JPH09113530A - レーザドップラー流体速度計により光散乱移動粒子の物理的値を測定するための方法及び装置 - Google Patents
レーザドップラー流体速度計により光散乱移動粒子の物理的値を測定するための方法及び装置Info
- Publication number
- JPH09113530A JPH09113530A JP8096594A JP9659496A JPH09113530A JP H09113530 A JPH09113530 A JP H09113530A JP 8096594 A JP8096594 A JP 8096594A JP 9659496 A JP9659496 A JP 9659496A JP H09113530 A JPH09113530 A JP H09113530A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- phase
- signal
- phase modulator
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 27
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 title claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 13
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 101100341041 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) IOC2 gene Proteins 0.000 description 6
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 2
- 238000000827 velocimetry Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】位相変調器の単純な駆動に基づくＬＤＡの測定
量において輝度変調された移動重畳信号を発生させる方
法及び装置を提供する。 【解決手段】位相変調器２２は位相及び周波数に関して
固定されるように結合された異なる周波数ω1，ω2にて
２つの正弦駆動信号により駆動され、１つの周波数ω2
は他方の周波数ω1の整数倍数であって、２つの周波数
ω1，ω2の公倍数であるフィルタ周波数ｆFは帯域フィ
ルタ５により受信器４の出力信号から濾波される。これ
を目的として、受信器４の出力信号において生じる２つ
の側波帯のうちの１つが、位相変調器２２における駆動
信号の適正な振幅調整により抑圧される。
量において輝度変調された移動重畳信号を発生させる方
法及び装置を提供する。 【解決手段】位相変調器２２は位相及び周波数に関して
固定されるように結合された異なる周波数ω1，ω2にて
２つの正弦駆動信号により駆動され、１つの周波数ω2
は他方の周波数ω1の整数倍数であって、２つの周波数
ω1，ω2の公倍数であるフィルタ周波数ｆFは帯域フィ
ルタ５により受信器４の出力信号から濾波される。これ
を目的として、受信器４の出力信号において生じる２つ
の側波帯のうちの１つが、位相変調器２２における駆動
信号の適正な振幅調整により抑圧される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザドップラー
流体速度測定法により光散乱移動粒子の物理的変量、即
ち値を測定するための方法に関し、これに応じて位相変
調を行うレーザドップラー流体速度計（ＬＤＡ）に関す
るものである。本発明は特に液体状及び気体状の流動媒
質の速度を測定するのに適しているが、固体面の長さ及
び加速度を測定するのに用いることも可能である。
流体速度測定法により光散乱移動粒子の物理的変量、即
ち値を測定するための方法に関し、これに応じて位相変
調を行うレーザドップラー流体速度計（ＬＤＡ）に関す
るものである。本発明は特に液体状及び気体状の流動媒
質の速度を測定するのに適しているが、固体面の長さ及
び加速度を測定するのに用いることも可能である。
【０００２】
【従来の技術】ＬＤＡは多様な使用方法を有するととも
に、異なる光学受信器及び信号評価方法を用いて位相ド
ップラー流体速度測定法（ＰＤＡ）の周知の技術によ
り、散乱粒子の大きさ及び屈折率の少なくとも一方を測
定するのに使用することも可能な周知の測定器具であ
る。ＬＤＡにおいて、干渉性の光源の光ビームは空間上
分離された２つの部分ビームに分割され、これらの部分
ビームは光コレクタにより測定点において結像される。
この場合、分析可能な薄黒い縞模様が移動媒質の散乱粒
子に形成される。直射レーザビームが光トラップにおい
て案内される間、散乱物体が測定点に位置する時、光コ
レクタの光軸に配置された受信器は干渉性の縞模様を検
知する。散乱粒子が干渉性縞模様を横切る時、受信器は
散乱光において一定時間にわたって輝度変調を感知し、
測定される速度は光波長及び部分ビーム間の半角を用い
ることにより、輝度変調の周波数から計算される。
に、異なる光学受信器及び信号評価方法を用いて位相ド
ップラー流体速度測定法（ＰＤＡ）の周知の技術によ
り、散乱粒子の大きさ及び屈折率の少なくとも一方を測
定するのに使用することも可能な周知の測定器具であ
る。ＬＤＡにおいて、干渉性の光源の光ビームは空間上
分離された２つの部分ビームに分割され、これらの部分
ビームは光コレクタにより測定点において結像される。
この場合、分析可能な薄黒い縞模様が移動媒質の散乱粒
子に形成される。直射レーザビームが光トラップにおい
て案内される間、散乱物体が測定点に位置する時、光コ
レクタの光軸に配置された受信器は干渉性の縞模様を検
知する。散乱粒子が干渉性縞模様を横切る時、受信器は
散乱光において一定時間にわたって輝度変調を感知し、
測定される速度は光波長及び部分ビーム間の半角を用い
ることにより、輝度変調の周波数から計算される。
【０００３】移動方向を検出するにはＬＤＡの部分ビー
ムにおいて移相を生成することが従来から行われてい
る。最近になり、電子−光学位相変調器は集中光学チッ
プ（ＩＯＣ）にビーム分割器とともにコンパクトに設置
可能であるため、電子−光学位相変調器はこの目的で益
々使用されるようになっている。
ムにおいて移相を生成することが従来から行われてい
る。最近になり、電子−光学位相変調器は集中光学チッ
プ（ＩＯＣ）にビーム分割器とともにコンパクトに設置
可能であるため、電子−光学位相変調器はこの目的で益
々使用されるようになっている。
【０００４】移相は鋸波駆動電圧を用いて通常の方法で
行われ、必要な約１０周期の移相はほぼ２０ｍｍの電極
長及び約４０Ｖの駆動電圧を必要とする。これらの値は
ＡＰＥ：ＬｉＮｂＯ3における集中光学位相変調器を用
いれば実行可能であるが、この解決手段には更なる決定
的な問題点がある。通常、最終的に変調器の電圧が鋸波
の最大値からゼロに跳ね戻るため、鋸波駆動電圧が再度
上昇することにより同一の位相において新しい評価信号
が生成されることはない。これを目的として、この跳ね
戻りの強制的調整及び新しい駆動信号の正確な位相位置
を調整するための更なる「ゼロ信号」が常時必要とさ
れ、電子部品に相当な費用がかかることになる。
行われ、必要な約１０周期の移相はほぼ２０ｍｍの電極
長及び約４０Ｖの駆動電圧を必要とする。これらの値は
ＡＰＥ：ＬｉＮｂＯ3における集中光学位相変調器を用
いれば実行可能であるが、この解決手段には更なる決定
的な問題点がある。通常、最終的に変調器の電圧が鋸波
の最大値からゼロに跳ね戻るため、鋸波駆動電圧が再度
上昇することにより同一の位相において新しい評価信号
が生成されることはない。これを目的として、この跳ね
戻りの強制的調整及び新しい駆動信号の正確な位相位置
を調整するための更なる「ゼロ信号」が常時必要とさ
れ、電子部品に相当な費用がかかることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであって、その目的は、位
相変調器の単純な駆動に基づくＬＤＡの測定量において
輝度変調された移動重畳信号を発生させる方法及び装置
を提供することにある。
解決するためになされたものであって、その目的は、位
相変調器の単純な駆動に基づくＬＤＡの測定量において
輝度変調された移動重畳信号を発生させる方法及び装置
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の方法では、位相変調器は位相及び周波数に
関して固定されるように結合された異なる周波数ω1，
ω2及び振幅にて２つの正弦駆動信号により駆動され、
１つの周波数ω2は他方の周波数ω1の整数倍数であっ
て、２つの周波数ω1，ω2の公倍数を有するとともに、
予想される最大のドップラーシフトを検出する帯域幅を
有するフィルタ周波数ｆFは帯域フィルタにより受信器
の出力信号から濾波され、駆動信号は、濾波される信号
にて生じる２つの側波帯のうちの１つが広範に抑圧さ
れ、他方の側波帯がドップラーシフトを評価するために
用いられるように、振幅の大きさに関して調整される。
め、本発明の方法では、位相変調器は位相及び周波数に
関して固定されるように結合された異なる周波数ω1，
ω2及び振幅にて２つの正弦駆動信号により駆動され、
１つの周波数ω2は他方の周波数ω1の整数倍数であっ
て、２つの周波数ω1，ω2の公倍数を有するとともに、
予想される最大のドップラーシフトを検出する帯域幅を
有するフィルタ周波数ｆFは帯域フィルタにより受信器
の出力信号から濾波され、駆動信号は、濾波される信号
にて生じる２つの側波帯のうちの１つが広範に抑圧さ
れ、他方の側波帯がドップラーシフトを評価するために
用いられるように、振幅の大きさに関して調整される。
【０００７】本発明の装置では、位相及び振幅に関して
固定されるように結合される異なる変調周波数ω1，ω2
及び振幅を有する２つの正弦駆動信号が位相変調器にお
いて存在し、１つの変調周波数ω1は第２の変調周波数
ω2の整数倍数であって、帯域フィルタは受信器の下流
に配置され、帯域フィルタのフィルタ周波数ｆFは予想
される最大のドップラー周波数シフトを検知可能な帯域
幅を有する変調周波数ω1，ω2の公倍数を有し、位相変
調器における駆動信号の振幅は、ドップラーシフトの結
果として生じる側波帯の１つが受信器の出力信号におい
て広範に抑圧されるとともに、位相変調器の駆動信号の
周波数及び位相の情報を用いて他方の側波帯のみが評価
ユニットにおいて評価の基準として機能するように、調
整される。
固定されるように結合される異なる変調周波数ω1，ω2
及び振幅を有する２つの正弦駆動信号が位相変調器にお
いて存在し、１つの変調周波数ω1は第２の変調周波数
ω2の整数倍数であって、帯域フィルタは受信器の下流
に配置され、帯域フィルタのフィルタ周波数ｆFは予想
される最大のドップラー周波数シフトを検知可能な帯域
幅を有する変調周波数ω1，ω2の公倍数を有し、位相変
調器における駆動信号の振幅は、ドップラーシフトの結
果として生じる側波帯の１つが受信器の出力信号におい
て広範に抑圧されるとともに、位相変調器の駆動信号の
周波数及び位相の情報を用いて他方の側波帯のみが評価
ユニットにおいて評価の基準として機能するように、調
整される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は設計を示すとともに、図
示したＬＤＡの効果的な構成の稼働を説明することによ
り正確に説明される。
示したＬＤＡの効果的な構成の稼働を説明することによ
り正確に説明される。
【０００９】以下、本発明を具体化した一実施形態を図
１〜図４に従って説明する。図１は本発明に基づくＬＤ
Ａの基本的変形例を示す。レーザダイオードを用いるこ
とは原則的に任意であるが、所望のコンパクト性を得る
ためにレーザダイオードであることが好ましいレーザ源
の光は、光伝導ファイバ３１を介して集中光学チップ
（ＩＯＣ）２に向けられる。ＩＯＣ２はＹ形分岐手段２
１及び位相変調器２２を有している（図２）。位相変調
器２２の設計及び駆動はＬＤＡの２ビームドップラー法
において、電子−光学位相変調器２２の効果的な配置を
表している。ＬｉＮｂＯ3から形成されることが好まし
いＩＯＣ２における電子−光学効果の非常に高いスイッ
チング周波数、及び位相変調器２２に対する低駆動電圧
に起因し、変調周波数ω1，ω2は非常に高い。しかし、
変調周波数ω1，ω2は測定点３４における散乱粒子の最
大速度に応じて選択されることが望ましい。本発明に基
づき、位相変調器２２は、位相及び周波数に関して固定
されるように結合されるとともに全く同一の基本周波数
ｆ0の高調波である２つの変調周波数ω1，ω2により駆
動される。これを目的とし、１つの変調周波数ω2は他
方の変調周波数ω1の整数倍数であることが望ましい。
基本周波数ｆ0及びその第１の高調波２ｆ0が効果的に用
いられている。
１〜図４に従って説明する。図１は本発明に基づくＬＤ
Ａの基本的変形例を示す。レーザダイオードを用いるこ
とは原則的に任意であるが、所望のコンパクト性を得る
ためにレーザダイオードであることが好ましいレーザ源
の光は、光伝導ファイバ３１を介して集中光学チップ
（ＩＯＣ）２に向けられる。ＩＯＣ２はＹ形分岐手段２
１及び位相変調器２２を有している（図２）。位相変調
器２２の設計及び駆動はＬＤＡの２ビームドップラー法
において、電子−光学位相変調器２２の効果的な配置を
表している。ＬｉＮｂＯ3から形成されることが好まし
いＩＯＣ２における電子−光学効果の非常に高いスイッ
チング周波数、及び位相変調器２２に対する低駆動電圧
に起因し、変調周波数ω1，ω2は非常に高い。しかし、
変調周波数ω1，ω2は測定点３４における散乱粒子の最
大速度に応じて選択されることが望ましい。本発明に基
づき、位相変調器２２は、位相及び周波数に関して固定
されるように結合されるとともに全く同一の基本周波数
ｆ0の高調波である２つの変調周波数ω1，ω2により駆
動される。これを目的とし、１つの変調周波数ω2は他
方の変調周波数ω1の整数倍数であることが望ましい。
基本周波数ｆ0及びその第１の高調波２ｆ0が効果的に用
いられている。
【００１０】図１に示すように、このように変調された
レーザ光は、従来から用いられている光学伝送器３２の
光伝導ファイバ３１を介して案内される。光学伝送器３
２は２つの部分ビームを共通の測定点３４に集束させ、
重畳させる。測定点３４に位置する散乱粒子は連続的縞
模様を再生成する。この縞模様は光学受信器３３により
光伝導ファイバ３１に結合されるとともに、アバランシ
フォトダイオードであることが好ましい受信器４に向け
られる。受信器４に後続するとともに、変調周波数
ω1，ω2の最小公倍数の周波数において、ドップラーシ
フトの最大変動幅の帯域幅を濾波する帯域フィルタ５
は、以下の構造を有する受信器信号を評価ユニット６に
伝達する。
レーザ光は、従来から用いられている光学伝送器３２の
光伝導ファイバ３１を介して案内される。光学伝送器３
２は２つの部分ビームを共通の測定点３４に集束させ、
重畳させる。測定点３４に位置する散乱粒子は連続的縞
模様を再生成する。この縞模様は光学受信器３３により
光伝導ファイバ３１に結合されるとともに、アバランシ
フォトダイオードであることが好ましい受信器４に向け
られる。受信器４に後続するとともに、変調周波数
ω1，ω2の最小公倍数の周波数において、ドップラーシ
フトの最大変動幅の帯域幅を濾波する帯域フィルタ５
は、以下の構造を有する受信器信号を評価ユニット６に
伝達する。
【００１１】 Ｅ（ｔ）＝Ｂｓｉｎ（Δν）ｔ ｓｉｎ ｎｆ0ｔ＋Ｃｃｏｓ（Δν）ｔ ｃｏｓ ｎｆ0 ｔ ＝（Ｃ＋Ｂ）／２ｃｏｓ［ｎｆ0ｔ−（Δν）ｔ］＋（Ｃ−Ｂ）／２ ｃｏｓ［ｎｆ0ｔ＋（Δν）ｔ］ ここで、ω1＝ｆ0及びω2＝ｎｆ0が変調周波数ω1，ω2
として用いられている。
として用いられている。
【００１２】ｎ＝２及びフィルタ周波数ｆF＝２ｆ0が濾
波される時、この受信信号はｆ0 +＝２ｆ0＋Δν及びｆ0
-＝２ｆ0−Δνの周波数を有する２つの側波帯Ｅ
2 +（ｔ）及びＥ2 -（ｔ）を有し、ここでΔνはドップラ
ーシフトを表している。
波される時、この受信信号はｆ0 +＝２ｆ0＋Δν及びｆ0
-＝２ｆ0−Δνの周波数を有する２つの側波帯Ｅ
2 +（ｔ）及びＥ2 -（ｔ）を有し、ここでΔνはドップラ
ーシフトを表している。
【００１３】パラメータＢ＝Ｃが特別に選択される時、
側波帯Ｅ2 +が抑圧され、その結果、ドップラー信号の一
側波帯の検出が周知の方法にて行われる。側波帯の１つ
を抑圧するには位相変調器２２において移相を調整する
ことにより実行可能である。
側波帯Ｅ2 +が抑圧され、その結果、ドップラー信号の一
側波帯の検出が周知の方法にて行われる。側波帯の１つ
を抑圧するには位相変調器２２において移相を調整する
ことにより実行可能である。
【００１４】適正な動作点（これは公式上Ｄと示され
る。）を調整することを目的とし、駆動信号の振幅は所
望の移相を生じさせるように個別に調整することが可能
である。移相は位相変調器２２の駆動電圧に比例する。
例えば、振幅πにより１８０度の移相が生じる。
る。）を調整することを目的とし、駆動信号の振幅は所
望の移相を生じさせるように個別に調整することが可能
である。移相は位相変調器２２の駆動電圧に比例する。
例えば、振幅πにより１８０度の移相が生じる。
【００１５】ｎ＝２（Ｂ＝Ｃとするため）である時にそ
れぞれの動作点Ｄ2を調整すべく（ここでＤ2＝０．６
６）、駆動信号Ａ2＝３．８０及びＡ22＝１．３５が用
いられ、この結果、濾波された受信器信号Ｅ2（ｔ）＝
２Ｄ2ｃｏｓ［２ｆ0ｔ−（Δν）ｔ］が評価される。
れぞれの動作点Ｄ2を調整すべく（ここでＤ2＝０．６
６）、駆動信号Ａ2＝３．８０及びＡ22＝１．３５が用
いられ、この結果、濾波された受信器信号Ｅ2（ｔ）＝
２Ｄ2ｃｏｓ［２ｆ0ｔ−（Δν）ｔ］が評価される。
【００１６】濾波は全周波数ｎｆ0において実行可能で
ある。従って、周波数ｆ0を有する構成要素Ｅ1（ｔ）に
対し、Ａ11＝１．８３及びＡ12＝１．３８にて動作点Ｄ
1＝０．６８が付与される。
ある。従って、周波数ｆ0を有する構成要素Ｅ1（ｔ）に
対し、Ａ11＝１．８３及びＡ12＝１．３８にて動作点Ｄ
1＝０．６８が付与される。
【００１７】しかし、より正確な方法は動作点を一度、
もとの位置に調整することであって、この場合、分光分
析器により側波帯の振幅が観測され、側波帯は位相変調
器２２における移相の選択により動作点を移すことによ
り抑圧される。
もとの位置に調整することであって、この場合、分光分
析器により側波帯の振幅が観測され、側波帯は位相変調
器２２における移相の選択により動作点を移すことによ
り抑圧される。
【００１８】濾波された受信器信号の評価は評価ユニッ
ト６において周知の方法にて行われ、種々の評価は本発
明に基づくＬＤＡに対して特定の利点を提供する。変調
周波数ω1，ω2の最小公倍数（最も単純な場合、ω1＝
ｆ0及びω2＝２ｆ0）と濾波された受信周波数（ｆF＝２
ｆ0）との数字で示される周波数差は、全ての場合にお
いてドップラー周波数に対応し、散乱粒子の速度に直接
比例する。
ト６において周知の方法にて行われ、種々の評価は本発
明に基づくＬＤＡに対して特定の利点を提供する。変調
周波数ω1，ω2の最小公倍数（最も単純な場合、ω1＝
ｆ0及びω2＝２ｆ0）と濾波された受信周波数（ｆF＝２
ｆ0）との数字で示される周波数差は、全ての場合にお
いてドップラー周波数に対応し、散乱粒子の速度に直接
比例する。
【００１９】最も単純な場合、周波数差は評価ユニット
６におけるＺで表されているように、カウンタにより検
出される。これを目的として、混合及び分割により、記
録されたフィルタ周波数ｆFから形成されるゲート時間
が、極力高い計数周波数により測定される。計数値及び
縞の間隔を単純に数学的に結び付けることにより、速度
が測定される。カウンタの計数周波数及び変調周波数の
最小公倍数は整数比にあることが望ましい。この状態
は、周波数及び位相に関して固定された変調周波数
ω1，ω2の結合において優先順位を有する第１の正弦波
発生器７に対する接続線により図１に示されている。同
様に、従属変調周波数ω1の発生は図１に従って効果的
に使用される別の正弦波発生器７に対する接続線により
示されている。
６におけるＺで表されているように、カウンタにより検
出される。これを目的として、混合及び分割により、記
録されたフィルタ周波数ｆFから形成されるゲート時間
が、極力高い計数周波数により測定される。計数値及び
縞の間隔を単純に数学的に結び付けることにより、速度
が測定される。カウンタの計数周波数及び変調周波数の
最小公倍数は整数比にあることが望ましい。この状態
は、周波数及び位相に関して固定された変調周波数
ω1，ω2の結合において優先順位を有する第１の正弦波
発生器７に対する接続線により図１に示されている。同
様に、従属変調周波数ω1の発生は図１に従って効果的
に使用される別の正弦波発生器７に対する接続線により
示されている。
【００２０】ＬＤＡの第２の評価方法では変調周波数ω
1，ω2（正弦及び余弦）の直交系を用い、これを濾波さ
れた受信信号ｆFに結合する。変調周波数ω1，ω2の直
交系は９０度の移相を有する２つのデジタル信号のうち
の１つに変換され、この直交系は受信信号により走査さ
れる。移動及びこの移動の方向はＰＬＬ（位相同期回
路）により現走査値及び先行値から明確に測定すること
が可能である。好適な論理回路はこの内容を順方向パル
ス又は逆方向パルスに変換し、このようなパルスは干渉
縞の間隔毎に放出される。移動粒子が移動した通路は縞
の間隔により増大させられた、放出された順方向パルス
又は逆方向パルスの計数の差から直接得られる。
1，ω2（正弦及び余弦）の直交系を用い、これを濾波さ
れた受信信号ｆFに結合する。変調周波数ω1，ω2の直
交系は９０度の移相を有する２つのデジタル信号のうち
の１つに変換され、この直交系は受信信号により走査さ
れる。移動及びこの移動の方向はＰＬＬ（位相同期回
路）により現走査値及び先行値から明確に測定すること
が可能である。好適な論理回路はこの内容を順方向パル
ス又は逆方向パルスに変換し、このようなパルスは干渉
縞の間隔毎に放出される。移動粒子が移動した通路は縞
の間隔により増大させられた、放出された順方向パルス
又は逆方向パルスの計数の差から直接得られる。
【００２１】この評価変形例において、ＬｉＮｂＯ3に
て構成された位相変調器２２の利点は特に明らかにな
る。それは、位相変調器２２のスイッチング周波数が高
いという結果によってのみ、濾波された受信信号ｆFに
関する相対的ドップラーシフトの量（これは２つの変調
周波数ω1，ω2のうちの大きい方に対応することが望ま
しい。）が２を下回る時、ＰＬＬを用いることが可能な
ためである。
て構成された位相変調器２２の利点は特に明らかにな
る。それは、位相変調器２２のスイッチング周波数が高
いという結果によってのみ、濾波された受信信号ｆFに
関する相対的ドップラーシフトの量（これは２つの変調
周波数ω1，ω2のうちの大きい方に対応することが望ま
しい。）が２を下回る時、ＰＬＬを用いることが可能な
ためである。
【００２２】簡略化されてＦＦＴ（高速フーリエ変換）
により図１に示された第３の評価方法は、ＦＦＴに基づ
く受信信号の分光分布を計算するための数列として、高
速アナログ・デジタル変換後、濾波された受信信号を用
いる。特殊な信号プロセッサが所定数の走査点から分光
分布を計算する。この分布のベースラインと変調周波数
ω2との周波数差はここでもドップラーシフトに対応
し、このドップラーシフトから散乱粒子の移動データが
測定できる。
により図１に示された第３の評価方法は、ＦＦＴに基づ
く受信信号の分光分布を計算するための数列として、高
速アナログ・デジタル変換後、濾波された受信信号を用
いる。特殊な信号プロセッサが所定数の走査点から分光
分布を計算する。この分布のベースラインと変調周波数
ω2との周波数差はここでもドップラーシフトに対応
し、このドップラーシフトから散乱粒子の移動データが
測定できる。
【００２３】図３は特に単純かつ効果的に構成されると
ともに、複数の測定点３４が測定量にて検出される必要
がある時に適正な本発明の実施形態を示す。この例１に
示すように、レーザ源１からの光は光伝導ファイバ３１
によりＩＯＣ２に案内される。このＩＯＣ２は後の経費
を自動的に倍加することなく、２つの測定点３４を特に
使用するように設計されている。図４はＩＯＣ２の効果
的な構成を示す。好ましくは共通の電極を有する位相変
調器２２は同一の駆動信号により作動し、到達するレー
ザ光は周波数制御の分岐手段２３によりそれぞれの位相
変調器２２に択一的に切り換えられる。周波数発生器８
により供給される付加的ビーム分割周波数ｆ1がこれを
目的として使用される。更に、この周波数発生器８は、
受信器４（この場合、２つの受信器）の信号を共通の帯
域フィルタ５に交互に供給するマルチプレクサ９を制御
する。従って、測定点３４において干渉縞模様を発生さ
せ、かつ記録するために、エレメントの費用は別個に倍
加されるのみでよい。周波数制御の分岐手段２３に続
き、ＩＯＣ２は各光路においてＹ形分岐手段２１を有
し、その結果、干渉可能な２対の部分ビームがＩＯＣ２
の出力側に供給される。従って、位相変調器２２は、４
つの分割光路間においてそれぞれの場合に電極が１つの
み存在する程度に互いにアマルガム化され、この電極は
２つの隣接する光路に対して機能し、この結果、電極の
接続は複数対の部分ビーム間における分割線に対して鏡
のように対称的に配置される。この場合、図４に示すよ
うに、ＩＯＣ２は中心線に対して対称的に構成されてい
る。
ともに、複数の測定点３４が測定量にて検出される必要
がある時に適正な本発明の実施形態を示す。この例１に
示すように、レーザ源１からの光は光伝導ファイバ３１
によりＩＯＣ２に案内される。このＩＯＣ２は後の経費
を自動的に倍加することなく、２つの測定点３４を特に
使用するように設計されている。図４はＩＯＣ２の効果
的な構成を示す。好ましくは共通の電極を有する位相変
調器２２は同一の駆動信号により作動し、到達するレー
ザ光は周波数制御の分岐手段２３によりそれぞれの位相
変調器２２に択一的に切り換えられる。周波数発生器８
により供給される付加的ビーム分割周波数ｆ1がこれを
目的として使用される。更に、この周波数発生器８は、
受信器４（この場合、２つの受信器）の信号を共通の帯
域フィルタ５に交互に供給するマルチプレクサ９を制御
する。従って、測定点３４において干渉縞模様を発生さ
せ、かつ記録するために、エレメントの費用は別個に倍
加されるのみでよい。周波数制御の分岐手段２３に続
き、ＩＯＣ２は各光路においてＹ形分岐手段２１を有
し、その結果、干渉可能な２対の部分ビームがＩＯＣ２
の出力側に供給される。従って、位相変調器２２は、４
つの分割光路間においてそれぞれの場合に電極が１つの
み存在する程度に互いにアマルガム化され、この電極は
２つの隣接する光路に対して機能し、この結果、電極の
接続は複数対の部分ビーム間における分割線に対して鏡
のように対称的に配置される。この場合、図４に示すよ
うに、ＩＯＣ２は中心線に対して対称的に構成されてい
る。
【００２４】この例において、ω1＝ｆ0及びω2＝２ｆ0
の変調周波数を有する具体的な正弦信号が駆動信号とし
て用いられる。図３に示すように、これを目的として、
基本周波数２ｆ0を有する正弦波発生器７及び正弦波発
生器７の周波数を半減させる後続の周波数分割器７１が
設けられている。更に、基本周波数２ｆ0を有する正弦
波発生器７は評価ユニット６に比較周波数及びクロック
周波数を供給する。
の変調周波数を有する具体的な正弦信号が駆動信号とし
て用いられる。図３に示すように、これを目的として、
基本周波数２ｆ0を有する正弦波発生器７及び正弦波発
生器７の周波数を半減させる後続の周波数分割器７１が
設けられている。更に、基本周波数２ｆ0を有する正弦
波発生器７は評価ユニット６に比較周波数及びクロック
周波数を供給する。
【００２５】周波数分割器７１が９０度の移相を有する
という点において、例１からの第２の変形例に基づき、
効果的に評価が行われ、この結果、変調周波数ω1，ω2
の直交系が自動的に形成され、効果的に評価することが
可能である。本発明に基づくＬＤＡの他の全ての稼働は
例１と同様に行われる。
という点において、例１からの第２の変形例に基づき、
効果的に評価が行われ、この結果、変調周波数ω1，ω2
の直交系が自動的に形成され、効果的に評価することが
可能である。本発明に基づくＬＤＡの他の全ての稼働は
例１と同様に行われる。
【００２６】少なくとも１つの部分ビームが位相変調器
２２を通過した後に少なくとも一対の干渉性の部分ビー
ムからの光が測定量の測定点に重畳され、散乱粒子が測
定量に存在する時に部分ビームの少なくとも構成要素が
散乱光として少なくとも１つの受信器に達するととも
に、ドップラーシフトの大きさについて分析される電気
出力信号に変換される、レーザドップラー流体速度計
（ＬＤＡ）により光散乱移動粒子の物理的値を測定する
ための方法において、位相変調器２２は位相及び周波数
に関して固定されるように結合される異なる周波数及び
振幅にて２つの正弦駆動信号により駆動され、１つの周
波数は他方の周波数の整数倍数であって、２つの周波数
の公倍数を有するとともに、予想される最大のドップラ
ーシフトを検出する帯域幅を有するフィルタ周波数は帯
域フィルタ５により受信器４の出力信号から濾波され、
駆動信号は、濾波される信号にて生じる２つの側波帯の
うちの１つが広範に抑圧され、他方の側波帯がドップラ
ーシフトを評価するために用いられるように、振幅の大
きさに関して調整される。
２２を通過した後に少なくとも一対の干渉性の部分ビー
ムからの光が測定量の測定点に重畳され、散乱粒子が測
定量に存在する時に部分ビームの少なくとも構成要素が
散乱光として少なくとも１つの受信器に達するととも
に、ドップラーシフトの大きさについて分析される電気
出力信号に変換される、レーザドップラー流体速度計
（ＬＤＡ）により光散乱移動粒子の物理的値を測定する
ための方法において、位相変調器２２は位相及び周波数
に関して固定されるように結合される異なる周波数及び
振幅にて２つの正弦駆動信号により駆動され、１つの周
波数は他方の周波数の整数倍数であって、２つの周波数
の公倍数を有するとともに、予想される最大のドップラ
ーシフトを検出する帯域幅を有するフィルタ周波数は帯
域フィルタ５により受信器４の出力信号から濾波され、
駆動信号は、濾波される信号にて生じる２つの側波帯の
うちの１つが広範に抑圧され、他方の側波帯がドップラ
ーシフトを評価するために用いられるように、振幅の大
きさに関して調整される。
【００２７】位相変調器２２の駆動信号は全く同一の正
弦波発生器７から効果的に得られる。位相に関して固定
されるように結合される位相変調器２２の駆動信号は移
動方向を検知するための規定された移相を有している。
弦波発生器７から効果的に得られる。位相に関して固定
されるように結合される位相変調器２２の駆動信号は移
動方向を検知するための規定された移相を有している。
【００２８】干渉性の部分ビーム及び位相変調を発生さ
せる目的でビームを分割することは個々の集中光学チッ
プ２にて行われることが好ましい。これを行う際、更な
る対の部分ビームを発生させるため（例えば、複数の測
定点３４を照らすため）のビーム分割は多重化オペレー
ションにおける光学分岐手段２３により可能であり、異
なる測定点３４に関連する受信器４の出力信号が駆動に
関して同期的に接続評価ユニット６に切り換えられる。
受信器（単数又は複数）４の出力信号は電子ミキサによ
り濾波された後に低周波域に変換されることが望まし
い。
せる目的でビームを分割することは個々の集中光学チッ
プ２にて行われることが好ましい。これを行う際、更な
る対の部分ビームを発生させるため（例えば、複数の測
定点３４を照らすため）のビーム分割は多重化オペレー
ションにおける光学分岐手段２３により可能であり、異
なる測定点３４に関連する受信器４の出力信号が駆動に
関して同期的に接続評価ユニット６に切り換えられる。
受信器（単数又は複数）４の出力信号は電子ミキサによ
り濾波された後に低周波域に変換されることが望まし
い。
【００２９】変調周波数の選択された、好ましくは最小
公倍数と濾波された受信周波数との周波数差はカウンタ
により効果的に測定される。そして、粒子の速度はカウ
ンタ値及び受信器４における散乱光模様の縞間隔から計
算することができる。
公倍数と濾波された受信周波数との周波数差はカウンタ
により効果的に測定される。そして、粒子の速度はカウ
ンタ値及び受信器４における散乱光模様の縞間隔から計
算することができる。
【００３０】測定量における移動粒子については、論理
回路により変調周波数の直交系を濾波された受信周波数
に結合することにより、順方向パルス及び逆方向パルス
を発生させ、受信信号が直交系を走査し、移動方向が現
走査値及び前走査値から明確に決まるようにすることが
望ましい。順方向パルス及び逆方向パルスの計数の差が
平均的縞間隔により増大させられるように縞間隔を配分
することにより、散乱粒子が移動する通路は、このよう
にして発生させられる順方向パルス及び逆方向パルスか
ら決定することが可能である。
回路により変調周波数の直交系を濾波された受信周波数
に結合することにより、順方向パルス及び逆方向パルス
を発生させ、受信信号が直交系を走査し、移動方向が現
走査値及び前走査値から明確に決まるようにすることが
望ましい。順方向パルス及び逆方向パルスの計数の差が
平均的縞間隔により増大させられるように縞間隔を配分
することにより、散乱粒子が移動する通路は、このよう
にして発生させられる順方向パルス及び逆方向パルスか
ら決定することが可能である。
【００３１】更に、濾波された受信信号は、アナログ・
デジタル変換後に特殊な信号プロセッサにより所定量の
走査点から受信信号の分光分布が決められるように処理
されることが望ましく、変調周波数の最小公倍数に対す
る、この分光分布の基準線、即ちベースラインの差周波
数はドップラー周波数に対応する。
デジタル変換後に特殊な信号プロセッサにより所定量の
走査点から受信信号の分光分布が決められるように処理
されることが望ましく、変調周波数の最小公倍数に対す
る、この分光分布の基準線、即ちベースラインの差周波
数はドップラー周波数に対応する。
【００３２】少なくとも２つの干渉性部分ビームと、少
なくとも１つの部分ビームにおける位相変調器２２と、
ビームを案内し、２つの部分ビームを測定量における移
動粒子に集束させ、かつ移動粒子により散乱した光とし
て部分ビームの少なくとも一構成要素を結像するための
光学手段と、一対の部分ビームから形成される散乱光を
受信するための受信器４とを有するレーザドップラー流
体速度計において、位相及び振幅に関して固定されるよ
うに結合される異なる変調周波数ω1，ω2及び振幅を有
する２つの正弦駆動信号が位相変調器２２において存在
し、１つの変調周波数ω1は第２の変調周波数ω2の整数
倍数であって、帯域フィルタ５は受信器４の下流に配置
され、帯域フィルタ５のフィルタ周波数ｆFは予想され
る最大のドップラー周波数シフトを検知可能な帯域幅を
有する変調周波数ω1，ω2の公倍数を有し、位相変調器
２２における駆動信号の振幅は、ドップラーシフトの結
果として生じる側波帯の１つが受信器４の出力信号にお
いて広範に抑圧されるとともに、位相変調器２２の駆動
信号の周波数及び位相の情報を用いて他方の側波帯のみ
が評価ユニット６において評価の基準として機能するよ
うに、調整される。
なくとも１つの部分ビームにおける位相変調器２２と、
ビームを案内し、２つの部分ビームを測定量における移
動粒子に集束させ、かつ移動粒子により散乱した光とし
て部分ビームの少なくとも一構成要素を結像するための
光学手段と、一対の部分ビームから形成される散乱光を
受信するための受信器４とを有するレーザドップラー流
体速度計において、位相及び振幅に関して固定されるよ
うに結合される異なる変調周波数ω1，ω2及び振幅を有
する２つの正弦駆動信号が位相変調器２２において存在
し、１つの変調周波数ω1は第２の変調周波数ω2の整数
倍数であって、帯域フィルタ５は受信器４の下流に配置
され、帯域フィルタ５のフィルタ周波数ｆFは予想され
る最大のドップラー周波数シフトを検知可能な帯域幅を
有する変調周波数ω1，ω2の公倍数を有し、位相変調器
２２における駆動信号の振幅は、ドップラーシフトの結
果として生じる側波帯の１つが受信器４の出力信号にお
いて広範に抑圧されるとともに、位相変調器２２の駆動
信号の周波数及び位相の情報を用いて他方の側波帯のみ
が評価ユニット６において評価の基準として機能するよ
うに、調整される。
【００３３】位相変調器２２は２つの変調周波数ω1，
ω2により駆動するための２つの異なる信号路を介して
全く同一の正弦波発生器７に接続され、少なくとも１つ
の信号路に周波数分割器７１が設けられることが望まし
い。信号路には移相器が配置されている。
ω2により駆動するための２つの異なる信号路を介して
全く同一の正弦波発生器７に接続され、少なくとも１つ
の信号路に周波数分割器７１が設けられることが望まし
い。信号路には移相器が配置されている。
【００３４】評価ユニット６は測定課題に応じて異なる
構成部品を有している。散乱粒子の速度を測定する目的
では、評価ユニット６は通過する干渉縞から生じる信号
の変化を計算するカウンタを有することが好ましい。
構成部品を有している。散乱粒子の速度を測定する目的
では、評価ユニット６は通過する干渉縞から生じる信号
の変化を計算するカウンタを有することが好ましい。
【００３５】更なる順方向パルス及び逆方向パルスが必
要であれば、評価ユニット６は適正なパルスを放出する
ＰＬＬ回路を有利に有している。また、特殊なデジタル
信号プロセッサを効果的に設けることが可能である。所
定量の走査点の受信信号のアナログ・デジタル変換後、
この信号プロセッサは高速フーリエ変換を介し、この受
信信号の分光分布を決定し、変調周波数ω1，ω2の最小
公倍数に対する、この分光分布のベースラインの差周波
数をドップラー周波数として示す。これを目的として、
デジタル信号プロセッサのタイムベースは位相変調器２
２の変調周波数ω1，ω2に対して固定された割合であ
る。
要であれば、評価ユニット６は適正なパルスを放出する
ＰＬＬ回路を有利に有している。また、特殊なデジタル
信号プロセッサを効果的に設けることが可能である。所
定量の走査点の受信信号のアナログ・デジタル変換後、
この信号プロセッサは高速フーリエ変換を介し、この受
信信号の分光分布を決定し、変調周波数ω1，ω2の最小
公倍数に対する、この分光分布のベースラインの差周波
数をドップラー周波数として示す。これを目的として、
デジタル信号プロセッサのタイムベースは位相変調器２
２の変調周波数ω1，ω2に対して固定された割合であ
る。
【００３６】ＬＤＡに対して完全なる構成をなすべく、
レーザ源１の光のビームの分割及び位相変調は双方と
も、Ｙ形分岐手段２１及び電子−光学位相変調器２２の
形状にて共通のＩＯＣにおいて効果的に実施される。測
定量において複数の測定点３４を実現すべく、レーザダ
イオードの光は少なくとも二対の部分ビームに効果的に
分割され、測定点３４に関連する各対の部分ビームにお
ける１つの部分ビームは位相変調器２２を有している。
更なる測定点３４のための同等の部分ビーム対を発生さ
せるべく、更なる周波数制御のビーム分割器がＩＯＣ２
に集積されることが望ましく、更なるビーム分割周波数
ｆ1と同期式に稼働するマルチプレクサ９が、測定点３
４に関連するそれぞれの受信器４と評価ユニット６にお
ける帯域フィルタ５との間に設けられている。ＩＯＣ２
における位相変調器２２の並行配置には、隣接する位相
変調器２２が共通の電極を有するという利点がある 本発明は、電子−光学位相変調器２２によりＬＤＡにお
けるレーザ光線の出力密度を低下させるには、ヘテロダ
インインターフェロメトリーに類似した方法でドップラ
ー周波数を測定するための重畳信号を評価することが可
能でなければならない。これを目的として、本発明で
は、位相変調器２２は周波数及び位相に関して固定され
るように結合された２つの周波数により駆動され、ドッ
プラー周波数の一定範囲の期待値が、位相変調器２２の
変調周波数の最小公倍数の辺りにて帯域フィルタ５によ
り濾波される。従って、実際、受信器信号の周波数スペ
クトルＥ（ｆ0，２ｆ0，３ｆ0，…ｎｆ0，［ｎ＋１］ｆ
0，…）から周波数域＜ｆ＝ｍｆ0±Δνが濾波される。
ここで、ｍは位相変調器２２を励振する２つの変調周波
数の最小公倍数である。変調周波数間の移相により、変
調周波数の振幅は生成される側波帯Ｅm -（ｍｆ0−Δ
ν）又はＥm +（ｍｆ0−Δν）の１つが非常に広範に抑
圧されるように調整される。移動粒子の速度が導き出さ
れるドップラー周波数Δνは、残りの側波帯を変調周波
数の最小公倍数と比較することにより示される。
レーザ源１の光のビームの分割及び位相変調は双方と
も、Ｙ形分岐手段２１及び電子−光学位相変調器２２の
形状にて共通のＩＯＣにおいて効果的に実施される。測
定量において複数の測定点３４を実現すべく、レーザダ
イオードの光は少なくとも二対の部分ビームに効果的に
分割され、測定点３４に関連する各対の部分ビームにお
ける１つの部分ビームは位相変調器２２を有している。
更なる測定点３４のための同等の部分ビーム対を発生さ
せるべく、更なる周波数制御のビーム分割器がＩＯＣ２
に集積されることが望ましく、更なるビーム分割周波数
ｆ1と同期式に稼働するマルチプレクサ９が、測定点３
４に関連するそれぞれの受信器４と評価ユニット６にお
ける帯域フィルタ５との間に設けられている。ＩＯＣ２
における位相変調器２２の並行配置には、隣接する位相
変調器２２が共通の電極を有するという利点がある 本発明は、電子−光学位相変調器２２によりＬＤＡにお
けるレーザ光線の出力密度を低下させるには、ヘテロダ
インインターフェロメトリーに類似した方法でドップラ
ー周波数を測定するための重畳信号を評価することが可
能でなければならない。これを目的として、本発明で
は、位相変調器２２は周波数及び位相に関して固定され
るように結合された２つの周波数により駆動され、ドッ
プラー周波数の一定範囲の期待値が、位相変調器２２の
変調周波数の最小公倍数の辺りにて帯域フィルタ５によ
り濾波される。従って、実際、受信器信号の周波数スペ
クトルＥ（ｆ0，２ｆ0，３ｆ0，…ｎｆ0，［ｎ＋１］ｆ
0，…）から周波数域＜ｆ＝ｍｆ0±Δνが濾波される。
ここで、ｍは位相変調器２２を励振する２つの変調周波
数の最小公倍数である。変調周波数間の移相により、変
調周波数の振幅は生成される側波帯Ｅm -（ｍｆ0−Δ
ν）又はＥm +（ｍｆ0−Δν）の１つが非常に広範に抑
圧されるように調整される。移動粒子の速度が導き出さ
れるドップラー周波数Δνは、残りの側波帯を変調周波
数の最小公倍数と比較することにより示される。
【００３７】プロセスの結果として、本発明では、好適
に設計されたＬＤＡにより光散乱移動粒子の物理的値を
測定するため、ヘテロダインインターフェロメトリーの
基本原理を利用し、ＬＤＡの測定量において輝度変調さ
れた移動重畳信号を発生させることが可能であり、位相
変調器２２の単純な２倍正弦波駆動が用いられる。従っ
て、低レーザ出力（１ｍＷを下回る）及び位相変調器２
２の低駆動電圧を用いることが可能である。これにより
ＬＤＡのビーム分割及び位相変調を行う構成部品がコン
パクトな集中光学チップ（ＩＯＣ）２に実施可能になる
という更なる効果を奏するものである。
に設計されたＬＤＡにより光散乱移動粒子の物理的値を
測定するため、ヘテロダインインターフェロメトリーの
基本原理を利用し、ＬＤＡの測定量において輝度変調さ
れた移動重畳信号を発生させることが可能であり、位相
変調器２２の単純な２倍正弦波駆動が用いられる。従っ
て、低レーザ出力（１ｍＷを下回る）及び位相変調器２
２の低駆動電圧を用いることが可能である。これにより
ＬＤＡのビーム分割及び位相変調を行う構成部品がコン
パクトな集中光学チップ（ＩＯＣ）２に実施可能になる
という更なる効果を奏するものである。
【００３８】本発明によれば光散乱粒子の物理的値の測
定のための方法は、２ビームドップラー流体速度測定法
の原理に基づいて稼働する。ほぼ新規な過程であるとい
うことは、位相及び周波数に関して固定された２つの周
波数の結合を有するとともに、一方の周波数が他方の周
波数の整数倍数であるという状態を有する２周波数位相
変調を用いることと、更に、予想される最大のドップラ
ーシフトの帯域幅における変調周波数ω1，ω2の最小公
倍数の周波数における受信器信号の帯域フィルタリング
と、第２の側波帯を評価するためにドップラーシフトの
２つの生成側波帯の１つの抑圧という点にある。
定のための方法は、２ビームドップラー流体速度測定法
の原理に基づいて稼働する。ほぼ新規な過程であるとい
うことは、位相及び周波数に関して固定された２つの周
波数の結合を有するとともに、一方の周波数が他方の周
波数の整数倍数であるという状態を有する２周波数位相
変調を用いることと、更に、予想される最大のドップラ
ーシフトの帯域幅における変調周波数ω1，ω2の最小公
倍数の周波数における受信器信号の帯域フィルタリング
と、第２の側波帯を評価するためにドップラーシフトの
２つの生成側波帯の１つの抑圧という点にある。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
位相変調器の単純な駆動に基づくＬＤＡの測定量におい
て輝度変調された移動重畳信号を発生させることができ
るという優れた効果がある。
位相変調器の単純な駆動に基づくＬＤＡの測定量におい
て輝度変調された移動重畳信号を発生させることができ
るという優れた効果がある。
【図１】 本発明に基づくＬＤＡの基本構造のブロック
図。
図。
【図２】 ２周波数駆動を有する電子−光学位相変調器
を実施するためのＩＯＣの実施形態の平面図。
を実施するためのＩＯＣの実施形態の平面図。
【図３】 ２つの測定点用の本発明に基づくＬＤＡの効
果的な構成上の変形例のブロック図。
果的な構成上の変形例のブロック図。
【図４】 図３に適合するＩＯＣの構成の平面図。
４…受信器、５…帯域フィルタ、６…評価ユニット、２
２…位相変調器。
２…位相変調器。
Claims (21)
- 【請求項１】 少なくとも１つの部分ビームが位相変調
器（２２）を通過した後に少なくとも一対の干渉性の部
分ビームからの光が測定量の測定点に重畳され、散乱粒
子が測定量に存在する時に部分ビームの少なくとも構成
要素が散乱光として少なくとも１つの受信器（４）に達
するとともに、ドップラーシフトの大きさについて分析
される電気出力信号に変換される、レーザドップラー流
体速度計により光散乱移動粒子の物理的値を測定するた
めの方法において、 前記位相変調器（２２）は位相及び周波数に関して固定
されるように結合された異なる周波数ω1，ω2及び振幅
にて２つの正弦駆動信号により駆動され、１つの周波数
ω2は他方の周波数ω1の整数倍数であって、 前記２つの周波数ω1，ω2の公倍数を有するとともに、
予想される最大のドップラーシフトを検出する帯域幅を
有するフィルタ周波数ｆFは帯域フィルタ（５）により
受信器（４）の出力信号から濾波され、 駆動信号は、濾波される信号にて生じる２つの側波帯の
うちの１つが広範に抑圧され、他方の側波帯がドップラ
ーシフトを評価するために用いられるように、振幅の大
きさに関して調整されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記位相変調器（２２）の２つの駆動信
号は全く同一の正弦波発生器（７）から得られることを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 位相に関して固定されるように結合され
る位相変調器（２２）の駆動信号は移動方向を検知する
ための規定された移相を有することを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項４】 干渉性の部分ビーム及び位相変調を発生
させる目的でビームを分割することは集中光学チップ
（２）により実施されることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項５】 多重化オペレーションにおける周波数制
御の光学分岐手段（２３）により、複数の測定点（３
４）が連続的に光学的に制御され、異なる測定点（３
４）からの受信器（４）の出力信号が周波数制御の分岐
手段（２３）の駆動に関して同期的に共通の帯域フィル
タ（５）に切り換えられることを特徴とする請求項４に
記載の方法。 - 【請求項６】 前記受信器（４）の出力信号は電子ミキ
サにより濾波された後に低周波域に変換されることを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記変調周波数ω1，ω2の選択された、
詳細には最小公倍数と濾波された受信周波数との周波数
差はカウンタにより測定され、速度はカウンタ値及び受
信器（４）における散乱光模様の縞間隔から計算される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 順方向パルス又は逆方向パルスは論理回
路により変調周波数ω1，ω2の直交正弦−余弦系を濾波
された受信周波数に結合することにより、測定量におけ
る移動粒子の存在下にて発生させられ、受信信号は直交
系を走査し、移動方向は現走査値及び前走査値から明確
に決まることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 縞間隔は各々の場合において順方向パル
ス又は逆方向パルスの存在下にて配分され、散乱粒子が
移動する通路は縞間隔により増大させられる順方向パル
ス及び逆方向パルスから決定されることを特徴とする請
求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記濾波された受信信号はアナログ・
デジタル変換後に特殊な信号プロセッサにおいて処理さ
れ、この特殊な信号プロセッサは所定数の走査点から分
光分布を決め、変調周波数ω1，ω2の最小公倍数に対す
るこの分光分布のベースラインの差周波数はドップラー
周波数に対応することを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１１】 信号処理のタイムベースは変調周波数
ω1，ω2に対して固定された割合であることを特徴とす
る請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 少なくとも２つの干渉性部分ビーム
と、少なくとも１つの部分ビームにおける位相変調器
（２２）と、ビームを案内し、２つの部分ビームを測定
量における移動粒子に集束させ、かつ移動粒子により散
乱した光として部分ビームの少なくとも一構成要素を結
像するための光学手段と、一対の部分ビームから形成さ
れる散乱光を受信するための受信器（４）とを有するレ
ーザドップラー流体速度計において、 位相及び振幅に関して固定されるように結合される異な
る変調周波数ω1，ω2及び振幅を有する２つの正弦駆動
信号が位相変調器（２２）において存在し、１つの変調
周波数ω1は第２の変調周波数ω2の整数倍数であって、 帯域フィルタ（５）は受信器（４）の下流に配置され、
帯域フィルタ（５）のフィルタ周波数ｆFは予想される
最大のドップラー周波数シフトを検知可能な帯域幅を有
する変調周波数ω1，ω2の公倍数を有し、 前記位相変調器（２２）における駆動信号の振幅は、ド
ップラーシフトの結果として生じる側波帯の１つが受信
器（４）の出力信号において広範に抑圧されるととも
に、位相変調器（２２）の駆動信号の周波数及び位相の
情報を用いて他方の側波帯のみが評価ユニット（６）に
おいて評価の基準として機能するように、調整されるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項１３】 前記位相変調器（２２）は異なる変調
周波数ω1，ω2により駆動するための２つの異なる信号
路を介して全く同一の正弦波発生器（７）に接続され、
少なくとも１つの信号路は周波数分割器（７１）を有す
ることを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 信号路に移相器が配置されたことを特
徴とする請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記評価ユニット（６）は順方向パル
ス及び逆方向パルスを放出するＰＬＬ（位相同期回路）
を有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記評価ユニット（６）にカウンタが
設けられ、干渉縞の計数は間隔と関連して速度を示すこ
とを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記評価ユニット（６）はＦＦＴ（高
速フーリエ変換）に基づく特殊なデジタル信号プロセッ
サを有するとともに受信信号の分光分布を評価し、変調
周波数ω1，ω2の最小公倍数に対する分光分布のベース
ラインの差周波数はドップラー周波数に対応することを
特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１８】 レーザ源（１）から部分ビームに***
するためのＹ形分岐手段（２１）及び位相変調するため
の電子−光学位相変調器（２２）は集中光学チップ（Ｉ
ＯＣ）（２）に配置されたことを特徴とする請求項１２
に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記レーザ源（１）からの光は複数の
測定点（３４）を形成するように少なくとも二対の部分
ビームに分割され、測定点（３４）に関連する各対の部
分ビームにおける１つの部分ビームは位相変調器（２
２）を有することを特徴とする請求項１８に記載の装
置。 - 【請求項２０】 前記ＩＯＣ（２）は更なる測定点（３
４）のための同等の部分ビームを発生させるための更な
る周波数制御された分岐手段（２３）を有し、更なるビ
ーム分割周波数ｆ1と同期式に稼働されるマルチプレク
サ（９）がそれぞれの受信器（４）と帯域フィルタ
（５）との間に配置されたことを特徴とする請求項１８
に記載の装置。 - 【請求項２１】 ２つの位相変調器（２２）はそれぞれ
の場合において電極を共有することを特徴とする請求項
１９及び請求項２０のいずれか１項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19537647-1 | 1995-10-10 | ||
| DE19537647A DE19537647C1 (de) | 1995-10-10 | 1995-10-10 | Verfahren und Anordnung zur Messung physikalischer Größen von lichtstreuenden bewegten Teilchen mittels eines Laser-Doppler-Anemometers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113530A true JPH09113530A (ja) | 1997-05-02 |
| JP2834709B2 JP2834709B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=7774447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8096594A Expired - Lifetime JP2834709B2 (ja) | 1995-10-10 | 1996-04-18 | レーザドップラー流体速度計により光散乱移動粒子の物理的値を測定するための方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5781283A (ja) |
| EP (1) | EP0768531B1 (ja) |
| JP (1) | JP2834709B2 (ja) |
| CN (1) | CN1150650A (ja) |
| AT (1) | ATE177209T1 (ja) |
| CA (1) | CA2175292A1 (ja) |
| DE (2) | DE19537647C1 (ja) |
| DK (1) | DK0768531T3 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19742608C2 (de) * | 1997-09-26 | 1999-09-09 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren und Anordnung zur Auswertung von Laser-Doppler-Signalen |
| US6177983B1 (en) * | 1998-09-17 | 2001-01-23 | Microtrac, Inc. | Method and system for the measurement of specific characteristics of small particles |
| DE19932870A1 (de) * | 1999-07-09 | 2001-04-05 | Friedrich Schiller Uni Jena Bu | Vorrichtung zur optischen Partikel- und Partikelströmungsanalyse |
| GB0128588D0 (en) * | 2001-11-29 | 2002-01-23 | Qinetiq Ltd | Coherent laser radar apparatus |
| JP2006513399A (ja) * | 2002-05-29 | 2006-04-20 | ケント・エル・デインズ | レーザ出力の周波数変調を用いて速度を測定するためのシステム及び方法 |
| US8432536B1 (en) * | 2010-01-28 | 2013-04-30 | Exelis, Inc. | Multi-functional optical links |
| CN103116035B (zh) * | 2013-01-23 | 2014-11-05 | 杭州电子科技大学 | 基于嵌入式双芯pcf的mems多普勒测速方法和装置 |
| CN103472255B (zh) * | 2013-09-16 | 2017-01-18 | 南京牧镭激光科技有限公司 | 全光纤多普勒相干激光雷达风速测量装置 |
| CN105823903A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-08-03 | 西安近代化学研究所 | 一种推进剂装药排气羽流流速测量方法 |
| CN110687546A (zh) * | 2018-07-05 | 2020-01-14 | 北京微秒光电技术有限公司 | 一种采用相位调制器的双光束激光多普勒测速*** |
| DE102020126735A1 (de) | 2020-10-12 | 2022-04-14 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Doppler-LiDAR |
| CN114152778B (zh) * | 2021-12-23 | 2022-09-13 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于铌酸锂调制器的激光多普勒测速仪的校准装置及方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS502075A (ja) * | 1973-05-09 | 1975-01-10 | ||
| GB1463983A (en) * | 1973-11-13 | 1977-02-09 | Nat Res Dev | Laser doppler velocimeter |
| EP0333905A1 (de) * | 1988-03-25 | 1989-09-27 | Dietrich Dr. Dopheide | 4PI-Laser-Doppler -Anemometer (LDA) zur Messung von Geschwindigkeiten bewegter Messobjekte |
| DE3820654A1 (de) * | 1988-06-18 | 1989-12-21 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des vorzeichens der richtung einer teilchenstroemung |
| FR2640755B1 (fr) * | 1988-12-15 | 1991-03-22 | Crouzet Sa | Anemometre laser a plusieurs directions de mesure |
| DE3923502A1 (de) * | 1989-07-15 | 1991-01-24 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Elektrooptische modulations- und demodulationseinrichtung |
| KR920006927A (ko) * | 1990-09-12 | 1992-04-28 | 이헌조 | 헤드폰 스테레오의리모트 콘트롤 실현방법 |
| JP3077266B2 (ja) * | 1991-06-25 | 2000-08-14 | ソニー株式会社 | レーザドップラ速度計 |
| DE4128966A1 (de) * | 1991-09-02 | 1993-03-04 | Fromund Prof Dr Ing Hock | Verfahren und anordnung zur doppler-velocimetrie mit lichtwellenlaengenunabhaengiger laengenmassverkoerperung |
| DE4130627A1 (de) * | 1991-09-14 | 1993-03-18 | Dopheide Dietrich | Verfahren zur richtungserkennung in der kreuzstrahl-laser-doppler-velocimetrie mittels brillouin-frequenzshift |
| EP0636858A1 (de) * | 1993-07-31 | 1995-02-01 | JENOPTIK GmbH | Phasenmoduliertes Interferometer |
-
1995
- 1995-10-10 DE DE19537647A patent/DE19537647C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-18 DE DE59601375T patent/DE59601375D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-18 AT AT96104279T patent/ATE177209T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-03-18 EP EP96104279A patent/EP0768531B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-18 DK DK96104279T patent/DK0768531T3/da active
- 1996-04-18 JP JP8096594A patent/JP2834709B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-25 CN CN96106171A patent/CN1150650A/zh active Pending
- 1996-04-29 CA CA002175292A patent/CA2175292A1/en not_active Abandoned
- 1996-05-10 US US08/644,334 patent/US5781283A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59601375D1 (de) | 1999-04-08 |
| EP0768531B1 (de) | 1999-03-03 |
| DE19537647C1 (de) | 1997-04-10 |
| CA2175292A1 (en) | 1997-04-11 |
| EP0768531A1 (de) | 1997-04-16 |
| ATE177209T1 (de) | 1999-03-15 |
| CN1150650A (zh) | 1997-05-28 |
| DK0768531T3 (da) | 1999-09-27 |
| US5781283A (en) | 1998-07-14 |
| JP2834709B2 (ja) | 1998-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3279116B2 (ja) | レーザドップラ流速計 | |
| CA1211544A (en) | Light frequency change detecting method and apparatus | |
| US7038788B2 (en) | Angle-of-rotation measuring device and angle-of-rotation measuring method | |
| JP2834709B2 (ja) | レーザドップラー流体速度計により光散乱移動粒子の物理的値を測定するための方法及び装置 | |
| GB2305239A (en) | Hetrodyne-interferometer arrangement having variable frequency lasers | |
| US11415406B2 (en) | Single sideband frequency modulated laser measurement for detecting a difference in a propagation distance | |
| US5774218A (en) | Laser Doppler velocimeter with electro-optical crystal | |
| KR900005640B1 (ko) | 변위의 광학적 측정방법 및 측정장치 | |
| JP3264463B2 (ja) | 光散乱媒体の吸光計測装置 | |
| GB2183956A (en) | Laser doppler velocimeter | |
| JPH052075A (ja) | レーザドツプラ速度計 | |
| JPH02140638A (ja) | 後方散乱光測定装置 | |
| JP2521872B2 (ja) | 周波数変調光ファイバ変位測定装置 | |
| JP7202044B1 (ja) | レーザドップラ速度計 | |
| JPH06323810A (ja) | マルチプローブ変位測定装置 | |
| JP2664255B2 (ja) | 光スペクトラム分析装置 | |
| JP3605881B2 (ja) | 速度センサヘッド及び速度計測装置 | |
| Onodera et al. | Fringe counting method for synthetic phase with frequency-modulated laser diodes | |
| EP0179151A1 (en) | Sample signal for interferogram generation and method for obtaining same | |
| JP3341413B2 (ja) | 光ドップラ速度計 | |
| Bauer et al. | Integrated optics in laser Doppler metrology | |
| SU1254313A1 (ru) | Лазерный измеритель вибрации | |
| RU2038616C1 (ru) | Способ определения времени распространения оптических колебаний | |
| JP3341412B2 (ja) | 光ドップラ速度計 | |
| Dändliker | Measuring displacement, velocity and vibration by laser interferometry |