JPH05273349A - レーザードップラ速度計の信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 参照型レーザドップラ速度計において、被測
定体が白色の紙などの粗面である場合に、散乱強度の時
間変化に起因して発生する高域のノイズや復調出力の誤
差を低減化する信号処理回路を提供する。 【構成】 光検出器１に入射した光信号１０は、前置増
幅器２及びＡＭ成分を抑圧するＬＯＧアンプ等で構成さ
れる中間増幅器３で増幅された後、キャリア信号の強度
を電圧値にて出力するキャリアディテクタ４、中間増幅
器の信号をＦＭ復調する復調器５、復調器５から低域通
過濾過器６を通過し、復調出力を制御信号により一時ホ
ールドするサンプルアンドホールド回路７、キャリアデ
ィテクタ４の出力１２をしきい値設定電圧８と比較し、
設定電圧８より低い電圧つまり低い入力レベル時に、コ
ンパレータ９でホールド出力１４を出力し、サンプルア
ンドホールド回路を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を被測定体に
照射してその光周波数の偏移つまりドップラシフトより
被測定体の速度を測定する参照光レーザドップラ速度計
の信号処理装置の改良に関し、特に、被測定体からの散
乱光強度が短時間低下したときに、正確に出力されない
速度復調信号を事後の処理によりその間だけ補間する信
号処理回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の参照光型レーザドップラ速度計の
信号処理装置を図１に示す。図１において、レーザドッ
プラ速度計の光検出器１に入射する光信号１０は電気信
号に変換され、信号処理装置内で以下の処理がなされ
る。信号処理装置においてはまず前置増幅器２で増幅さ
れた後、さらにＡＭ成分を抑圧するＬＯＧアンプ等で構
成される中間増幅器３で増幅され、中間増幅器出力１１
は復調器５によってＦＭ復調された後、低域通過濾過器
６を通過して最終出力として速度復調出力１５が取り出
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザドップラ
速度計における信号処理装置では、被測定体が鏡面や回
帰性反射テープ等の高い反射率を有する物体であるなら
復調出力として良好なＳＮ比が得られるが、白色の紙な
どの粗面になると多重反射のため散乱強度が時間ととも
に大きく変動し、図２に示すように散乱強度が低下した
状態では復調出力１５のＳＮ比が急速に劣化して、高域
のノイズ発生や復調出力に大きな誤差を発生する。

【０００４】特にＰＬＬ方式等のデジタル復調方式で
は、入力信号のＳＮ比低下に対してフェイズドロックが
はずれ、しばらくの間大きな偽の検波出力が生じたりす
るため、入力信号に高いＳＮ比を要求され、被測定体が
限定されてしまうといった欠点があった。

【０００５】また、一般のＦＭ復調回路等においては、
入力信号欠落時のミューティング処理として欠落時に一
定電圧（例えば零）に保持する回路があるが、その間は
正確な出力が得られない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明では、レ
ーザドップラ速度計の信号処理装置回路に、ＦＭ復調回
路の前段に入力信号レベルの強度を電圧にて出力するキ
ャリアディテクタ、キャリアディテクタの出力をしきい
値設定電圧と比較するコンパレータ、ＦＭ復調器からの
出力をコンパレータの出力に従い制御するサンプルアン
ドホールド回路を付加する。

【０００７】また本願の第２発明では、上記サンプルア
ンドホールド回路の代わりに Ａ／Ｄ変換器とデータを
一定時間蓄積するメモリー、及びキャリア信号の欠落情
報を元に補間処理を行なう演算回路を用いる。

【０００８】

【作用】キャリアディテクタの出力がコンパレータのし
きい値設定電圧と比較して低い電圧の場合、つまり低い
入力レベルの期間、サンプルアンドホールド回路にてＦ
Ｍ復調出力をホールドする。これにより、ノイズや大き
な誤差信号出力を出力させないようにする。

【０００９】また、第２発明の構成によれば、Ａ／Ｄ変
換器を通して一定時間蓄積したデータに対して、キャリ
ア信号の欠落情報を元に演算回路にて欠落期間のみ補間
を行なう。

【００１０】

【実施例】以下本発明を、図面に示した実施例に基づき
詳細に説明する。なお、図中従来装置と共通の回路につ
いては図１と共通の参照番号を付してある。図３におい
て、光検出器１に入射した光信号１０は電気信号に変換
された後、前置増幅器２で増幅され、さらにＡＭ成分を
抑圧するＬＯＧアンプ等で構成される中間増幅器３で増
幅され、キャリア信号の強度を電圧値にて出力するキャ
リアディテクタ４、中間増幅器の信号をＦＭ復調する復
調器５、復調器５から低域通過濾過器６を通過し、復調
出力を制御信号により一時ホールドするサンプルアンド
ホールド回路７、キャリアディテクタ４の出力１２をし
きい値設定電圧８と比較し、設定電圧８より低い電圧つ
まり低い入力レベル時に、コンパレータ９でホールド出
力１４を出力し、サンプルアンドホールド回路を制御す
る。

【００１１】これら一連の動作を時間軸を横軸にとり図
４に示す。上より光入力信号強度１０、中間増幅器出力
１１、キャリアディテクタ出力１２と基準電圧８、サン
プルアンドホールド信号１４、ＦＭ復調出力１３、最終
出力１５を示す。ＬＯＧアンプによりＡＭ成分（光の強
度変動成分）は大幅に抑圧されるが、抑圧できない場合
に復調信号のホールドを行い、スパイク状のノイズを抑
圧する。ここで、ＦＭ復調方式として、クオードラチャ
ー検波、特に差動ピーク検波などのアナログ検波方式を
用いると微弱入力信号時の復調後のノイズ成分が少なく
なり、より効果的である。

【００１２】しかし、上記実施例では欠落区間が長いと
誤差が大きくなるので、さらにこの点を改良した本願第
２発明の実施例を図５に示す。図５の構成では、復調信
号をＡ／Ｄ変換器１６を通し、メモリ１７にて一定時間
蓄積した後、キャリア信号の欠落情報１４を元に演算回
路１８にて欠落期間のみ補間を行なう。補間方法は簡単
には直線補間、より正確にはスプライン補間等の曲線補
間が考えられる。図６は補間の結果を示す図である。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、従来のレーザドップラ速度計
の信号処理回路において、被測定体の散乱強度が低下し
た場合にも、信号欠落処理回路を付加して復調信号の誤
差を最小限におさえ、低反射率の粗面での計測を可能に
するものである。

【００１４】通常の振動計測等においては、粗面のよう
に散乱強度が大きく変動する場合は欠落時間が振動周期
に比べてあまり長くないのが一般的であり、本方式はき
わめて有効である。

【００１５】特に、欠落時間が振動周期に比べて十分短
い場合は第１発明の構成が有効であり実時間で処理でき
る特長も有する。この欠落時間が長くなると誤差が大き
くなるため、第２発明の構成が効果的になり、補間方式
として、直線補間を行なうと高精度な補正を行える。さ
らに、演算時間の許す範囲でスプライン曲線による補間
等を行なえばさらに精度は向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】参照光型レーザドップラ速度計における従来の
信号処理装置の回路構成を説明するブロック図

【図２】図１の従来装置の各点における信号波形の例を
説明する図

【図３】本発明の第１実施例を示すブロック図

【図４】第１実施例における信号波形の例を示す図

【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図

【図６】第２実施例における信号波形の例を示す図

【符号の説明】

１ 光検出器 ２ 前置増幅器 ３ 中間増幅器 ４ キャリアディテクタ ５ 復調器 ６ 低域通過濾過器 ７ サンプルアンドホールド回路 ８ しきい値設定電圧 ９ コンパレータ １０ 光入力信号強度 １１ 中間増幅器出力 １２ キャリアディテクタ出力 １３ ＦＭ復調出力 １４ ホールド出力 １５ 最終出力 １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ メモリ １８ 演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を被測定体に照射してその光周
   波数の偏移より被測定体の速度を測定する参照光型レー
   ザドップラ速度計の信号処理装置であって、周波数偏移
   を電圧変化に変換する復調回路と、搬送波の信号強度を
   出力するキャリアディテクタと、サンプルアンドホール
   ド回路とで構成される信号補正回路を備えたことを特徴
   とするレーザードップラ速度計の信号処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記サンプルアンド
   ホールド回路に代えて、Ａ／Ｄ変換器、データメモリ、
   及び補間処理用演算装置で構成したことを特徴とするレ
   ーザドップラ速度計の信号処理装置。