• 제목/요약/키워드: Laser Doppler vibrometer

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Performance limit of digital vibrometer using self-mixing type LDV

  • Shinohara, Shigenobu;Hara, Katsuhiko;Toyoshima, Morio;Ikeda, Hiroaki;Yoshida, Hirofumi;Sumi, Masao
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1995년도 Proceedings of the Korea Automation Control Conference, 10th (KACC); Seoul, Korea; 23-25 Oct. 1995
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    • pp.170-173
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    • 1995
  • Recently, we proposed a compact digital vibrometer using a self-mixing laser Doppler velocimeter (SM-LDV). In this paper, we theoretically obtained formulas giving lower and upper limit of measurable velocity. In the prototype digital vibrometer, the theoretical value was 6.7mm/s and 162.8mm/s, respectively, which agreed well with the measured value. The upper limit of measurable displacement amplitude was 12OO.mu.m at 10Hz, and 250.mu.m at 100Hz. Furthermore, the measurement accuracy the displacement amplitude was within -3% and average error -1.3%, when the shape of the sawtooth contained in the Doppler beat signal is clear and sharp. The measurement accuracy is found to depend on a degree of sawtooth asymmetry (DSA).

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생체 청각기구를 모사한 폴리머 박막의 주파수 분리 특성 평가 (Characterization of Frequency Separation in Polymer Membranes Mimicking a Human Auditory System)

  • 송원준;배성재;김완두
    • 비파괴검사학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.516-521
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    • 2011
  • 청각기관인 달팽이관에 존재하는 기저막의 중요한 기능은 등자뼈로부터 전달되는 진동에너지를 주파수별로 분리하는 것이다. 본 연구에서는 인간 기저막의 형상을 모사하여 설계한 매크로 스케일의 폴리머 박막을 사용하여 주파수 분리 특성을 연구하였다. 각각의 폴리머 박막상의 위치에 따른 변위 분포는 LDV (laser Doppler vibrometer) 스캐닝 기법을 이용하여 측정하였고, 측정된 결과는 후처리 과정을 거쳐 주파수별로 분리하였다. 인가된 주파수에 따른 최대 변위 발생 위치를 추출하여 각 박막에 대한 주파수-최대 변위 발생 위치 관계를 도식화하였다. 아울러 박막 두께 및 물성치가 주파수-최대 변위 발생 위치 관계에 미치는 영향에 대해서도 논하였다.

자동화 손상 검색을 위한 비접촉식 레이저 초음파 영상화 (Noncontact Laser Ultrasonic Imaging for Automated Damage Detection)

  • 박병진;안윤규;손훈
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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    • pp.40-43
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    • 2011
  • 최근, 레이저 초음파 영상화 기법은 구조물의 비접촉식 손상 진단을 위해 널리 연구되고 있다. 초음파 영상화 기법의 가장 큰 장점은 비접촉식으로 구조물의 손상을 진단할 수 있고, 가진 및 측정 지점을 자유로이 이동할 수 있다는 점이다. 따라서 이는 고온이나 동적상태의 구조물에 적용이 가능하며, 시간과 공간상의 충분한 데이터를 획득할 수 있으므로 역문제 (Inverse problem)를 해결할 필요 없이 완전한 초음파의 전파 형상을 얻을 수 있다. 지난 연구들에서는 충분한 가진력 혹은 측정 민감도를 확보하기 위해 가진 레이저와 부착형 센서의 조합이나 부착형 가진 트렌스듀서와 센싱 레이저의 조합으로 초음파 영상을 획득하고자 하였다. 하지만 이들 조합은 가진 혹은 측정 지점이 구조물에 부착되어 있어 완전한 비접촉식 기법을 구현하지 못하였다. 이를 극복하고자 레이저와 EMAT 센서 등의 조합이 시도되어 왔으나, 이 또한 EMAT 센서의 적용 거리에 따른 한계점을 지니고 있다. 본 연구에서는 가진 레이저 (Nd:Yag)의 스캐닝을 통해 다양한 가진 점에서 발생된 초음파가 탄성체 구조물을 통해 전파되고, 이를 센싱 레이저 (Laser Doppler Vibrometer)를 이용하여 측정함으로써 비접촉식 초음파 영상화를 구현하였다. 나아가, 정상파 필터(Standing-wave filter)를 이용하여 구현된 초음파 영상으로부터 손상 영향만 검출해 내는 기법을 개발했다. 개발된 기법은 복합재 시편의 층간박리 (Delamination) 진단을 통해 검증하였다.

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호모다인 간섭계를 이용한 레이저 진동 측정기의 개발 (Laser Doppler Vibrometer using the Bulk Homodyne Interferometer)

  • 라종필;경용수;왕세명;김경석;박기환
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.397-402
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    • 2003
  • The FM demodulation method for a bulk homodyne laser interferometer is presented. The Doppler frequency that represents the surface velocity of a vibrating object is obtained by using the bulk homodyne laser interferometer, and converted to the voltage signal by using the proposed analogue FM demodulation circuit. The DC offsets of the interferent signals that are obtained from the bulk homodyne interferometer are eliminated by using a simple subtraction. The new method for compensation of the asymmetry of each channels is presented. The light power variation of the interferometer is normalized by using the Auto Gain Controller(AGC). The proposed FM demodulation algorithm is proved by the theoretical method, and validated by the experimental results. In experiments, the proposed FM demodulation algorithm is compared with the conventional demodulation methods.

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연속 스캐닝 레이저 진동계 신호의 Hilbert 변환을 이용한 실험적 모드 해석 (Experimental Modal Analysis by Using Hilbert Transform of Signal from Continuous Scanning Laser Vibrometer)

  • 강민식;장태규;김호성
    • 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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    • 제51권6호
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    • pp.272-277
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    • 2002
  • This paper deals with the vibration deflection shape measurement technique for a sinusoidally excited structure using a continuously scanning laser Doppler vibrometer (CSLV). The CSLV output signal is an amplitude-modulated vibration in which the excitation signal is modulated by the deflection shapes, and thus the deflection shapes of vibration defined along a scan line can be derived by the envelop and the phase information of the CSLV output signal. In this work, a Hilbert transform based approach has been proposed for measurement of deflection shapes. This technique is as simple as the demodulation technique and allows more convenient experimental settings than the Fourier transform approach. The feasibility of the proposed technique is illustrated along with results of experiment.

액체거동의 비접촉 다점측정을 위한 레이저진동계와 갈바노미터스캐너 계측시스템 (Measurement System of Dynamic Liquid Motion using a Laser Doppler Vibrometer and Galvanometer Scanner)

  • 김준희;신윤수;민경원
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제31권5호
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    • pp.227-234
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    • 2018
  • 슬로싱과 같은 액체의 동적 거동을 측정하고 제어하는 연구가 다양한 공학분야에서 활발히 진행중이다. 건축공학분야에서도 건축물의 풍진동을 저감시키는 동조액체감쇠기의 연구에 액제 진동이 측정되고 있다. 본 논문에서는 기존 파고 측정 센서의 한계를 극복하기 위하여 레이저 장비 중 LDV와 스캐닝 장비 중 갈바노미터스캐너를 이용하여 동조액체감쇠기 내의 액체 진동을 측정하는 방법을 제안하고 검증하였다. LDV가 속도와 변위를 측정하는 원리를 기술하였고 갈바노미터스캐너의 구동 원리에 따라 LDV의 단일 포인트로 다점측정이 가능한 시스템을 구성하였다. 동조 액체감쇠기의 4점 액체 진동을 측정하여 각 점의 시간 영역 데이터를 기존에 사용하던 비디오 센싱 데이터와 비교하였고 파형 분석을 통해 진행파와 정상파를 구별할 수 있음을 확인하였다. 또한 측정 딜레이가 있는 데이터를 상호 상관을 취하여 특이값 분해를 하고 이론 및 비디오 센싱 결과와 일치하는 고유진동수와 모드형상을 도출하였다.

Rail Inspection Using Noncontact Laser Ultrasonics

  • Kim, Nak-Hyeon;Sohn, Hoon;Han, Soon-Woo
    • 비파괴검사학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.696-702
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    • 2012
  • In this study, a noncontact laser ultrasonic system is proposed for rail defect detection. An Nd-Yag pulse laser is used for generation of ultrasonic waves, and the corresponding ultrasonic responses are measured by a laser Doppler vibrometer. For the detection of rail surface damages, the shape of the excitation laser beam is transformed into a line. On the other hand, a point source laser beam is used for the inspection of defects inside a rail head. Then, the interactions of propagating ultrasonic waves with defects are examined using actual rail specimens. Amplitude attenuation was mainly observed for a surface crack, and reflections were most noticeable from an internal damage. Finally, opportunities and challenges associated with real-time rail inspection from a high-speed train are discussed.

탄도형 충격파 치료기의 음향 출력 시험을 위한 Dry Test Bench의 신뢰성 및 유용성 (Reliability and utility of a Dry Test Bench for testing the acoustic output from a ballistic shock wave therapeutic device)

  • 전성중;이민영;권오빈;김종민;최민주
    • 한국음향학회지
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    • 제41권5호
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    • pp.589-600
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    • 2022
  • 탄도형 체외 충격파 치료기의 출력 에너지를 측정하는 Dry Test Bench(DTB)의 신뢰성을 검증하기 위해, 상용 탄도형 충격파 치료기에 대해 Laser Doppler Vibrometer(LDV)로 측정된 충격파의 음향 에너지와 비교했다. 실험 결과, DTB로 측정된 역학적 에너지는, 동일한 출력 설정에서, 5 % 이내의 변동성을 보이며, 치료기의 전 출력 설정 범위에서 LDV로 측정된 충격파의 음향 에너지와 선형적인 상관성(adj. R2 = 0.991)을 확인했다. 두 측정 방법의 상관성과, LDV을 이용하여 공기 및 수중에서 측정된 충격파 음향 에너지의 상관성(adj. R2 = 0.995)을 통합하면, DTB 측정으로부터 수중에서 발생된 충격파의 energy flux density를 평균 7.85 % 오차로 추정된다. DTB는 치료기의 출력에너지에 대한 정보만 제공하기 때문에, IEC61846 및 IEC63045에서 요구하는 다양한 충격파의 음향 출력을 시험하는 도구로 적합하지 않다. 그러나 측정 원리가 단순하고 사용이 용이한 DTB는 제조사 및 사용자가 탄도형 Extracorporeal Shock Wave Therapy(ESWT) 치료기의 성능을 관리하는 목적으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Zeeman 안정화 He-Ne 레이저 및 One-shot F/V 변환기를 이용한 헤테로다인 진동측정기

  • 라종필;최현승;박기환
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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    • pp.168-168
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    • 2004
  • 본 논문은 헤테로다인 간섭계를 이용한 레이저 진동 측정기에 대해 기술하고 있다. 상용 레이저 진동 측정기가 대부분 AOM을 이용하여 주파수 천이를 일으키는 반면, 본 연구에서는 Zeeman 안정화 He-Ne 레이저를 사용하므로써, 서로 다른 주파수를 가지는 레이저를 동시에 얻을 수 있었다. 따라서, Zeeman 안정화 He-Ne 레이저를 사용하는 진동측정기의 경우 간섭계 구성을 위해 사용되는 비용을 현저히 줄일 수 있다. 또한, AOM의 고주파 신호를 처리하기 위해서는 RE 대역의 신호처리 회로 설계가 필요하지만, Zeeman 안정화 레이저의 주파수 천이가 낮으므로, 제안된 진동측정기의 신호처리가 용이하다.(중략)

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