JPH10122947A - Measuring instrument using laser - Google Patents
Measuring instrument using laserInfo
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はレーザー利用測定器に
関するもので、特に運動する物体の速度または振動をド
ップラー効果を利用して測定するものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser-based measuring instrument, and more particularly to a laser-based measuring instrument which measures the speed or vibration of a moving object using the Doppler effect.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ドップラー効果を利用したレーザー利用
測定器は良く知られている。測定レーザー光を運動する
物体に照射した場合、当該物体からの反射レーザー光に
は当該物体の運動に伴うドップラー効果による周波数シ
フトが付加される。この反射レーザー光と参照レーザー
光とを例えば光学的に干渉させるとともに電気信号に変
換する。この電気信号はドップラー効果による周波数シ
フト量を表わすものであるので、この電気信号を所定の
方法で処理することにより物体の運動を測定することが
できる。2. Description of the Related Art A laser-based measuring instrument utilizing the Doppler effect is well known. When a measuring laser beam is applied to a moving object, a frequency shift due to the Doppler effect accompanying the motion of the object is added to the reflected laser beam from the object. The reflected laser light and the reference laser light are optically interfered, for example, and are converted into electric signals. Since the electric signal indicates the amount of frequency shift due to the Doppler effect, the motion of the object can be measured by processing the electric signal by a predetermined method.
【０００３】従来、この種レーザー利用測定器を用いて
物体すなわち測定対象の運動を測定しようとする場合、
レーザー利用測定器自身を除振台に設置する方法が一般
的であった。レーザー利用測定器の設置場所の振動等が
測定結果に悪影響を与えるからである。Conventionally, when it is intended to measure the motion of an object, that is, the object to be measured, using a laser-based measuring instrument of this type,
It was common to install the laser-based measuring instrument itself on a vibration isolation table. This is because vibrations or the like at the place where the laser-based measuring instrument is installed adversely affect the measurement results.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この場合、屋外の例え
ば建造物の振動等を測定する場合、除振台を設置するこ
とが困難であり、結局複数のレーザー利用測定器を用い
てレーザー利用測定器の設置場所の振動等を相殺するよ
うに各レーザー利用測定器を配置する方法が用いられて
いた。これは複数のレーザー利用測定器を用いることと
なり、測定のためのコストが大きくなるとともに各レー
ザー利用測定器の配置などに工夫しなければならないと
いう不都合があった。この発明は、この点に鑑みなされ
たものである。In this case, it is difficult to install an anti-vibration table when measuring the vibration of a building outdoors, for example. A method of arranging each laser-based measuring device so as to cancel vibrations or the like at the installation place of the device has been used. This requires the use of a plurality of laser-based measuring instruments, which increases the cost for the measurement, and has the disadvantage that the arrangement of the laser-based measuring instruments must be devised. The present invention has been made in view of this point.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、測定レーザー光と参照レーザー光とを発生する
レーザー光発生部、このレーザー光発生部により生ぜら
れた測定レーザー光を測定対象に照射するための照射
部、この照射部からの測定レーザー光を測定対象に照射
した際の当該測定対象の運動に伴うドップラシフト量が
付加された反射レーザー光を取得するための取得部、こ
の反射レーザー光と上記参照レーザー光とを利用して当
該測定対象の運動を表わす信号を出力する信号出力部と
を有したレーザー利用測定器において、少なくとも上記
照射部と上記取得部を同一の筐体内に設置するとともに
この筐体の運動を測定するためのセンサを該筐体内に設
け、上記信号出力部の出力信号が当該筐体の運動を差し
引いたものとなるよう上記センサにより測定された筐体
の運動を上記信号出力部に出力するよう構成した。Therefore, according to the present invention, a laser beam generating section for generating a measuring laser beam and a reference laser beam, and a measuring laser beam generated by the laser beam generating section is irradiated on a measuring object. An irradiating unit for performing the measurement, a measuring laser beam from the irradiating unit, and an obtaining unit for obtaining a reflected laser light to which a Doppler shift amount accompanying a movement of the measuring object when the measuring object is irradiated, the reflected laser In a laser-based measuring instrument having a signal output unit that outputs a signal representing the motion of the measurement object using light and the reference laser light, at least the irradiation unit and the acquisition unit are installed in the same housing. In addition, a sensor for measuring the movement of the housing is provided in the housing, and the output signal of the signal output unit is obtained by subtracting the movement of the housing. The movement of the measured body by the sensor is configured to output to the signal output unit.
【０００６】[0006]
【作用】レーザー利用測定器筐体内に、この筐体の運動
を測定するセンサを設け、レーザー利用測定器自身の運
動を測定し、レーザー利用測定器の出力する測定結果が
このレーザー利用測定器自身の運動を含まないよう差し
引くよう構成しているので、１台のレーザー利用測定器
のみで測定対象の運動のみを取り出すことができる。[Function] A sensor for measuring the movement of the housing is provided in the housing of the laser-based measuring instrument, the movement of the laser-based measuring instrument itself is measured, and the measurement result output from the laser-based measuring instrument is the laser-based measuring instrument itself. Since the movement is subtracted so as not to include the movement, only the movement of the measurement target can be extracted with only one laser-based measuring instrument.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。ここで、図１はこの発明に係わるレーザー利用
測定器の構成を示す構成ブロック図であり、図２は図１
のレーザー利用測定器の調整の一例を示す模式図であ
る。図において、１００はレーザー利用測定器の本体筐
体、２００は信号出力部、３００は測定対象である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a configuration block diagram showing a configuration of a laser-based measuring instrument according to the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of adjustment of the laser-based measuring device of FIG. In the figure, 100 is a main body housing of a laser-based measuring instrument, 200 is a signal output unit, and 300 is an object to be measured.
【０００８】図１を参照する。本体筐体１００内には、
レーザー光源１０１、第１のビームスプリッタ１０２、
第２のビームスプリッタ１０３、λ／４波長板１０４、
ミラー１０５、ＡＯＭドライバー１０６、ＡＯＭ１０
７、第３のビームスプリッタ１０８、光−電気変換器１
０９及び加速度センサ１１０が設置されている。また、
信号出力部２００は、積分回路２０１、増幅器２０２、
Ｆ／Ｖ変換器２０３及び差動増幅器２０４を有してい
る。Referring to FIG. In the main body housing 100,
A laser light source 101, a first beam splitter 102,
A second beam splitter 103, a λ / 4 wavelength plate 104,
Mirror 105, AOM driver 106, AOM10
7. Third beam splitter 108, optical-electrical converter 1
09 and an acceleration sensor 110 are provided. Also,
The signal output unit 200 includes an integrating circuit 201, an amplifier 202,
An F / V converter 203 and a differential amplifier 204 are provided.
【０００９】筐体１００内のレーザー光源１０１は周波
数ｆのレーザー光を発生する。このレーザー光は第１の
ビームスプリッタ１０２により、測定レーザー光と参照
レーザー光に分岐される。測定レーザー光は第２のビー
ムスプリッタ１０３、λ／４波長板１０４及び図示しな
いレンズを介して測定対象３００に照射される。したが
って、この実施例装置では、これらが測定レーザー光の
照射部を構成する。A laser light source 101 in a housing 100 generates a laser beam having a frequency f. This laser light is split by the first beam splitter 102 into a measurement laser light and a reference laser light. The measurement laser beam is applied to the measurement object 300 via the second beam splitter 103, the λ / 4 wavelength plate 104, and a lens (not shown). Therefore, in the apparatus of this embodiment, these constitute the irradiation part of the measurement laser beam.
【００１０】今、測定対象３００が振動しているとする
と、この測定対象により反射される反射レーザー光には
ドップラーシフトが付加される。このドップラーシフト
が±ｆ１であるとすると、この反射レーザー光はｆ±ｆ
１と表わすことができる。そして、この反射レーザー光
は、測定レーザー光と同一の経路を逆行し第２のビーム
スプリッタ１０３により折り曲げられミラー１０５を経
て第３のビームスプリッタ１０８に導入される。したが
って、この実施例装置では、これらが反射レーザー光の
取得部を構成する。Assuming that the measuring object 300 is vibrating, a Doppler shift is added to the reflected laser light reflected by the measuring object. Assuming that the Doppler shift is ± f1, the reflected laser light is f ± f
It can be expressed as 1. Then, the reflected laser light travels in the same path as the measurement laser light in the reverse direction, is bent by the second beam splitter 103, and is introduced into the third beam splitter 108 via the mirror 105. Therefore, in the device of this embodiment, these constitute the reflected laser light acquisition unit.
【００１１】第１のビームスプリッタ１０２により分岐
されたもう一つのレーザー光である参照レーザー光はＡ
ＯＭ１０７に導入される。このＡＯＭ１０７はＡＯＭド
ライバー１０６により駆動される。したがって、この参
照レーザー光はＡＯＭ１０７にて変調され周波数ｆ±ｆ
０に調整された後、第３のビームスプリッタ１０８に導
入される。A reference laser beam, which is another laser beam split by the first beam splitter 102, is A
Introduced to OM107. The AOM 107 is driven by the AOM driver 106. Therefore, this reference laser light is modulated by the AOM 107 and the frequency f ± f
After being adjusted to 0, it is introduced into the third beam splitter 108.
【００１２】第３のビームスプリッタ１０８は、参照レ
ーザー光と反射レーザー光とを光学的に干渉させるもの
として作用する。したがって、この第３のビームスプリ
ッタ１０８の後段ではｆ０±ｆ１のビート周波数を持つ
レーザー光となる。このレーザー光は、光／電気変換器
１０９によりｆ０±ｆ１の周波数を持つ電気信号に変換
される。そして、信号出力部２００内のＦ／Ｖ（周波数
／電圧）変換器２０３に導入され、測定対象の運動状態
が電圧信号として取り出される。The third beam splitter 108 acts as an optical interference between the reference laser beam and the reflected laser beam. Therefore, a laser beam having a beat frequency of f0 ± f1 is provided after the third beam splitter 108. This laser light is converted by the optical / electrical converter 109 into an electric signal having a frequency of f0 ± f1. Then, the signal is introduced into an F / V (frequency / voltage) converter 203 in the signal output unit 200, and the motion state of the measurement target is extracted as a voltage signal.
【００１３】以上の構成及び動作は従来のレーザー利用
測定器と同一であるが、この実施例装置では、本体筐体
１００内に加速度センサ１１０を設置している。この加
速度センサ１１０の出力は、信号出力部２００の積分回
路２０１に導入され速度に対応した電圧信号として取り
出される。そして、増幅器２０２により所定増幅された
後、差動増幅器２０３の一方の負側端子に導入される。The above configuration and operation are the same as those of a conventional laser-based measuring instrument. However, in this embodiment, an acceleration sensor 110 is installed in a main body housing 100. The output of the acceleration sensor 110 is introduced into the integration circuit 201 of the signal output unit 200 and is taken out as a voltage signal corresponding to the speed. Then, after a predetermined amplification by the amplifier 202, it is introduced to one negative terminal of the differential amplifier 203.
【００１４】また、この差動増幅器の正側端子には、Ｆ
／Ｖ変換器２０３の出力が導入される。Ｆ／Ｖ変換器２
０３の出力には測定対象の運動成分と本体筐体１００の
運動成分とが重畳されたものとなっている。この差動増
幅器２０４は、Ｆ／Ｖ変換器２０３の出力から本体筐体
１００内に設けられた加速度センサ１０９に基づく本体
筐体１００の運動成分を差し引く作用を成すものであ
る。したがって、この差動増幅器２０４出力が測定対象
３００の運動成分のみを表わすものとなる。The positive terminal of this differential amplifier is
The output of the / V converter 203 is introduced. F / V converter 2
The motion component of the object to be measured and the motion component of the main body casing 100 are superimposed on the output of 03. The differential amplifier 204 has a function of subtracting the motion component of the main body casing 100 based on the acceleration sensor 109 provided in the main body casing 100 from the output of the F / V converter 203. Therefore, the output of the differential amplifier 204 represents only the motion component of the measurement target 300.
【００１５】ところで、この実施例装置において、正確
な測定を行うために、信号出力部２００の積分回路２０
１後段の増幅器２０２のゲイン調整を行う必要がある。
この調整は、図２に示す方法で行うことができる。すな
わち、この発明のレーザー利用測定器を用いて除振台４
００に載せられた固定物３０１の測定を行う。そして、
レーザー利用測定器に振動を与える。In the apparatus of this embodiment, in order to perform accurate measurement, the integration circuit 20 of the signal output unit 200 is used.
It is necessary to adjust the gain of the amplifier 202 at the subsequent stage.
This adjustment can be performed by the method shown in FIG. That is, using the laser-based measuring device of the present invention,
The measurement of the fixed object 301 placed on 00 is performed. And
Vibration is applied to the laser-based measuring instrument.
【００１６】固定物３０１は測定方向に振動していない
ので、この固定物３０１の反射によるドップラーシフト
はないがレーザー利用測定器自身の振動によるシフトが
生じる。したがって、図１のＦ／Ｖ変換器２０３の出力
はこのレーザー利用測定器そのものの振動を表わすもの
となる。Since the fixed object 301 does not vibrate in the measurement direction, there is no Doppler shift due to the reflection of the fixed object 301 but a shift occurs due to the vibration of the laser-based measuring instrument itself. Therefore, the output of the F / V converter 203 in FIG. 1 represents the vibration of the laser-based measuring instrument itself.
【００１７】一方、本体筐体１００内の加速度センサ１
０９はレーザー利用測定器そのものの振動により所定の
出力を発する。この出力は積分回路２０１を介して増幅
器２０２により増幅される。On the other hand, the acceleration sensor 1
09 emits a predetermined output by the vibration of the laser-based measuring instrument itself. This output is amplified by the amplifier 202 via the integration circuit 201.
【００１８】Ｆ／Ｖ変換器２０３の出力と増幅器２０２
の出力は差動増幅器２０４に導入される。この時の差動
増幅器の出力が０（ゼロ）となるように、増幅器２０２
のゲインを設定すればよい。The output of the F / V converter 203 and the amplifier 202
Is supplied to a differential amplifier 204. At this time, the amplifier 202 is set so that the output of the differential amplifier becomes 0 (zero).
May be set.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上、この発明によれば、屋外の建造物
等の振動を測定する場合等においても、１台のレーザー
利用測定器により、目的物の運動状態のみを取り出すこ
とができる。As described above, according to the present invention, even when measuring the vibration of an outdoor building or the like, it is possible to take out only the motion state of the target object using a single laser-based measuring instrument.
【図１】本発明の１実施例を示すレーザー利用測定器の
構成ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a laser-based measuring instrument according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のレーザー利用測定器の調整方法の一例を
示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of an adjustment method of the laser-based measuring instrument of FIG.
１００：本体筐体 ２００：信号出力部 ３００：測定
対象 １０９：加速度センサ ２０１：積分回路 ２０２：増
幅器 ２０４：差動増幅器100: body housing 200: signal output unit 300: measurement target 109: acceleration sensor 201: integrating circuit 202: amplifier 204: differential amplifier
Claims (1)
するレーザー光発生部、このレーザー光発生部により生
ぜられた測定レーザー光を測定対象に照射するための照
射部、この照射部からの測定レーザー光を測定対象に照
射した際の当該測定対象の運動に伴うドップラシフト量
が付加された反射レーザー光を取得するための取得部、
この反射レーザー光と上記参照レーザー光とを利用して
当該測定対象の運動を表わす信号を出力する信号出力部
とを有したレーザー利用測定器において、 少なくとも上記照射部と上記取得部を同一の筐体内に設
置するとともにこの筐体の運動を測定するためのセンサ
を当該筐体内に設け、上記信号出力部の出力信号が当該
筐体の運動を差し引いたものとなるよう上記センサによ
り測定された筐体の運動を上記信号出力部に出力するよ
う構成したことを特徴とするレーザー利用測定器。1. A laser beam generating section for generating a measuring laser beam and a reference laser beam, an irradiating section for irradiating a measuring laser beam generated by the laser beam generating section onto an object to be measured, and measurement from the irradiating section. An acquisition unit for acquiring a reflected laser light to which a Doppler shift amount accompanying the movement of the measurement target when the measurement target is irradiated with the laser light,
In a laser-based measuring instrument having a signal output unit that outputs a signal representing the motion of the measurement object using the reflected laser light and the reference laser light, at least the irradiation unit and the acquisition unit are in the same casing. A sensor installed in the body and for measuring the movement of the housing is provided in the housing, and the housing is measured by the sensor so that an output signal of the signal output unit is obtained by subtracting the movement of the housing. A laser-based measuring device configured to output body movement to the signal output unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29968896A JPH10122947A (en) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | Measuring instrument using laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29968896A JPH10122947A (en) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | Measuring instrument using laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122947A true JPH10122947A (en) | 1998-05-15 |
Family
ID=17875769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29968896A Pending JPH10122947A (en) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | Measuring instrument using laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122947A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004184377A (en) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Railway Technical Res Inst | Identification method and device by noncontact measurement of vibration characteristic of structure |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP29968896A patent/JPH10122947A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004184377A (en) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Railway Technical Res Inst | Identification method and device by noncontact measurement of vibration characteristic of structure |
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