大型構造物の形状変化と高精度に検出するレーザ計測システムの開発

开发高精度检测大型结构形状变化的激光测量系统

基本信息

批准号：
06750053
负责人：
宮下晃一
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Naruto University of Education
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750053/
关键词：
変位計測レーザ位置検出 PSD フォトダイオード

项目摘要

本研究は大型構造物の形状変化をnmオーダーの精度で測定できる測定システムを開発することを目指して,レーザ光の直進性と半導体位置検出素子を利用した面内変位測定の長距離化と高精度化を進めることを目的としている。一般にレーザスポットの位置変化を位置検出素子を使って検出する場合,レーザスポット径が小さいほど高感度に検出できる。一方,レーザ光を長距離伝搬させるとレーザスポット径は大きくなるので,その変位を高精度に検出することは難しくなる。そこでレーザ光を400m伝搬させる場合を想定し,ガウシアン直径φ20mmのレーザスポットの変位を最も高感度に検出できる位置検出素子の形状を,シミュレーションと実験によって調べた。その結果,位置検出素子としてはPSD(Position Seisitive Device)よりも4分割フォトダイオードのほうが高感度な変位検出が期待できること,4分割フォトダイオードを構成する4個のフォトダイオードはレーザスポットの周辺に配置するほど感度が良くなることが明らかになった。また三角測量方式によるレーザ変位計である光マイクロの長距離化の研究も同時に行った。従来は最大でも数cmの測定範囲であったが,被測定物の表面に反射シートを貼ることによって約1mの範囲で測定できるようになった。

这项研究旨在开发一个测量系统，该系统可以通过NM顺序准确地测量大型结构的形状变化，并旨在使用激光光直度和半导体位置检测元素提高平面位移测量的长距离和高精度。通常，当使用位置检测元件检测到激光点的位置变化时，激光点直径越小，可以检测到灵敏度越高。另一方面，当激光束从长距离传播时，激光斑点直径会增加，因此很难以高精度检测其位移。因此，我们研究了位置检测元件的形状，该位置检测元件可以使用模拟和实验检测具有φ20mm的高斯直径的激光斑的位移，假设激光束传播到400 m。结果，据揭示了位置检测元件是，与PSD相比，可以期望Quadra区域的光电二极管更敏感地检测位移（位置凝聚设备），并且构成Quadra-Divivided Photodiode的四个光电二极管会变得更加敏感，因为它们将它们放置在激光斑点周围。我们还对使用三角测量方法的光学微型位移仪的长距离进行了研究。以前，测量范围最多是几厘米，但是通过将反射板连接到要测量的物体表面上，现在可以在约1m的范围内进行测量。