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公開番号2025109135
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002869
出願日2024-01-11
発明の名称多点振動計測装置
出願人株式会社OptoComb
代理人個人,個人,個人
主分類G01H 9/00 20060101AFI20250716BHJP(測定;試験)
要約【課題】多点振動計測装置において、高精度に多点振動計測を行うことができるようにする。
【解決手段】多点振動計測装置100において、光分合波ヘッド130は、光源110から測定光L_Sが入力される干渉光学系120に接続された光分波素子131Aと上記干渉光学系120に接続された光合波素子131Bからなる光分合波光学系131と、上記分光素子131Aにより分光された測定光L_Sの各光コムの周波数成分を測定対象の測定面5の複数点に照射する投影光学系133と、上記光分波素子131Aにより分波された上記測定光L_Sに含まれる各光コムの周波数成分上記投影光学系133に入力させるとともに、上記測定面5で反射されて戻ってくる上記測定光L_Sの各光コムの周波数成分を上記光合波素子131Bに入力させる結合光学系132とを備えるものとする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
所定の周波数間隔のスペクトルであり、干渉性のある測定光と参照光を出力する光源と、
上記光源から出力された測定光を周波数成分毎に分けて各周波数成分として測定対象の測定面の複数点に照射する光分合波ヘッドと、
上記光源から出力された測定光と参照光がそれぞれ入力され、上記光源から入力された測定光を上記光分合波ヘッドに入力させ、上記測定面で反射されて上記光分合波ヘッドを介して戻ってくる上記各周波数成分を含む測定光と、上記光源から出力された参照光とを干渉させて測定用干渉光を出力する干渉光学系と、
上記干渉光学系で得られる測定用干渉光を受光して電気信号に変換した測定用干渉信号を得る測定用光検出部と、
上記測定用光検出部で得られる測定用干渉信号に基づいて上記測定面の複数点における振動情報を解析する信号処理部と
からなり、
上記光分合波ヘッドは、上記干渉光学系から入力された測定光に含まれる各周波数成分を分波する光分波素子と、上記光分波素子により分波された各周波数成分を測定対象の測定面の複数点に照射する投影光学系と、上記測定面で反射されて戻ってくる上記測定光の各周波数成分を合波して上記干渉光学系に入力させる光合波素子と、上記光分波素子により分波された上記測定光に含まれる各周波数成分を上記投影光学系に入力させるとともに、上記測定面で反射されて戻ってくる上記測定光の各周波数成分を上記光合波素子に入力させる結合光学系とを備えることを特徴とする多点振動計測装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
上記干渉光学系は、上記測定用干渉光を出力するとともに、上記光源から入力された上記測定光と参照光とを干渉させて参照用干渉光を出力し、
上記干渉光学系で得られる上記参照用干渉光を受光して電気信号に変換した参照用干渉信号を得る参照用光検出部を備え、
上記信号処理部は、上記測定用光検出部で得られる測定用干渉信号と上記参照用光検出部で得られる参照用干渉信号に基づいて上記測定面の複数点における振動情報を解析することを特徴とする請求項1に記載の多点振動計測装置。
【請求項３】
上記光分合波ヘッドは、測定光に含まれる各周波数成分を上記光分波素子により１周波数成分毎に分波した各周波数成分を上記投影光学系を介して測定対象の測定面の複数点に照射し、上記測定面で反射されて戻ってくる上記測定光の１周波数成分毎の各周波数成分を光合波素子により合波することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多点振動計測装置。
【請求項４】
上記光分合波ヘッドは、測定光に含まれる各周波数成分を上記光分波素子により複数の周波数成分毎に分波した各周波数成分を上記投影光学系を介して測定対象の測定面の複数点に照射し、上記測定面で反射されて戻ってくる上記測定光の複数の周波数成分毎の各周波数成分を光合波素子により合波することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多点振動計測装置。
【請求項５】
上記結合光学系を上記投影光学系に内蔵させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多点振動計測装置。
【請求項６】
上記光分波素子は、上記干渉光学系から１本の光ファイバを介して入力された測定光に含まれる各周波数成分を分波して複数本の光ファイバを介して出力し、上記光合波素子は、複数本の光ファイバを介して入力された各周波数成分を合波して１本の光ファイバを介して出力し、
上記結合光学系は、２本の光ファイバから出力される偏光方向が直交した２本の光ビームの光軸を一致させる結合光学素子を備えることを特徴とする請求項５に記載の多点振動計測装置。
【請求項７】
上記結合光学素子は、複屈折性結晶からなることを特徴とする請求項６に記載の多点振動計測装置。
【請求項８】
上記結合光学素子は、ウォラストンプリズムからなることを特徴とする請求項６に記載の多点振動計測装置。
【請求項９】
上記結合光学系は、上記結合光学素子を２次元に配置した結合光学素子アレイからなり、上記結合光学素子アレイを介して入力される上記測定光の各周波数成分を集光光学素子で集光して上記測定対象の測定面に向けて出力するとともに、上記測定面で反射されて戻ってくる上記測定光の各周波数成分を上記集光光学素子で集光して上記結合光学素子アレイに入力させることを特徴とする請求項６に記載の多点振動計測装置。
【請求項１０】
上記光源から出力された測定光と参照光が、上記測定面で反射されて上記結合光学系を介して戻ってくる上記各周波数成分を含む測定光と上記参照光とを上記干渉光学系において干渉させて測定用干渉光として出力されるまでの間に、上記参照光が通過する光路に遅延光学系を設けて、上記測定光と上記測定面で反射された上記各周波数成分を含む測定光が通過する光路の光路長と上記参照光が通過する光路の光路長を同等にするようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多点振動計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて測定対象の振動情報を複数点同時に計測する多点振動計測装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
振動の発生原因や振動による負荷を調査するためには、測定対象の面内の振動分布の計測が求められる。例えば、定常的な振動であれば、振動の周期に合わせて場所をずらしながら振動計測を行うことによって、面内の振動分布を測ることができる。
【０００３】
しかしながら、過渡的に変化する振動を実時間で計測したい場合、どのような周波数成分の振動が含まれているか予め分からない場合等、数点の振動情報を同時に必要とする場合には、数点の振動情報を同時に測定できる振動計測装置が必要となる。
【０００４】
また、従来のレーザードップラー振動計は、一般的に速度レンジ毎秒１０ｍ程度の振動の振幅を測定することができるが、静止状態の高さを得ることはできない。また、振動の分布を同期して多点で計測することはできない。
【０００５】
本件出願人は、所定の周波数間隔のスペクトルであり、干渉性のある参照光と測定光との干渉光を検出して、上記参照光と測定光との位相差を求めることにより、測定対象の測定面の振動情報を解析する振動計において、測定光を周波数成分毎に分けて測定対象の測定面の複数点に照射する光分合波ヘッドを用いることにより、上記測定面の複数点における振動情報を同時に測定可能とした振動計測装置及び振動計測方法を先に提案している（例えば、特許文献１－３参照）。
【０００６】
また、周波数シフタを用いることなく、中心周波数ｆ
０
（Ｈｚ）かつ周波数間隔ｆ
ｍ
の光コムを、プローブ光として生成し、中心周波数ｆ
０
（Ｈｚ）かつ周波数間隔ｆ
ｍ
＋Δｆ
ｍ
の光コムを、参照光として生成することにより、装置構成を簡素化された多点計測可能な振動計が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
さらに、単一の変調器で多数のモードを有する広帯域の光コムを生成することを可能にした光コム発生器を用いた多点計測型のレーザードップラー振動計が提案されている（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第５３３６９２１号公報
特開２０１０－２０３８６０号公報
特許第５３６３２３１号公報
特許第７２７６０５１号公報
特開２０２２－４７２４９号公報
特開２０１５－０７２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光コムを用いた多点振動計測装置では、参照光と測定光が入力される干渉光学系、測定面に照射する測定光を光コムの周波数成分毎に分波する光分合波素子、この光分合波素子により分波された各周波数成分波長の測定光を測定面に照射し、測定面からの反射光（散乱光）を上記光分合波素子に戻す光学素子などの各種光学素子が上記参照光や測定光を空間伝搬する光学系に設けられるが、上記各種光学素子において不要な反射成分が発生して、多点振動計測に必要な干渉光に混入することにより計測誤差を生じる虞がある。
【００１０】
ここで、図１に示す多点振動計測装置１０のように、干渉光学系２の入出力を光ファイバとなるようモジュール化し、参照光や測定光を送るようにすることにより、各機能を持った光素子をモジュール化された素子を使うことができ、装置の組み立て修理が容易になる。また、空間光学系と光ファイバを用いて何らかの機能素子を光集積回路とすることにより装置を小型化することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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