JP2011021930A - Waveform observation apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁波パルスを用いて対象までの距離、相対速度、対象の反射係数等を計測する波形観測装置及び方法に関する。 The present invention relates to a waveform observation apparatus and method for measuring a distance to a target, a relative speed, a reflection coefficient of the target, and the like using an electromagnetic wave pulse.
テラヘルツ時間領域分光法において、テラヘルツパルス発生用ポンプ光に対して、測定時間窓となるテラヘルツ検出用プローブ光を時間遅延走査させるのに、機械的ステージを用いることなく、2台のフェムト秒レーザ光源を用いる分光計測装置が知られている(例えば、特許文献1)。 In terahertz time domain spectroscopy, two femtosecond laser light sources without using a mechanical stage to time-delay scan terahertz detection probe light serving as a measurement time window with respect to terahertz pulse generation pump light There is known a spectroscopic measurement apparatus using the above (for example, Patent Document 1).
この分光計測装置によれば、ポンプ光用フェムト秒レーザのパルス周期と、プローブ光用フェムト秒レーザのパルス周期とをそれぞれ高度に安定化させながら、互いに僅かに異ならせる。これにより両パルス間の時間遅延タイミングは、パルス毎に自動的にずれていくために、機械的ステージを用いることなく、時間的に拡大されたテラヘルツ・パルスが高速サンプリング測定されるので、高分解・高速測定することができる。 According to this spectroscopic measurement device, the pulse period of the femtosecond laser for pump light and the pulse period of the femtosecond laser for probe light are made slightly different from each other while being highly stabilized. As a result, the time delay timing between the two pulses is automatically shifted for each pulse, so the time-expanded terahertz pulse is measured at high speed without using a mechanical stage.・ High speed measurement is possible.
しかしながら、上記従来の分光計測装置によれば、2台のフェムト秒レーザのパルス周期の差を一定値に保持するようにパルス繰り返し周波数の周波数制御を行う必要があるため、計測対象が移動する場合、高精度で波形を計測することができないという問題点があった。 However, according to the above-described conventional spectroscopic measurement device, it is necessary to perform frequency control of the pulse repetition frequency so that the difference between the pulse periods of the two femtosecond lasers is maintained at a constant value. There was a problem that the waveform could not be measured with high accuracy.
上記問題点を解決するために本発明は、パルス送信の繰り返し周波数を発振し、前記繰り返し周波数でパルスを発生させ、発生したパルスを計測対象へ送信し、計測対象から反射したパルスを受信し、受信されたパルスの波形を取得する波形観測装置において、計測対象との相対関係に基づいて、パルス送信の繰り返し周波数のパラメータを設定することを要旨とする波形観測装置である。 In order to solve the above problems, the present invention oscillates a repetition frequency of pulse transmission, generates a pulse at the repetition frequency, transmits the generated pulse to a measurement target, receives a pulse reflected from the measurement target, In the waveform observation device for acquiring the waveform of a received pulse, the waveform observation device is configured to set a parameter of a repetition frequency of pulse transmission based on a relative relationship with a measurement target.
本発明によれば、計測対象との相対関係に基づいて、パルス送信の繰り返し周波数のパラメータを設定することができるので、相対関係が変化する移動体を計測対象とした反射パルスの波形を高精度で観測することができるという効果がある。 According to the present invention, the pulse transmission repetition frequency parameter can be set based on the relative relationship with the measurement target, so that the reflected pulse waveform with the relative relationship changing as the measurement target is highly accurate. There is an effect that it can be observed with.
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、電磁波パルスの周波数として、テラヘルツ波(0.1THz〜10THz、1THz=1012 Hz)を用いた実施形態である。テラヘルツ波は、電波と光との境界領域の電磁波であり、電波と光の双方の性質を有する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below is an embodiment using terahertz waves (0.1 THz to 10 THz, 1 THz = 10 12 Hz) as the frequency of the electromagnetic wave pulse. A terahertz wave is an electromagnetic wave in a boundary region between radio waves and light, and has properties of both radio waves and light.
図1は、本発明に係る波形観測装置の実施形態の構成を示すブロック図である。図1において、波形観測装置1は、パルスの繰り返し周波数を発生する繰り返し周波数発生器2と、繰り返し周波数発生器2が発生した繰り返し周波数で100fs(1fs=10-15 s)程度のパルス幅を有するフェムト秒パルス光を発生するフェムト秒パルスレーザを用いたパルス発生器3と、フェムト秒パルス光をテラヘルツパルス波に変換して計測対象へ送信するパルス送信器4と、フェムト秒パルス光を励起用パルス光21と同期検波用パルス光22に分割するハーフミラー5と、ミラー6と、送受信テラヘルツパルス波の方向を走査するビーム走査機構7と、計測対象で反射したテラヘルツパルス波を受信して電流パルスに変換するパルス受信器8と、繰り返し周波数発生器2の周波数を制御する周波数制御部9と、受信波形を取得する波形取得部15と、距離計測部16と、波形計測部17と、出力部18と、対象別送信パラメータ算出部19とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a waveform observation apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a waveform observation apparatus 1 has a repetition frequency generator 2 that generates a repetition frequency of a pulse, and a pulse width of about 100 fs (1 fs = 10 −15 s) at the repetition frequency generated by the repetition frequency generator 2. A
繰り返し周波数発生器2は、複数の周波数F1,F2,…,FNを発振する発振器10と、発振器10が発振した周波数を切り替えて出力する切り替え器11とを備える。
The repetition frequency generator 2 includes an
周波数制御部9は、発振器10を制御する発振器制御部12と、時分割周波数パタン設定部13と、切り替え器11を制御する切り替え制御部14とを備える。
The
パルス発生器3は、例えば、チタン添加サファイアレーザ(Ti:Al2O3)を用いると、パルス幅12〜100fs,パルス繰り返し周波数10〜80MHz,出力500mW〜2Wが得られる。また、パルス発生器3として、ファイバーレーザを用いると、パルス幅502〜100fs,パルス繰り返し周波数10〜50MHz,出力30〜300mWが得られる。
For example, when the
パルス発生器3が発生するパルス光の波長は、フェムト秒パルス光をテラヘルツ波に変換する半導体基板(例えば、GaAs)のバンドギャップ(GaAsの場合、Eg=1.42eV)に相当する光の波長以下であり、図2を参照して後述するLT−GaAs基板にフォトキャリアを励起することができる波長である。
The wavelength of the pulsed light generated by the
波形取得部15は、パルス受信器8が受信したテラヘルツパルス波の波形を合成する。パルス受信器8は、テラヘルツパルス波を後述するタイムゲートでサンプリングした振幅サンプル値を順次出力するので、波形取得部8は、各振幅サンプル値を繋げてテラヘルツパルス波の受信波形を合成する。
The
距離計測部16は、波形取得部15が取得した受信波形に基づいて、計測対象までの距離(dgd)を計測する。波形計測部17は、波形取得部15が取得した受信波形の振幅値、波形形状、及び位相を計測し、出力部18へ出力する。出力部18は、波形計測部17が計測した受信波形の振幅値、波形形状、及び位相を図示しない上位装置へ出力する。
The
対象別送信パラメータ算出部19は、距離計測部16で計測した距離が異なるそれぞれの対象物別に、繰り返し周波数発生器2が発生する繰り返し周波数のパラメータを算出し、算出したパラメータを周波数制御部9へ出力する。周波数制御部9は、対象別送信パラメータ算出部19から入力したパラメータに従って、発振器10及び切り替え器11を制御する。この結果、パルス発生器3が発生するパルスの繰り返し周波数が制御され、ひいては、パルス送信器4が計測対象へ送信するテラヘルツパルス波の繰り返し周波数が制御される。
The transmission
図2は、パルス送信器4の詳細例を説明する斜視図である。パルス送信器4は、励起用パルス光21を収束させるレーザ収束レンズ31と、発生したテラヘルツパルス波を収束させるシリコンレンズ32と、低温成長させたGaAs基板であるLT−GaAs基板33と、アンテナ給電線を兼ねる一対の電極34,35とを備えている。電極34,35との間のギャップの幅dは、例えば5μm〜10μmであり、その電極は微小ダイポールアンテナとして作用する。電極34,35間にバイアス電圧Vb(DC〜10kHz,20V程度)を供給するバイアス37が接続されている。この電極34,35のギャップへ励起用パルス光21を照射すると、GaAsの光電効果によりフォトキャリアが生成され、さらにバイアス37の印加電圧によってフォトキャリアが加速されるため、瞬時電流が流れる。この電流の時間微分に比例した電磁波(ETHz(t)∝∂J/∂t)が電極34,35にテラヘルツパルス波として発生し、シリコンレンズ32により放射される。LT−GaAs基板33の条件は、キャリア寿命が数psであることが好ましい。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a detailed example of the
このように、パルス送信器4が送信する電磁波パルスの周波数帯域をテラヘルツ波(0.1THz〜10THz、1THz=1012 Hz)としたので、揺動するプリズムやポリゴンミラー等の光学的な走査機構をビーム走査機構7に用いることができるようになり、比較的簡単な機構によりテラヘルツパルス波の放射方向を走査することができるという効果がある。
Thus, since the frequency band of the electromagnetic wave pulse transmitted by the
図3は、パルス受信器8の詳細例を説明する斜視図である。パルス受信器8は、パルス送信器4と基本的に同じ構造のものを用いる。パルス送信器4との相違は、電極34,35間にバイアス37を接続する代わりに、電流アンプ36が接続されていることである。パルス受信器8において、LT−GaAs基板33上の電極34,35は、同様にその電極間に例えば5〜10μmの幅を有しており、その電極はテラヘルツ波帯で動作する微小ダイポールアンテナとして作用する。レーザ収束レンズ31で収束された同期検波用パルス光22を受光してフォトキャリアが生成されたときに、シリコンレンズ32で収束されたテラヘルツ波が入射すると、テラヘルツ波の電界がダイポールアンテナに生じる光電流に変換されてテラヘルツパルス波を受信することができる。これは、テラヘルツ波形を検出するために同期検波用パルス光で同期検波を行っていることになる。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a detailed example of the pulse receiver 8. The pulse receiver 8 has basically the same structure as the
ここで同期検波の原理を説明する。同期検波用パルス光22のパルス幅が例えば300fsのとき、すなわちタイムゲートは300fsより短い時間(30fs程度の分解能)で同期検波をすることができる。テラヘルツパルス波のパルス幅をたとえば1000fsと設定した場合、送信パルスの繰り返し周波数を少しずつ変化させることによりタイムゲートを少しずつ遅延させてサンプリングする。こうしてサンプリングした各サンプル点をつなげることにより、テラヘルツパルス波の波形を観測することができる。この技術は、テラヘルツ時間領域分光法(TDS)と呼ばれている。
Here, the principle of synchronous detection will be described. When the pulse width of the synchronous
次に、図1〜図5を参照して、波形観測装置1の動作を説明する。まず以下の説明で使用する記号を定義する。 Next, the operation of the waveform observation apparatus 1 will be described with reference to FIGS. First, the symbols used in the following description are defined.
d1:最小検知距離
d2:最大検知距離
dgd:物体検知距離(計測対象物までの距離)
dmin :検知分解能(通常、システム要求により定まる)
F:パルスの繰り返し周波数
c:光速
Nitg :サンプリング点数(通常、波形観測の場合には、1000と設定する)
次いで、波形観測装置1がパルス送信する繰り返し周波数の変化パタンをパタン1からパタン3まで定義する。パタン1は、対象物までの距離を計測して、物体検知距離dgdを取得するための周波数変化パタンである。パタン2は、物体検知距離dgdを取得した後、距離dgdにある対象物からの精密な反射波形を取得するための周波数変化パタンである。パタン3は、移動体検知用の周波数パタンであり、パルス送信の繰り返し周期に相当する時間内に、物体検知距離dgdを取得済みの計測対象が移動可能性のある距離Δdmに基づいて、周波数を変化させるパタンである。
d1: Minimum detection distance d2: Maximum detection distance dgd: Object detection distance (distance to the measurement object)
dmin: Detection resolution (usually determined by system requirements)
F: pulse repetition frequency c: speed of light Nitg: number of sampling points (usually set to 1000 for waveform observation)
Next, a change pattern of the repetition frequency for pulse transmission by the waveform observation apparatus 1 is defined from pattern 1 to
波形観測装置1が動作を開始すると、最初にパルス送信の繰り返し周波数をパタン1で変化させる。このパタン1では、最大検知距離d2から最小検知距離d1の間に、計測対象物があるか否かと、計測対象物があれば、計測対象物までの距離dgdを求めるために使用する。 When the waveform observation apparatus 1 starts operation, the pulse transmission repetition frequency is first changed by the pattern 1. In this pattern 1, whether there is a measurement object between the maximum detection distance d2 and the minimum detection distance d1, and if there is a measurement object, it is used to obtain the distance dgd to the measurement object.
波形観測装置1から距離dに存在する計測対象物まで、テラヘルツパルス波が往復する時間は、2・d/cである。従って、2・d/cの周期でパルス発生器3がフェムト秒パルス光を発生すると、計測対象物で反射したテラヘルツパルス波がパルス受信器8に入射するタイミングで、次のフェムト秒パルス光がハーフミラー5,ミラー6で反射されて同期検波用パルス22としてパルス受信器8へ入射することができる。
The time for the terahertz pulse wave to reciprocate from the waveform observation apparatus 1 to the measurement object existing at the distance d is 2 · d / c. Therefore, when the
従って、パタン1では、次に示す式(1)、(2)で示される初期周波数Fsと終端周波数Feとの間で連続的に周波数を変化させるように、周波数制御部9が繰り返し周波数発生器2を制御する。これにより、最小検知距離d1と最大検知距離d2との間に計測対象物が存在すると、物体検知距離dgdが取得される。
距離計測部16は、時分割周波数パタン設定部13を制御して、式(1)、(2)で示される初期周波数Fsと終端周波数Feとの間で連続的に周波数を変化させながら、波形取得部15が取得した波形を監視する。そして、波形が取得されたタイミングの周波数から、波形観測装置1と計測対象物までの距離である物体検知距離dgdを算出する。距離計測部16は、算出した物体検知距離dgdを対象別送信パラメータ算出部19へ出力する。
The
物体検知距離dgdが取得されると、次いで、波形観測装置1は、計測対象物からの精密な反射波形を観測するために、パタン2でパルス送信する。パタン2では、物体検知距離dgdの前後に、検知分解能dmin ×サンプリング点数Nitg/2の幅を検出範囲とする。従って、パタン2における初期周波数Fsは、式(3)となり、終端周波数Feは、式(4)となる。
また、繰り返し周波数にそれぞれ周波数変調を行う際の変調周波数ΔFは、検知分解能dmin と、変調周期Tsrch、周波数変調の初期周波数f0、周波数変調の終端周波数f1,サンプリング取得数Nitg 、各サンプル蓄積数Nsum 、サンプリング周波数Fspl で決定され、例えば、次に示す式(5)と決まり、検知分解能dmin と、サンプリング周波数Fspl に基づいて、変調周波数ΔFが決定される。
パタン3は、物体検知距離dgdが取得された計測対象物のサンプリング時間内に移動可能性のある距離Δdmを考慮した繰り返し周波数の変化方法であり、式(6)、(7)を参照して後述する。
The
切り替え制御部14は、パタン1からパタン3までの複数の周波数パタンを所定の時間内(例えば、10μs)で切り替えながら、周波数選択するように、切り替え器11へ指示する。このように本実施形態の波形観測装置1は、計測対象との距離、相対速度、反射係数などの計測対象との相対関係に基づいて、パルス送信の繰り返し周波数のパラメータを設定しているので、計測対象が移動する場合であっても、高精度に波形を観測することができるという効果がある。
The switching
なお、個々の周波数パタンの計測時間は、標準1μsで、周波数多重数は、5個(切り替え時間は1μs)とする。なお、切り替え制御部14は、時分割周波数パタン設定部13からの指示を優先し、物体検知距離dgdが検出された物体の精密測定を行う場合には、対象別送信パラメータ算出部19の指示により動作する。
The measurement time for each frequency pattern is 1 μs as standard, and the number of frequency multiplexing is 5 (switching time is 1 μs). Note that the switching
図4は、切り替え制御部14による周波数選択制御の例を示す図である。図中の符号41,42,43がそれぞれの周波数パタンを示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of frequency selection control by the switching
対象別送信パラメータ算出部19は、物体検知距離dgdにおける周波数変調方法として、物体検知距離ddgのサンプリング時間内における計測対象が移動可能性のある距離(以下、移動可能距離Δdm)を相対速度とサンプリング時間との積により推定する。尚、相対速度は、物体検知距離ddgのサンプリング時間における変化により求めることができるが、精度を高めるために、複数値の平均から算出してもよい。
The transmission
そして移動可能距離をΔdmとしたときに、例えば、次に示す式(6)、式(7)で示される初期周波数Fsから終端周波数Feの間で周波数変調するように、周波数制御部9へ指示を送信する。この周波数パタンをパタン3と呼ぶ。
パタン3では、計測対象の移動可能距離を考慮してパルス送信の繰り返し周波数を補正しているために、一旦検出した移動体の位置を追跡する場合に、パタン1やパタン2よりも周波数変調帯域を減少できるため、短時間で物体検知距離dgdを検知することができるという効果がある。また計測対象のテラヘルツパルス波の反射係数が低く、結果としてパルス受信器8の出力が弱い場合には、積分を増やすため、切り替え器11へ送信時間を調節する。たとえば、初期切り替え待機時間1μsで、パルス発生器3のパルス発生周期が10ns(同期周波数が10MHz)とすると、100サンプリング可能である。このとき、例えば受信信号に十分な振幅が得られない場合は、待機時間を変更することで、サンプリング数を増加することでS/Nを向上させることができる(図4)。従って、テラヘルツパルス波の反射係数が低い計測対象も正確に検出することができるという効果がある。生成した周波数パタンは、発振器制御部12及び切り替え制御部14へ出力する。
In
時分割周波数パタン設定部13は、切り替え制御部14と発振器制御部12、距離計測部16の計測対象までの距離と、時間差分による相対速度と周波数パタンの関連性に基づいて波形計測に関する周波数パタン(パタン2及びパタン3)の切り替え方法を決定する。
The time division frequency pattern setting unit 13 is a frequency pattern for waveform measurement based on the relationship between the switching
計測対象に応じた検知分解能でサンプリングを行うため、計測対象が移動する場合は相対速度も含めて制御する。例えば、波形観測装置1に対して計測対象が相対速度v=10km/h(2.7m/s)で移動している場合、検知分解能dres の距離を移動する時間は、Δmv=dres /vとなる。 Since sampling is performed with a detection resolution corresponding to the measurement target, control is performed including the relative speed when the measurement target moves. For example, when the object to be measured is moving at a relative speed v = 10 km / h (2.7 m / s) with respect to the waveform observation apparatus 1, the time for moving the distance of the detection resolution dres is Δmv = dres / v. Become.
各周波数パタン(パタン2、パタン3)は、Δmvの間隔以下でサンプリングする必要がある。例えば図5のように周波数を切り替えるとよい。図5に示すパタンA(パタン2、パタン3のいずれでもよい)は相対速度が小さく、サンプリング周期がゆっくりでよく、積分時間を長く取る特徴が必要なもの、パタンB(パタン2、パタン3のいずれでもよい)は相対速度が大きいためサンプリング周期が早く、積分時間は短くて良いものを示している。制御を簡単にするために、図5に示すように、複数の周波数パタンと必要サンプリング周期のもっとも短い周期に合わせて多重化しても良い。以上のように、時分割周波数パタン設定部13は、各周波数パタンの時間切り替え方法を切り替え制御部14へ送信する。
Each frequency pattern (pattern 2, pattern 3) needs to be sampled at intervals of Δmv or less. For example, the frequency may be switched as shown in FIG. Pattern A (which may be either pattern 2 or pattern 3) shown in FIG. 5 has a small relative speed, a slow sampling cycle, and a characteristic that requires a long integration time. Pattern B (pattern 2 and pattern 3) (Any) may indicate that the sampling rate is fast and the integration time is short because the relative speed is large. In order to simplify the control, as shown in FIG. 5, multiplexing may be performed in accordance with a plurality of frequency patterns and the shortest necessary sampling period. As described above, the time division frequency pattern setting unit 13 transmits the time switching method of each frequency pattern to the switching
このように対象別送信パラメータ算出部19と時分割周波数パタン設定部13と周波数制御部9とが協働して、計測対象までの距離、計測対象との相対速度、及び計測対象の反射係数の計算結果に基づいて、発振器10が発振するパルス送信の繰り返し周波数の、多重数、変調周波数帯域、及び変調時間を設定しているので、計測対象が移動体であっても高精度な波形観測を行うことができるという効果がある。
In this way, the transmission
図6は、実施形態における波形観測装置1の動作を通して説明するフローチャートである。まず、ステップ(以下、ステップをSと略す)1において、発振器制御部12から基本パタン(パタン1、及びパタン2)を発振器10のF1〜F2に送信する。次いで、S2において、発振器10がパルス発生の繰り返し周波数の発振動作(F1,F2)を開始する。次いで、S3において、切り替え器11が発振器10の信号を切り替えてパルス発生器3へ出力する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the waveform observation apparatus 1 according to the embodiment. First, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 1, the
次いでS4において、パルス発生器3からフェムト秒パルス光を発射する。S5において、パルス送信器4がテラヘルツパルス波を送信する動作を開始し、波形観測装置1から計測対象へテラヘルツパルス波を送信する。送信されたテラヘルツパルス波は、計測対象で反射され、波形観測装置1に戻ってくる。
Next, in S4, femtosecond pulsed light is emitted from the
次いでS6において、パルス発生器3が発射するフェムト秒パルス光に同期して、パルス受信器8がテラヘルツパルス波の受信動作を開始する。次いでS7において、波形取得部15で波形計測を行う。次いでS8において、距離計測部16が計測対象までの距離算出を行い、対象別送信パラメータ算出部19に基づいて、周波数パタンとしてパタン3を生成する。
Next, in S6, the pulse receiver 8 starts receiving the terahertz pulse wave in synchronization with the femtosecond pulsed light emitted by the
次いでS9において、対象別送信パラメータ算出部19の出力に基づいて、発振器制御部12の設定を変更し、新たなパタンを生成する。
Next, in S9, the setting of the
S10において、時分割周波数パタン設定部13において、切り替えタイミングの設定方法を算出し、切り替え制御部14において、時分割周波数パタン設定部13と対象別送信パラメータ算出部19の出力にしたがって、生成された新たな周波数パタン切り替え方法で、次回動作時の切り替えを行う。S11において、動作を継続する場合はS2へ戻り、そうでなければ終了する。
In S10, the time division frequency pattern setting unit 13 calculates the switching timing setting method, and the switching
次に、本発明に係る波形観測装置の適用事例を説明する。例えば本実施形態の波形観測装置を空港セキュリティ用途に用いた場合は、検知距離が確定でき、最小検知距離d1は、設置高さや人の最高身長、最大検知距離d2はセキュリティ監視エリアの大きさで例えば30mとする。また、検知分解能dmin は、爆薬物検査を行う場合は細かい分解能による波形観測と周波数変換が必要なため、10μm、人の移動可能性のある領域は歩行者の移動可能速度程度とすると、必要な周波数変調のパラメータが決定される。さらに個々の測定対象物(ターゲット)を統合することで、周波数パタンを決定できる。 Next, application examples of the waveform observation apparatus according to the present invention will be described. For example, when the waveform observation apparatus of this embodiment is used for airport security applications, the detection distance can be determined, the minimum detection distance d1 is the installation height, the maximum height of the person, and the maximum detection distance d2 is the size of the security monitoring area. For example, it is 30 m. In addition, the detection resolution dmin is required when the explosive test is performed, and waveform observation and frequency conversion with a fine resolution are required. Therefore, the area where human movement is possible is about the pedestrian movement speed. Frequency modulation parameters are determined. Furthermore, a frequency pattern can be determined by integrating individual measurement objects (targets).
また、本実施形態の波形観測装置を車両等の製品組立工場に用いた場合は、工場ラインでの一工程において、塗装や鉄板、プラスチック等のボディの空隙や劣化、亀裂検査、可動系の部品にかかる金属磨耗等にテラヘルツパルス波を利用することが考えられ、その場合においても計測対象の位置や速度等はほぼ一定であること多いことが考えられる。さらに車型に応じた周波数選択を行うことで検査が高速に行える。 In addition, when the waveform observation apparatus of this embodiment is used in a product assembly factory such as a vehicle, in one process on the factory line, voids and deterioration of the body such as painting, iron plate, plastic, crack inspection, movable parts, etc. It is conceivable to use a terahertz pulse wave for metal wear and the like, and even in such a case, the position, speed, etc. of the measurement target are often almost constant. Furthermore, inspection can be performed at high speed by selecting the frequency according to the vehicle type.
また、本実施形態の波形観測装置を車両周囲センサに用いた場合は、前方を検出する場合は検知距離及び相対速度が可変となる。本原理の特徴からなるべくエリアおよび周波数変調幅を絞った方が利用効率が高くなるため、計測対象までの距離と相対速度、加速度に応じて移動可能性のある領域Δdmを絞って計測する。路面を検出する場合は検知距離がほぼ一定であり、本手法をもちいると計測範囲及び相対速度の領域が小さくなり、簡易な構成で素早く対象からのテラヘルツパルス波を取得することができる。 Moreover, when the waveform observation apparatus of this embodiment is used for a vehicle surrounding sensor, the detection distance and the relative speed are variable when detecting the front. Since the use efficiency is higher when the area and the frequency modulation width are reduced as much as possible from the features of the present principle, measurement is performed by reducing the movable region Δdm according to the distance to the measurement object, the relative speed, and the acceleration. When the road surface is detected, the detection distance is almost constant. When this method is used, the measurement range and the relative velocity area are reduced, and a terahertz pulse wave from the target can be quickly acquired with a simple configuration.
1 波形観測装置
2 繰り返し周波数発生器
3 パルス発生器
4 パルス送信器
5 ハーフミラー
6 ミラー
7 ビーム走査機構
8 パルス受信器
9 周波数制御部
10 発振器
11 切り替え器
12 発振器制御部
13 時分割周波数パタン設定部
14 切り替え制御部
15 波形取得部
16 距離計測部
17 波形計測部
18 出力部
19 対象別送信パラメータ算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveform observation apparatus 2
Claims (5)
前記発振器の周波数を制御する周波数制御手段と、
前記発振器による繰り返し周波数でパルスを発生させるパルス発生手段と、
パルス発生手段が発生した前記パルスを計測対象へ送信するパルス送信手段と、
計測対象から反射したパルスを受信するパルス受信手段と、
受信されたパルスの波形を取得する波形取得手段と、を備えた波形観測装置であって、
前記周波数制御手段は、計測対象との相対関係に基づいて、前記発振器が発振する周波数のパラメータを設定することを特徴とする波形観測装置。 An oscillator that oscillates the repetition frequency of pulse transmission;
Frequency control means for controlling the frequency of the oscillator;
Pulse generating means for generating pulses at a repetition frequency by the oscillator;
Pulse transmitting means for transmitting the pulse generated by the pulse generating means to a measurement object;
Pulse receiving means for receiving the pulse reflected from the measurement object;
A waveform acquisition device including a waveform acquisition means for acquiring a waveform of a received pulse,
The waveform control apparatus, wherein the frequency control means sets a parameter of a frequency at which the oscillator oscillates based on a relative relationship with a measurement target.
前記周波数制御手段は、前記移動可能な距離に基づいて前記発振器の周波数を補正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の波形観測装置。 A transmission parameter calculation unit for each object that estimates a distance that the measurement object can move within a time corresponding to the period of the pulse transmission;
The waveform observation apparatus according to claim 1, wherein the frequency control unit corrects the frequency of the oscillator based on the movable distance.
計測対象との相対関係に基づいて、パルス送信の繰り返し周波数のパラメータを設定することを特徴とする波形観測方法。 In a waveform observation method for oscillating a repetition frequency of pulse transmission, generating a pulse at the frequency, transmitting the pulse to a measurement target, receiving a pulse reflected from the measurement target, and acquiring a waveform of the received pulse,
A waveform observation method, wherein a parameter of a repetition frequency of pulse transmission is set based on a relative relationship with a measurement target.
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