JPH0238889A - レーザードップラー速度計 - Google Patents
レーザードップラー速度計Info
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- JPH0238889A JPH0238889A JP18919688A JP18919688A JPH0238889A JP H0238889 A JPH0238889 A JP H0238889A JP 18919688 A JP18919688 A JP 18919688A JP 18919688 A JP18919688 A JP 18919688A JP H0238889 A JPH0238889 A JP H0238889A
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- light beam
- frequency
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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。
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、レーザードツプラー速度計に関するもので
、特に、光ビームの基板端面での不要反〔発明の概要〕 この発明は、レーザー光源から射出された光ビームを被
測定対象に照射してその反射光ビームを得るとともに、
光ビームを光変調器に入射して参照光ビームを得、参照
光ビーム及び反射光ビームに基づいて、被測定対象の速
度を測定するようになされたレーザードツプラー速度計
において、光変調器に供給される変調信号に対応する信
号の振幅と位相を制御して、参照ビーム及び反射光ビー
ムに基づいて形成された電気信号からこの振幅と位相を
制御した信号を減算して不要成分を除去するようにする
ことにより、被測定対象の移動速度を正確に測定できる
ようにしたものである。
、特に、光ビームの基板端面での不要反〔発明の概要〕 この発明は、レーザー光源から射出された光ビームを被
測定対象に照射してその反射光ビームを得るとともに、
光ビームを光変調器に入射して参照光ビームを得、参照
光ビーム及び反射光ビームに基づいて、被測定対象の速
度を測定するようになされたレーザードツプラー速度計
において、光変調器に供給される変調信号に対応する信
号の振幅と位相を制御して、参照ビーム及び反射光ビー
ムに基づいて形成された電気信号からこの振幅と位相を
制御した信号を減算して不要成分を除去するようにする
ことにより、被測定対象の移動速度を正確に測定できる
ようにしたものである。
レーザードツプラー速度計は、被測定対象に光ビームを
照射すると、ドツプラー効果により、被測定対象の速度
に応じて周波数が偏移する反射光ビームが得られること
を利用して、被測定対象の速度を測定するようにしたも
のである。
照射すると、ドツプラー効果により、被測定対象の速度
に応じて周波数が偏移する反射光ビームが得られること
を利用して、被測定対象の速度を測定するようにしたも
のである。
このようなレーザードツプラー速度計として、例えば特
願昭６３−２１７４６４号明細書に、例えばＬｉＮｂ０
．の誘電体基板上に、Ｔｉ拡散光導波路及び光変調器を
形成するようにしたものが示されている。
願昭６３−２１７４６４号明細書に、例えばＬｉＮｂ０
．の誘電体基板上に、Ｔｉ拡散光導波路及び光変調器を
形成するようにしたものが示されている。
すなわち、このような誘電体基板上に光導波路及び光変
調器を形成するようにしたレーザードツプラー速度計に
おいては、光変調器に鋸歯状波信号或いは正弦波信号が
印加され、そして、レーザー光源から照射された光ビー
ムが誘電体基板上の導波路を介して伝えられる。この導
波路を介して伝えられる光ビームは、光変調器で鋸歯状
波信号或いは正弦波信号により周波数偏移されるととも
に、誘電体基板の端部から出射され、被測定対象に照射
される。これにより、被測定対象の速度に応じて周波数
偏移される反射光ビームが得られる。
調器を形成するようにしたレーザードツプラー速度計に
おいては、光変調器に鋸歯状波信号或いは正弦波信号が
印加され、そして、レーザー光源から照射された光ビー
ムが誘電体基板上の導波路を介して伝えられる。この導
波路を介して伝えられる光ビームは、光変調器で鋸歯状
波信号或いは正弦波信号により周波数偏移されるととも
に、誘電体基板の端部から出射され、被測定対象に照射
される。これにより、被測定対象の速度に応じて周波数
偏移される反射光ビームが得られる。
このように、光変調器に印加される鋸歯状波信号或いは
正弦波信号により周波数偏移された光ビームと、被測定
対象の速度に応じて周波数偏移された光ビームとを干渉
させることにより、被測定対象の速度に応じた信号が形
成される。すなわち、光変調器に鋸歯状波信号を印加し
た場合には、光変調器により周波数偏移された光ビーム
と、被測定対象の速度に応じて周波数偏移された光ビー
ムとを干渉させて得られる信号をＦＭＩＮすることによ
り、被測定対象の速度に応じた信号が得られる。光変調
器に正弦波信号を印加した場合には、光変調により周波
数偏移された光ビームと、被測定対象の速度に応じて周
波数偏移された光ビームとを干渉させて得られる信号を
、信号処理した後にＦＭ復調することにより、被測定対
象の速度に応じた信号が得られる。
正弦波信号により周波数偏移された光ビームと、被測定
対象の速度に応じて周波数偏移された光ビームとを干渉
させることにより、被測定対象の速度に応じた信号が形
成される。すなわち、光変調器に鋸歯状波信号を印加し
た場合には、光変調器により周波数偏移された光ビーム
と、被測定対象の速度に応じて周波数偏移された光ビー
ムとを干渉させて得られる信号をＦＭＩＮすることによ
り、被測定対象の速度に応じた信号が得られる。光変調
器に正弦波信号を印加した場合には、光変調により周波
数偏移された光ビームと、被測定対象の速度に応じて周
波数偏移された光ビームとを干渉させて得られる信号を
、信号処理した後にＦＭ復調することにより、被測定対
象の速度に応じた信号が得られる。
〔発明が解決しようとする課題］
このような従来のレーザードツプラー速度計では、ＦＭ
復調する前の信号中（光変調器に鋸歯波信号を印加した
場合には光変調器の出力信号中、光変調器に正弦波信号
を印加した場合には信号処理後の信号中）に、搬送波成
分のスペクトラムが強く現れる場合がある。これは、誘
電体基板上の光導波路を介して伝えられ誘電体基板の端
部から出射され被測定対象に照射されるべき光ビームの
一部が、誘電体基板端部で反射されることによるものと
考えられる。被測定対象の速度に応じたＦＭ変調信号を
得るためには、このような基板端部での不要反射の影響
による搬送波成分を除去する必要がある。
復調する前の信号中（光変調器に鋸歯波信号を印加した
場合には光変調器の出力信号中、光変調器に正弦波信号
を印加した場合には信号処理後の信号中）に、搬送波成
分のスペクトラムが強く現れる場合がある。これは、誘
電体基板上の光導波路を介して伝えられ誘電体基板の端
部から出射され被測定対象に照射されるべき光ビームの
一部が、誘電体基板端部で反射されることによるものと
考えられる。被測定対象の速度に応じたＦＭ変調信号を
得るためには、このような基板端部での不要反射の影響
による搬送波成分を除去する必要がある。
したがって、この発明の目的は、復調前の信号中に含ま
れている不要な周波数成分を取り除くことができ、被測
定対象の速度に応じた信号を正確に得ることができるレ
ーザードツプラー速度計を提供することにある。
れている不要な周波数成分を取り除くことができ、被測
定対象の速度に応じた信号を正確に得ることができるレ
ーザードツプラー速度計を提供することにある。
に基づいて、被測定対象の速度を測定するようになされ
たレーザードツプラー速度計において、光変調器に供給
される変調信号に対応する信号の振幅と位相を制御して
、参照ビーム及び反射光ビームに基づいて形成された信
号から振幅と位相を制御した光変調器に供給する信号に
対応する゛した信号を減算して不要成分を除去するよう
にしたレーザードツプラー速度計である。
たレーザードツプラー速度計において、光変調器に供給
される変調信号に対応する信号の振幅と位相を制御して
、参照ビーム及び反射光ビームに基づいて形成された信
号から振幅と位相を制御した光変調器に供給する信号に
対応する゛した信号を減算して不要成分を除去するよう
にしたレーザードツプラー速度計である。
光変調器に供給する信号に対応する信号の振幅と位相を
制御し、復調前の信号と加算することにより、復調前の
信号中に含まれる不要な周波数成分を取り除くことがで
きる。
制御し、復調前の信号と加算することにより、復調前の
信号中に含まれる不要な周波数成分を取り除くことがで
きる。
この発明は、レーザー光源から射出された光ビームを被
測定対象に照射してその反射光ビームを得るとともに、
光ビームを光変調器に入射して参照光ビームを得、参照
光ビーム及び反射光ビーム（実施例〕 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
測定対象に照射してその反射光ビームを得るとともに、
光ビームを光変調器に入射して参照光ビームを得、参照
光ビーム及び反射光ビーム（実施例〕 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第１図において、１は全体としてレーザードツプラー速
度計を示し、駆動回路２によっ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
ようになされたものである。
度計を示し、駆動回路２によっ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
ようになされたものである。
第１図において、レーザー光源４から射出された光ビー
ムＬ１は、誘電体基Ｆｉ５上に形成された導波路６、分
岐部７、導波路８を介して分岐部９に導かれ、導波路１
０及び１１に分岐される。
ムＬ１は、誘電体基Ｆｉ５上に形成された導波路６、分
岐部７、導波路８を介して分岐部９に導かれ、導波路１
０及び１１に分岐される。
光変調器１２は、基板５上に形成された導波路１３を間
に挟んで電極１４が形成されるようになされており、こ
の導波路１３の一端が導波路１１に接続されるとともに
他端が、ミラ一部１５が形成された基Ｆｉ、５の端面に
導かれるようになされている。
に挟んで電極１４が形成されるようになされており、こ
の導波路１３の一端が導波路１１に接続されるとともに
他端が、ミラ一部１５が形成された基Ｆｉ、５の端面に
導かれるようになされている。
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、ミラ一部１５で反射された後、再び光変調器１２
を介して射出される。その結果光変調器１２を介して得
られる参照光ビームＬ、は、導波路１１、分岐部９、導
波路８、分岐部７を戻り、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に入射されるように
なされている。
ムは、ミラ一部１５で反射された後、再び光変調器１２
を介して射出される。その結果光変調器１２を介して得
られる参照光ビームＬ、は、導波路１１、分岐部９、導
波路８、分岐部７を戻り、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に入射されるように
なされている。
光変調器１２においては、駆動回路２２により印加され
る電極１４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。
る電極１４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。
したがってこの印加電圧■１を、次式
％式％（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Ｌ、の角周波数を値ω、
とおき、振幅値を値Ｅ Ｉ 、比例定数を値にとおいて
、次式 ％式％） 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ＡＩ（Ｌｌの参照光ビームを得ることができる。
るようにすれば、入射光ビームＬ、の角周波数を値ω、
とおき、振幅値を値Ｅ Ｉ 、比例定数を値にとおいて
、次式 ％式％） 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ＡＩ（Ｌｌの参照光ビームを得ることができる。
したがって第２図に示すように、電極間に鋸歯状波信号
Ｓ１を印加してこの鋸歯状波信号ＳＩの最大電位差Ｖ
ａａｘ及び最小電位差Ｖ ＊五ａ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Ｓ、の繰り返し周波数を角
周波数ω２で表し、振幅値を値Ｅｘとおいて、次式 ％式％（３） の関係式で表される角周波数ω、たけ周波数が偏移した
電界強度Ａｔｕ＋の参照光ビームＬ、を得ることができ
る。
Ｓ１を印加してこの鋸歯状波信号ＳＩの最大電位差Ｖ
ａａｘ及び最小電位差Ｖ ＊五ａ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Ｓ、の繰り返し周波数を角
周波数ω２で表し、振幅値を値Ｅｘとおいて、次式 ％式％（３） の関係式で表される角周波数ω、たけ周波数が偏移した
電界強度Ａｔｕ＋の参照光ビームＬ、を得ることができ
る。
これに対して導波路ｌＯに導かれた光ビームＬ、は、ｌ
［５の端面に取り付けられたセルフォックマイクロレン
ズ２３を介してスピーカ３の振動面に照射され、その結
果得られる反射光ビームＬ４がセルフォックマイクロレ
ンズ２３、導波路１０、分岐部９、導波路８、分岐部７
を戻った後、導波路２０を介して光検出素子２１に入射
されるようになされている。
［５の端面に取り付けられたセルフォックマイクロレン
ズ２３を介してスピーカ３の振動面に照射され、その結
果得られる反射光ビームＬ４がセルフォックマイクロレ
ンズ２３、導波路１０、分岐部９、導波路８、分岐部７
を戻った後、導波路２０を介して光検出素子２１に入射
されるようになされている。
反射光ビームＬ４は、被測定対象３の速度に応じて周波
数が偏移することから、この測定光ビーム及び参照光ビ
ームを光検出素子２１に入射するようにすれば、光検出
素子２１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Ｓｌの周波数を中心周波数にして、被測定対
象３の速度に応じて周波数偏移する周波数変調信号を得
ることかできる。
数が偏移することから、この測定光ビーム及び参照光ビ
ームを光検出素子２１に入射するようにすれば、光検出
素子２１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Ｓｌの周波数を中心周波数にして、被測定対
象３の速度に応じて周波数偏移する周波数変調信号を得
ることかできる。
光検出素子２１の出力信号は、信号処理回路３０で検出
され、かくして、信号処理回路３０で検出される光検出
素子２１の出力信号を、鋸歯状波信号の周波数を中心周
波数としてＦＭ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。
され、かくして、信号処理回路３０で検出される光検出
素子２１の出力信号を、鋸歯状波信号の周波数を中心周
波数としてＦＭ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。
ところが、導波路１０に導かれた光ビームＬ１は、基板
５の端面に取りつけられたセルフォックレンズ２３を介
してスピーカ３の振動面に照射されるとともに、この光
ビームＬ＋が基板５の端面で反射される。このような不
要な反射により、光検出素子２１の出力信号中には、搬
送波周波数のスペクトルが強いレベルで現れる。このた
め、信号処理回路３０から得られる信号は、この搬送波
周波数成分による妨害を受ける。
５の端面に取りつけられたセルフォックレンズ２３を介
してスピーカ３の振動面に照射されるとともに、この光
ビームＬ＋が基板５の端面で反射される。このような不
要な反射により、光検出素子２１の出力信号中には、搬
送波周波数のスペクトルが強いレベルで現れる。このた
め、信号処理回路３０から得られる信号は、この搬送波
周波数成分による妨害を受ける。
このような不要な反射による妨害成分を除去するために
、ゲインが任意に設定可能な可変アンプ３１．１８０度
位相を変化させる移相回路３２、減算回路３３が設けら
れている。
、ゲインが任意に設定可能な可変アンプ３１．１８０度
位相を変化させる移相回路３２、減算回路３３が設けら
れている。
すなわち、駆動回路２２から出力される鋸歯状波信号Ｓ
１の周波数に対応できる正弦波信号Ｓ。
１の周波数に対応できる正弦波信号Ｓ。
が可変アンプ３１及び１８０度移相回路３２を介される
。これにより、信号処理回路３０からの出力信号中の不
要な反射成分の振幅に対応し、位相力月８０度異なった
信号が得られる。この信号が加算回路３３に供給される
。
。これにより、信号処理回路３０からの出力信号中の不
要な反射成分の振幅に対応し、位相力月８０度異なった
信号が得られる。この信号が加算回路３３に供給される
。
加算回路３３で、信号処理回路３０の出力信号と、可変
アンプ３１、移相回路３２を介された駆動回路２２の出
力信号３１ ′とが加算される。これにより、光検出素
子２１の出力信号中に含まれる基板５の端面での不要反
射に起因する搬送波信号成分が除去される。このように
、不要な反射による搬送波成分が除去された信号がＦＭ
復調回路３４に供給される。このＦＭ？ｊＬｔ１！回路
３４の出力からスピーカ３の振動面の変位を測定するこ
とができ、これに基づいて振動面の振動速度を測定する
ことができる。
アンプ３１、移相回路３２を介された駆動回路２２の出
力信号３１ ′とが加算される。これにより、光検出素
子２１の出力信号中に含まれる基板５の端面での不要反
射に起因する搬送波信号成分が除去される。このように
、不要な反射による搬送波成分が除去された信号がＦＭ
復調回路３４に供給される。このＦＭ？ｊＬｔ１！回路
３４の出力からスピーカ３の振動面の変位を測定するこ
とができ、これに基づいて振動面の振動速度を測定する
ことができる。
第３図はこの発明の他の実施例を示すものである。第３
図に示す実施例において、前述の第１の実施例との対応
部分には同一符号が付されている。
図に示す実施例において、前述の第１の実施例との対応
部分には同一符号が付されている。
この実施例では、光変調器１２に印加する信号として、
鋸歯状波信号に代えて正弦波信号を用いるようにしてい
る。
鋸歯状波信号に代えて正弦波信号を用いるようにしてい
る。
すなわち、第３図において光変調器１２を構成する電極
１４が駆動回路２２に接続される。この駆動回路２２に
供給される基準信号Ｓ、に基づいて、波高値を値Ｖ、角
周波数を値ω、とおいて、次式 ％式％（４） の関係式で表される信号レベルＶ ＋ｔ＋ の正弦波信
号Ｓ富が、光変調δ１２における電極１４に印加される
ようになされている。
１４が駆動回路２２に接続される。この駆動回路２２に
供給される基準信号Ｓ、に基づいて、波高値を値Ｖ、角
周波数を値ω、とおいて、次式 ％式％（４） の関係式で表される信号レベルＶ ＋ｔ＋ の正弦波信
号Ｓ富が、光変調δ１２における電極１４に印加される
ようになされている。
その結果光変調器１２を介して得られる参照光ビームＬ
Ａ、においで、複素振幅Ｅ ｆｆ（Ｌ）は、光ビームＬ
ＡＩ の波長を値λ、電極１４の間隔及び長さをそれぞ
れ値ｄ及びり、基［５の屈折率を値ｎ、電気光学定数を
値ｒとおいて、次式 で表される値Ｂ１を用いるとともに初期位相を値φ１、
振幅値を値Ｅ、とおいて、次式 ２式％） の関係式で表すことができる。
Ａ、においで、複素振幅Ｅ ｆｆ（Ｌ）は、光ビームＬ
ＡＩ の波長を値λ、電極１４の間隔及び長さをそれぞ
れ値ｄ及びり、基［５の屈折率を値ｎ、電気光学定数を
値ｒとおいて、次式 で表される値Ｂ１を用いるとともに初期位相を値φ１、
振幅値を値Ｅ、とおいて、次式 ２式％） の関係式で表すことができる。
すなわち、光変調器１２に正弦波信号Ｓ８を印加するこ
とにより、この正弦波信号Ｓ２の信号レベルに対応して
、入射光ビームＬＡ、に対して周波数が正弦波状に偏移
する参照光ビームＬ Ａ ｓを得ることができる。
とにより、この正弦波信号Ｓ２の信号レベルに対応して
、入射光ビームＬＡ、に対して周波数が正弦波状に偏移
する参照光ビームＬ Ａ ｓを得ることができる。
これに対して導波路１０に導かれた光ビームＬＡ、は、
基板５の端面に取り付けられたセルフォックマイクロレ
ンズ２３を介してスピーカ３の振動面に照射され、その
結果得られる反射光ビームＬＡ、がセルフォックマイク
ロレンズ２３、導波路ＩＯ１分岐部９、導波路８、分岐
部７を戻った後、導波路２０を介して光検出素子２１に
入射されるようになされて、いる。
基板５の端面に取り付けられたセルフォックマイクロレ
ンズ２３を介してスピーカ３の振動面に照射され、その
結果得られる反射光ビームＬＡ、がセルフォックマイク
ロレンズ２３、導波路ＩＯ１分岐部９、導波路８、分岐
部７を戻った後、導波路２０を介して光検出素子２１に
入射されるようになされて、いる。
したがって、測定光ビームＬＡ、の複素振幅Ｅ４□、に
おいては、スピーカ３における振動面の変位Ａ＜ｔ＋
を、振幅値売値Ａ、角周波数を値ω４とおいて、次式 ％式％（７） の関係式で表すと、これに対応して、次式π Ａ、 −・４ ｆ 、Ａ ・・−・−（
８）λ ２πｆ４−ω４ ・・・・・・（
９）の関係式で表される値Ａ１を用いるとともに初期位
相を値φ４、振幅値を値Ｅ４とおいて、次式２式％ の関係式で表すことができる。
おいては、スピーカ３における振動面の変位Ａ＜ｔ＋
を、振幅値売値Ａ、角周波数を値ω４とおいて、次式 ％式％（７） の関係式で表すと、これに対応して、次式π Ａ、 −・４ ｆ 、Ａ ・・−・−（
８）λ ２πｆ４−ω４ ・・・・・・（
９）の関係式で表される値Ａ１を用いるとともに初期位
相を値φ４、振幅値を値Ｅ４とおいて、次式２式％ の関係式で表すことができる。
したがってＰＩＮダイオードで構成された光検出素子２
１で、参照光ビームＬ Ａ ｚ及び測定光ビームＬ Ａ
４を受光することにより、２乗検波した出力信号Ｓ０
が得られ、（６）式及び００式に基づいて、次式 Ｓ ｏ ＋ｔ＋ ＝ ｌ Ｅ３＋ｔ＋＋Ｅ＜＋も）１ｔ ” （Ｅｚｃｏｓ（ω、乞＋Ｂ＋＄１ｎωｓＬ＋φ３）
＋ Ｅ ａｃｏｓ（ω１ ｔ ＋ Ａ ｔｓｉｎａ＋
４ ｔ＋φ４））ｚ＋ （Ｅ、５ｉｎ（ω＋ Ｌ ＋
Ｂ １ｓｉｎωｘ ｔ＋φ３）＋ Ｅ ４ｓｉｎ（ω１
ｔ ＋ Ａ １ｓｘｎωａ ｔ＋φ４））２＝ Ｅ
、” （ｃｏｓ”（ω、 ｔ ＋ Ｂ 、ｓｉｎω！
を十φ、）＋ｓｉｎ”（ωＩｔ ＋ Ｂ ＋ｓｉｎωａ
ｔ＋φ、））＋ Ｅａ” （ＣｏＳ”（（１）ｌ ｔ
＋ Ａｔ！ｌｉｎω４ｔ＋φ４）＋ｓｊｎ”（ω、ｔ＋
Ａ、ｓｉｎω４ｔ＋φ４））＋Ｅ２−Ｅ、ｃｏｓ（ω
、 ｔ ＋Ｂ、ｓｉｎω３ｔ ＋ φ コ）−ｃ
ｏｓ（ω、ｔ ＋Ａ、ｓｉｎωａｔ＋φ４）十Ｅｓ・Ｅ
４ｓｉｎ（ωＩ Ｌ ＋ ８１３ｉｎ（ｄ３ ｔ＋φす
・５ｉｎ（ω、 ｔ ＋Ａ、ｓｉｎω４Ｌ＋φ４）＝Ｅ
３”＋Ｅ４” ＋ ２ Ｅ ３−Ｅ ４ｃｏｓ（Ｂ１ｓｉｒ＋ ω
３ｔ−Ａｌｓｉｎω、Ｌ＋Δφ） ・・・・・・００ Δφ−φ寡−φ１ ・・・・・・０２
）の関係式で表される信号レベルＳ ｏ （ｔ＋の出力
信号Ｓ０を得ることができる。
１で、参照光ビームＬ Ａ ｚ及び測定光ビームＬ Ａ
４を受光することにより、２乗検波した出力信号Ｓ０
が得られ、（６）式及び００式に基づいて、次式 Ｓ ｏ ＋ｔ＋ ＝ ｌ Ｅ３＋ｔ＋＋Ｅ＜＋も）１ｔ ” （Ｅｚｃｏｓ（ω、乞＋Ｂ＋＄１ｎωｓＬ＋φ３）
＋ Ｅ ａｃｏｓ（ω１ ｔ ＋ Ａ ｔｓｉｎａ＋
４ ｔ＋φ４））ｚ＋ （Ｅ、５ｉｎ（ω＋ Ｌ ＋
Ｂ １ｓｉｎωｘ ｔ＋φ３）＋ Ｅ ４ｓｉｎ（ω１
ｔ ＋ Ａ １ｓｘｎωａ ｔ＋φ４））２＝ Ｅ
、” （ｃｏｓ”（ω、 ｔ ＋ Ｂ 、ｓｉｎω！
を十φ、）＋ｓｉｎ”（ωＩｔ ＋ Ｂ ＋ｓｉｎωａ
ｔ＋φ、））＋ Ｅａ” （ＣｏＳ”（（１）ｌ ｔ
＋ Ａｔ！ｌｉｎω４ｔ＋φ４）＋ｓｊｎ”（ω、ｔ＋
Ａ、ｓｉｎω４ｔ＋φ４））＋Ｅ２−Ｅ、ｃｏｓ（ω
、 ｔ ＋Ｂ、ｓｉｎω３ｔ ＋ φ コ）−ｃ
ｏｓ（ω、ｔ ＋Ａ、ｓｉｎωａｔ＋φ４）十Ｅｓ・Ｅ
４ｓｉｎ（ωＩ Ｌ ＋ ８１３ｉｎ（ｄ３ ｔ＋φす
・５ｉｎ（ω、 ｔ ＋Ａ、ｓｉｎω４Ｌ＋φ４）＝Ｅ
３”＋Ｅ４” ＋ ２ Ｅ ３−Ｅ ４ｃｏｓ（Ｂ１ｓｉｒ＋ ω
３ｔ−Ａｌｓｉｎω、Ｌ＋Δφ） ・・・・・・００ Δφ−φ寡−φ１ ・・・・・・０２
）の関係式で表される信号レベルＳ ｏ （ｔ＋の出力
信号Ｓ０を得ることができる。
このことは、振幅値Ｅ、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が重畳さ
れて出力されることを意味する。
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が重畳さ
れて出力されることを意味する。
したがって０３１式右辺第３項について余弦関数部分だ
けを抽出して、次式 ％式％ とおくと、次式 ｃｏｓ（Ｂ ＋ｓｔｎω＝ ｔ Ａｌ５Ｉｎω４ ｊ
十Δφ）−ｃｏｓ（Ｂ＋ｓｉｎω＝ｔ） Ｔｃｏｓ（Ａｌ５Ｉｎω４ ｔ−Δφ）＋５ｉｎ（Ｂ＋
ｓｉｎωｘＬ ＝ｓｉｎ（Ａ、ｓｉｎω、 ｔ−Δφ）・・・・・・０
４ で表される関係式に展開することができる。したがって
０４式は、ノイマンの公式に基づいて展開することがで
き、その結果この余弦関数部分は、次Ｃ０３（Ｂ＋３ｉ
ｎ（ｔ）、３ｔ Ａｌ５ｉｎω４Ｌ＋Δφ）１ｃｏ
ｓ（Ａ＋ｓｉｎω４ｔ−Δφ） −５ｉｎ（Ａ＋９ｉｎω４ｔ−Δφ） −・・、
−０５）の関係式に展開することができる。
けを抽出して、次式 ％式％ とおくと、次式 ｃｏｓ（Ｂ ＋ｓｔｎω＝ ｔ Ａｌ５Ｉｎω４ ｊ
十Δφ）−ｃｏｓ（Ｂ＋ｓｉｎω＝ｔ） Ｔｃｏｓ（Ａｌ５Ｉｎω４ ｔ−Δφ）＋５ｉｎ（Ｂ＋
ｓｉｎωｘＬ ＝ｓｉｎ（Ａ、ｓｉｎω、 ｔ−Δφ）・・・・・・０
４ で表される関係式に展開することができる。したがって
０４式は、ノイマンの公式に基づいて展開することがで
き、その結果この余弦関数部分は、次Ｃ０３（Ｂ＋３ｉ
ｎ（ｔ）、３ｔ Ａｌ５ｉｎω４Ｌ＋Δφ）１ｃｏ
ｓ（Ａ＋ｓｉｎω４ｔ−Δφ） −５ｉｎ（Ａ＋９ｉｎω４ｔ−Δφ） −・・、
−０５）の関係式に展開することができる。
すなわち、光検出素子２１を介して得られる出力信号Ｓ
０においては、電極１４に印加した正弦波信号Ｓ１の角
周波数ω、を基本周波数にして、その高調波成分が得ら
れるとともに、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。
０においては、電極１４に印加した正弦波信号Ｓ１の角
周波数ω、を基本周波数にして、その高調波成分が得ら
れるとともに、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。
この実施例においては、かかる出力信号Ｓ、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。
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。
すなわちバンドパスフィルタ回路４０は、光検出素子２
１の出力信号Ｓ。を受ける中心周波数が正弦波信号Ｓｌ
の角周波数ω、のバンドパスフィルタ回路で構成され、
その結果このバンドパスフィルタ回路４０を介して、０
０式及び０４）式から、次式 ％式％ の関係式で表される信号レベルＳ ：＋ ＜ｔ＋の出力
信号Ｓ、を得ることができる。
１の出力信号Ｓ。を受ける中心周波数が正弦波信号Ｓｌ
の角周波数ω、のバンドパスフィルタ回路で構成され、
その結果このバンドパスフィルタ回路４０を介して、０
０式及び０４）式から、次式 ％式％ の関係式で表される信号レベルＳ ：＋ ＜ｔ＋の出力
信号Ｓ、を得ることができる。
これに対してバンドパスフィルタ回路４１は、光検出素
子２１の出力信号Ｓ０を受ける中心周波数が正弦波信号
Ｓｇの角周波数ω、に対して２倍の角周波数２ω、のバ
ンドパスフィルタ回路で構成され、その結果（Ｈ）式及
び０４式から、次式Ｓ４（い −２ＪｘＣＢｘ）Ｅｓ・Ｅ４ｃｏｓ２ ω３ｔ・ｃｏｓ
（Ａ＋ｓｉｎω４を一Δφ） −Ｊ、（Ｂ、）Ｅ、・Ｅ４ ［ｃｏｓ （２ω５ｔ−（／’ｚｓｉｎωｎｔ−Δφ）
）十ｃｏｓ （２ωｓｔ ＋（Ａ、ｓｉｎω４ｔ −
Δφン） ］・・・・・・０７） の関係式で表される信号レベル３４（Ｌ）の出力信号Ｓ
４を得ることができる。
子２１の出力信号Ｓ０を受ける中心周波数が正弦波信号
Ｓｇの角周波数ω、に対して２倍の角周波数２ω、のバ
ンドパスフィルタ回路で構成され、その結果（Ｈ）式及
び０４式から、次式Ｓ４（い −２ＪｘＣＢｘ）Ｅｓ・Ｅ４ｃｏｓ２ ω３ｔ・ｃｏｓ
（Ａ＋ｓｉｎω４を一Δφ） −Ｊ、（Ｂ、）Ｅ、・Ｅ４ ［ｃｏｓ （２ω５ｔ−（／’ｚｓｉｎωｎｔ−Δφ）
）十ｃｏｓ （２ωｓｔ ＋（Ａ、ｓｉｎω４ｔ −
Δφン） ］・・・・・・０７） の関係式で表される信号レベル３４（Ｌ）の出力信号Ｓ
４を得ることができる。
乗算回路４２は、基準信号Ｓ、とともに出力信号Ｓ４を
受け、その乗算出力信号を中心周波数が正弦波信号Ｓ、
の角周波数ω、に設定されたバンドパスフィルタ回路３
３を介して出力する。
受け、その乗算出力信号を中心周波数が正弦波信号Ｓ、
の角周波数ω、に設定されたバンドパスフィルタ回路３
３を介して出力する。
したがって、バンドパスフィルタ回ｆｊＩＩ４３を介し
て０′７）式で表される中心周波数が正弦波信号の２倍
の角周波数２ω、でなる信号成分が、角周波数ω、に低
周波変換されて、次式 ％式％ の関係式で表される信号レベルＳ、。、の出力信号Ｓａ
を得ることができる。
て０′７）式で表される中心周波数が正弦波信号の２倍
の角周波数２ω、でなる信号成分が、角周波数ω、に低
周波変換されて、次式 ％式％ の関係式で表される信号レベルＳ、。、の出力信号Ｓａ
を得ることができる。
増幅回路４５及び位相回路４６と、増幅回路４７及び位
相回路４８は、それぞれバンドパスフィルタ回路４０及
び４３の出力信号Ｓｓ及びＳｓの信号レベルが等しくな
るように、この出力信号Ｓ３及びＳ、を増幅した後、位
相合わせして加算回路４９に出力する。
相回路４８は、それぞれバンドパスフィルタ回路４０及
び４３の出力信号Ｓｓ及びＳｓの信号レベルが等しくな
るように、この出力信号Ｓ３及びＳ、を増幅した後、位
相合わせして加算回路４９に出力する。
その結果、加算回！４９を介して、定数Ｃ及びＣ，（Ｃ
，＝２Ｃ）を用いて、０５１式及び００式から、次式 ％式％） の関係式で表される信号レベルＳ、。、の出力信号Ｓ、
を得ることができる。
，＝２Ｃ）を用いて、０５１式及び００式から、次式 ％式％） の関係式で表される信号レベルＳ、。、の出力信号Ｓ、
を得ることができる。
かくしてａＩ式から、出力信号Ｓ６においては、正弦波
信号Ｓ２の角周波数ω、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。
信号Ｓ２の角周波数ω、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。
この周波数変調信号中には、搬送波周波数ω。
のスペクトルが強いレベルで現れる。このような不要な
反射による妨害成分を除去するために、可変アンプ３１
、移相回路３２、減算回路３３が設けられている。
反射による妨害成分を除去するために、可変アンプ３１
、移相回路３２、減算回路３３が設けられている。
駆動回路２２から出力される正弦波信号Ｓ！が可変アン
プ３１及び１８０度移相回路３２を介される。これによ
り、信号処理回路３０からの出力信号中の不要な反射成
分の振幅に対応し、位相が１８０度異ｌ７た信号が得ら
れる。この信号が加算回路３３に供給される。
プ３１及び１８０度移相回路３２を介される。これによ
り、信号処理回路３０からの出力信号中の不要な反射成
分の振幅に対応し、位相が１８０度異ｌ７た信号が得ら
れる。この信号が加算回路３３に供給される。
加算回路３３で、信号処理回路３０の出力信号と可変ア
ンプ３１、移相回路３２を介された駆動回路２２の出力
信号Ｓｔとが加算される。これにより、光検出素子２１
の出力信号中に含まれる基ｖｉ５の端面での不要反射に
起因する搬送波信号成分ωコが除去される。このように
、不要な反射による搬送波成分が除去された信号がＦＭ
復調回路３４に供給される。このＦＭＩ調信号３４の出
力からスピーカ３の振動面の変位を測定することができ
、これに基づいて振動面の振動速度を測定することがで
きる。
ンプ３１、移相回路３２を介された駆動回路２２の出力
信号Ｓｔとが加算される。これにより、光検出素子２１
の出力信号中に含まれる基ｖｉ５の端面での不要反射に
起因する搬送波信号成分ωコが除去される。このように
、不要な反射による搬送波成分が除去された信号がＦＭ
復調回路３４に供給される。このＦＭＩ調信号３４の出
力からスピーカ３の振動面の変位を測定することができ
、これに基づいて振動面の振動速度を測定することがで
きる。
なお上述の実施例においては、光検出素子の出力信号か
ら正弦波信号の角周波数でなる信号成分と、その２倍の
角周波数でなる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、２倍の角周波数の信号成分と３倍の
角周波数の信号成分とを抽出して信号処理しても良く、
要は正弦波信号の角周波数に対して奇数倍の角周波数で
なる信号成分と偶数倍の周波数でなる信号成分とを併せ
て信号処理すれば良い。
ら正弦波信号の角周波数でなる信号成分と、その２倍の
角周波数でなる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、２倍の角周波数の信号成分と３倍の
角周波数の信号成分とを抽出して信号処理しても良く、
要は正弦波信号の角周波数に対して奇数倍の角周波数で
なる信号成分と偶数倍の周波数でなる信号成分とを併せ
て信号処理すれば良い。
この場合、得られる周波数変調信号の中心周波数が、１
．５ω、或いは２ω２．３ω２．・・・となるので、駆
動回路２２の出力信号をこれに対応して逓倍した信号の
振幅及び位相を適宜制御し、これを得られる周波数炭田
信号に加算することで、不要な反射成分による影響が除
去できる。
．５ω、或いは２ω２．３ω２．・・・となるので、駆
動回路２２の出力信号をこれに対応して逓倍した信号の
振幅及び位相を適宜制御し、これを得られる周波数炭田
信号に加算することで、不要な反射成分による影響が除
去できる。
この発明によれば、光変調器に供給する信号に対応する
信号の振幅と位相を＠御し、復調前の信号と加算するこ
とにより、復調前の信号中に含まれる不要な周波数成分
を取り除くことができる。
信号の振幅と位相を＠御し、復調前の信号と加算するこ
とにより、復調前の信号中に含まれる不要な周波数成分
を取り除くことができる。
このため、被測定対象の速度を正確に測定することがで
きる。
きる。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はこ
の発明の一実施例の説明に用いる波形図、第３図はこの
発明の他の実施例のブロック図である。 ６．８，１０，１１，１３，２０二導波路、７．９：分
岐部、 １２：光変調器、２１：光検出素子、 ３１
：可変アンプ、３２：移相回路、 ３３：加算回路、 ３４：ＦＭ復調回路。 代理人 弁理士 杉 浦 正 知 図面における主要な符号の説明 １：レーザードツプラー速度計、 ３：スピーカ、４
：レーザー光源、 ５：基板、
の発明の一実施例の説明に用いる波形図、第３図はこの
発明の他の実施例のブロック図である。 ６．８，１０，１１，１３，２０二導波路、７．９：分
岐部、 １２：光変調器、２１：光検出素子、 ３１
：可変アンプ、３２：移相回路、 ３３：加算回路、 ３４：ＦＭ復調回路。 代理人 弁理士 杉 浦 正 知 図面における主要な符号の説明 １：レーザードツプラー速度計、 ３：スピーカ、４
：レーザー光源、 ５：基板、
Claims (1)
- レーザー光源から射出された光ビームを被測定対象に照
射してその反射光ビームを得るとともに、上記光ビーム
を光変調器に入射して参照光ビームを得、上記参照光ビ
ーム及び反射光ビームに基づいて、上記被測定対象の速
度を測定するようになされたレーザードップラー速度計
において、上記光変調器に供給される変調信号に対応す
る信号の振幅と位相を制御して、上記参照光ビーム及び
反射光ビームに基づいて形成された信号から上記振幅と
位相を制御した上記光変調器に供給される変調信号に対
応する信号を減算して不要成分を除去するようにしたレ
ーザードップラー速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18919688A JP2689503B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | レーザードップラー速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18919688A JP2689503B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | レーザードップラー速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238889A true JPH0238889A (ja) | 1990-02-08 |
| JP2689503B2 JP2689503B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=16237129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18919688A Expired - Fee Related JP2689503B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | レーザードップラー速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689503B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03259203A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Sony Corp | 光導波路装置 |
| JPH08292266A (ja) * | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Sony Corp | 速度センサヘッド及び速度計測装置 |
| JPH0954159A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Sony Corp | レーザドップラー速度計 |
| JPH09269428A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Nec Corp | 反射戻り光補償回路 |
| WO2015189915A1 (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | 三菱電機株式会社 | レーザレーダ装置 |
| CN114964352A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 精工爱普生株式会社 | 激光干涉仪 |
| EP4095482A1 (en) | 2021-05-27 | 2022-11-30 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| US11609331B2 (en) | 2019-03-28 | 2023-03-21 | Seiko Epson Corporation | Frequency shift light modulator and laser doppler measuring device |
| US11668555B2 (en) | 2020-08-26 | 2023-06-06 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| EP4224113A1 (en) * | 2022-02-02 | 2023-08-09 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| US11733027B2 (en) | 2020-08-26 | 2023-08-22 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| US11879730B2 (en) | 2020-08-27 | 2024-01-23 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer having a vibrator to modulate light for displacement and vibration velocity measurement |
-
1988
- 1988-07-28 JP JP18919688A patent/JP2689503B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03259203A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Sony Corp | 光導波路装置 |
| JPH08292266A (ja) * | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Sony Corp | 速度センサヘッド及び速度計測装置 |
| JPH0954159A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Sony Corp | レーザドップラー速度計 |
| JPH09269428A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Nec Corp | 反射戻り光補償回路 |
| WO2015189915A1 (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | 三菱電機株式会社 | レーザレーダ装置 |
| JPWO2015189915A1 (ja) * | 2014-06-10 | 2017-04-20 | 三菱電機株式会社 | レーザレーダ装置 |
| US11609331B2 (en) | 2019-03-28 | 2023-03-21 | Seiko Epson Corporation | Frequency shift light modulator and laser doppler measuring device |
| US11668555B2 (en) | 2020-08-26 | 2023-06-06 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| US11733027B2 (en) | 2020-08-26 | 2023-08-22 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| US11879730B2 (en) | 2020-08-27 | 2024-01-23 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer having a vibrator to modulate light for displacement and vibration velocity measurement |
| CN114964352A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 精工爱普生株式会社 | 激光干涉仪 |
| CN114964352B (zh) * | 2021-02-26 | 2024-01-16 | 精工爱普生株式会社 | 激光干涉仪 |
| EP4095482A1 (en) | 2021-05-27 | 2022-11-30 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
| EP4224113A1 (en) * | 2022-02-02 | 2023-08-09 | Seiko Epson Corporation | Laser interferometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2689503B2 (ja) | 1997-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |