JPH07167956A - レーザドップラ速度計 - Google Patents
レーザドップラ速度計Info
- Publication number
- JPH07167956A JPH07167956A JP34257693A JP34257693A JPH07167956A JP H07167956 A JPH07167956 A JP H07167956A JP 34257693 A JP34257693 A JP 34257693A JP 34257693 A JP34257693 A JP 34257693A JP H07167956 A JPH07167956 A JP H07167956A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase difference
- phase
- laser
- doppler
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定可能な範囲を広げることにより測定性能
を向上させる。 【構成】 本発明に係るレーザドップラ速度計は、レー
ザ照射光５１ａを被測定物５４へ照射するレーザ光源１
０と、このレーザ光源１０からのレーザ照射光５１ａと
被測定物５４からの反射散乱光５１ｂとを混合してドッ
プラビート信号Ｄｓを検出するビート検出手段５３と、
ビート検出手段５３で検出されたドップラビート信号Ｄ
ｓを構成する基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 との位相
差Ｐｄを検出する位相差検出手段１２と、位相差検出手
段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被測定物５
４の速度の速さを求める速さ演算手段１４と、位相差検
出手段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被測定
物５４の速度の方向を求める方向判別手段１６とを備え
ている。
を向上させる。 【構成】 本発明に係るレーザドップラ速度計は、レー
ザ照射光５１ａを被測定物５４へ照射するレーザ光源１
０と、このレーザ光源１０からのレーザ照射光５１ａと
被測定物５４からの反射散乱光５１ｂとを混合してドッ
プラビート信号Ｄｓを検出するビート検出手段５３と、
ビート検出手段５３で検出されたドップラビート信号Ｄ
ｓを構成する基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 との位相
差Ｐｄを検出する位相差検出手段１２と、位相差検出手
段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被測定物５
４の速度の速さを求める速さ演算手段１４と、位相差検
出手段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被測定
物５４の速度の方向を求める方向判別手段１６とを備え
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光によって被
測定物の速度の速さ及び方向を測定するレーザドップラ
速度計に関する。
測定物の速度の速さ及び方向を測定するレーザドップラ
速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のレーザドップラ速度計と
して、例えば特開平1-233371号公報に記載されたものが
ある。図９は、このレーザドップラ速度計を示すブロッ
ク構成図である。以下、この図に基づき説明する。
して、例えば特開平1-233371号公報に記載されたものが
ある。図９は、このレーザドップラ速度計を示すブロッ
ク構成図である。以下、この図に基づき説明する。
【０００３】このレーザドップラ速度計は、レーザ照射
光５１ａを出力する半導体レーザ５１と、半導体レーザ
５１から出力されるレーザ照射光５１ａを集光すると共
に被測定物５４からの反射散乱光５１ｂを半導体レーザ
５１側へ送り込む集光手段５２と、反射散乱光５１ｂに
より形成されるドップラビート信号を半導体レーザ５１
から分離抽出するビート検出手段５３と、ビート検出手
段５３により検出されるドップラビート信号に基づいて
被測定物５４の速度の速さ及び方向を演算する速さ演算
手段５５及び方向判別手段５６とを備えている。
光５１ａを出力する半導体レーザ５１と、半導体レーザ
５１から出力されるレーザ照射光５１ａを集光すると共
に被測定物５４からの反射散乱光５１ｂを半導体レーザ
５１側へ送り込む集光手段５２と、反射散乱光５１ｂに
より形成されるドップラビート信号を半導体レーザ５１
から分離抽出するビート検出手段５３と、ビート検出手
段５３により検出されるドップラビート信号に基づいて
被測定物５４の速度の速さ及び方向を演算する速さ演算
手段５５及び方向判別手段５６とを備えている。
【０００４】半導体レーザ５１は、レーザ駆動回路５７
に駆動されて作動することにより、コヒーレント光を出
力する。そして、被測定物５４に散乱されてドップラ周
波数偏移を受けた反射散乱光５１ｂが半導体レーザ５１
に戻ると、半導体レーザ５１の共振器内部では、ドップ
ラ周波数偏移を受けていないレーザ照射光５１ａと反射
散乱光５１ｂとの間で自己混合作用が生じ、ドップラビ
ートが発生する。これにより、半導体レーザ駆動電流に
は、ビート周波数に対応した鋸歯状波信号が重畳され
る。
に駆動されて作動することにより、コヒーレント光を出
力する。そして、被測定物５４に散乱されてドップラ周
波数偏移を受けた反射散乱光５１ｂが半導体レーザ５１
に戻ると、半導体レーザ５１の共振器内部では、ドップ
ラ周波数偏移を受けていないレーザ照射光５１ａと反射
散乱光５１ｂとの間で自己混合作用が生じ、ドップラビ
ートが発生する。これにより、半導体レーザ駆動電流に
は、ビート周波数に対応した鋸歯状波信号が重畳され
る。
【０００５】集光手段５２としては光学レンズが使用さ
れている。集光手段５２は、半導体レーザ５１と被測定
物５４との間に置かれ、被測定物５４上での照射、散乱
条件が最適になるように焦点位置を調節できる保持機構
（図示せず）上に設置されている。また、集光手段５２
は、半導体レーザ５１から出射されたレーザ照射光５１
ａを集光して被測定物５４に効率よく照射する機能を持
っている。同時に被測定物５４によって散乱された反射
散乱光５１ｂを集光し、半導体レーザ５１の端面ａに入
射させる機能を持っている。
れている。集光手段５２は、半導体レーザ５１と被測定
物５４との間に置かれ、被測定物５４上での照射、散乱
条件が最適になるように焦点位置を調節できる保持機構
（図示せず）上に設置されている。また、集光手段５２
は、半導体レーザ５１から出射されたレーザ照射光５１
ａを集光して被測定物５４に効率よく照射する機能を持
っている。同時に被測定物５４によって散乱された反射
散乱光５１ｂを集光し、半導体レーザ５１の端面ａに入
射させる機能を持っている。
【０００６】ビート検出手段５３としては、信号検出増
幅器が使用されている。この信号検出増幅器は、レーザ
駆動回路５７の出力端に併設され、半導体レーザ５１を
駆動する駆動電流中、当該駆動電流に重畳された鋸歯状
波に近似したドップラビート信号を抽出し出力する機能
を備えている。図１０（１）（２）にドップラビート信
号の例を示す。図１０（１）は被測定物５４が近づいて
くる場合を示し、図１０（２）は被測定物５４が遠ざか
る場合を示す。すなわち、ドップラビート信号の形状が
方向を表す。また、ドップラビート信号の周波数は速さ
を表し、周波数が高いほど速さが大きい。したがって、
ドップラビート信号に所定の信号処理を施すことによ
り、被測定物５４の速度を測定できる。
幅器が使用されている。この信号検出増幅器は、レーザ
駆動回路５７の出力端に併設され、半導体レーザ５１を
駆動する駆動電流中、当該駆動電流に重畳された鋸歯状
波に近似したドップラビート信号を抽出し出力する機能
を備えている。図１０（１）（２）にドップラビート信
号の例を示す。図１０（１）は被測定物５４が近づいて
くる場合を示し、図１０（２）は被測定物５４が遠ざか
る場合を示す。すなわち、ドップラビート信号の形状が
方向を表す。また、ドップラビート信号の周波数は速さ
を表し、周波数が高いほど速さが大きい。したがって、
ドップラビート信号に所定の信号処理を施すことによ
り、被測定物５４の速度を測定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザドップラ速度計では、ドップラビート信号が図１
０に示すような整った鋸歯状波になるのは、ある限られ
た範囲の速度に対してだけである。そのため、このよう
な範囲外の速度に対しては、鋸歯状波が歪んだ形になっ
てしまうため、速度を測定することが困難であった。
レーザドップラ速度計では、ドップラビート信号が図１
０に示すような整った鋸歯状波になるのは、ある限られ
た範囲の速度に対してだけである。そのため、このよう
な範囲外の速度に対しては、鋸歯状波が歪んだ形になっ
てしまうため、速度を測定することが困難であった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、測定可能な範囲
を広げることにより測定性能を向上させたレーザドップ
ラ速度計を提供することにある。
を広げることにより測定性能を向上させたレーザドップ
ラ速度計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザドッ
プラ速度計は、上記目的を達成するためになされたもの
であり、レーザ照射光を被測定物へ照射するレーザ光源
と、このレーザ光源からのレーザ照射光と前記被測定物
からの反射散乱光とを混合してドップラビート信号を検
出するビート検出手段と、このビート検出手段で検出さ
れたドップラビート信号を構成する基本周波数と二次高
調波との位相差を検出する位相差検出手段と、この位相
差検出手段により検出された位相差に基づき前記被測定
物の速度の速さを求める速さ演算手段とを備えたレーザ
ドップラ速度計。また、前記速さ演算手段に代えて、前
記位相差検出手段により検出された位相差に基づき前記
被測定物の速度の方向を求める方向判別手段を備えたも
のとしてもよい。
プラ速度計は、上記目的を達成するためになされたもの
であり、レーザ照射光を被測定物へ照射するレーザ光源
と、このレーザ光源からのレーザ照射光と前記被測定物
からの反射散乱光とを混合してドップラビート信号を検
出するビート検出手段と、このビート検出手段で検出さ
れたドップラビート信号を構成する基本周波数と二次高
調波との位相差を検出する位相差検出手段と、この位相
差検出手段により検出された位相差に基づき前記被測定
物の速度の速さを求める速さ演算手段とを備えたレーザ
ドップラ速度計。また、前記速さ演算手段に代えて、前
記位相差検出手段により検出された位相差に基づき前記
被測定物の速度の方向を求める方向判別手段を備えたも
のとしてもよい。
【００１０】前記速さ演算手段又は方向判別手段は、予
め得られている前記位相差と前記速度の速さ又は方向と
の相関関係に基づき、前記位相差検出手段により検出さ
れた位相差に対応する前記速度の速さ又は方向を求める
機能を有するものとしてもよい。
め得られている前記位相差と前記速度の速さ又は方向と
の相関関係に基づき、前記位相差検出手段により検出さ
れた位相差に対応する前記速度の速さ又は方向を求める
機能を有するものとしてもよい。
【００１１】前記位相差検出手段は、前記ドップラビー
ト信号を構成する基本周波数を抽出する第一の帯域フィ
ルタと、この第一の帯域フィルタで抽出された基本周波
数の位相を検出する第一の位相検出部と、前記ドップラ
ビート信号を構成する二次高調波を抽出する第二の帯域
フィルタと、この第二の帯域フィルタで抽出された二次
高調波の位相を検出する第二の位相検出部と、前記第一
の位相検出部で検出された基本周波数の位相と前記第二
の位相検出部で検出された二次高調波の位相とからこれ
らの位相差を求める位相比較部とを備えたものとしても
よい。
ト信号を構成する基本周波数を抽出する第一の帯域フィ
ルタと、この第一の帯域フィルタで抽出された基本周波
数の位相を検出する第一の位相検出部と、前記ドップラ
ビート信号を構成する二次高調波を抽出する第二の帯域
フィルタと、この第二の帯域フィルタで抽出された二次
高調波の位相を検出する第二の位相検出部と、前記第一
の位相検出部で検出された基本周波数の位相と前記第二
の位相検出部で検出された二次高調波の位相とからこれ
らの位相差を求める位相比較部とを備えたものとしても
よい。
【００１２】
【作用】レーザ光源からレーザ照射光が被測定物へ照射
されると、被測定物からの反射散乱光とレーザ光源から
のレーザ照射光とがビート検出手段で混合され、ドップ
ラビート信号が検出される。ドップラビート信号は、位
相差検出手段により、基本周波数と二次高調波とに分け
られた後これらの位相差が検出される。速さ演算手段
は、位相差に基づき被測定物の速度の速さを求める。方
向判別手段は、位相差に基づき被測定物の速度の方向を
求める。
されると、被測定物からの反射散乱光とレーザ光源から
のレーザ照射光とがビート検出手段で混合され、ドップ
ラビート信号が検出される。ドップラビート信号は、位
相差検出手段により、基本周波数と二次高調波とに分け
られた後これらの位相差が検出される。速さ演算手段
は、位相差に基づき被測定物の速度の速さを求める。方
向判別手段は、位相差に基づき被測定物の速度の方向を
求める。
【００１３】
【実施例】図１は本発明に係るレーザドップラ速度計の
一実施例を示すブロック構成図であり、図２は図１にお
ける位相差検出手段を示すブロック構成図である。以
下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図９と同
一部分には同一符号を付し説明を省略する。
一実施例を示すブロック構成図であり、図２は図１にお
ける位相差検出手段を示すブロック構成図である。以
下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図９と同
一部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００１４】本発明に係るレーザドップラ速度計は、レ
ーザ照射光５１ａを被測定物５４へ照射するレーザ光源
１０と、このレーザ光源１０からのレーザ照射光５１ａ
と被測定物５４からの反射散乱光５１ｂとを混合してド
ップラビート信号Ｄｓを検出するビート検出手段５３
と、ビート検出手段５３で検出されたドップラビート信
号Ｄｓを構成する基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 との
位相差Ｐｄを検出する位相差検出手段１２と、位相差検
出手段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被測定
物５４の速度の速さを求める速さ演算手段１４と、位相
差検出手段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被
測定物５４の速度の方向を求める方向判別手段１６とを
備えている。
ーザ照射光５１ａを被測定物５４へ照射するレーザ光源
１０と、このレーザ光源１０からのレーザ照射光５１ａ
と被測定物５４からの反射散乱光５１ｂとを混合してド
ップラビート信号Ｄｓを検出するビート検出手段５３
と、ビート検出手段５３で検出されたドップラビート信
号Ｄｓを構成する基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 との
位相差Ｐｄを検出する位相差検出手段１２と、位相差検
出手段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被測定
物５４の速度の速さを求める速さ演算手段１４と、位相
差検出手段１２により検出された位相差Ｐｄに基づき被
測定物５４の速度の方向を求める方向判別手段１６とを
備えている。
【００１５】速さ演算手段１４は、予め得られている位
相差Ｐｄと速度の速さとの相関関係に基づき、位相差検
出手段１２により検出された位相差Ｐｄに対応する速度
の速さを求める機能を有している。方向判別手段１６
は、予め得られている位相差Ｐｄと速度の方向との相関
関係に基づき、位相差検出手段１２により検出された位
相差Ｐｄに対応する速度の方向を求める機能を有してい
る。
相差Ｐｄと速度の速さとの相関関係に基づき、位相差検
出手段１２により検出された位相差Ｐｄに対応する速度
の速さを求める機能を有している。方向判別手段１６
は、予め得られている位相差Ｐｄと速度の方向との相関
関係に基づき、位相差検出手段１２により検出された位
相差Ｐｄに対応する速度の方向を求める機能を有してい
る。
【００１６】位相差検出手段１２は、ドップラビート信
号Ｄｓを構成する基本周波数ｆ1 を抽出する帯域フィル
タ１２１と、帯域フィルタ１２１で抽出された基本周波
数ｆ1 の位相ｐ1 を検出する位相検出部１２２と、ドッ
プラビート信号Ｄｓを構成する二次高調波ｆ2 を抽出す
る帯域フィルタ１２３と、帯域フィルタ１２３で抽出さ
れた二次高調波ｆ2 の位相ｐ2 を検出する位相検出部１
２４と、位相検出部１２４で検出された基本周波数ｆ1
の位相ｐ1 と位相検出部１２４で検出された二次高調波
ｆ2 の位相ｐ2 とからこれらの位相差Ｐｄを求める位相
比較部１２５とを備えている。
号Ｄｓを構成する基本周波数ｆ1 を抽出する帯域フィル
タ１２１と、帯域フィルタ１２１で抽出された基本周波
数ｆ1 の位相ｐ1 を検出する位相検出部１２２と、ドッ
プラビート信号Ｄｓを構成する二次高調波ｆ2 を抽出す
る帯域フィルタ１２３と、帯域フィルタ１２３で抽出さ
れた二次高調波ｆ2 の位相ｐ2 を検出する位相検出部１
２４と、位相検出部１２４で検出された基本周波数ｆ1
の位相ｐ1 と位相検出部１２４で検出された二次高調波
ｆ2 の位相ｐ2 とからこれらの位相差Ｐｄを求める位相
比較部１２５とを備えている。
【００１７】帯域フィルタ１２１，１２３は、例えば周
知の集中定数回路又は分布定数回路から成り、ドップラ
ビート信号Ｄｓをアナログ信号として入力し、基本周波
数ｆ1 又は二次高調波ｆ2 をドップラビート信号Ｄｓの
中から際立たせる。位相検出部１２２，１２４、位相比
較部１２５、速さ演算手段１４、方向判別手段１６等
は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等から成るコンピュ
ータ及びそのプログラムから構成されている。すなわ
ち、後述するように、基本周波数ｆ1 又は二次高調波ｆ
2 をＡ／Ｄ変換して、所定の信号処理により位相差Ｐｄ
を求める。また、位相差Ｐｄと速度の速さとの相関関
係、及び、位相差Ｐｄと速度の方向との相関関係は、そ
れぞれ、例えば半導体メモリ、磁気メモリ等に予め記憶
されている。
知の集中定数回路又は分布定数回路から成り、ドップラ
ビート信号Ｄｓをアナログ信号として入力し、基本周波
数ｆ1 又は二次高調波ｆ2 をドップラビート信号Ｄｓの
中から際立たせる。位相検出部１２２，１２４、位相比
較部１２５、速さ演算手段１４、方向判別手段１６等
は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等から成るコンピュ
ータ及びそのプログラムから構成されている。すなわ
ち、後述するように、基本周波数ｆ1 又は二次高調波ｆ
2 をＡ／Ｄ変換して、所定の信号処理により位相差Ｐｄ
を求める。また、位相差Ｐｄと速度の速さとの相関関
係、及び、位相差Ｐｄと速度の方向との相関関係は、そ
れぞれ、例えば半導体メモリ、磁気メモリ等に予め記憶
されている。
【００１８】次に、図３及び図４に基づき、本発明に係
るレーザドップラ速度計の動作原理を説明する。
るレーザドップラ速度計の動作原理を説明する。
【００１９】ドップラビート信号Ｄｓが被測定物５４の
速度によって三角波になったりならなかったりするの
は、ドップラビート信号Ｄｓを構成する基本周波数ｆ1
と二次高調波ｆ2 との位相差Ｐｄが速度によって変化す
ることに起因している。また、二次高調波ｆ2 の光強度
が基本周波数ｆ1 の光強度の1/2 以上ある場合にもドッ
プラビート信号Ｄｓの三角波が歪む。これらのことは、
本発明者によって見い出されたものである。以下に詳し
く説明する。
速度によって三角波になったりならなかったりするの
は、ドップラビート信号Ｄｓを構成する基本周波数ｆ1
と二次高調波ｆ2 との位相差Ｐｄが速度によって変化す
ることに起因している。また、二次高調波ｆ2 の光強度
が基本周波数ｆ1 の光強度の1/2 以上ある場合にもドッ
プラビート信号Ｄｓの三角波が歪む。これらのことは、
本発明者によって見い出されたものである。以下に詳し
く説明する。
【００２０】図１又は図９におけるビート検出手段５３
によって検出されるドップラビート信号Ｄｓは、図３に
示すように、主として基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2
とを混合したものである。基本周波数ｆ1 と二次高調波
ｆ2 との位相差Ｐｄは、実験の結果、速さ（基本周波数
ｆ1 に対応する量）によって変化することが判明した。
すなわち、図３（イ）でｆ1 ＝510kHz、図３（ロ）でｆ
1 ＝390kHz、図３（ハ）でｆ1 ＝314kHzと変化するにつ
れて、位相差Ｐｄも変化している。このため、ドップラ
ビート信号Ｄｓの三角波が歪むのである。また、図３
（ニ）に示すように、実験の結果、二次高調波ｆ2 の光
強度が基本周波数ｆ1 の光強度の1/2 以上である場合に
もドップラビート信号Ｄｓの三角波が歪むことが判明し
た。
によって検出されるドップラビート信号Ｄｓは、図３に
示すように、主として基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2
とを混合したものである。基本周波数ｆ1 と二次高調波
ｆ2 との位相差Ｐｄは、実験の結果、速さ（基本周波数
ｆ1 に対応する量）によって変化することが判明した。
すなわち、図３（イ）でｆ1 ＝510kHz、図３（ロ）でｆ
1 ＝390kHz、図３（ハ）でｆ1 ＝314kHzと変化するにつ
れて、位相差Ｐｄも変化している。このため、ドップラ
ビート信号Ｄｓの三角波が歪むのである。また、図３
（ニ）に示すように、実験の結果、二次高調波ｆ2 の光
強度が基本周波数ｆ1 の光強度の1/2 以上である場合に
もドップラビート信号Ｄｓの三角波が歪むことが判明し
た。
【００２１】図３（イ）〜（ニ）に示すような歪んだド
ップラビート信号Ｄｓでは、波形のゼロクロスによる速
度の測定は困難である。しかしながら、本発明に係るレ
ーザドップラ速度計によれば、図３（イ）〜（ニ）に示
すような歪んだドップラビート信号Ｄｓであっても、被
測定物５４の速度を正確に測定できる。
ップラビート信号Ｄｓでは、波形のゼロクロスによる速
度の測定は困難である。しかしながら、本発明に係るレ
ーザドップラ速度計によれば、図３（イ）〜（ニ）に示
すような歪んだドップラビート信号Ｄｓであっても、被
測定物５４の速度を正確に測定できる。
【００２２】すなわち、本発明者は、位相差Ｐｄと被測
定物５４の速度との間に相関関係があることを実験的に
見い出した。この相関関係を予め実験等により把握して
おき、基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 とを位相情報を
変えずに取り出して、基本周波数ｆ1 の位相ｐ1 と二次
高調波ｆ2 の位相ｐ2 とを比較すれば、被測定物５４の
速度が簡単に求められる。
定物５４の速度との間に相関関係があることを実験的に
見い出した。この相関関係を予め実験等により把握して
おき、基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 とを位相情報を
変えずに取り出して、基本周波数ｆ1 の位相ｐ1 と二次
高調波ｆ2 の位相ｐ2 とを比較すれば、被測定物５４の
速度が簡単に求められる。
【００２３】図４は、基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2
とをそれぞれデジタル波形に変換したものである。位相
ｐ1 と位相ｐ2 とを比較することにより被測定物５４の
速度を求める方法（位相検出部１２２，１２４及び位相
比較部１２５の動作に対応）について、図４に基づき説
明する。基本周波数ｆ1 のデジタル波形の論理レベルが
「１」となっている期間を(A) 、二次高調波ｆ2 の立ち
上がりが生じているポイントを(B) 、(A) の立ち上がり
から(B) までの期間を位相差Ｐｄとする。ここで、被測
定物５４の速度と位相差Ｐｄとの関係を図５に示す。被
測定物５４が近づいてくる場合、基本周波数ｆ1 の位相
の−90°〜90°の範囲(C) に図４における(B) が入る。
被測定物５４が遠ざかる場合、基本周波数ｆ1 の位相の
90°〜270 °の範囲(D) に図４における(B) が入る。こ
れらの関係は、図１０との対比により明らかである。し
たがって、次の判断が可能となる。
とをそれぞれデジタル波形に変換したものである。位相
ｐ1 と位相ｐ2 とを比較することにより被測定物５４の
速度を求める方法（位相検出部１２２，１２４及び位相
比較部１２５の動作に対応）について、図４に基づき説
明する。基本周波数ｆ1 のデジタル波形の論理レベルが
「１」となっている期間を(A) 、二次高調波ｆ2 の立ち
上がりが生じているポイントを(B) 、(A) の立ち上がり
から(B) までの期間を位相差Ｐｄとする。ここで、被測
定物５４の速度と位相差Ｐｄとの関係を図５に示す。被
測定物５４が近づいてくる場合、基本周波数ｆ1 の位相
の−90°〜90°の範囲(C) に図４における(B) が入る。
被測定物５４が遠ざかる場合、基本周波数ｆ1 の位相の
90°〜270 °の範囲(D) に図４における(B) が入る。こ
れらの関係は、図１０との対比により明らかである。し
たがって、次の判断が可能となる。
【００２４】 (A) を計測している間、(B) が(A) の
前半に入れば被測定物５４が近づく方向、(B) が(A) の
後半に入れば被測定物５４が遠ざかる方向である。
前半に入れば被測定物５４が近づく方向、(B) が(A) の
後半に入れば被測定物５４が遠ざかる方向である。
【００２５】 (A) を計測すれば、基本周波数ｆ1 が
求められる。もっとも、これは周知技術である。
求められる。もっとも、これは周知技術である。
【００２６】 位相差Ｐｄを計測し、この計測値か
ら、位相差Ｐｄ−基本周波数ｆ1 の変換表を使って、基
本周波数ｆ1 を求める。位相差Ｐｄ−基本周波数ｆ1 の
変換表の例を図６及び図７に示す。図６及び図７は実験
的に得られたデータの一部である。
ら、位相差Ｐｄ−基本周波数ｆ1 の変換表を使って、基
本周波数ｆ1 を求める。位相差Ｐｄ−基本周波数ｆ1 の
変換表の例を図６及び図７に示す。図６及び図７は実験
的に得られたデータの一部である。
【００２７】次に、図８を中心に図１、図２を参照しな
がら、本発明に係るレーザドップラ速度計の具対応な動
作を説明する。
がら、本発明に係るレーザドップラ速度計の具対応な動
作を説明する。
【００２８】まず、レーザ光源１０からレーザ照射光１
ａを被測定物５４に照射する（ステップ１０１）。ビー
ト検出手段５は、反射散乱光１ｂとレーザ照射光１ａと
を混合してドップラビート信号Ｄｓを検出する（ステッ
プ１０２）。帯域フィルタ１２１，１２３は、ドップラ
ビート信号Ｄｓを基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 とに
分別する（ステップ１０３）。位相検出部１２２，１２
４は、基本周波数ｆ1と二次高調波ｆ2 とをデジタル変
換した後、それぞれの位相ｐ1 ，ｐ2 を求める（ステッ
プ１０４）。位相比較部１２５は、位相ｐ1 ，ｐ2 を比
較することによりこれらの位相差Ｐｄに関する情報を求
める（ステップ１０５）。速さ演算手段１４では、図６
及び図７に示すような位相差Ｐｄ−基本周波数ｆ1 の変
換表により、位相差Ｐｄに対応した基本周波数ｆ1 を求
め、基本周波数ｆ1 から被測定物５４の速度の速さを求
める（ステップ１０６）。また、方向判別手段１６は、
図４及び図５に示す、位相差Ｐｄの大きさと被測定物５
４の速度の方向との関係に基づき、位相差Ｐｄに対応し
た被測定物５４の速度の方向を求める（ステップ１０
７）。を求める
ａを被測定物５４に照射する（ステップ１０１）。ビー
ト検出手段５は、反射散乱光１ｂとレーザ照射光１ａと
を混合してドップラビート信号Ｄｓを検出する（ステッ
プ１０２）。帯域フィルタ１２１，１２３は、ドップラ
ビート信号Ｄｓを基本周波数ｆ1 と二次高調波ｆ2 とに
分別する（ステップ１０３）。位相検出部１２２，１２
４は、基本周波数ｆ1と二次高調波ｆ2 とをデジタル変
換した後、それぞれの位相ｐ1 ，ｐ2 を求める（ステッ
プ１０４）。位相比較部１２５は、位相ｐ1 ，ｐ2 を比
較することによりこれらの位相差Ｐｄに関する情報を求
める（ステップ１０５）。速さ演算手段１４では、図６
及び図７に示すような位相差Ｐｄ−基本周波数ｆ1 の変
換表により、位相差Ｐｄに対応した基本周波数ｆ1 を求
め、基本周波数ｆ1 から被測定物５４の速度の速さを求
める（ステップ１０６）。また、方向判別手段１６は、
図４及び図５に示す、位相差Ｐｄの大きさと被測定物５
４の速度の方向との関係に基づき、位相差Ｐｄに対応し
た被測定物５４の速度の方向を求める（ステップ１０
７）。を求める
【００２９】なお、レーザ光源１０は、本実施例では自
己混合方式を用いているが、レーザドップラ信号Ｄｓが
検出できるものであれば、どのような方式でもよい。
己混合方式を用いているが、レーザドップラ信号Ｄｓが
検出できるものであれば、どのような方式でもよい。
【００３０】また、本発明に係るレーザドップラ速度計
の応用例としては、ドリル、丸ノコ等の加工機の回転速
度計、自動車，オートバイ等の車両の速度計、流体の速
度計などがある。
の応用例としては、ドリル、丸ノコ等の加工機の回転速
度計、自動車，オートバイ等の車両の速度計、流体の速
度計などがある。
【００３１】
【発明の効果】本発明に係るレーザドップラ速度計によ
れば、ドップラビート信号を構成する基本周波数と二次
高調波との位相差に基づき、被測定物の速度の速さ又は
方向を測定できる。したがって、ドップラビート信号が
歪んだ三角波となった場合でも基本周波数と二次高調波
との位相差は正確に測定できるので、測定範囲を大幅に
広げることができる。
れば、ドップラビート信号を構成する基本周波数と二次
高調波との位相差に基づき、被測定物の速度の速さ又は
方向を測定できる。したがって、ドップラビート信号が
歪んだ三角波となった場合でも基本周波数と二次高調波
との位相差は正確に測定できるので、測定範囲を大幅に
広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例における位相差検出手段を示
すブロック構成図である。
すブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施例における動作原理を説明する
ための波形図であり、図３（イ）〜（ニ）はそれぞれド
ップラビート信号の三角波が歪む場合を示す。
ための波形図であり、図３（イ）〜（ニ）はそれぞれド
ップラビート信号の三角波が歪む場合を示す。
【図４】本発明の一実施例における動作原理を説明する
ための波形図である。
ための波形図である。
【図５】本発明の一実施例における動作原理を説明する
ための波形図である。
ための波形図である。
【図６】本発明の一実施例における位相差と基本周波数
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例における位相差と基本周波数
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施例における動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図９】従来例を示すブロック図構成図である。
【図１０】従来例におけるドップラビート信号を示す波
形図であり、図１０（１）は被測定物が近づいてくる場
合を示し、図１０（２）は被測定物が遠ざかる場合を示
す。
形図であり、図１０（１）は被測定物が近づいてくる場
合を示し、図１０（２）は被測定物が遠ざかる場合を示
す。
１０ レーザ光源 １２ 位相差検出手段 １４ 速さ演算手段 １６ 方向判別手段 ５１ａ レーザ照射光 ５１ｂ 反射散乱光 ５３ ビート検出手段 ５４ 被測定物 Ｄｓ ドップラビート信号 ｆ1 基本周波数 ｆ2 二次高調波 Ｐｄ 位相差 １２１ 第一の帯域フィルタ １２２ 第一の位相検出部 １２３ 第二の帯域フィルタ １２４ 第二の位相検出部 １２５ 位相比較部
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ照射光を被測定物へ照射するレー
ザ光源と、このレーザ光源からのレーザ照射光と前記被
測定物からの反射散乱光とを混合してドップラビート信
号を検出するビート検出手段と、このビート検出手段で
検出されたドップラビート信号を構成する基本周波数と
二次高調波との位相差を検出する位相差検出手段と、こ
の位相差検出手段により検出された位相差に基づき前記
被測定物の速度の速さを求める速さ演算手段とを備えた
ことを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 【請求項２】 前記速さ演算手段は、予め得られている
前記位相差と前記速度の速さとの相関関係に基づき、前
記位相差検出手段により検出された位相差に対応する前
記速度の速さを求める機能を有することを特徴とする請
求項１記載のレーザドップラ速度計。 - 【請求項３】 レーザ照射光を被測定物へ照射するレー
ザ光源と、このレーザ光源からのレーザ照射光と前記被
測定物からの反射散乱光とを混合してドップラビート信
号を検出するビート検出手段と、このビート検出手段で
検出されたドップラビート信号を構成する基本周波数と
二次高調波との位相差を検出する位相差検出手段と、こ
の位相差検出手段により検出された位相差に基づき前記
被測定物の速度の方向を求める方向判別手段とを備えた
ことを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 【請求項４】 前記方向判別手段は、予め得られている
前記位相差と前記速度の方向との相関関係に基づき、前
記位相差検出手段により検出された位相差に対応する前
記速度の方向を求める機能を有することを特徴とする請
求項３記載のレーザドップラ速度計。 - 【請求項５】 前記位相差検出手段は、前記ドップラビ
ート信号を構成する基本周波数を抽出する第一の帯域フ
ィルタと、この第一の帯域フィルタで抽出された基本周
波数の位相を検出する第一の位相検出部と、前記ドップ
ラビート信号を構成する二次高調波を抽出する第二の帯
域フィルタと、この第二の帯域フィルタで抽出された二
次高調波の位相を検出する第二の位相検出部と、前記第
一の位相検出部で検出された基本周波数の位相と前記第
二の位相検出部で検出された二次高調波の位相とからこ
れらの位相差を求める位相比較部とを備えたことを特徴
とする請求項１，２，３又は４記載のレーザドップラ速
度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34257693A JPH07167956A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | レーザドップラ速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34257693A JPH07167956A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | レーザドップラ速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167956A true JPH07167956A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18354836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34257693A Pending JPH07167956A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | レーザドップラ速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07167956A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6311559B1 (en) | 1998-03-31 | 2001-11-06 | Suzuki Motor Corporation | Vibration measurement method and apparatus |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP34257693A patent/JPH07167956A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6311559B1 (en) | 1998-03-31 | 2001-11-06 | Suzuki Motor Corporation | Vibration measurement method and apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05264434A (ja) | 光学式サブミクロン粒子検出器 | |
| JPH0559383B2 (ja) | ||
| JP4771796B2 (ja) | パルス信号の波高値検出回路 | |
| JP2000136958A (ja) | 振動測定方法および装置 | |
| JPH0798375A (ja) | 車載レーダ装置 | |
| JPH07167956A (ja) | レーザドップラ速度計 | |
| JP3031094B2 (ja) | 周波数変調レーダ装置 | |
| US6311559B1 (en) | Vibration measurement method and apparatus | |
| JP3235368B2 (ja) | レーザドップラー速度測定装置 | |
| JP3491975B2 (ja) | エラー信号検出装置及びそれを用いたドップラー速度計 | |
| JP3427246B2 (ja) | 路面状態判別装置およびこの装置が搭載された車輌 | |
| JPH05107351A (ja) | 閾値決定手段を有する車間距離測定装置 | |
| JPH0829248A (ja) | レーザドプラ方式振動計 | |
| JPS59128449A (ja) | 物体の移動速度検出方法 | |
| JP3800911B2 (ja) | 波形解析装置 | |
| JP3282746B2 (ja) | 半導体レーザデジタル振動変位計測装置 | |
| JPH08146020A (ja) | 移動体の移動速度・移動量測定装置 | |
| JP3658999B2 (ja) | 振動を計測する方法および装置並びに異常検出装置 | |
| JPH109943A (ja) | 振動測定装置 | |
| JP2000131133A (ja) | 振動計測方法 | |
| KR100264102B1 (ko) | 레이저 진동계측기용 신호처리장치와 그 신호처리방법 | |
| JPH05197428A (ja) | 衝突予知装置 | |
| JPS60147607A (ja) | レ−ザ・ドツプラ速度計を用いた粒子径の測定方法 | |
| JPH039094Y2 (ja) | ||
| JPH0827351B2 (ja) | レーザドップラ速度計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010424 |