JPH0455270B2 - - Google Patents
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- JPH0455270B2 JPH0455270B2 JP24044486A JP24044486A JPH0455270B2 JP H0455270 B2 JPH0455270 B2 JP H0455270B2 JP 24044486 A JP24044486 A JP 24044486A JP 24044486 A JP24044486 A JP 24044486A JP H0455270 B2 JPH0455270 B2 JP H0455270B2
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- frequency
- doppler
- rotating body
- rotational
- signal
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光のドツプラ効果を利用して、音
響機器、情報機器、工作機械等の回転体の回転速
度、回転ムラを計測する回転ムラ測定器に関する
ものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention utilizes the Doppler effect of light to measure the rotational speed and rotational unevenness of rotating bodies such as audio equipment, information equipment, machine tools, etc. It is related to measuring instruments.
音響機器であるレーコードプレーヤ、テープレ
コーダ、VTRの回転ムラは録音、録画、再生時
の音質、画質を左右する重要な要素であり、回転
ムラいわゆるワウ・フラツタの良し悪しがこれら
機器の商品価値を決定する。
The rotational unevenness of audio equipment such as recorder players, tape recorders, and VTRs is an important factor that affects the sound quality and image quality during recording, recording, and playback. decide.
したがつて、このような分野における、回転速
度、回転ムラの測定はこれら機器の検査等に必要
不可欠なものとなつている。 Therefore, in such fields, measurement of rotational speed and rotational unevenness has become indispensable for inspection of these devices.
一般に、回転ムラは、第(1)式に示すワウ・フラ
ツタW/Fという指標で示される。 Generally, rotational unevenness is expressed by an index called wow/flatter W/F shown in equation (1).
W/F=ΔV/V×100=Δf/f×100(%)……(1
)
ここで
V;回転速度(m/分)
ΔV; 回転ムラ速度(m/分)
;回転速度に応じた周波数、Δ;周波数変
調量
第(1)式は、回転速度Vに対する回転ムラ速度
ΔVの比の百分率で示され、通常周波数成分とし
て0.2Hz以上の回転ムラ速度について評価される。 W/F=ΔV/V×100=Δf/f×100(%)……(1
) Here, V: Rotational speed (m/min) ΔV: Rotational unevenness speed (m/min); Frequency according to the rotational speed, Δ: Frequency modulation amount Equation (1) is the rotational unevenness speed ΔV with respect to the rotational speed V. It is expressed as a percentage of the ratio of , and is usually evaluated for rotational unevenness speed of 0.2Hz or more as a frequency component.
回転速度V(m/分)は、1分間当たりの回転
数N(rpm)の形で求める必要があり、回転数N
(rpm)と回転速度V(m/分)の関係は第(2)式で
示される。 The rotational speed V (m/min) must be determined in the form of the number of revolutions per minute N (rpm), and the number of revolutions N
The relationship between (rpm) and rotational speed V (m/min) is shown by equation (2).
N=V/2πr ……(2)
ここで、r:回転半径(m)
第2図は、従来の非接触光学式速度センサを用
い、回転体の回転ムラを計測する回転ムラ測定器
を示す構成図であり、1はモータまたはモータ等
に直結して回転する回転体、2はレーザ装置、3
はレーザ装置2からのレーザ光を二分割するビー
ムスプリツタ、4a,4b,4cはレーザ光の方
向を変えるためのミラー、5は回転体1から散乱
された光を受信するためのレンズ、6は受信光を
電気信号に変換する光検出器、7は交流増幅器、
8は周波数追跡器、9は周波数追跡器8の出力周
波数をこの周波数に比例したアナログ電圧に変換
する周波数−電圧変換器(以下F−V変換器とい
う。)、10は周波数追跡器8の出力パルス周波数
をカウントする周波数カウンタ、11はF−V変
換器9の出力電圧を図示していない弁別器を介し
て入力する割算器である。 N=V/2πr...(2) Here, r: radius of rotation (m) Figure 2 shows a rotational unevenness measuring device that uses a conventional non-contact optical speed sensor to measure rotational unevenness of a rotating body. This is a configuration diagram, in which 1 is a motor or a rotating body that is directly connected to a motor, etc., 2 is a laser device, and 3 is a rotating body that is directly connected to a motor or the like and rotates.
is a beam splitter that splits the laser beam from the laser device 2 into two; 4a, 4b, and 4c are mirrors for changing the direction of the laser beam; 5 is a lens for receiving the light scattered from the rotating body 1; 6 is a photodetector that converts received light into an electrical signal, 7 is an AC amplifier,
8 is a frequency tracker, 9 is a frequency-voltage converter (hereinafter referred to as an F-V converter) that converts the output frequency of the frequency tracker 8 into an analog voltage proportional to this frequency, and 10 is the output of the frequency tracker 8 A frequency counter 11 counts the pulse frequency, and a divider 11 inputs the output voltage of the F-V converter 9 via a discriminator (not shown).
以上の構成の回転ムラ測定器において、レーザ
装置2から発信したレーザ光はビームスプリツタ
3で二分割され、一方のレーザビームはミラー4
b,4cで、他方のレーザビームはミラー4aで
方向を変えて、回転体1上の回転半径r(m)に
交差させて照射すると、各々の照射ビームに対応
した回転体1の散乱光の波長は回転体1の回転半
径r(m)における回転速度V(m/分)に応じて
いわゆるドツプラシフトを起こす。 In the rotational unevenness measuring device having the above configuration, the laser beam emitted from the laser device 2 is split into two by the beam splitter 3, and one laser beam is split into two by the mirror 4.
In b and 4c, the other laser beam changes its direction with a mirror 4a and irradiates the rotating body 1 so as to intersect the radius of rotation r (m), so that the scattered light of the rotating body 1 corresponding to each irradiation beam is The wavelength undergoes a so-called Doppler shift depending on the rotation speed V (m/min) at the rotation radius r (m) of the rotating body 1.
この二つの正負のドツプラシフトを受けた散乱
光をレンズ5で集光し光検出器6に導き電気信号
に変換すると、この電気信号の中には、受信光の
強さに比例する直流信号と第(3)式に示すドツプラ
周波数fdの交流信号(以下ドツプラ信号という)
が存在する。 When the scattered light that has undergone the two positive and negative Doppler shifts is focused by a lens 5, guided to a photodetector 6, and converted into an electrical signal, this electrical signal contains a DC signal proportional to the intensity of the received light, and a DC signal proportional to the intensity of the received light. AC signal with Doppler frequency fd shown in equation (3) (hereinafter referred to as Doppler signal)
exists.
fd=2V/λ・sinψ/2 ……(3)
ここに
V:回転体の回転半径r(m)における回転速
度
λ:レーザ光の波長
ψ:二つの照射ビームの交差角
光検出器6で電気信号に変換されたドツプラ信
号は、微弱で且つS/Nが低いため交流増幅器7
で増幅され、周波数追跡器8でS/N改善すると
第(3)式に示す回転体1の回転半径r(m)におけ
る回転速度Vに比例したドツプラ周波数dがパ
ルス信号として検出できる。回転速度Vの中の回
転ムラ速度ΔVは、周波数追跡器8のドツプラ周
波数fdの中の周波数変調量Δrdとして検出され
る。 fd=2V/λ・sinψ/2 ...(3) where V: Rotation speed of rotating body at rotation radius r (m) λ: Wavelength of laser light ψ: Crossing angle of two irradiation beams At photodetector 6 The Doppler signal converted into an electrical signal is weak and has a low S/N, so it is not connected to the AC amplifier 7.
When the S/N is improved by the frequency tracker 8, a Doppler frequency d proportional to the rotational speed V at the rotation radius r (m) of the rotating body 1 as shown in equation (3) can be detected as a pulse signal. The rotational unevenness speed ΔV in the rotational speed V is detected as the frequency modulation amount Δrd in the Doppler frequency fd of the frequency tracker 8.
この周波数変調信号である周波数追跡器8の出
力信号F−V変換器9に入力すると、F−V変換
器9の出力はドツプラ周波数dに比例した大き
さの直流電圧Eとその直流電圧Eを中心に回転ム
ラの大きさに比例して上下する交流電圧ΔEの両
方を重畳したアナログ信号となる。F−V変換器
9の出力は図示していない弁別器により直流電圧
Eと交流電圧ΔEとが弁別され、割算器11に入
力される。 When the output signal of the frequency tracker 8, which is this frequency modulation signal, is input to the F-V converter 9, the output of the F-V converter 9 is a DC voltage E proportional to the Doppler frequency d and the DC voltage E. It becomes an analog signal in which both AC voltage ΔE, which increases and decreases in proportion to the magnitude of rotational unevenness, are superimposed at the center. The output of the F-V converter 9 is discriminated into a DC voltage E and an AC voltage ΔE by a discriminator (not shown), and is input to a divider 11.
一方周波数追跡器8の出力信号は、周波数カウ
ンタ10にも接続されており、ドツプラ周波数
dを計数表示し直読できるようになつている。 On the other hand, the output signal of the frequency tracker 8 is also connected to a frequency counter 10, and is connected to the Doppler frequency
d is displayed as a count so that it can be read directly.
割算器11は上記弁別器で弁別された交流電圧
ΔEを直流電圧Eで割算することにより回転ムラ
速度ΔV成分を第(1)式に示すように回転速度Vと
の比較関係で取り出すようになつているので、回
転体1の回転ムラ速度ΔVを第(1)式に示すワウ・
フラツタW/Fとして求めることができる。 The divider 11 divides the alternating current voltage ΔE discriminated by the discriminator by the direct current voltage E, thereby extracting the uneven rotational speed ΔV component in comparison with the rotational speed V as shown in equation (1). Therefore, the rotational unevenness speed ΔV of the rotating body 1 is expressed as
It can be obtained as a flutter W/F.
上記従来の回転ムラ測定器は、回転体1の回転
ムラを回転体1にレーザ光を照射し得られるレー
ザドツプラ周波数dの周波数変調成分として求
めている。しかしながら、回転体1から反射され
る散乱光には、上記ドツプラ周波数dの他、回
転体1の表面状態により1回転毎に周期的に変化
する回転周波数に応じた輝度変調分を含んでい
る。
The conventional rotational unevenness measuring device described above determines the rotational unevenness of the rotating body 1 as a frequency modulation component of the laser Doppler frequency d obtained by irradiating the rotating body 1 with a laser beam. However, the scattered light reflected from the rotating body 1 includes, in addition to the above-mentioned Doppler frequency d, a luminance modulation component corresponding to the rotational frequency that periodically changes every rotation depending on the surface condition of the rotating body 1.
したがつて、ドツプラ信号は、上記回転周波数
をもつ輝度変調がかかつた信号となり、いわゆる
振幅変調を受ける。 Therefore, the Doppler signal becomes a signal subjected to brightness modulation having the above-mentioned rotation frequency, and is subjected to so-called amplitude modulation.
いまドツプラ信号をed(t)=A(t)Sin(2πfd・t)
とすると、振幅A(t)は、次式で与えられる。 Now, the Doppler signal is ed(t)=A(t)Sin(2πfd・t)
Then, the amplitude A(t) is given by the following equation.
A(t)=A{1+∞
〓n=1
mo・COS(2πnfn・t)} ……(4)
ここで、
A:振幅
mo:n次の振幅変調率
n:回転周波数
n:次数
したがつて、ドツプラ信号ed(t)は、
ed(t)=A(t)・Sin(2πfd・t)=A{1+∞
〓
〓n=1
mo・Cos(2πnfn・t)}・Sin(2πfd・t)……(5
)
第(5)式は、振幅変調の理論から明らかなように
ドツプラ周波数dを中心として、側波成分fd±
fm,fd±2fm、……、fd±nfm、……をもつこと
となる。したがつて、従来の回転ムラ測定器はド
ツプラ周波数dをF−V変換器9でFM検波した
回転ムラ信号の中に、上記振幅変調による測波成
分がスペクトラムfm,2fm,3fm、……、nfmの
位置に生ずることとなり、この疑似的な回転ムラ
信号が、ドツプラ周波数の周波数変調信号である
本来の回転ムラ信号に重畳した形でノイズとして
作用するという問題点を有していた。 A(t)=A{1+ ∞ 〓 n=1 m o・COS (2πnf n・t)} ……(4) Here, A: Amplitude m o : Nth-order amplitude modulation rate n : Rotation frequency n: Order Therefore, the Doppler signal ed(t) is: ed(t)=A(t)・Sin(2πfd・t)=A{1+ ∞ 〓 〓 n=1 m o・Cos(2πnf n・t)}・Sin(2πf d・t)……(5
) As is clear from the theory of amplitude modulation, Equation (5) is based on the sidewave component fd±
It has fm, fd±2fm, ..., fd±nfm, .... Therefore, in the conventional rotational unevenness measuring device, wave measurement components due to the amplitude modulation are included in the spectrum fm, 2fm, 3fm,... nfm position, and this pseudo rotational unevenness signal has the problem of acting as noise in a form superimposed on the original rotational unevenness signal, which is a frequency modulation signal of the Doppler frequency.
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、回転体1の表面状態により回転周
波数に対応して振幅変調を受けるドツプラ信号の
振幅変調をなくすことにより、回転ムラ信号の中
に含まれる回転周波数を同期したノイズを除去し
た回転ムラ測定器を得ることを目的とするもので
ある。 The present invention was made to solve this problem, and by eliminating the amplitude modulation of the Doppler signal, which is amplitude-modulated in accordance with the rotational frequency depending on the surface condition of the rotating body 1, the rotational unevenness signal is The purpose of this invention is to obtain a rotational unevenness measuring device that synchronizes the rotational frequency and removes noise.
この発明に係る回転ムラ測定器は、交流増幅器
7の後に、ドツプラ信号の振幅を一定に抑えるリ
ミツト増幅器を設けたものである。
The rotational unevenness measuring device according to the present invention is provided with a limit amplifier after the AC amplifier 7 to keep the amplitude of the Doppler signal constant.
この発明においては、回転体1の表面状態によ
り1回転ごとに周期的に変化する反射光で振幅変
調を受けたドツプラ信号の振幅を、リミツト増幅
器を設けて一定に抑えることにより回転ムラ信号
の中に含まれる回転周波数に同期したノイズを除
去する。
In this invention, a limit amplifier is provided to suppress the amplitude of the Doppler signal, which is amplitude-modulated by reflected light that changes periodically with each rotation depending on the surface condition of the rotating body 1, to a constant level, thereby suppressing the rotational unevenness signal. Removes noise synchronized with the rotation frequency included in the rotation frequency.
第1図はこの発明による一実施例を示す回転ム
ラ測定器の構成図であり、以下図面に従い説明す
る。
FIG. 1 is a block diagram of a rotational unevenness measuring device showing one embodiment of the present invention, and will be described below with reference to the drawings.
図中、1〜11は上記従来例と同じものであ
り、14はドツプラ信号の振幅を一定にするリミ
ツト増幅器である。 In the figure, 1 to 11 are the same as those in the conventional example, and 14 is a limit amplifier that makes the amplitude of the Doppler signal constant.
以上の構成の回転ムラ測定器において、交流増
幅器7の出力信号であるドツプラ信号は、第(5)式
にしめすように回転体1の回転周波数mで振幅
変調を受けた信号となつており、ドツプラ周波数
dを中心として測波成分fd±fm,fd±2fm、…
…、fd±nfm、……を持つ。ここで交流増幅器7
の後に、ドツプラ信号の振幅を一定に抑えるリミ
ツト増幅器14を設けることで、ドツプラ信号の
振幅変調をなくし、上記振幅変調により回転ムラ
信号の中に含まれる回転周波数に同期したノイズ
を除去した回転ムラ測定器となる。 In the rotational unevenness measuring device having the above configuration, the Doppler signal that is the output signal of the AC amplifier 7 is a signal that has undergone amplitude modulation at the rotational frequency m of the rotating body 1, as shown in equation (5), doppler frequency
Wave measurement components fd±fm, fd±2fm, ... centered on d
..., fd±nfm, .... Here, AC amplifier 7
After that, by providing a limit amplifier 14 that keeps the amplitude of the Doppler signal constant, amplitude modulation of the Doppler signal is eliminated. Becomes a measuring instrument.
以上のようにこの発明によれば、ドツプラ信号
の振幅を一定に抑えるリミツト増幅器を設けるこ
とで、回転体1の表面状態により回転周波数に対
応して振幅変調を受けるドツプラ信号の振幅変調
をなくし、回転ムラ信号の中に含まれる回転周波
数に同期したノイズを除去した回転ムラ測定器が
提供できる。
As described above, according to the present invention, by providing a limit amplifier that suppresses the amplitude of the Doppler signal to a constant value, amplitude modulation of the Doppler signal, which is subjected to amplitude modulation in accordance with the rotational frequency depending on the surface condition of the rotating body 1, is eliminated. It is possible to provide a rotational unevenness measuring device that removes noise synchronized with the rotational frequency included in the rotational unevenness signal.
第1図はこの発明の一実施例を示す回転ムラ測
定器の構成図、第2図は従来の回転ムラ測定器の
構成図である。
図中、19はリミツト増幅器である。なお、図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of a rotational unevenness measuring device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional rotational unevenness measuring device. In the figure, 19 is a limit amplifier. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
ーザの出力ビームを2分割するビームスプリツタ
と、上記2分割したレーザビームを受けて回転体
上に互いに交差させて照射する複数のミラーと、
上記二つの照射ビームの各々について回転体の速
度に応じてドツプラシフトを起した散乱光を一緒
に受信するレンズと、上記レンズで受信したドツ
プラ信号を含む散乱光を電気変換する光検出器
と、上記光検出器の出力を増幅する交流増幅器
と、上記増幅された信号から周波数変調成分を含
むドツプラ周波数を検出する周波数追跡器と、上
記周波数追跡器の出力信号であるドツプラ周波数
を、ドツプラ周波数に比例したアナログ電圧に変
換する周波数−電圧変換器と、上記周波数−電圧
変換器から出力されたドツプラ周波数に比例した
大きさの直流電圧とその直流電圧を中心に回転ム
ラの大きさに比例して上下動する交流電圧とを入
力し、回転体の回転ムラ速度を回転速度との比率
関係で取り出す手段とを備えた回転ムラ測定器に
おいて、上記交流増幅器の出力端と上記周波数追
跡器の入力端との間に設けられ、上記交流増幅器
で増幅され、上記回転体の表面状態で振幅変調を
受けたドツプラ信号の振幅を一定にするリミツト
増幅器を具備したことを特徴とする回転ムラ測定
器。1. A laser that outputs light of a specific wavelength, a beam splitter that splits the output beam of the laser into two, and a plurality of mirrors that receive the split laser beam and irradiate it onto a rotating body so as to cross each other;
a lens that receives the scattered light that has undergone a Doppler shift according to the speed of the rotating body for each of the two irradiation beams; a photodetector that electrically converts the scattered light that includes the Doppler signal received by the lens; an AC amplifier that amplifies the output of the photodetector; a frequency tracker that detects a Doppler frequency containing a frequency modulation component from the amplified signal; and a frequency tracker that detects the Doppler frequency that is the output signal of the frequency tracker in proportion to the Doppler frequency. a frequency-voltage converter that converts it into an analog voltage; a DC voltage proportional to the Doppler frequency output from the frequency-voltage converter; In the rotational unevenness measuring device, the rotational unevenness measuring device is equipped with a means for inputting a moving alternating current voltage and extracting the rotational unevenness speed of the rotating body in a ratio relation to the rotational speed, the output end of the alternating current amplifier and the input end of the frequency tracker. A rotational unevenness measuring device characterized by comprising a limit amplifier provided between the two doppler signals, which is amplified by the alternating current amplifier, and constants the amplitude of the Doppler signal which is amplitude-modulated by the surface condition of the rotating body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24044486A JPS6395372A (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Measuring apparatus for uneven rotation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24044486A JPS6395372A (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Measuring apparatus for uneven rotation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6395372A JPS6395372A (en) | 1988-04-26 |
| JPH0455270B2 true JPH0455270B2 (en) | 1992-09-02 |
Family
ID=17059584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24044486A Granted JPS6395372A (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Measuring apparatus for uneven rotation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6395372A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2767597B2 (en) * | 1988-12-29 | 1998-06-18 | 株式会社リコー | Phase control circuit in image forming apparatus |
| JPWO2015198470A1 (en) * | 2014-06-27 | 2017-04-20 | パイオニア株式会社 | Measuring apparatus and measuring method |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP24044486A patent/JPS6395372A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6395372A (en) | 1988-04-26 |
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