JP2829966B2 - Laser Doppler speedometer - Google Patents

Laser Doppler speedometer

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JP2829966B2
JP2829966B2 JP63162065A JP16206588A JP2829966B2 JP 2829966 B2 JP2829966 B2 JP 2829966B2 JP 63162065 A JP63162065 A JP 63162065A JP 16206588 A JP16206588 A JP 16206588A JP 2829966 B2 JP2829966 B2 JP 2829966B2
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Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.

A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術(第6図) D発明が解決しようとする問題点(第6図) E問題点を解決するための手段(第1図〜第3図) F作用(第1図) G実施例 (G1)第1の実施例(第1図) (G2)第2の実施例(第2図) (G3)第3の実施例(第3図及び第4図) (G4)第4の実施例(第5図) (G5)他の実施例 H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明はレーザドツプラ速度計に関し、特に被測定対
象からの反射光ビームに生ずるドツプラ効果を利用する
ものである。
A Industrial application field B Outline of the invention C Conventional technology (Fig. 6) D Problems to be solved by the invention (Fig. 6) E Means for solving the problems (Figs. 1 to 3) F action (FIG. 1) G embodiment (G1) First embodiment (FIG. 1) (G2) Second embodiment (FIG. 2) (G3) Third embodiment (FIG. 3 and FIG. (Fig. 4) (G4) Fourth embodiment (Fig. 5) (G5) Other embodiments H Effect of the invention A Industrial application field The present invention relates to a laser Doppler velocimeter, and in particular, reflected light from an object to be measured. This utilizes the Doppler effect generated in the beam.

B発明の概要 本発明は、レーザドツプラ速度計において、光変調器
を正弦波変調信号によつて変調動作させることにより高
い精度で測定結果を得ることができる。
B. Outline of the Invention According to the present invention, in a laser Doppler speedometer, a measurement result can be obtained with high accuracy by modulating an optical modulator with a sine wave modulation signal.

C従来の技術 従来、この種のレーザドツプラ速度計においては、被
測定対象として例えば移動体、振動体、流体等の速度
(すなわち移動体においては移動速度、振動体において
は振動速度、流体においては流速でなる)を測定するよ
うになされたものがある(電子通信学会研究報告OQE85
−160、25頁〜30頁)。
C Conventional Art Conventionally, in this type of laser Doppler velocimeter, the speed of a measurement object such as a moving body, a vibrating body, a fluid, and the like (that is, a moving speed of the moving body, a vibration speed of the vibrating body, a flow velocity of the fluid ) Is measured (IEICE Research Report OQE85)
-160, pages 25-30).

すなわち、被測定対象にレーザ光源から得られる光ビ
ームを照射すると、被測定対象の速度に応じて周波数が
偏移した反射光ビームを得ることができる。
That is, when the object to be measured is irradiated with a light beam obtained from the laser light source, a reflected light beam having a frequency shifted according to the speed of the object to be measured can be obtained.

従つて被測定対象に照射した光ビームに対する反射光
ビームの周波数偏移量を測定すれば、被測定対象の速度
を測定することができる。
Therefore, by measuring the frequency shift amount of the reflected light beam with respect to the light beam irradiated on the measured object, the speed of the measured object can be measured.

レーザドツプラ速度計においては、かかる測定原理に
基づいて、レーザ光源から得られる光ビームに対して所
定量だけ周波数偏移した参照光ビームを形成し、当該参
照光ビームを基準にして反射光ビームの周波数偏移量を
測定することにより、被測定対象の速度を測定するよう
になされている。
The laser Doppler velocimeter forms a reference light beam that is frequency-shifted by a predetermined amount with respect to a light beam obtained from a laser light source based on such a measurement principle, and the frequency of the reflected light beam with respect to the reference light beam. The speed of the object to be measured is measured by measuring the amount of deviation.

すなわちレーザドツプラ速度計においては、誘電体基
板上に導波路を間に挟んで電極が形成されるようになさ
れた光変調器に、レーザ光源から射出された光ビームを
入射して参照光ビームを得ると共に被測定対象に光ビー
ムを照射して反射光ビームを得る。
That is, in a laser Doppler velocimeter, a reference light beam is obtained by entering a light beam emitted from a laser light source into an optical modulator in which an electrode is formed on a dielectric substrate with a waveguide interposed therebetween. At the same time, the object to be measured is irradiated with a light beam to obtain a reflected light beam.

光変調器においては、電極間の印加電圧に応じて導波
路の屈折率が変化することから、入射光ビームに対して
印加電圧に比例して位相が変化した射出光ビームを得る
ことができる。
In the optical modulator, since the refractive index of the waveguide changes according to the applied voltage between the electrodes, it is possible to obtain an emission light beam whose phase has changed in proportion to the applied voltage with respect to the incident light beam.

従つて当該印加電圧V1を次式 V1=at ……(1) の関係式で表されるように、電圧増加率aで単調増加す
るようにすれば、入射光ビームL1の角周波数を値ω1
おき、振幅値を値E1、比例定数を値kとおいて、次式 A1(t)=E1cos(ω1t+kat) =E1cos(ω1+ka)t ……(2) の関係式で表される値kaだけ周波数が偏移した電界強度
A1(t)の参照光ビームを得ることができる。
As represented by the equation of the slave connexion the applied voltage the following equation V 1 = at ...... the V 1 (1), if such increases monotonically with voltage increase rate a, the angular frequency of the incident light beam L 1 the value ω 1 Distant, value E 1 the amplitude value, a proportional constant at a value k, the following equation a 1 (t) = E 1 cos (ω 1t + kat) = E 1 cos (ω 1 + ka) t ...... (2) Electric field strength whose frequency is shifted by the value ka expressed by the relational expression
A 1 (t) reference light beam can be obtained.

従つて第6図に示すように、電極間に鋸歯状波信号S1
を印加して当該鋸歯状波信号S1の最大電位差Vmax及び最
小電位差Vminとの間で入射光ビームに対して参照光ビー
ムの位相差が360°変化するように設定すれば、鋸歯状
波信号S1の繰り返し周波数を角周波数ω2で表し、振幅
値を値E2とおいて、次式 A2(t)=E2cos(ω1+ω2)t ……(3) の関係式で表される角周波数ω2だけ周波数が偏移した
電界強度A2(t)の参照光ビームを得ることができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the sawtooth signal S 1 is applied between the electrodes.
The applied is set so that the phase difference between the reference light beam to the incident light beam between the maximum potential difference V max and the minimum potential V min of the sawtooth wave signal S 1 is changed 360 °, serrated The repetition frequency of the wave signal S 1 is represented by an angular frequency ω 2 , and the amplitude value is a value E 2, and the following expression A 2 (t) = E 2 cos (ω 1 + ω 2 ) t (3) A reference light beam having an electric field intensity A 2 (t) whose frequency is shifted by the angular frequency ω 2 represented by the following equation can be obtained.

これに対して反射光ビームは、被測定対象の速度に応
じて周波数が偏移することから、当該測定光ビーム及び
参照光ビームを光検出素子に入射するようにすれば、当
該光検出素子を介して参照光ビームを形成する際に用い
た鋸歯状波信号の周波数を中心周波数にして、被測定対
象の速度に応じて周波数偏移する周波数変調信号を得る
ことができる。
On the other hand, the reflected light beam is shifted in frequency according to the speed of the object to be measured, so that if the measurement light beam and the reference light beam are made incident on the photodetector, the photodetector can be used. By using the frequency of the sawtooth signal used for forming the reference light beam as the center frequency, a frequency modulation signal that shifts in frequency according to the speed of the measured object can be obtained.

かくして、当該光検出素子の出力信号を鋸歯状波信号
の周波数を中心周波数にしてFM(frequency modulatio
n)復調することにより、被測定対象の速度を測定する
ことができる。
Thus, the output signal of the photodetector is set to the frequency (FM) using the frequency of the sawtooth signal as the center frequency.
n) By demodulating, the speed of the measured object can be measured.

D発明が解決しようとする問題点 ところが、この種のレーザドツプラ速度計において
は、波形歪が極めて小さくかつ信号レベルが極めて高い
精度で所定の信号レベルに保持された鋸歯状波信号を形
成する必要がある。
D Problems to be Solved by the Invention However, in this type of laser Doppler velocimeter, it is necessary to form a saw-tooth wave signal having a very small waveform distortion and an extremely high signal level maintained at a predetermined signal level. is there.

すなわち、鋸歯状波信号に波形歪が生じたり、その信
号レベルが変化すると、参照光ビームの周波数特性が劣
化して、当該参照光ビームに多くの高調波成分が含まれ
るようになる。
That is, if waveform distortion occurs in the sawtooth signal or the signal level changes, the frequency characteristics of the reference light beam deteriorate, and the reference light beam contains many harmonic components.

光検出素子を介して得られる周波数変調信号が鋸歯状
波信号を中心周波数として被測定対象の速度に応じて周
波数偏移する周波数変調信号でなることから、このよう
に高調波成分が生じると、中心周波数に対して多くの高
調波信号成分が発生することにより測定結果の精度が劣
化する結果になる。
Since the frequency modulation signal obtained via the photodetector is a frequency modulation signal whose frequency shifts in accordance with the speed of the measured object with the sawtooth signal as the center frequency, such a harmonic component occurs, The generation of many harmonic signal components with respect to the center frequency results in deterioration of the accuracy of the measurement result.

実際上被測定対象が3〔m/sec〕程度の移動速度の移
動体の場合においては、鋸歯状波信号として周波数が10
〔MHz〕程度で波高値が数10〔V〕程度の鋸歯状波信号
を印加する必要がある。
In practice, when the object to be measured is a moving object having a moving speed of about 3 [m / sec], a frequency of 10
It is necessary to apply a sawtooth signal having a peak value of about several tens of volts at about [MHz].

ところが、光変調器の電極に鋸歯状波信号を印加する
場合に、このように周波数及び信号レベルの大きな鋸歯
状波信号を波形歪を生じることなく印加することは実用
上困難で、結局サイドバンドの発生を避け得ない。
However, when a sawtooth signal is applied to the electrode of the optical modulator, it is practically difficult to apply such a sawtooth signal having a large frequency and signal level without causing waveform distortion. Inevitable.

さらに、光検出素子を介して得られる周波数変調信号
が鋸歯状波信号の周波数を中心周波数にする周波数変調
信号でなることから、速度の速い被測定対象を測定する
場合においては、その分鋸歯状波信号の周波数を高くす
る必要があり、このような場合においては一段と波形歪
が大きくなつて測定結果の精度が低下する。従つて実用
上この種のレーザドツプラ速度計においては、速度の速
い被測定対象の速度を測定することが困難な問題があつ
た。
Furthermore, since the frequency modulation signal obtained through the photodetector is a frequency modulation signal having the center frequency of the sawtooth wave signal as a center frequency, when measuring an object to be measured at a high speed, the sawtooth waveform is added. It is necessary to increase the frequency of the wave signal, and in such a case, the waveform distortion is further increased and the accuracy of the measurement result is reduced. Therefore, in practical use, this type of laser Doppler velocimeter has a problem that it is difficult to measure the speed of the object to be measured at a high speed.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高い精
度で測定結果を得ることができると共に速度が速い被測
定対象の場合でも、その速度を確実に測定することがで
きるレーザドツプラ速度計を提案しようとするものであ
る。
The present invention has been made in consideration of the above points, and a laser Doppler velocimeter capable of obtaining a measurement result with high accuracy and capable of reliably measuring the speed even in the case of a fast measurement target. It is something to propose.

E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、レー
ザ光源4から射出された光源用光ビームLA1を、誘電体
基板5上に形成された光路(6、7、8、9、10)を介
して被測定対象3に照射することにより生じた反射光に
よつて測定光ビームLA4を得ると共に、光源用ビームLA1
を光路(6、7、9、11)を介して誘電体基板5上に形
成された光変調器12に入射することにより基準信号SC
よつて変調された参照光ビームLA3を得、参照光ビームL
A3及び測定光ビームLA4を光路(6〜11)において合成
することにより合成光を得、当該合成光を光検出手段21
に入射することにより被測定対象3の運動速度を表すド
ツプラ信号成分を含む光検出信号S0を得、光検出信号S0
に基づいて被測定対象3の運動速度を測定するレーザド
ツプラ速度計であつて、基準信号SCとして角周波数ωの
正弦波変調信号を光変調器12に供給することにより、光
検出信号S0として正弦波変調信号、当該正弦波変調信号
の高調波信号及びドツプラ信号成分に対応する周波数変
調信号成分を生じさせる測定光学系DEV1と、基準信号SC
に基づいて正弦波変調信号の角周波数ωの奇数倍又は偶
数倍、若しくはM/2倍(Mは整数)の角周波数を有する
周波数信号を発生させ、当該周波数信号と光検出信号S0
の周波数変調信号成分とを混合処理した後ドツプラ信号
成分を復調することにより、被測定対象3の運動速度に
対応する測定出力を得る測定信号形成回路DEV2とを設け
るようにする。
In the present invention for solving means above problems to solve E problems, the source light beam LA 1 emitted from the laser light source 4, an optical path formed on the dielectric substrate 5 (6,7 , the obtaining by connexion measuring light beam LA 4 to the reflected light generated by irradiating the object to be measured 3 through 8, 9, 10), the light source beam LA 1
The through optical path (6,7,9,11) to give the reference light beam LA 3 had it occurred modulated reference signal S C by entering the light modulator 12 which is formed on the dielectric substrate 5, Reference light beam L
A 3 and the measurement light beam LA 4 give the combined light by combining the optical path (6-11), and light detecting means 21 the combined beam
, A light detection signal S 0 including a Doppler signal component representing the moving speed of the measured object 3 is obtained, and the light detection signal S 0
It shall apply in Rezadotsupura speedometer which measures the speed of motion of the object to be measured 3 on the basis of the sinusoidal modulation signal of angular frequency ω as the reference signal S C by supplying to the optical modulator 12, an optical detection signal S 0 sinusoidal modulated signal, with the sinusoidal modulation signal of the harmonic signal and Dotsupura signal components to generate a corresponding frequency-modulated signal component measuring optical system DEV1, reference signal S C
, A frequency signal having an angular frequency that is an odd or even multiple of the angular frequency ω of the sine wave modulation signal or M / 2 (M is an integer) is generated, and the frequency signal and the light detection signal S 0 are generated.
And a measurement signal forming circuit DEV2 that obtains a measurement output corresponding to the movement speed of the measured object 3 by demodulating the Doppler signal component after mixing the frequency modulation signal component with the frequency modulation signal component.

F作用 光変調器12を正弦波変調信号S2によつて変調動作させ
るようにしたことにより、従来のように高調波成分が生
じることによつて測定精度が劣化するようなおそれを有
効に回避することができる。
By that the F acts light modulator 12 so as to by connexion modulation operation to a sine wave modulation signal S 2, effectively prevent the risk such as by connexion measurement accuracy that harmonic components as in the prior art is caused to deteriorate can do.

G実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。G Example Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(G1)第1の実施例 第1図において、DEVは全体としてレーザドツプラ速
度計を示し、測定光学系DEV1及び測定信号形成回路DEV2
を有し、駆動回路2によつて駆動されるスピーカ3の振
動面を被測定対象として、その振動速度を測定する。
(G1) First Embodiment In FIG. 1, DEV indicates a laser Doppler velocimeter as a whole, and includes a measurement optical system DEV1 and a measurement signal forming circuit DEV2.
And measures the vibration speed of the vibration surface of the speaker 3 driven by the drive circuit 2 as an object to be measured.

レーザ光源4から射出された光源用光ビームLA1は誘
電体材料でなる基板5上に形成された導波路6、分岐部
7、導波路8を通つて分岐部9に導かれ、導波路10及び
11によつて分岐して光変調器12に入射する。
Laser light source 4 source light beam LA 1 emitted from led dielectric material waveguide 6 formed on a substrate 5 made of, bifurcation 7, the waveguide 8 in passing connexion bifurcation 9, the waveguide 10 as well as
The light is branched by 11 and enters the optical modulator 12.

光変調器12は、基板5上に形成された導波路13を間に
挟んで対向する一対の電極14を有し、導波路13の一端を
導波路11に接続すると共に、他端を基板5の端面に形成
されたミラー部15に接続する。
The optical modulator 12 has a pair of electrodes 14 facing each other with a waveguide 13 formed on the substrate 5 therebetween. One end of the waveguide 13 is connected to the waveguide 11 and the other end is connected to the substrate 5. Is connected to the mirror section 15 formed on the end face of.

かくして分岐部9で分岐されて光変調器12に入射され
た光ビームは、ミラー部15で反射された後、再び光変調
器12を通つて分岐部9に向かつて射出される。このよう
にして光源用光ビームLA1が電極14間を通過する間に、
光変調器12はその位相を偏移させることにより参照光ビ
ームLA3を形成し、これを導波路11、分岐部9、導波路
8を介して分岐部7に戻して、導波路20を介してPINホ
トダイオードでなる光検出素子21に射出させる。
Thus, the light beam split by the splitter 9 and made incident on the optical modulator 12 is reflected by the mirror unit 15 and then passes through the optical modulator 12 and is emitted toward the splitter 9 again. In this way, while the light source light beam LA 1 passes between the electrodes 14,
The optical modulator 12 forms a reference light beam LA 3 by shift the phase, which waveguide 11, the branch 9, to return to the branch unit 7 through the waveguide 8, via the waveguide 20 The light is emitted to the photodetector 21 composed of a PIN photodiode.

光変調器12の電極14は駆動回路22に接続され、当該駆
動回路22に供給される基準信号SCに基づいて、次式 V(t)=Vsinω3t ……(4) のように、振幅V、角周波数ω3をもつ信号レベルV(t)
の正弦波変調信号S2が印加されることにより、光変調器
12が変調動作する。
Electrode 14 of the optical modulator 12 is connected to a drive circuit 22, based on the reference signal S C that is supplied to the drive circuit 22, the following equation V (t) = Vsinω 3 t ...... (4), Signal level V (t) having amplitude V and angular frequency ω 3
By sinusoidal modulated signal S 2 of is applied, the optical modulator
12 performs the modulation operation.

その結果光変調器12を介して得られる参照光ビームLA
3は、複素振幅E3(t)を有し、光源用光ビームLA1の波長
を値λ、電極14の間隔及び長さをそれぞれ値d及びL、
基板5の屈折率を値n、電気光学定数を値rとしたと
き、次式 で表される値B1を用いると共に、初期位相を値φ3、振
幅値E3とおいたとき、次式 E3(t) =E3exp{j・(ω1t+B1sinω3t+φ3)} ……(6) で表されるような変化をする。
The resulting reference light beam LA via the light modulator 12
3 has a complex amplitude E 3 (t) , the wavelength of the light source light beam LA 1 is a value λ, and the interval and length of the electrode 14 are values d and L, respectively.
When the refractive index of the substrate 5 is a value n and the electro-optic constant is a value r, In conjunction with use of the value B 1 represented, the initial phase value phi 3, when placed with the amplitude value E 3, the following formula E 3 (t) = E 3 exp {j · (ω 1 t + B 1 sinω 3 t + φ 3) } Changes as shown by (6).

これに対して導波路10に導かれた光源用光ビームLA1
は基板5の端面に取り付けられたセルフオツクマイクロ
レンズ23を介してスピーカ3の振動面に照射され、その
反射光が測定光ビームLA4としてセルフオツクマイクロ
レンズ23、導波器10、分岐部9、導波路8を介して分岐
部7に戻つた後、導波路20を通つて参照光ビームLA3
合成されて光検出素子21に入射される。
On the other hand, the light beam LA 1 for the light source guided to the waveguide 10
Is irradiated to the vibration surface of the speaker 3 through the self-O poke microlens 23 attached to the end face of the substrate 5, the self-OH poke microlens 23 and the reflected light as measurement light beam LA 4, waveguide 10, the branch portion 9 after was Modotsu bifurcation 7 through the waveguide 8, the waveguide 20 is combined with passing connexion reference light beam LA 3 is incident on the light detecting element 21.

従つて、スピーカ3における振動面について振幅値を
値A、角周波数を値ω4としたとき変位A(t)を、次式 A(t)=Asinω4t =Asin2πf4t ……(7) の関係式で表すと、測定光ビームLA4の複素振幅E
4(t)は、振幅値をE4として、次式 E4(t) =E4exp{j・(ω1t+A1sinω4t+φ4)} ……(8) のように表すことができる。
Accordance connexion, values the amplitude values for vibrating surface of the speaker 3 A, the displacement A (t) when the angular frequency is a value omega 4, the following equation A (t) = Asinω 4 t = Asin2πf 4 t ...... (7) expressed in relationship, the complex amplitude E of the measuring light beam LA 4
4 (t) can be expressed as the following equation, where E 4 is the amplitude value, and E 4 (t) = E 4 exp {j · (ω 1 t + A 1 sinω 4 t + φ 4 )} (8) .

ここで、振動面の変位A(t)に基づいて測定光ビームLA
4に生ずる信号成分は、ドツプラ効果によつて振動面の
変位A(t)の変位速度(すなわち変位A(t)の微分値)に対
応する値になるから、当該信号成分を初期位相φ4と共
にA1sinω4tの項として表すことができる。ただし、 2πf4=ω4 ……(10) である。
Here, based on the displacement A (t) of the vibrating surface, the measurement light beam LA
Signal components produced in 4, since a value corresponding to the displacement velocity of the displacement A (t) of the I connexion plane of vibration in Dotsupura effect (i.e. the differential value of the displacement A (t)), the initial phase phi 4 the signal component Along with A 1 sinω 4 t. However, 2πf 4 = ω 4 (10)

従つて光検出素子21の出力端には、参照光ビームLA3
及び測定光ビームLA4の合成光を2乗検波したと同様の
光検出信号S0が得られ、これが(6)式及び(8)式に
基づいて、次式 S0(t) =|E3(t)+E4(t)2 ={E3cos(ω1t+B1sinω3t+φ3) +E4cos(ω1t+A1sinω4t+φ4)}2 +{E3sin(ω1t+B1sinω3t+φ3) +E4sin(ω1t+A1sinω4t+φ4)}2 =E32{cos2(ω1t+B1sinω3t+φ3) +sin2(ω1t+B1sinω3t+φ3)} +E42{cos2(ω1t+A1sinω4t+φ4) +sin2(ω1t+A1sinω4t+φ4)} +2E3・E4cos(ω1t+B1sinω3t+φ3) ・cos(ω1t+A1sinω4t+φ4) +2E3・E4sin(ω1t+B1sinω3t+φ3) ・sin(ω1t+A1sinω4t+φ4) =E32+E42 +2E3・E4cos(B1sinω3t −A1sinω4t+Δφ ……(11) ただし Δφ=φ2−φ1 ……(12) の関係式で表される信号レベルS0(t)を有する。
Accordingly, the reference light beam LA 3
And similar light detection signal S 0 is obtained and the squared detection combined light of the measuring light beam LA 4, which is based on (6) and (8), the following expression S 0 (t) = | E 3 (t) + E 4 ( t) | 2 = {E 3 cos (ω 1 t + B 1 sinω 3 t + φ 3) + E 4 cos (ω 1 t + A 1 sinω 4 t + φ 4)} 2 + {E 3 sin (ω 1 t + B 1 sinω 3 t + φ 3 ) + E 4 sin (ω 1 t + A 1 sinω 4 t + φ 4 )} 2 = E 32 {cos 21 t + B 1 sinω 3 t + φ 3 ) + sin 21 t + B 1 sinω 3 t + φ 3 )} + E 42 {cos 21 t + A 1 sin ω 4 t + φ 4 ) + sin 21 t + A 1 sin ω 4 t + φ 4 )} + 2E 3 · E 4 cos (ω 1 t + B 1 sin ω 3 t + φ 3 ) · cos (ω 1 t + A 1 sinω 4 t + φ 4 ) + 2E 3 · E 4 sin (ω 1 t + B 1 sinω 3 t + φ 3 ) · sin (ω 1 t + A 1 sinω 4 t + φ 4 ) = E 32 + E 42 + 2E 3 · E 4 cos (B 1 sinω 3 t−A 1 sinω 4 t + Δφ (11) However, the signal level S 0 (t) represented by the relational expression of Δφ = φ 2 −φ 1 (12 ) Having.

このように、光検出信号S0は、振幅値E3及びE4の2乗
和に比例した信号レベルの直流成分(すなわち右辺第1
項及び第2項でなる)に、右辺第3項の交流成分でなる
信号成分を重畳した信号成分をもつている。
As described above, the light detection signal S 0 has a DC component of a signal level proportional to the sum of squares of the amplitude values E 3 and E 4 (that is, the first component on the right side).
Term and the second term) are superimposed with the signal component of the AC component of the third term on the right side.

そこで、(11)式の右辺第3項について余弦関数部分
だけを抽出して、次式 ω4<ω3 ……(13) とおくと、次式 cos(B1sinω3t−A1sinω4t+Δφ) =cos(B1sinω3t) ・cos(A1sinω4t−Δφ) +sin(B1sinω3t) ・sin(A1sinω4t−Δφ) ……(14) のように展開することができる。従つて(14)式は、ノ
イマンの公式に基づいて展開することができ、その結果
(11)式の右辺第3項について当該余弦関数部分は、次
のように展開することができる。
Then, only the cosine function part is extracted for the third term on the right side of the equation (11), and the following equation ω 43 (13) is obtained. Then, the following equation cos (B 1 sinω 3 t−A 1 sinω 4 t + Δφ) = cos ( B 1 sinω 3 t) · cos (a 1 sinω 4 t-Δφ) + sin (B 1 sinω 3 t) · sin (a 1 sinω 4 t-Δφ) as ... (14) Can be expanded. Therefore, equation (14) can be expanded based on Neumann's formula. As a result, the cosine function part of the third term on the right side of equation (11) is Can be expanded as follows.

このようにして、光検出素子21から得られる光検出信
号S0には、電極14に印加した正弦波変調信号S2の角周波
数ω3を基本周波数にして、その高調波成分が得られる
と共に、当該高調波成分のサイドバンドにスピーカ3に
おける振動面の振動速度情報が含まれていることが解
る。
In this manner, the light detection signal S 0 obtained from the photodetecting element 21, the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 which is applied to the electrode 14 in the fundamental frequency, the harmonic components thereof is obtained It can be seen that the side band of the harmonic component includes the vibration speed information of the vibration surface of the speaker 3.

この実施例においては、かかる光検出信号S0から基本
周波数成分及びその2倍の周波数成分とを抽出して、振
動速度を測定するようになされている。
In this example, extract from such an optical detection signal S 0 and the fundamental frequency component and frequency component twice that is adapted to measure the vibration velocity.

すなわちバンドパスフイルタ回路30は、光検出素子21
の光検出信号S0を受ける中心周波数が正弦波変調信号S2
の角周波数ω3のバンドパスフイルタ回路で構成され、
その結果当該バンドパスフイルタ回路30から得られる出
力信号S3の信号レベルS3(t)は、(11)式及び(14)式
から、 S3(t) =2J1(B1)E3・E4sinω3t ・sin(A1sinω4t−Δφ) =J1(B1)E3・E4 ・[cos{ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} −cos{ω3t+(A1sinω4t−Δφ)}] ……(16) になる。
That is, the bandpass filter circuit 30 is
The center frequency receiving the light detection signal S 0 of the sine wave modulation signal S 2
And a bandpass filter circuit with an angular frequency of ω 3
As a result, the signal level S 3 (t) of the output signal S 3 obtained from the band-pass filter circuit 30 is given by the following equations (11) and (14): S 3 (t) = 2J 1 (B 1 ) E 3・ E 4 sinω 3 t ・ sin (A 1 sinω 4 t−Δφ) = J 1 (B 1 ) E 3・ E 4・ [cos {ω 3 t− (A 1 sinω 4 t−Δφ)} −cos { ω 3 t + (A 1 sin ω 4 t−Δφ)}] (16)

これに対してバンドパスフイルタ回路31は、光検出素
子21の光検出信号S0を受ける中心周波数が正弦波変調信
号S2の角周波数ω3に対して2倍の角周波数2ω3のバン
ドパスフイルタ回路で構成され、その結果バンドパスフ
イルタ回路31から得られる出力信号S4の信号レベルS
4(t)は、(11)式及び(14)式から、 S4(t) =2J2(B1)E3・E4cos2ω3t ・cos(A1sinω4t−Δφ) =J2(B1)E3・E4 ・[cos{2ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} +cos{2ω3t+(A1sinω4t−Δφ)}] ……(17) になる。
Bandpass filter circuit hand 31, the light detecting element 21 of the light detection signal S 0 and receive center frequency bandpass angular frequency 2 [omega 3 of 2 times the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 The signal level S of the output signal S 4 which is constituted by a filter circuit and is obtained from the band-pass filter circuit 31 as a result.
4 (t) is (11) and (14) from the equation, S 4 (t) = 2J 2 (B 1) E 3 · E 4 cos2ω 3 t · cos (A 1 sinω 4 t-Δφ) = J 2 (B 1 ) E 3 · E 4 · [cos {2ω 3 t- (A 1 sinω 4 t-Δφ)} + cos {2ω 3 t + (A 1 sinω 4 t-Δφ)}] Become.

この出力信号S4は乗算回路32において基準信号SCを乗
算され、その乗算出力信号を中心周波数が正弦波変調信
号S2の角周波数ω3に設定されたバンドパスフイルタ回
路33を介して出力信号S5として出力する。
The output signal S 4 is multiplied by the reference signal S C in the multiplier circuit 32, output via a bandpass filter circuit 33 that multiplies the output signal center frequency is set to the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 and outputs it as the signal S 5.

かくして得られる出力信号S5はあたかも中心周波数が
正弦波変調信号S2の2倍の角周波数2ω3でなる信号成
分((17)式)を角周波数ω3に低周波変換したと同様
にして、次式 で表される信号レベルS5(t)をもつ。
Thus the output signal S 5 obtained in the same manner as is as if the center frequency and low frequency converted twice the angular frequency 2ω comprising three signal components of the sinusoidal modulated signal S 2 ((17) formula) to the angular frequency omega 3 , The following equation Has a signal level S5 (t) represented by

増幅回路35、位相回路36及び増幅回路37、位相回路38
は、それぞれバンドパスフイルタ回路30及び33の出力信
号S3及びS5の信号レベルが等しくなるように、当該出力
信号S3及びS5を増幅した後、位相合わせして加算回路39
に出力する。
Amplifier circuit 35, phase circuit 36 and amplifier circuit 37, phase circuit 38
, As the signal level of the output signal S 3 and S 5 of the band-pass filter circuit 30 and 33 are equal, respectively, after amplifying the output signal S 3 and S 5, summed phase matching circuit 39
Output to

その結果、加算回路39を介して、定数C及びC1(C1=2
C)を用いて、(16)式及び(18)式から、次式 S6(t) =C・E3・E4 ・[cos{ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} −cos{ω3t+(A1sinω4t−Aφ)}] +C・E3・E4 ・[cos{ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} +cos{ω3t+(A1sinω4t−Δφ)}] =C1・E3・E4 ・cos{ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} ……(19) で表される信号レベルS6(t)の出力信号S6を得ることが
できる。
As a result, the constants C and C 1 (C 1 = 2)
With C), (16) and equation (18) from the equation, the following equation S 6 (t) = C · E 3 · E 4 · [cos {t- ω 3 (A 1 sinω 4 t-Δφ)} −cos {ω 3 t + (A 1 sinω 4 t−Aφ)}] + C · E 3 · E 4 · [cos {ω 3 t− (A 1 sinω 4 t−Δφ)} + cos {ω 3 t + (A 1 sinω 4 t−Δφ)}] = C 1 · E 3 · E 4 · cos {ω 3 t− (A 1 sinω 4 t−Δφ)} (19) The signal level S 6 (t) it is possible to obtain the output signal S 6 of.

かくして(19)式から、出力信号S6においては、正弦
波変調信号S2の角周波数ω3を中心周波数にして、スピ
ーカ3の変位に応じて周波数が偏移した周波数変調信号
が得られることが解る。
From thus (19), in the output signal S 6, and the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 to the center frequency, the frequency-modulated signal whose frequency is shifted in accordance with the displacement of the speaker 3 is obtained I understand.

この出力信号S6はFM復調回路40によつて復調処理さ
れ、これによりスピーカ3の振動面の振動速度に対応す
る測定出力をFM復調回路40から出力することができる。
The output signal S 6 is by connexion demodulation processing to the FM demodulation circuit 40, thereby the measurement output corresponding to the vibration speed of the vibration surface of the speaker 3 can be output from the FM demodulation circuit 40.

以上の構成において、レーザ光源4から射出された光
源用ビームLA1は光変調器12において正弦波変調信号S2
によつて変調処理され、これにより正弦波状に周波数が
偏移する参照光ビームLA3が形成される。
In the above configuration, the light source beam LA 1 emitted from the laser light source 4 is converted by the optical modulator 12 into a sine wave modulated signal S 2
It is connexion modulation processing on, thereby the reference light beam LA 3 whose frequency is shifted sinusoidally is formed.

これに対して、光源用光ビームLA1をスピーカ3の振
動面に照射して得られる測定光ビームLA4は、参照光ビ
ームLA3と共に光検出素子21に導から、その結果当該光
検出素子21から測定光ビームLA4及び参照ビームLA3を2
乗検波した光検出信号S0が得られる。
In contrast, the source light beam LA 1 measuring light beam LA 4 obtained by irradiating the vibrating surface of the speaker 3, the conductive to the light detecting element 21 with the reference light beam LA 3, as a result the light detector From 21 measure light beam LA 4 and reference beam LA 3 are 2
Light detection signal S 0 was detected ride is obtained.

この光検出信号S0のうち、正弦波変調信号S2の角周波
数ω3を中心周波数とした信号成分が、バンドパスフイ
ルタ回路30、増幅回路35、位相回路36を介して加算回路
39に入力され、これに対して正弦波変調信号S2の角周波
数ω3に対して2倍の角周波数2ω3を中心周波数とした
信号成分がバンドパスフイルタ回路31において抽出さ
れ、乗算回路32において角周波数ω3に低周波変換され
た後バンドパスフイルタ回路33、増幅回路37及び位相回
路38を介して加算回路39に入力される。
Of the light detection signal S 0, a sinusoidal modulation signal S 2 of the angular frequency omega 3 signal components with a center frequency of the bandpass filter circuit 30, the amplifier circuit 35, adding via the phase circuit 36 circuit
Is input to 39, this signal component centered frequency twice the angular frequency 2 [omega 3 against the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 is extracted at the band-pass filter circuit 31 with respect to the multiplication circuit 32 After being converted to an angular frequency ω 3 at low frequency, the signal is input to an addition circuit 39 via a band-pass filter circuit 33, an amplification circuit 37 and a phase circuit 38.

その結果加算回路39を介して、正弦波変調信号S2の角
周波数ω3を中心周波数にして、スピーカ3の振動面の
変位に応じて周波数が偏移する周波数変調信号でなる出
力信号S6が得られ、FM復調回路40において復調されるこ
とにより、スピーカ3の振動面の振動速度に対応する測
定出力を得ることができる。
As a result, the output signal S 6 , which is a frequency modulation signal whose frequency shifts according to the displacement of the vibration surface of the speaker 3, with the angular frequency ω 3 of the sine wave modulation signal S 2 as the center frequency via the addition circuit 39. Is obtained and demodulated in the FM demodulation circuit 40, whereby a measurement output corresponding to the vibration speed of the vibration surface of the speaker 3 can be obtained.

以上の構成によれば、鋸歯状波信号に代えて正弦変調
信号S2によつて光変調器12を変調動作させて被測定対象
の速度を測定するようにしたことにより、従来避け得な
かつた鋸歯状波信号の波形歪が原因になつて生じる測定
精度の劣化を有効に回避することができる。
According to the above configuration, by the place of the sawtooth signal by modulating operated by connexion light modulator 12 to a sine-modulated signal S 2 to measure the velocity of the object to be measured, has failed inevitable conventional It is possible to effectively avoid deterioration of measurement accuracy caused by waveform distortion of the sawtooth signal.

さらに正弦波変調信号S2を用いたことにより、当該正
弦波変調信号S2においては周波数を高くしても波形歪の
発生を有効に回避することができるので、被測定対象の
速度が速い場合には、単に周波数を高くするだけで、測
定精度を劣化させることなく速度を測定することができ
る。
By further using a sinusoidal modulated signal S 2, since in the sinusoidal modulated signal S 2 can be effectively avoid the occurrence of waveform distortion even by increasing the frequency, if the speed of the object to be measured is high In this method, the speed can be measured without deteriorating the measurement accuracy simply by increasing the frequency.

さらに鋸歯状波信号においては、波形歪がなくしかも
高い精度で信号レベルを維持するために、光変調器12と
して駆動回路の構成が複雑なものを適用する必要がある
のに対して、上述の構成によれば、正弦波変調信号S2
用いるようにしたことにより、駆動回路及び光検出素子
から得られる出力信号の信号処理回路の構成を一段と簡
略化し得る。
Further, in the case of the sawtooth signal, in order to maintain the signal level with no waveform distortion and with high accuracy, it is necessary to apply a light modulator 12 having a complicated drive circuit configuration, as described above. According to the arrangement, by which to use a sinusoidal modulated signal S 2, may further simplify the configuration of the signal processing circuit of the output signal obtained from the drive circuit and the light detecting element.

(G2)第2の実施例 第1図との対応部分に同一符号を付して示す第2図
は、本発明の第2の実施例を示し、光検出信号S0をバン
ドパスフイルタ回路50に与えることにより、正弦波変調
信号S2の角周波数ω3の信号成分と、当該角周波数ω3
2倍の角周波数2ω3の信号成分とを抽出して信号処理
するようにしたものである。
(G2) is the second view showing parts corresponding to those in the second embodiment Figure 1 shows a second embodiment of the present invention, the light detection signal S 0 of the bandpass filter circuit 50 by providing the, the signal component of the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2, which was then extracted signal component at twice the angular frequency 2 [omega 3 of the angular frequency omega 3 so as to signal processing is there.

かくしてバンドパスフイルタ回路50の出力端には、上
述の(16)式及び(17)式によつて求めることができた
信号成分S3(t)及びS4(t)に基づいて、次式 S7(t) =S3(t)+S4(t) =J1(B1)E3・E4 ・[cos{ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} −cos{ω3t+(A1sinω4t−Δφ)}] +J2(B1)E3・E4 ・[cos{2ω3t−(A1sinω4t−Δφ)} +cos{2ω3t+(A1sinω4t−Δφ)}] ……(20) の関係式で表される信号レベルS7(t)の出力信号S7を得
ることができる。
Based on the signal components S3 (t) and S4 (t) obtained by the above equations (16) and (17), the output of the bandpass filter circuit 50 is given by the following equation. S 7 (t) = S 3 (t) + S 4 (t) = J 1 (B 1 ) E 3 · E 4 · [cos {ω 3 t- (A 1 sinω 4 t-Δφ)} -cos {ω 3 t + (A 1 sinω 4 t-Δφ)}] + J 2 (B 1) E 3 · E 4 · [cos {2ω 3 t- (A 1 sinω 4 t-Δφ)} + cos {2ω 3 t + (A 1 sinω 4 t−Δφ)}] An output signal S 7 having a signal level S 7 (t) represented by the following equation (20) can be obtained.

この場合増幅回路51及び位相回路52は、基準信号SC
増幅すると共にその位相を調整することにより、振幅値
A5及び位相差φ5を用いて、次式 S8(t)=A5cos(ω3t+φ5) ……(21) の関係式で表される信号レベルS8(t)の出力信号S8を形
成する。
In this case the amplifier circuit 51 and the phase circuit 52, by adjusting the phase amplifies the reference signal S C, the amplitude value
With A 5 and a phase difference phi 5, the following expression S 8 (t) = A 5 cos (ω 3 t + φ 5) output signal ...... signal level S 8 represented by the relational expression (21) (t) to form an S 8.

また逓倍回路53、増幅回路54及び位相回路55は、基準
信号SCを2逓倍した後、増幅すると共にその位相を調整
することにより、振幅値A6及び位相差φ6を用いて、次
式 S9(t)=A6cos(2ω3t+φ6) ……(22) の関係式で表される信号レベルS9(t)の出力信号S9を形
成する。
The multiplier circuit 53, the amplifier circuit 54 and the phase circuit 55, after the reference signal S C was doubled, by adjusting the phase amplifies, by using the amplitude values A 6 and a phase difference phi 6, the following equation S 9 (t) = A 6 cos (2ω 3 t + φ 6 ) An output signal S 9 having a signal level S 9 (t) represented by the following equation (22) is formed.

乗算回路56は、位相回路52及び55から出力される出力
信号S8及びS9を合成してバンドパスフイルタ回路50の出
力信号S7に乗算し、その乗算出力信号をバンドパスフイ
ルタ回路33を介してFM復調回路40に出力する。
Multiplication circuit 56 multiplies the output signal S 7 of the band-pass filter circuit 50 combines the output signal S 8 and S 9 output from the phase circuit 52 and 55, the band-pass filter circuit 33 that multiplies the output signal Output to the FM demodulation circuit 40 via the

その結果乗算回路56から得られる乗算出力信号のう
ち、正弦波変調信号S2の角周波数ω3と等しい中心周波
数の信号成分が抽出されてFM復調回路40に入力される。
Of the product output signal that results from the multiplication circuit 56, the signal component of a center frequency equal angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 is input is extracted into the FM demodulation circuit 40.

すなわち、バンドパスフイルタ回路33の出力端には、
(20)式の右辺第1項で表される角周波数ω3の信号成
分と(22)式で表される角周波数ω3の信号成分とを乗
算した結果得られる信号成分のうち中心周波数ω3の信
号成分と、(20)式の右辺第2項で表される角周波数ω
3の信号成分と(21)式で表される角周波数ω3の信号成
分とを乗算した結果得られる信号成分のうちの中心周波
数ω3の信号成分との和信号S10が得られる。
That is, at the output terminal of the bandpass filter circuit 33,
(20) the center frequency of the signal component of the angular frequency omega 3 to the right side is represented by the first term and the (22) resulting signal component obtained by multiplying the angular frequency omega 3 of the signal component represented by the formula of Formula omega 3 and the angular frequency ω expressed by the second term on the right side of equation (20)
Third signal component (21) the sum signal S 10 of the center frequency omega third signal component of the angular frequency omega 3 resulting signal component obtained by multiplying the signal component of the formula is obtained.

従つてバンドパスフイルタ回路33の出力信号S10とし
て、 の関係式で表される信号レベルS10(t)の出力信号S10
得ることができる。
As the output signal S 10 of the sub connexion bandpass filter circuit 33, It is possible to obtain an output signal S 10 of the signal level S 10 represented by the equation (t).

従つて増幅回路51及び54の利得を所定の利得に設定し
て、次式 A5・J2(B1)=A6・J1(B1) ……(24) の関係式が得られるように出力信号S8及びS9の信号レベ
ルS8(t)及びS9(t)を所定の値に設定すると共に位相回路
52及び55の移相量を調整して、次式 −φ5=φ6 =φ56 ……(25) の関係式が得られるように出力信号S8及びS9の位相差を
所定の値に設置することにより、(23)式から、次式 S10(t) =A5・J2(B1)E3・E4 ・cos(ω3t+A1sinω4t+φ56−Δφ) ……(26) の関係式で表される信号レベルS10(t)の出力信号S10
得ることができる。
The gain of the slave connexion amplifying circuit 51 and 54 is set to a predetermined gain, the following relational expression A 5 · J 2 (B 1 ) = A 6 · J 1 (B 1) ...... (24) is obtained The signal levels S 8 (t) and S 9 (t) of the output signals S 8 and S 9 are set to predetermined values and the phase circuit
52 and by adjusting the amount of phase shift of 55, the following equation -φ 5 = φ 6 = φ 56 ...... (25) of a predetermined value the phase difference relationship output signal as to obtain S 8 and S 9 by installing the from (23), the following formula S 10 (t) = a 5 · J 2 (B 1) E 3 · E 4 · cos (ω 3 t + a 1 sinω 4 t + φ 56 -Δφ) ...... it is possible to obtain an output signal S 10 of the signal level S 10 represented by the equation of (26) (t).

かくして、正弦波変調信号S2の角周波数ω3を中心周
波数にして振動面の変位に応じて周波数が偏移する周波
数変調信号を得ることができ、FM復調回路40を介して復
調することにより、信動面の振動速度を測定することが
できる。
Thus, it is possible to obtain a frequency modulation signal to shift the frequency in accordance with the displacement of the sine wave modulation signal S angular frequency omega 3 in the center frequency vibration surface 2, by demodulating via the FM demodulation circuit 40 The vibration speed of the transmission surface can be measured.

第2図の構成によれば、第1の実施例の場合と同様の
効果を得ることができ、かくするにつき、正弦波変調信
号S2の角周波数ω3を中心周波数とした信号成分と、そ
の2倍の角周波数2ω3を有する信号成分とに分離しな
くても良い分、全体としての構成を簡易化し得る。
According to the configuration of FIG. 2, in the first embodiment and can obtain the same effect, the signal components per and a center frequency angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 to write, twice the angular frequency 2 [omega 3 may min without separated into a signal component having a of the can simplify the structure as a whole.

(G3)第3の実施例 第2図との対応部分に同一符号を付して示す第3図
は、本発明の第3の実施例を示す。この場合乗算回路56
には、基準信号SCを1/2逓降回路61、増幅回路62、位相
回路63を介して得られる出力信号S11を、バンドパスフ
イルタ回路50から得られる出力信号S7((20)式)を乗
算する。
(G3) Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention in which parts corresponding to those in FIG. In this case, the multiplication circuit 56
The reference signal S C 1/2 step-down circuit 61, the amplifier circuit 62, an output signal S 11 obtained via the phase circuit 63, the output obtained from the band-pass filter circuit 50 the signal S 7 ((20) Expression).

ここで1/2逓降回路61は基準信号SCの角周波数を1/2に
逓降することにより、出力信号S11として次式 のように角周波数がω3/2、振幅A7及び位相差φ7の出力
信号S11を得る。
Here 1/2 step-down circuit 61 by step down the angular frequency of the reference signal S C to 1/2, the following equation as the output signal S 11 Angular frequency obtaining omega 3/2, the output signal S 11 of the amplitude A 7 and a phase difference phi 7 as.

その結果乗算回路56の出力端には次式 のように、正弦波変調信号S2の角周波数ω3に対して3/2
倍の角周波数3ω3/2の信号成分を含んでなる出力信号S
12が得られる。
As a result, the following expression is provided at the output end of the multiplication circuit 56. As in, 3/2 with respect to the angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2
Output signal S comprising a multiple of the angular frequency 3 [omega] 3/2 of the signal component
12 is obtained.

この出力信号S12のうち、角周波数3ω3/2の信号成分
は、当該角周波数を中心周波数とするバンドパスフイル
タ回路64において抽出され、これによりバンドパスフイ
ルタ回路64の出力端に次式 で表される出力信号S13を得る。
Following formula of the output signal S 12, signal components of angular frequency 3 [omega] 3/2 is extracted at the band-pass filter circuit 64 having a center frequency of the angular frequency, thereby to the output terminal of the band-pass filter circuit 64 Obtain the output signal S 13 which is represented in.

ここでパラメータについて、J1(B1)=J2(B1)かつ、
φ7=0、π、2π、3π……のように選定すれば、(2
9)式は のように簡略化した数式によつて表現できる。
Here, regarding the parameters, J 1 (B 1 ) = J 2 (B 1 ) and
By selecting φ 7 = 0, π, 2π, 3π..., (2
9) The formula is It can be expressed by a simplified mathematical formula as shown below.

因にJ1(B1)=J2(B1)の条件は、第4図から明らかな
ように、B1=2.6においてこの条件が成り立つことが解
る。
By the way, it is understood that the condition of J 1 (B 1 ) = J 2 (B 1 ) is satisfied at B 1 = 2.6, as is apparent from FIG.

ところがB1の値は(5)式で表されるように、正弦波
変調信号S2の電圧振幅Vによつて決まるような関係をも
つている。
But the value of B 1 represents that with the way, by connexion determined such relationship to the voltage amplitude V of the sinusoidal modulation signal S 2 is represented by the equation (5).

従つて正弦波変調信号S2の振幅Vを調整することによ
つてB1=2.6(従つてJ1(B1)=J2(B1))になるように
駆動回路22を調整すれば、(30)式によつて表されるよ
うに、中心周波数が3ω3/2の周波数変調信号形式の出
力信号をバンドパスフイルタ回路64から得ることがで
き、これによりFM復調回路40において、スピーカ3の振
動面の振動速度を表す測定信号を容易に復調することが
できる。
By adjusting the Yotsute B 1 = 2.6 (sub connexion J 1 (B 1) = J 2 (B 1)) so as to become the driving circuit 22 to adjust the amplitude V of the slave connexion sinusoidal modulated signal S 2 , as represented Te cowpea to (30), can be the center frequency to obtain the output signal of the frequency modulation signal format 3 [omega] 3/2 from the band-pass filter circuit 64, thereby the FM demodulation circuit 40, a speaker The measurement signal indicating the vibration speed of the vibration surface of No. 3 can be easily demodulated.

なお、出力信号S13を得るにつき、その位相差φ7をφ
7=0、π、2π、3π……に選定するようにしたこと
に代え、φ7=π/2、3π/2、5π/2……のように選定
しても(30)式について上述したと同様の周波数変調信
号形式の出力信号S13を得ることができる。
Incidentally, per obtain the output signal S 13, the phase difference phi 7 phi
Instead of selecting 7 = 0, π, 2π, 3π,..., The equation (30) can be obtained by selecting φ 7 = π / 2, 3π / 2, 5π / 2,. it is possible to obtain an output signal S 13 of the same frequency modulation signal format and the.

(G5)他の実施例 (1)第1図及び仇2の実施例においては、光検出素子
21の光検出信号から正弦波変調信号S2の角周波数ω3
もつ信号成分と、その2倍の角周波数2ω3をもつ信号
成分とを抽出して信号処理する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えば2倍の角周波数2ω3
信号成分と、3倍の角周波数3ω3の信号成分とを抽出
して信号処理しても良く、要は正弦波変調信号S2の角周
波数ω3に対して、奇数倍の角周波数ω3、3ω3、5ω3
……をもつ信号成分と、偶数倍の角周波数2ω3、4ω3
……をもつ信号成分とを併せて信号処理すれば良い。
(G5) Other Embodiments (1) In the embodiment of FIG.
A signal component having an angular frequency omega 3 of sinusoidal modulated signal S 2 from the 21 of the optical detection signal has dealt with the case of the signal processing to extract a signal component having an angular frequency 2 [omega 3 twice that,
The present invention is not limited to this, for example, a signal component at twice the angular frequency 2 [omega 3, may be extracted by the signal processing and the signal component of three times the angular frequency 3 [omega] 3, short sinusoidal modulated signal S for two of the angular frequency ω 3, an odd multiple of the angular frequency ω 3, 3,3
, And even multiples of angular frequencies 2ω 3 , 4ω 3
The signal processing may be performed together with the signal component having.

(2)第1図〜第3図の実施例においては、1つの基板
5上にレーザ光源4から得られる入射光ビームLA1を分
岐及び合成する分岐部7、9及び導波路6、10、11、20
と、光変調器12とを一体に構成した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、別体に構成するようにして
も良い。
(2) In the embodiment of FIG. 1-FIG. 3, a single substrate incident light on the 5 obtained from the laser light source 4 beam LA 1 bifurcation 7, 9 and the waveguide 6, 10 branches and synthesizing, 11, 20
And the case where the optical modulator 12 and the optical modulator 12 are integrally configured, but the present invention is not limited to this, and may be configured separately.

(3)第1図〜第3図の実施例においては、導波路を間
に挟んで一対の電極14を対向するようになされた光変調
器12を用い、また第5図の実施例においては、振動子72
を光変調器として用いた場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、要は正弦波変調信号S2を印加してそれ
に応じて正弦波状に周波数が偏移するような変調光を得
ることができるような光変調器を広く適用することがで
きる。
(3) In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, an optical modulator 12 having a pair of electrodes 14 opposed to each other with a waveguide interposed therebetween is used. In the embodiment shown in FIG. , Vibrator 72
Has dealt with the case of using as an optical modulator, the present invention is not limited thereto, to obtain a modulated light as frequency deviates sinusoidally accordingly by short applying a sine-wave modulated signal S 2 Such optical modulators can be widely applied.

(4)上述においては本発明を、スピーカ3の振動面の
振動速度を測定する場合に適用した実施例について述べ
たが、本発明はこれに限らず移動物体の移動速度、流体
の流速等ドツプラ効果を利用して速度を測定するように
なされたレーザドツプラ速度計に広く適用することがで
きる。
(4) In the above description, the embodiment in which the present invention is applied to the case where the vibration speed of the vibration surface of the speaker 3 is measured has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention can be widely applied to a laser Doppler velocimeter adapted to measure a velocity by utilizing the effect.

(5)第2図及び第3図の実施例において、乗算回路56
に角周波数ω3及びω4の信号成分を含んだ出力信号S7
入力するにつき、バンドパスフイルタ回路50によつて他
の角周波数の信号成分を除去するようにしたが、これに
代え、バンドパスフイルタ回路50を省略して検出信号S0
を直接乗算回路56に入力するようにしても、上述の場合
と同様の効果を得ることができる。
(5) In the embodiment shown in FIG. 2 and FIG.
The per inputting the output signal S 7 including a signal component of the angular frequency omega 3 and omega 4, has been adapted to remove signal components due connexion other angular frequency bandpass filter circuit 50, instead of this, The bandpass filter circuit 50 is omitted and the detection signal S 0 is omitted.
Is directly input to the multiplication circuit 56, the same effect as in the above case can be obtained.

H発明の効果 上述のように本発明によれば、誘電体基板上におい
て、光変調器から得られる参照ビームと測定光ビームと
の合成光を得、この合成光から得た光検出信号から正弦
波変調信号とその高調波信号と被測定対象の運動速度を
表すドツプラ信号成分とに対応する周波数変調信号成分
を得、これを正弦変調信号の角周波数ωの奇数倍又は偶
数倍、若しくはM/2倍(Mは整数)の角周波数を有する
周波数信号と混合処理した後、ドツプラ信号成分を復調
するようにしたことにより、被測定対象の速度を簡易な
構成で、かつ高い精度で、測定することができると共
に、運動速度の速い被測定対象でも確実に運動速度を測
定することができる。
H Effects of the Invention As described above, according to the present invention, on a dielectric substrate, a combined light of a reference beam and a measurement light beam obtained from an optical modulator is obtained, and a sinusoidal signal is obtained from a light detection signal obtained from the combined light. A frequency modulation signal component corresponding to the wave modulation signal, its harmonic signal, and a Doppler signal component representing the motion speed of the object to be measured is obtained, and this is odd or even multiple of the angular frequency ω of the sine modulation signal, or M / After mixing with a frequency signal having an angular frequency twice (M is an integer), the Doppler signal component is demodulated, so that the speed of the object to be measured can be measured with a simple configuration and with high accuracy. In addition to this, it is possible to reliably measure the movement speed of a measurement target having a high movement speed.

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

第1図、第2図、第3図は本発明によるレーザドツプラ
速度計の第1、第2、第3の実施例を示す略線的系統
図、第4図は第3図の実施例における設定条件の説明に
供する信号波形図、第5図は従来技術の説明に供する信
号波形図である。 3……スピーカ、4……レーザ光源、5……基板、6、
8、10、11、13、20……導波路、7、9……分岐部、12
……光変調器、21……光検出素子、30、31、33、50……
バンドパスフイルタ回路、32、56……乗算回路、35、3
7、51、54、62……増幅回路、36、38、52、55、63……
位相回路、40……FM復調回路、53……逓倍回路、61……
逓降回路、DEV……レーザドツプラ速度計。
1, 2, and 3 are schematic diagrams showing first, second, and third embodiments of the laser Doppler velocimeter according to the present invention, and FIG. 4 is a setting in the embodiment of FIG. FIG. 5 is a signal waveform chart for explaining the conventional technology, and FIG. 5 is a signal waveform chart for explaining the prior art. 3 ... speaker, 4 ... laser light source, 5 ... board, 6,
8, 10, 11, 13, 20 ... waveguide, 7, 9 ... branch part, 12
…… optical modulator, 21 …… photodetector, 30, 31, 33, 50 ……
Bandpass filter circuit, 32, 56 ... Multiplier circuit, 35, 3
7, 51, 54, 62 ... amplifier circuit, 36, 38, 52, 55, 63 ...
Phase circuit, 40 ... FM demodulation circuit, 53 ... Multiplier circuit, 61 ...
Down converter, DEV ... Laser Doppler speedometer.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ光源から射出された光源用光ビーム
を、誘電体基板上に形成された光路を介して被測定対象
に照射することにより生じた反射光によつて測定光ビー
ムを得ると共に、上記光源用光ビームを上記光路を介し
て上記誘電体基板上に形成された光変調器に入射するこ
とにより基準信号によつて変調された参照光ビームを
得、上記参照光ビーム及び上記測定光ビームを上記光路
において合成することにより合成光を得、当該合成光を
光検出手段に入射することにより上記被測定対象の運動
速度を表すドツプラ信号成分を含む光検出信号を得、上
記光検出信号に基づいて上記被測定対象の運動速度を測
定するレーザドツプラ速度計であつて、 上記基準信号として角周波数ωの正弦波変調信号を上記
光変調器に供給することにより、上記光検出信号として
上記正弦波変調信号、当該正弦波変調信号の高調波信号
及び上記ドツプラ信号成分に対応する周波数変調信号成
分を生じさせる測定光学系と、 上記基準信号に基づいて上記正弦波変調信号の角周波数
ωの奇数倍又は偶数倍の角周波数を有する周波数信号を
発生させ、当該周波数信号と上記光検出信号の上記周波
数変調信号成分とを混合処理した後上記ドツプラ信号成
分を復調することにより、上記被測定対象の運動速度に
対応する測定出力を得る測定信号形成回路と を具えることを特徴とするレーザドツプラ速度計。
1. A measuring light beam is obtained by reflected light generated by irradiating an object to be measured with a light source light beam emitted from a laser light source via an optical path formed on a dielectric substrate. Irradiating the light beam for the light source to the optical modulator formed on the dielectric substrate via the optical path to obtain a reference light beam modulated by a reference signal, and obtaining the reference light beam and the measurement. The light beam is combined in the optical path to obtain a combined light, and the combined light is incident on light detection means to obtain a light detection signal including a Doppler signal component representing the movement speed of the object to be measured, and the light detection is performed. A laser Doppler velocimeter for measuring the movement speed of the object to be measured based on a signal, wherein a sine wave modulation signal having an angular frequency ω is supplied to the optical modulator as the reference signal. A measurement optical system for generating the sine wave modulation signal as a light detection signal, a harmonic signal of the sine wave modulation signal, and a frequency modulation signal component corresponding to the Doppler signal component; and the sine wave modulation signal based on the reference signal. By generating a frequency signal having an odd frequency or an even multiple of the angular frequency ω of the frequency signal, demodulating the Doppler signal component after mixing the frequency signal and the frequency modulation signal component of the photodetection signal. And a measurement signal forming circuit for obtaining a measurement output corresponding to the movement speed of the object to be measured.
【請求項2】レーザ光源から射出された光源用光ビーム
を、誘電体基板上に形成された光路を介して被測定対象
に照射することにより生じた反射光によつて測定光ビー
ムを得ると共に、上記光源用光ビームを上記光路を介し
て上記誘電体基板上に形成された光変調器に入射するこ
とにより基準信号によつて変調された参照光ビームを
得、上記参照光ビーム及び上記測定光ビームを上記光路
において合成することにより合成光を得、当該合成光を
光検出手段に入射することにより上記被測定対象の運動
速度を表すドツプラ信号成分を含む光検出信号を得、上
記光検出信号に基づいて上記被測定対象の運動速度を測
定するレーザドツプラ速度計であつて、 上記基準信号として角周波数ωの正弦波変調信号を上記
光変調器に供給することにより、上記光検出信号として
上記正弦波変調信号、当該正弦波変調信号の高調波信号
及び上記ドツプラ信号成分に対応する周波数変調信号成
分を生じさせる測定光学系と、 上記基準信号に基づいて上記正弦波変調信号の角周波数
ωのM/2倍(Mは整数)の角周波数を有する周波数信号
を発生させ、当該周波数信号と上記光検出信号の上記周
波数変調信号成分とを混合処理した後上記ドツプラ信号
成分を復調することにより、上記被測定対象の運動速度
に対応する測定出力を得る測定信号形成回路と を具えることを特徴とするレーザドツプラ速度計。
2. A measuring light beam is obtained by reflected light generated by irradiating a light source light beam emitted from a laser light source onto an object to be measured via an optical path formed on a dielectric substrate. Irradiating the light beam for the light source to the optical modulator formed on the dielectric substrate via the optical path to obtain a reference light beam modulated by a reference signal, and obtaining the reference light beam and the measurement. The light beam is combined in the optical path to obtain a combined light, and the combined light is incident on light detection means to obtain a light detection signal including a Doppler signal component representing the movement speed of the object to be measured, and the light detection is performed. A laser Doppler velocimeter for measuring the movement speed of the object to be measured based on a signal, wherein a sine wave modulation signal having an angular frequency ω is supplied to the optical modulator as the reference signal. A measurement optical system for generating the sine wave modulation signal as a light detection signal, a harmonic signal of the sine wave modulation signal, and a frequency modulation signal component corresponding to the Doppler signal component; and the sine wave modulation signal based on the reference signal. A frequency signal having an angular frequency of M / 2 times (M is an integer) of the angular frequency ω is generated, and the frequency signal is mixed with the frequency modulation signal component of the photodetection signal. A measurement signal forming circuit for obtaining a measurement output corresponding to the movement speed of the measured object by demodulation.
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