KR890004749B1

KR890004749B1 - A vibration gauge

Info

Publication number: KR890004749B1
Application number: KR1019860010014A
Authority: KR
Inventors: 신승열
Original assignee: 삼성정밀공업 주식회사; 이동복
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1989-11-25
Also published as: KR880006531A

Abstract

A method for measuring the infinitesimal vibration of the body, comprises of magnifying and damping the laser beam for penetrating the slit plate, scanning the predetermined-shaped laser beam onto the body to be measured, causing the change of the light intensity of an optical detector disposed at the opposite side, and transforming the change of the light intensity into the alteration of voltage.

Description

Micro Vibration Measurement Method and Apparatus Using Laser

제 1 도는 통상적인 진동측정예를 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing a typical vibration measurement example.

제 2 도는 본 발명의 실시예를 나타내는 개략구성도.2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

제 3 도는 본 발명에 의한 측정예를 나타내는 도면으로서 제3(a)도는 수평진동측정예를 나타내느 도며, 제3(b)도는 수직진동측정예를 나타내는 도면.3 is a diagram showing a measurement example according to the present invention, in which FIG. 3 (a) shows a horizontal vibration measurement example, and FIG. 3 (b) shows a vertical vibration measurement example.

제 4 도는 진동변위량과 전압변동의 관계를 나타내는 그래프.4 is a graph showing the relationship between vibration displacement and voltage fluctuation.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 레이저 발진기 2 : 비임신장기1: laser oscillator 2: non-pregnancy

3 : 광학감쇄기 4 : 슬리트판3: optical attenuator 4: slit plate

B : 장방형비임 5 : 광검출기B: rectangular beam 5: photodetector

본 발명은 레이저를 이용한 미세진동측정방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microvibration measuring method and apparatus using a laser.

미세진동측정은 레이저 픽업구동부나 하드디스크 드라이버헤드 및 프린터헤드와 같이 진동을 일으키는 기계구동부의 진동특성을 측정하여 내구성이나 정밀도를 조사할 목적으로 행하는 것이다.The micro-vibration measurement is carried out for the purpose of examining the vibration characteristics of a mechanical drive part that causes vibration, such as a laser pickup drive part, a hard disk driver head, and a printer head, to investigate durability or precision.

종래의 알려져 있는 미세진동측정방식은 제 1 도의 도시와 같이 레이저 광원(A)에서 조사되는 비임을 반투과경(B)로 2분할하여, 통과되는 비임은 반사경(C)로 굴절반사시켜 소망의 피측정물(D)로 주사시키는 한편, 반투과경(B)에서 반사된 비임은 반사경(E)로써 대향측의 디플렉터(F)로 조사시켜 기준광을 이루도록 한다음, 피측정물(D)의 레이저 비임이 조사되는 위치에 반사경(G)를 부착하여 진동을 일으키면, 반사경(G)에서 반사 되는 비임이 반사경(G)을 경유하여 반투과경(B)에서 굴절반사되어 측정광으로서 디플렉터(F)로 보내어져 전기한 기준광과 재결합하게 된다. 이경우 기준광은 주파수가 일정하고, 측정광은 피측정물(D)의 진동에 의해 도플러(Doppler)변이가 생기게 되므로 기준광의 주파수를 f₀라하고, 측정광의 도플러변이를 f라 하면, 디플렉터(F)의 주파수는 f₀＋

f로 나타나게 된다.Conventionally known micro-vibration measuring method divides the beam irradiated from the laser light source A into the semi-transmissive mirror B as shown in FIG. 1, and the passing beam is refracted by the reflector C to reflect the desired light. While scanning to the object D, the beam reflected from the transflective mirror B is irradiated to the deflector F on the opposite side with the reflector E to form a reference light. When the reflecting mirror G is attached to the position where the laser beam is irradiated to cause vibration, the beam reflected by the reflecting mirror G is refracted by the semi-transmissive mirror B via the reflecting mirror G to reflect the deflector F as measurement light. And then recombine with the reference light. In this case, the reference light has a constant frequency, and the measurement light has a Doppler shift due to the vibration of the measured object D. Therefore, the frequency of the reference light is f ₀ , and the Doppler shift of the measurement light is f. ) Frequency is f ₀ +

will be represented by f.

따라서 디플렉터(F)에 나타나는 주파수 f₀＋

f에서 기준광 주파수 f₀를 빼면 도플러변이에 의한 주파수

f를 산출해 낼수 있게되고, 이값

f를 계산식 V=

fλ(V : 속도,

f : 도플러변이에 의한 주파수, λ: 파장 )에 대입하여 피측정물(D)의 진동폭을 측정하고 있다.Therefore, the frequency f ₀ + appearing in the deflector (F)

Subtracting the reference light frequency f ₀ from f, the frequency due to the Doppler shift

is able to compute f,

f is calculated by V =

fλ (V: velocity,

f: The amplitude of the measured object D is measured by substituting the frequency due to the Doppler shift and λ: the wavelength).

상기한 방식은 측정을 위한 조건과 계산을 위한 장치가 필요하게 되는 등의 복잡하고, 난해하여 고도의 전문성이 요구된다는 문제가 있고, 비임을 주사하고 반사되는 광을 검출하는 것이므로 측정분해능력에 한계성을 갖는다.The above-mentioned method has a problem of requiring complicated and difficult and high-level expertise such as a condition for measurement and a device for calculation, and a limitation in measurement resolution since it scans a beam and detects reflected light. Has

본 발명의 목적은 상술한 측정방법과는 달리 조작이 간단하고, 계산등을 필요로 하지않도록, 광의 변화를 전기적 신호로 바꾸어 측정할수 있는 레이저를 이용한 미세진동측정방법과 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a microvibration measuring method and apparatus using a laser that can be measured by changing the change of light into an electrical signal so that the operation is simple and does not require calculation, unlike the above-described measuring method.

이에따라, 상기한 목적의 본 발명은 레이저광을 슬리트에 통과시켜 소정의 형태로서 피측정물에 주사되도록 하고, 그 대향측에 광검출기와 전류전압변환기를 설치하여서, 피측정물의 미세진동에 의해 광검출기의 레이저 수광량이 변동함에 따라 발생하는 전류변화를 전압변화로 변환시켜 수치화함을 특징으로 한다.Accordingly, in the present invention, the laser beam is passed through a slit so as to be scanned into the object under measurement in a predetermined form, and a photodetector and a current voltage converter are provided on the opposite side thereof, whereby It is characterized by converting the current change generated as the laser light receiving amount of the photodetector into a voltage change to quantify it.

이하 본 발명을 첨부도면에 따라 실시예로서 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 2 도는 본 발명에 적합한 측정장치의 예를 나타낸다. 레이저발생원(1)로부터의 발진되는 레이저비임은 비임신장기(2)에 의해 6-7배 확대되고, 광학감쇄기(3)을 거쳐 소정의 광량으로 감쇄된다음, 슬리트판(4)에 의해 일정폭을 갖는 장방형비임(b)로 주사되도록 한다.2 shows an example of a measuring device suitable for the present invention. The laser beam oscillated from the laser generation source 1 is enlarged 6-7 times by the non-pregnancy machine 2, attenuated by a predetermined amount of light via the optical attenuator 3, and then fixed by the slit plate 4. Inject into a rectangular beam (b) having a width.

레이저비임은 공간적 간섭성(Coherence)이 좋고 신뢰도가 높은 He-Ne 레이저를 사용함이 바람직스럽다.As the laser beam, it is preferable to use a He-Ne laser having good spatial coherence and high reliability.

슬리트판(4)의 대향측에는 광검출기(5)와, 이광검출기(5)의 신호전류를 전압으로 변환시켜주는 전류전압변환기(6)을 설치한다.On the opposite side of the slit plate 4, a photodetector 5 and a current voltage converter 6 for converting the signal current of the double photodetector 5 into voltage are provided.

피측정물(7)은 슬리트판(4)와 광검출기(5)사이에 놓여져서 진동구동된다.The measured object 7 is placed between the slit plate 4 and the photodetector 5 to be vibrated.

피측정물(7)의 진동발생에 있어서, 실제사용으로 진동을 일으키도록하거나, 또는 적당한 진동발생원(도시생략)에 의해 사용조건과 일치하는 진동을 일으키도록 할수도 있으며, 진동발생원의 일예를들면 자계에의해 진동을 일으키는 바이브레이터등이 바람직하다.In the generation of vibration of the measured object 7, it is possible to cause vibration in actual use, or to generate vibrations in accordance with the use conditions by means of a suitable vibration generating source (not shown). Vibrators etc. which generate a vibration by a magnetic field are preferable.

제 3(a)도는 본 발명장치에 의한 수평방향의 진동측정예를 나타낸다. 수평방향 진동의 측정시에는 슬리트판(4)를 통과하여 주사되는 장방향비임(b)의 긴변이 수평으로 놓여지도록 함과 동시에 피측정물(7)에 이 장방형비임(b)의 광량중에서 대략 1/2정도만이 랜딩되도록 한다.Fig. 3 (a) shows an example of vibration measurement in the horizontal direction by the apparatus of the present invention. When measuring the horizontal vibration, the long side of the longitudinal beam (b) scanned through the slit plate 4 is placed horizontally, and at the same time, approximately the light amount of the rectangular beam (b) is measured in the measured object 7. Make sure only half of the landing is done.

이상태에서 피측정물(7)이 정지되어 있으면 광검출기(5)가 감지하는 광량은 변동되지 않으므로 전류전압변환기(6)에서 나타나는 전압은 일정하게 된다. 이때의 전압이 기준전압으로되는 것이며, 피측정물(7)이 진동하게 되면 광검출기(5)가 감지하는 광량이 변동하게 되고, 그 결과 전류전압변환기(6)에서도 전압의 변동이 일어나게 된다. 이때의 전압변동치를 기준전압과 비교하여 피측정물(7)의 진동폭을 애널로그 또는 디지틀 방식으로 표시하게 되는 것이다.In this state, when the measured object 7 is stopped, the amount of light detected by the photodetector 5 does not change, so that the voltage appearing at the current voltage converter 6 becomes constant. At this time, the voltage becomes a reference voltage, and when the measured object 7 vibrates, the amount of light detected by the photodetector 5 is changed. As a result, the voltage is also changed in the current voltage converter 6. In this case, the vibration width of the measured object 7 is displayed in an analog or digital manner by comparing the voltage fluctuation value with the reference voltage.

제 3(b)도는 본 발명장치에 의한 수직방향의 진동측정예를 나타낸다.Fig. 3 (b) shows an example of vibration measurement in the vertical direction by the apparatus of the present invention.

수직방향 진동측정시에도 수평방향 측정과 동일하게 행해지는 것이나, 단지, 장방향 비임(b)의 긴변이 수직방향으로 놓여지도록 슬리트판(4)를 재조정해주어야 한다.In the vertical vibration measurement, the slitting plate 4 should be readjusted so that the long side of the longitudinal beam b is placed in the vertical direction.

상술한 본 발명에 의하면, 레이저비임을 확대하고 이를 감쇄시킨후 슬리트판(4)로 비임의 소정영역만이 통과되도록 하였으므로 이슬리트판(4)를 투과한 장방형 비임(b)는 광량이 균일하게되어 진동변위량대 광량변화의 직선성을 보장하게 된다.According to the present invention described above, since the laser beam is enlarged and attenuated, only a predetermined area of the beam passes through the slit plate 4, so that the rectangular beam b that has passed through the slit plate 4 has a uniform amount of light. This ensures the linearity of the vibration displacement vs. the light quantity change.

제 3 도는 본 발명에서 진동변위량과 광량변동에 의한 전압변동의 관계를 나타내는 그래프로서, 진동에 의한 변위량과 이로인해 광검출기(5)에서 감지되어 전압변동으로 나타나는 전압이 정비례함을 보여준다.3 is a graph showing the relationship between the vibration displacement and the voltage fluctuation due to the light quantity fluctuation, and shows that the displacement due to the vibration and the voltage detected by the photodetector 5 are directly proportional to the voltage fluctuation.

또한 본 발명에서 광학감쇄기(3)은 진동변위에 대응하는 출력전압레벨을 조정하기 위한 것이다.In the present invention, the optical attenuator 3 is for adjusting the output voltage level corresponding to the vibration displacement.

본 발명에서 피측정물(7)의 진동폭은 슬리트판(4)에 의해 주사되는 장방형 비임(b)의 길이에 따라 제한된다.In the present invention, the vibration width of the measured object 7 is limited depending on the length of the rectangular beam b that is scanned by the slit plate 4.

예컨데, 장방형비임(b)의 긴변길이가 4mm라면, 이로서 측정할수 있는 피측정물(7)의 진동폭은 ±2mm가 된다.For example, if the long side length of the rectangular beam b is 4 mm, the vibration width of the object 7 to be measured is ± 2 mm.

Claims

The laser beam is attenuated and attenuated to transmit the slitter plate to be scanned into the target object with a beam of a predetermined shape, causing a change in the amount of light of the photodetector on the opposite side, and changing the change in the amount of light into a voltage change. Micro vibration measurement method using a laser.

Arrange the non-extending device 2 and the optical attenuator 3 sequentially in front of the conventional laser oscillator 1 for oscillating the laser beam to enlarge and reduce the laser beam, and the slit plate in front of the optical attenuator 3 described above. (4) is provided so that the laser beam is scanned into a predetermined rectangular beam (b), while the photodetector 5 is arranged on the opposite side of the slits 4 described above, and the light amount of the photodetector 5 is arranged. Micro-vibration measuring apparatus using a laser is configured by connecting a current-voltage converter (6) for converting the change into a voltage change to the photodetector (5).