測定原理

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LSV-065センサおよびLSV-026センサの内部において、ブラッグセルはレーザダイオードの光をビーム2本に分割し、1本のビームに対し、40 MHzの周波数シフトを加えます。

周波数安定化レーザダイオード(ドイツ特許)、高感度APD(アバランシュフォトダイオード)検出器および光周波数シフタ(ブラッグセル)を内蔵するセンサヘッド

分割ビーム2本は、移動中の表面上において角度jで交差し、そこで明色および暗色のフリンジパターンを形成します。このフリンジパターンの間を通って移動する材料から光が散乱しますが、この散乱光に対して、材料の速度に比例する周波数による強度変調が起こります。散乱光の一部は、受光レンズによって集められ、光検出器によって電気信号に変換されます。周波数オフセット(この場合40 MHz)は、散乱光に対するFM(周波数変調)搬送波として機能するので特に重要です。

フリンジパターン

40 MHz搬送波によって、LSVは運動方向と絶対0速度(すなわち、検出信号がちょうど40 MHzに等しい場合に、表面が停止しているとLSV-6200コントローラが認識する)とを測定することができます。投影されるフリンジパターンの間隔はレーザビームの交差角度と安定化ダイオードレーザ(ヨーロッパ特許0152916号)の波長だけによって決まるので、測定精度が環境の影響によって低下することはありません。校正後のフリンジ間隔は、測定対象物が(光学装置の被写体深度限界値以内で)近寄っても遠ざかっても、保持されます。

LSVの検出器信号は、バーストを特徴としています。すなわち、この信号は、時間的に連続しておらず、干渉性振動周期(いわゆるバースト)をいくつか伴う短い部分が複数集まって構成されているにすぎません。したがって、バーストの持続する間でなければ、瞬時周波数を正確に決定することはできません。バーストの持続時間は未知であり、また信号の振幅は大きく変動するので、信頼性の高い測定方法を実現するためには、高度な信号調節アルゴリズムが必要になります。

ポリテックは、材料の散乱特性に左右されずに連続振幅を信号に加えるために自動表面適応(ASA)アルゴリズムを開発しました。

ポリテックの高速バースト検出器(FBD)の回路は、まずドップラ周波数(すなわち、速度)を特定し、その後、即座にA/Dを調節することによってドップラバーストの情報量を最大化し、精度を最適化します。

 

速度ゼロでは、周波数スペクトルのピークは40 MHzになります。この周波数シフトによって、ゼロ速度および負の速度まで測定することが可能になります。

40 MHz未満の周波数は負の速度に対応し、40 MHzを上回る周波数は正の速度に対応します。最大許容ドップラ周波数は、±4.8 MHzです。

 

周波数/ 速度グラフ

 

周波数を正確に測定した後、コントローラは次の式によって速度を計算します:

vp = fD * Ds,   Ds = フリンジ間隔

速度を時間で積分すると、長さが算定できます。これらの値は前面パネルに表示され、データ取得用およびデータ制御用のシステム出力として利用できます。


 
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