JP2928398B2 - Multi-dimensional vibrometer - Google Patents
Multi-dimensional vibrometerInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から射出さ
れたレーザ光(照射光)を振動する被測定体に照射し、
該被測定体から反射された反射光(物体光)と上記レー
ザ光の一部を取り出した参照光とを干渉させることによ
り上記被測定体の振動状態に対応するビート信号を得る
レーザドップラ振動計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of irradiating a vibrating object with laser light (irradiation light) emitted from a laser light source.
A laser Doppler vibrometer that obtains a beat signal corresponding to a vibration state of the measured object by causing reflected light (object light) reflected from the measured object to interfere with reference light obtained by extracting a part of the laser light. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】振動する被測定体から反射した、該振動
により周波数変調を受けたレーザ光(物体光)と該物体
光と干渉する一定周波数の参照光とを干渉させてうなり
を生じさせ、このうなりを光検出器で検出することによ
り、上記被測定体の振動周波数や振幅に対応したビート
信号を得るレーザドップラ振動計が知られている。また
そのレーザドップラ振動計のうち、該振動計本体と被測
定体との位置関係にフレキシビリティを持たせるために
レーザ光を光ファイバで伝送するように構成した光ファ
イバ・レーザドップラ振動計と呼ばれるものもある。2. Description of the Related Art A beat is generated by interfering a laser beam (object light) reflected from a vibrating object to be measured and frequency-modulated by the vibration with a reference light having a constant frequency that interferes with the object light. There is known a laser Doppler vibrometer which detects a beat by a photodetector to obtain a beat signal corresponding to the vibration frequency and amplitude of the measured object. Also, among the laser Doppler vibrometers, it is called an optical fiber laser Doppler vibrometer configured to transmit laser light through an optical fiber in order to have flexibility in the positional relationship between the vibrometer main body and the measured object. There are also things.
【0003】上記レーザドップラ振動計(光ファイバ・
レーザドップラ振動計を含む)は、被測定体の、照射光
を照射した方向のみの一次元的な振動の状態を測定する
ことができる振動計であり、この振動計を2台または3
台組み合わせて互いに異なる2方向または3方向の振動
の状態を測定するようにした多次元振動計も知られてい
る。以下、先ず一次元的な振動を測定する振動計の一例
について説明し、次に多次元振動計について説明する。The above laser Doppler vibrometer (optical fiber
A laser Doppler vibrometer) is a vibrometer capable of measuring the state of one-dimensional vibration of the measured object only in the direction of irradiation with the irradiation light.
There is also known a multidimensional vibrometer in which two or three different directions of vibration are measured by combining the tables. Hereinafter, first, an example of a vibrometer that measures one-dimensional vibration will be described, and then a multidimensional vibrometer will be described.
【0004】図1は、従来の光ファイバを用いたレーザ
ドップラ振動計の典型的な例を表わした概略構成図であ
る。レーザ光源1から射出されたレーザ光2は、ビーム
スプリッタ3により透過光と反射光とに2分割される。
このビームスプリッタ3は偏光ビームスプリッタ(以
下、「PBS」と略す)とは異なり、レーザ光2の偏光
方向に拘らず該レーザ光を2分割するものである。この
ビームスプリッタ3を透過した光2aはPBS4に達す
る。このPBS4はもともと偏光しているレーザ光2
(透過光2a)を透過するように配置されており、透過光
2aはこのPBS4を透過し、ファイバ入光用レンズ5に
より集光され、偏波面保存光ファイバ6にその一端面6a
から入射し、センサヘッド部20に伝送される。ここで偏
波面保存光ファイバとは、互いに直交する所定の2方向
に偏光している光のみが伝送される単一モード光ファイ
バをいう。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a typical example of a conventional laser Doppler vibrometer using an optical fiber. A laser beam 2 emitted from a laser light source 1 is split into two by a beam splitter 3 into transmitted light and reflected light.
This beam splitter 3 is different from a polarization beam splitter (hereinafter abbreviated as “PBS”) and splits the laser light 2 into two parts regardless of the polarization direction of the laser light. The light 2a transmitted through the beam splitter 3 reaches the PBS 4. This PBS 4 is a laser beam 2 originally polarized.
(Transmitted light 2a)
2a is transmitted through the PBS 4 and is condensed by the lens 5 for entering the fiber.
And transmitted to the sensor head unit 20. Here, the polarization-maintaining optical fiber is a single-mode optical fiber in which only light polarized in two predetermined directions orthogonal to each other is transmitted.
【0005】この偏波面保存光ファイバ6によりセンサ
ヘッド部20に伝送された光は、該偏波面保存光ファイバ
6の端面6bから射出した後、λ/4板21、対物レンズ22
を通り、被測定体23を照射する。ここで被測定体23は、
この照射光の光路に対し角度θだけ傾いたA−B方向に
繰り返し振動しているものとする。The light transmitted to the sensor head section 20 by the polarization-maintaining optical fiber 6 exits from the end face 6b of the polarization-maintaining optical fiber 6, and then enters the λ / 4 plate 21 and the objective lens 22.
Irradiates the object 23 to be measured. Here, the measured object 23 is
It is assumed that the light beam vibrates repeatedly in the AB direction inclined by an angle θ with respect to the optical path of the irradiation light.
【0006】上記照射光は被測定体23により反射され、
この反射光(この反射光を「物体光」と称する。)は再
び対物レンズ22、λ/4板21を通って偏波面保存光ファ
イバ6にその端面6bから入射する。ここで被測定体23を
照射する光はλ/4板21を一度通過することにより円偏
光に変換された光であり、この被測定体23から反射され
た物体光はλ/4板21を再度通過するため、この物体光
は偏波面保存光ファイバ6の端面6bから射出された光と
はその偏光方向が90度異なった直線偏光光となる。この
偏波面保存光ファイバ6に入射した物体光は、該偏波面
保存光ファイバ6により伝送され、その端面6aから射出
され、ファイバ入光用レンズ5によりコリメートされ、
PBS4に入射する。この物体光は前述したように偏光
方向が90度回転しているためこのPBS4で反射され、
この物体光のうちビームスプリッタ7を透過した成分が
信号処理部30内の光検出器31に入射する。The irradiation light is reflected by the measured object 23,
This reflected light (this reflected light is referred to as “object light”) again passes through the objective lens 22 and the λ / 4 plate 21 and enters the polarization-maintaining single-mode fiber 6 from its end face 6b. Here, the light that irradiates the measured object 23 is light that has been converted into circularly polarized light by passing through the λ / 4 plate 21 once, and the object light reflected from the measured object 23 passes through the λ / 4 plate 21. Since the object light passes again, this object light becomes linearly polarized light whose polarization direction is different from that of the light emitted from the end face 6b of the polarization-maintaining optical fiber 6 by 90 degrees. The object light that has entered the polarization-maintaining optical fiber 6 is transmitted by the polarization-maintaining optical fiber 6, exits from its end face 6a, is collimated by the fiber incident lens 5, and
The light enters the PBS 4. This object light is reflected by the PBS 4 because the polarization direction is rotated by 90 degrees as described above.
The component of the object light that has passed through the beam splitter 7 is incident on the photodetector 31 in the signal processing unit 30.
【0007】一方、ビームスプリッタ3で反射された光
は、物体光側の光路長とほぼ同一の光路長にして上記物
体光との干渉性を保持するため、以下の光路を経由して
光検出器31に入射される。即ち、このビームスプリッタ
3で反射された光(以下この光を「参照光」と称す
る。)は、PBS8を透過し、ファイバ入光用レンズ9
により集光され、偏波面保存光ファイバ10にその一端面
10a から入射し、センサヘッド部20に伝送され、該偏波
面保存光ファイバ10の他端面10b から射出され、λ/4
板24を通過することにより円偏光に変換され、参照光用
レンズ25を通り、参照ミラー26に照射される。この参照
ミラー26で反射された参照光は再び参照光用レンズ25を
通り、λ/4板24を通過して偏波面保存光ファイバ10へ
その端面10b から入射する。このとき参照光は、上記照
射光(物体光)の場合と同様に、偏波面保存光ファイバ
10の端面10b から射出した光とはその偏光方向が90度回
転している。この偏波面保存光ファイバ10にその端面10
b から入射した参照光は、この偏波面保存光ファイバ10
内を伝送され、この偏波面保存光ファイバ10の端面10a
から射出され、ファイバ入光用レンズ9によりコリメー
トされてPBS8に入射する。このPBS8に入射した
参照光は前述したように偏光方向が90度回転しているた
めこのPBS8により反射され、信号処理部30内のドラ
イバ32により駆動される音響光学的光変調器11を通過す
ることにより周波数がシフトされ、ビームスプリッタ7
により反射された成分が前述した物体光とともに光検出
器31に入射する。上記のようにして光検出器31に入射し
た物体光と参照光はこの光検出器31上で干渉し、この干
渉した光がこの光検出器31で検出されることにより周波
数fb のビート信号が得られる。このビート信号はプリ
アンプ33で増幅された後、図示しない信号処理回路に入
力され、被測定体23の振動周波数等が求められる。On the other hand, the light reflected by the beam splitter 3 has an optical path length substantially equal to the optical path length on the object light side and maintains coherence with the object light. Incident on the vessel 31. That is, the light reflected by the beam splitter 3 (hereinafter, this light is referred to as “reference light”) passes through the PBS 8 and enters the fiber light input lens 9.
Is condensed by the polarization preserving optical fiber 10 at one end thereof.
10a, is transmitted to the sensor head section 20, is emitted from the other end face 10b of the polarization-maintaining optical fiber 10, and has a wavelength of λ / 4.
The light is converted into circularly polarized light by passing through the plate 24, passes through the reference light lens 25, and is irradiated on the reference mirror 26. The reference light reflected by the reference mirror 26 passes through the reference light lens 25 again, passes through the λ / 4 plate 24, and enters the polarization-maintaining single-mode fiber 10 from its end face 10b. At this time, the reference light is a polarization-maintaining optical fiber as in the case of the irradiation light (object light).
The polarization direction of the light emitted from the end face 10b of the ten is rotated by 90 degrees. This polarization-maintaining optical fiber 10 has its end face 10
b incident on the polarization-maintaining optical fiber 10
And the end face 10a of the polarization-maintaining optical fiber 10.
And collimated by the fiber light input lens 9 to enter the PBS 8. Since the polarization direction of the reference light incident on the PBS 8 is rotated by 90 degrees as described above, the reference light is reflected by the PBS 8 and passes through the acousto-optic light modulator 11 driven by the driver 32 in the signal processing unit 30. As a result, the frequency is shifted and the beam splitter 7
The component reflected by the light enters the photodetector 31 together with the object light described above. As described above, the object light and the reference light that have entered the photodetector 31 interfere with each other on the photodetector 31, and the interference light is detected by the photodetector 31, whereby the beat signal of the frequency fb is generated. can get. After the beat signal is amplified by the preamplifier 33, it is input to a signal processing circuit (not shown), and the vibration frequency and the like of the measured object 23 are obtained.
【0008】以上のように構成された光ファイバ・レー
ザドップラ振動計において、レーザ光源1から射出され
たレーザ光2の波長,周波数をそれぞれλ,fo とし、
被測定体23の振動速度をV(時刻tの関数)としたと
き、被測定体23から反射された物体光の、レーザ光源1
から射出されたレーザ光2からの周波数シフト量fd
は、 fd =(2・V/λ)・cos θ …… (1) と表わされ、従って物体光の周波数fs は、 fs =fo +fd =fo +(2・V/λ)・cos θ …… (2) となる。また参照光は、前述したように音響光学的光変
調器11で周波数シフトを受けるため、この音響光学的光
変調器11の変調周波数をfm とすると、この音響光学的
光変調器11を通過した後の参照光の周波数fr は、 fr =fo +fm …… (3) となる。In the optical fiber laser Doppler vibrometer constructed as described above, the wavelength and the frequency of the laser beam 2 emitted from the laser light source 1 are λ and fo, respectively.
When the vibration speed of the object 23 is V (a function of time t), the laser light source 1 of the object light reflected from the object 23
Frequency shift amount fd from laser light 2 emitted from
Is expressed as fd = (2 · V / λ) · cos θ (1). Therefore, the frequency fs of the object light is fs = fo + fd = fo + (2 · V / λ) · cos θ ... … (2) Since the reference light undergoes a frequency shift in the acousto-optic light modulator 11 as described above, if the modulation frequency of the acousto-optic light modulator 11 is fm, the reference light has passed through the acousto-optic light modulator 11. The frequency fr of the subsequent reference light is as follows: fr = fo + fm (3)
【0009】光検出器31上では上記物体光と参照光とが
干渉するため、上記(2) 式と(3) 式との和の周波数と差
の周波数とが現われるが、光検出器31ではこの差の周波
数が検出され、この差の周波数fb は、上記(2),(3) 式
から fb =|fr −fs | =|fm −(2・V/λ)・cos θ| …… (4) となる。この差の周波数fb がビート信号として検出さ
れ、これにより被測定体23の、照射光の光軸方向の速度
Vcos θが検出される。Since the object light and the reference light interfere with each other on the photodetector 31, the sum frequency and the difference frequency of the expressions (2) and (3) appear. The frequency of the difference is detected, and the frequency fb of the difference is calculated from the above equations (2) and (3) as follows: fb = | fr-fs | = | fm- (2 · V / λ) · cos θ | 4) The frequency fb of the difference is detected as a beat signal, whereby the velocity Vcos θ of the irradiation light in the optical axis direction of the measured object 23 is detected.
【0010】上記のようにして照射光の光軸方向の速度
Vcos θを測定することができ、従ってこの振動計を2
台または3台組み合わせることによって被測定体の2次
元的または3次元的な振動の状態を知ることができる。As described above, the velocity Vcos θ of the irradiation light in the optical axis direction can be measured.
A two-dimensional or three-dimensional vibration state of the measured object can be known by combining the three or three units.
【0011】図2は、被測定体上の一点Oに互いに異な
る3方向から照射光を照射した状態を表わした図であ
る。図2に示すように、被測定体上の一点Oを原点と
し、第一の振動計40a の対物レンズ22a から射出された
照射光の光軸41a をz軸にとり、第二の振動計40b の対
物レンズ22b から射出された照射光の光軸41b はz−x
平面内にあってz軸から角度ψだけ傾いており、第三の
振動計40c の対物レンズ22cから射出された照射光の光
軸41c はy−z平面内にあってz軸からやはり角度ψだ
け傾いているものとする。FIG. 2 is a diagram showing a state in which one point O on the measured object is irradiated with irradiation light from three different directions. As shown in FIG. 2, one point O on the object to be measured is set as the origin, the optical axis 41a of the irradiation light emitted from the objective lens 22a of the first vibrometer 40a is set as the z-axis, and the second vibrometer 40b The optical axis 41b of the irradiation light emitted from the objective lens 22b is z−x
The optical axis 41c of the irradiating light emitted from the objective lens 22c of the third vibrometer 40c is in the yz plane and is also inclined at an angle of ψ from the z axis. Let's just lean.
【0012】振動計3台40a ,40b ,40c を上記のよう
に配置したとき、被測定体上の一点Oの瞬間的なベクト
ル速度をVとし、このベクトル速度Vのx,y,z方向
の各成分をそれぞれVx ,Vy ,Vz としたとき、第一
の振動計40a ,第二の振動計40b ,第三の振動計40c の
それぞれで検出される各速度V1 ,V2,V3 は、 V1 =Vz …… (5) V2 =Vz ・cos ψ+Vx ・sin ψ…… (6) V3 =Vz ・cos ψ+Vy ・sin ψ…… (7) となり、上記(5),(6),(7) 式よりVx =(V2 −V1 ・
cos ψ)/sin ψ …… (8) Vy =(V3 −V1 ・cos ψ)/sin ψ …… (9) Vz =V1 …… (10) となる。When the three vibrometers 40a, 40b, and 40c are arranged as described above, the instantaneous vector velocity of one point O on the measured object is V, and the vector velocity V in the x, y, and z directions is Assuming that the respective components are Vx, Vy, and Vz, the respective velocities V1, V2, and V3 detected by the first vibrometer 40a, the second vibrometer 40b, and the third vibrometer 40c are as follows: V1 = Vz = (5) V2 = Vz · cosψ + Vx · sinψ (6) V3 = Vz · cosψ + Vy · sinψ (7) From the above equations (5), (6) and (7) Vx = (V2−V1 ·
cos ψ) / sin ψ (8) Vy = (V3−V1 · cos ψ) / sin ψ (9) Vz = V1 (10)
【0013】このようにして3台の振動計40a,40b,40c
を用いて被測定体の3次元的なベクトル速度Vが求めら
れる。ここで、上記のように構成された3次元振動計
は、それ以前に用いられていた変位計の欠点とされてい
た被測定体の形状に起因する測定誤差が生じないという
特徴を有する。Thus, the three vibrometers 40a, 40b, 40c
Is used to determine a three-dimensional vector velocity V of the measured object. Here, the three-dimensional vibrometer configured as described above has a feature that a measurement error caused by the shape of the measured object, which is regarded as a defect of the displacement meter used before, does not occur.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上記のような多次元振
動計において、複数の振動計のセンサヘッド20(図1参
照)をどのように配置して被測定体上の一点Oに複数の
照射光を集光させるかが問題となる。図3は、複数のセ
ンサヘッドの配置例を示した図である。なおここでは図
2に示す3台の振動計40a,40b,40c のうち、2つの振動
計40a,40b に対応するセンサヘッド20a,20b のみ図示し
てある。In the above-described multi-dimensional vibrometer, how the sensor heads 20 (see FIG. 1) of the plurality of vibrometers are arranged to irradiate a plurality of points O on the object to be measured. The problem is whether to collect light. FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of a plurality of sensor heads. Here, among the three vibrometers 40a, 40b, 40c shown in FIG. 2, only the sensor heads 20a, 20b corresponding to the two vibrometers 40a, 40b are shown.
【0015】図3(a) は、振動計40a,40b の各センサヘ
ッド20a,20b を、照射光が被測定体上の一点Oを照射す
るように互いに傾けて配置した状態を表わした図であ
る。このように配置すると、センサヘッド20a,20b 自身
が互いに角度ψをもって配置されることとなり、角度ψ
を正確に調整するための調整機構が回転機構を伴うため
複雑になるとともに、全体としてのセンサヘッド部が大
型化してしまうという問題がある。FIG. 3A is a diagram showing a state in which the sensor heads 20a and 20b of the vibrometers 40a and 40b are inclined with respect to each other so that the irradiation light irradiates a point O on the object to be measured. is there. With this arrangement, the sensor heads 20a and 20b themselves are arranged at an angle 互 い に with each other, and the angle ψ
There is a problem that the adjusting mechanism for accurately adjusting the temperature is complicated because of the rotation mechanism, and the sensor head as a whole becomes large.
【0016】また図3(b) では、2つのセンサヘッド20
a,20bは互いに平行になるように配置し、これら2つの
センサヘッド20a,20b から射出された照射光をレンズ50
で被測定体上の一点Oに集光するようにした状態を表わ
した図である。このように構成すると、角度ψを調整す
るにはセンサヘッド20b をセンサヘッド20a との間の距
離dを変えるように平行移動すればよく、角度ψの調整
機構は平行移動機構で済むため簡単化され、かつ全体と
してのセンサヘッド部も小型化されるが、センサヘッド
20b から射出された照射光はレンズ50の収差の影響を受
けやすいという問題がある。本発明は、上記事情に鑑
み、複数の振動計の各センサヘッドからなる全体のセン
サヘッド部が小型化されるとともに比較的収差の少ない
集光光学系を備えた多次元振動計を提供することを目的
とする。FIG. 3B shows two sensor heads 20.
a and 20b are arranged so as to be parallel to each other, and the irradiation light emitted from these two sensor heads 20a and 20b is
FIG. 5 is a diagram showing a state where light is condensed on one point O on the object to be measured. With this configuration, the angle ψ can be adjusted by moving the sensor head 20b in parallel so as to change the distance d from the sensor head 20a, and the angle 調整 adjustment mechanism can be simplified by using a parallel movement mechanism. And the overall size of the sensor head is reduced.
There is a problem that the irradiation light emitted from 20b is easily affected by the aberration of the lens 50. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a multi-dimensional vibrometer having a condensing optical system in which the entire sensor head portion including each sensor head of a plurality of vibrometers is reduced in size and has relatively little aberration. With the goal.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の多次元振動計は、レーザ光源から射出された
レーザ光を、被測定体を照射する照射光と、該照射光が
前記被測定体から反射されることにより得られた物体光
と干渉させるための参照光とに分け、前記物体光と前記
参照光とを干渉させ、該干渉により得られた干渉光を受
光することにより前記被測定体の振動の状態を表わすビ
ート信号を得る振動計を複数備え、前記被測定体上の一
つの点が、複数の前記照射光のそれぞれにより互いに異
なる方向から照射されるように構成された多次元振動計
において、複数の前記照射光を互いに同一の方向に向け
て射出する射出光学系と、該射出光学系から射出された
複数の前記照射光が前記一つの点に集光するように前記
複数の照射光の光路のうちの少なくとも一つの光路上に
配置されたプリズムとを備えたことを特徴とするもので
ある。According to the present invention, there is provided a multi-dimensional vibrometer for irradiating a laser beam emitted from a laser light source onto an object to be measured; By dividing the object light obtained by being reflected from the measured object into reference light for causing interference and interference with the object light and the reference light, and receiving the interference light obtained by the interference A plurality of vibrometers for obtaining a beat signal representing a state of vibration of the measured object are provided, and one point on the measured object is configured to be irradiated from different directions by each of the plurality of irradiation lights. In the multidimensional vibrometer described above, an emission optical system that emits the plurality of irradiation lights in the same direction to each other, and the plurality of irradiation lights emitted from the emission optical system are focused on the one point. The light of the plurality of irradiation lights It is characterized in that it comprises at least one prism disposed on the optical path of the.
【0018】[0018]
【作用】本発明の多次元振動計は、図2(b) に示す場合
と同様に複数の照射光を互いに同一の方向に向けて射出
するようにしたものであるが、図2に示す場合とは異な
り、射出された複数の照射光を図2のレンズ50に代えて
プリズムで集光するようにしたものであり、これにより
全体としてのセンサヘッド部が小型化されるとともに、
レンズを配置する場合と比べ収差の少ない集光光学系が
実現される。The multi-dimensional vibrometer of the present invention emits a plurality of irradiation lights in the same direction as in the case shown in FIG. 2 (b). Unlike this, a plurality of emitted irradiation lights are condensed by a prism instead of the lens 50 in FIG. 2, thereby reducing the size of the entire sensor head unit,
A converging optical system having less aberration than when a lens is arranged is realized.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
4は、本発明の多次元振動計のセンサヘッド部を略示し
た図である。図3の場合と同様に2つの振動計40a,40b
のセンサヘッド20a,20b が図示されている。2つの振動
計40a,40b のセンサヘッド20a,20b は、それらのセンサ
ヘッド20a,20b から射出された照射光が互いに平行に進
むように配置されており、センサヘッド20a から射出さ
れた照射光はそのまま被測定体上の一点Oを照射し、セ
ンサヘッド20b から射出された照射光はプリズム27によ
りその光路が曲げられ、センサヘッド20a から射出され
た照射光とは角度ψだけ傾いた方向から一点Oを照射す
るように構成されている。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 4 is a diagram schematically showing a sensor head section of the multidimensional vibrometer of the present invention. Two vibrometers 40a and 40b as in the case of FIG.
Are shown in the figure. The sensor heads 20a and 20b of the two vibrometers 40a and 40b are arranged so that the irradiation light emitted from the sensor heads 20a and 20b travels in parallel with each other, and the irradiation light emitted from the sensor head 20a is One point O on the object to be measured is irradiated as it is, and the light path of the irradiation light emitted from the sensor head 20b is bent by the prism 27, and one point from the direction inclined from the irradiation light emitted from the sensor head 20a by an angle ψ. It is configured to irradiate O.
【0020】このように複数のセンサヘッド20a,20b か
ら射出された照射光が互いに平行に進むようにそれらの
センサヘッド20a,20b を互いに平行に配置するようにし
たため、全体のセンサヘッド部が小型化されることとな
る。また、図3(b) に示すようにレンズ50を用いること
なくプリズム27でその光路を曲げるようにしたため、レ
ンズを用いる場合と比べより少ない収差で複数の照射光
を一点に集めることができることとなる。またプリズム
27を用いることにより、このプリズム27をこの図4に示
す矢印C−D方向に僅かに回動させることにより、例え
ば光軸41b ′を光軸41b に移動させる等、センサヘッド
20b から射出された照射光の被測定体上の照射位置を微
妙に調整することも可能となる。As described above, the sensor heads 20a and 20b are arranged in parallel with each other so that the irradiation light emitted from the plurality of sensor heads 20a and 20b travel in parallel with each other. It will be. Further, as shown in FIG. 3 (b), since the optical path is bent by the prism 27 without using the lens 50, it is possible to collect a plurality of irradiation lights at one point with less aberration than when a lens is used. Become. Also prism
27, the prism 27 is slightly rotated in the direction of arrow CD shown in FIG. 4 to move the optical axis 41b 'to the optical axis 41b.
It is also possible to finely adjust the irradiation position on the measured object of the irradiation light emitted from 20b.
【0021】なお、上記のように複数の照射光を同時に
照射すると、複数の振動計の一つから射出された照射光
が被測定体で反射された後、他の振動計から射出され反
射された物体光と一緒に該他の振動計に入り込むことと
なるが、この入り込んだ光が該他の振動計内で該他の振
動計内の光と干渉を生じると測定誤差につながることと
なるため、複数の各振動計で用いる光が互いに干渉しな
いように、それぞれ別個のレーザ光源(図1のレーザ光
源1参照)を備えていることが好ましい。When a plurality of irradiation lights are simultaneously irradiated as described above, the irradiation light emitted from one of the plurality of vibrometers is reflected by the object to be measured and then emitted and reflected by the other vibrometers. However, if the entered light interferes with the light in the other vibrometer in the other vibrometer, it will lead to a measurement error. Therefore, it is preferable to provide a separate laser light source (see laser light source 1 in FIG. 1) so that the lights used by the plurality of vibrometers do not interfere with each other.
【0022】また、上記実施例は、光ファイバを用いた
振動計の例であるが、本発明は光ファイバを用いた振動
計にのみ適用されるものでないことはもちろんであり、
一般に多次元の振動を検出するように構成されたレーザ
ドップラ振動計に広く適用することができるものであ
る。Although the above embodiment is an example of a vibrometer using an optical fiber, it goes without saying that the present invention is not applied only to a vibrometer using an optical fiber.
In general, the present invention can be widely applied to a laser Doppler vibrometer configured to detect a multidimensional vibration.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の多
次元振動計は、複数の照射光を互いに同一の方向に向け
て射出する射出光学系と、該射出光学系から射出された
複数の照射光が被測定体上の一つの点に集光するように
上記複数の光路のうちの少なくとも一つの光路上に配置
されたプリズムとを備えているため、全体としてのセン
サヘッド部が小型化され、しかも複数の照射光を少ない
収差で被測定体上の一点に集めることが可能となる。As described above in detail, the multidimensional vibrometer of the present invention comprises an emission optical system for emitting a plurality of irradiation lights in the same direction, and a plurality of emission lights emitted from the emission optical system. And a prism arranged on at least one of the plurality of optical paths so that the irradiated light is condensed on one point on the object to be measured. In addition, it is possible to collect a plurality of irradiation lights at one point on the measured object with a small aberration.
【図1】従来の光ファイバを用いたレーザドップラ振動
計の典型的な例を表わした概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a typical example of a conventional laser Doppler vibrometer using an optical fiber.
【図2】被測定体の一点Oに互いに異なる3方向から照
射光を照射した状態を表わした図FIG. 2 is a diagram showing a state in which irradiation light is irradiated on one point O of a measured object from three different directions.
【図3】複数のセンサヘッドの配置例を示した図FIG. 3 is a diagram showing an example of arrangement of a plurality of sensor heads;
【図4】本発明の多次元振動計のセンサヘッド部を略示
した図FIG. 4 is a diagram schematically showing a sensor head portion of the multidimensional vibration meter of the present invention.
1 レーザ光源 2 レーザ光 6,10 偏波面保存光ファイバ 11 音響光学的光変調器 20,20a,20b, センサヘッド 27 プリズム 40a,40b,40c 振動計 100 被測定体 Reference Signs List 1 laser light source 2 laser light 6,10 polarization-maintaining optical fiber 11 acousto-optic light modulator 20,20a, 20b, sensor head 27 prism 40a, 40b, 40c vibrometer 100 object to be measured
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長山 秀記 神奈川県横浜市緑区白山一丁目16番1号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (72)発明者 岩崎 節夫 神奈川県横浜市緑区白山一丁目16番1号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (72)発明者 西 秀記 神奈川県横浜市緑区白山一丁目16番1号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (72)発明者 山本 洋 神奈川県横浜市緑区白山一丁目16番1号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (56)参考文献 特開 昭55−151206(JP,A) 特開 昭63−58116(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01H 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideki Nagayama 1-16-1 Shirayama, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Ono Sokki Technical Center Co., Ltd. (72) Setsuo Iwasaki One-Shirayama, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 16-1, Ono Sokki Technical Center Co., Ltd. (72) Inventor Hideki Nishi 1-16-1, Shirayama, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Ono Sokki Technical Center Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Yamamoto Kanagawa 1-16-1 Hakusan, Midori-ku, Yokohama-shi Ono Sokki Technical Center Co., Ltd. (56) References JP-A-55-151206 (JP, A) JP-A-63-58116 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) G01H 9/00
Claims (1)
測定体を照射する照射光と、該照射光が前記被測定体か
ら反射されることにより得られた物体光と干渉させるた
めの参照光とに分け、前記物体光と前記参照光とを干渉
させ、該干渉により得られた干渉光を受光することによ
り前記被測定体の振動の状態を表わすビート信号を得る
振動計を複数備え、前記被測定体上の一つの点が、複数
の前記照射光のそれぞれにより互いに異なる方向から照
射されるように構成された多次元振動計において、複数
の前記照射光を互いに同一の方向に向けて射出する射出
光学系と、該射出光学系から射出された複数の前記照射
光が前記一つの点に集光するように前記複数の照射光の
光路のうちの少なくとも一つの光路上に配置されたプリ
ズムとを備えたことを特徴とする多次元振動計。A reference for causing laser light emitted from a laser light source to interfere with irradiation light for irradiating an object to be measured and object light obtained by reflecting the irradiation light from the object to be measured. Divided into light, the object light and the reference light interfere with each other, and provided with a plurality of vibrometers for obtaining a beat signal indicating a vibration state of the measured object by receiving the interference light obtained by the interference, In a multidimensional vibrometer configured so that one point on the object to be measured is irradiated from different directions by each of the plurality of irradiation lights, the plurality of irradiation lights are directed in the same direction. An emission optical system for emitting light, and the plurality of irradiation lights emitted from the emission optical system are arranged on at least one of the optical paths of the plurality of irradiation lights so that the plurality of irradiation lights converge on the one point. Equipped with a prism Multi-dimensional vibration meter and it said.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3133491A JP2928398B2 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Multi-dimensional vibrometer |
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JP3133491A JP2928398B2 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Multi-dimensional vibrometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04248421A JPH04248421A (en) | 1992-09-03 |
JP2928398B2 true JP2928398B2 (en) | 1999-08-03 |
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ID=12328356
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JP5199160B2 (en) * | 2009-03-27 | 2013-05-15 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Stability evaluation system and stability evaluation method |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3133491A patent/JP2928398B2/en not_active Expired - Lifetime
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