レーザドップラ振動計を用いた小型構造物の振動速度計測の高速化

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研究目的:レーザドップラ振動測定(LDV)とはドップラ効果を利用した非接触式の振動測定技術である。LDVでは、水中であっても、質量負荷を加えることなく、高温、微細、または軟質表面の測定を行うことができる。一般的なレーザ振動計は内部基準と測定ビームの位相差を検出する2光干渉装置である。測定ビームの焦点を対象物に合わせると散乱して干渉計に戻ってくる。今回、既存のレーザドップラ振動計に新たにスキャニング機能を搭載することにより、小型構造物の振動速度分布を複数の測定ポイントを一度に測定することによって従来の単点測定と比較し、10分の1から20分の1まで測定時間が短縮されることが期待できる。測定値の表示・判定・アニメーション化まで可能な面振動計測システムの構築する。周波数は、DC～1MHzまで測定可能とする。任意の加振信号に対する振動量(速度信号・変位信号)の測定を行うこととする。また、2軸のガルバノミラーによるレーザビームのスキャニング機能で20mmのX-Y平面を測定可能。さらに、電動ステージと組み合わせて、±45mmのX-Y平面の大きさまで測定できるようにする。研究方法:既存のシングルポイントLDV、2軸XYステージ、制御用PCをGPIBケーブルで連結し、測定機器制御用アプリケーション(LabVIEW)及び、行列データ処理アプリケーション(MATLAB)を用いてスキャニング機能を搭載したLDVのシステムを構築した。制御用PCによって測定位置、ステージ移動速度、ステージステップ移動距離などの条件を決定することができ、LDV測定信号を行列信号として処理して、アニメーション表示することができる。研究成果:従来のシングルポイントLDVを活用することにより、測定範囲、時間的サンプリング間隔、空間的サンプリング間隔などを測定対象によって変更することか可能なスキャニングLDVシステムを構築した。測定条件の決定から結果のアニメーション表示までを容易に行うことが可能であり、市販のスキャニングLDVに比べて安価であり、グラフィカルユーザインターフェースやデータ抽出の変更も自由に行うことができる。