光強度変調波の定在波を用いた高分解能アブソリュート変位センサ

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655153
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 入谷 忠光 徳島大学, 工学部, 教授 (60035813)
• Keywords: 変位センサ / 定在波 / アブソリュート / ロングスケール / 高分解能 / 強度変調

Research Abstract

1.研究目的:光の定在波を用いた新しい変位計測方式であるロングスケールのアブソリュート変位センサが実現できることを示す。すなわち正弦波でレーザダイオードを強度変調し、被測定物で反射光とで定在波を発生させ、この正弦波の周波数を制御して定在の節の位置から被測定物の位置を計算する装置を製作する。
2.研究実績:(1)製作した装置では、まず信号発生機器から周波数f(60MHz〜)の正弦波(進行波)をレーザダイオードに入力し強度変調をおこない、この強度変調光はビームスプリッタを通り被測定物(距離d)で反射され、再びビームスプリッタで光検出器(APDモジュール)に導かれる。同時に進行波の一部はビームスプリッタを通り鏡で反射され、ビームスプリッタを通過し光検出器へと入るが、被測定物からの反射波と干渉の結果、定在波が発生する。fを変えると定在波のエンベロープが振動し、この周期Tがdに依存するのでこれを計測し、d(=cT/2:cは光速)を求める装置である。
(2)光の定在波を用いて変位を測定することができるということを実験により確かめることができた。すなわち、長さ2.5mにおいて、3mmの変位を0.5mm以内の誤差(500ppm)で計測できていることが分った。これ以上の変位についても誤差が増えるが計測できた。この誤差はメジャーと光のビームとが平行から少しずれていることやメジャーが微小であるが振動していることなどが考えられる。
今後、振動を押さえると共にメジャーと光軸との平行を保ち、ppmオーダの分解能を目指す計画である。