JPH0131576B2 - - Google Patents

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JPH0131576B2
JPH0131576B2 JP57133924A JP13392482A JPH0131576B2 JP H0131576 B2 JPH0131576 B2 JP H0131576B2 JP 57133924 A JP57133924 A JP 57133924A JP 13392482 A JP13392482 A JP 13392482A JP H0131576 B2 JPH0131576 B2 JP H0131576B2
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JP
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vibration
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laser beam
excitation signal
point
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JP57133924A
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JPS5924219A (ja
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Tooru Hayase
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <発明の技術分野> 本発明は振動体との非接触な振動計測技法の一
つであるレーザードツプラー干渉法を応用した振
動速度計を用いた振動モード測定装置に関するも
のである。
<背景技術> 物体の振動を測定する場合、特に質量の小さい
物体、例えば音響機器のスピーカ用ダイヤフラ
ム、マイクロホン受音部、或いはプレーヤ用カー
トリツジ等の振動を測定する場合非接触で測定す
ることが重要な条件の一つとなるが、この条件を
満足する1つの方法として技術雑誌である「電子
科学」の1980年4月号第95頁乃至第99頁或いは、
「光学」の第9巻第5号(1980年10月出版)の第
266頁乃至第274頁に紹介されているレーザードツ
プラー干渉法を利用した振動測定装置がある。
しかし乍ら、そこに紹介されているような振動
測定装置では物体上の微小な面積の点測定に限定
され、物体がその振動面内の各部所で異る振動、
即ち、分割振動を起しているような場合、その全
体を把握するような面測定ができない欠点を有し
ている。
<本発明の目的> 本発明はこのようなレーザードツプラー干渉法
による振動測定装置の問題点に着目し、レーザー
ドツプラー振動計の光学ユニツトより照射された
レーザー光を光学スキヤナーにてX及びY軸方向
にスキヤンさせることにより、物体の振動モード
について物体の或る範囲に亘つての面測定ができ
る振動モード測定装置を提供せんとするものであ
る。
<本発明の構成> 以下、本発明の一実施例を添付図面に従つて詳
細に説明する。
第1図は本発明に係る振動モード測定装置の一
実施例を示すブロツク的構成図にして、1はレー
ザー電源、2はレンズシステムを含む光学ユニツ
ト、3はレーザー周波数シフター、4は周波数ト
ラツカーにして、これら1乃至4の構成部品で上
記技術雑誌に紹介されたレーザードツプラー振動
計を構成するもので、光学ユニツト2より照射さ
れたレーザー光の当つた物体(スピーカ)10の
一点(測定点)における振動を検出してその振動
速度に比例した電圧(振動応答信号)を上記周波
数トラツカー4より出力する構成となつている。
5は上記光学ユニツト2と物体10との間に設
けられた光学スキヤナーにして、前後面にレーザ
ー光を通過させるための開口7,8を有する本体
6と、この本体6に固定され回転軸に回転ミラー
X,9Yを設けたミラー駆動源10X,10Yとよ
り成つている。
そして、この光学スキヤナー5は第2図の動作
説明図に示すように駆動源10X,10Yの駆動で
回転ミラー9X,9Yを夫々或る角度範囲で回転さ
せることにより光学ユニツト2より照射されたレ
ーザー光を物体11の面上においてX及びY軸方
向に一定のピツチ間隔でスキヤンさせてX及びY
軸方向の座標を設定し物体11上における各部所
の振動モードを測定できるように作用する。
上記駆動源10X,10Yは例えばガルバノメー
ター等に利用されている可動コイル型振動子で構
成され、ミラードライブ信号発生回路12よりド
ライブ信号を得るスキヤナードライバー13X
13Yにより独立して駆動されて上記物体11上
におけるレーザー光のX及びY軸方向の座標を設
定するように構成されている。
14は発振周波数を可変できるプログラマブル
発振器にして、これより出力された加振信号はア
プ15を介して上記物体11に供給され、斯る物
体11を振動させるべく成つている。
16及び17は夫々周波数トラツカー4、及び
アンプ15の出力、即ち、物体11にレーザー光
を照射して得られる上記振動応答信号及び物体1
1の振動に供された上記アンプ15からの加振信
号を入力し、これらをA/D変換するAD変換
器、18及び19はこれらA/D変換器16,1
7でA/D変換された上記振動応答信号及び加振
信号のデイジタル化されたデータを逐次記憶する
メモリーである。
こゝで、物体の振動を面測定するに際しては、
測定すべき振動面全域に亘つて同じ条件の基に正
確な振動データを得る必要があるが、その為には
レーザードツプラー振動計より得られる振動応答
信号中の振動データを振動面の全座標(全測定
点)において全て同一位相のものを求めなければ
ならない。
即ち、物体11に第3図aのような加振信号が
与えられた時、物体11の振動測定面のある測定
点が第3図bのような波形を示す振動をし、仮に
斯る測定点でのデータ取得の位相ポイントを加振
信号のθk点に対応するθk′とするならば、他の測
定点(第3図cのような波形を示す振動をしてい
る)においても同一位相ポイントのθk′点とする
必要がある。
そこで、本発明では物体11の振動面全体をス
キヤンする間にマイクロコンピュータ(以下、
CPUと言う)において、上記メモリー18には
加振信号中の一定間隔毎の位相ポイントθ1…θnの
データを逐次記憶させると共にメモリー19には
これと同時にこの加振信号のデータ取得の位相ポ
イントに対応した位相ポイントθ1′…θn′の振動デ
ータを逐次記憶させ、その上で、X−Yプロツタ
の如き出力装置20に振動モードを描き出すに当
り振動モード設定に利用する加振信号のデータ取
得の特定の位相ポイントを決定すると共にこの加
振信号の位相ポイントにおけるデータを基準にと
つて、各座標のデータと時系列的に比較して各座
標毎にみ加振信号の位相ポイントと同時刻の振動
応答信号中の特定の位相ポイントのデータを振動
データとしてピツクアツプし、順次X−Yプロツ
タの如き出力装置20上に描き出すべく成つてい
る。
今少し説明すると、上述のように各測定点即
ち、振動面座標(Xi、Yj)における特定の位相
ポイントθk′の振動データDo(Xi、Yj、θk′)を測
定した振動面の全座標と対応する配列で並べたマ
トリツクスD(θk′)は D(θk′)=Do(X1、Y1、θk′)…Do(Xi、Y1
、θk′) 〓 〓 Do(X1、Yj、θk′)…Do(Xi、Yj、θk′) となり、これは特定の位相ポイントθk′における
振動面の分割振動による振動分布と対応したもの
で、このマトリツクスの振動データを上述のよう
に出力装置20に描き出せば振動面の振動モード
が得られる。
本発明において、上記同一位相ポイントθk′の
振動データをピツクアツプする方法としては上記
の方法の他に加振信号によつて基準となる位相ポ
イント(例えば第3図a中の位相ポイントθk)
を設定し、タイマーを用いて各座標毎に振動応答
信号中データ群から、上記位相ポイントθkより
一定時間後のデータを各座標の振動データとして
取り込み、予めメモリー19に上記マトリツクス
状のデータとして記憶させる方法がある。
第1図において、21はCPUの指令に従つて、
上記メモリー18,19の記憶データの転送を受
け、記憶する外部メモリである。22はCPUと
出力装置20を結合する入出力ポート(I/O)
である。
<本発明の作用> 本発明は叙上のように構成されるものであり、
次にその作用について説明する。
今、CPUのキーボード23中の置数キーでプ
ログラマブル発振器14より出力される加振信号
の周波数を設定した上でスタートキーSTを操作
すると、プログラマブル発振器14は設定された
周波数の加振信号を出力し、斯る加振信号をアン
プ15を介して物体(スピーカ)11及びA/D
変換器17に与える。
又、他方、レーザードツプラー振動計のレーザ
ー電源1は駆動して光学ユニツト2よりレーザー
光を出力させ、光学スキヤナ5はCPUの指令に
基ずくミラードライブ信号発生回路12の動作に
伴うスキヤナー・ドライバー13X,13Yに駆
動され、上記レーザー光を物体11の振動面上で
X及びY座標を描くようにスキヤンさせる。
すると、周波数トラツカー4はレーザー光で検
出した物体11の振動面座標(Xi、Yj)の振動
速度に比例した振動応答信号の電圧を出力し、
A/D変換器16でデイジタル化してメモリー1
8に供給し記憶させる。
又、A/D変換器17ではアンプ11より得ら
れる基準信号の電圧をデイジタル化しメモリー1
8に供給し記憶させる。
これらA/D変換器16,17では夫々入力し
て来る信号をCPUの指令に従つて時系列的に等
間隔の位相ポイントθ1,…θn及びθ1′…θn′でデー
タを出力し、そのデータをメモリー18,19に
記憶させて行く。
その結果、レーザー光が物体11の振動面のX
及びY軸方向の座標全てをスキヤンし終つた時に
は、上記メモリー18にはスキヤンした順序に従
つた各座標の上記位相ポイントθ1′…θn′での振動
データが記憶され、又、メモリー19には同様に
加振信号の位相ポイントθ1…θnでのデータが夫々
記憶されている。
このように、物体11の振動面の振動を測定し
そのデータを記憶させた上で、次ぎに、CPUの
キーボード23中の出力キーOutを操作すると、
CPUは上記メモリー18に記憶された振動デー
タ群の中から上記のように特定位相ポイント
θk′における各振動面座標の振動データDo(Xi、
Yj、θk′)を上記マトリツクスD(θk′)の配列に
従つてピツクアツプすると共に視覚的なデータに
変換し、これをI/Oを通して出力装置に与え、
振動モードを描かせる。
今、こゝに、本発明に係る振動モード測定装置
を以つて実際に物体の振動モードを測定したもの
について紹介する。
第4図a及びbがそれで、前者は物体として20
cm紙コーンを適用し、これを60Hzの加振信号で振
動させた場合のものであり、又、後者は20cmスト
レートサイド紙コーンを適用し、これを145Hzの
加振信号で振動させた場合のものである。
<本発明の効果> 本発明は叙上のようにレーザードツプラー振動
計の光学ユニツトと物体の振動面との間にレーザ
ー光を上記振動面の或る一定範囲内に亘つてスキ
ヤンさせる光学スキヤナーを設け、上記振動面の
振動を面測定できる構成としたものであるから、
物体がその振動面個々で異る振動、即ち、分割振
動を起している場合、その振動モード全体の把握
が可能となり、有用性に富んだ振動モード測定装
置を得ることが出来る優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る振動モード測定装置の一
実施例のブロツク的構成図、第2図は同上におけ
る光学スキヤナーの構成の説明に供された概略
図、第3図a,b及びcは加振信号と振動応答信
号の説明に供された波形図、第4図a及びbは本
発明に係る装置で実際に物体を測定して得た振動
モードを示す図である。 2:光学ユニツト、5:光学スキヤナー、1
1:物体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 振動する物体の振動面にレーザー光を照射
    し、斯る振動面の振動速度に比例した電圧を検出
    して上記物体の振動を測定するものにおいて、 上記レーザー光を出力する光学ユニツトと、 該光学ユニツトと上記物体の振動面との間に上
    記レーザー光を上記振動面の一定範囲内でスキヤ
    ンさせる光学スキヤナーとを設け、 該光学スキヤナーで上記レーザー光を上記振動
    面の一定範囲内における複数の測定点に2次元的
    にスキヤンすることにより、上記振動面の振動を
    面測定する構成とした振動モード測定装置。
JP13392482A 1982-07-30 1982-07-30 振動モ−ド測定装置 Granted JPS5924219A (ja)

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CN105547454B (zh) * 2015-12-08 2018-09-25 东华大学 一种快速扫描式激光多普勒振动测量系统
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JPS5797416A (en) * 1980-11-06 1982-06-17 Krautkraemer Gmbh Method and apparatus for non-contact optical reception of ultrasonic wave

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