JPS63191989A - レ−ザドツプラ速度計 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光のドツプラ効果を利用して鉄鋼。

非鉄金属等製造ラインの移動物体の速度を非接触で測定
するレーザドツプラ速度計に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、移動物体の速度を元のドツプラ効果を利用して
測定するには、第２図に示すようなレーザドツプラ速度
計が用いられていた。第２図は。

従来のレーザドツプラ速度計の構成図であり１図１ζお
いて（１）は移動物体、（２ｊは半導体レーザ、（３）
は半導体レーザ（２）を駆動するレーザ電源、（４）は
半導体レーザ（２）のレーザビームを平行光にするコリ
メータレンズ、（５）は上記平行レーザビームを２分１
１するビームスプリッタ、　　（６ａ）、（６ｂ）、（
６りはビームスプリッタ（５）で分割されたレーザ光の
方向を変えるためのミラー、（７）は移動物体（１）か
らの散乱光を集めるための集光レンズ、（８Ｊは集光レ
ンズ（７）により集光された受信光を電気信号に変換す
る光検出３．１９１は増幅器、αＱは周波数追跡器、σ
υは速度演算器である。

第２図に示すごとく、半導体レーザ（２）から発信シタ
レーザビームをコリメータレンズ（４）で平行光にし、
ビームスプリッタ（５）で２分割し、一方の光をミラー
（６ａ）で、他方の光をミラー（６ｂ）、　（６ｃ）で
それぞれ元の方向を変えて、互いに反対方向から移動物
体（１）上に交差さてて照射すると、各々の照射ビーム
に対応した移動物体（１）の散乱光の波長は、移動物体
（１）の速度Ｖに応じて、いわゆる正負のドツプラシフ
トを起こす。

この２つの正負のドツプラシフトを受けた散乱光を集光
レンズ（７）で受光し、光検出器（８）に導ひき電気信
号に変換すると、この電気信号の中には。

受信元の強さに比例する直流信号と第（１）式に示すド
ツプラ周波数ｆｄの交流信号（以下ドツプラ信号という
〕が存在する。

ここに Ｖ：移動物体の速度 λ：レーザ光の波長 ψ：２つの照射ビームの交差角 光検出器（８１で電気信号に変換されたドツプラ信号は
、微弱なため増幅器（９１で増幅された後２周波数追跡
６ａｔｉでドツプラ周波数、ｆａを検出し、第（１＋式
により速度演算器αυで速度演算することにより移動物
体（１）の速度■を求めることができる。このことは公
知の事実である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のレーザドツプラ速度計は、半導体レーザ［２
１の波長λが第３図に示すと２り温度Ｔに対し　１：、
　　０．２〜０．３　ｎ　ｍ　／°Ｃの割合（温度匂配
ｇ）で比例的に変化するため、第ｔｎ式に示す、移動物
体（１（の速度■に対するドツプラ周波数ｆｄのステー
／εファクタが変動するという問題を有していた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、半導体レーザ（２ンの温度変化による波長ズレに
依存する測定精変の低下を抑えたレーザドツプラ速度計
を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わるレーザドツプラ速度計は、半導体レー
ザ（２）の温度を一定にするための温度制御手段を設け
たものである。

〔作　用〕

この発明においては、半導体レーザ（２］と低熱抵抗で
接合された感熱素子、電熱変換器と、上記感熱素子によ
って検出された半導体レーザ（２１の温度信号でもって
、半導体レーザ（２）の温度を一定に保つための電力を
上記電熱変換器に与える制副回路を設けて、半導体レー
ザ（２）の温度を一定に制御して、温度変化に伴なう半
導体レーザ（２）の波長ズレを抑え速度測定誤差を低減
する。

〔実施例Ｊ 第１図は、この発明の一実施例を示すレーザドツプラ速
度計の構成図であり、以下図面に従い説明する。

図中、（１）〜συは上記従来と同じものである。

ｆ１３は半導体レーザ（２）の温度を検出する感熱素子
。

αＪは感熱素子（１３の温度信号と基準温度Ｔｏとの差
信号を増幅する誤差増幅器、ａ４は誤差増幅器α３の出
力信号を電力増幅する電力増幅器、α９は半導体レーザ
（２）に装着し電力増幅器α４の出力電流を熱に変換す
るペルチェ素子、ヒータ等で代表される電熱変換器であ
る。

以上の構成のレーザドツプラ速度計において。

半導体レーザ（２）の温度は半導体レーザ（２）に装着
された感熱素子（１３により検出され、温度信号として
誤差増幅３（１３に人力される。上記半導体レーザ（２
）の温度信号Ｔは、一定に制御すべき基準温度Ｔ。

と比較され、誤差増幅器α３の出力は半導体レーザ（２
）の温度Ｔと基準温度’ｒｏとの差信号Ｔ−’ｒｏに対
応した正負の電圧信号となる。上記電圧信号は電力増幅
器（１４で電力増幅されて電熱交換器α９を駆動する。

電熱変換器α９は、いわゆるペルチュ効果を利用したベ
ルチェ素子から構成されており、素子の片側は半導体レ
ーザｔ２１に接合され、もう一方は外部に熱放散されて
いる。又、電熱変換器α９は正の電流を流したとき半導
体レーザ（２）側の端面が冷却され１反対に負の電流が
流れたときは加熱されるようになっている。

今、半導体レーザ１２）の温度Ｔが基準温度’ｒｏより
高い場合に、電熱変換３ｆｉＳに正の電流が流れるよう
に２反対にＴがＴｏより低い場合は負の電流が流れるよ
うに系を組めば、半導体レーザ（２）の温度は常に一定
な温度Ｔｏになるよう制（２）され、半導体レーザ惇）
の波長ズレに伴う速度温度誤差を低減したレーザドツプ
ラ速度計となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、半導体レーザの温度
を一定に保つ温度制圓手段を設けることにより９周囲温
度変化等に伴う半導体レーザの波長ズレに依存する速度
測定精度の低下を抑制したレーザドツプラ速度計が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレーザドツプラ速度
計の構成図、第２図は従来のレーザドツプラ速度計の構
成図、第３図は半導体レーザの特性を示す図である。 図中、　（１Ｂは感熱素子、　（１３は誤差増幅器、（
１４は電力増幅器、四は電熱変換器である。 な２１図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特定の波長の光を楕円状のビーム拡がりで出力する半導
   体レーザと、上記半導体レーザを駆動するレーザ電源と
   、上記半導体レーザの出力ビームを平行にするコリメー
   タレンズと、上記平行ビームを２分割するビームスプリ
   ッタと、上記２分割したレーザビームの方向を変え、２
   つのレーザビームを移動物体上互いに反対方向から交差
   させて照射する複数のミラーと、上記２つの照射ビーム
   の各々について移動物体の速度に応じてドップラシフト
   を起した散乱光を一緒に受信する受信光学系と、上記受
   信光学系で受信したドップラ信号を含む散乱光を電気変
   換する光検出器と、上記光検出器の出力を増幅する増幅
   器と、上記増幅器で増幅された信号からドップラ周波数
   を検出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の出力信
   号であるドップラ周波数から移動物体の速度を演算する
   速度演算器を備えたレーザドップラ速度計において、上
   記半導体レーザの温度変化による波長ズレに伴う速度測
   定誤差を低減させるために上記半導体レーザの温度を一
   定に制御し得る温度制候手段を設けたことを特徴とする
   レーザドップラ速度計。