JPS60102563A - Laser doppler speedometer - Google Patents
Laser doppler speedometerInfo
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- JPS60102563A JPS60102563A JP21128483A JP21128483A JPS60102563A JP S60102563 A JPS60102563 A JP S60102563A JP 21128483 A JP21128483 A JP 21128483A JP 21128483 A JP21128483 A JP 21128483A JP S60102563 A JPS60102563 A JP S60102563A
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、レーザ光を用いてiatu定休の速度を検
出するレーザドツプラー速度計に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a laser Doppler velocimeter that detects the speed of iatu regular holidays using laser light.
従来この柚のレーザドツプラー速度計としては、第1図
に示すものがあった。第1図は従来のレーザドツプラー
速度計を示す概略(/4成1aである。図V(おいて、
1はレーザ光源、2は光ファイバ、3はレーザ光を分配
するビームスプリンタ、5はマイクロレンズ、4はマイ
クロレンズ5と光ファイバ2を一体化した送光月光グロ
ーブ、8は流体などの被6(す定休、91′i散乱光粒
子、11はマイクロレンズ5を光ファイバ2にイリ加し
た受光用光プローブ、12はAPIJ(アバランシェホ
トタイオード)。A conventional Yuzu laser Doppler velocimeter is shown in Figure 1. Figure 1 schematically shows a conventional laser Doppler velocimeter (/4 formation 1a).
1 is a laser light source, 2 is an optical fiber, 3 is a beam splinter that distributes the laser beam, 5 is a microlens, 4 is a light transmitting moonlight globe that integrates the microlens 5 and the optical fiber 2, 8 is a cover 6 for fluid, etc. (Closed, 91'i scattered light particles, 11 is a light receiving optical probe with a microlens 5 added to the optical fiber 2, 12 is an APIJ (avalanche photodiode).
)’INPIJ(ビンホトダイオード)、光電子増倍管
なとの光検出器、13は前置ilJ幅器、バンドパスフ
ィルタ、主増幅器等で摘成される光受信槻、14V−J
、’7’o−フ(^1定用治具である。)' INPIJ (bin photodiode), photodetector with photomultiplier tube, 13 is an optical receiver consisting of a front ILJ amplifier, a bandpass filter, a main amplifier, etc., 14V-J
, '7'o-fu (^1 This is a regular jig.
次に、上記第1図の動作について説明する。レーザ光源
lから出射するレーザ光は光ファイバ2に入射する。こ
の入射したレーザ光はビームスフリツタ3によって2分
配され、−2本の送光用光ンローフe(入れられる。2
本の送光用」光ノローフ4カ・らの出射光ttJ、扱d
(1」定休8内−C互いtIL父永するほにして1・く
。このICめ、この交差点に速度!で動く散乱光イ、V
子9かりれtユ、九ンよトラフラー効果4受り−(散乱
δれる。この散乱光の内で、伐力散乱光荀愛光月J光フ
ローフ11で受光うる。受光芒れた光は光ファイバ2で
伝送されて光検出器12に導かれる。2本の送光月光グ
ローブ4からの出射光に幻する散乱光は異なったトップ
シーシフト量を受りており、これらの散乱光は光検出器
12によpヘテロタ・fン検波される。この場合におり
る検波周波数fは、]・記の(1)式によって表わされ
る。Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained. Laser light emitted from the laser light source l enters the optical fiber 2. This incident laser light is split into two parts by the beam splitter 3, and -2 light transmitting light loafs e (2
For light transmission of books, the emitted light from the optical noloaf 4 ttJ, handling d
(1) Closed within 8-C We are waiting for each other's parents to stay for a long time. 1. This IC, this intersection is a scattered light moving at speed! V
Child 9 Kareret Yu, nine, the Truffler effect 4 is received - (scattered δ is generated. Of this scattered light, the scattered light can be received by the light flow 11. The received light is transmitted through the optical fiber. 2 and guided to the photodetector 12.The scattered light appearing in the light emitted from the two light-transmitting moonlight globes 4 has received different amounts of top-sheath shift, and these scattered lights are detected by photodetection. The p-heteroton is detected by the detector 12. The detection frequency f in this case is expressed by equation (1) below.
2nV上、0
ここで、nは被atす定休8の屈↓]串、λは真空中の
光の波長、θは2本の入射ビームの交差角、Vlは2本
の出射光の光軸の垂直2等分線と直交する方向の速度V
の成分である。上記の(1)式により検波周波数fを1
1111定すれは、速度v1を知ることかできる。2nV above, 0 Here, n is the curve of the fixed holiday 8 ↓], λ is the wavelength of light in vacuum, θ is the intersection angle of the two incident beams, and Vl is the optical axis of the two output beams. The velocity V in the direction perpendicular to the perpendicular bisector of
It is a component of The detection frequency f is set to 1 using the above equation (1).
1111 can be determined by knowing the speed v1.
従来の光ファイバ2を用い六−レーットツフラー運度t
lは以上の様に47+j成さJtているの一〇、’?、
r送光用送光日光グローブ4出射光の1ム〃・υ角か大
8いICめに、各送光用う°しグローブ4の先端〃・ら
被出り定休8tでの距離の変動に幻する61す定課差か
大きくなる欠点かめった。すなわち、弔2図に)J<−
j様に、各送光月光グローブ4からの出射光の広か9角
をαとすると、2つの出射光か交差する領域a、b。Using the conventional optical fiber 2, the six-rate Tzufler movement t
l is 47 + j as shown above and Jt is 10,'? ,
r Change the distance at 8t from the tip of each light transmitting glove 4 to an IC with a 1 mm υ angle of the output light from the light transmitting sunlight globe 4. I was faced with the drawback that the 61-year-old regular school fee difference was getting bigger. In other words, in Figure 2) J<-
If the wide 9 angles of the emitted light from each light-transmitting moonlight globe 4 are α, then the areas a and b where the two emitted lights intersect.
Cに被n+++定体8が存在する時の各検波周波数ja
+fb、fc+−jh、それぞれ−ト記の(2)、(3
J、(4J式によって表わされる。Each detection frequency ja when there is a constant n+++ constant 8 in C
+fb, fc+-jh, respectively - (2), (3
J, (represented by the 4J formula.
2rtVl、(1+(t
j’a−−−一λ−stn了−・・・・・・・・・川・
・・(2)2+1V1.θ
fb=−−−−sm−−−−・・・・・・・・・・・・
・・・(3)λ2
2nVlo−α
fc=−−−−−−λ5ln−2−・・・・・・・・・
・・・・・・(4)この様に、被測定体8の存在する位
置の変動によって、検出される検波周波数jみ、例えは
上記の(2)〜(4)式に示す様に変化してしまい、正
確な測定結果か得られないという欠点があった。2rtVl, (1+(t j'a---1λ-stn了-・・・・・・・・・River・
...(2)2+1V1. θ fb=−−−−sm−−−−・・・・・・・・・・・・
...(3) λ2 2nVlo-α fc=−−−−−−λ5ln−2−・・・・・・・・・
(4) In this way, as the position of the object to be measured 8 changes, the detected detection frequency j changes, for example, as shown in equations (2) to (4) above. This has the disadvantage that accurate measurement results cannot be obtained.
〔発[114の棟を〕
との兄明は、上記の様な従来のものの欠点を改善する目
的てな芒れたもので、2本の送光用光グローブのIjす
方に凸レンズ’lr(=J加し、各送光用光70−プか
らの出射光の広かシ角を、液出u定体の61す定領域の
近傍で小姑くする様にした41+)成f:′4−Jシ、
各送光月光グローブの先端から被測定体lでの距離の変
動に刻するat11定誤差全誤差することがでさるレー
サドップラー速度計を提供するものである。[Departure No. 114] The older brother's idea was to improve the above-mentioned drawbacks of the conventional one, with a convex lens 'lr on the opposite side of the two light transmitting globes. (=41+ where J is added and the wide angle of the emitted light from each light transmitting light 70-p is made smaller in the vicinity of the constant area 61 of the liquid emitting u constant) Formation f:' 4-J shi,
The present invention provides a laser Doppler velocimeter that can calculate the total AT11 constant error due to changes in the distance from the tip of each light-transmitting moonlight globe to the object to be measured.
L発ψ]の実施例〕 以−ト、この発明の実施例を図について説明する。Example of L firing ψ] Embodiments of the invention will now be described with reference to the drawings.
第3図はこの発ψ]の一実施例であるレーザドラフシ−
速度d1をボす41に、略構成図で、第1図と同一部分
は1#−」−狗号を用いて表ボしてるり、そのh′ト細
な説明t」、省略する。図において、6.10は凸レン
ズ、7は各凸レンズ6.10i支持する支灼体、151
ユ凸レンス6.マイクロレンズ5.光ファイバ2を−9
・化した送光11元プローブ、1tlL凸レンズ1υと
マイクロレンズ5金光フアイバ2に刊加した受光用光プ
ローブであシ、七の他の栴成都″祠は、上記第1図に示
すものと同様に構成されている。Figure 3 shows a laser draft sheet that is an example of this emission ψ.
The speed d1 is indicated by 41, which is a schematic configuration diagram, and the same parts as those in FIG. In the figure, 6.10 is a convex lens, 7 is a support body that supports each convex lens 6.10i, and 151
Yu convex lens 6. Microlens 5. Optical fiber 2 -9
・An optical probe for light transmission with 11 elements, 1tlL convex lens 1υ, microlens 5 gold optical fiber 2, and 7 other light-receiving optical probes are the same as those shown in Figure 1 above. It is composed of
次に、上記第3図の動作について説明づ−る。レーザ光
源1から出射するレーザ光は光ファイバ2に入射する。Next, the operation shown in FIG. 3 will be explained. Laser light emitted from a laser light source 1 enters an optical fiber 2.
この入射したレーザ光はビームスプリッタ3によって2
分配され、2本の送光用光グローブ15に入れられる。This incident laser light is split into two by the beam splitter 3.
The light is distributed and placed into two light transmitting optical globes 15.
各送光用光グローブ15は光ファイバ2の先端にマイク
ロレンズ5を付加し、さらに、支持体7によシ凸レンズ
6をイ・J加して一体化した構成をなし、マイクロレン
ズ5は凸レンズ6の焦点位置の近傍に直刃・れている。Each light transmitting optical globe 15 has a structure in which a microlens 5 is added to the tip of the optical fiber 2, and a convex lens 6 is added to the support 7 to integrate it, and the microlens 5 is a convex lens. The straight edge is located near the focal point of No. 6.
各送光用光グローブ15からの出射光はelよ平行ビー
ムで出用され、これらの出射光は、第4図に示す様に、
被測定体8内でビームウェストBWを形成し、かつ互い
に交差する様に設計されている。このため、この交差点
に速度■で動く散乱光粒子9かあれは、光はドツプラー
効果を受けて散乱される。この散乱光の内で、後方散乱
光を受光用光プローブエ6で受光する。受光用光プロー
ブ16とL’iC社、■単に、端Elllを鋭囲仙磨し
た光ファイバ2、■マイクロレンズ5を付加した光ファ
イバ2、■散乱光を平行光線に笈換する凸レンズと、こ
の平行光線を先ファイバ2の端面上に集束させる集束用
レンズと、光ファイバ2から構成塾れたものかそれぞれ
使用され、■の場合には、光ファイバ2は集束用レンズ
の焦点位置に籠かれる様にする。The emitted light from each light transmitting optical globe 15 is emitted as a parallel beam el, and these emitted lights are, as shown in FIG.
The beam waists BW are formed within the object to be measured 8 and are designed to intersect with each other. Therefore, if the scattered light particles 9 move at this intersection at the speed 2, the light will be scattered by the Doppler effect. Of this scattered light, the backscattered light is received by the light receiving optical probe 6. Optical probe 16 for light reception and L'iC company, ■An optical fiber 2 whose end is simply sharply polished, ■An optical fiber 2 with a microlens 5 added, ■A convex lens that converts scattered light into parallel light, A focusing lens that focuses this parallel light beam onto the end face of the tip fiber 2 and a structure composed of the optical fiber 2 are used, respectively. Make it look like it's going away.
受光用光70−ブ16に受光された光tよ光ファイバ2
により伝送され、光検出器12に棉かれる。The light receiving light 70 - the light t received by the beam 16 and the optical fiber 2
and is detected by the photodetector 12.
2本の送光月光70−ブ15からの出射光に苅する散乱
光は異なったドツプラーシフト量を5りておシ、これら
の散乱光は光検出器12でヘテロタイン検波される。検
波周波数fは、2本の送光用光グローブI5から出射さ
れた光の交差する領域のいずれの点(第4図に示す領域
aI+bIrCIの点)でも、上記の(1)式で表わさ
れる。このことは、第4図に示されている様に、交差す
る領域にビームウエス)BWが形成されているためであ
る。したがって、光検出器12に検波周波数jの光電流
が流れるから、この光電流を光受信機13で増幅し、図
示されない周波数分析装置又はに4vコンバータ、周波
数トラッカなどで周波数分析をずれは、上記の(1ン式
から速度vLt−知ることか、できる。Scattered light incident on the output light from the two light transmitting moonlight beams 70 and 15 has different Doppler shift amounts, and these scattered lights are heterotine-detected by the photodetector 12. The detection frequency f is expressed by the above equation (1) at any point in the area where the lights emitted from the two light transmitting optical globes I5 intersect (the point in the area aI+bIrCI shown in FIG. 4). This is because, as shown in FIG. 4, a beam waste (BW) is formed in the intersecting region. Therefore, since a photocurrent with a detection frequency j flows through the photodetector 12, this photocurrent is amplified by the optical receiver 13, and frequency analysis is performed using a frequency analyzer (not shown), a 4V converter, a frequency tracker, etc. as described above. It is possible to know the velocity vLt- from the equation (1).
なお、」二記実施例で線、受光用光グローブ16は2本
の送光月光グローブ15の間に設置した場合を示したが
、2本の送光月光フローブエ5の外側に設置しても良く
、1だ、2本の送光用光グローブ15と受光用光グロー
ブ16は同一平面内になくても良い。In addition, in the second embodiment, the light receiving globe 16 is installed between the two light transmitting moonlight globes 15, but it can also be installed outside the two light transmitting moonlight globes 5. The two light transmitting optical globes 15 and the light receiving optical globes 16 do not have to be in the same plane.
また、上記実施例では、被測定体8の一例として流体を
用いたが、回転又は並進している1体などの移動物体で
も良い。Further, in the above embodiment, a fluid is used as an example of the object to be measured 8, but it may be a moving object such as a rotating or translating object.
また、上記実施例では、レーザ光ti+1とビームスフ
9フ230間に設置した光ファイバ2を用いたか、この
代りに窄間を使用しても良い。Further, in the above embodiment, the optical fiber 2 installed between the laser beam ti+1 and the beam spacer 9 230 is used, or a narrow space may be used instead.
また、上記実施例での2本の送光用光グローブ15と受
光用光グローブ16とOよ、治具などによシ一体化固定
しても艮い。Further, the two light transmitting optical globes 15 and the light receiving optical globes 16 and O in the above embodiment may be fixed together in a jig or the like.
また、上記実施例では、散乱光ケ受光する受光用光グロ
ーブ16を用いたが、この代りに、API)などを用い
て1μ接に受光しても良い。Further, in the above embodiment, the light-receiving optical globe 16 that receives scattered light is used, but instead of this, an API (API) or the like may be used to receive light at 1μ contact.
さらに、上記実施例では、散乱光の内で、後方散乱光を
受光する場合を示したか、第5図に示す様に、凸レンズ
10.10+を用いてRit方散乱光を受光する様にし
ても良い。Furthermore, in the above embodiment, the case where backscattered light among the scattered light is received is shown, but as shown in FIG. good.
この発明は以上説明した様に、レーサドツフシー速度旧
において、2本の送光用光グローブ゛のlす方に凸レン
ズを付加し、各送光用光70−フ゛力・らの出射光の広
かp角を、被測定体の測定領域の近傍で小さくなる様に
構成したので、各送光月光グローブの先端から被測定体
までの距離の変動にヌラする測定誤差を極めて低減する
ことかでさるという優れた効果を奏するものである。As explained above, this invention adds a convex lens to the left side of the two light transmitting optical globes in the laser beam speed system, and widens the output light from each light transmitting light 70-power. Since the p angle is configured to be small near the measurement area of the object to be measured, it is possible to extremely reduce measurement errors caused by fluctuations in the distance from the tip of each light transmitting moonlight globe to the object to be measured. This has an excellent effect.
第1図はUL来のレーサドツフラー速度計を示す概略(
h成図、第2図は、第118!!、lのレーサドツフ′
ラー速度S1におりる動作態様をjJ<す呪す」図、第
3図はこの発り」の−犬m+例であるレーサドップラー
速度J1を小ず順陥構成図、第4図は、第3図のレーザ
ドラフジ−速度i、lpLふ・りる動作3′と1様葡刀
・す説明ト1、第5図はこの光りjのイロjの実bjp
例でわるレーサドツフラー速度計におりる動作態様を示
す説明図である。
図において、1・・・レータ光電、2・・・光ファイバ
、3・・・ビームスプリッタ、4.15・・・送光用光
グローブ、5・・・マイクロレンズ、6.10・・・凸
レンズ、7・・・支44体、8・・・m?ltu定体、
定体・・散乱光粒子、11゜16・・・受光用光グロー
ブ、12・・・光検出器、13・・・光受信機、14・
・・グローブ固定用治具である。
なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
代理人大岩増・雄
第1図
8
第2図
−4
第3図
第4図Figure 1 is a schematic diagram showing the Laser Dotsfler speedometer from UL (
Figure 2 is the 118th! ! , l's laser dots'
Figure 3 shows the laser Doppler speed J1, which is an example of -dog m + of this origin, and Figure 4 shows the small-scale fall configuration diagram. Laser Drafuji in Figure 3 - speed i, lpL movement 3' and 1-like sword explanation 1, Figure 5 shows the fruit of this light j
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation mode of a Laser-Dotsfler speedometer according to an example. In the figure, 1... Layer photoelectric, 2... Optical fiber, 3... Beam splitter, 4.15... Optical globe for light transmission, 5... Micro lens, 6.10... Convex lens. , 7...44 supports, 8...m? ltu constant,
Fixed body...scattered light particles, 11° 16... light receiving light globe, 12... photodetector, 13... optical receiver, 14...
...Glove fixing jig. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent Masu Oiwa Figure 1-8 Figure 2-4 Figure 3 Figure 4
Claims (1)
分配うるビームスフリツタと、凸しンス、マイクロレン
ズ、光ファイバを一体化した2本の送光用光グローブと
、受光列j元70−ブと、光検出器を有する光父ft’
s機を陥え、D’l記2/トの送光和光プローブからの
出射光h−bるj9+定領域で交差する様に設定してお
き、このjり1定領域葡辿過する被?111j定体によ
る散乱光&、口i」記父光用光フロープで受光して11
1)記光受イ1機に棉き、前記散乱光の交りだ異なるド
ッグシーシフト量に基つき、ロリ記光検出器によって前
記被jtll定休の速度を検出する様にして成ることを
特徴とするレーザトラフラー速糺計。- A laser light source that does not emit any laser light, a beam splitter that can distribute the laser light, two light transmitting globes that integrate a convex lens, a microlens, and an optical fiber, and a light receiving array. j element 70-b and a photodetector ft'
Set the emitted light from the light transmitting Wako probe in D'l 2/g so that it intersects at j9 + constant area, and ? 111j Scattered light by constant body & 11
1) A recording light receiver is transmitted to one device, and the speed of the target jtll is detected by a loli recording photodetector based on the amount of dog-sea shift that differs depending on the intersection of the scattered light. Laser troughler speed meter.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21128483A JPS60102563A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Laser doppler speedometer |
DK506284A DK506284A (en) | 1983-11-10 | 1984-10-24 | LASER-DOPPLER TYPE SPEED METER |
GB08428254A GB2149993B (en) | 1983-11-10 | 1984-11-08 | Laser doppler velocimeter |
DE19843441088 DE3441088A1 (en) | 1983-11-10 | 1984-11-09 | LASER DOPPLER SPEED METER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21128483A JPS60102563A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Laser doppler speedometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60102563A true JPS60102563A (en) | 1985-06-06 |
Family
ID=16603380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21128483A Pending JPS60102563A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Laser doppler speedometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60102563A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63200084A (en) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | Laser doppler speedometer |
JPH0222587A (en) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | Laser doppler speed meter |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP21128483A patent/JPS60102563A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63200084A (en) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | Laser doppler speedometer |
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