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미소 변위 진동측정을 위한 광학 시스템 설계 및 제작
Noncontact optical system for measurement of displacement and vibration

황웅   (영남대학교 물리학과UU0000951  ); 권진혁   (영남대학교 물리학과UU0000951  );
  • 초록

    미세하게 진동하는 물체의 변위를 비접촉식으로 측정할 수 있는 광학계를 설계하고 제작하였다. 도플러효과에 의한 방법과는 달리, 하나의 볼록렌즈를 이용하여 물체 표면에 비스듬하게 입사하여 물체 표면에서 반사되는 광점의 위치 변화를 PSD(position-sensitive detector)로 검출하였다. 이러한 방법으로 전체적인 장비의 크기를 작게 하였고 빠른 응답 속도를 구현하였다. 본 장비는 $\pm$ 1.0 $\mu\textrm{m}$ 의 분해능을 나타내었으며, 스피커의 진동 실험 및 CD-ROM안에서 회전하는 C교의 진동을 측정하였다.


    A noncontact optical system that can measure displacement or vibration of an object is designed by employing the oblique ray method. By using a single convex lens which serves as both the input and output lenses, we made the optical system very compact and reliable. In addition, the bandwidth of the vibration measurement is more than 100 KHz by using the position-sensitive detector as the beam position sensor. The resolution and capture range of the system are $\pm$ 1 ${\mu}{\textrm}{m}$ and 1100 ${\mu}{\textrm}{m}$ , respectively. As a sample test, the vibrations of a speaker and a rotating compact disc surface were measured.


  • 주제어

    displacement .   vibration .   position sensing.  

  • 참고문헌 (10)

    1. Laser Doppler velocimeter for remote measurement of polluted water and aerosols discharges , M.A.Gondal;J.Mastromarinoand Uwe K. A. Klein , Opt. and Lasers in Eng. / v.38,pp.589-600,
    2. Gap measurements by position-sensitive detectors , J.K.Kim;M.S. Kim;J.H. Bae;J.H. Kwon;H.B. Lee;S.H. Jeong , Appl. Opt. / v.39,pp.2584-2591,
    3. vibration Analysis by Laser Speckle Correlation , W.-O.Wong , Opt. Lasers in Eng. / v.28,pp.277-286,
    4. A new detection technique for laser-generated Rayleigh wave pulses , J.Lu;R.Hou;J.P.Chen;H.Shao;X.W. Ni , Opt. Commun. / v.195,pp.221-224,
    5. Measurement of shadow mask vibration and Q value using two position-sensitive detectors , J.H.Bae;J.K. Kim;S.G. Kang;E.H. Nam;J.H. Kwon;T.Y. Jeong;K.M. Shin , Rev. of Sci. Inst. / v.73,pp.216-220,
    6. Laser Doppler vibrometry based on self-mixing effect , Lorenzo Scalise;Nicola Paone , Opt. and Lasers in Eng. / v.38,pp.173-184,
    7. Position calibration of galvanometric scanners used in laser Doppler vibrometers , M.A.Stafne;L.D. Mitchell;R.L. West , Measurement / v.28,pp.47-59,
    8. Vibration measurements of tools inside fluids by laser Doppler techniques uncertainty analysis , Roberto Marsili;Luciano Pizzoni;Gianluca Rossi , Measurement / v.27,pp.111-120,
    9. Measurement of vibrational motions using a three-fact mirror , W.S.Park;H.S. Cho;Y.K. Byun , Proc. SPIE / v.4564,pp.302-310,
    10. Real-time vibration measurement by a spatial phase-shifting technique with a tilted holographic interferogram , Suezou Nakadate;Masaki Isshiki , Appl. Opt. / v.36,pp.281-284,

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