JPS5924220A - 振動モ−ド測定装置 - 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】 〈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、マイクロホン
受音部、或いはプレーヤ用カートリッジ等の振動を測定
する場合非接触で測定するコトが重要な条件の一つとな
るが、この条件を満足する７つの方法として技術雑誌で
ある「電子科学」の７２♂θ年グ月号第２５頁乃至第２
２頁、或いは「光学」の第２巻第ｊ号（７２！θ年１０
月出版）の第２にｇ頁乃至第、２７り頁に紹介されてい
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。

しかし乍ら、そこに紹介されているような振動測定装置
では物体上の微小な面積の点測定に限定され、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。

く本発明の目的〉 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。

く本発明の構成〉 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１ノーザー電源、２
はレンズシステムを含む光学ユニッラッカーにして、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
ｌ−’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。

５は上記光学ユニット２と物体１０との間は設けられた
光学スキャナーにして、前後面にレーザー光を通過させ
るための開口Ｚ、♂を有する本体Δと、この本体Ｚに固
定され回転軸に回転ミラー７Ｘ、９Ｙを設けたミラー駆
動源／’ＯＸ、１０Ｙとより成っている。

そして、この光学スキャナーｊは第一図の動作説明図に
示すように駆動源１０Ｘ　、１０Ｙの駆動で回転ミラー
タＸ、りＹ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Ｊ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−・定のピッチ間隔でス
キャンさせてＸ及部所の振動モードを測定できるように
作用する。

上記駆動源１０Ｘ　、　／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／−よりドライブ信号を得
るスキャナー・ドライバー／、３Ｘ　、／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／ｊ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。

７ｇ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１５からの加振信号を入力し、これらをＡ／ｂ
変換するＡＤ変換器、／を及び／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
るメモリーである。

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
（ｂ）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／ｒにはのデータを逐次記憶させ
ると共にメモリー／２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θ１
′・・・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−θに振動モードを描
き出すに当り振動モード設定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−〇上に描き出すべ
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Ｄ。（Ｘｉ、Ｙｊ。

θに′）を測定した振動面の全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θに′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、このマトリックスの振動デ
ータを上述のように出力装置コθ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（、）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、２／はＣＰＵの指令に従って上記メモ
リー／♂、／２の記憶データの転送を受け、記憶する外
部メモリである。、２．２はＣＰＵと出力装置、、２０
を結合する入出力ボート（Ｉｌｏ　）である。

〈本発明の作用〉 本発明は成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、２３中の置数キーでプログラ
マブル発振器／（’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−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／、、２の動作に伴うスキャナー〇ドライ
バー／、３Ｘ　、　／Ｊ’Ｙ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。

すると、周波数トラッカーグはレーザー光で検出した物
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、ｌｖ／Ｄ変換器／２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　／　ｌ？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０１′、・・・θｎ′でデ
ータを出力し、そのデータをメモリー／！、／７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／２には同様に加振信号の位相ポイント
θｌ・・・ｏｎでのデータが夫々記憶される。

このように、物体／／の振動面の振動を測定しそのデー
タを記憶さ仕た上で、次きに、ＣＰＵのキーボード−７
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Ｄｏ（Ｘｉ。

Ｙｊ、θに′　）を上記マトリックスＤ（θに／）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（Ｉ））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の加振信号
で振動させた場合のものであり、又、後者は、２ＯＣ−
ストレートサイド紙コーンを適用し、これを／り６Ｈｚ
の加振信号で振動させた場合のものである。

〈本発明の効果〉 本に里は成上のように、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を備え、上記物
体の振動面における全測定点について上記特定位相ポイ
ントでのデータを振動データとして検出する振動モード
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、上記振動モードが正確
な振動モードとな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７図（ａ）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＝光学ユニツト、６：光学スキャナー、／／：物体
、／Ｉ？（／２）：メモリー。 代理人　弁理士　福士愛彦（他−名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １６　　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を備え、上記物体の振動面に
   おける全測定点について上記特定位相ポイントでのデー
   タを振動データとして検出することを特徴とする振動モ
   ード測定装置。