JP2000136960A - Laser vibrometer - Google Patents

Laser vibrometer

Info

Publication number
JP2000136960A
JP2000136960A JP10310724A JP31072498A JP2000136960A JP 2000136960 A JP2000136960 A JP 2000136960A JP 10310724 A JP10310724 A JP 10310724A JP 31072498 A JP31072498 A JP 31072498A JP 2000136960 A JP2000136960 A JP 2000136960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
level
laser
frequency
light
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
JP10310724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Ochiai
誠 落合
Toru Onodera
徹 小野寺
Yoshihiko Uhara
義彦 鵜原
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10310724A priority Critical patent/JP2000136960A/en
Publication of JP2000136960A publication Critical patent/JP2000136960A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser vibrometer which can easily demodulate a frequency modulation signal with a high-frequency or high-speed vibration signal without influencing a measuring function by a suspended matter by eliminating a speckle influence of a measurement rough face by a beam aperture-enlarging means on a optical path, an optical path-cleaning means at an irradiation optical path, a frequency-demodulating means with a timing signal sample and hold means and the like. SOLUTION: The laser vibrometer 16 makes a reflecting light 10 of an irradiated laser light 3c from a vibrating object 9 and a reference light interfere with each other, thereby measuring the vibration state of the vibrating object from an interference signal 11. In this case, a beam aperture-enlarging means 19 is set on the entrance side of a light detector 12 which converts the interference signal 11 into an electric signal 13 on an optical path of an optical interference system. The enlarging means makes a speckle aperture in the reflecting light 10 larger than a detection aperture of the light detector 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種配管や機器及
び構造物等における振動を非接触で測定するレーザー光
による振動計に係り、特に高周波数の振動や外乱のある
現場環境下における高度な振動計測を可能としたレーザ
ー振動計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrometer using laser light for non-contact measurement of vibrations in various pipes, equipment, structures, and the like. The present invention relates to a laser vibrometer capable of measuring vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】振動物体の振動速度測定を行う振動計と
しては、振動物体と非接触で振動物体表面に照射したレ
ーザー光が受けるドップラーシフト量から測定をするレ
ーザー振動計が知られている。図15のブロック構成図に
示すように、レーザー振動計1においては、レーザー光
源2から所定の周波数f0,波長λ0 で連続的に発振され
たレーザー光3aは、第1分岐手段であるビームスプリ
ッタ4aによって、レーザー光3bとレーザー光3cの
2つに分岐される。
2. Description of the Related Art As a vibrometer for measuring the vibration speed of a vibrating object, there is known a laser vibrometer for measuring from the amount of Doppler shift received by a laser beam irradiated on the surface of a vibrating object without contacting the vibrating object. As shown in the block diagram of FIG. 15, in the laser vibrometer 1, the laser light 3a continuously oscillated at a predetermined frequency f0 and wavelength λ0 from the laser light source 2 emits a beam splitter 4a as a first branching means. Accordingly, the laser beam is split into two, a laser beam 3b and a laser beam 3c.

【0003】この内で一方のレーザー光3bは、第1ミ
ラー5aを介して光周波数シフタドライバ6によって駆
動される、光周波数変調手段である光周波数シフタ7に
入射され、一定周波数fsだけ周波数シフトされて、f0+f
s の周波数をもつレーザー光3dとなり、第2ミラー5
bを介して第2分岐手段であるビームスプリッタ4bに
入射される。
One of the laser beams 3b is incident on an optical frequency shifter 7 which is an optical frequency modulation means driven by an optical frequency shifter driver 6 via a first mirror 5a, and is frequency-shifted by a constant frequency fs. Being f0 + f
laser light 3d having a frequency of s
b, the light is incident on the beam splitter 4b as the second branching means.

【0004】また、前記他方のレーザー光3cは、前記
第2分岐手段のビームスプリッタ4bを介し、照射集光
手段である照射集光用光学系8によって、外部の振動物
体9の表面に照射される。いま、振動物体9が矢印Dで
示される方向に、周波数fm、最大速度v0で正弦波的に振
動していたとすると、その振動速度vは、時間tの関数
として次の式1で表される。
[0004] The other laser beam 3c is applied to the surface of an external vibrating object 9 by an irradiation condensing optical system 8 as irradiation condensing means via a beam splitter 4b of the second branching means. You. Now, assuming that the vibrating object 9 vibrates sinusoidally in the direction indicated by the arrow D at a frequency fm and a maximum speed v0, the vibration speed v is expressed by the following equation 1 as a function of time t. .

【0005】[0005]

【数1】 (Equation 1)

【0006】このように振動している振動物体9の表面
に角度θで照射されたレーザー光3cは、振動物体9の
表面で反射及び散乱して反射光10となり、ドップラーシ
フトによって次の式2で表される周波数fdだけ周波数を
遷移する。
The laser beam 3c applied to the surface of the vibrating object 9 oscillating in this manner at an angle θ is reflected and scattered on the surface of the vibrating object 9 to become a reflected light 10, and the Doppler shift gives the following equation (2). The frequency is shifted by the frequency fd represented by

【0007】[0007]

【数2】 (Equation 2)

【0008】これにより、前記反射光10は周波数f0+fd
を有することになる。この反射光10は前記照射集光用光
学系8によって集光され、前記ビームスプリッタ4bに
入射されると共に、周波数f0+fs の前記レーザー光3d
と重ね合わされて、干渉信号11として光検出器12へ導か
れる。
Thus, the reflected light 10 has a frequency f0 + fd
Will have. The reflected light 10 is condensed by the irradiation condensing optical system 8 and is incident on the beam splitter 4b, and the laser light 3d having a frequency f0 + fs
And is guided to the photodetector 12 as an interference signal 11.

【0009】光検出器12においては、反射光10とレーザ
ー光3dとの前記干渉信号11が電気信号13として検出さ
れるが、ここで観測される電気信号13は、前記反射光10
とレーザー光3dとの干渉によって発生するビート信号
周波数fBを周波数とする交流成分をもつ信号で、このビ
ート信号周波数fBは次の式3で表される。
In the photodetector 12, the interference signal 11 between the reflected light 10 and the laser light 3d is detected as an electric signal 13. The electric signal 13 observed here is the reflected light 10
A signal having an AC component having a frequency of a beat signal frequency fB generated by interference between the beat signal and the laser light 3d. The beat signal frequency fB is expressed by the following equation 3.

【0010】[0010]

【数3】 (Equation 3)

【0011】なおここでは、理解を容易にするために、
レーザー光3cの照射方向と振動方向Dは、平行(θ=
π/2)しているものとした。
Here, in order to facilitate understanding,
The irradiation direction of the laser beam 3c and the vibration direction D are parallel (θ =
π / 2).

【0012】従って、上記式3で示された信号を搬送周
波数fsの周波数変調信号(FM信号)として、図16の回
路図に示す周波数復調器14で検波すると、前記振動物体
9の振動周波数fmに等しい周波数と、振動速度vに比例
したレベルをもつアナログ電圧信号を検出することが可
能となる(出典:実用電子回路ハンドブック(1)第21
7-218頁、トランジスタ技術編集部編、CQ出版株式会
社刊行)。なお、この技術は、いわゆる光ヘテロダイン
法による振動計測手法として、各種文献及び製品化され
たレーザー振動計のカタログ等にて開示されている。
Therefore, when the signal represented by the above formula 3 is detected as a frequency modulated signal (FM signal) of the carrier frequency fs by the frequency demodulator 14 shown in the circuit diagram of FIG. And an analog voltage signal having a level proportional to the vibration velocity v can be detected (Source: Handbook of Practical Electronic Circuits (1) No. 21)
7-218, Transistor Technology Editor, CQ Publishing Co., Ltd.). This technique is disclosed in various literatures and catalogs of commercialized laser vibrometers as a so-called optical heterodyne vibration measuring method.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】レーザー振動計1にお
いては、振動物体9の表面が光学的に粗面であった場合
には、照射集光用光学系8で集光される反射光10に、ス
ペックルと呼ばれる前記粗面の各点で散乱した光により
生じる明暗の斑点模様の光学現象が発生する。
In the laser vibrometer 1, when the surface of the vibrating object 9 is optically rough, the reflected light 10 condensed by the irradiation condensing optical system 8 is used. An optical phenomenon called a speckled pattern caused by light scattered at each point of the rough surface called speckle occurs.

【0014】このスペックルは、前記反射光10とレーザ
ー光3dとの干渉の結果から出力される干渉信号11によ
る電気信号13の強度あるいは、信号/ノイズ比を著しく
劣化させるという問題があった。なお、前記レーザー光
を粗面に照射し、反射された散乱光をスクリーン等で受
けると、図17のスペックル図に示すように不規則な斑点
模様が現れ、この斑点模様を一般にスペックルパターン
と呼んでいる。
This speckle has a problem that the intensity or the signal / noise ratio of the electric signal 13 due to the interference signal 11 output from the interference between the reflected light 10 and the laser light 3d is remarkably deteriorated. When the laser light is applied to the rough surface and the reflected scattered light is received on a screen or the like, an irregular spot pattern appears as shown in a speckle diagram in FIG. 17, and this spot pattern is generally referred to as a speckle pattern. I'm calling

【0015】このスペックルによる光学現象は、前記粗
面の各点で散乱された各レーザービーム要素が、受光面
上でランダムな位相関係をもって干渉し合う結果生じる
ものであり、従って、スペックルの1点1点の輝点より
も十分大きい空間でこの散乱光を観察すると、その位相
は各点で全くランダムになっている(出典:「応用光学
I」第148 頁、鈴木達郎著、朝倉書店刊行)。
The optical phenomenon caused by the speckle is a result of interference of laser beam elements scattered at each point of the rough surface with a random phase relationship on the light receiving surface. When observing this scattered light in a space that is sufficiently larger than each single bright point, the phase is completely random at each point (Source: Applied Optics I, page 148, Tatsuro Suzuki, Asakura Shoten) Published).

【0016】また、前記レーザー振動計1と振動物体9
との間で、レーザー光3c及び反射光10が伝播する照射
光路15上に粉塵等の異物が存在すると、この異物による
光の反射や散乱及び吸収効果により、照射されたレーザ
ー光3c及び反射光10が減衰して、振動測定に十分な反
射光強度が得られないという問題があった。
The laser vibrometer 1 and the vibrating object 9
When there is a foreign matter such as dust on the irradiation optical path 15 through which the laser light 3c and the reflected light 10 propagate between the laser light 3c and the reflected light, the reflected, scattered and absorbed effects of the foreign matter cause the emitted laser light 3c and the reflected light. 10 is attenuated, and there is a problem that a reflected light intensity sufficient for vibration measurement cannot be obtained.

【0017】さらに、上記図16に示すFM復調器である
周波数復調器14の復調回路では、図18の特性曲線図に示
すように、回路特性自体の復調可能帯域による制限のた
めに、高周波数や高速度の場合に振動信号の復調が不可
能であるという支障もあった(出典:実用電子回路ハン
ドブック(1)第 217-218頁、トランジスタ技術編集部
編、CQ出版株式会社刊行)。
Further, in the demodulation circuit of the frequency demodulator 14 which is the FM demodulator shown in FIG. 16, as shown in the characteristic curve diagram of FIG. There was also a problem that it was impossible to demodulate vibration signals at high speeds (Source: Practical Electronic Circuit Handbook (1), pp. 217-218, Transistor Technology Editor, CQ Publishing Co., Ltd.).

【0018】本発明の目的とするところは、光検出器の
入射光路上に設けたビーム口径拡大手段と、測定対象と
の照射光路に清浄な周辺媒質を介在させる光路清浄手段
と、タイミング信号のサンプリングホールド手段等を備
えた周波数復調手段等により、測定対象表面の粗面によ
るスペックルの影響を除去して信号/ノイズ比を改善す
ると共に、光路上の異物による測定機能への影響をなく
し、高周波数や高速度の振動による変調信号の復調が容
易なレーザー振動計を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a beam diameter expanding means provided on an incident optical path of a photodetector, an optical path cleaning means for interposing a clean peripheral medium in an irradiation optical path to a measurement object, and a timing signal. With the frequency demodulation means etc. equipped with sampling hold means etc., the effect of speckle due to the rough surface of the measurement target surface is removed to improve the signal / noise ratio, and the influence of foreign substances on the optical path on the measurement function is eliminated, An object of the present invention is to provide a laser vibrometer that can easily demodulate a modulation signal due to high-frequency or high-speed vibration.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明に係るレーザー振動計は、レーザー
光源から発振したレーザー光の一部を振動物体に照射す
ると共にその反射光と前記レーザー光源から発振されて
前記振動物体への照射に供されなかったリファレンス光
とを干渉させてこの干渉信号から前記振動物体の振動状
態を計測するレーザー振動計において、前記光学干渉系
の光路上に干渉信号を電気信号に変換する光検出器に入
射する前記反射光あるいは反射光と前記リファレンス光
の両方について、前記反射光に現れるスペックル口径を
前記光検出器の検出口径より大きくするビーム口径拡大
手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a laser vibrometer according to the first aspect of the present invention irradiates a part of laser light oscillated from a laser light source to a vibrating object, and simultaneously reflects the reflected light with the vibrating object. In a laser vibrometer that oscillates from a laser light source and interferes with reference light that has not been used for irradiation to the vibrating object and measures the vibration state of the vibrating object from this interference signal, For the reflected light or both the reflected light and the reference light incident on a photodetector that converts an interference signal into an electric signal, a beam diameter enlargement that makes the speckle diameter appearing in the reflected light larger than the detection diameter of the photodetector. Means are provided.

【0020】照射レーザー光が振動物体の表面で粗面お
いて反射すると、この反射光が散乱してスペックルが現
れるが、そのスペックルの口径は光検出器の入射側に設
けたビーム口径拡大手段により、光検出器の受光面口径
よりも拡大される。これにより、振動測定のためにリフ
ァレンス光と重ね合わせた反射光による干渉信号は、そ
の強度を低下させることなく、信号/ノイズ比が高く得
られるので振動測定効率が向上する。
When the irradiated laser light is reflected on the surface of the vibrating object on a rough surface, the reflected light is scattered and speckles appear. The diameter of the speckle is increased by the beam diameter provided on the incident side of the photodetector. By means, the diameter of the light receiving surface of the photodetector is larger than that of the light receiving surface. As a result, the interference signal due to the reflected light superimposed on the reference light for measuring the vibration can be obtained with a high signal / noise ratio without lowering its intensity, so that the vibration measuring efficiency is improved.

【0021】請求項2記載の発明に係るレーザー振動計
は、レーザー光源から発振したレーザー光の一部を振動
物体に照射すると共にその反射光と前記レーザー光源か
ら発振されて振動物体への照射に供されなかったリファ
レンス光とを干渉させてこの干渉信号から振動物体の振
動状態を計測するレーザー振動計において、前記レーザ
ー照射光の光路に清浄な媒質を介在させる光路清浄手段
を設けたことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, there is provided a laser vibrometer for irradiating a part of a laser beam oscillated from a laser light source to a vibrating object, and for irradiating the vibrating object with the reflected light and the light oscillated from the laser light source. In a laser vibrometer for measuring a vibration state of a vibrating object from an interference signal by interfering with a reference light that has not been provided, an optical path cleaning unit for interposing a clean medium in an optical path of the laser irradiation light is provided. And

【0022】レーザー振動計と被測定物の振動物体との
間で、レーザー光及び反射光の照射光路に対して、光路
清浄手段から清浄な周辺媒質を流スコトにより、この照
射光路においては前記レーザー光及び反射光の障害とな
る異物が除去される。従って、振動物体に対する照射レ
ーザー光強度、あるいは反射光強度の減衰がないので、
振動計測に十分な干渉信号強度が得られる。
Between the laser vibrometer and the vibrating object of the object to be measured, a clean peripheral medium is flowed from the light path cleaning means to the irradiation light path of the laser light and the reflected light. Foreign matter that hinders light and reflected light is removed. Therefore, there is no attenuation of the irradiation laser light intensity or reflected light intensity to the vibrating object,
An interference signal intensity sufficient for vibration measurement can be obtained.

【0023】請求項3記載の発明に係るレーザー振動計
は、レーザー光源から発振したレーザー光を2分岐する
第1分岐手段と分岐された一方のレーザー光を振動物体
に対して照射すると共にその反射散乱光を集光する照射
集光手段と前記分岐された他方のレーザー光に一定の差
周波数を生成する光周波数変調手段と前記照射集光手段
により集光された反射光と前記2分岐されたレーザー光
の内で振動物体への照射に供されなかったリファレンス
光とを混合する第2分岐手段とこの第2分岐手段で混合
された干渉光強度を電気的な変調信号に変換する光検出
器と前記変調信号から前記振動物体の振動速度を計測す
る周波数復調手段とを備えたレーザー振動計において、
前記周波数復調手段が、前記光周波数変調手段を駆動す
る周波数を電気的な基準信号として発振する基準信号生
成手段と、前記基準信号が任意のレベルに到達する時刻
を起点としてこの基準信号と同期したある周期の間を一
定の割合で増加する電圧信号を発生する位相−電圧変換
手段と、前記変調信号が任意のレベルに到達する時刻で
タイミング信号を発生するタイミング信号発生手段と、
前記位相−電圧変換手段から出力される信号レベルを前
記タイミング信号の入力時刻にサンプリングして次の信
号が出力されるまでの間保持するサンプルホールド手段
と、このサンプルホールド手段から出力される信号を平
滑化すると共にそのレベルを調整するフィルタアンプ手
段とからなることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser vibrometer, comprising: a first branching means for branching a laser beam oscillated from a laser light source into two; The irradiating and condensing means for condensing the scattered light, the optical frequency modulating means for generating a constant difference frequency in the other branched laser light, and the reflected light condensed by the irradiating and condensing means and the two-branched light A second branching means for mixing the reference light not irradiated to the vibrating object in the laser light, and a photodetector for converting the intensity of the interference light mixed by the second branching means into an electric modulation signal And a laser vibrometer having frequency demodulation means for measuring the vibration speed of the vibrating object from the modulation signal,
The frequency demodulation means is synchronized with the reference signal generating means that oscillates a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electric reference signal and a time when the reference signal reaches an arbitrary level as a starting point. Phase-voltage conversion means for generating a voltage signal that increases at a constant rate during a certain period, and timing signal generation means for generating a timing signal at a time when the modulation signal reaches an arbitrary level,
Sample and hold means for sampling a signal level output from the phase-voltage conversion means at the input time of the timing signal and holding the signal level until a next signal is output; and a signal output from the sample and hold means. Filter amplifier means for smoothing and adjusting the level.

【0024】リファレンス光に対する光周波数変調の基
準信号を電気的に取り出し、この基準信号が任意のレベ
ルに到達する時刻を起点として、基準信号と同期したあ
る周期の間を一定の割合で増加する電圧信号を得る。
A reference signal of the optical frequency modulation with respect to the reference light is electrically extracted, and a voltage that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the reference signal, starting from the time when the reference signal reaches an arbitrary level. Get the signal.

【0025】別途振動物体からの反射光を前記リファレ
ンス光に干渉させて得た干渉信号からの変調信号が、任
意のレベルに到達する時刻でタイミング信号を発生さ
せ、このタイミング信号の入力時刻に前記電圧信号をサ
ンプリングすると共に、次の信号が出力されるまでの間
保持して振動速度信号が出力される。これにより、変調
信号にノイズが混入した場合にも、このノイズによる影
響を除去すると共に、振動速度計測の感度の調節が可能
となる。
A timing signal is generated at a time when a modulated signal from an interference signal obtained by causing reflected light from a vibrating object to interfere with the reference light reaches an arbitrary level. The voltage signal is sampled and held until the next signal is output to output the vibration velocity signal. Thus, even when noise is mixed in the modulated signal, the influence of the noise is removed, and the sensitivity of the vibration velocity measurement can be adjusted.

【0026】請求項4記載の発明に係るレーザー振動計
は、請求項3において、周波数復調手段が、光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として発振
する基準信号生成手段と、光検出器からの変調信号が任
意のレベルに到達する時刻を起点として前記変調信号と
同期したある周期の間一定の割合で増加する電圧信号を
発生する位相−電圧変換手段と、前記基準信号が任意の
レベルに到達する時刻でタイミング信号を発生するタイ
ミング信号発生手段と、前記位相−電圧変換手段から出
力される信号レベルを前記タイミング信号の入力時刻に
サンプリングして次の信号が出力されるまでの間保持す
るサンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段
から出力される信号を平滑化すると共にそのレベルを調
整するフィルタアンプ手段とからなることを特徴とす
る。光周波数変調手段による信号を変調信号に、干渉信
号を変調信号としても、上記請求項3と同様に機能させ
て振動計測を行うことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the laser vibrometer according to the third aspect, the frequency demodulation means includes a reference signal generating means for oscillating a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal; Phase-voltage conversion means for generating a voltage signal that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the modulation signal, starting from a time when the modulation signal from the detector reaches an arbitrary level; and And a timing signal generating means for generating a timing signal at a time when the signal reaches the level, and a signal level output from the phase-voltage converting means is sampled at an input time of the timing signal until a next signal is output. A sample-and-hold means for holding the sample and a filter for smoothing the signal output from the sample-and-hold means and adjusting the level thereof Characterized in that comprising a flop means. Even when the signal by the optical frequency modulation means is used as a modulation signal and the interference signal is used as a modulation signal, vibration measurement can be performed by functioning in the same manner as in the third aspect.

【0027】請求項5記載の発明に係るレーザー振動計
は、請求項3において、周波数復調手段が、光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、前記基準信号
が任意のレベルに到達する時刻を起点として前記基準信
号と同期したある周期の間を一定の割合で増加する電圧
信号を発生する位相−電圧変換手段と、光検出器からの
変調信号が任意のレベルに到達する時刻でタイミング信
号を発生するタイミング信号発生手段と、前記位相−電
圧変換手段から出力される信号レベルを前記タイミング
信号の入力時刻にサンプリングして次の信号が出力され
るまでの間保持をするサンプルホールド手段と、このサ
ンプルホールド手段から出力される信号を平滑化すると
共にそのレベルを調整するフィルタアンプ手段とからな
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the laser vibrometer according to the third aspect, the frequency demodulation means optically detects a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal. Generating means, phase-voltage converting means for generating a voltage signal increasing at a constant rate during a certain period synchronized with the reference signal starting from the time when the reference signal reaches an arbitrary level, and a photodetector A timing signal generating means for generating a timing signal at a time when a modulation signal from the phase signal reaches an arbitrary level, and sampling a signal level output from the phase-voltage converting means at an input time of the timing signal to obtain a next signal Sample-and-hold means for holding until the signal is output, and smoothing the signal output from the sample-and-hold means and reducing the level thereof. Characterized by comprising the filter amplifier means for settling.

【0028】振動計測においては上記請求項3と同様の
作用と効果が得られるが、さらに、光学的基準信号生成
手段により光学的に基準信号を検知することから、被測
定物の振動物体の振動によって照射レーザー光が変調さ
れるのと同じ過程によリ、レーザー振動計自身の振動が
基準信号と変調信号の両方に重畳されることから、振動
計測に際してレーザー振動計自身の振動による影響が防
止される。
In the vibration measurement, the same operation and effect as those of the third aspect can be obtained. However, since the reference signal is optically detected by the optical reference signal generating means, the vibration of the vibration object The vibration of the laser vibrometer itself is superimposed on both the reference signal and the modulation signal in the same process that the irradiation laser light is modulated by Is done.

【0029】請求項6記載の発明に係るレーザー振動計
は、請求項5において、周波数復調手段が、光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、光検出器から
の変調信号が任意のレベルに到達する時刻を起点として
この変調信号と同期したある周期の間一定の割合で増加
する電圧信号を発生する位相−電圧変換手段と、前記基
準信号が任意のレベルに到達する時刻でタイミング信号
を発生するタイミング信号発生手段と、前記位相−電圧
変換手段から出力される信号レベルを前記タイミング信
号の入力時刻にサンプリングして次の信号が出力される
までの間保持するサンプルホールド手段と、前記サンプ
ルホールド手段から出力される信号を平滑化すると共に
そのレベルを調整するフィルタアンプ手段とからなるこ
とを特徴とする。光周波数変調手段による信号を変調信
号に、干渉信号を変調信号としても、上記請求項5と同
様に機能させて振動計測を行うことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the laser vibrometer according to the fifth aspect, the frequency demodulation means optically detects a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal. Generating means, and phase-voltage converting means for generating a voltage signal that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the modulation signal, starting from the time when the modulation signal from the photodetector reaches an arbitrary level, Timing signal generating means for generating a timing signal at a time when the reference signal reaches an arbitrary level; and a signal level output from the phase-voltage converting means is sampled at an input time of the timing signal, and a next signal is generated. Sample-and-hold means for holding until output, and smoothing and adjusting the level of the signal output from the sample-and-hold means Characterized by comprising the a that filter amplifier means. Even if the signal by the optical frequency modulation means is used as a modulation signal and the interference signal is used as a modulation signal, vibration measurement can be performed by functioning in the same manner as in the fifth aspect.

【0030】請求項7記載の発明に係るレーザー振動計
は、レーザー光源から発振したレーザー光を2分岐する
第1分岐手段と分岐された一方のレーザー光を振動物体
に対して照射すると共にその反射散乱光を集光する照射
集光手段と前記分岐された他方のレーザー光に一定の差
周波数を生成する光周波数変調手段と前記照射集光手段
により集光された反射光と前記2分岐されたレーザー光
の内で振動物体への照射に供されなかったリファレンス
光とを混合する第2分岐手段とこの第2分岐手段で混合
された干渉光強度を電気的な変調信号に変換する光検出
器と前記変調信号から前記振動物体の振動速度を計測す
る周波数復調手段とを備えたレーザー振動計において、
前記周波数復調手段が、前記光周波数変調手段を駆動す
る周波数を電気的な基準信号として発振する基準信号生
成手段と、前記変調信号の振幅を任意の一定レベルに調
整する増幅率調整手段と、前記基準信号の周期と同期し
て前記増幅率調整手段の出力信号レベルをサンプリング
すると共に次のサンプリング信号が出力されるまでの間
その値を保持するサンプルホールド手段と、前記サンプ
ルホールド手段から出力される信号を平滑化すると共に
そのレベルを調整するフィルタアンプ手段とからなるこ
とを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a laser vibrometer, wherein a first branching means for branching a laser beam oscillated from a laser light source into two, and one of the branched laser beams is radiated to a vibrating object and reflected. The irradiating and condensing means for condensing the scattered light, the optical frequency modulating means for generating a constant difference frequency in the other branched laser light, and the reflected light condensed by the irradiating and condensing means and the two-branched light A second branching means for mixing the reference light not irradiated to the vibrating object in the laser light, and a photodetector for converting the intensity of the interference light mixed by the second branching means into an electric modulation signal And a laser vibrometer having frequency demodulation means for measuring the vibration speed of the vibrating object from the modulation signal,
The frequency demodulation means, a reference signal generation means that oscillates a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal, an amplification factor adjustment means for adjusting the amplitude of the modulation signal to an arbitrary constant level, Sampling and holding means for sampling the output signal level of the amplification factor adjusting means in synchronization with the cycle of the reference signal and holding the value until the next sampling signal is output; and output from the sample and holding means. Filter amplifier means for smoothing the signal and adjusting the level thereof.

【0031】光検出器からの変調信号の振幅を増幅率調
整手段により任意の一定レベルに調整し、この出力信号
レベルを基準信号の周期と同期してサンプリングする。
これにより、前記増幅率調整手段におけるゲインを選択
することにより、被測定物の振動物体に対する照射レー
ザーの光路上の異物や、レーザー振動計における特性の
安定性の影響を受けず、また、振動計測の感度調整がで
きる。
The amplitude of the modulation signal from the photodetector is adjusted to an arbitrary constant level by the amplification factor adjusting means, and the output signal level is sampled in synchronization with the cycle of the reference signal.
Thereby, by selecting the gain in the amplification factor adjusting means, there is no influence on the foreign matter on the optical path of the irradiation laser to the vibrating object to be measured or the stability of the characteristics of the laser vibrometer. Sensitivity can be adjusted.

【0032】請求項8記載の発明に係るレーザー振動計
は、請求項7において、周波数復調手段が、光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として発振
する基準信号生成手段と、光検出器からの変調信号の振
幅を任意の一定レベルに調整する増幅率調整手段と、前
記増幅率調整手段の出力信号の周期と同期して前記基準
信号レベルをサンプリングすると共に次のサンプリング
信号が出力されるまでの間その値を保持するサンプルホ
ールド手段と、前記サンプルホールド手段から出力され
る信号を平滑化すると共にそのレベルを調整するフィル
タアンプ手段とからなることを特徴とする。光周波数変
調手段による信号を変調信号に、干渉信号を変調信号と
しても、上記請求項7と同様に機能させて振動計測を行
うことができる。
[0032] In a laser vibrometer according to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the frequency demodulating means includes a reference signal generating means for oscillating a frequency for driving the optical frequency modulating means as an electrical reference signal; Amplification factor adjusting means for adjusting the amplitude of the modulation signal from the detector to an arbitrary constant level; sampling the reference signal level in synchronization with the cycle of the output signal of the amplification factor adjusting means; and outputting the next sampling signal. And a filter amplifier for smoothing a signal output from the sample and hold unit and adjusting the level thereof. Even if the signal by the optical frequency modulation means is used as a modulation signal and the interference signal is used as a modulation signal, vibration measurement can be performed by functioning in the same manner as in the seventh aspect.

【0033】請求項9記載の発明に係るレーザー振動計
は、請求項7において、周波数復調手段が、光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、光検出器から
の変調信号の振幅を任意の一定レベルに調整する増幅率
調整手段と、前記基準信号の周期と同期して前記増幅率
調整手段の出力信号レベルをサンプリングすると共に次
のサンプリング信号が出力されるまでの間保持するサン
プルホールド手段と、前記サンプルホールド手段から出
力される信号を平滑化すると共にそのレベルを調整する
フィルタアンプ手段とからなることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the laser vibrometer according to the seventh aspect, the frequency demodulation means optically detects a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal. Generating means; gain adjusting means for adjusting the amplitude of the modulation signal from the photodetector to an arbitrary constant level; sampling the output signal level of the gain adjusting means in synchronization with the cycle of the reference signal; And a filter amplifier means for smoothing the signal output from the sample and hold means and adjusting the level thereof.

【0034】振動計測においては上記請求項7と同様の
作用と効果が得られるが、さらに、光学的基準信号生成
手段により光学的に基準信号を検知することから、被測
定物の振動物体の振動によって照射レーザー光が変調さ
れるのと同じ過程によリ、レーザー振動計自身の振動が
基準信号と変調信号の両方に重畳されることから、振動
計測に際してレーザー振動計自身の振動による影響が防
止される。
In the vibration measurement, the same operation and effect as those of the seventh aspect can be obtained. However, since the reference signal is optically detected by the optical reference signal generation means, the vibration of the vibration object The vibration of the laser vibrometer itself is superimposed on both the reference signal and the modulation signal in the same process that the irradiation laser light is modulated by Is done.

【0035】請求項10記載の発明に係るレーザー振動計
は、請求項9において、周波数復調手段が、光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、光検出器から
の変調信号の振幅を任意の一定レベルに調整する増幅率
調整手段と、前記増幅率調整手段の出力信号の周期と同
期して前記基準信号レベルをサンプリングすると共に次
のサンプリング信号が出力されるまでの間保持するサン
プルホールド手段と、前記サンプルホールド手段から出
力される信号を平滑化すると共にそのレベルを調整する
フィルタアンプ手段とからなることを特徴とする。光周
波数変調手段による信号を変調信号に、干渉信号を変調
信号としても、上記請求項9と同様に機能させて振動計
測を行うことができる。
According to a tenth aspect of the invention, in the laser vibrometer according to the ninth aspect, the frequency demodulation means optically detects a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal. Generating means; gain adjusting means for adjusting the amplitude of the modulation signal from the photodetector to an arbitrary constant level; sampling the reference signal level in synchronization with the cycle of the output signal of the gain adjusting means; And a filter amplifier means for smoothing the signal output from the sample and hold means and adjusting the level thereof. Even when the signal by the optical frequency modulation means is used as a modulation signal and the interference signal is used as a modulation signal, vibration measurement can be performed by functioning in the same manner as in the ninth aspect.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。なお上記した従来技術と同様の
構成部分については、同一符号を付して詳細な説明は省
略する。第1実施の形態は請求項1に係り、図1のブロ
ック構成図に示すようにレーザー振動計16は、所定の周
波数f0,波長λ0 で連続的に発振されたレーザー光3a
を出力するレーザー光源2と、前記レーザー光3aを2
つのレーザー光3b,3cに分岐する第1分岐手段であ
るビームスプリッタ4aが設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those in the above-described related art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in the block diagram of FIG. 1, the first embodiment relates to a laser vibrometer 16 which emits a laser beam 3a continuously oscillated at a predetermined frequency f0 and a wavelength λ0.
And a laser light source 2 that outputs
A beam splitter 4a, which is a first branching unit that branches into two laser beams 3b and 3c, is provided.

【0037】また、前記分岐した一方のレーザー光3b
を導く第1ミラー5a及び第2ミラー5bと、前記レー
ザー光3bを入射して一定周波数fsだけ周波数シフトさ
せ、周波数f0+fs をもつレーザー光3dとする、光周波
数シフタドライバ6により駆動される光周波数変調手段
である光周波数シフタ7を備えている。さらに、前記他
方のレーザー光3cを例えば、矢印Dの方向に振動して
いる振動物体9の表面に角度θで照射する光路には、第
2分岐手段であるビームスプリッタ4bと照射集光手段
である照射集光用光学系8が設けてある。
The one of the branched laser beams 3b
And a first mirror 5a and a second mirror 5b that guide the laser beam 3b, and are driven by an optical frequency shifter driver 6 that enters the laser beam 3b and shifts the frequency by a constant frequency fs to produce a laser beam 3d having a frequency f0 + fs. An optical frequency shifter 7 serving as an optical frequency modulation unit is provided. Further, an optical path for irradiating the surface of the vibrating object 9 oscillating in the direction of the arrow D with the other laser beam 3c at an angle θ is provided by a beam splitter 4b as a second branching unit and an irradiation condensing unit. An irradiation and focusing optical system 8 is provided.

【0038】この照射集光用光学系8は、前記振動物体
9の表面にレーザー光3cを照射すると共に、振動して
いる振動物体9の表面で反射及び散乱し、ドップラーシ
フトにより周波数fdだけ周波数を遷移されて周波数f0+f
d を有する反射光10を集光する。また、照射集光用光学
系8で集光された反射光10と、前記光周波数シフタ7か
らのレーザー光3bは、前記ビームスプリッタ4bにて
重ね合わされて干渉信号11となり、この干渉信号11を電
気信号13に変換する光検出器12に導かれる。
The irradiation light condensing optical system 8 irradiates the surface of the vibrating object 9 with the laser beam 3c, and reflects and scatters the light on the surface of the vibrating vibrating object 9; Is shifted to the frequency f0 + f
The reflected light 10 having d is collected. The reflected light 10 condensed by the irradiation condensing optical system 8 and the laser light 3b from the optical frequency shifter 7 are superimposed by the beam splitter 4b to become an interference signal 11, and this interference signal 11 is The light is guided to a photodetector 12 which converts the electric signal 13.

【0039】なお、この光学干渉系の光路上で前記光検
出器12の入射側には、光検出器12に入射する前記反射光
10、あるいは反射光10と前記リファレンス光の両方につ
いて、反射光10に現れる振動物体9の粗面により生じる
スペックルの口径が、光検出器12の検出口径より大きく
する、例えば、凹レンズ17と駆動機構18によるビーム口
径拡大手段19を設けている。
It is to be noted that on the optical path of the optical interference system, on the incident side of the photodetector 12, the reflected light
10 or, for both the reflected light 10 and the reference light, the diameter of the speckle caused by the rough surface of the vibrating object 9 appearing in the reflected light 10 is made larger than the detection diameter of the photodetector 12, for example, driving the concave lens 17 A beam diameter expanding means 19 by a mechanism 18 is provided.

【0040】さらに、前記光検出器12の出力側には端子
monを設けると共に、入力された電気信号13を検波し
てアナログ電圧信号として出力する出力端子outを備
えた、周波数復調器20を設けて構成している。なお、前
記照射集光用光学系8は、前記端子monからの電気信
号13により調節をする。またビーム口径拡大手段19につ
いては、同じく電気信号13によって駆動機構18による凹
レンズ17の焦点位置を調節する。これにより、光検出器
12における出力の信号/ノイズ比を最大に調整すること
ができる。
Further, a terminal mon is provided on the output side of the photodetector 12, and a frequency demodulator 20 provided with an output terminal out for detecting the input electric signal 13 and outputting it as an analog voltage signal. It is composed. The irradiation and focusing optical system 8 is adjusted by an electric signal 13 from the terminal mon. The beam aperture enlargement means 19 also adjusts the focal position of the concave lens 17 by the drive mechanism 18 in accordance with the electric signal 13. This allows the photodetector
The output signal / noise ratio at 12 can be adjusted to the maximum.

【0041】次に、上記構成による作用について説明す
る。振動物体9の表面に対してレーザー光源2より照射
集光用光学系8を介して照射されたレーザー光3cは、
振動物体9の表面における粗面で反射及び散乱し、その
反射光10は再び照射集光用光学系8にて集光されるが、
この反射光10には前記振動物体9の表面が粗面である
と、光学現象として斑点模様のスペックルが現れる。
Next, the operation of the above configuration will be described. The laser light 3c emitted from the laser light source 2 to the surface of the vibrating object 9 via the irradiation and focusing optical system 8 is:
The light is reflected and scattered by the rough surface on the surface of the vibrating object 9, and the reflected light 10 is condensed again by the irradiation condensing optical system 8.
If the surface of the vibrating object 9 is rough in the reflected light 10, speckles of a speckled pattern appear as an optical phenomenon.

【0042】この光学現象は、振動物体9の表面におけ
る粗面の各点で散乱された各レーザービーム要素が、受
光面上でランダムな位相関係をもって干渉し合う結果生
じるものである。従って、スペックルの1点1点の輝点
よりも十分大きい空間でこの散乱光を観察すると、その
位相は各点で全くランダムになっている。
This optical phenomenon occurs as a result of each laser beam element scattered at each point of the rough surface on the surface of the vibrating object 9 interfering with a random phase relationship on the light receiving surface. Therefore, when this scattered light is observed in a space sufficiently larger than each luminescent point of speckles, the phase is completely random at each point.

【0043】このような散乱光と、散乱光の広がりに比
べて、同じ程度以上の口径をもつリファレンス光を重ね
合わせて観察した場合に、その干渉信号の強度は各点に
おける散乱光の位相のランダム性によって互いに打ち消
し合い、鏡面で反射された同じ光量の反射光を入射した
場合と比較して著しく低くなる。
When such scattered light and the reference light having the same or larger diameter than the spread of the scattered light are superimposed and observed, the intensity of the interference signal indicates the phase of the scattered light at each point. They cancel each other out due to randomness, and are significantly lower than when the same amount of reflected light reflected by the mirror surface is incident.

【0044】一方、この散乱光をごく小さい、例えば1
点の輝点程度の面で観察すると、その範囲では散乱光の
位相は揃っているために、これとリファレンス光を重ね
合わせれば効率的に干渉信号を得ることができる。従っ
て、観察面の空間的な大きさは、光検出器12における受
光面積、あるいは光検出器12の受光面の前段に設置され
た図示しない光学的な開口で決定されるため、逆にこれ
らの寸法よりもスペックルの1輝点の口径を拡大すれ
ば、上述したような効率的な干渉作用を同様に得ること
ができる。
On the other hand, this scattered light is made very small, for example, 1
When observed on a surface of about a point bright spot, the phase of the scattered light is uniform in that range, and if this is superimposed on the reference light, an interference signal can be obtained efficiently. Therefore, the spatial size of the observation surface is determined by the light receiving area of the photodetector 12 or the optical aperture (not shown) installed in front of the light receiving surface of the photodetector 12. If the diameter of one bright spot of the speckle is made larger than the size, the above-described efficient interference action can be obtained similarly.

【0045】本レーザー振動計16のビーム口径拡大手段
19においては、光検出器12に入力されるリファレンス光
3dと反射光10を、光検出器12の直前にて凹レンズ17に
より共に拡大するために、前記反射光10に含まれる個々
のスペックルは拡大され、凹レンズ17と光検出器12との
間の距離を適切に選ぶことで、干渉信号11の強度を向上
させることができる。
Beam diameter expanding means of the laser vibrometer 16
In 19, in order to enlarge both the reference light 3d and the reflected light 10 input to the photodetector 12 by the concave lens 17 immediately before the photodetector 12, the individual speckles included in the reflected light 10 are By appropriately selecting the distance between the magnified concave lens 17 and the photodetector 12, the intensity of the interference signal 11 can be improved.

【0046】なお、前記ビーム口径拡大手段19の凹レン
ズ17と光検出器12との間の距離は、予めスペックルの大
きさを推定して、照射集光用光学系8と凹レンズ17で決
まる拡大率から計算する方法がある。
The distance between the concave lens 17 of the beam aperture expanding means 19 and the photodetector 12 is determined by the irradiation condensing optical system 8 and the concave lens 17 by estimating the speckle size in advance. There is a method to calculate from the rate.

【0047】また、凹レンズ17の位置を調節するための
駆動機構18により、光検出器12の受光面とスペックル口
径を目視で確認して調節する方法や、光検出器12が出力
する電気信号13を端子monから取り出し、その出力信
号の信号/ノイズ比が最大となるように、照射用光学系
8あるいは凹レンズ17の焦点位置を調節する方法等によ
って決定することができる。
A drive mechanism 18 for adjusting the position of the concave lens 17 visually adjusts the light receiving surface and the speckle diameter of the photodetector 12 and adjusts the electric signal output from the photodetector 12. 13 can be taken out from the terminal mon and determined by a method of adjusting the focal position of the irradiation optical system 8 or the concave lens 17 so that the signal / noise ratio of the output signal is maximized.

【0048】これにより、たとえ振動物体9の表面が粗
面であり、このために反射及び散乱して反射光10にスペ
ックルが現れた場合にも、ビーム口径拡大手段19により
スペックルの影響を除去して、干渉信号11の強度を向上
するので、光検出器12が出力する電気信号13の信号/ノ
イズ比が大きく得られて測定精度が向上する。
Thus, even if the surface of the vibrating object 9 is rough and speckles appear in the reflected light 10 due to reflection and scattering, the beam diameter expanding means 19 reduces the influence of the speckles. Since the intensity of the interference signal 11 is improved by the removal, the signal / noise ratio of the electric signal 13 output from the photodetector 12 is increased, and the measurement accuracy is improved.

【0049】第2実施の形態は請求項1に係り、上記第
1実施の形態の変形で、レーザー光の調整を可能とした
ものであることから、上記第1実施の形態と同様の構成
部分と作用及び効果の説明は省略して、異なる部分につ
いて説明する。図2のブロック構成図に示すようにレー
ザー振動計21は、各レーザー光の光路上にレーザー光を
調整する偏光方向調節手段である波長板22a〜22dを、
それぞれ偏光ビームスプリッタ23a〜23cの前面に配置
し、この偏光ビームスプリッタ23a〜23cとの組み合わ
せにより、レーザー光の偏光を制御可能に構成したもの
である。
The second embodiment relates to claim 1 and is a modification of the first embodiment, in which the laser light can be adjusted. Therefore, the same components as those in the first embodiment are provided. The description of the operation and effect will be omitted, and different portions will be described. As shown in the block diagram of FIG. 2, the laser vibrometer 21 includes wavelength plates 22a to 22d as polarization direction adjusting means for adjusting laser light on the optical path of each laser light.
The polarization beam splitters are arranged in front of the polarization beam splitters 23a to 23c, respectively, and the polarization of the laser light can be controlled by a combination with the polarization beam splitters 23a to 23c.

【0050】また、第2分岐手段である偏光ビームスプ
リッタ23bの出力側でレーザー光3dの光路上に、第3
分岐手段である偏光ビームスプリッタ23cを設けて、こ
の偏光ビームスプリッタ23cにより、レーザー光3dの
干渉信号11を2つに分岐するが、この各レーザー光3d
の光路上には、ビーム口径拡大手段19a,19bを介して
光検出器12a,12bを設けている。
The output side of the polarizing beam splitter 23b, which is the second branching means, is placed on the optical path of the laser beam 3d.
A polarization beam splitter 23c as a branching unit is provided, and the interference signal 11 of the laser beam 3d is branched into two by the polarization beam splitter 23c.
On the optical path, photodetectors 12a and 12b are provided via beam diameter expanding means 19a and 19b.

【0051】従って、この2つの光検出器12a,12bの
出力する電気信号13a,13bは、それぞれ端子mon.
a、及び端子mon.bにより取り出すと共に、この電
気信号13a,13bを1つに処理する差動増幅器24を介し
て接続する出力端子outを備える周波数復調器20を設
けて構成している。
Therefore, the electric signals 13a and 13b output from the two photodetectors 12a and 12b are supplied to terminals mon.
a and terminal mon. b, and a frequency demodulator 20 having an output terminal out connected via a differential amplifier 24 for processing the electric signals 13a and 13b into one.

【0052】次に、上記構成による作用について説明す
る。従来、特開平8-755412号公報「レーザドプラ方式振
動計」等において、各レーザー光の光路上にレーザー光
を調整する偏光方向調節手段である波長板22a〜22d
と、偏光ビームスプリッタ23a〜23cとを組み合わせて
レーザー光の偏光を制御する。また、偏光ビームスプリ
ッタ23cにて干渉信号11を2つに分岐し、この2つの光
検出器12a,12bの出力する電気信号13a,13bを差動
増幅器24で1つに処理することで効率的に振動信号の検
出を行うレーザ振動計が提案されている。
Next, the operation of the above configuration will be described. Conventionally, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-755412, "Laser Doppler vibrometer" and the like, wave plates 22a to 22d which are polarization direction adjusting means for adjusting laser light on the optical path of each laser light.
And the polarization beam splitters 23a to 23c in combination to control the polarization of the laser light. Also, the interference signal 11 is split into two by the polarization beam splitter 23c, and the electric signals 13a and 13b output from the two photodetectors 12a and 12b are processed into one by the differential amplifier 24, thereby improving efficiency. A laser vibrometer for detecting a vibration signal has been proposed.

【0053】しかし、本レーザ振動計21においては、前
記干渉信号11を偏光ビームスプリッタ23cにより2つに
分岐した、それぞれのレーザー光3dの光路上に、ビー
ム口径拡大手段19a,19bを設けている。
However, in the present laser vibrometer 21, the interference signal 11 is split into two by the polarizing beam splitter 23c, and beam diameter expanding means 19a and 19b are provided on the optical path of each laser beam 3d. .

【0054】従って、光検出器12a,12bのそれぞれに
て、上記第1実施の形態と同様に、前記反射光10に含ま
れる個々のスペックル口径が拡大されるので、これによ
り両方の光検出器12a,12bにて、強度の大きい電気信
号13a,13bが得られることから、差動増幅器24と周波
数復調器20により、効率的で高精度の振動計測を行うこ
とができる。
Accordingly, in each of the photodetectors 12a and 12b, the speckle diameter included in the reflected light 10 is enlarged as in the case of the first embodiment. Since the electric signals 13a and 13b having high intensity are obtained by the devices 12a and 12b, efficient and highly accurate vibration measurement can be performed by the differential amplifier 24 and the frequency demodulator 20.

【0055】第3実施の形態は請求項1に係り、上記第
2実施の形態の変形であることから、上記第2実施の形
態及び第1実施の形態と同様の構成部分と作用及び効果
の説明は省略して、異なる部分について説明する。図3
のブロック構成図に示すようにレーザー振動計25は、各
レーザー光の光路上にレーザー光を調整する偏光方向調
節手段である波長板22a〜22dと、第2分岐手段である
偏光ビームスプリッタ23bの出力側でレーザー光3dの
光路上に、第3分岐手段である偏光ビームスプリッタ23
cを設けている。
The third embodiment relates to claim 1 and is a modification of the second embodiment. Therefore, the same components, functions and effects as those of the second embodiment and the first embodiment are obtained. The description will be omitted, and different portions will be described. FIG.
As shown in the block diagram of FIG. 5, the laser vibrometer 25 includes a wave plate 22a to 22d as polarization direction adjusting means for adjusting laser light on an optical path of each laser light, and a polarization beam splitter 23b as a second branching means. On the output side, on the optical path of the laser beam 3d, a polarizing beam splitter 23 as a third branching means is provided.
c is provided.

【0056】また、前記偏光ビームスプリッタ23bと偏
光ビームスプリッタ23cとの間のレーザー光3dの光路
上に、ビーム口径拡大手段19と、このビーム口径拡大手
段19にてスペックル口径を拡大したレーザービームを、
平行ビームにする凸レンズ26を設けた構成としている。
Also, on the optical path of the laser beam 3d between the polarizing beam splitter 23b and the polarizing beam splitter 23c, a beam diameter expanding means 19 and a laser beam whose speckle diameter has been expanded by the beam diameter expanding means 19 are provided. To
The configuration is such that a convex lens 26 for converting a parallel beam is provided.

【0057】次に、上記構成による作用について説明す
る。レーザ振動計25においては、レーザー光3の照射と
反射光等の集光の光路上に、偏光方向調節手段である波
長板22a〜22dを設けてあり、また、偏光ビームスプリ
ッタ23cで干渉信号11を2つに分岐して、2つの光検出
器12a,12bと差動増幅器24により効率的な信号検出を
行う。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the laser vibrometer 25, wavelength plates 22a to 22d as polarization direction adjusting means are provided on an optical path for irradiating the laser beam 3 and condensing the reflected light and the like, and an interference signal 11 is provided by a polarization beam splitter 23c. Is divided into two, and efficient signal detection is performed by the two photodetectors 12a and 12b and the differential amplifier 24.

【0058】この際に、偏光ビームスプリッタ23cの前
段で、ビーム口径拡大手段19の凹レンズ17によりスペッ
クル口径を拡大したレーザービームを、さらに、凹レン
ズ26を用いて平行ビームにしていることから、この1組
の光学系による簡易な構成で、上記第2実施の形態と同
様の効果を得ることができる。
At this time, before the polarization beam splitter 23c, the laser beam whose speckle diameter has been expanded by the concave lens 17 of the beam diameter expanding means 19 is converted into a parallel beam by using the concave lens 26. The same effect as in the second embodiment can be obtained with a simple configuration using one set of optical systems.

【0059】第4実施の形態は請求項1に係り、上記第
1実施の形態等の変形である。上記第1実施の形態乃至
第3実施の形態は、いわゆる光ヘテロダイン法における
実施例であるが、本発明はその他の振動計測用レーザー
干渉計にも適用することが可能であり、ここでは、マイ
ケルソン型の干渉計による振動変位計測に適用した例を
示す。従って、上記第1実施の形態と同様の構成部分と
作用及び効果の説明は省略して、異なる部分について説
明する。
The fourth embodiment is based on claim 1 and is a modification of the first embodiment and the like. Although the first to third embodiments are examples based on the so-called optical heterodyne method, the present invention can be applied to other laser interferometers for vibration measurement. An example applied to vibration displacement measurement by a son-type interferometer is shown. Therefore, the description of the same components, operations and effects as those of the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0060】図4のブロック構成図に示すようにレーザ
ー振動計27は、レーザー光3aを発振するレーザー光源
2と、前記レーザー光3aを2分岐するビームスプリッ
タ4aと、この2つに分岐された一方のリファレンス光
であるレーザー光3bを反射させるミラー5cを設けて
いる。
As shown in the block diagram of FIG. 4, the laser vibrometer 27 has a laser light source 2 for oscillating a laser beam 3a, a beam splitter 4a for splitting the laser beam 3a into two, and a laser beam splitter. A mirror 5c for reflecting the laser light 3b as one reference light is provided.

【0061】また、前記分岐された他方のレーザー光3
cは、照射集光用光学系8を介して振動物体9に照射さ
れ、その反射光10は再び照射集光用光学系8で集光され
て、この反射光10と前記ミラー5cで反射されたレーザ
ー光3bとは、前記ビームスプリッタ4aから干渉信号
11としてビーム口径拡大手段19を介して光検出器12に入
る。
The other laser beam 3
c is applied to the vibrating object 9 via the irradiation / condensing optical system 8, and the reflected light 10 is condensed again by the irradiation / condensing optical system 8 and reflected by the reflected light 10 and the mirror 5c. Laser beam 3b is an interference signal from the beam splitter 4a.
As 11, the light enters the photodetector 12 via the beam diameter expanding means 19.

【0062】この光検出器12により前記干渉信号11を変
換した電気信号13は、端子monに出力されるが、さら
に、フィルタアンプ28で処理されて振動変位として出力
端子outから出力するように構成されている。
The electric signal 13 obtained by converting the interference signal 11 by the photodetector 12 is output to a terminal mon, and further processed by a filter amplifier 28 and output from the output terminal out as a vibration displacement. Have been.

【0063】上記構成による作用については、上記第1
実施の形態と同様に、照射集光用光学系8から照射され
たレーザー光3cにより、振動物体9の表面における粗
面にて反射及び散乱した反射光10には、当然スペックル
を含んでいる。しかしながら、前記ビームスプリッタ4
aから干渉信号11として光検出器12に入る光路上には、
ビーム口径拡大手段19が設けられているので、スペック
ル口径が凹レンズ17により光検出器12の検出口径より拡
大される。
The operation of the above configuration will be described with reference to the first embodiment.
As in the embodiment, the reflected light 10 reflected and scattered by the rough surface on the surface of the vibrating object 9 by the laser light 3c emitted from the irradiation and focusing optical system 8 naturally includes speckle. . However, the beam splitter 4
a on the optical path that enters the photodetector 12 as the interference signal 11 from
Since the beam diameter expanding means 19 is provided, the speckle diameter is expanded by the concave lens 17 from the detection diameter of the photodetector 12.

【0064】これにより、光検出器12の光検出面におけ
るリファレンス光であるレーザー光3bと、反射光10と
の干渉効率が向上する。また、前記端子monから得た
電気信号13の出力から、ビーム口径拡大手段19の駆動機
構18により、凹レンズ17における焦点距離を適切に選ぶ
ことで、容易に干渉信号11の強度を向上させることがで
きる。従って、効率的な干渉作用による強度の大きい電
気信号13が得られることから、フィルタアンプ28を介し
て効率的で高精度の振動計測を行うことができる。
As a result, the interference efficiency between the reflected light 10 and the laser light 3b as the reference light on the light detection surface of the light detector 12 is improved. Further, from the output of the electric signal 13 obtained from the terminal mon, by appropriately selecting the focal length of the concave lens 17 by the driving mechanism 18 of the beam aperture expanding means 19, the intensity of the interference signal 11 can be easily improved. it can. Therefore, since an electric signal 13 having a large intensity is obtained by an efficient interference action, efficient and highly accurate vibration measurement can be performed via the filter amplifier 28.

【0065】第5実施の形態は請求項2に係り、振動物
体との間の照射光路を清浄化するものである。なお、上
記第1実施の形態等と同様の構成部分と作用及び効果の
説明は省略して、異なる部分について説明する。図5の
ブロック構成図に示すようにレーザー振動計29において
は、振動物体9が浮遊物や気泡等、レーザー光の伝播を
阻害する異物を含む汚水30の中に配置されている場合の
振動計測装置である。
The fifth embodiment is directed to a second aspect of the present invention, which is to clean an irradiation optical path between the vibration object. The description of the same components, operations and effects as those in the first embodiment and the like will be omitted, and different portions will be described. As shown in the block diagram of FIG. 5, in the laser vibrometer 29, vibration measurement is performed when the vibrating object 9 is placed in the sewage 30 containing a foreign matter such as a floating substance or a bubble that hinders the propagation of laser light. Device.

【0066】ここで、前記レーザー振動計29の本体は汚
水30の外に設置されているが、その照射集光用光学系8
には、前記汚水30中の振動物体9の前までの長さのノズ
ル31が結合されており、このノズル31の屈曲部にはミラ
ー5dを配置して、照射集光用光学系8から照射される
レーザー光3cを、振動物体9に所定の角度で導くと共
に、振動物体9からの反射光10を照射集光用光学系8に
導く。
Here, the main body of the laser vibrometer 29 is installed outside the sewage 30, and the irradiation and focusing optical system 8 is used.
Is connected to a nozzle 31 having a length in front of the vibrating object 9 in the sewage 30. A mirror 5d is arranged at a bent portion of the nozzle 31 so that the light is irradiated from the irradiation / condensing optical system 8. The guided laser beam 3c is guided to the vibrating object 9 at a predetermined angle, and the reflected light 10 from the vibrating object 9 is guided to the irradiation optical system 8.

【0067】なお、レーザー光3cの光路が直線である
場合には、前記ノズル31も直線状として前記ミラー5d
は必要としないが、光路に従いノズル31が屈曲している
場合には、それぞれの屈曲部に適切な数と角度のミラー
を配置して、照射するレーザー光3c及び反射光10を導
く。さらに、前記ノズル31には分岐配管32を介して、清
浄な周辺媒質であるたとえば、清浄水33を貯溜した清浄
水タンク34とポンプ35を接続し、この清浄水33をノズル
31内に供給する構成としている。
When the optical path of the laser beam 3c is straight, the nozzle 31 is also straight and the mirror 5d
Is not necessary, but when the nozzle 31 is bent along the optical path, an appropriate number and angle of mirrors are arranged at each bent portion to guide the laser light 3c and the reflected light 10 to be irradiated. Further, a pump 35 is connected to the nozzle 31 via a branch pipe 32, for example, a clean water tank 34 storing clean water 33, which is a clean peripheral medium.
It is configured to be supplied inside 31.

【0068】次に、上記構成による作用について説明す
る。レーザー振動計29による汚水30中の振動物体9に対
する振動計測に際しては、予め、ポンプ35を運転して清
浄水タンク34から分岐配管32を介して清浄水33をノズル
31に供給し、ノズル31の先端から清浄水流36を振動物体
9に対して吹き付ける。
Next, the operation of the above configuration will be described. When the vibration of the vibrating object 9 in the sewage 30 is measured by the laser vibrometer 29, the pump 35 is operated in advance to discharge the clean water 33 from the clean water tank 34 through the branch pipe 32 to the nozzle.
The cleaning water is supplied to the vibrating body 9 from the tip of the nozzle 31.

【0069】これにより、ノズル31中の汚水30は清浄水
33と置換されると共に、ノズル31の先端と振動物体9と
の間の照射光路15には清浄水33が介在し、従って、照射
集光用光学系8から振動物体9との間の光路が清浄に保
たれる。従って、前記汚水30と共に、この汚水30に含ま
れたレーザー光3cや反射光10の伝播を阻害する浮遊物
や気泡等の異物が光路から排除される。
As a result, the sewage 30 in the nozzle 31 becomes clean water.
At the same time, the cleaning light 33 is interposed in the irradiation optical path 15 between the tip of the nozzle 31 and the vibrating object 9, so that the optical path from the irradiation condensing optical system 8 to the vibrating object 9 is changed. Keeps clean. Accordingly, together with the sewage 30, foreign matters such as suspended matter and air bubbles that inhibit the propagation of the laser light 3 c and the reflected light 10 contained in the sewage 30 are removed from the optical path.

【0070】この後に、レーザー振動計29の照射集光用
光学系8にて、振動物体9に対するレーザー光3cの照
射と、その反射光10の集光を行うことにより、汚水30中
の振動物体9について異物の影響を受けずに、通常状態
と同様の高感度で精度の高い振動計測を行うことができ
る。
After that, the irradiation optical system 8 of the laser vibrometer 29 irradiates the vibrating object 9 with the laser beam 3c and condenses the reflected light 10, thereby obtaining the vibrating object in the sewage 30. With regard to No. 9, vibration measurement with high sensitivity and high accuracy similar to the normal state can be performed without being affected by foreign matter.

【0071】なお、前記振動物体9の周辺が汚水30のよ
うな液体でなく、空気や窒素ガスのような気体の場合に
は、周辺媒質として清浄水33の代わりに、清浄空気ある
いは清浄窒素ガス等の気体を採用することで、上記の汚
水30の場合と同様の作用と効果を得ることができる。
When the vibrating body 9 is not a liquid such as the sewage 30 but a gas such as air or nitrogen gas, the surrounding medium is replaced by clean air or clean nitrogen gas instead of clean water 33. By employing such a gas, the same operation and effect as in the case of the above-mentioned sewage 30 can be obtained.

【0072】第6実施の形態は請求項2に係り、上記第
5実施の形態の変形であることから、上記第5実施の形
態及び第1実施の形態と同様の構成部分と作用及び効果
の説明は省略して、異なる部分について説明する。図6
のブロック構成図に示すようにレーザー振動計37は、振
動物体9が塵埃等のレーザー光の伝播を阻害する異物が
浮遊する流体の雰囲気38で、例えば空気中に配置されて
いる場合の振動計測装置である。
The sixth embodiment relates to claim 2 and is a modification of the fifth embodiment. Therefore, the same components, functions and effects as those of the fifth embodiment and the first embodiment are obtained. The description will be omitted, and different portions will be described. FIG.
As shown in the block diagram of FIG. 5, the laser vibrometer 37 measures the vibration when the vibrating object 9 is placed in the air atmosphere 38 of a fluid in which a foreign substance that hinders the propagation of laser light such as dust floats, for example, in the air. Device.

【0073】その照射集光用光学系8には、前記雰囲気
38中に配置された振動物体9の前までの長さのダクト39
が結合されており、このダクト39の屈曲部にはミラー5
dを配置して、照射するレーザー光3cを振動物体9に
導くと共に、振動物体9からの反射光10を照射集光用光
学系8に導く。
The irradiation and condensing optical system 8 has the atmosphere
A duct 39 long in front of the vibrating object 9 arranged in 38
Are connected to each other, and a mirror 5
The laser beam 3c to be irradiated is guided to the vibrating object 9 by arranging d, and the reflected light 10 from the vibrating object 9 is guided to the irradiation and focusing optical system 8.

【0074】また、前記ダクト39には分岐ダクト40を介
して、清浄空気取り入れ口41とブロア42を接続すると共
に、前記ダクト39の振動物体9に対峙する先端部には、
同軸で2重管構造の外周ダクト39aを設け、この外周ダ
クト39aには前記清浄空気取り入れ口41と接続する分岐
副ダクト40aと、副ブロア42aを接続して構成されて
る。
A clean air intake 41 and a blower 42 are connected to the duct 39 via a branch duct 40, and a distal end of the duct 39 facing the vibrating object 9 is provided with:
An outer peripheral duct 39a having a coaxial double pipe structure is provided, and the outer peripheral duct 39a is connected to a branch sub duct 40a connected to the clean air intake 41 and a sub blower 42a.

【0075】次に、上記構成による作用について説明す
る。本レーザー振動計37は、特に振動物体9の周辺流体
で気体の雰囲気38に塵埃等の異物が多く含まれており、
このために、前記異物が雰囲気38と共に振動物体9の照
射光路15の周辺部で、清浄空気流43へ巻き込まれ、この
ために振動計測の精度低下が懸念される場合に適してい
る。
Next, the operation of the above configuration will be described. The laser vibrometer 37 has a large amount of foreign matter such as dust in a gas atmosphere 38, which is a fluid around the vibrating object 9.
For this reason, it is suitable when the foreign matter is entrained in the clean air flow 43 around the irradiation optical path 15 of the vibrating object 9 together with the atmosphere 38, and there is a concern that the accuracy of vibration measurement may be reduced.

【0076】即ち、先ずブロア42の運転により、ダクト
39中に分岐ダクト40を介して供給された清浄空気が満た
されると共に、ダクト39の先端から清浄空気流43が照射
光路15と振動物体9に対して吹き付けられる。次に副ブ
ロア42aを運転すると、前記清浄空気流43の外側に外周
ダクト39aから清浄空気が、外周清浄空気流43aとして
吹き付けられる。
That is, first, by operating the blower 42, the duct
The clean air supplied through the branch duct 40 into the inside 39 is filled, and a clean air flow 43 is blown from the end of the duct 39 to the irradiation optical path 15 and the vibrating object 9. Next, when the sub blower 42a is operated, the clean air is blown out of the clean air flow 43 from the outer peripheral duct 39a as the outer clean air flow 43a.

【0077】なお、この外周空気流43aは、前記ダクト
39からの清浄空気流43に対して流速を速く設定すること
により、外周空気流43aが清浄空気流43を巻き込むこと
があっても、外周空気流43aが清浄空気流43に巻き込ま
れることはない。このことから、前記振動物体9の照射
光路15において、周辺の雰囲気38に含まれる異物が多い
場合で、たとえ、この異物が外周空気流43aの中に雰囲
気38と共に、多少巻き込まれたとしても、中心部の清浄
空気流43にまで巻き込まれることはない。
The outer air flow 43a is generated by the duct
By setting the flow velocity faster with respect to the clean air flow 43 from 39, even if the outer air flow 43a may entrain the clean air flow 43, the outer air flow 43a will not be entrained in the clean air flow 43. . From this, in the irradiation optical path 15 of the vibrating object 9, when there are many foreign substances contained in the surrounding atmosphere 38, even if the foreign substances are slightly entangled with the atmosphere 38 in the outer peripheral air flow 43a, It does not get caught in the clean air flow 43 at the center.

【0078】従って、中心部の清浄空気流43により、照
射集光用光学系8から振動物体9に対するレーザー光3
cの照射と、その反射光10の集光を行う照射光路15が清
浄状態に維持され、その外側は外周空気流43aにより保
護されて異物を含む雰囲気38を遮断するので、高感度で
精度の高い振動計測を行うことができる。
Therefore, the laser beam 3 from the irradiation / condensing optical system 8 to the vibrating object 9 is
The irradiation optical path 15 for irradiating c and condensing the reflected light 10 is maintained in a clean state, and the outside thereof is protected by the outer airflow 43a to block the atmosphere 38 containing foreign matter, so that high sensitivity and high accuracy can be achieved. High vibration measurement can be performed.

【0079】また、前記雰囲気38は空気を例として説明
したが、窒素ガスの場合でも、また、清浄空気流43及び
外周空気流43aに、窒素ガスを採用しても同様の作用と
効果が得られると共に、この窒素ガスを高圧で保存した
窒素ガスボンベから減圧弁で減圧して供給する場合に
は、前記ブロア42及び副ブロア42aは不要である。
Although the atmosphere 38 has been described by taking air as an example, the same action and effect can be obtained even when nitrogen gas is used, or when nitrogen gas is used for the clean air flow 43 and the peripheral air flow 43a. When the nitrogen gas is supplied under reduced pressure from a nitrogen gas cylinder stored at a high pressure by a pressure reducing valve, the blower 42 and the sub blower 42a are unnecessary.

【0080】第7実施の形態は請求項3及び請求項4に
係り、レーザー振動計における周波数変調信号の復調に
関する。図7のブロック構成図に示すようにレーザー振
動計44は、所定の周波数f0,波長λ0 で連続的に発振さ
れるレーザー光3aを出力するレーザー光源2と、この
レーザー光源2から発振されたレーザー光3aを2つの
レーザー光3b,3cに分岐する第1分岐手段であるビ
ームスプリッタ4aが設けられている。
The seventh embodiment relates to claims 3 and 4, and relates to demodulation of a frequency modulation signal in a laser vibrometer. As shown in the block diagram of FIG. 7, the laser vibrometer 44 includes a laser light source 2 that outputs a laser beam 3a continuously oscillated at a predetermined frequency f0 and a wavelength λ0, and a laser beam oscillated from the laser light source 2. A beam splitter 4a, which is a first splitting unit that splits the light 3a into two laser lights 3b and 3c, is provided.

【0081】また、前記分岐された一方のレーザー光3
cを振動物体9に対して照射すると共に、この振動物体
9からの反射光10を集光する照射集光手段である照射集
光用光学系8と、前記2分岐した他方のレーザー光3b
を導く第1ミラー5a及び第2ミラー5bと、前記レー
ザー光3bを入射して一定周波数fsだけ周波数シフトさ
せ、周波数f0+fs をもつレーザー光3dとする光周波数
シフタドライバ6により、駆動される光周波数変調手段
である光周波数シフタ7を備えている。
Further, one of the branched laser beams 3
c to the vibrating object 9 and an irradiating and condensing optical system 8 serving as an irradiating and condensing means for condensing the reflected light 10 from the oscillating object 9;
And a first mirror 5a and a second mirror 5b, which guide the laser beam, and an optical frequency shifter driver 6 which enters the laser beam 3b and shifts the frequency by a certain frequency fs to produce a laser beam 3d having a frequency f0 + fs. An optical frequency shifter 7 serving as an optical frequency modulation unit is provided.

【0082】さらに、前記照射したレーザー光3cが振
動物体9で反射散乱された後に、照射集光用光学系8に
より集光した反射光10と、前記2分岐されたレーザー光
3aの内で振動物体9への照射に供されなかった、リフ
ァレンス光のレーザー光3dとを混合する第2分岐手段
であるビームスプリッタ4bと、このビームスプリッタ
4bで混合された干渉信号11の干渉光強度を電気信号13
の変調信号に変換する光検出器12を備えている。また、
前記電気信号13である変調信号から、前記振動物体9の
振動速度を計測する周波数復調手段45とから構成されて
いる。
Further, after the irradiated laser light 3c is reflected and scattered by the vibrating object 9, the reflected light 10 condensed by the irradiation condensing optical system 8 and the reflected laser light 3c A beam splitter 4b, which is a second branching unit that mixes the laser beam 3d of the reference light, which is not used for irradiating the object 9, and an interference light intensity of the interference signal 11 mixed by the beam splitter 4b is converted into an electric signal. 13
And a photodetector 12 that converts the modulated signal into a modulated signal. Also,
Frequency demodulation means 45 for measuring the vibration speed of the vibrating object 9 from the modulated signal as the electric signal 13.

【0083】なお、この周波数復調手段45は、前記光周
波数シフタ7を駆動する光周波数シフタドライバ6から
の周波数を電気的な基準信号46として発振する基準信号
生成手段である分配器47を備える。さらに、前記基準信
号46が任意のレベルに到達する時刻を起点として、この
基準信号46と同期したある周期の間を一定の割合で増加
する電圧信号48を発生するバンドパスフィルタやコンパ
レータ及び、のこぎり波発生回路からなる位相−電圧変
換手段49を設けている。
The frequency demodulating means 45 includes a distributor 47 which is a reference signal generating means for oscillating a frequency from the optical frequency shifter driver 6 for driving the optical frequency shifter 7 as an electrical reference signal 46. Further, starting from the time when the reference signal 46 reaches an arbitrary level, a band-pass filter, a comparator, and a saw that generate a voltage signal 48 that increases at a fixed rate during a certain period synchronized with the reference signal 46 are provided. A phase-voltage conversion means 49 including a wave generation circuit is provided.

【0084】なお、前記電気信号13の変調信号をバンド
パスフィルタや増幅器からなる前置信号処理手段50を介
して入力し、任意のレベルに到達する時刻でタイミング
信号51を発生するコンパレータ及びパルス発振器からな
るタイミング信号発生手段52を具備する。
A comparator and a pulse oscillator which input the modulated signal of the electric signal 13 through a pre-signal processing means 50 comprising a band-pass filter and an amplifier and generate a timing signal 51 at the time when the signal reaches an arbitrary level. And timing signal generating means 52 comprising:

【0085】また、前記位相−電圧変換手段49から出力
される電圧信号48の信号レベルを、前記タイミング信号
51の入力時刻にサンプリングして、次の信号が出力され
るまでの間を保持するサンプルホールド手段53と、この
サンプルホールド手段53から出力される信号を平滑化す
ると共に、そのレベルを調整するローパスフィルタ54及
びゲイン調整機能55とからなるフィルタアンプ手段56に
より構成されている(請求項3)。
The signal level of the voltage signal 48 output from the phase-voltage conversion means 49 is
Sampling and holding means 53 for sampling at the input time of 51 and holding until the next signal is output, and a low-pass for smoothing the signal output from the sample and holding means 53 and adjusting the level thereof A filter amplifier means 56 comprising a filter 54 and a gain adjustment function 55 is provided (claim 3).

【0086】次に、上記構成による作用について説明す
る。レーザー振動計44において、前記レーザー光源2か
ら振動物体9に照射したレーザー光3cは、振動物体9
で反射散乱されて反射光10として照射集光用光学系8に
より集光される。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the laser vibrometer 44, the laser light 3c emitted from the laser light source 2 to the vibrating object 9
The light is reflected and scattered by the laser beam and is condensed as reflected light 10 by the irradiation light condensing optical system 8.

【0087】この反射光10と前記振動物体9への照射に
供されなかった、リファレンス光のレーザー光3dとを
混合する第2分岐手段のビームスプリッタ4bから出力
される干渉信号11は、光検出器12にて電気信号13の変調
信号にされ、周波数復調手段45の前置信号処理手段50を
介してタイミング信号発生手段52に入力されて、この出
力であるタイミング信号51はサンプルホールド手段53の
サンプリング端子に入力される。
The interference signal 11 output from the beam splitter 4b of the second branching means for mixing the reflected light 10 and the laser light 3d of the reference light which has not been irradiated on the vibrating object 9 is a light detection signal. The modulated signal of the electric signal 13 is converted into a modulation signal of the electric signal 13 by the device 12, and is input to the timing signal generating means 52 via the pre-signal processing means 50 of the frequency demodulating means 45. Input to the sampling terminal.

【0088】一方、光周波数シフタドライバ6からの光
周波数シフタ7を駆動する基準信号46の一部が、分配器
47により電気的に取り出されて、位相−電圧変換手段49
を介して電圧信号48として前記サンプルホールド手段53
のシグナル端子に入力され、前記電圧信号48の信号レベ
ルを前記タイミング信号51の入力時刻にサンプリングし
て、次の信号が出力されるまでの間を保持する。
On the other hand, a part of the reference signal 46 for driving the optical frequency shifter 7 from the optical frequency shifter driver 6 is
The phase-voltage conversion means 49
Via the sample and hold means 53 as a voltage signal 48
The signal level of the voltage signal 48 is sampled at the input time of the timing signal 51, and the signal level is held until the next signal is output.

【0089】さらに、サンプルホールド手段53の出力信
号は、フィルタアンプ手段56のローパスフィルタ54にて
平滑化すると共に、ゲイン調整機能55においてそのレベ
ルが調整処理されて、振動信号として出力端子outか
ら出力される。なおこれは、デジタル的にはアナログデ
ジタル変換手段で、前記位相−電圧変換手段49から出力
される電圧信号48の信号レベルを変換し、かつ、その出
力信号をデジタルアナログ変換しても同様の効果が得ら
れるものである。
Further, the output signal of the sample-and-hold means 53 is smoothed by the low-pass filter 54 of the filter amplifier means 56, and its level is adjusted by the gain adjusting function 55, and output from the output terminal out as a vibration signal. Is done. Note that the same effect can be obtained by digitally converting the signal level of the voltage signal 48 output from the phase-voltage conversion means 49 by an analog-to-digital conversion means and converting the output signal from digital to analog. Is obtained.

【0090】いま振動物体9が図8の特性曲線図で、図
8(a)に示す振動物体の速度信号のように振動してお
り、それを図8(b)の基準信号により光周波数を変調
した、レーザー光で測定する場合を考える。この場合に
光検出器12においては、図8(b)の基準信号を中心周
波数として、図8(a)で示した振動物体の速度信号で
変調された信号である図8(d)の変調信号が出力され
る。
Now, the vibrating object 9 is vibrating like the velocity signal of the vibrating object shown in FIG. 8A in the characteristic curve diagram of FIG. 8, and the optical frequency is changed by the reference signal of FIG. Consider the case of measuring with modulated laser light. In this case, the photodetector 12 uses the reference signal shown in FIG. 8B as a center frequency and modulates the signal shown in FIG. 8D, which is a signal modulated by the velocity signal of the vibrating object shown in FIG. 8A. A signal is output.

【0091】また、電気的に取り出された基準信号から
は、図8(c)のような位相−電圧変換信号が取り出さ
れる。なおこの図8では、基準信号の立ち上がり0レベ
ルを起点とし、基準信号1周期の間増加する場合として
いるが、これは測定条件に応じて任意のレベルと、任意
の周期を選択することが可能である。
A phase-voltage conversion signal as shown in FIG. 8C is extracted from the electrically extracted reference signal. Note that, in FIG. 8, the reference signal rises from the rising 0 level as a starting point and increases during one cycle of the reference signal. However, any level and any cycle can be selected according to measurement conditions. It is.

【0092】一方、図8(d)の変調信号からは、図8
(e)のようなタイミング信号が生成される。なおここ
でも、図8(d)変調信号の立ち上がり0レベルで、図
8(e)のタイミング信号を発振しているが、これも任
意のレベルを設定することが可能である。
On the other hand, from the modulated signal of FIG.
A timing signal as shown in (e) is generated. Also in this case, the timing signal of FIG. 8E is oscillated at the rising zero level of the modulation signal of FIG. 8D, but any level can be set.

【0093】また、図9の特性図で模擬的に示すよう
に、図9(a)のように変調信号にノイズ57が混入して
いる場合には、図9(b)に示すように、タイミング信
号51に前記ノイズ57による誤信号58が加わることから、
これがタイミング誤りの原因となる。
As schematically shown in the characteristic diagram of FIG. 9, when the noise 57 is mixed in the modulated signal as shown in FIG. 9A, as shown in FIG. Since the erroneous signal 58 due to the noise 57 is added to the timing signal 51,
This causes a timing error.

【0094】しかしながら、図9(c)に示すように、
タイミング信号51に対して、あるホールドオフ期間59を
設定しておくことにより、タイミング信号51には前記ノ
イズ57による影響の誤信号58が加わらず、これにより、
誤ったタイミング信号51の生成が防止される。
However, as shown in FIG.
By setting a certain hold-off period 59 for the timing signal 51, an erroneous signal 58 of the influence of the noise 57 is not added to the timing signal 51.
Generation of an erroneous timing signal 51 is prevented.

【0095】また、前記サンプルホールド手段53におい
て、タイミング信号51のハイレベル(ON信号)で電圧
信号48をサンプルリングし、その次のサンプリングまで
その値を保持すると、上記図8(f)に示すようなサン
プルホールド信号が生成される。このサンプルホールド
信号を、フィルタアンプ手段56のローパスフィルタ54等
で濾波すると、上記図8(g)に示すようなフィルタ後
の信号が観測され、この信号は上記図8(a)に示した
振動物体の速度信号の振動波形と一致する。
When the sampling and holding means 53 samples the voltage signal 48 at the high level (ON signal) of the timing signal 51 and holds the value until the next sampling, the above-mentioned operation is shown in FIG. Such a sample and hold signal is generated. When this sample-and-hold signal is filtered by the low-pass filter 54 or the like of the filter amplifier means 56, a signal after filtering as shown in FIG. 8G is observed, and this signal is subjected to the oscillation shown in FIG. It matches the vibration waveform of the speed signal of the object.

【0096】このように、本レーザー振動計44によれ
ば、振動物体9の速度信号を容易に観測することが可能
となり、さらに、ここで出力される信号の振幅は、上記
図8(c)の位相−電圧変換信号における電圧増加の傾
きで決まるために、この増加率を適宜選択することによ
り振動計測の感度を変えることができる。また、本第7
実施の形態は、前記基準信号46の抽出が分配器47による
電気的手法としているが、この電気的手法においては、
比較的安価な電気部品(分岐器とミキサー)で検知でき
る特徴がある。
As described above, according to the laser vibrometer 44, it is possible to easily observe the velocity signal of the vibrating object 9, and the amplitude of the signal output here is the same as that shown in FIG. Is determined by the slope of the voltage increase in the phase-voltage conversion signal, the sensitivity of the vibration measurement can be changed by appropriately selecting this increase rate. In addition, book 7
In the embodiment, the extraction of the reference signal 46 is performed by an electric method using the distributor 47.In this electric method,
It has the feature that it can be detected with relatively inexpensive electric components (branch and mixer).

【0097】本第7実施の形態の変形として、上記図7
に示す位相−電圧変換手段49を、光検出器12からの変調
信号が任意のレベルに到達する時刻を起点として、前記
変調信号と同期したある周期の間、一定の割合で増加す
る電圧信号48を発生するものとする。
As a modification of the seventh embodiment, FIG.
The phase-voltage conversion means 49 shown in FIG. 4 is a voltage signal 48 that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the modulation signal, starting from the time when the modulation signal from the photodetector 12 reaches an arbitrary level. Shall occur.

【0098】また、タイミング信号発生手段52として、
前記基準信号が任意のレベルに到達する時刻でタイミン
グ信号51を発生するものとして、前記位相−電圧変換手
段49から出力される信号レベルを前記タイミング信号51
の入力時刻にサンプリングし、つぎの信号が出力される
までの間保持するサンプルホールド手段53と、フィルタ
アンプ手段56で構成する(請求項4)。
The timing signal generating means 52
Assuming that the timing signal 51 is generated at the time when the reference signal reaches an arbitrary level, the signal level output from the phase-voltage
And a filter amplifier means 56, which samples at the input time of and holds the signal until the next signal is output (claim 4).

【0099】上記構成による作用として、前記レーザー
振動計44においては、上記図8に示すように光変調信号
を基準信号に、また干渉信号を変調信号として処理して
いるが、光変調信号を変調信号に、また干渉信号を基準
信号と考えても、全く同じ過程が成立するので、振動物
体9における振動速度の計測をすることができる。
As an operation of the above configuration, the laser vibrometer 44 processes an optical modulation signal as a reference signal and an interference signal as a modulation signal as shown in FIG. Even if a signal or an interference signal is considered as a reference signal, exactly the same process is established, so that the vibration speed of the vibrating object 9 can be measured.

【0100】第8実施の形態は請求項3に係り、上記第
7実施の形態の変形で光周波数変調手段を2つ具備した
ものである。従って上記第7実施の形態と同様の構成部
分と作用及び効果の説明は省略して、異なる部分につい
て説明する。図10のブロック構成図に示すようにレーザ
ー振動計60は、その周波数復調手段61が、光変調周波数
を調整するために、2つの光周波数シフタ7a,7bを
駆動する形式を採用している。
The eighth embodiment relates to claim 3 and is a modification of the seventh embodiment, wherein two optical frequency modulation means are provided. Therefore, the description of the same components, operations and effects as those of the seventh embodiment will be omitted, and different portions will be described. As shown in the block diagram of FIG. 10, the laser vibrometer 60 employs a form in which the frequency demodulation means 61 drives two optical frequency shifters 7a and 7b in order to adjust the optical modulation frequency.

【0101】従って、2つの光周波数シフタドライバ6
a,6bと、光周波数変調手段である2つの光周波数シ
フタ7a,7bが設けられていて、周波数復調手段61
は、前記光周波数シフタドライバ6a,6bから光周波
数シフタ7a,7bに対して、周波数を電気的な基準信
号46a,46bとして発振する。
Therefore, the two optical frequency shifter drivers 6
a and 6b, and two optical frequency shifters 7a and 7b, which are optical frequency modulating means, are provided.
Oscillates the frequency as electrical reference signals 46a and 46b from the optical frequency shifter drivers 6a and 6b to the optical frequency shifters 7a and 7b.

【0102】さらにと共に、その一部を分配する2つの
分配器47a,47bと、位相−電圧変換手段49の間に差周
波数検出回路62を介挿している。また、光検出器12と接
続された前置信号処理手段50と、タイミング信号発生手
段52及びサンプルホールド手段53と、フィルタアンプ手
段56により構成されている。
Further, a difference frequency detecting circuit 62 is interposed between two distributors 47a and 47b for distributing a part thereof and the phase-voltage converting means 49. Further, it comprises a pre-signal processing means 50 connected to the photodetector 12, a timing signal generating means 52, a sample and hold means 53, and a filter amplifier means 56.

【0103】次に、上記構成による作用について説明す
る。レーザー振動計60においては、光変調周波数を調整
するために、2つの光周波数シフタドライバ6a,6b
と共に、光周波数変調手段である光周波数シフタ7a,
7bを2つ備えている。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the laser vibrometer 60, two optical frequency shifter drivers 6a and 6b are used to adjust the optical modulation frequency.
At the same time, the optical frequency shifter 7a,
7b are provided.

【0104】このような構成の場合には、それぞれ光周
波数シフタ7a,7bを駆動する光周波数シフタドライ
バ6a,6bから発振される基準信号46a,46bの一部
を各分配器47a,47bにて分配し、それぞれの基準信号
46a,46bから差周波数検出回路62において、実際の干
渉信号の周波数を検出することができる。従って、この
レーザー振動計60においても、上記第7実施の形態と同
様の効果が得られる。
In the case of such a configuration, a part of the reference signals 46a and 46b oscillated from the optical frequency shifter drivers 6a and 6b for driving the optical frequency shifters 7a and 7b, respectively, is distributed by the distributors 47a and 47b. Distribute each reference signal
The difference frequency detection circuit 62 can detect the actual frequency of the interference signal from the signals 46a and 46b. Therefore, in the laser vibrometer 60, the same effect as in the seventh embodiment can be obtained.

【0105】第9実施の形態は請求項5及び請求項6に
係り、基準信号を光学的に検知するものであることか
ら、上記第7実施の形態と同様の構成部分と作用及び効
果の説明は省略して、異なる部分について説明する。
Since the ninth embodiment relates to claims 5 and 6, the reference signal is optically detected. Therefore, the same components as those of the seventh embodiment, and the description of the function and effect will be given. Are omitted, and different parts will be described.

【0106】図11のブロック構成図に示すように、レー
ザー振動計63は、レーザー光源2と、このレーザー光源
2から発振したレーザー光3aを2分岐する第1分岐手
段であるビームスプリッタ4aと、分岐された一方のレ
ーザー光3cを振動物体9に対して照射すると共に、こ
の振動物体9からの反射光10を集光する照射集光手段で
ある照射集光用光学系8を備えている。また、前記2分
岐した他方のレーザー光3bに一定の差周波数を生成す
る光周波数シフタドライバ6と、この光周波数シフタド
ライバ6で駆動される光周波数変調手段である光周波数
シフタ7を設ける。
As shown in the block diagram of FIG. 11, the laser vibrometer 63 includes a laser light source 2, a beam splitter 4 a as first branching means for splitting a laser beam 3 a oscillated from the laser light source 2 into two, An irradiating and condensing optical system 8 as an irradiating and condensing means for irradiating the vibrating object 9 with one of the branched laser lights 3c and condensing the reflected light 10 from the vibrating object 9 is provided. Further, an optical frequency shifter driver 6 for generating a constant difference frequency in the other two laser beams 3b and an optical frequency shifter 7 which is an optical frequency modulation means driven by the optical frequency shifter driver 6 are provided.

【0107】さらに、前記照射したレーザー光3cが振
動物体9で反射散乱された後に、前記照射集光用光学系
8により集光した反射光10と、前記2分岐されたレーザ
ー光3aの内で振動物体9への照射に供されなかった、
リファレンス光のレーザー光3dとを混合する第2分岐
手段であるビームスプリッタ4bと、このビームスプリ
ッタ4bで混合された干渉信号11の干渉光強度を電気信
号13の変調信号に変換する光検出器12を備えている。ま
た、前記電気信号13である変調信号から、前記振動物体
9の振動速度を計測する周波数復調手段64とから構成さ
れている。
Further, after the irradiated laser beam 3c is reflected and scattered by the vibrating object 9, the reflected laser beam 3c condensed by the irradiation / condensing optical system 8 and the split laser beam 3a Not provided for irradiation to the vibrating object 9,
A beam splitter 4b, which is a second branching means for mixing the laser light 3d of the reference light, and a photodetector 12 for converting the interference light intensity of the interference signal 11 mixed by the beam splitter 4b into a modulation signal of an electric signal 13 It has. Further, it comprises frequency demodulation means 64 for measuring the vibration speed of the vibrating object 9 from the modulation signal which is the electric signal 13.

【0108】前記周波数復調手段64においては、レーザ
ー光3cの照射系上で、第1分岐手段のビームスプリッ
タ4aと第2分岐手段のビームスプリッタ4bとの間
に、第3分岐手段であるビームスプリッタ4cを介挿す
ると共に、このビームスプリッタ4cで分岐される干渉
信号65から光学的に基準信号66を検出する基準信号生成
手段である光学的基準信号検出器67を具備する。
In the frequency demodulating means 64, a beam splitter as a third splitting means is provided between the beam splitter 4a of the first splitting means and the beam splitter 4b of the second splitting means on the irradiation system of the laser beam 3c. An optical reference signal detector 67 is provided as reference signal generating means for interpolating the signal 4c and optically detecting a reference signal 66 from the interference signal 65 branched by the beam splitter 4c.

【0109】また、前記基準信号66と同期したある周期
の間を一定の割合で増加する電圧信号48を発生する位相
−電圧変換手段68と、前記光検出器12からの電気信号13
である変調信号を入力する前置信号処理手段50及びタイ
ミング信号発生手段52を備えている。
Further, a phase-voltage conversion means 68 for generating a voltage signal 48 increasing at a constant rate during a certain period synchronized with the reference signal 66, and an electric signal 13 from the photodetector 12
And a timing signal generating means 52 for inputting the modulated signal.

【0110】なお、このタイミング信号発生手段52が出
力するタイミング信号54を入力するサンプリング端子
と、前記位相−電圧変換手段49からの電圧信号48を入力
するシグナル端子を備えて、前記電圧信号48の信号レベ
ルを前記タイミング信号51の入力時刻にサンプリングし
て、次の信号が出力されるまでの間保持をするサンプル
ホールド手段53を設ける。
It is to be noted that a sampling terminal for inputting a timing signal 54 output from the timing signal generating means 52 and a signal terminal for inputting a voltage signal 48 from the phase-voltage converting means 49 are provided. Sampling and holding means 53 is provided for sampling the signal level at the input time of the timing signal 51 and holding it until the next signal is output.

【0111】さらに、このサンプルホールド手段53から
出力される信号を平滑化すると共に、そのレベルを調整
するローパスフィルタ54とゲイン調整機能55とからなる
フィルタアンプ手段56とにより構成されている(請求項
5)。
Furthermore, the signal output from the sample-and-hold means 53 is smoothed, and a low-pass filter 54 for adjusting the level and a filter amplifier means 56 comprising a gain adjustment function 55 are provided. 5).

【0112】次に、上記構成による作用について説明す
る。本レーザー振動計63では、第2分岐手段であるビー
ムスプリッタ4bの分配比及び表面反射率を、予め調整
されたものを用いている。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the laser vibrometer 63, the distribution ratio and the surface reflectance of the beam splitter 4b, which is the second branching unit, are adjusted in advance.

【0113】このようにすると、前記ビームスプリッタ
4bで2分岐されたレーザー光のうちで、一方のリファ
レンス光のレーザー光3dは、ビームスプリッタ4bを
透過する際にその一部がビームスプリッタ4c方向に反
射され、また他方の照射レーザー光3cはビームスプリ
ッタ4bに入射する際に、その一部が第3分岐手段のビ
ームスプリッタ4c方向に反射される。
In this way, of the two split laser beams by the beam splitter 4b, one of the reference beams, the laser beam 3d, is partially transmitted in the direction of the beam splitter 4c when passing through the beam splitter 4b. When the reflected laser light 3c is incident on the beam splitter 4b, a part thereof is reflected in the direction of the beam splitter 4c of the third branching means.

【0114】このようにして重ね合わされたリファレン
ス光のレーザー光3dと照射レーザー光3cとの干渉信
号65は、光学的基準信号検出器67で検出されるが、前記
干渉信号65の周波数は光周波数シフタ7の駆動周波数と
一致するため、これを光学的に検知した基準信号66とし
て位相−電圧変換手段68に入力する。これにより、サン
プルホールド手段53及びフィルタアンプ手段56を介して
得る振動信号から、上記第7実施の形態における電気的
に基準信号46を取り出した場合と同様の過程で、振動計
測を行うことができる。
The interference signal 65 between the laser light 3d and the irradiation laser light 3c of the reference light thus superimposed is detected by the optical reference signal detector 67. The frequency of the interference signal 65 is the optical frequency. Since the driving frequency coincides with the driving frequency of the shifter 7, this is input to the phase-voltage converting means 68 as a reference signal 66 optically detected. Thus, the vibration measurement can be performed in the same process as the case where the reference signal 46 in the seventh embodiment is electrically extracted from the vibration signal obtained through the sample hold unit 53 and the filter amplifier unit 56. .

【0115】さらに、このようにして光学的に基準信号
66を検出する場合には、周辺環境の影響でレーザー振動
計63自身が振動した場合に、光学素子等の振動信号は光
検出器12で検出される電気信号13や、光学的基準信号検
出器67で検出される基準信号66にも同様に重畳されるの
で、前記光学的基準信号検出器67の出力する基準信号66
を基準とすれば、その効果を相殺することが可能とな
る。従って、レーザー振動計63自身が振動した場合であ
っても、このレーザー振動計63自身の振動による影響を
受けない、高精度での振動計測が可能である。
Further, the reference signal is optically obtained in this manner.
When detecting 66, when the laser vibrometer 63 itself vibrates due to the surrounding environment, the vibration signal of the optical element and the like is converted into the electric signal 13 detected by the photodetector 12 and the optical reference signal detector. The reference signal 66 output from the optical reference signal detector 67 is also superimposed on the reference signal 66 detected by the reference signal 66.
Based on, the effect can be offset. Therefore, even when the laser vibrometer 63 itself vibrates, it is possible to measure the vibration with high accuracy without being affected by the vibration of the laser vibrometer 63 itself.

【0116】本第9実施の形態の変形であるレーザー振
動計は、上記図11に示す位相−電圧変換手段68を、光検
出器12からの変調信号が任意のレベルに到達する時刻を
起点として、前記変調信号と同期したある周期の間、一
定の割合で増加する電圧信号48を発生するものとする。
The laser vibrometer as a modification of the ninth embodiment uses the phase-voltage conversion means 68 shown in FIG. 11 as a starting point at the time when the modulation signal from the photodetector 12 reaches an arbitrary level. , A voltage signal 48 that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the modulation signal.

【0117】また、タイミング信号発生手段52として、
前記基準信号が任意のレベルに到達する時刻でタイミン
グ信号51を発生するものとして、前記位相−電圧変換手
段49から出力される信号レベルを、前記タイミング信号
51の入力時刻にサンプリングし、次の信号が出力される
までの間保持するサンプルホールド手段53と、フィルタ
アンプ手段56により構成されている(請求項6)。
The timing signal generating means 52
Assuming that the timing signal 51 is generated at the time when the reference signal reaches an arbitrary level, the signal level output from the phase-voltage conversion means 49 is set to the timing signal.
It comprises a sampling and holding means 53 for sampling at the input time of 51 and holding it until the next signal is output, and a filter amplifier means 56 (claim 6).

【0118】上記構成による作用として、前記レーザー
振動計63においては、上記図8に示すように光変調信号
を基準信号に、また干渉信号を変調信号として処理して
いるが、光変調信号を変調信号に、また干渉信号を基準
信号と考えても、全く同じ過程が成立するので、振動物
体9における振動速度の計測をすることができる。
As an operation of the above configuration, the laser vibrometer 63 processes the optical modulation signal as a reference signal and the interference signal as a modulation signal as shown in FIG. Even if a signal or an interference signal is considered as a reference signal, exactly the same process is established, so that the vibration speed of the vibrating object 9 can be measured.

【0119】第10実施の形態は請求項7及び請求項8に
係り、上記第7実施の形態の変形であることから、上記
第7実施の形態と同様の構成部分と作用及び効果の説明
は省略して、異なる部分について説明する。
The tenth embodiment relates to claims 7 and 8, and is a modification of the seventh embodiment. Therefore, description of the same components, operations and effects as those of the seventh embodiment will be omitted. A description will be omitted, and different parts will be described.

【0120】図12のブロック構成図に示すように、レー
ザー振動計69は、基準電圧を光周波数シフタドライバ6
から、基準信号生成手段の分配器47により電気的に検知
すると共に、周波数復調手段70が分配器47からの基準信
号46をタイミング信号発生手段52に入力し、その出力を
タイミング信号51としてサンプルホールド手段53のサン
プリング端子に入力している。
As shown in the block diagram of FIG. 12, the laser vibrometer 69 uses the optical frequency shifter driver 6
Then, the signal is electrically detected by the divider 47 of the reference signal generation means, and the frequency demodulation means 70 inputs the reference signal 46 from the divider 47 to the timing signal generation means 52, and the output is sampled and held as the timing signal 51. It is input to the sampling terminal of the means 53.

【0121】また、光検出器12で検出した電気信号13の
変調信号が、前置信号処理手段50と、オートゲインコン
トロール回路から構成され、前記変調信号の振幅を任意
の一定レベルに調整する増幅率調整手段71を介して、前
記サンプルホールド手段53のシグナル端子に入力する。
The modulation signal of the electric signal 13 detected by the photodetector 12 is composed of a pre-signal processing means 50 and an auto gain control circuit, and an amplifier for adjusting the amplitude of the modulation signal to an arbitrary constant level. The signal is input to the signal terminal of the sample and hold unit 53 via the rate adjusting unit 71.

【0122】さらに、前記サンプルホールド手段53は、
前記基準信号46の周期と同期して前記増幅率調整手段71
からの出力信号レベルをサンプリングし、次のサンプリ
ング信号が出力されるまでの間、その値を保持してフィ
ルタアンプ手段56に入力するように構成している(請求
項7)。
Further, the sample-and-hold means 53 comprises:
In synchronization with the cycle of the reference signal 46, the amplification factor adjusting means 71
The output signal level is sampled, and the value is held and input to the filter amplifier means 56 until the next sampling signal is output (claim 7).

【0123】次に、上記構成による作用について説明す
る。レーザー振動計69においては、光検出器12に入力さ
れた干渉信号11は、前置信号処理手段50を介して増幅率
調整手段71に入力され、この出力信号はサンプルホール
ド手段53のシグナル端子に入力する。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the laser vibrometer 69, the interference signal 11 input to the photodetector 12 is input to the amplification factor adjusting means 71 via the pre-signal processing means 50, and this output signal is sent to the signal terminal of the sample and hold means 53. input.

【0124】一方、光周波数シフタ6を駆動する基準信
号46の一部は、分配器47により電気的に取り出されて、
タイミング信号発生手段52でタイミング信号51が生成さ
れ、このタイミング信号51がサンプルホールド手段53の
サンプリング端子に入力される。これにより、サンプル
ホールド手段53の出力信号は、フィルタアンプ手段56の
ローパスフィルタ54及びゲイン調整機能55によって平滑
及びレベル調整処理されて、振動信号が出力端子out
から出力される。
On the other hand, a part of the reference signal 46 for driving the optical frequency shifter 6 is electrically extracted by the distributor 47,
The timing signal 51 is generated by the timing signal generating means 52, and the timing signal 51 is input to the sampling terminal of the sample and hold means 53. As a result, the output signal of the sample-and-hold means 53 is smoothed and level-adjusted by the low-pass filter 54 and the gain adjustment function 55 of the filter amplifier means 56, and the vibration signal is output to the output terminal out.
Output from

【0125】なお、上記第7実施の形態乃至第9実施の
形態は、いずれも光変調信号と干渉信号の位相に着目し
た計測手段であるが、これらのレーザー振動計において
は、図13の特性曲線図に示すように、変調信号の振幅情
報をもとに振動速度信号を計測することが可能である。
In the seventh to ninth embodiments, the measuring means pays attention to the phases of the optical modulation signal and the interference signal. In these laser vibrometers, the characteristics shown in FIG. As shown in the curve diagram, it is possible to measure the vibration velocity signal based on the amplitude information of the modulation signal.

【0126】いま振動物体9が図13(a)に示した速度
で振動しており、それを図13(b)の基準信号で光周波
数を変調したレーザー光で測定する場合を考えると、こ
の場合に、光検出器12においては、図13(b)の基準信
号を中心周波数として、図13(a)で示した速度信号で
変調された信号が出力されるべきである。しかしなが
ら、実際の計測現場では、レーザー光3cの照射光路15
上に介在する粉塵や、レーザー振動計自身の設置安定性
等により、図13(d)に示すように変調信号の振幅が揺
らぐことが多い。
Now, consider the case where the vibrating object 9 is vibrating at the speed shown in FIG. 13A and measuring it with laser light whose optical frequency is modulated by the reference signal of FIG. 13B. In this case, the photodetector 12 should output a signal modulated with the speed signal shown in FIG. 13A with the reference signal of FIG. 13B as the center frequency. However, at the actual measurement site, the irradiation optical path 15
As shown in FIG. 13D, the amplitude of the modulation signal often fluctuates due to dust interposed thereon, the installation stability of the laser vibrometer itself, and the like.

【0127】本レーザー振動計69においては、これを増
幅率調整手段71により一定振幅に信号整形をすることに
より、図13(e)の増幅率調整後の変調信号が得られ
る。また一方、電気的に取り出された基準信号からは、
図13(c)のようなタイミング信号が生成される。
In the laser vibrometer 69, the signal is shaped into a constant amplitude by the amplification factor adjusting means 71, whereby the modulated signal after the amplification factor adjustment of FIG. 13E is obtained. On the other hand, from the electrically extracted reference signal,
A timing signal as shown in FIG. 13C is generated.

【0128】なお、ここで図13(d)においては、変調
信号の立ち上がり0レベルでタイミング信号を発振して
いるが、これは任意のレベルを設定することが可能であ
る。また、サンプルホールド手段53において、タイミン
グ信号のハイレベル(ON信号)で増幅率調整手段71の
出力信号をサンプルし、その次のサンプリングまでその
値を保持すると、図13(f)のようなサンプルホールド
信号が生成される。
In FIG. 13D, the timing signal is oscillated at the rising zero level of the modulation signal. However, it is possible to set an arbitrary level. Further, when the sample-and-hold means 53 samples the output signal of the amplification factor adjusting means 71 at the high level (ON signal) of the timing signal and holds the value until the next sampling, a sample as shown in FIG. A hold signal is generated.

【0129】次にこれを、フィルタアンプ手段56にてロ
ーパスフィルタ54等で濾波すると、図13(g)に示すよ
うなフィルタ後の信号が観測され、これは図13(a)に
示した対象である振動物体9の速度信号の波形と一致す
る。
Next, when this is filtered by the low-pass filter 54 or the like by the filter amplifier means 56, a signal after filtering as shown in FIG. 13 (g) is observed, and this is the target signal shown in FIG. 13 (a). And the waveform of the velocity signal of the vibrating object 9 which is

【0130】このように、本レーザー振動計69によれ
ば、振動物体9の速度信号の測定が可能であり、ここで
出力される信号の振幅は、図13(e)の増幅率調整手段
71の出力信号である増幅率調整後の変調信号の振幅で決
まるために、増幅率調整手段71におけるゲインを選択す
ることで、振動物体9の速度信号測定の感度を変えるこ
とができる。
As described above, according to the present laser vibrometer 69, it is possible to measure the speed signal of the vibrating object 9, and the amplitude of the signal output here is determined by the amplification factor adjusting means shown in FIG.
The sensitivity of the velocity signal measurement of the vibrating object 9 can be changed by selecting the gain in the amplification factor adjusting means 71 since the amplitude is determined by the amplitude of the modulation signal after the amplification factor adjustment, which is the output signal of 71.

【0131】本第10実施の形態の変形であるレーザー振
動計は、上記図12に示すサンプリングホールド手段53
が、増幅率調整手段71からの出力信号の周期と同期し
て、前記基準信号レベルをサンプリングし、次のサンプ
リング信号が出力されるまでの間その値を保持する構成
としている(請求項8)。
The laser vibrometer which is a modification of the tenth embodiment has the sampling and holding means 53 shown in FIG.
However, in synchronization with the cycle of the output signal from the amplification factor adjusting means 71, the reference signal level is sampled, and the value is held until the next sampling signal is output (claim 8). .

【0132】上記構成による作用として、前記レーザー
振動計69においては、上記図12に示すように光変調信号
を基準信号に、また干渉信号を変調信号として図13に示
すような処理を行っているが、光変調信号と干渉信号の
どちらかを基準にするかにより、光変調信号を変調信号
に、また干渉信号を基準信号と考えても、全く同じ過程
が成立するので、振動物体9における振動速度の計測を
することができる。
As an effect of the above configuration, the laser vibrometer 69 performs a process shown in FIG. 13 using the optical modulation signal as a reference signal and the interference signal as a modulation signal as shown in FIG. However, if the optical modulation signal is regarded as a modulation signal and the interference signal is regarded as a reference signal depending on whether the optical modulation signal or the interference signal is used as a reference, exactly the same process is established. Speed can be measured.

【0133】第11実施の形態は請求項9及び請求項10に
係り、上記第9実施の形態及び第10実施の形態の変形で
あることから、第9実施の形態及び第10実施の形態と同
様の構成部分と作用及び効果の説明は省略して、異なる
部分について説明する。
Since the eleventh embodiment is a modification of the ninth and tenth embodiments according to the ninth and tenth aspects, the ninth and tenth embodiments are different from the ninth and tenth embodiments. A description of the same components, operations and effects will be omitted, and different components will be described.

【0134】図14のブロック構成図に示すように、レー
ザー振動計72は、レーザー光源2と第1分岐手段である
ビームスプリッタ4a、及び照射集光手段である照射集
光用光学系8と、光周波数シフタドライバ6と光周波数
変調手段である光周波数シフタ7、さらに第2分岐手段
であるビームスプリッタ4bと、このビームスプリッタ
4bで混合された干渉信号11の干渉光強度を電気信号13
の変調信号に変換する光検出器12を備えている。
As shown in the block diagram of FIG. 14, the laser vibrometer 72 includes a laser light source 2, a beam splitter 4a as a first branching unit, and an irradiation and focusing optical system 8 as an irradiation and focusing unit. The optical frequency shifter driver 6, the optical frequency shifter 7 as the optical frequency modulation means, the beam splitter 4b as the second branching means, and the interference light intensity of the interference signal 11 mixed by the beam splitter 4b are converted into electric signals 13
And a photodetector 12 that converts the modulated signal into a modulated signal.

【0135】また、前記電気信号13である変調信号か
ら、前記振動物体9の振動速度を計測する周波数復調手
段73とから構成されている。なお、周波数復調手段73に
おいては、レーザー光3cの照射系上で、第1分岐手段
のビームスプリッタ4aと第2分岐手段のビームスプリ
ッタ4bとの間に、第3分岐手段であるビームスプリッ
タ4cを介挿すると共に、このビームスプリッタ4cで
分岐される干渉信号65から光学的に基準信号66を検出す
る光学的基準信号検出器67を具備している。
A frequency demodulating means 73 for measuring the vibration speed of the vibrating object 9 from the modulated signal as the electric signal 13 is provided. In the frequency demodulation unit 73, the beam splitter 4c as the third branching unit is provided between the beam splitter 4a as the first branching unit and the beam splitter 4b as the second branching unit on the laser beam 3c irradiation system. An optical reference signal detector 67 for interpolating and optically detecting a reference signal 66 from the interference signal 65 branched by the beam splitter 4c is provided.

【0136】また、前記基準信号66と同期したある周期
の間を一定の割合で増加する電圧信号48を発生する位相
−電圧変換手段68と、前記光検出器12からの電気信号13
である変調信号を入力する前置信号処理手段50及び、こ
の変調信号の振幅を任意の一定レベルに調整する増幅率
調整手段71を設ける。
A phase-voltage conversion means 68 for generating a voltage signal 48 which increases at a constant rate during a certain period synchronized with the reference signal 66, and an electric signal 13 from the photodetector 12
And a gain adjusting means 71 for adjusting the amplitude of the modulated signal to an arbitrary constant level.

【0137】さらに、前記位相−電圧変換手段68からの
電圧信号48と前記増幅率調整手段71からの出力信号を入
力して、基準信号66の周期と同期して前記増幅率調整手
段71からの出力信号レベルをサンプリングし、次のサン
プリング信号が出力されるまでの間、その値を保持して
フィルタアンプ手段56に入力するサンプルホールド手段
53とから構成している(請求項9)。
Further, the voltage signal 48 from the phase-to-voltage converter 68 and the output signal from the gain adjuster 71 are input, and the signal from the gain adjuster 71 is synchronized with the cycle of the reference signal 66. Sampling and holding means for sampling the output signal level and holding the value until the next sampling signal is output and inputting it to the filter amplifier means 56
53 (claim 9).

【0138】次に、上記構成による作用について説明す
る。レーザー振動計72は、光学的基準信号検出器67にて
干渉信号65から光学的に基準信号66を検出し、位相−電
圧変換手段68を介して電圧信号48としてサンプルホール
ド手段53に入力する。また、前置信号処理手段50は光検
出器12からの変調信号である電気信号13を増幅率調整手
段71に出力するが、この変調信号は増幅率調整手段71に
おいて振幅を任意の一定レベルに調整し、前記サンプル
ホールド手段53に入力される。
Next, the operation of the above configuration will be described. The laser vibrometer 72 optically detects the reference signal 66 from the interference signal 65 with the optical reference signal detector 67 and inputs the reference signal 66 to the sample and hold means 53 as the voltage signal 48 via the phase-voltage conversion means 68. Further, the pre-signal processing means 50 outputs the electric signal 13 which is a modulation signal from the photodetector 12 to the amplification factor adjusting means 71, and the amplitude of the modulated signal is adjusted to an arbitrary constant level by the amplification factor adjusting means 71. It is adjusted and input to the sample and hold means 53.

【0139】サンプルホールド手段53では、前記基準信
号66の周期と同期して増幅率調整手段71からの出力信号
レベルをサンプリングして、次のサンプリング信号が出
力されるまでの間その値を保持し、フィルタアンプ手段
56にて平滑及びレベル調整処理されて、振動信号が出力
端子outから出力される。これにより、サンプルホー
ルド手段53及びフィルタアンプ手段56を介して得る振動
信号から、電気的に基準信号46を取り出した場合と同様
の過程で、振動計測を行うことができる。
The sample-and-hold means 53 samples the output signal level from the amplification factor adjusting means 71 in synchronization with the cycle of the reference signal 66, and holds the value until the next sampling signal is output. , Filter amplifier means
The vibration signal is subjected to smoothing and level adjustment processing at 56, and a vibration signal is output from the output terminal out. Thus, vibration measurement can be performed in the same process as when the reference signal 46 is electrically extracted from the vibration signal obtained via the sample hold unit 53 and the filter amplifier unit 56.

【0140】さらに、このように光学的に基準信号66を
検出する場合には、周辺環境の影響でレーザー振動計自
身が振動した場合に、光学素子等の振動信号は光検出器
12で検出される電気信号13や、光学的基準信号検出器67
で検出される基準信号66にも同様に重畳される。従っ
て、光学的基準信号検出器67の出力する基準信号66を基
準とすれば、その効果を相殺することから、レーザー振
動計自身が振動した場合であっても、このレーザー振動
計自身の振動による影響のない高精度の振動計測が可能
である。
Further, when the reference signal 66 is optically detected as described above, when the laser vibrometer itself vibrates under the influence of the surrounding environment, the vibration signal of the optical element or the like is not detected by the photodetector.
The electrical signal 13 detected by 12 and the optical reference signal detector 67
Is also superimposed on the reference signal 66 detected at the same time. Therefore, if the reference signal 66 output from the optical reference signal detector 67 is used as a reference, the effect of the reference signal 66 is canceled out, so that even if the laser vibrometer itself vibrates, the vibration of the laser vibrometer itself causes High-precision vibration measurement without influence is possible.

【0141】本第11実施の形態の変形であるレーザー振
動計は、上記図14に示す周波数復調手段73のサンプリン
グホールド手段53が、増幅率調整手段71からの出力信号
の周期と同期して、基準信号レベルをサンプリングし、
次のサンプリング信号が出力されるまでの間その値を保
持する構成としている(請求項10)。
In the laser vibrometer according to the modification of the eleventh embodiment, the sampling and holding means 53 of the frequency demodulating means 73 shown in FIG. Sample the reference signal level,
The value is held until the next sampling signal is output (claim 10).

【0142】上記構成による作用として、前記レーザー
振動計においては、上記図14に示すように光変調信号を
基準信号に、また干渉信号を変調信号として図13に示す
ような処理を行っているが、光変調信号と干渉信号のど
ちらかを基準にするかにより、光変調信号を変調信号
に、また干渉信号を基準信号と考えても、全く同じ過程
が成立するので、振動物体9における振動速度の計測を
することができる。
As an operation of the above configuration, the laser vibrometer performs the processing shown in FIG. 13 using the optical modulation signal as a reference signal and the interference signal as a modulation signal as shown in FIG. Even if the optical modulation signal is regarded as a modulation signal and the interference signal is regarded as a reference signal depending on whether the optical modulation signal or the interference signal is used as a reference, the exact same process is established. Can be measured.

【0143】なお、本発明は、上記した第1実施の形態
乃至第11実施の形態について、それぞれ重複しない範囲
で相互実施が可能であり、それぞれの組合せにより、各
作用と効果が得られるものである。
It should be noted that the present invention can be implemented in the first to eleventh embodiments described above in a mutually non-overlapping range, and each operation and effect can be obtained by each combination. is there.

【0144】[0144]

【発明の効果】以上本発明によれば、振動物体の表面が
粗面の場合に照射したレーザー光の反射光に現れるスペ
ックルの影響を除去して、干渉信号の強度あるいは信号
/ノイズ比が向上する。
As described above, according to the present invention, when the surface of a vibrating object is a rough surface, the influence of speckle appearing in the reflected light of the irradiated laser beam is removed, and the intensity of the interference signal or the signal / noise ratio is reduced. improves.

【0145】また、レーザー光の照射光路を清浄化する
ことで、粉塵等の異物による照射レーザー光及び反射光
の減衰を防止し、測定に十分な反射光強度を確保する。
さらに、周波数復調回路自体の帯域制限によらず、高周
波数で高速度の振動信号による周波数変調信号の復調が
可能で、レーザー振動計自身の振動の影響を除去して高
精度の振動測定ができる。
Further, by cleaning the irradiation light path of the laser light, attenuation of the irradiation laser light and the reflected light due to foreign matter such as dust is prevented, and the reflected light intensity sufficient for the measurement is secured.
Furthermore, regardless of the band limitation of the frequency demodulation circuit itself, it is possible to demodulate the frequency modulation signal with a high-frequency and high-speed vibration signal, and remove the influence of the vibration of the laser vibrometer itself to perform high-precision vibration measurement. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る第1実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 1 is a block diagram of a laser vibrometer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る第2実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 2 is a block diagram of a laser vibrometer according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係る第3実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 3 is a block diagram of a laser vibrometer according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る第4実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 4 is a block diagram of a laser vibrometer according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る第5実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 5 is a block diagram of a laser vibrometer according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明に係る第6実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 6 is a block diagram of a laser vibrometer according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明に係る第7実施の形態のレーザー振動計
のブロック構成図。
FIG. 7 is a block diagram of a laser vibrometer according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明に係る第7実施の形態の特性曲線図。FIG. 8 is a characteristic curve diagram of a seventh embodiment according to the present invention.

【図9】本発明に係る第7実施の形態の特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram of a seventh embodiment according to the present invention.

【図10】本発明に係る第8実施の形態のレーザー振動
計のブロック構成図。
FIG. 10 is a block diagram of a laser vibrometer according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】本発明に係る第9実施の形態のレーザー振動
計のブロック構成図。
FIG. 11 is a block diagram of a laser vibrometer according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明に係る第10実施の形態のレーザー振
動計のブロック構成図。
FIG. 12 is a block diagram of a laser vibrometer according to a tenth embodiment of the present invention.

【図13】本発明に係る第10実施の形態の特性曲線
図。
FIG. 13 is a characteristic curve diagram of the tenth embodiment according to the present invention.

【図14】本発明に係る第11実施の形態の特性曲線
図。
FIG. 14 is a characteristic curve diagram of an eleventh embodiment according to the present invention.

【図15】従来のレーザー振動計のブロック構成図。FIG. 15 is a block diagram of a conventional laser vibrometer.

【図16】従来の周波数復調器の回路図。FIG. 16 is a circuit diagram of a conventional frequency demodulator.

【図17】スペックル現象図。FIG. 17 is a speckle phenomenon diagram.

【図18】従来の周波数復調器における特性曲線図。FIG. 18 is a characteristic curve diagram in a conventional frequency demodulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,16,21,25,27,29,37,44,60,63,69,72…レ
ーザー振動計、2…レーザー光源、3a〜3d…レーザ
ー光、4a〜4c…ビームスプリッタ、5a〜5d…ミ
ラー、6,6a,6b…光周波数シフタドライバ(光周
波数変調手段)、7,7a,7b…光周波数シフタ、8
…照射集光用光学系、9…振動物体、10…反射光、11,
65…干渉信号、12…光検出器、13…電気信号(変調信
号)、14…周波数復調器(FM復調器)、15…照射光
路、17,17a,17b…凹レンズ、18,18a,18b…駆動
機構、19,19a,19b…ビーム口径拡大手段、20…周波
数復調器、22a〜22d…波長板、23a〜23c…偏光ビー
ムスプリッタ、24…差動増幅器、26…凸レンズ、28…フ
ィルタアンプ、30…汚水、31…ノズル、32…分岐配管、
33…清浄水、34…清浄水タンク、35…ポンプ、36…清浄
水流、38…雰囲気、39…ダクト、39a…外周ダクト、40
…分岐ダクト、40a…分岐副ダクト、41…清浄空気取り
入れ口、42…ブロア、42a…副ブロア、43…清浄空気
流、43a…外周清浄空気流、45,61,64,70,73…周波
数復調手段、46,46a,46b,66…基準信号、47,47
a,47b…分配器(基準信号生成手段)、48…電圧信
号、49,68…位相−電圧変換手段、50…前置信号処理手
段、51…タイミング信号、52…タイミング信号発生手
段、53…サンプルホールド手段、54…ローパスフィル
タ、55…ゲイン調整機能、56…フィルタアンプ手段、57
…ノイズ、58…誤信号、59…ホールドオフ期間、62…差
周波数検出回路、67…光学的基準信号検出器(光学的基
準信号生成手段)、71…増幅率調整手段、D…振動方
向、θ…角度。
1, 16, 21, 25, 27, 29, 37, 44, 60, 63, 69, 72: laser vibrometer, 2: laser light source, 3a to 3d: laser light, 4a to 4c: beam splitter, 5a to 5d ... mirror, 6, 6a, 6b ... optical frequency shifter driver (optical frequency modulation means), 7, 7a, 7b ... optical frequency shifter, 8
... Optical system for condensing irradiation, 9 ... Vibrating object, 10 ... Reflected light, 11,
65 ... interference signal, 12 ... photodetector, 13 ... electric signal (modulation signal), 14 ... frequency demodulator (FM demodulator), 15 ... irradiation optical path, 17, 17a, 17b ... concave lens, 18, 18a, 18b ... Driving mechanism, 19, 19a, 19b ... Beam diameter expanding means, 20 ... Frequency demodulator, 22a to 22d ... Wave plate, 23a to 23c ... Polarizing beam splitter, 24 ... Differential amplifier, 26 ... Convex lens, 28 ... Filter amplifier, 30 ... sewage, 31 ... nozzle, 32 ... branch piping,
33 ... clean water, 34 ... clean water tank, 35 ... pump, 36 ... clean water flow, 38 ... atmosphere, 39 ... duct, 39a ... outer peripheral duct, 40
... branch duct, 40a branch sub duct, 41 ... clean air intake, 42 ... blower, 42a ... sub blower, 43 ... clean air flow, 43a ... outer peripheral clean air flow, 45, 61, 64, 70, 73 ... frequency Demodulation means, 46, 46a, 46b, 66 ... reference signals, 47, 47
a, 47b: distributor (reference signal generating means), 48: voltage signal, 49, 68: phase-voltage converting means, 50: pre-signal processing means, 51: timing signal, 52: timing signal generating means, 53: Sample-and-hold means, 54 ... low-pass filter, 55 ... gain adjustment function, 56 ... filter amplifier means, 57
... Noise, 58 ... Error signal, 59 ... Hold-off period, 62 ... Difference frequency detection circuit, 67 ... Optical reference signal detector (optical reference signal generation means), 71 ... Amplification rate adjustment means, D ... Vibration direction, θ ... angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜原 義彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 2F064 AA03 CC01 DD05 EE01 FF01 GG12 GG22 GG23 GG37 GG55 2F065 AA02 AA09 BB08 BB15 CC14 DD04 DD13 FF11 FF49 FF52 FF56 FF61 GG04 GG25 HH12 JJ15 LL12 LL35 LL37 LL46 NN08 QQ01 QQ04 QQ33 2G064 AB01 BC05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiko Uhara 8th Shin-Sugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 2F064 AA03 CC01 DD05 EE01 FF01 GG12 GG22 GG23 GG37 GG55 2F065 AA02 AA09 BB08 BB15 CC14 DD04 DD13 FF11 FF49 FF52 FF56 FF61 GG04 GG25 HH12 JJ15 LL12 LL35 LL37 LL46 NN08 QQ01 QQ04 QQ33 2G064 AB01 BC05

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザー光源から発振したレーザー光の
一部を振動物体に照射すると共にその反射光と前記レー
ザー光源から発振されて前記振動物体への照射に供され
なかったリファレンス光とを干渉させてこの干渉信号か
ら前記振動物体の振動状態を計測するレーザー振動計に
おいて、前記光学干渉系の光路上に干渉信号を電気信号
に変換する光検出器に入射する前記反射光あるいは反射
光と前記リファレンス光の両方について、前記反射光に
現れるスペックル口径を前記光検出器の検出口径より大
きくするビーム口径拡大手段を設けたことを特徴とする
レーザー振動計。
1. A method for irradiating a part of laser light oscillated from a laser light source to a vibrating object and causing reflected light of the laser light to interfere with reference light oscillated from the laser light source and not applied to the vibrating object. In a laser vibrometer for measuring a vibration state of the vibrating object from a leverage interference signal, the reflected light or reflected light incident on a photodetector that converts an interference signal into an electric signal on an optical path of the optical interference system and the reference light. A laser vibrometer provided with a beam diameter expanding means for making a speckle diameter appearing in the reflected light larger than a detection diameter of the photodetector for both lights.
【請求項2】 レーザー光源から発振したレーザー光の
一部を振動物体に照射すると共にその反射光と前記レー
ザー光源から発振されて振動物体への照射に供されなか
ったリファレンス光とを干渉させてこの干渉信号から振
動物体の振動状態を計測するレーザー振動計において、
前記レーザー照射光の光路に清浄な媒質を介在させる光
路清浄手段を設けたことを特徴とするレーザー振動計。
2. A method of irradiating a part of laser light oscillated from a laser light source to a vibrating object and causing reflected light of the laser light to interfere with reference light oscillated from the laser light source and not applied to the vibrating object. In a laser vibrometer that measures the vibration state of a vibrating object from this interference signal,
A laser vibrometer provided with an optical path cleaning means for interposing a clean medium in the optical path of the laser irradiation light.
【請求項3】 レーザー光源から発振したレーザー光を
2分岐する第1分岐手段と分岐された一方のレーザー光
を振動物体に対して照射すると共にその反射散乱光を集
光する照射集光手段と前記分岐された他方のレーザー光
に一定の差周波数を生成する光周波数変調手段と前記照
射集光手段により集光された反射光と前記2分岐された
レーザー光の内で振動物体への照射に供されなかったリ
ファレンス光とを混合する第2分岐手段とこの第2分岐
手段で混合された干渉光強度を電気的な変調信号に変換
する光検出器と前記変調信号から前記振動物体の振動速
度を計測する周波数復調手段とを備えたレーザー振動計
において、前記周波数復調手段が、前記光周波数変調手
段を駆動する周波数を電気的な基準信号として発振する
基準信号生成手段と、前記基準信号が任意のレベルに到
達する時刻を起点としてこの基準信号と同期したある周
期の間を一定の割合で増加する電圧信号を発生する位相
−電圧変換手段と、前記変調信号が任意のレベルに到達
する時刻でタイミング信号を発生するタイミング信号発
生手段と、前記位相−電圧変換手段から出力される信号
レベルを前記タイミング信号の入力時刻にサンプリング
して次の信号が出力されるまでの間保持するサンプルホ
ールド手段と、このサンプルホールド手段から出力され
る信号を平滑化すると共にそのレベルを調整するフィル
タアンプ手段とからなることを特徴とするレーザー振動
計。
3. A first branching means for bifurcating the laser light oscillated from the laser light source, and an irradiation condensing means for irradiating the vibrating object with one of the branched laser lights and condensing the reflected scattered light. For irradiating a vibrating object with the reflected light condensed by the light condensing means and the two-branched laser light, the light frequency modulating means for generating a constant difference frequency in the other split laser light. Second branching means for mixing the reference light which has not been provided, a photodetector for converting the intensity of the interference light mixed by the second branching means into an electric modulation signal, and a vibration speed of the vibrating object from the modulation signal A frequency demodulation means for measuring the frequency, the frequency demodulation means, a reference signal generating means oscillating as a frequency to drive the optical frequency modulation means as an electrical reference signal, Phase-voltage conversion means for generating a voltage signal that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the reference signal, starting from the time when the reference signal reaches an arbitrary level; and A timing signal generating means for generating a timing signal at a time when the signal reaches the level, and a signal level output from the phase-voltage converting means being sampled at an input time of the timing signal until a next signal is output. A laser vibrometer comprising: a sample-and-hold means for holding; and a filter amplifier means for smoothing a signal output from the sample-and-hold means and adjusting the level thereof.
【請求項4】 前記周波数復調手段が、前記光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として発振
する基準信号生成手段と、光検出器からの変調信号が任
意のレベルに到達する時刻を起点として前記変調信号と
同期したある周期の間一定の割合で増加する電圧信号を
発生する位相−電圧変換手段と、前記基準信号が任意の
レベルに到達する時刻でタイミング信号を発生するタイ
ミング信号発生手段と、前記位相−電圧変換手段から出
力される信号レベルを前記タイミング信号の入力時刻に
サンプリングして次の信号が出力されるまでの間保持す
るサンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段
から出力される信号を平滑化すると共にそのレベルを調
整するフィルタアンプ手段とからなることを特徴とする
請求項3記載のレーザー振動計。
4. A reference signal generating means for oscillating a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal, and a time at which a modulation signal from a photodetector reaches an arbitrary level. Phase-voltage conversion means for generating a voltage signal that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the modulation signal, and a timing signal for generating a timing signal at a time when the reference signal reaches an arbitrary level Generating means, sample-and-hold means for sampling the signal level output from the phase-voltage conversion means at the input time of the timing signal and holding until the next signal is output, and output from the sample-and-hold means 4. A laser amplifier according to claim 3, further comprising filter amplifier means for smoothing a signal to be applied and adjusting a level of the signal. The vibrometer.
【請求項5】 前記周波数復調手段が、前記光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、前記基準信号
が任意のレベルに到達する時刻を起点として前記基準信
号と同期したある周期の間を一定の割合で増加する電圧
信号を発生する位相−電圧変換手段と、光検出器からの
変調信号が任意のレベルに到達する時刻でタイミング信
号を発生するタイミング信号発生手段と、前記位相−電
圧変換手段から出力される信号レベルを前記タイミング
信号の入力時刻にサンプリングして次の信号が出力され
るまでの間保持をするサンプルホールド手段と、このサ
ンプルホールド手段から出力される信号を平滑化すると
共にそのレベルを調整するフィルタアンプ手段とからな
ることを特徴とする請求項3記載のレーザー振動計。
5. An optical reference signal generating means for optically detecting a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electric reference signal, wherein the frequency demodulating means reaches an arbitrary level. Phase-voltage conversion means for generating a voltage signal that increases at a fixed rate during a certain period synchronized with the reference signal starting from time, and timing at which the modulation signal from the photodetector reaches an arbitrary level Timing signal generating means for generating a signal, sample-and-hold means for sampling a signal level output from the phase-voltage converting means at an input time of the timing signal and holding the signal level until a next signal is output; And a filter amplifier means for smoothing the signal output from the sample and hold means and adjusting the level thereof. The laser vibrometer according to claim 3.
【請求項6】 前記周波数復調手段が、前記光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、光検出器から
の変調信号が任意のレベルに到達する時刻を起点として
この変調信号と同期したある周期の間一定の割合で増加
する電圧信号を発生する位相−電圧変換手段と、前記基
準信号が任意のレベルに到達する時刻でタイミング信号
を発生するタイミング信号発生手段と、前記位相−電圧
変換手段から出力される信号レベルを前記タイミング信
号の入力時刻にサンプリングして次の信号が出力される
までの間保持するサンプルホールド手段と、前記サンプ
ルホールド手段から出力される信号を平滑化すると共に
そのレベルを調整するフィルタアンプ手段とからなるこ
とを特徴とする請求項5記載のレーザー振動計。
6. An optical reference signal generating means for optically detecting a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal, and a modulation signal from a photodetector being arbitrary. Phase-voltage conversion means for generating a voltage signal that increases at a constant rate during a certain period synchronized with the modulation signal starting from the time when the level reaches the level, and a timing signal when the reference signal reaches an arbitrary level. A timing signal generating means for generating, a sample and hold means for sampling a signal level output from the phase-voltage converting means at an input time of the timing signal and holding until a next signal is output, and A filter amplifier means for smoothing a signal output from the sample and hold means and adjusting the level thereof. Item 6. A laser vibrometer according to item 5.
【請求項7】 レーザー光源から発振したレーザー光を
2分岐する第1分岐手段と分岐された一方のレーザー光
を振動物体に対して照射すると共にその反射散乱光を集
光する照射集光手段と前記分岐された他方のレーザー光
に一定の差周波数を生成する光周波数変調手段と前記照
射集光手段により集光された反射光と前記2分岐された
レーザー光の内で振動物体への照射に供されなかったリ
ファレンス光とを混合する第2分岐手段とこの第2分岐
手段で混合された干渉光強度を電気的な変調信号に変換
する光検出器と前記変調信号から前記振動物体の振動速
度を計測する周波数復調手段とを備えたレーザー振動計
において、前記周波数復調手段が、前記光周波数変調手
段を駆動する周波数を電気的な基準信号として発振する
基準信号生成手段と、前記変調信号の振幅を任意の一定
レベルに調整する増幅率調整手段と、前記基準信号の周
期と同期して前記増幅率調整手段の出力信号レベルをサ
ンプリングすると共に次のサンプリング信号が出力され
るまでの間その値を保持するサンプルホールド手段と、
前記サンプルホールド手段から出力される信号を平滑化
すると共にそのレベルを調整するフィルタアンプ手段と
からなることを特徴とするレーザー振動計。
7. A first branching means for bifurcating a laser beam oscillated from a laser light source, and an irradiation condensing means for irradiating the vibrating object with one of the branched laser lights and condensing the reflected scattered light. For irradiating a vibrating object with the reflected light condensed by the light condensing means and the two-branched laser light, the light frequency modulating means for generating a constant difference frequency in the other split laser light. Second branching means for mixing the reference light which has not been provided, a photodetector for converting the intensity of the interference light mixed by the second branching means into an electric modulation signal, and a vibration speed of the vibrating object from the modulation signal A frequency demodulation means for measuring the frequency, the frequency demodulation means, a reference signal generating means oscillating as a frequency to drive the optical frequency modulation means as an electrical reference signal, An amplification factor adjusting means for adjusting the amplitude of the modulation signal to an arbitrary constant level, and sampling an output signal level of the amplification factor adjusting device in synchronization with a cycle of the reference signal and outputting a next sampling signal. Sample and hold means for holding the value until
A laser vibrometer, comprising filter amplifier means for smoothing a signal output from said sample and hold means and adjusting the level thereof.
【請求項8】 前記周波数復調手段が、前記光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として発振
する基準信号生成手段と、光検出器からの変調信号の振
幅を任意の一定レベルに調整する増幅率調整手段と、前
記増幅率調整手段の出力信号の周期と同期して前記基準
信号レベルをサンプリングすると共に次のサンプリング
信号が出力されるまでの間その値を保持するサンプルホ
ールド手段と、前記サンプルホールド手段から出力され
る信号を平滑化すると共にそのレベルを調整するフィル
タアンプ手段とからなることを特徴とする請求項7記載
のレーザー振動計。
8. The frequency demodulation means includes: a reference signal generating means for oscillating a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal; and an amplitude of a modulation signal from a photodetector at an arbitrary constant level. Amplification factor adjusting means for adjusting, sampling and holding means for sampling the reference signal level in synchronization with the cycle of the output signal of the amplification factor adjusting means and holding the value until the next sampling signal is output; 8. A laser vibrometer according to claim 7, further comprising filter amplifier means for smoothing a signal output from said sample and hold means and adjusting the level thereof.
【請求項9】 前記周波数復調手段が、前記光周波数変
調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光学
的に検知する光学的基準信号生成手段と、光検出器から
の変調信号の振幅を任意の一定レベルに調整する増幅率
調整手段と、前記基準信号の周期と同期して前記増幅率
調整手段の出力信号レベルをサンプリングすると共に次
のサンプリング信号が出力されるまでの間保持するサン
プルホールド手段と、前記サンプルホールド手段から出
力される信号を平滑化すると共にそのレベルを調整する
フィルタアンプ手段とからなることを特徴とする請求項
7記載のレーザー振動計。
9. An optical reference signal generation means for optically detecting a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electrical reference signal, and an amplitude of a modulation signal from a photodetector. Gain adjusting means for adjusting the gain to an arbitrary constant level; and a sample hold for sampling the output signal level of the gain adjusting means in synchronization with the cycle of the reference signal and holding the level until the next sampling signal is output. 8. A laser vibrometer according to claim 7, wherein said laser vibrometer comprises means for smoothing a signal output from said sample and hold means and adjusting its level.
【請求項10】 前記周波数復調手段が、前記光周波数
変調手段を駆動する周波数を電気的な基準信号として光
学的に検知する光学的基準信号生成手段と、光検出器か
らの変調信号の振幅を任意の一定レベルに調整する増幅
率調整手段と、前記増幅率調整手段の出力信号の周期と
同期して前記基準信号レベルをサンプリングすると共に
次のサンプリング信号が出力されるまでの間保持するサ
ンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段から
出力される信号を平滑化すると共にそのレベルを調整す
るフィルタアンプ手段とからなることを特徴とする請求
項9記載のレーザー振動計。
10. An optical reference signal generating means for optically detecting a frequency for driving the optical frequency modulation means as an electric reference signal, and an amplitude of a modulation signal from a photodetector. Amplification factor adjustment means for adjusting to an arbitrary constant level; sample and hold for sampling the reference signal level in synchronization with the cycle of the output signal of the amplification factor adjustment means and holding the signal level until the next sampling signal is output 10. A laser vibrometer according to claim 9, comprising: means for filtering and a filter amplifier means for smoothing a signal output from said sample and hold means and adjusting the level thereof.
JP10310724A 1998-10-30 1998-10-30 Laser vibrometer Pending JP2000136960A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10310724A JP2000136960A (en) 1998-10-30 1998-10-30 Laser vibrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10310724A JP2000136960A (en) 1998-10-30 1998-10-30 Laser vibrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000136960A true JP2000136960A (en) 2000-05-16

Family

ID=18008721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10310724A Pending JP2000136960A (en) 1998-10-30 1998-10-30 Laser vibrometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000136960A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007513769A (en) * 2003-12-11 2007-05-31 デーヴィス,ケヴィン,ステファン Control system
JP2010071923A (en) * 2008-09-22 2010-04-02 Yamatake Corp Vibrational frequency measuring apparatus and vibrational frequency measuring technique
JP2017067476A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社小野測器 Laser measurement auxiliary device in liquid, laser measurement system and measurement method of measurement object in liquid
CN114111998A (en) * 2020-08-26 2022-03-01 精工爱普生株式会社 Laser interferometer
JP7491142B2 (en) 2020-08-27 2024-05-28 セイコーエプソン株式会社 Laser interferometer and method for controlling the laser interferometer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007513769A (en) * 2003-12-11 2007-05-31 デーヴィス,ケヴィン,ステファン Control system
JP2010071923A (en) * 2008-09-22 2010-04-02 Yamatake Corp Vibrational frequency measuring apparatus and vibrational frequency measuring technique
JP2017067476A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社小野測器 Laser measurement auxiliary device in liquid, laser measurement system and measurement method of measurement object in liquid
CN114111998A (en) * 2020-08-26 2022-03-01 精工爱普生株式会社 Laser interferometer
CN114111998B (en) * 2020-08-26 2024-02-06 精工爱普生株式会社 Laser interferometer
JP7491142B2 (en) 2020-08-27 2024-05-28 セイコーエプソン株式会社 Laser interferometer and method for controlling the laser interferometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10901089B2 (en) Coherent LIDAR method and apparatus
EP1779137B1 (en) Optical device for measuring a doppler frequency shift
US5748295A (en) Method and apparatus for determining the range, direction and velocity of an object
JP2001255369A (en) Method for photoelectronically measuring distance and apparatus based on the method
WO2001007865A3 (en) System and method for ultrasonic laser testing using a laser source to generate ultrasound having a tunable wavelength
JPS58182524A (en) System for detecting change in light frequency
US5781300A (en) Backscatter error reducer for interferometric fiber optic gyroscope
JP2000136960A (en) Laser vibrometer
EP1596222A1 (en) Laser radar
JPS6319822B2 (en)
JP2010169449A (en) Apparatus and method for measuring concentration
SE0004702L (en) Method and device for testing with ultrasonic laser
JPH06186337A (en) Laser distance measuring equipment
JP3108866B2 (en) Laser vibration displacement measuring device
JP2923779B1 (en) Optical interference device for ultrasonic detection
KR20060011504A (en) Raman lidar receiving optical system for measuring the density of water vapor and liquid water simultaneously
JPH05312952A (en) Reference light type laser doppler speedometer
JPH06294777A (en) Measuring method for ultrasonic vibration
JPH052075A (en) Laser doppler speed meter
JP2806131B2 (en) Ultrasonic non-contact detection method and device
JP2970817B2 (en) Laser interferometer
JPH01304345A (en) Gas sensor
JP2005062093A (en) Object sound detection method and its device
JP3933877B2 (en) Optical communication system
JP2024027277A (en) laser doppler velocimeter