JPH0222587A - レーザドツプラ速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光のドツプラ効果を利用して＃鋼。

非鉄金属製造ラインの移・動物体の速度を非接触で測定
するレーザドツプラ速度計に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、移動物体の速度を光のドツプラ効果を利用して
測定するには、第２図に示すような構成のレーザドツプ
ラ速度計が用いられていと、第２図は例えば三菱電機技
報Ｖ（１１，５８・雇７−１９８４第３４頁〜第３８頁
記載の光ファイノ（センサーレーザ干渉形−に示された
従来のレーザドツプラ速度計の構成図であり２図におい
て、（１）は＃動物体（２）はレーザ、（３）はレーザ
光を２分割するビームスプリッタ、（４ａ）、（４ｂ）
はビームスプリンタ（３）で２分割されたレーザ光を送
信光学系（５ａ）　、　（５ｂ）に導びくための光ファ
イバケーブル、　　（４ｃ）は後述する受信光学系の受
信光を伝送する光ファイノくケーブル、（６）は移動物
体（１）から散乱された光を受信するための受信光学系
、（７）は受信光を電気信号に変換する光検出器、（８
）は増＃！器、（９）は周波追跡器、員は速度演算器で
ある。

第２図に示すごとく、移動物体（１）にレーザ（２）か
う発信シ念レーザ光をビームスプリッタ１３）で２分割
し、各々の光を光ファイバケーブル（４ａ）　ｌ　（４
ｂ）と送信光学系（５ａ）、　（５ｂ）　　で、互いに
反対方向から４＠物体（１）上に交差させて照射すると
、各々の送光ビームに対応した移動物体（１）の散乱光
の波長は、４動物体ｆｉｌの速度Ｖに応じて、いわゆる
正負のドツプラシフトを起こす。この２つの正９のドツ
プラシフトを受けた散乱光を受信光学系（６）で受信し
、光ファイバケーブル（４Ｃ）で光種ｔ′に３器＋７）
に導びき、電気信号に変換すると、この電気信号の中に
は、受信光の強さに比例する直流信号さ第ｆ＋）式に示
すドツプラ周波数ｆｄ　　の交流信号（以下ドツプラ信
号という）が存在する。

ここに Ｖ：ｆｌ動物体の速度 λ：レーザ光の波長 ψ：２つの送光ビームの交差角 光検出器（７）で電気信号に変換されたドツプラ信号は
微弱なため増幅器（８）で増幅された後２周波数追跡器
（９）でドツプラ周波数ｆｄ　を計測し、第ｆｌ１式に
より速度演算器Ｈで速度演算することにより。

移動物体（１）の速度Ｖを求めることができる。

このことは、公知の寝起である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のレーザドツプラ速度計は、移動物体Ｔ１）の
移動速度Ｖに比例したドツプラ周波数ｆｄを検出して速
度を求めている。

このため、移動物体（１）が停止し次場合、ドツプラ周
波数ｆｄが零となる念め零速度計測が不可能となる露果
題を有していと、 この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、移動物体（１）が停止時でも速度計測可能なレーザ
ドツプラ速度計を得ることを目的とする。

〔課題を解決する念めの手段〕

この発明に係わるレーザドツプラ速度計は、移動物体［
１）に照射する２条のレーザビームをそれぞれ異った周
波数でビームの波長をシフトする２台の光周波数シフタ
を設け、かつ波長シフトした周波数の補正回路を設けた
ものである。

〔作用〕

この発明においては、移動物体（１１に照射する２条の
レーザビームをそれぞれ異った周波数の波長をシフトす
る２台の光周波数シフタを設けることで、移動物体（１
）が停止時でも、波長シフトした周波数でドツプラ信号
が得られ、かつ、波長シフトした一波数の補正回路を設
けるこきで、高精度な零速度を含む速度計測が可能とな
る。

〔実施例〕

第１川は、この発明による一実施例を示すレーザドツプ
ラ速度計の構成図であり、以下図面に従い税関する。

図中、（１）〜ａ１は上記従来と同じものである。

（１１ａ）Ｈ，片側のレーザビームの波長を音響光学的
にシフトさせる第１の光周波数シフタ、　　（１１１）
）は他方のレーザビームの波長を第１の光周波数シフタ
（１１ａ）と異った周波数で音響光学的にシフトさせる
第２の光＠波数シフタ、　　（１２ａ）、　（１２ｂ）
　はそれぞれ光周波数シフタ（１１ａ）、　（１１ｂ）
を駆動するドライバ、０は上記ドライバ（１２ａ）　、
　（１２ｂ）　　から出力される光シフト固波数信号の
差の田波数信号を堰り出す混合器、　　（１４ａ）は周
波数追跡器（９）の出力周波数をカウントする周波数カ
ウンタ、　　（１４ｂ）は混合器αｊの出力周波数をカ
ウントする周波数カウンタ、ａ！９は上記二つの周波数
カウンタ（１４ａ）。

（１４ｂ）のｍ力を引算する引算器である。

以上ノ構成のレーザドツプラ速度計において。

２条の照射レーザビームの片側を光周波数シフタ（Ｈａ
）で周波数ｆＭ１だけ波長をシフトし、他方のレーザビ
ームを光周波数シフタ（Ｉｌｂ）により周波数ｆＭ２だ
け波長をシフトすると、受信光学系（６）で受光され光
検出Ｒ１７）で了気変換されたドツプラ信号は１次のド
ツプラ周波数ｆｄ′を含んでいる。

ｆｄ′。（ｆＭｌ　−ｆＭ２）　十ｆａ＝　（ｆＭｌ　
　’Ｍ２）　＋　”２’　ｓｔｎ号　・・・・・・（２
）すなわち、第テ１）式の速度Ｖに比例したドツプラ周
波数ｆｄ　と２条のレーザビームの光シフトされた差の
周波数（ｆＭｌ　−ｆＭ２）の加算した形で周波数追跡
器（９）で検出されるため、速度Ｖが零の場合でも（ｆ
Ｍｌ　−ｆＭ２）のドツプラ周波数が得られる。

周波数追跡器（９）の出力周波数ｆｄ′と混合器ａ３の
出力周波数である上記２東のレーザビームの光シフトさ
れた差の周波数（ｆＭｌ　−ｆＭ２）をそれぞれ周波数
カウンタ（１４ａ）　、　（１４ｂ）　　でカウントし
、引算器０９で引算した後、速度演算器０１で速度演算
することで光周波数シフタ（１１ａ）、　（１１ｂ）　
の駆動周波ｎ　ｆＭ１＋　ｆＭ２　　を補正し、零速度
を含んだ速度計測が可能なレーザドツプラ速度計きなる
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、移動物体［１）に照
射する２条のレーザビームそれぞれを異った周波数でビ
ームの波長をシフトする光周波数シフタ（１１ａ）、（
１１ｂ）を、没け、かつ波長シフトとした同波数を補正
する引！、器（Ｉ９を設けることで移動物体（１）が停
止時でも高精度忙速度計測可能なレーザドツプラ速度計
か提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレーザドツプラ速度
計の構成図、第２図は従来のレーザドツプラ速度計の構
成１ｑである。 図中、　　（１１ａ）、　（１１ｂ）　　は光周波数シ
フタ、　　（ｊ２ａ）（１２ｂ）はドライバ、０３は混
合器、　　（１４ａ）　、　（１４ｂ）は周波数カウン
タ、　ａＳは引１’［器テアル。 なお２図中同一篩号は同一または相当部分を示す。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特定の波長を出力するレーザと、上記レーザの出力ビー
   ムを２分割するビームスプリッタと、上記２分割したレ
   ーザビームを伝送する光ファイバケーブルと、上記伝送
   されたレーザビームを受けて移動物体上互いに反対方向
   から交差させて照射する二つの送信光学系と、上記二つ
   の照射ビームの各々について移動物体の速度に応じてド
   ップラシフトを起した散乱光を一緒に受信する受信光学
   系と、上記受信光学系で受信したドップラ信号を含む散
   乱光を伝送する光ファイバケーブルと、上記伝送された
   散乱光を電気変換する光検出器と、上記光検出器の出力
   を増幅する増幅器と、上記増幅された信号からドップラ
   周波数を検出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の
   出力信号であるドップラ周波数から移動物体の速度を演
   算する速度演算器を備えたレーザドップラ速度計におい
   て、上記移動物体に照射する２条のレーザビームそれぞ
   れを異つた周波数でビームの波長をシフトし、ドップラ
   周波数の零点を周波数シフトさせる２台の光周波数シフ
   タと、上記２台の光周波数シフタを駆動する２台のドラ
   イバと、上記２台の光周波数シフタでシフトされた周波
   数を取り出す混合器と、上記周波数シフトされたドップ
   ラ周波数に追尾する上記周波数遺跡器の出力周波数と上
   記光シフトされた差の周波数を取り出す上記混合器の出
   力周波数とをそれぞれカウントする２つの周波数カウン
   タと、上記二つの周波数カウンタの出力を引算し、その
   結果を上記速度演算器に出力する引算器とを設けたこと
   を特徴とするレーザドップラ速度計。