JP2641928B2 - ダブルパルスホログラフィによる振動計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明はダブルパルスホログラフィによる振動計測方
法に関し、特に被測定物の各点に於ける振幅即ち振動変
位量を好適に計測可能なダブルパルスホログラフィによ
る振動計測方法に関する。

〈従来の技術〉 従来から、例えばエンジン等の振動体の振動モード等
をホログラフィを用いて計測する方法が種々提案されて
いる。例えば、特開昭58−100719号公報には、異なる２
方向から各々ダブルパルスレーザ光を被測定物に照射す
ると共に１枚の写真乾板に参照光を所定の角度で照射す
ることにより、参照光及び被測定物からの物体光から振
動変位の等高線を表わす干渉縞及び振動方向を表わす干
渉縞を同時にこの写真乾板にホログラムとして記録し、
上記２方向に対応する方向から参照光をこのホログラム
に照射することにより、選択的に上記等高線或いは振動
方向を表わす干渉縞を再生するダブルパルスホログラフ
ィによる振動計測方法が開示されている。

しかるに、このような振動体に於ける振幅即ち振動の
変位量を測定することは重要であり、上記した方法では
例えば複雑な形状をなすエンジン等に於ては計測点の法
線方向を特定できず、この法線とレーザ光とのなす角が
不明であることから干渉縞の数を数えても被測定物の各
点に於ける振幅を必ずしも好適に求めることができない
問題があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目
的は、被測定物の振動変位量を好適かつ容易に求めるこ
とができるダブルパルスホログラフィによる振動計測方
法を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、ダブルパルスレ
ーザ光源から被測定物の振動周期に応じた時間間隔で２
回発生するパルスレーザ光をビームスプリッタにて参照
光と前記被測定物に向けて照射する照明光とに分割し、
ホログラム用受光手段をもって前記物体光及び前記参照
光を受光することによりホログラムを作成するダブルパ
ルスホログラフィによる振動計測方法であって、異なる
複数の方向から各々別の前記受光手段に前記ホログラム
を作成する過程と、前記複数のホログラムを画像合成す
る過程とを有することを特徴とするダブルパルスホログ
ラフィによる振動計測方法を提供することにより達成さ
れる。

〈作用〉 このようにすれば、被測定物表面の法線方向が不明で
あっても各ホログラムを合成することで実際の各点に於
ける変位量を容易にかつ好適に求めることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳し
く説明する。

第１図は本発明に基づく振動計測装置の構成を示すブ
ロック図である。被測定物１には発振器２から増幅器３
及び加振器４を介して所定の周期の振動が加えられるよ
うになっている。また、被測定物１には、増幅器６を介
してオシロスコープ７に接続された振動検出器５が付設
され、該検出器からの信号によりオシロスコープ７に被
測定物１の振動波形が表示されるようになっている。増
幅器６の出力側はトリガ装置８にも接続され、その出力
信号が該トリガ装置に入力されるようになっている。こ
のトリガ装置８の出力側は、例えばルビーレーザ発生装
置であって良いダブルパルスレーザ光源11に接続され、
該光源から所定のタイミングでレーザ光を発射させるよ
うになっている。トリガ装置８の出力側はオシロスコー
プ７にも接続され、該スコープにトリガパルスが表示さ
れるようになっている。ダブルパルスレーザ光源11は光
検出器９に接続され、光検出器９の出力側はオシロスコ
ープ７に接続され、該スコープにレーザ光の発射信号が
表示されるようになっている。

尚、トリガ装置８は、ダブルパルスレーザ光源11から
振動検出器５からの信号に基づき被測定物１の振動変位
量が０或いは正負いずれか最大となる位置で１発目のレ
ーザ光を発射し、その後1/4周期遅らせて２発目のレー
ザ光を発射するように光源11のトリガ信号に対するタイ
ムラグを考慮した時間に該光源に対してトリガ信号を出
力するようになっている。

一方、ダブルパルスレーザ光源11から発射されるレー
ザ光の光路には、互いに対称位置に設けられた第１及び
第２のビームスプリッタ13及び14に向けて選択的に光路
を変向する光路選択手段としての回転鏡12が設けられて
いる。この回転鏡12により形成される第１の光路Ｑでは
上記したビームスプリッタ13によりレーザ光が第１の参
照光及び第１の照明光として２分割される。そして、第
１の参照光はミラー15を介して第１のホログラム用受光
手段としてと写真乾板16に照射される。また、第１の照
明光はミラー17及び凹レンズ19を介して被測定物１に照
射される。そして、被測定物１からの物体光が第１の乾
板16の受光面16aに照射されるようになっている（第１
のユニット）。

一方、回転鏡12により形成される第２の光路Ｒには上
記ビームスプリッタ13と同様にビームスプリッタ14が設
けられ、その一部を反射してミラー22を介して写真乾板
16と同様の写真乾板23に向けて照射するようになってい
る。また、ビームスプリッタ14を通過したレーザ光はミ
ラー24及び凹レンズ25を介して被測定物１に照射され、
その物体光が写真乾板23の受光面23aに照射されるよう
になっている（第２のユニット）。

ここで、写真乾板16と写真乾板23の各受光面16a、23a
がその延長線上にて互いに所定の角度をなす位置に各乾
板16、23が配置されている。また、被測定物１への照明
光と、この照明光により被測定物１から各受光面16a、2
3aに至る物体光とのなす角が共にαとなるように各光学
素子が配置されている。

実際に各乾板16、23にダブルパルスホログラフィによ
る干渉縞を有する像を記録し、ホログラムを作成するに
は、まず回転鏡２を回転させることにより第１の光路Ｑ
を選択し、被測定物１の振動周期に同期させてダブルパ
ルスレーザ光を照明光として被測定物１に、また参照光
として乾板16に照射し、この乾板16に像を記録し、第１
のホログラムを作成する。次に、回転鏡12を回転させ第
２の光路Ｒを選択し、上記同様に乾板23に第２のホログ
ラムを作成する。

そして、第２図に示すように、ホログラム像再生装置
26をもって各ホログラムから３次元像を再生し、この再
生像を画像解析装置27をもって各々数値解析し（第３図
の符号30及び31）、振動モード作成装置28にて両再生像
から得られた被測定物１の各点の見かけの変位量ａ、ｂ
を計算して合成画像を作成する（第３図の符号32）。
尚、画像解析装置27には、上記再生像の各点が正負いず
れの方向に変位しているかを決定するための位相情報が
入力される。

このとき、第４図に示すように、被測定物１の表面1a
が位置Ｆから位置Ｇに変位した場合、被測定物１表面の
或る任意の点Ｏに注目して第１の光路Ｑに於ける照明光
と、この照明光により被測定物１から受光面16aに至る
物体光とのなす角がαであるので、 ａ＋ａ・sin α＝ｎλ から、乾板16側の見かけの変位量ａ（第４図）を求める
ことができ、また同様に乾板23側の見かけの変位量ｂも
求めることができる。ここで、ｎはホログラムの干渉縞
の数、λはレーザ光の波長である。

そして、第５図に良く示すように、被測定物１の点Ｏ
に於ける変位量をｄとすると、乾板16側のホログラムか
ら計算された見かけの変位量ａと乾板23側のホログラム
から計算された見かけの変位量ｂとが三角形の２辺をな
すことから、 となり、実際の変位量ｄは、 から容易に求めることができる。ここで、ｃは上記三角
形の他の一辺、Ｓは上記三角形（第５図）の面積、θは
点Ｏと各乾板16、23とを結ぶ線（光路）同士のなす角で
ある。

従って、表面1aの法線方向が不明であっても容易に振
幅即ち振動変位量を求めることができる。

尚、本実施例では回転鏡を回転させ第１及び第２の光
路を形成可能としたが、ビームスプリッタ、ミラー、レ
ンズ及び写真乾板からなる上記同様のユニットをもう１
組設け、各ユニットの乾板受光面を互いに所定の角度を
なすような３方向に配置すれば、被測定物１の振動を立
体的に捕えることができ、一層好適に振動の変位量を計
測することが可能となる。

［発明の効果］ このように本発明によれば、被測定物の表面形状が複
雑であっても、即ちその表面に於ける法線方向が不明で
あっても、異なる複数の方向からダブルパルスレーザ光
を被測定物に向けて照射し各々ホログラムを作成し、各
ホログラムの再生像を合成することで、その振動変位量
を容易に、かつ好適に計算できることから被測定物の振
動状態を解析する上で多大の効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された振動計測装置の構成を模式
的に示すブロック図である。 第２図は本発明が適用された振動計測装置の再生装置の
構成を模式的に示すブロック図である。 第３図は画像解析されたホログラム再生像のコンピュー
タ処理画像及びその合成画像を模式的に示す図である。 第４図及び第５図は被測定物の表面部分のみを拡大して
示す模式図である。 １……被測定物、1a……表面 ２……発振器、３……増幅器 ４……加振器、５……振動検出器 ６……増幅器、７……オシロスコープ ８……トリガ装置、９……光検出器 11……パルスレーザ光源 12……回転鏡 13、14……ビームスプリッタ 15……ミラー、16……乾板 16a……受光面、17……ミラー 19……凹レンズ、22……ミラー 23……乾板、23a……受光面 24……ミラー、25……凹レンズ 26……ホログラム像再生装置 27……画像解析装置、28……振動モード作成装置 30〜32……コンピュータ処理画像

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダブルパルスレーザ光源から被測定物の振
   動周期に応じた時間間隔で２回発生するパルスレーザ光
   をビームスプリッタにて参照光と前記被測定物に向けて
   照射する照明光とに分割し、ホログラム用受光手段をも
   って前記物体光及び前記参照光を受光することによりホ
   ログラムを作成するダブルパルスホログラフィによる振
   動計測方法であって、 異なる複数の方向から各々別の前記受光手段に前記ホロ
   グラムを作成する過程と、 前記複数のホログラムの再生像を合成する過程とを有す
   ることを特徴とするダブルパルスホログラフィによる振
   動計測方法。
2. 【請求項２】前記レーザ光の光路を変向することにより
   複数の光路のいずれかを選択する手段と、 前記複数の光路の各々に対応して設けられ、かつ前記ビ
   ームスプリッタと前記受光手段と該ビームスプリッタか
   ら該受光手段までの間に介在する光学素子とからなる複
   数のユニットとをもって前記異なる方向からの複数のホ
   ログラムを作成することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のダブルパルスホログラフィによる振動計測
   方法。