回転制御方式によるビーム・スキャン型多点概同時連続計測レーザ流速計の性能向上

Research Project

Project/Area Number	61850095
Research Category	Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Hydraulic engineering
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	日野幹雄東京工大, 工学部, 教授 (30016323)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	村本龍夫日本科学工業(株), 計器開発製造事業部, 研究員広永勝治日本科学工業(株), 計器開発製造事業部, 事業部長灘岡和夫東京工業大学, 工学部, 助教授 (70164481)
Project Period (FY)	1986
Project Status	Completed (Fiscal Year 1986)
Budget Amount *help	¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000) Fiscal Year 1986: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000)
Keywords	レーザー流速計 / ビーーム・スキャン / ミラー反射 / リバーシブル・モーター / コンピューター制御
Research Abstract	昭和60年度までの段階で試作されていたSLV(ビーム・スキャン型レーザー流速計)は、既存のLDV(レーザー・ドップラー流速計)に6角形ポリゴン・ミラーおよびその駆動系、レーザー干渉縞よりの散乱ドップラー信号の集光系および処理系を組み合わせたものであった。欠点としては、1ビーム・スキャンのうち、ミラー反射角120°のうち約1/6しか有効に使えないことであった。そのため短い周期でスキャンするためにはミラーの回転角速度を上げざるを得ず、すると測定点が空間を速く動き過ぎるためのノイズが増加し正しい流速の測定が難しくなる。このような理由で比較的周期の長い波や遅い流れの場の測定にしか使用できなかった。今年度はミラーをリバーシブル・モーターによって往復運動させ、さらにこれをコンピューターによって直接制御する方式への変更を行った。以上の改良の結果上に述べた従来の方式の欠点が大幅に改善された。まずほぼ全反射角のデーターが有効になったため、同じスキャン周期での測定で比較すると測定点をゆっくり動かすことができ、ノイズが大幅に減少した。むろん、より速いスキャン周期での測定も可能になった。さらにコンピューターによってリバーシブル・モーターを制御するため「測定点でミラーの動きを一瞬止め、次の測定点までミラーをすばやく動かす」といった精細な動作も可能になり、測定精度を大幅に改善することができた。改良後のSLVの能力を評価するため、実際にいろいろな流れ場において測定を行いその成果は国際学会を含め、数遍の論文で発表しているが、SLVは概ね期待どうりの能力を発揮し学会でも高い評価を得ている。なお、より高速のスキャン方式について種々検討し、高速光スイッチ方式の案を得、これについての予備実験も行った。