JP2005069916A - Laser doppler vibration meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転体の振動や変位を、回転体で反射させたレーザ光にドップラ効果によって生じるドップラシフトを利用して測定するレーザドップラ振動計に関するものである。 The present invention relates to a laser Doppler vibrometer that measures the vibration and displacement of a rotating body using a Doppler shift caused by the Doppler effect on laser light reflected by the rotating body.
測定物の振動や変位を、ドップラ効果によって、回転体で反射させたレーザ光に生じるドップラシフトを利用して測定するレーザドップラ振動計としては、たとえば、図7に構成を示す、ヘテロダイン干渉法を用いたレーザドップラ振動計が知られている(たとえば、特開平7−120304号公報)。 As a laser Doppler vibrometer that measures the vibration and displacement of a measurement object by using the Doppler shift generated in the laser beam reflected by the rotating body due to the Doppler effect, for example, a heterodyne interferometry shown in FIG. 7 is used. The laser Doppler vibrometer used is known (for example, JP-A-7-120304).
図中において、レーザ光源1から出射された周波数f0のレーザービームは、第1ビームスプリッタ2で二分され、二分された一方のビームは、音響光学素子3で周波数fM分、周波数がシフトされ周波数f0+fMの参照ビームとして、第2ビームスプリッタ4を介して受光ユニット5に入射する。一方、二分された他方のビームは、第3ビームスプリッタ6と送受光ヘッド7を介して測定物100に照射され、測定物100で反射された反射ビームは送受光ヘッド7で受光され、第3ビームスプリッタ6、ミラー8、第2ビームスプリッタ4を介して受光ユニット5に入射する。
In the figure, the laser beam having the frequency f0 emitted from the
ここで、反射ビームの周波数には、測定物100の速度に応じたドップラシフトfDが生じており、反射ビームの周波数はf0+fDとなる。したがって、参照ビームと反射ビームとの干渉によりfM±fDのビート周波数が受光ユニット5において観測される。そこで、fDの周波数成分を抽出し、FM復調することにより、測定物100の振動速度に応じた速度信号が得られ、この速度信号を解析装置9において積分することにより測定物100の変位が求められる。
Here, a Doppler shift fD corresponding to the speed of the
また、このようなレーザドップラ振動計における測定精度向上の技術としては、測定物100の表面状態の不均一によって反射光に生じる振幅変調による誤差を補正するために、受光ユニット5において反射光を光電変換する光検出器の出力電圧の直流成分が一定に保たれるように、当該出力電圧の増幅率を制御する技術が知られている(たとえば、特開平4−54192号公報)。
Further, as a technique for improving the measurement accuracy in such a laser Doppler vibrometer, in order to correct an error due to amplitude modulation caused in the reflected light due to non-uniform surface condition of the
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
前記従来のレーザドップラ振動計によれば、回転体の回転軸と垂直な方向の振動や変位を測定する場合に以下の問題が生じる。
すなわち、レーザビームの光軸上に、回転体の回転軸が正確に位置していないと、回転体の周速の影響が測定結果に混入し、測定精度が劣化する。また、回転体の反射面で生じた正反射光以外の散乱光成分の受光ユニット5への入射による精度劣化の程度が比較的大きい。
According to the conventional laser Doppler vibrometer, the following problems occur when measuring vibration and displacement in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body.
That is, if the rotation axis of the rotating body is not accurately positioned on the optical axis of the laser beam, the influence of the peripheral speed of the rotating body is mixed into the measurement result, and the measurement accuracy is deteriorated. In addition, the degree of accuracy deterioration due to incidence of scattered light components other than specularly reflected light generated on the reflecting surface of the rotating body on the
そこで、本発明は、回転体の回転軸と垂直な方向の振動や変位を精度良く測定することのできるレーザドップラ振動計を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a laser Doppler vibrometer that can accurately measure vibration and displacement in a direction perpendicular to the rotation axis of a rotating body.
前記課題達成のために、本発明は、回転体に当該回転体の回転軸と垂直な方向よりレーザビームを照射し、入射される反射ビームに生じたドップラシフト量より求まる速度信号を積分して求まる変位信号に基づいて、当該回転体の回転軸と垂直な方向の振動を測定するレーザドップラ振動計に、前記回転体の回転周期を検出する回転周期検出手段と、前記回転体の1回転周期期間分の前記変位信号の変化量を見かけ変位量単位として算出する見かけ変位量単位算出手段と、前記変位信号が表す変位量のうちの、前記速度信号に含まれる前記回転体表面の回転軸と垂直な測定対象方向の変位によらない速度成分に起因する成分である見かけ変位量を、前記見かけ変位量単位が1回転周期分の前記見かけ変位量の総和であるとして推定する見かけ変位量推定手段と、前記変位信号が表す変位量から、前記見かけ変位量を減算して、前記回転体の変位量とする変位算出手段とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention irradiates a rotating body with a laser beam from a direction perpendicular to the rotational axis of the rotating body, and integrates a velocity signal obtained from a Doppler shift amount generated in an incident reflected beam. A laser Doppler vibrometer that measures vibration in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body based on the obtained displacement signal, a rotation period detecting means for detecting the rotation period of the rotating body, and one rotation period of the rotating body An apparent displacement unit calculating means for calculating an amount of change of the displacement signal for a period as an apparent displacement unit, and a rotation axis of the surface of the rotating body included in the speed signal among the displacements represented by the displacement signal; An apparent amount of displacement that is a component caused by a velocity component that does not depend on a displacement in the direction of a vertical measurement object, assuming that the apparent displacement unit is the sum of the apparent displacements for one rotation period. A position estimation unit, from the displacement amount of the displacement signal indicates, the apparent by subtracting the displacement amount, in which a displacement calculating means for the displacement of the rotating body.
このようなレーザドップラ振動計によれば、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって速度信号に混入する速度成分によって変位信号中に現れる見かけの変位の1回転周期の総和を、前記回転体の1回転周期期間分の前記変位信号の変化量より求める。ここで、速度信号に含まれる回転体表面の回転軸と垂直な方向の真の変位による速度成分を積分して得られる変位量の1回転周期の総和は0であるので、このようにすることにより、見かけの変位の1回転周期の総和を正確に算定することができる。したがって、このようにして求めた見かけの変位の1回転周期の総和に基づいて、各時点における見かけ変位の量を推定して、これを変位信号が表す変位量から減算することにより、回転体の回転軸と垂直な方向の振動や変位を精度良く測定することができるようになる。 According to such a laser Doppler vibrometer, one rotation period of an apparent displacement that appears in the displacement signal due to a positional deviation between the optical axis of the laser beam and the rotational axis of the rotating body or a velocity component mixed in the velocity signal due to scattered light. Is obtained from the amount of change in the displacement signal for one rotation period of the rotating body. Here, since the sum of one rotation period of the amount of displacement obtained by integrating the speed component due to the true displacement in the direction perpendicular to the rotation axis of the surface of the rotating body included in the speed signal is 0, this is done. Thus, the sum total of one rotation period of the apparent displacement can be accurately calculated. Accordingly, the amount of apparent displacement at each time point is estimated based on the total sum of the apparent displacements obtained in this way and subtracted from the amount of displacement represented by the displacement signal. Vibration and displacement in the direction perpendicular to the rotation axis can be measured with high accuracy.
以上のように本発明によれば、回転体の回転軸と垂直な方向の振動や変位を精度良く測定することのできるレーザドップラ振動計を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a laser Doppler vibrometer that can accurately measure vibration and displacement in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1に、本実施形態に係るレーザドップラ振動計の構成を示す。
図示するように、レーザドップラ振動計は、レーザ光源1、第1ビームスプリッタ2、音響光学素子3、第2ビームスプリッタ4、受光ユニット5、第3ビームスプリッタ6、送受光ヘッド7、ミラー8、解析装置9、回転センサ10とを備えている。すなわち、本レーザドップラ振動計は、図7に示したレーザドップラ振動計に回転センサ10を追加した構成を有している。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a configuration of a laser Doppler vibrometer according to the present embodiment.
As shown in the figure, the laser Doppler vibrometer includes a
さて、このような構成において、レーザ光源1から出射された周波数f0のレーザービームは、第1ビームスプリッタ2で二分され、二分された一方のビームは、音響光学素子3で周波数fM分、周波数がシフトされ周波数f0+fMの参照ビームとして、第2ビームスプリッタ4を介して受光ユニット5に入射する。一方、二分された他方のビームは、第3ビームスプリッタ6と送受光ヘッド7を介して測定物100に照射され、測定物100で反射された反射ビームは送受光ヘッド7で受光され、第3ビームスプリッタ6、ミラー8、第2ビームスプリッタ4を介して受光ユニット5に入射する。
In such a configuration, the laser beam having the frequency f0 emitted from the
ここで、反射ビームの周波数には、測定物100の速度に応じたドップラシフトfDが生じており、反射ビームの周波数はf0+fDとなる。したがって、参照ビームと反射ビームとの干渉によりfM±fDのビート周波数が受光ユニット5において観測される。そこで、受光ユニット5において、入力するfDの周波数成分を抽出し、FM復調することにより、測定物100の振動に応じた速度信号Vが得られ、解析装置9において、この速度信号Vを解析することにより測定物100の変位が求められる。
Here, a Doppler shift fD corresponding to the speed of the
一方、回転センサ10は、測定物100の回転周期を検出し、測定物10の回転に同期した同期信号を解析装置9に出力するセンサである。ここで、たとえば、回転センサ10としては、測定物100に貼付した反射マーカ101をレーザ光によって検出するレーザセンサなどを用いることができる。
On the other hand, the
以下、このようなレーザドップラ振動計における測定物の変位を算出する変位算出処理について説明する。
まず、本実施形態における変位算出の原理の概要について図2を用いて示す。
いま、速度信号Vに含まれる測定物100の真の変位によって生じる速度成分がa1に示すものであり、速度信号Vに含まれるレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分がa2に示すように一様な速度を持つものであるとする。
この場合、速度信号Vを積分して得られる変位は、測定物100の真の変位によるa1の速度成分を積分して得られるb1の変位と、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じるa2の速度成分を積分して得られる見かけの変位b2を加算した変位Pとなる。
Hereinafter, a displacement calculation process for calculating the displacement of the measurement object in such a laser Doppler vibrometer will be described.
First, an outline of the principle of displacement calculation in this embodiment will be described with reference to FIG.
Now, the velocity component generated by the true displacement of the
In this case, the displacement obtained by integrating the velocity signal V includes the displacement of b1 obtained by integrating the velocity component of a1 due to the true displacement of the
ここで、図よりも理解されるように、測定物100の真の変位によるa1の速度成分を積分して得られる変位b1は、測定物100の回転周期と同じ周期を持つ周期信号となり、1周期の変位の積分値は0であり、測定物100の同じ回転角度に対しては必ず同じ値の変位が得られる。
Here, as understood from the figure, the displacement b1 obtained by integrating the velocity component of a1 due to the true displacement of the
一方、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる見かけの変位b2の1周期の変位の積分値は通常0とはならず、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分a2が一様である場合には、b2に示すように単調に増加していくことになる。一方で、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分a2は、測定物100の回転周期と同じ周期を持つ周期信号となり、測定物100の同じ回転角度に対しては必ず同じ値の速度が得られるので、測定物100の1回転周期中に生じる、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる見かけの変位b2の変位の変化量は常に一定である。
On the other hand, the integrated value of the displacement of one period of the apparent displacement b2 caused by the positional deviation between the optical axis of the laser beam and the rotating shaft of the rotating body or the scattered light is not usually 0, and the optical axis of the laser beam and the rotating body. When the velocity component a2 generated by the positional deviation from the rotation axis or scattered light is uniform, it increases monotonously as shown by b2. On the other hand, the velocity component a2 generated by the positional deviation between the optical axis of the laser beam and the rotation axis of the rotating body or the scattered light becomes a periodic signal having the same period as the rotation period of the
したがって、ある時点の変位Pから、その1回転周期前の時点の変位Pを減じた値Dは、1回転周期期間中に生じたレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる見かけの変位b2の変化量を表すことになる。
そして、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じるa2が一様である場合には、差分Dからレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって各時点における生じる見かけの変位Eを推定することができ、変位Pを推定値Eの推定に要する時間遅延させた変位P’から、この推定値Eを減算した値Rとして、測定物100の真の変位b1が得られることになる。
Therefore, the value D obtained by subtracting the displacement P at the time before one rotation period from the displacement P at a certain time is a positional deviation between the optical axis of the laser beam generated during one rotation period and the rotation axis of the rotating body. This represents the amount of change in the apparent displacement b2 caused by the scattered light.
If the a2 caused by the positional deviation between the optical axis of the laser beam and the rotational axis of the rotating body or the scattered light is uniform, the positional deviation between the optical axis of the laser beam and the rotational axis of the rotating body from the difference D. It is possible to estimate the apparent displacement E that occurs at each time point by using scattered light, and measure the displacement P as a value R obtained by subtracting the estimated value E from the displacement P ′ obtained by delaying the displacement P by the time required to estimate the estimated value E. The true displacement b1 of the
以下、このような変位算出処理を行う構成について説明する。
図3aは、解析装置9において変位算出処理を行う変位算出ブロックの構成例を示したものである。
図示した構成では、受光ユニット5から入力する速度信号VをA/D変換器301でデジタル変換して速度データVとする、そして積分ブロック302において速度データVを積分し、変位データPを得る。差分ブロック304は、この変位データPと、遅延ブロック303によって変位データPを測定物の1回転周期遅延した遅延変位データP'の差分を求め差分データDとする。そして、積分ブロック306において、差分データを乗算器305で1/mした値の積分値を求めて見かけ変位推定データEとし、遅延ブロック303において一回転周期遅延した変位データP'からみかけ変位推定データEを、減算ブロック307において減算し、算出変位データRとする。ここで、乗算器で乗算に用いるmは、測定物100の1回転周期期間中に生成する、A/D変換器301の速度データVのサンプリング数である。
Hereinafter, a configuration for performing such displacement calculation processing will be described.
FIG. 3A shows an example of the configuration of a displacement calculation block that performs displacement calculation processing in the
In the illustrated configuration, the speed signal V input from the
そして、シーケンス制御部308は、回転センサから入力する回転同期信号に同期して、以上各部の動作を制御する。具体的には、回転センサ10から入力する回転同期信号に同期したA/D変換器301のサンプリングクロックの生成を行う。また、シーケンス制御部308は、積分ブロック306の積分動作の開始と減算ブロック307の算出変位データRの出力動作の開始を、積分ブロック302の積分動作の開始より1回転周期遅らせる。これにより、図2に示すように、変位データPの生成開始から1回転周期遅れて、見かけ変位推定データEのと算出変位データRの算出が開始される。
The
ところで、このような変位算出処理は、ソフトウエアの処理によって実現することもできる。
図3bに、解析装置9においてソフトウエアの処理によって変位算出処理を行う場合の変位算出ブロックの構成例を示す。
図示するように、この変位算出ブロックでは、A/D変換器351は、受光ユニット5から入力する速度信号Vをデジタル変換して速度データVとして入力バッファ353に格納する。一方、ロータリーエンコーダ352は、回転センサ10から入力する回転同期信号に同期したA/D変換器351のサンプリングクロックの生成と、測定開始後何回転周期目の速度データVであって回転周期中何番目の速度データVであるかを識別可能に速度データVが入力バッファ353に格納されるように、速度データVの入力バッファ353の書き込み位置の制御を行う。
By the way, such displacement calculation processing can also be realized by software processing.
FIG. 3b shows a configuration example of a displacement calculation block when the displacement calculation process is performed by software processing in the
As shown in the figure, in this displacement calculation block, the A /
そして、CPU355は、メモリ354を利用しながら変位算出処理を行って、入力バッファ353に格納された速度データ速度データVに基づいた算出変位データRの算出を行って出力バッファ356に格納する。
次に、このCPUが行う変位算出処理の手順を図4に示す。
図示するようにこの処理では、速度データVを測定順に入力バッファ353より読み出し(ステップ402、414、418、416)、以下の処理を行う。
すなわち、n番目の回転周期のi番目の速度データをV(n、i)として、と速度データV(n、i)と速度データV(n、i)に先行して測定した各速度データVの総和を求め、n番目の回転周期のi番目の変位データP(n、i)とし、メモリ354に格納する(ステップ404)。
そして、得られた変位データPが、2番目以降の回転周期の変位データである場合には(ステップ406)、その変位データP(n、i)から、メモリ354に格納されている、その変位データPの1回転周期前の変位データP'=P(n−1、i)を減算し、n番目の回転周期のi番目の差分データD(n,i)とする(ステップ408)。そして、差分データD(n,i)と、その差分データD(n,i)に先行して求めた差分データDの総和のiMax分の1を求め(ステップ410)、nー1番目の回転周期のi番目の見かけ変位推定データE(nー1、i)とする。ただし、iMaxは1回転周期期間中の速度データVのサンプル数である。
Then, the
Next, the procedure of the displacement calculation process performed by this CPU is shown in FIG.
As shown in the figure, in this process, the speed data V is read from the
That is, each speed data V measured prior to the speed data V (n, i) and the speed data V (n, i) where the i-th speed data of the n-th rotation period is V (n, i). And is stored in the
If the obtained displacement data P is displacement data for the second and subsequent rotation cycles (step 406), the displacement data P (n, i) stored in the
そして、メモリ354から読み出した変位データP(n−1、i)から、見かけ変位推定データE(nー1、i)を減算し、nー1番目の回転周期のi番目の算出変位データR(nー1、i)として出力バッファに格納する(ステップ412)。
さて、解析装置9は、以上のような変位算出処理によって求めた算出変位データRに対して、測定物100の各回転周期で同回転角度(同じiの値)に対して得られた変位値の平均化やその他の後処理を施して最終的な測定物100の各回転角に対する変位を出力する。
Then, the apparent displacement estimation data E (n−1, i) is subtracted from the displacement data P (n−1, i) read from the
Now, the
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分が一様である場合には、これによって生じる見かけの変位を排除して、測定物100の真の変位を算出することができる。
ところで、本実施形態は、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分が一様でない場合においても、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる見かけの変位による測定誤差をある程度抑制することができる。
The embodiment of the present invention has been described above.
As described above, according to the present embodiment, when the velocity component generated by the positional deviation or scattered light between the optical axis of the laser beam and the rotating shaft of the rotating body is uniform, the apparent displacement caused by this is reduced. The true displacement of the
By the way, in the present embodiment, even when the positional deviation between the optical axis of the laser beam and the rotational axis of the rotating body and the velocity component caused by the scattered light are not uniform, the optical axis of the laser beam and the rotational axis of the rotating body A measurement error due to an apparent displacement caused by a positional shift or scattered light can be suppressed to some extent.
すなわち、たとえば、図5に示すように、速度信号Vに含まれる測定物100の真の変位によって生じる速度成分がa1に示すものであり、速度信号Vに含まれるレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分がa2に示すように1回転周期中で変動するものであるとする。
That is, for example, as shown in FIG. 5, the velocity component generated by the true displacement of the
そして、この例に対しては、測定物100の真の変位によるa1の速度成分を積分して得られる変位はb1となり、レーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じるa2の速度成分を積分して得られる見かけの変位はb2のようになる。したがって、変位P、差分信号D、見かけの変位の推定値Eは、各々図示するように求まり、変位P'から見かけの推定値Eを減算して求まる算出変位Rは、図示するように、変位Pに比べ、真の変位b1との誤差が抑制されたものとなる。
For this example, the displacement obtained by integrating the velocity component of a1 due to the true displacement of the measured
ここで、この場合の誤差の抑制の程度は、速度信号Vに含まれるレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分a2の大きさや発生パターンに依存して異なるものととなるが、いずれにしても、本実施形態に係る変位算出処理によれば、1回転周期分を越える見かけの変位が、変位算出の誤差として累積されるされることはない。 Here, the degree of suppression of the error in this case depends on the positional deviation between the optical axis of the laser beam included in the velocity signal V and the rotational axis of the rotating body, the size of the velocity component a2 generated by the scattered light, and the generation pattern. In any case, according to the displacement calculation processing according to the present embodiment, an apparent displacement exceeding one rotation cycle is not accumulated as an error in displacement calculation.
ところで、以上の実施形態では、見かけの変位の推定値Eを、変位データPの一回転周期前の変位データPとの差分データD(n,i)の積分値の1回転周期分のサンプル数分の1として求めたが、この見かけの変位の推定値Eは、以下のようにして求めるようにしてもよい。 By the way, in the above embodiment, the estimated value E of the apparent displacement is the number of samples corresponding to one rotation period of the integral value of the difference data D (n, i) from the displacement data P one rotation period before the displacement data P. The estimated value E of the apparent displacement may be obtained as follows.
すなわち、2番目以降の回転周期の変位データP(n、i)について求めた差分データD(n,i)と、差分データD(n,i)に先行して同じiについて求めた全ての差分データD(j,i)の総和を見かけの変位の推定値E’(n、i)とし、P(n,i)−E’(n、i)を算出変位R(n−1、i)とするようにしてもよい。但し、jは、2以上n未満の整数である。このようにすることにより、図5に示した速度信号Vに含まれる測定物100の真の変位によって生じる速度成分がa1と、速度信号Vに含まれるレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分a2に対して、見かけの変位の推定値E’は図6aに示すように求まり、このE’を変位データPから減算することにより、変位データPから前回転周期までに生じた見かけの変位を算出変位から除去した算出変位データRが得られる。図より理解されるように、このようにしても、1回転周期分以上の見かけの変位が、算出変位の誤差として累積されるされることを排除することができる。
That is, the difference data D (n, i) obtained for the displacement data P (n, i) of the second and subsequent rotation cycles and all the differences obtained for the same i preceding the difference data D (n, i) The sum of the data D (j, i) is assumed to be an apparent displacement estimated value E ′ (n, i), and P (n, i) −E ′ (n, i) is calculated as the calculated displacement R (n−1, i). You may make it. However, j is an integer of 2 or more and less than n. By doing so, the velocity component generated by the true displacement of the
または、このようにして求めたE’(n、i)に、{i×D(2, i)}/iMaxを減算した値をE”(n、i)とし、P(n,i)−E”(n、i)を算出変位R(n−1、i)とするようにしてもよい。この場合には、速度信号Vに含まれるレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分a2の大きさが一定の場合には、得られる算出変位Rは、前記実施形態の見かけ変位推定データEを用いて求めた算出変位Rと等しいものとなる。すなわち、たとえば、図2に示した速度信号Vに含まれる測定物100の真の変位によって生じる速度成分がa1と、速度信号Vに含まれるレーザビームの光軸と回転体の回転軸との位置ずれや散乱光によって生じる速度成分a2に対して、見かけの変位の推定値E”は図6aに示すように求まり、このE”を変位データPから減算することにより、変位データPから前回転周期までに生じた見かけの変位を算出変位から除去した算出変位データRが得られる。
Alternatively, the value obtained by subtracting {i × D (2, i)} / iMax from E ′ (n, i) thus obtained is set to E ″ (n, i), and P (n, i) − E ″ (n, i) may be the calculated displacement R (n−1, i). In this case, when the magnitude of the velocity component a2 caused by the positional deviation between the optical axis of the laser beam included in the velocity signal V and the rotational axis of the rotating body or the scattered light is constant, the calculated displacement R obtained is This is the same as the calculated displacement R obtained using the apparent displacement estimation data E of the above embodiment. That is, for example, the velocity component generated by the true displacement of the
1:レーザ光源、2:第1ビームスプリッタ、3:音響光学素子、4:第2ビームスプリッタ、5:受光ユニット、6:第3ビームスプリッタ、7:送受光ヘッド、8:ミラー、9:解析装置、10:回転センサ、100:測定物、101:反射マーカ、301:A/D変換器、302:積分ブロック、303:遅延ブロック、304:差分ブロック、305:乗算器、306:遅延ブロック、307:減算ブロック、308:シーケンス制御部、351:A/D変換器、352:ロータリーエンコーダ、353:入力バッファ、354:メモリ、355:CPU、356:出力バッファ。 1: laser light source, 2: first beam splitter, 3: acousto-optic element, 4: second beam splitter, 5: light receiving unit, 6: third beam splitter, 7: light transmitting / receiving head, 8: mirror, 9: analysis Apparatus: 10: rotation sensor, 100: measurement object, 101: reflection marker, 301: A / D converter, 302: integration block, 303: delay block, 304: difference block, 305: multiplier, 306: delay block, 307: Subtraction block, 308: Sequence control unit, 351: A / D converter, 352: Rotary encoder, 353: Input buffer, 354: Memory, 355: CPU, 356: Output buffer
Claims (2)
前記回転体の回転周期を検出する回転周期検出手段と、
前記回転体の1回転周期期間分の前記変位信号の変化量を見かけ変位量単位として算出する見かけ変位量単位算出手段と、
前記変位信号が表す変位量のうちの、前記速度信号に含まれる前記回転体表面の回転軸と垂直な測定対象方向の変位によらない速度成分に起因する成分である見かけ変位量を、前記見かけ変位量単位が1回転周期分の前記見かけ変位量の総和であるとして推定する見かけ変位量推定手段と、
前記変位信号が表す変位量から、前記見かけ変位量を減算して、前記回転体の変位量とする変位算出手段とを有することを特徴とするレーザドップラ振動計。
Based on a displacement signal obtained by irradiating the rotating body with a laser beam from a direction perpendicular to the rotational axis of the rotating body and integrating a speed signal obtained from the Doppler shift amount generated in the incident reflected beam, A laser Doppler vibrometer that measures vibration in a direction perpendicular to the rotation axis,
A rotation period detecting means for detecting a rotation period of the rotating body;
Apparent displacement unit calculation means for calculating the amount of change of the displacement signal for one rotation period of the rotating body as an apparent displacement unit;
Of the displacement amount represented by the displacement signal, the apparent displacement amount, which is a component caused by a velocity component that does not depend on the displacement in the measurement target direction perpendicular to the rotation axis of the surface of the rotating body included in the velocity signal, is the apparent displacement amount. An apparent displacement amount estimating means for estimating that a displacement amount unit is a sum of the apparent displacement amounts for one rotation period;
A laser Doppler vibrometer, comprising: a displacement calculating unit that subtracts the apparent displacement amount from a displacement amount represented by the displacement signal to obtain a displacement amount of the rotating body.
前記回転体の1回転周期期間分の前記変位信号の変化量を見かけ変位量単位として算出するステップと、
前記変位信号が表す変位量のうちの、前記速度信号に含まれる前記回転体表面の回転軸と垂直な測定対象方向の変位によらない速度成分に起因する成分である見かけ変位量を、前記見かけ変位量単位が1回転周期分の前記見かけ変位量の総和であるとして推定するステップと、
前記変位信号が表す変位量から、前記見かけ変位量を減算して、前記回転体の変位量とするステップとを有することを特徴とする変位算出方法。 Based on a displacement signal obtained by irradiating the rotating body with a laser beam from a direction perpendicular to the rotational axis of the rotating body and integrating a speed signal obtained from the Doppler shift amount generated in the incident reflected beam, In a laser Doppler vibrometer that measures vibration in a direction perpendicular to the rotation axis, a displacement calculation method for calculating displacement in a direction perpendicular to the rotation axis of the surface of the rotating body,
Calculating the amount of change of the displacement signal for one rotation period of the rotating body as an apparent displacement unit;
Of the displacement amount represented by the displacement signal, the apparent displacement amount, which is a component caused by a velocity component that does not depend on the displacement in the measurement target direction perpendicular to the rotation axis of the surface of the rotating body included in the velocity signal, is the apparent displacement amount. Estimating a displacement unit as a sum of the apparent displacements for one rotation period;
Subtracting the apparent displacement amount from the displacement amount represented by the displacement signal to obtain a displacement amount of the rotating body.
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