JPS5924218A - 振動モ−ド測定装置 - Google Patents

振動モ−ド測定装置

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JPS5924218A
JPS5924218A JP13392282A JP13392282A JPS5924218A JP S5924218 A JPS5924218 A JP S5924218A JP 13392282 A JP13392282 A JP 13392282A JP 13392282 A JP13392282 A JP 13392282A JP S5924218 A JPS5924218 A JP S5924218A
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vibration
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laser
optical unit
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Toru Hayase
徹 早瀬
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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)

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】 〈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のマイクロホン
受音−、或いはプレーヤ用カート足する7つの方法とし
て技術雑誌である「電子科学」の/2♂0年グ月号第り
5頁乃至第22頁、或いは、「光学」の第2巻第5号(
72gθ年10月出版)の第、2.<、<頁乃至第a7
y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。
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
計の光学ユニットより照射されたレーザー光を光学スキ
ャナーにてX及びY軸方向にスキャンさせることにより
、物体の振動モードについて物体の成る範囲に亘っての
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って詳細に説明
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
示すブロック的構成図にして、/はレーザー電源9..
2はし、ンズシステムを含む光学ユニット、3はレーザ
ー周波数シフター、ダは周波数トラッカーにして、これ
ら/乃至グ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、光学ユニット
2より照射されたレーザー光の当った物体(スピーカ)
/θ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
ッカーグより出力する構成となっている。
jは上記光学ユニッ)Jと物体/θとの間に設けられた
光学スキャナーにして、前後面にレーザー光を通過させ
るための開ロア、、!?を有する本体gと、この本体2
に固定され回転軸に回転ミラー2x 、 5;+yを設
けたミラー電動源10X 、 10Yとより成っている
そして、この光学スキャナー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を夫々成る角度範囲で回転させることにより
光学ユニットコより照射されたレーザー光を物体//の
面上においてX及びY軸方向に一定のピッチ間隔でスキ
ャンさせてX及びY軸方向に座標を設定し物体//上に
おける各部所の振動モードを測定できるようlど作用す
る。
上記駆動源/θX、/θY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/−7よりドライブ信号を得る
スキャナー〇ドライバー73X 、/JYにより独立し
て駆動されて上記物体//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。
/グ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ンプ/6を介し
て上記物体//に供給され、斯る物体//を振動させる
べく成っている。
/2及び/2は夫々周波数トラッカーグ、及びアンプ/
jの出力、即ち、物体//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//の振動に供された上
記アンプ/、sからの加振信号を出力し、これらをA/
D変換するAD変換器、/♂及び/2はこれらA /D
変換器/l、/7でA/D変換された上記振動応答信号
及び加振信号のディジタル化されたデータを逐次記憶す
るメ(5) モリ−である。
ここで、物体の振動を面測定するに際しては、測定すべ
き振動面全域に亘っ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//に第3図(a)のような加振信号が与え
られた時、物体//の振動測定面のある測定点が第3図
(L、)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θに点に対
応するθに′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θに′点とする必要がある。
そこで、本発明では物体//の振動面全体をスキャンす
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/♂にはのデータを逐次記憶させ
ると共にメモリー72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θ□
′・・・θn′の振動データを逐次記憶させ、その上で
、X−Yプロッタの如き出力装置コ0に振動モードを描
き出すに当り振動モード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って、各座標
のデータと時系列的に比較して各座標毎に加振信号の位
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ックアップし、順次
X−Yプロッタの如き出力装置!θ上に描き出すべく成
っている。
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θに′の
振動データDo(Xi、Yj。
θに′)を測定した振動座標と対応する配列で並べたマ
トリックスD(θに′)は となり、これは特定の位相ポイントθkl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
) IJソックス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θに′の振動デ
ータをピックアップする方法としては上記の方法の他に
加振信号によっ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のデータ群から、上記
位相ポイントθに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72に上記マト
リッ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1.2/はCPUの指令に従って上記メ
モリー八L/2の記憶データの転送を受す、記憶する外
部メモリである。J’JはCPUと出力装置−〇を結合
する入出力ポート(Ilo )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−73中の置数キーでプログラ
マブル発振器/グ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/グ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/jを介して物体(スピーカ)
//及びA/D変換器/Z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/
は駆動して光学ユニットJよりレーザー光を出力させ、
光学スキャナjはCPUの指令に基ずくミラードライブ
信号発生回路7.2の動作に伴うスキャナー・ドライバ
ー73X 、/3Yに駆動され、上記レーザー光を物体
//の振動面上でX及びY座標を描くようにスキャンさ
せる。
出した物体//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
/2でディジタル化してメモリー/♂に供給し記憶させ
る。
又、A/D変換器/7ではアンプ//より得られる基準
信号の電圧をディジタル化しメモリー/♂に供給し記憶
させる。
これらA/D変換器/l 、 /7では夫々入力して来
る信号をCPUの指令に従って時系列的に等間隔の位相
ポイントθ1.・・・on及びθ1′、・・・θn′で
データを出力し、そのデータをメモリー/♂。
/2に記憶させて行く。
その結果、レーザー光が物体//の振動面のX及びY軸
方向の座標全てをスキャンし終った時には、上記メモリ
ー/♂にはスキャンした順序に従っ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72には同様に加振信号の位相ポイント
θ1・・・onでのデータが夫々記憶されている。
ものように、物体//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、!
3中の出カキ−0utを操作するとCPUは上記メモリ
ー/♂に記憶された振動データ群の中から上記のように
特定の位相ポイントθに′における各振動面座標の振動
データD。
(Xi、Yj、01(’)を上記マトリックスD(Ok
′)の配列に従ってピックアップすると共に視覚的なデ
ータに変換し、これをIloを通して出力装置に与え、
振動モードを描かせる。
今、ここに、本発明に係る振動モード測定装置を以って
実際に物体の振動モードを測定し描いたものについて紹
介する。
第7図(a)及び(b)がそれで、前者は物体として、
20a紙コーンを適用し、これを1OHzめ加振信号で
振動させた場合のものであり、又、後者は、2θ−スト
レー トサイド紙コーンを適用し、これを/’;’6H
zの加振信号で振動させた場合のものである。
く本発明の効果〉 本発明は成上のようにレーザードツプラー振動計の光学
ユニットより照射されるレーザー光で物体の振動面にお
ける測定点の振動を振動応答信号として検出して測定す
るものにおいて、上記レーザードツプラー振動計の上記
光学ユニットと物体の振動面間に設けられ、上記振動面
の成る範囲内全域に亘って上記光学ユニットより出力さ
れるレーザー光をスキャンさせる光学スキャナーと、上
記物体の振動面における全測定点について上記物体を振
動させる加振信号の特定の位相ポイントに対応する上記
応答信号中の特定位相ポイントにおけるデータを振動デ
ータとして検出する手段と、該手段より得られる振動デ
ータ群を視覚化データに変換する手段とより成る振動モ
ード測定装置を提供するものであるから、振動面全体の
振動モードが視覚的に把握できる上に各測定点における
振動測定の為の位相ポイントが同一である為、振動モー
ドの正確なものが得られる優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
る光学スキャ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、第り図(、)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:光学ユニット1.!;:光学スキャナー、/♂C
/2):メモリー1.20=出力装置。 代理人 弁理士 福士愛彦(他−名) 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 レーザードツプラー振動計の光学ユニットより照
    射されるレーザー光で物体の振動面における測定点の振
    動を振動応答信号として検出して測定するものにおいて
    、上記レーザードツプラー振動計の上記光学ユニットと
    物体の振動面間に設けられ、上記振動面の成る範囲内全
    域に亘って上記光学ユニットより出力されるレーザー光
    をスキャンさせる光学スキャナーと、上記物体の振動面
    における全測定点について上記物体を振動させる加振信
    号の特定の位相ポイントに対応する上記応答信号中の特
    定位相ポイントにおけるデータを振動データとして検出
    する手段と、該手段より得られる振動データ群を視覚化
    データに変換する手段とより成る振動モード測定装置。
JP13392282A 1982-07-30 1982-07-30 振動モ−ド測定装置 Granted JPS5924218A (ja)

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JPH0337692B2 JPH0337692B2 (ja) 1991-06-06

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