ドップラー振動計

ドップラー振動計（レーザードップラー振動計：LDV）は、レーザー光におけるドップラー効果を応用して、物体の微小振動や変位を非接触で測定する装置です。対象物に触れることなく高い精度で振動計測ができるため、工業製品の検査から医療分野、研究用途まで幅広く利用されています。本ページでは、ドップラー振動計の原理・特徴・活用ポイントについて詳しく解説します。

ドップラー振動計の特徴

ドップラー振動計は、レーザー光を物体に照射し、反射して戻ってくる散乱光の周波数変化（ドップラーシフト）を解析することで、物体の速度や振動を測定します。物体が観測者に近づくと周波数が高くなり、遠ざかると低くなるというドップラー効果を利用した技術です。

レーザーの特性である高直進性・高コヒーレンス性により、極めて微小な振動でも正確に捉えることが可能です。接触式センサーのように測定対象へ負荷を与えないため、精密部品や柔らかい材料、生体計測などに最適です。

この原理は、流速を測定する「レーザードップラー流速計（LDV）」として広く使われてきましたが、その応用として、物体の微小振動・変位に特化した計測装置がドップラー振動計です。

ドップラー振動計では、表面変位が正弦波で振動している場合、以下の関係が成り立ちます。

• 振動の瞬時速度は振動周波数に比例
• 周波数が高いほど、より小さい変位まで計測できる

すなわち、高周波振動ほど微細な変位が計測しやすく、ナノメートルレベルの変位測定も可能になります。

ドップラー振動計が選ばれる理由

• 非接触で高精度
  対象物に触れずに測定できるため、測定対象を傷つけず、外的影響を与えません。
• 微小振動を高感度で検出
  ナノ〜マイクロメートルレベルの微細な変位を測定可能。
• 高速応答
  高周波振動の解析が得意で、構造物・振動部品の動作解析に最適。
• 多様な対象に適用できる
  メタル・樹脂・ゴム・生体組織など、表面反射があればほぼ測定できる。

主な用途

• 産業機器・機械部品の振動解析
  モーター、ギア、ベアリング、回転体などの品質評価に使用。
• 材料の共振特性評価
  金属・樹脂・複合材料の共振周波数や減衰特性の測定に利用。
• 研究用途（物理・工学・生体計測）
  微小構造体（MEMS）、細胞振動、表面波の測定など幅広い分野で活用。
• 建築・土木分野
  橋梁・建物の微小振動を非接触で測定し、安全性評価に利用。

ドップラー振動計は、非接触で高精度な計測が求められる場面で極めて有用なツールであり、レーザー技術を応用した計測器の中でも特に精度の高い装置として位置づけられています。

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