JPS647347Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の分野 本考案はレーザドツプラー流速計の光学系及び
信号処理系の調整と動作確認に用いられる標準ド
ツプラー信号の発生装置に関するものである。

考案の背景 通常のレーザドツプラー流速計は、例えば第１
図にデユアルビームモードのレーザドツプラー流
速計１を示すようにレーザ光源２のレーザ光をビ
ームスプリツタ３により分光して二本の平行光線
とし、それをレンズ４によつて集光し交叉領域に
レーザ光の干渉縞を形成している。そしてその干
渉縞領域を通過する粒子の散乱光を集光レンズ
４，５によつて集光し、反射鏡６を介してフオト
デイテクタ７によつて電気信号に変換すると共
に、その電気信号の周波数に基づいて干渉縞領域
を通過する粒子の速度を信号処理器８によつて測
定している。

しかるにこのようなレーザドツプラー流速計で
は測定すべき領域に正しく干渉縞が形成されてい
るかどうかを確認することは容易ではなかつた。
又得られる信号にノイズ等が加わる場合に光学系
や信号処理部に何らかの調整不十分な箇所がある
のか、又は測定対象に何らかの問題があるかの判
定ができず、設置時の調整に多くの手間と時間が
かかることがあるという問題点があつた。

考案の目的 本考案はこのような設置、調整時の従来の問題
点に鑑みてなされたものであつて、レーザドツプ
ラー流速計の検知領域に標準散乱体を通過させる
ことによつて散乱させ、標準散乱光を発生させて
レーザドツプラー流速計の光学系及び信号処理系
の調整及び動作確認を容易に行うことができる標
準信号発生装置を提供することを目的とする。

考案の構成と効果 本考案はレーザ発振器と、そのレーザ出力を被
測定物に照射する光学手段と、被測定物からの散
乱光に基づいてその速度を測定する信号処理部
と、を有するレーザドツプラー流速計の標準信号
発生装置であつて、透明物質から成り内部に信号
発生用核を含んで形成され、該信号発生用核をレ
ーザドツプラー流速計の被検知領域に位置するよ
うに配置した標準散乱体と、標準散乱体を回転さ
せる回転駆動手段と、標準散乱体からの標準散乱
光が得られる時間に開放され、その標準散乱光信
号を信号処理部に与えるゲート回路と、を具備す
ることを特徴とするものである。

このような特徴を有する本考案によれば、内部
に信号発生用核を有する透明板を標準散乱体とし
て用いているので、その標準散乱体の表面に傷が
付いたり又ゴミが付着した場合にも標準ドツプラ
ー信号の信号波形が変形する恐れがない。従つて
常に所望の標準信号を得ることが可能となり、光
学系の調整が容易となる。又ゲート回路の動作を
変更することによつて信号処理器の調整を行うこ
とも可能である。従つてレーザドツプラー流速計
自体を測定対象に合わせて設置した場合に、計測
状態を変更することなく光学系、信号処理系を容
易に調整、確認することができる。又信号が得ら
れない場合に光学系、信号処理系の何れかに調整
不良箇所があるか、或いは測定対象自体に何らか
の問題点があるかどうかを迅速に判断することが
可能となる。

実施例の説明 第２図は第１図と同様のレーザドツプラー流速
計に本考案による標準信号発生装置に設けた場合
の構成を示す配置図である。本図に示すようにビ
ームスプリツタ３によつて形成された平行光線の
通過経路に例えば図示のように反射鏡１０を設
け、その平行光線を集光する集光レンズ１１の交
叉領域にこの標準信号発生装置の標準信号発生部
１２を配置する。又このような反射鏡を設けるこ
となく第２図に破線で示すように集光レンズ４の
前面に標準信号発生部１２を設けてもよい。又こ
の標準信号発生部１２から得られる散乱光は集光
レンズ５及び反射鏡６を介してフオトデイテクタ
７によつて電気信号に変換され、標準信号発生装
置の標準信号選択部１３に与えられる。標準信号
選択部１３は得られる散乱光信号から標準信号を
選択するものであつて、その出力信号を信号処理
器８に与える。

第３図ａはこの標準信号発生装置の主要構成要
素である標準散乱体１４を示す斜視図である。本
図において、標準散乱体１４は回転板であるガラ
ス等の二枚の透明の薄い円板１４ａ，１４ｂが貼
り合わされて構成されている。接着はこれらの円
板と同一の屈折率を有する接着剤を用いて行わ
れ、接着面で散乱、反射しないようにする。又円
板１４ａ，１４ｂの夫々接していない両面には反
射防止コーテイングが施されており、レーザ光が
照射された時にもその表面で反射しないようにな
つている。そしてこれらの円板１４ａ，１４ｂの
間に複数の金属細線が放射状に張り渡して固定さ
れている。第３図ｂはこの標準散乱体１４の背面
図であつて、図示のようにその内部に放射状の６
本の細い金属細線１５が設けられる。この金属細
線１５は標準ドツプラー信号を得るためのもので
あるので、夫々異なつた線径を有するものを用い
るようにする。又一方の円板１４ｂには第３図ｂ
に示すように短い放射状の微細線から成る環状の
回転角度検出パターン１６を設ける。この回転角
度検出パターン１６は例えばロータリーエンコー
ダの回転検出用パターンと同様にガラス面に金属
を蒸着するか、又はエツチング等によつて形成す
るものとする。そして回転角度検出パターン１６
の内側に一つのマーク１７を設ける。マーク１７
は標準散乱体１４の回転数を検出するためのもの
である。回転角度検出パターン１６及びマーク１
７は夫々回転角度検出器１８及び回転検出器１９
によつて検出される。

次にこの標準信号発生装置の電気的構成につい
て第４図のブロツク図を参照しつつ説明する。本
図に示すように、この標準信号発生装置の標準信
号選択部１３には標準散乱光の選択及び光学系と
信号処理器との調整の選択を行う設定部２０が設
けられ、その設定信号は制御部２１に与えられ
る。制御部２１はこれらの設定信号に基づいてゲ
ート回路２２を制御するものである。ゲート回路
２２には回転角度検出器１８及び回転検出器１９
の出力が与えられており、制御部２１と回転角度
検出器１８、回転検出器１９との信号に基づいて
標準散乱光を受光するフオトデイテクタ７の出力
を選択的に信号処理器８に伝える。又制御部２１
にはモータ駆動部２３とミラー駆動部２４が接続
される。モータ駆動部２３は標準散乱体１４を回
転させるモータ２５を所定速度で動作させるもの
であり、ミラー駆動部２４は反射鏡１０を回動さ
せて第２図に示すようにビームスプリツタ３の平
行光線の通過経路に位置するように反射鏡１０を
制御するものである。

次に第５図の波形図を参照しつつ本実施例の標
準信号発生装置の動作について説明する。動作を
開始するとまず第５図ａに示すように制御部２１
よりミラー駆動部２４を動作させる。そうすれば
反射鏡１０は回動して第２図に示すようにビーム
スプリツタ３の平行光線の経路に挿入される。さ
てあらかじめ標準散乱体１４の二枚の円板１４
ａ，１４ｂの接合面が回転時に常に集光レンズ１
１によつて形成される干渉縞領域に位置するよう
に配置するものとする。そしてモータ駆動部２３
を介してモータ２５を一定速度で回転させること
により標準散乱体１４が所定速度で回転する。そ
うすれば標準散乱体１４の回転に伴つて回転検出
器１９より第５図ｂに示すように一回転毎にパル
ス信号が得られ、更に第５図ｃに示すように円板
１４ｂの回転角度検出パターン１６に対応して所
定回転角度毎にパルス信号が回転角度検出器１８
より得られ、これらの出力は制御部２１に与えら
れる。制御部２１は回転角度検出器１８の出力を
計数してその回転をチエツクしている。さて標準
散乱体１４の内部に設けられた複数の金属細線１
５は、標準ドツプラー信号とするために所望の線
径を有するように精密な加工が施された金属細線
が選択されているので、そのうち所望の線径の金
属細線を選択し設定部２０よりあらかじめ制御部
２１にそのデータを与えておく。そうすれば制御
部２１はその金属細線が干渉縞領域に達した時に
のみゲート回路２２を開放するように制御する。
第５図ｄはこのゲート回路２２の出力を示すもの
であり、第５図ｅはこのゲート回路２２の出力信
号を時間領域に拡大して示すものである。

ここで標準散乱体１４の二枚の円板１４ａ，１
４ｂの接合面が交叉領域になるように設置されて
いるので、第２図に示すように金属細線１５がそ
の交叉領域を通過する時に得られる散乱光は集光
レンズ１１、反射鏡１０及び集光レンズ５と反射
鏡６を介してフオトデイテクタ７に与えられ、電
気信号に変換される。第５図ｆはこのフオトデイ
テクタ７の出力を示すものである。フオトデイテ
クタ７の出力はゲート回路２２を介して信号処理
器８に与えられる。従つてゲート回路２２のゲー
トが開放している時間だけ散乱光信号が信号処理
器８に与えられることとなり、第５図ｆ，ｇに示
すようにフオトデイテクタ７の時刻ｔ１〜ｔ２の
間の金属細線１５に対応する信号のみが伝わり、
時刻ｔ３〜やｔ４〜ｔ５等の雑音や他の金属細線
を通過した時に得られる散乱光信号は信号処理器
８には伝えられない。従つてあらかじめ設定部２
１によつて設定した標準的なドツプラー信号のみ
を信号処理器８に与えることができる。それ故こ
のような標準信号発生装置によりビームスプリツ
タ３や集光レンズ４，５等の光学系を調整するこ
とが可能となる。

又本実施例では第３図ｂに示すように標準散乱
体１４に設けた金属細線１５を等間隔を隔てて配
置するようにしたが、これを例えば乱数的に配置
し、回転角度検出器１８のパターン検知信号に基
づいてゲート回路２２を開閉するようにすれば信
号処理器８の応答性を計測することができる。即
ちドツプラー信号が引き続いて与えられた場合の
信号処理器８の応答を測定することが可能とな
る。

尚本実施例による標準信号発生装置は標準信号
発生用核として金属細線を用いたが、金属球やビ
ーズ等を用いてもよく、又円板に金属細線と同様
の放射状の溝を設けるようにしてもよい。円板に
溝を設けた場合にも標準ドツプラー信号とするた
めに精密な加工が必要であるが、全ての溝につい
て正確に所望の幅及び深さが得られるとは限らな
い。そこでそのうちの１本が所望の溝にもつとも
近いものであるとすれば、設定部２０よりあらか
じめ制御部２１にそのデータを与えておく。そう
して回転角度検出器１８より所定の回転角度にな
つた時にのみゲート回路２２のゲートを開放する
ようにしてフオトデイテクタ７から得られる標準
散乱信号を信号処理器８に送り込むようにする。
このようにすれば信号源となる溝を選択すること
ができるので標準散乱体の歩留りを向上させるこ
とが可能となる。しかし円板１４ｂに設ける溝が
十分な精度を以て形成することが可能である場合
には、各溝毎に深さや幅を異ならせておき、夫々
異なるビジビリテイを持つたバースト信号をフオ
トデイテクタ７より発生させることができる。更
にそれらを適宜切り換えることによつて多数種類
の標準ドツプラー信号を得るようにすることも可
能である。尚、標準散乱体の溝にそれとは異なる
屈折率を有する物質を充填するようにしてもよ
い。

尚本実施例は後方散乱型のデユアルビームモー
ドレーザドツプラー流速計に用いた標準信号発生
装置について説明したが、前方散乱型のレーザド
ツプラー流速計に用いることもでき、又単一ビー
ムモードのレーザドツプラー流速計に適用するこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なデユアルビームモードのレー
ザドツプラー流速計の構成を示すブロツク図、第
２図はこのレーザドツプラー流速計に本考案によ
る標準信号発生装置を設置した場合のブロツク
図、第３図ａは標準散乱体の斜視図、第３図ｂは
その一方の円板の背面図、第４図は標準信号発生
装置の一実施例を示すブロツク図、第５図は各部
の波形を示す波形図である。 １……レーザドツプラー流速計、２……レーザ
光源、３……偏光ビームスプリツタ、４……レン
ズ、７……フオトデイテクタ、８……信号処理
器、１０……反射鏡、１２……標準信号発生部、
１３……標準信号選択部、１４……標準散乱体、
１４ａ，１４ｂ……円板、１５……金属細線、１
６……回転角度検出パターン、１７……マーク、
１８……回転角度検出器、１９……回転検出器、
２１……制御部、２２……ゲート回路、２５……
モータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) レーザ発振器と、そのレーザ出力を被測定物
   に照射する光学手段と、被測定物からの散乱光
   に基づいてその速度を測定する信号処理部と、
   を有するレーザドツプラー流速計の標準信号発
   生装置であつて、 透明物質から成り内部に信号発生用核を含ん
   で形成され、該信号発生用核を前記レーザドツ
   プラー流速計の被検知領域に位置するように配
   置した標準散乱体と、 前記標準散乱体を回転させる回転駆動手段
   と、 前記標準散乱体からの標準散乱光が得られる
   時間に開放され、その標準散乱光信号を前記信
   号処理部に与えるゲート回路と、を具備するこ
   とを特徴とするレーザドツプラー流速計の標準
   信号発生装置。 (2) 前記標準散乱体に設けられる信号発生用核は
   放射状に設けられた多数本の金属線であり、前
   記標準散乱体は回転時にその回転板に設けられ
   る金属線を含む面が前記レーザドツプラー流速
   計の被検知領域に位置するように配置されるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   記載のレーザドツプラー流速計の標準信号発生
   装置。 (3) 前記標準散乱体は内部に設けられる信号発生
   用核に対応した所定の位置関係のパターンを有
   するものであり、該パターンを検知して得られ
   る検知信号に基づいて前記ゲート回路を動作さ
   せるものであることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項又は第２項記載のレーザドツ
   プラー流速計の標準信号発生装置。