object to be measured, and the irradiation light emitted from the sensor head 20b The optical path is bent by a prism 27, and the irradiation light emitted from the sensor head 20a is configured to irradiate a point O from a direction inclined by an angle ψ.

【0020】このように複数のセンサヘッド20a,2
0b から射出された照射光が互いに平行に進むように
それらのセンサヘッド20a,20b を互いに平行に
配置するようにしたため、全体のセンサヘッド部が小型
化されることとなる。また、図3(b) に示すように
レンズ50を用いることなくプリズム27でその光路を
曲げるようにしたため、レンズを用いる場合と比べより
少ない収差で複数の照射光を一点に集めることができる
こととなる。またプリズム27を用いることにより、こ
のプリズム27をこの図4に示す矢印C−D方向に僅か
に回動させることにより、例えば光軸41b ′を光軸
41b に移動させる等、センサヘッド20b から射
出された照射光の被測定体上の照射位置を微妙に調整す
ることも可能となる。
In this way, a plurality of sensor heads 20a, 2
Since the sensor heads 20a and 20b are arranged parallel to each other so that the irradiated light emitted from the sensor head 0b travels parallel to each other, the entire sensor head section is miniaturized. Furthermore, as shown in FIG. 3(b), since the optical path is bent by the prism 27 without using the lens 50, multiple irradiated lights can be focused at one point with less aberration than when using a lens. Become. Further, by using the prism 27, by slightly rotating the prism 27 in the direction of the arrow C-D shown in FIG. 4, for example, the optical axis 41b' can be moved to the optical axis 41b. It also becomes possible to finely adjust the irradiation position of the irradiated light on the object to be measured.

【0021】なお、上記のように複数の照射光を同時に
照射すると、複数の振動計の一つから射出された照射光
が被測定体で反射された後、他の振動計から射出され反
射された物体光と一緒に該他の振動計に入り込むことと
なるが、この入り込んだ光が該他の振動計内で該他の振
動計内の光と干渉を生じると測定誤差につながることと
なるため、複数の各振動計で用いる光が互いに干渉しな
いように、それぞれ別個のレーザ光源(図1のレーザ光
源1参照)を備えていることが好ましい。
Note that when a plurality of irradiation lights are irradiated simultaneously as described above, the irradiation light emitted from one of the plurality of vibrometers is reflected by the object to be measured, and then emitted and reflected from the other vibrometers. This will enter the other vibration meter together with the object light that has been detected, but if this entering light interferes with the light inside the other vibration meter, it will lead to measurement errors. Therefore, it is preferable to provide separate laser light sources (see laser light source 1 in FIG. 1) so that the lights used in each of the plurality of vibrometers do not interfere with each other.

【0022】また、上記実施例は、光ファイバを用いた
振動計の例であるが、本発明は光ファイバを用いた振動
計にのみ適用されるものでないことはもちろんであり、
一般に多次元の振動を検出するように構成されたレーザ
ドップラ振動計に広く適用することができるものである
Furthermore, although the above embodiment is an example of a vibration meter using an optical fiber, it goes without saying that the present invention is not only applicable to a vibration meter using an optical fiber.
Generally, the present invention can be widely applied to laser Doppler vibrometers configured to detect multidimensional vibrations.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の多
次元振動計は、複数の照射光を互いに同一の方向に向け
て射出する射出光学系と、該射出光学系から射出された
複数の照射光が被測定体上の一つの点に集光するように
上記複数の光路のうちの少なくとも一つの光路上に配置
されたプリズムとを備えているため、全体としてのセン
サヘッド部が小型化され、しかも複数の照射光を少ない
収差で被測定体上の一点に集めることが可能となる。
As described above in detail, the multidimensional vibrometer of the present invention includes an exit optical system that emits a plurality of irradiation lights in the same direction, and a plurality of irradiation lights that are emitted from the exit optical system. and a prism arranged on at least one of the plurality of optical paths so that the irradiated light is focused on one point on the object to be measured, so the sensor head as a whole is small. In addition, it becomes possible to focus a plurality of irradiation lights onto a single point on the object to be measured with little aberration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】従来の光ファイバを用いたレーザドップラ振動
計の典型的な例を表わした概略構成図
[Figure 1] Schematic configuration diagram showing a typical example of a laser Doppler vibrometer using a conventional optical fiber

【図2】被測定体の一点Oに互いに異なる3方向から照
射光を照射した状態を表わした図
[Figure 2] A diagram showing a state in which irradiation light is irradiated to one point O of the object to be measured from three different directions.

【図3】複数のセンサヘッドの配置例を示した図[Figure 3] Diagram showing an example of arrangement of multiple sensor heads

【図4
】本発明の多次元振動計のセンサヘッド部を略示した図
[Figure 4
] A diagram schematically showing the sensor head of the multidimensional vibration meter of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1      レーザ光源 2      レーザ光 6,10  偏波面保存光ファイバ 11      音響光学的光変調器 20,20a,20b,   センサヘッド27   
   プリズム 40a,40b,40c       振動計100 
      被測定体
1 Laser light source 2 Laser light 6, 10 Polarization maintaining optical fiber 11 Acousto-optic light modulator 20, 20a, 20b, Sensor head 27
Prism 40a, 40b, 40c Vibration meter 100
Measured object

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光源から射出されたレーザ光を、被
測定体を照射する照射光と、該照射光が前記被測定体か
ら反射されることにより得られた物体光と干渉させるた
めの参照光とに分け、前記物体光と前記参照光とを干渉
させ、該干渉により得られた干渉光を受光することによ
り前記被測定体の振動の状態を表わすビート信号を得る
振動計を複数備え、前記被測定体上の一つの点が、複数
の前記照射光のそれぞれにより互いに異なる方向から照
射されるように構成された多次元振動計において、複数
の前記照射光を互いに同一の方向に向けて射出する射出
光学系と、該射出光学系から射出された複数の前記照射
光が前記一つの点に集光するように前記複数の照射光の
光路のうちの少なくとも一つの光路上に配置されたプリ
ズムとを備えたことを特徴とする多次元振動計。
1. A reference for causing laser light emitted from a laser light source to interfere with irradiation light that irradiates an object to be measured and object light obtained by reflecting the irradiation light from the object to be measured. a plurality of vibrometers that obtain a beat signal representing the state of vibration of the object to be measured by interfering the object light and the reference light and receiving the interference light obtained by the interference; In a multidimensional vibrometer configured such that one point on the object to be measured is irradiated from different directions by each of the plurality of irradiation lights, the plurality of irradiation lights are directed in the same direction. an exit optical system for emitting light; and an exit optical system disposed on at least one of the optical paths of the plurality of irradiation lights so that the plurality of irradiation lights emitted from the exit optical system are converged on the one point. A multidimensional vibration meter characterized by being equipped with a prism.
JP3133491A 1991-02-01 1991-02-01 Multi-dimensional vibrometer Expired - Lifetime JP2928398B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3133491A JP2928398B2 (en) 1991-02-01 1991-02-01 Multi-dimensional vibrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3133491A JP2928398B2 (en) 1991-02-01 1991-02-01 Multi-dimensional vibrometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04248421A true JPH04248421A (en) 1992-09-03
JP2928398B2 JP2928398B2 (en) 1999-08-03

Family

ID=12328356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3133491A Expired - Lifetime JP2928398B2 (en) 1991-02-01 1991-02-01 Multi-dimensional vibrometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2928398B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286797A (en) * 2007-05-21 2008-11-27 Polytec Gmbh Non-contact vibration measuring method, and device for implementing it
JP2009036634A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Saw & Spr-Tech Kk Contact angle measuring device
JP2010230464A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Railway Technical Res Inst Noncontact vibration measuring system, stability evaluation system, noncontact vibration measuring method, and stability evaluation method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286797A (en) * 2007-05-21 2008-11-27 Polytec Gmbh Non-contact vibration measuring method, and device for implementing it
JP2009036634A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Saw & Spr-Tech Kk Contact angle measuring device
JP2010230464A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Railway Technical Res Inst Noncontact vibration measuring system, stability evaluation system, noncontact vibration measuring method, and stability evaluation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2928398B2 (en) 1999-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5933237A (en) Interferometric instrument
US5164791A (en) Minute displacement detector using optical interferometry
JP4514209B2 (en) Position detection apparatus and method
JP4499924B2 (en) Light beam generation guide device
JP4286460B2 (en) Laser length measuring instrument and laser length measuring method
JP2007163479A (en) Interferometer
US5026162A (en) Optical interference position measurement system
US5541729A (en) Measuring apparatus utilizing diffraction of reflected and transmitted light
JPH1038517A (en) Optical displacement measuring instrument
JPH10332355A (en) Interference measuring device
JPH032624A (en) Angle measuring instrument
JP2691781B2 (en) Laser Doppler vibrometer using beam splitting optical system
JPH06117914A (en) Laser doppler type vibrometer
JPH04248421A (en) Multidimensional vibrometer
JP2696117B2 (en) Laser Doppler vibrometer using beam splitting optical system
CN108931190B (en) Displacement detection device
JPS6355035B2 (en)
JP3499044B2 (en) Micro displacement measurement method and device
JP2023136314A (en) Straightness measurement device and method
JPH04249719A (en) Optical fiber laser doppler vibration sensor
JPH0510733A (en) Three-dimensional shape measuring apparatus
JPH04218730A (en) Optical fiber/laser doppler vibrometer
JP2000088513A (en) Aspherical wave generating lens system assembling adjusting equipment
JPH0228502A (en) Aligning method
JP2859969B2 (en) Measuring head fixture for optical fiber laser Doppler velocimeter and velocity measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990427

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514

Year of fee payment: 12