JP2013253936A - Liquid level measuring apparatus and vco calibration method for the same - Google Patents

Liquid level measuring apparatus and vco calibration method for the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013253936A
JP2013253936A JP2012131114A JP2012131114A JP2013253936A JP 2013253936 A JP2013253936 A JP 2013253936A JP 2012131114 A JP2012131114 A JP 2012131114A JP 2012131114 A JP2012131114 A JP 2012131114A JP 2013253936 A JP2013253936 A JP 2013253936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
frequency
vco
liquid level
corrected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012131114A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5773950B2 (en
Inventor
Hideto Oura
秀人 大浦
Naoki Sugiyama
直樹 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Musasino Co Ltd
Original Assignee
Musasino Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Musasino Co Ltd filed Critical Musasino Co Ltd
Priority to JP2012131114A priority Critical patent/JP5773950B2/en
Publication of JP2013253936A publication Critical patent/JP2013253936A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5773950B2 publication Critical patent/JP5773950B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid level measuring apparatus for acquiring an optimum F-T curve and performing highly accurate measurement, and to provide a VCO calibration method for the liquid level measuring apparatus.SOLUTION: An FMCW radar type liquid level measuring apparatus includes: a VCO 14 for generating a sweep frequency signal; a V-T table for sweeping an oscillation frequency of the VCO 14; a reflection member 26 located on a known distance position; a fixed sine wave signal generation part for transmitting the frequency sweep signal generated by the VCO 14 by an F-T curve whose linearity is held to the reflection member and obtaining a fixed sine wave signal from a beat waveform of a transmission signal and a reflection signal; a corrected V-T curve table obtained by analyzing an error of a beat waveform signal of a transmission frequency to a liquid surface and a reception frequency to the fixed sine wave signal; and a corrected V-T curve obtained by correcting the V-T table by the corrected V-T curve table. The VCO 14 is driven on the basis of the corrected V-T curve to obtain an F-T curve with linearity.

Description

本発明は、例えば液化ガスなどの液体を保管するタンクなどにおける液体の液面レベルを測定するレーダー方式による液位測定装置およびそのVCOキャリブレイション方法に関するもので、特に、測定精度を高めるための構成を備えていることを特徴とするものである。   The present invention relates to a radar-type liquid level measuring apparatus that measures the liquid level in a tank that stores liquid such as liquefied gas and the like, and a VCO calibration method thereof, in particular, a configuration for increasing measurement accuracy. It is characterized by having.

液位測定装置に用いられるレーダー方式の一つとしてFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダー方式がある。このFMCWレーダー方式は、図8に示すように、予め決められた固定時間(この時間を、掃引時間(T)という)において、予め決められた周波数(F)を掃引しながら測定地点に向かって電波を送信するものである。図9に示すように、送信地点で送信された電波が、測定地点(送信地点からの距離をLとする)で反射されて送信地点に戻るまでの往復時間tの間に、送信周波数がF・t/T(Hz)だけ掃引される。この掃引された周波数は、反射波(受信周波数F)を受信した瞬間の送信周波数Fと受信周波数Fの差(以下「ビート周波数F」という)になる。 One of the radar systems used in the liquid level measuring device is an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar system. In this FMCW radar system, as shown in FIG. 8, in a predetermined fixed time (this time is referred to as a sweep time (T)), a predetermined frequency (F) is swept toward a measurement point. It transmits radio waves. As shown in FIG. 9, the transmission frequency is F during the round trip time t until the radio wave transmitted at the transmission point is reflected at the measurement point (the distance from the transmission point is L) and returns to the transmission point. -Swept by t / T (Hz). The swept frequency is the difference of the reception frequency F R and the transmission frequency F T of the moment of receiving the reflected wave (reception frequency F R) (hereinafter referred to as "beat frequency F B").

上記往復時間tは
t=(T/F)×F
であるから、上記ビート周波数Fを計測することができれば、送信地点から測定地点まで電波が往復するのに要した時間tを計測することができる。自由空間における電波の伝搬速度は光速Cと同じであるから、送信地点から測定地点までの距離Lは、
L=C×t/2=C×T×F/2F (1)
で表すことができる。
The round trip time t is t = (T / F) × F B
Since it is, if it is possible to measure the beat frequency F B, it can be radio waves from the transmission point to the measurement point measures the time t required for the round trip. Since the propagation speed of radio waves in free space is the same as the speed of light C, the distance L from the transmission point to the measurement point is
L = C × t / 2 = C × T × F B / 2F (1)
It can be expressed as

以上、FMCWレーダー方式による距離測定原理を概略的に説明した。図7は、FMCWレーダー方式距離測定装置の従来例を示す。図7において、FMCWレーダー方式距離測定装置は、DSP(デジタル信号処理装置:Digital Signal Prosessor)101、デジタル・アナログ変換器103、VCO(電圧制御発振器)104、結合回路105、混合器110、AGC(自動利得制御回路)111、アナログ・デジタル変換器112を有してなる。デジタル・アナログ変換器103とVCO104を含む構成部分は送信系を構成し、混合器110からアナログ・デジタル変換器112に至る構成部分は受信系を構成している。DSP101はメモリ102を内蔵し、メモリ102には、掃引時間Tに対するVCO104の発振周波数を決定するVCO104への印加電圧の関係すなわち電圧−時間カーブ(以下「V−Tカーブ」という)が電圧−時間テーブル(以下「V−Tテーブル」という)として記憶されている。   The principle of distance measurement by the FMCW radar method has been schematically described above. FIG. 7 shows a conventional example of an FMCW radar type distance measuring device. In FIG. 7, the FMCW radar type distance measuring device includes a DSP (Digital Signal Processor) 101, a digital / analog converter 103, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 104, a coupling circuit 105, a mixer 110, and an AGC (AGC). Automatic gain control circuit) 111 and analog / digital converter 112. The components including the digital / analog converter 103 and the VCO 104 constitute a transmission system, and the components from the mixer 110 to the analog / digital converter 112 constitute a reception system. The DSP 101 has a built-in memory 102. The relationship between the voltage applied to the VCO 104 that determines the oscillation frequency of the VCO 104 with respect to the sweep time T, that is, a voltage-time curve (hereinafter referred to as “VT curve”) is voltage-time. It is stored as a table (hereinafter referred to as “VT table”).

DSP101は、メモリ102からV−Tテーブルを読み出し、時間の経過に伴って連続的に変化する電圧値をデジタル・アナログ変換器103でアナログ信号に変換してVCO104の制御電圧とする。VCO104の発振周波数は制御電圧に応じて連続的に変化する。この発振信号が結合回路105を経て適宜のアンテナから測定地点(例えば、液体の液面)に向けて送信される。上記アンテナから測定地点までの間に被測定系120が介在している。測定地点で反射された電波は被測定系120を戻り上記アンテナでとらえられ、結合回路105を経て受信系に導かれる。受信系では、混合器110で受信信号と受信時の発振信号が混合され、受信周波数とその瞬間の発振周波数との差、すなわち前記ビート周波数Fが取り出される。 The DSP 101 reads the VT table from the memory 102, converts the voltage value that continuously changes with the passage of time into an analog signal by the digital / analog converter 103, and sets it as the control voltage of the VCO 104. The oscillation frequency of the VCO 104 changes continuously according to the control voltage. This oscillation signal is transmitted from the appropriate antenna to the measurement point (for example, the liquid level) via the coupling circuit 105. A system under measurement 120 is interposed between the antenna and the measurement point. The radio wave reflected at the measurement point returns to the measured system 120 and is captured by the antenna, and is guided to the receiving system via the coupling circuit 105. In the reception system, the oscillation signal upon reception the received signal in the mixer 110 is mixed, the difference between the reception frequency and the oscillation frequency of the moment, that is, the beat frequency F B is taken out.

ビート周波数F信号は、AGC111で適宜の振幅値に制御されたのち、アナログ・デジタル変換器112でデジタル信号に変換され、DSP101に入力される。DSP101では、前記(1)式を適用して演算処理することによって測定地点までの距離Lを求める。 Beat frequency F B signal, after being controlled to an appropriate amplitude value AGC111, is converted into a digital signal by an analog-to-digital converter 112 is input to the DSP 101. In the DSP 101, the distance L to the measurement point is obtained by performing arithmetic processing by applying the equation (1).

以上説明したFMCWレーダー方式距離測定原理によって精度よく距離を測定するには、上記ビート周波数Fを精度よく測定することであり、そのためには、掃引時間Tとそれに伴う掃引周波数Fの関係が常に一定に保たれていることが求められる。換言すれば、単位掃引時間ΔTにおける掃引周波数の変化ΔFが常に一定であること、すなわち横軸の掃引時間に対して掃引周波数が直線性を持っていることが必要である。 Or FMCW radar system distance described accurately measure the distance by measuring principle is to accurately measure the beat frequency F B, To this end, always relationship sweep time T and sweep frequency F associated therewith It must be kept constant. In other words, the sweep frequency change ΔF in the unit sweep time ΔT is always constant, that is, the sweep frequency needs to be linear with respect to the sweep time on the horizontal axis.

図7に示す例のように、FMCWレーダーの送信機は一般的にVCO104を使用している。VCO104は、制御電圧を印加することによって発振し、かつ、掃引時間Tにおいて、掃引周波数に対応する制御電圧を連続的に変化させることにより発振周波数を連続的に変化することができる。図8では、掃引開始から掃引停止までの時間をTで表し、掃引開始から掃引停止までの発振周波数の変化幅をFで表している。以下、掃引時間TにおけるVCO104の発振周波数の変化を表すグラフを周波数−時間特性という。以下、周波数−時間特性を「F−T特性」という。   As in the example shown in FIG. 7, the FMCW radar transmitter generally uses the VCO 104. The VCO 104 oscillates by applying a control voltage, and can continuously change the oscillation frequency by continuously changing the control voltage corresponding to the sweep frequency in the sweep time T. In FIG. 8, the time from the start of sweep to the stop of sweep is represented by T, and the change width of the oscillation frequency from the start of sweep to the stop of sweep is represented by F. Hereinafter, a graph representing a change in the oscillation frequency of the VCO 104 during the sweep time T is referred to as a frequency-time characteristic. Hereinafter, the frequency-time characteristic is referred to as “FT characteristic”.

VCOは、一般的には周波数の安定した信号を発振することができるPLL(フェイズ・ロックド・ループ)回路に用いられており、上記VCO104のように周波数を掃引する用途は特殊な用途といえる。VCO104から出力される周波数−電圧特性(F−V特性)の直線性は、FMCWレーダーで要求される計測精度を得るには不十分である。そのため、FMCWレーダーでは、VCO104から出力されるF−T特性の直線性を保証するために、電圧―時間テーブル(以下、これを「V−Tテーブル」という)を生成し、このテーブルを用いてVCO104の発振電圧を制御している。   The VCO is generally used in a PLL (Phase Locked Loop) circuit that can oscillate a signal having a stable frequency, and the use of sweeping the frequency like the VCO 104 is a special use. The linearity of the frequency-voltage characteristic (FV characteristic) output from the VCO 104 is insufficient to obtain the measurement accuracy required by the FMCW radar. Therefore, in the FMCW radar, in order to guarantee the linearity of the FT characteristic output from the VCO 104, a voltage-time table (hereinafter referred to as “VT table”) is generated, and this table is used. The oscillation voltage of the VCO 104 is controlled.

さらに、VCO104のF−Vカーブは周囲温度の変化によって微妙に変化するため、一つの固定したV−Tテーブルのみでは、FMCWレーダー方式距離測定装置で要求される温度範囲で要求精度を満たす計測を行うことはできない。そこで、従来は、温度が異なる複数のV−Tをテーブルとしてメモリに記憶させておき、計測時の周囲温度に対応したV−Tテーブルを選択してF−T特性を補正している。   Furthermore, since the FV curve of the VCO 104 changes slightly with changes in ambient temperature, only one fixed VT table can be used to perform measurements that meet the required accuracy in the temperature range required by the FMCW radar type distance measuring device. Can't do it. Therefore, conventionally, a plurality of VTs having different temperatures are stored in a memory as a table, and a VT table corresponding to the ambient temperature at the time of measurement is selected to correct the FT characteristic.

しかしながら、より高精度の計測精度が求められる距離測定装置では、温度が異なる複数のV−Tテーブルの中から選択して使用することにより補完する上記の仕組みでは、要求精度を担保することができない。また、VCO自体の特性が経年変化して各温度におけるF−Vカーブが変化するため、定期的にVCOの特性を計測して、V−Tテーブルを修正ないしは更新する必要があり、面倒である。   However, in a distance measuring device that requires higher measurement accuracy, the required accuracy cannot be ensured by the above-described mechanism that is complemented by selecting from a plurality of VT tables having different temperatures. . Also, since the characteristics of the VCO itself change over time and the FV curve at each temperature changes, it is necessary to periodically measure the characteristics of the VCO to correct or update the VT table, which is troublesome. .

本発明に関連のある技術を開示するものとして特許文献1がある。特許文献1には、FMCWレーダーに適用可能な、通常の動作モードとキャリブレイション(校正)モードの二つのモードを持ったVCOを備えた周波数キャリブレイション構造が記載されている。しかし、上記VCOは、キャリブレイションモードにおいてそれ自身がPLL回路に組み込まれてキャリブレイションVCOの代わりをするというもので、以下に述べる本願発明とは技術思想を異にするものである。   There exists patent document 1 as what discloses the technique relevant to this invention. Patent Document 1 describes a frequency calibration structure including a VCO having two modes of a normal operation mode and a calibration (calibration) mode, which can be applied to an FMCW radar. However, the above VCO is incorporated in the PLL circuit in the calibration mode to replace the calibration VCO, and has a technical idea different from that of the present invention described below.

米国特許第7,804,369号公報US Pat. No. 7,804,369

本発明は、リアルタイムに最適なF−T特性を取得することを可能にすることによって、より高い精度で計測を行うことができる液位測定装置およびそのVCOキャリブレイション方法を得ることを目的とする。   It is an object of the present invention to obtain a liquid level measuring apparatus and its VCO calibration method capable of performing measurement with higher accuracy by making it possible to acquire an optimal FT characteristic in real time. .

本発明に係る液位測定装置は、
掃引時間において予め決められた周波数を掃引しながら液面に向かって電波を送信し、液面で反射される上記電波を受信した瞬間の送信周波数と反射波の受信周波数の差であるビート周波数によって液面までの距離を測定するFMCWレーダー方式の液位測定装置であって、
掃引周波数信号を生成するVCOと、
上記VCOで生成する信号の周波数を周波数−時間特性(以下「F−T特性」という)に従い掃引するための印可電圧を決定する、電圧―時間テーブル(以下「V−Tテーブル」という)と、
上記VCOのF−T特性を補正するために既知の距離位置に配置されている反射部材と、
直線性が保たれているF−T特性により上記VCOで生成する周波数掃引信号を上記反射部材に向かって送信し、この送信信号と上記反射部材からの反射信号とのビート波形から固定正弦波信号を得る固定正弦波信号生成部と、
液面への送信周波数と受信周波数のビート波形信号の上記固定正弦波信号に対する誤差を解析して生成される補正電圧−時間カーブテーブル(以下「補正V−Tカーブテーブル」という)と、
上記補正V−Tカーブテーブルで上記V−Tテーブルを補正することにより得られる補正後V−Tカーブと、を備え、
上記補正後V−Tテーブルに基づき上記VCOを動作させることにより直線性を持ったF−T特性を得る
ことを最も主要な特徴とする。
The liquid level measuring device according to the present invention is:
By sweeping a predetermined frequency in the sweep time, the radio wave is transmitted toward the liquid surface, and the beat frequency which is the difference between the transmission frequency at the moment when the radio wave reflected by the liquid surface is received and the reception frequency of the reflected wave is An FMCW radar type liquid level measuring device that measures the distance to the liquid level,
A VCO that generates a sweep frequency signal;
A voltage-time table (hereinafter referred to as “V-T table”) for determining an applied voltage for sweeping the frequency of a signal generated by the VCO according to frequency-time characteristics (hereinafter referred to as “FT characteristics”);
A reflective member disposed at a known distance position to correct the FT characteristic of the VCO;
A frequency sweep signal generated by the VCO is transmitted toward the reflecting member due to FT characteristics that maintain linearity, and a fixed sine wave signal is obtained from the beat waveform of the transmission signal and the reflected signal from the reflecting member. A fixed sine wave signal generator for obtaining
A correction voltage-time curve table (hereinafter referred to as “correction VT curve table”) generated by analyzing an error of the beat waveform signal of the transmission frequency to the liquid level and the reception frequency with respect to the fixed sine wave signal;
A corrected VT curve obtained by correcting the VT table with the corrected VT curve table,
The most important feature is to obtain linear FT characteristics by operating the VCO based on the corrected VT table.

VCOに適用するV−Tカーブが直線性を持っていたとしても、VCOの特性上そのF−T特性が非直線であれば、ビート信号の周波数に誤差を生じ、高い精度の液位測定はできない。その点、上記本発明に係る液位測定装置によれば、VCOの特性に応じてそのVCOに適用するV−Tテーブルを補正し、直線性を持ったF−T特性を得ことができるため、ビート信号の周波数に誤差を生じることがなく、高い精度の液位測定が可能になる。   Even if the VT curve applied to the VCO has linearity, if the FT characteristic is non-linear due to the characteristics of the VCO, an error occurs in the frequency of the beat signal, and the liquid level measurement with high accuracy is possible. Can not. In that respect, according to the liquid level measuring apparatus according to the present invention, the VT table applied to the VCO can be corrected according to the VCO characteristic, and the FT characteristic having linearity can be obtained. This makes it possible to measure the liquid level with high accuracy without causing an error in the frequency of the beat signal.

本発明に係る液位測定装置の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the Example of the liquid level measuring apparatus which concerns on this invention. 上記実施例における補正前F−T特性を得るプロセスを示すグラフである。It is a graph which shows the process of obtaining the FT characteristic before correction | amendment in the said Example. 上記実施例における補正後F−T特性を得るプロセスを示すグラフである。It is a graph which shows the process of obtaining the FT characteristic after correction | amendment in the said Example. (a)はF−T特性の直線性が保たれている場合の周波数掃引の様子を、(b)はF−T特性の直線性が保たれていない場合の周波数掃引の様子を、(c)はF−T特性の直線性の有無によるビート波形の違いを示すグラフである。(A) shows the frequency sweep when the linearity of the FT characteristic is maintained, (b) shows the frequency sweep when the linearity of the FT characteristic is not maintained (c) ) Is a graph showing the difference in beat waveform depending on the presence or absence of linearity of the FT characteristic. 上記実施例におけるキャリブレイション処理を順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calibration process in the said Example in order. 本発明に係る液位測定装置による測定の様子を概念的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows notionally the mode of measurement by the liquid level measuring apparatus which concerns on this invention. 従来の液位測定装置の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the conventional liquid level measuring apparatus. FMCWレーダーによる周波数掃引の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the frequency sweep by FMCW radar. FMCWレーダーの周波数掃引による距離計測原理を示すグラフである。It is a graph which shows the distance measurement principle by the frequency sweep of FMCW radar.

以下、本発明に係る液位測定装置およびそのVCOキャリブレイション方法の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of a liquid level measuring apparatus and a VCO calibration method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明によるFMCWレーダー方式による液位測定装置の実施例を示す。図1において、液位測定装置は、DSP11、デジタル・アナログ変換器13、VCO14、結合回路15、スイッチ16、混合器20、AGC21、アナログ・デジタル変換器22を有してなる。デジタル・アナログ変換器13とVCO14を含む構成部分は送信系を構成し、混合器20からアナログ・デジタル変換器22に至る構成部分は受信系を構成している。DSP11はメモリ12を内蔵し、メモリ12には、掃引時間Tに対するVCO14の発振周波数を決定するVCO14への印加電圧の関係すなわちV−TカーブがV−Tテーブルとして記憶されている。   FIG. 1 shows an embodiment of an FMCW radar type liquid level measuring device according to the present invention. In FIG. 1, the liquid level measuring device includes a DSP 11, a digital / analog converter 13, a VCO 14, a coupling circuit 15, a switch 16, a mixer 20, an AGC 21, and an analog / digital converter 22. The components including the digital / analog converter 13 and the VCO 14 constitute a transmission system, and the components from the mixer 20 to the analog / digital converter 22 constitute a reception system. The DSP 11 has a built-in memory 12, and the memory 12 stores the relationship of the voltage applied to the VCO 14 that determines the oscillation frequency of the VCO 14 with respect to the sweep time T, that is, the VT curve as a VT table.

ここまで説明した部分は、スイッチ16が追加されていることを除けば図7に示す従来のレーダー方式による距離測定装置の構成と同じである。したがって、測定時の動作も上記従来例と同じである。すなわち、DSP11は、メモリ12に記憶されているV−Tテーブルから、掃引時間とサンプリングポイント数により決定されるクロック周波数に同期してVCO14の動作を制御する電圧を読み出す。読み出された制御電圧値はデジタル・アナログ変換器13でアナログ信号に変換され、VCO14に制御電圧として印加される。VCO14は制御電圧に対応した周波数の信号、すなわち時間の経過とともに周波数が連続的に変化する高周波信号を出力する。この高周波信号が結合回路15、スイッチ16を経て適宜のアンテナから被測定系25に向けて送信される。   The parts described so far are the same as those of the conventional radar-type distance measuring apparatus shown in FIG. 7 except that the switch 16 is added. Therefore, the operation at the time of measurement is also the same as that in the conventional example. That is, the DSP 11 reads from the VT table stored in the memory 12 a voltage that controls the operation of the VCO 14 in synchronization with the clock frequency determined by the sweep time and the number of sampling points. The read control voltage value is converted into an analog signal by the digital / analog converter 13 and applied to the VCO 14 as a control voltage. The VCO 14 outputs a signal having a frequency corresponding to the control voltage, that is, a high-frequency signal whose frequency continuously changes with time. This high frequency signal is transmitted from the appropriate antenna to the system under test 25 via the coupling circuit 15 and the switch 16.

被測定系25には測定地点である前記液体41の液面があり、液面で上記高周波信号が反射される。反射された高周波信号は被測定系25を戻り上記アンテナでとらえられ、スイッチ16、結合回路15を経て受信系に導かれる。受信系の混合器20では、受信信号と受信時の発振信号が混合され、受信周波数とその瞬間の発振周波数との差信号、すなわちビート波形信号が取り出される。ビート波形信号は、AGC21で適正振幅に調整されたのち、アナログ・デジタル変換器22でデジタル信号に変換され、DSP11に入力される。   The system under measurement 25 has a liquid level of the liquid 41 that is a measurement point, and the high-frequency signal is reflected by the liquid level. The reflected high-frequency signal returns to the system to be measured 25 and is captured by the antenna, and is guided to the receiving system through the switch 16 and the coupling circuit 15. In the mixer 20 of the reception system, the reception signal and the oscillation signal at the time of reception are mixed, and a difference signal between the reception frequency and the oscillation frequency at that moment, that is, a beat waveform signal is extracted. The beat waveform signal is adjusted to an appropriate amplitude by the AGC 21, converted to a digital signal by the analog / digital converter 22, and input to the DSP 11.

DSP11では、掃引時間Tの間、V−Tテーブルの読み出し、ビート波形信号の取り込みを実行し、取り込んだ時間軸上のビート波形信号データ群にフィルタリング処理を施して不要なノイズを除去する。さらに、DSP11で上記ビート波形信号データ群をFFT(Fast Fourier Transform)処理して周波数軸のデータに変換し、その結果からビート周波数Fを抽出する。このビート周波数Fを前記(1)式に入力して演算処理することによって測定地点までの距離Lを求める。したがって、DSP11は、上記ノイズ除去用のフィルタ、ビート周波数Fの抽出部としてのFFT処理部を備えている。 In the DSP 11, during the sweep time T, the VT table is read and the beat waveform signal is fetched, and the beat waveform signal data group on the fetched time axis is filtered to remove unnecessary noise. Furthermore, converted into data of the frequency axis the beat waveform signal data group and FFT (Fast Fourier Transform) processing in DSP 11, extracts the beat frequency F B from the result. Obtaining the distance L to the measurement point by processing the beat frequency F B (1) Enter the formula. Thus, DSP 11 is a filter for the noise removal, and a FFT processing unit as an extraction portion of the beat frequency F B.

以上説明した液位測定装置の設置例を図6に模式的に示す。図6において符号10はレーダーユニットを、符号40は液位測定装置10を設置したタンクを示している。タンク10は液体41を収納するもので、レーダーユニット10は、図1に示す各ブロックで構成されたFMCWレーダー方式による液位測定装置で、変換器32は、上記ユニット10から出力される信号を電波に変換して上記液面に向かい電波を放射するアンテナである。   An installation example of the liquid level measuring apparatus described above is schematically shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 10 denotes a radar unit, and reference numeral 40 denotes a tank in which the liquid level measuring device 10 is installed. The tank 10 contains a liquid 41. The radar unit 10 is an FMCW radar type liquid level measuring device configured by each block shown in FIG. 1, and the converter 32 outputs a signal output from the unit 10. It is an antenna that converts radio waves into the liquid surface and radiates radio waves.

はレーダーユニット10から液面に向かって導波管30内に放射される電波の周波数を、Fは上記電波が液面で反射され導波管30内をレーダーユニット10に向かって戻る電波の周波数を示している。 F T is the frequency of the radio waves radiated to the waveguide 30 toward the liquid surface from the radar unit 10, F R is back towards the radar unit 10 of the radio wave liquid level is reflected by the waveguide 30 Indicates the frequency of radio waves.

図1に示す本発明に係る液位測定装置の実施例が前記従来のレーダー方式による距離測定装置の例と異なる点は、近端反射部材26を備えている点である。近端反射部材26は、液位測定装置すなわちレーダーユニット10から放射される電波を反射することができる部材からなり、基準面位置から既知の長さ位置に設置されている。近端反射部材26は、本発明の特徴であるVCOキャリブレイションを行うのに必要な部材である。そこで次に、VCOキャリブレイションの必要性とVCOキャリブレイションそのものについて説明する。   The embodiment of the liquid level measuring device according to the present invention shown in FIG. 1 is different from the conventional radar type distance measuring device in that a near-end reflecting member 26 is provided. The near-end reflecting member 26 is made of a member that can reflect radio waves radiated from the liquid level measuring device, that is, the radar unit 10, and is installed at a known length position from the reference plane position. The near-end reflecting member 26 is a member necessary for performing the VCO calibration which is a feature of the present invention. Next, the necessity of VCO calibration and the VCO calibration itself will be described.

VCOにおける制御電圧に対する発振周波数の関係は必ずしも直線性を備えているとは限らない。また、温度変化により、あるいは経年変化により特性が変化するのが一般的である。図2(a)は、VCOの一般的なF−V特性の例を示すもので、直線性が崩れている。図2(b)はメモリ12に記憶されている補正前のV−Tテーブルを示しており、時間軸に対して制御電圧が直線的に変化している。DSP11でメモリ12から上記V−Tテーブルを読み出し、時間の経過とともに変化する制御電圧値をデジタル・アナログ変換器13でアナログ信号に変換してVCO14に印加したとする。V−Tカーブは直線であっても、VCO14のF−V特性の直線性が上記のように崩れていると、VCO14から出力される時間軸に対する発振周波数の関係を表すF−T特性は、図2(c)に示すように非直線となる。したがって、このF−T特性を用いて液位の測定を行っても、精度の良好な測定を行うことはできない。   The relationship of the oscillation frequency to the control voltage in the VCO does not necessarily have linearity. In general, the characteristics change due to temperature changes or secular changes. FIG. 2A shows an example of a general FV characteristic of the VCO, and the linearity is broken. FIG. 2B shows a VT table before correction stored in the memory 12, and the control voltage changes linearly with respect to the time axis. Assume that the DSP 11 reads the VT table from the memory 12, converts a control voltage value that changes over time into an analog signal by the digital / analog converter 13, and applies it to the VCO 14. Even if the VT curve is a straight line, if the linearity of the FV characteristic of the VCO 14 is broken as described above, the FT characteristic representing the relationship of the oscillation frequency with respect to the time axis output from the VCO 14 is: As shown in FIG. 2C, the line is non-linear. Therefore, even if the liquid level is measured using this FT characteristic, it is not possible to perform measurement with good accuracy.

そこで、VCO14から出力される信号のF−T特性が直線になるように、メモリ12に記憶するV−TカーブをVCO14のF−V特性に対応して補正する。図3はこの補正について示すもので、図3(a)は図2(a)と同じVCO14の非直線性F−V特性を示す。図3(b)は、メモリ12に記憶されている補正後V−TテーブルによるV−Tカーブを示している。この補正後のV−Tカーブは、VCO14の非直線性F−V特性と逆特性の非直線性になっている。上記補正後のV−Tカーブテーブルを読み出し、時間の経過とともに変化する制御電圧値をデジタル・アナログ変換器13でアナログ信号に変換してVCO14に印加すると、図3(c)に示すような直線性が確保された補正後のF−T特性を得ることができる。この補正後のF−T特性を用いて液位の測定を行うと、精度の良好な測定を行うことができる。   Therefore, the VT curve stored in the memory 12 is corrected corresponding to the FV characteristic of the VCO 14 so that the FT characteristic of the signal output from the VCO 14 becomes a straight line. FIG. 3 shows this correction, and FIG. 3 (a) shows the same non-linear FV characteristics of the VCO 14 as in FIG. 2 (a). FIG. 3B shows a VT curve based on the corrected VT table stored in the memory 12. The corrected VT curve has a non-linearity opposite to the non-linear FV characteristic of the VCO 14. When the corrected VT curve table is read, and the control voltage value that changes over time is converted into an analog signal by the digital-analog converter 13 and applied to the VCO 14, a straight line as shown in FIG. Thus, it is possible to obtain a corrected FT characteristic in which the property is ensured. When the liquid level is measured using the corrected FT characteristic, it is possible to perform measurement with good accuracy.

図3(b)に示すような、VCO14のF−V特性に対応した補正後V−Tテーブルを生成する処理を、ここではVCOキャリブレイション(校正)という。VCOキャリブレイションを行うことにより直線性を保ったF−T特性を得ることができ、高精度の液位測定を行うことができる。   The process of generating a corrected VT table corresponding to the FV characteristic of the VCO 14 as shown in FIG. 3B is referred to as VCO calibration (calibration) here. By performing VCO calibration, it is possible to obtain FT characteristics that maintain linearity, and to perform liquid level measurement with high accuracy.

次に、VCOキャリブレイションを行うための具体的な構成およびVCOキャリブレイションの方法について説明する。VCOキャリブレイションは、図9に示すように、FMCWレーダーが、掃引時間を通じてF−T特性の直線性が確保されているとき、既知の距離からの電波の反射によって生じるビート周波数F信号が、掃引周波数帯域を通して同じ周波数になることを活用する。 Next, a specific configuration for performing VCO calibration and a VCO calibration method will be described. VCO calibration, as shown in FIG. 9, FMCW radar, when the linearity of the F-T characteristics are ensured through the sweep time, the beat frequency F B signal caused by the reflection of radio waves from a known distance, Take advantage of having the same frequency throughout the sweep frequency band.

図1に示す実施例において、VCOキャリブレイションは、DSP11が制御信号線CALを通じてスイッチ16を被測定系25から近端反射部材26側に切り替えて行う。近端反射部材26は、前述のとおり、基準面位置から既知の長さ位置に設置されているため、F−T特性の直線性が確保されていれば、近端反射部材26からの反射信号を受信することによって得られる前記ビート信号波形は固定された正弦波信号になる。これに対して、図2(c)に示す補正前のF−T特性のように非直線性のカーブになる場合は、掃引時間T内でビート周波数が変動するため、ビート信号波形は正確な正弦波信号にならない。このF−T特性の直線性が保たれている場合と保たれていない場合の動作の違いを図4に示す。   In the embodiment shown in FIG. 1, the VCO calibration is performed by the DSP 11 switching the switch 16 from the system under measurement 25 to the near-end reflecting member 26 side through the control signal line CAL. As described above, the near-end reflecting member 26 is installed at a known length position from the reference plane position. Therefore, if the linearity of the FT characteristic is ensured, the reflected signal from the near-end reflecting member 26 is obtained. The beat signal waveform obtained by receiving the signal becomes a fixed sine wave signal. On the other hand, in the case of a non-linear curve like the FT characteristic before correction shown in FIG. 2C, the beat frequency fluctuates within the sweep time T, so the beat signal waveform is accurate. Not a sine wave signal. FIG. 4 shows a difference in operation between the case where the linearity of the FT characteristic is maintained and the case where it is not maintained.

図4(a)は掃引時間T内でビート周波数Fが変動しない場合を示しており、掃引時間内における送信信号と受信信号の掃引周波数はともに直線性を保っているから、送信信号と受信信号のビート信号の周波数Fは掃引時間内のどこでも一定である。したがって、このときのビート信号の波形は図4(c)の波形Aで示すように、ビート周波数Fが一定で波形の崩れがない正確な正弦波になる。 Figure 4 (a) shows a case where in the sweep time T beat frequency F B does not change, because the sweep frequency of the transmitted and received signals in the sweep time are both kept linearity, transmission signals and reception frequency F B of the signal of the beat signal is constant everywhere within a sweep time. Accordingly, the waveform of the beat signal at this time is as indicated by the waveform A in FIG. 4 (c), the beat frequency F B are accurate sine wave has no collapse of waveforms at a constant.

これに対して図4(b)は、掃引時間T内でビート周波数Fが変動し、F−T特性が非直線性になる場合を示している。このときのビート信号の波形は図4(c)の波形Bで示すように、正確な正弦波である上記波形Aから崩れた波形になり、ビート周波数Fが本来のビート周波数からずれる。したがって、このビート周波数F信号を前記式(1)に適用して測定地点までの距離Lを求めても、精度の高い距離Lを求めることはできず、測定結果に誤差を生ずる。 FIG contrast. 4 (b), the beat frequency F B in the sweep time T is varied, F-T characteristic shows a case made of a non-linearity. As the waveform of the beat signal at this time is shown in waveform B of FIG. 4 (c), becomes a waveform collapse from the waveform A is an accurate sine wave, the beat frequency F B is deviated from the original beat frequency. Therefore, even seek distance L of the beat frequency F B signals to the measuring point by applying the formula (1), can not be obtained a highly accurate distance L, causing errors in the measurement results.

図5は、図1に示す実施例において、VCO14の出力信号のF−T特性が直線になるように、V−Tテーブルを補正するVCOキャリブレイションの手順を説明している。図5の中央に縦方向に処理ステップを示す。各処理ステップには、ステップごとにS1,S2,・・・のように符号を付している。   FIG. 5 illustrates a VCO calibration procedure for correcting the VT table so that the FT characteristic of the output signal of the VCO 14 is a straight line in the embodiment shown in FIG. The processing steps are shown in the vertical direction in the center of FIG. Each processing step is provided with a reference numeral such as S1, S2,.

VCOキャリブレイションを行う前提として、前述のように、F−T特性の直線性が確保されている状態で、スイッチ16を近端反射部材16側に切り換え、近端反射部材26からの反射信号を受信する。近端反射部材26は、予め測定装置ユニットからの距離が正確に計測されている固定長の反射点である。近端反射部材26までの距離は予め精度よく定められているため、F−T特性の直線性が確保されていることによって、固定された正弦波信号のビート信号波形を得ることができる。上記固定された正弦波信号のビート信号波形を「固定正弦波」、この固定正弦波信号を生成する部分を「固定正弦波信号生成部」ということにする。固定正弦波信号生成部は前記DSP11内に一機能をなす部分として存在している。直線性が確保されているF−T特性は、掃引時間に対して掃引周波数が直線状に変化するように予め設定されているもので、DSP11のメモリ12にV−Tテーブルとして記憶されている。   As a premise for performing the VCO calibration, as described above, the switch 16 is switched to the near-end reflecting member 16 side while the linearity of the FT characteristic is ensured, and the reflected signal from the near-end reflecting member 26 is changed. Receive. The near-end reflecting member 26 is a fixed-length reflecting point whose distance from the measuring device unit is accurately measured in advance. Since the distance to the near-end reflecting member 26 is determined in advance with high accuracy, a beat signal waveform of a fixed sine wave signal can be obtained by ensuring the linearity of the FT characteristic. The beat signal waveform of the fixed sine wave signal is referred to as a “fixed sine wave”, and the portion that generates the fixed sine wave signal is referred to as a “fixed sine wave signal generation unit”. The fixed sine wave signal generation unit exists in the DSP 11 as a part having one function. The FT characteristic in which linearity is ensured is preset so that the sweep frequency changes linearly with respect to the sweep time, and is stored in the memory 12 of the DSP 11 as a VT table. .

次に、図5のステップS1に示すように、初期V−Tテーブルすなわち補正前のV−Tテーブルで掃引を行い、放射される電波の周波数Fと上記電波が液面で反射されて戻る電波の周波数Fのビート波形を取得する(S2)。図5右上の正弦波状の波形は上記のようにして取得されるビート波形の例を示す。次に、ステップS2で取得したビート波形と上記固定正弦波とを時間軸上で対比しながら上記ビート波形の上記固定正弦波に対するずれを解析する(S3)。図5の右側第2段目の波形図は上記ビート波形解析のイメージを示しており、取得したビート波形が固定正弦波に対し時間軸上においてずれる様子がわかる。 Next, as shown in step S1 in FIG. 5 performs sweep initial V-T table or the uncorrected V-T table, the frequency F T and the radio wave of the radio wave radiated is reflected back by the liquid surface obtaining a beat waveform of a radio wave frequency F R (S2). The sinusoidal waveform in the upper right of FIG. 5 shows an example of the beat waveform acquired as described above. Next, a shift of the beat waveform with respect to the fixed sine wave is analyzed while comparing the beat waveform acquired in step S2 with the fixed sine wave on the time axis (S3). The waveform diagram in the second stage on the right side of FIG. 5 shows an image of the beat waveform analysis, and it can be seen that the acquired beat waveform deviates on the time axis with respect to the fixed sine wave.

上記ビート波形解析ステップにおいて、固定正弦波に対する上記ビート波形の誤差を掃引時間軸上で解析した結果から波形誤差関数:e(x)を生成する(S4)。図5の右側第3段目の波形図は上記波形誤差関数:e(x)の例を示しており、時間軸上において、基準値に対し波形誤差が上から下に連続的に生じている様子がわかる。   In the beat waveform analysis step, a waveform error function: e (x) is generated from the result of analyzing the error of the beat waveform with respect to the fixed sine wave on the sweep time axis (S4). The waveform diagram in the third stage on the right side of FIG. 5 shows an example of the waveform error function: e (x), and on the time axis, the waveform error continuously occurs from the top to the bottom with respect to the reference value. I can see the situation.

次に、波形誤差が生じないようにするために、波形誤差関数:e(x)に基づき、V−Tテーブルを補正する補正V−Tカーブテーブルを生成する(S5)。図5の右側最下段の波形図はV−Tカーブを補正するための補正V−Tカーブを示しており、上記波形誤差関数:e(x)の波形に対応した波形になっている。V−Tカーブを補正する補正V−Tカーブテーブルを生成する部分は、DSP11内に一機能をなす部分として存在している。   Next, in order to prevent the waveform error from occurring, a corrected VT curve table for correcting the VT table is generated based on the waveform error function: e (x) (S5). The waveform diagram at the bottom right side of FIG. 5 shows a corrected VT curve for correcting the VT curve, which is a waveform corresponding to the waveform error function: e (x). A portion for generating a corrected VT curve table for correcting the VT curve exists as a portion that functions in the DSP 11.

次に、上記補正V−Tカーブテーブルを適用して補正後V−Tテーブルを生成する(S6)。図5の左下に示す二つのグラフのうち左側のグラフはV−Tカーブを示しており、カーブa1は補正前のV−Tカーブを、カーブa2は補正後のV−Tカーブを示している。上記二つのグラフのうち右側のグラフはVCO11から出力されるF−T特性を示しており、カーブb1は補正前のF−T特性を、カーブb2は補正後のF−T特性を示している。上記a2で示す補正後のV−Tカーブは、上記ステップS6で生成される補正後V−Tテーブルの例を示しており、この補正後V−TテーブルをVCO11に適用することにより、VCO11からは上記b2で示す直線性を保った補正後F−T特性を得ることができる。補正後V−Tカーブテーブルおよびこれを生成する部分は、DSP11内に一機能をなす部分として存在している。   Next, a corrected VT table is generated by applying the corrected VT curve table (S6). Of the two graphs shown in the lower left of FIG. 5, the left graph shows a VT curve, the curve a1 shows a VT curve before correction, and the curve a2 shows a VT curve after correction. . Of the two graphs, the right graph shows the FT characteristic output from the VCO 11, the curve b1 shows the FT characteristic before correction, and the curve b2 shows the FT characteristic after correction. . The corrected VT curve indicated by a2 indicates an example of the corrected VT table generated in step S6. By applying this corrected VT table to the VCO 11, the Can obtain the FT characteristic after correction while maintaining the linearity shown by b2. The corrected VT curve table and the part that generates the VT curve table exist in the DSP 11 as a part that performs one function.

以上のようにしてVCO11のキャリブレイションが行われ、キャリブレイション後のVCO11からは掃引時間に対して周波数が直線的に変化するF−T特性の信号を出力することができる。この直線的に変化するF−T特性の信号を測定対象である液面に向けて放射し、液面からの反射信号を受信して得られる前記ビート信号Fは波形に歪みがなく、液面までの距離を精度よく測定することができる。 As described above, the calibration of the VCO 11 is performed, and a signal having an FT characteristic whose frequency linearly changes with respect to the sweep time can be output from the VCO 11 after the calibration. The signals linearly varying F-T characteristics emitted toward the liquid surface to be measured, the beat signal F B obtained by receiving the reflected signal from the liquid surface is no distortion in the waveform, the liquid The distance to the surface can be accurately measured.

VCO11のキャリブレイションは、固定正弦波信号に対してリアルタイムで行うことができるから、液位測定装置が設置されている環境条件の変化や、経時的なVCOの特性変化などに迅速に対応して、常に高い精度で液位の計測を行うことができる。   Since the calibration of the VCO 11 can be performed in real time on a fixed sine wave signal, it can quickly respond to changes in the environmental conditions in which the liquid level measurement device is installed, changes in the characteristics of the VCO over time, etc. The liquid level can always be measured with high accuracy.

本発明による測定対象は、液体であればなんでもよいが、特に高精度の液面レベルを計測するアプリケーションに適している。   The measurement object according to the present invention may be anything as long as it is a liquid, but is particularly suitable for an application for measuring a highly accurate liquid level.

11 DSP
12 メモリ
13 デジタル・アナログ変換器
14 VCO
15 結合回路
16 スイッチ
20 混合器
21 AGC回路
25 被測定系
26 近端反射部材
11 DSP
12 Memory 13 Digital to Analog Converter 14 VCO
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Coupling circuit 16 Switch 20 Mixer 21 AGC circuit 25 System to be measured 26 Near end reflection member

本発明に係る液位測定装置は、
掃引時間において予め決められた周波数を掃引しながら液面に向かって電波を送信し、液面で反射される上記電波を受信した瞬間の送信周波数と反射波の受信周波数の差であるビート周波数によって液面までの距離を測定するFMCWレーダー方式の液位測定装置であって、
掃引周波数信号を生成するVCOと、
上記VCOで生成する信号の周波数を周波数−時間特性(以下「F−T特性」という)に従い掃引するための印可電圧を決定する、電圧―時間テーブル(以下「V−Tテーブル」という)と、
上記VCOのF−T特性を補正するために既知の距離位置に配置されている反射部材と、
直線性が保たれているF−T特性により上記VCOで生成する周波数掃引信号を上記反射部材に向かって送信し、この送信信号と上記反射部材からの反射信号とのビート波形から固定正弦波信号を得る固定正弦波信号生成部と、
液面への送信周波数と受信周波数のビート波形信号の上記固定正弦波信号に対する誤差を解析して生成される補正電圧−時間カーブテーブル(以下「補正V−Tカーブテーブル」という)と、
上記補正V−Tカーブテーブルで上記V−Tテーブルを補正することにより得られる補正後V−Tテーブルと、を備え、
上記補正後V−Tテーブルに基づき上記VCOを動作させることにより直線性を持ったF−T特性を得る
ことを最も主要な特徴とする。
The liquid level measuring device according to the present invention is:
By sweeping a predetermined frequency in the sweep time, the radio wave is transmitted toward the liquid surface, and the beat frequency which is the difference between the transmission frequency at the moment when the radio wave reflected by the liquid surface is received and the reception frequency of the reflected wave is An FMCW radar type liquid level measuring device that measures the distance to the liquid level,
A VCO that generates a sweep frequency signal;
A voltage-time table (hereinafter referred to as “V-T table”) for determining an applied voltage for sweeping the frequency of a signal generated by the VCO according to frequency-time characteristics (hereinafter referred to as “FT characteristics”);
A reflective member disposed at a known distance position to correct the FT characteristic of the VCO;
A frequency sweep signal generated by the VCO is transmitted toward the reflecting member due to FT characteristics that maintain linearity, and a fixed sine wave signal is obtained from the beat waveform of the transmission signal and the reflected signal from the reflecting member. A fixed sine wave signal generator for obtaining
A correction voltage-time curve table (hereinafter referred to as “correction VT curve table”) generated by analyzing an error of the beat waveform signal of the transmission frequency to the liquid level and the reception frequency with respect to the fixed sine wave signal;
And a corrected V-T table obtained by correcting the V-T table above correction V-T curve table,
The most important feature is to obtain linear FT characteristics by operating the VCO based on the corrected VT table.

Claims (6)

掃引時間において予め決められた周波数を掃引しながら液面に向かって電波を送信し、液面で反射される上記電波を受信した瞬間の送信周波数と反射波の受信周波数の差であるビート周波数によって液面までの距離を測定するFMCWレーダー方式の液位測定装置であって、
掃引周波数信号を生成するVCOと、
上記VCOで生成する信号の周波数を周波数−時間特性(以下「F−T特性」という)に従い掃引するための印可電圧を決定する、電圧―時間テーブル(以下「V−Tテーブル」という)と、
上記VCOのF−T特性を補正するために既知の距離位置に配置されている反射部材と、
直線性が保たれているF−T特性により上記VCOで生成する周波数掃引信号を上記反射部材に向かって送信し、この送信信号と上記反射部材からの反射信号とのビート波形から固定正弦波信号を得る固定正弦波信号生成部と、
液面への送信周波数と受信周波数のビート波形信号の上記固定正弦波信号に対する誤差を解析して生成される補正電圧−時間カーブテーブル(以下「補正V−Tカーブテーブル」という)と、
上記補正V−Tカーブテーブルで上記V−Tテーブルを補正することにより得られる補正後V−Tカーブと、を備え、
上記補正後V−Tテーブルに基づき上記VCOを動作させることにより直線性を持ったF−T特性を得る液位測定装置。
By sweeping a predetermined frequency in the sweep time, the radio wave is transmitted toward the liquid surface, and the beat frequency which is the difference between the transmission frequency at the moment when the radio wave reflected by the liquid surface is received and the reception frequency of the reflected wave is An FMCW radar type liquid level measuring device that measures the distance to the liquid level,
A VCO that generates a sweep frequency signal;
A voltage-time table (hereinafter referred to as “V-T table”) for determining an applied voltage for sweeping the frequency of a signal generated by the VCO according to frequency-time characteristics (hereinafter referred to as “FT characteristics”);
A reflective member disposed at a known distance position to correct the FT characteristic of the VCO;
A frequency sweep signal generated by the VCO is transmitted toward the reflecting member due to FT characteristics that maintain linearity, and a fixed sine wave signal is obtained from the beat waveform of the transmission signal and the reflected signal from the reflecting member. A fixed sine wave signal generator for obtaining
A correction voltage-time curve table (hereinafter referred to as “correction VT curve table”) generated by analyzing an error of the beat waveform signal of the transmission frequency to the liquid level and the reception frequency with respect to the fixed sine wave signal;
A corrected VT curve obtained by correcting the VT table with the corrected VT curve table,
A liquid level measuring device that obtains linear FT characteristics by operating the VCO based on the corrected VT table.
補正V−Tカーブテーブルは、ビート波形信号と固定正弦波信号とを時間軸上で対比しながら、上記固定正弦波信号に対する上記ビート波形信号のずれを解析し、その結果より生成される波形誤差関数にしたがって得られる請求項1記載の液位測定装置。   The corrected VT curve table analyzes the deviation of the beat waveform signal from the fixed sine wave signal while comparing the beat waveform signal and the fixed sine wave signal on the time axis, and generates a waveform error based on the result. The liquid level measuring device according to claim 1 obtained according to a function. VCOで生成される掃引周波数信号を液面に向かって導くアンテナまたは変換装置を備えている請求項1または2記載の液位測定装置。   3. The liquid level measuring device according to claim 1, further comprising an antenna or a conversion device for guiding a sweep frequency signal generated by the VCO toward the liquid level. 掃引時間において予め決められた周波数を掃引しながら液面に向かって電波を送信し、液面で反射された上記電波を受信した瞬間の送信周波数と反射波の受信周波数の差であるビート周波数によって液面までの距離を測定するFMCWレーダー方式の液位測定装置のVCOキャリブレイション方法であって、
VCOで掃引周波数信号を生成する工程と、
上記VCOでV−Tテーブルに基づき周波数掃引信号をする生成する工程と、
直線性が保たれているF−T特性により上記VCOで生成する周波数掃引信号を既知の距離位置に配置されている反射部材に向かって送信し、この送信信号と上記反射部材からの反射信号とのビート波形から固定正弦波信号を得る工程と、
液面への送信周波数と受信周波数のビート波形信号の上記固定正弦波信号に対する誤差を解析して補正V−Tカーブテーブルを生成する工程と、
上記補正V−Tカーブテーブルで上記V−Tテーブルを補正することにより補正後V−Tテーブルを得る工程と、を備え、
上記補正後V−Tテーブルに基づき上記VCOを動作させることにより直線性を持ったF−T特性を得る液位測定装置のVCOキャリブレイション方法。
By sweeping a predetermined frequency during the sweep time, the radio wave is transmitted toward the liquid surface, and the beat frequency that is the difference between the transmission frequency at the moment when the radio wave reflected by the liquid surface is received and the reception frequency of the reflected wave is used. A VCO calibration method for an FMCW radar type liquid level measuring device that measures the distance to the liquid level,
Generating a sweep frequency signal with a VCO;
Generating a frequency sweep signal based on a VT table in the VCO;
A frequency sweep signal generated by the VCO is transmitted to a reflecting member arranged at a known distance position by an FT characteristic that maintains linearity, and the transmission signal and a reflected signal from the reflecting member are transmitted. Obtaining a fixed sine wave signal from the beat waveform of
Analyzing the error of the beat waveform signal of the transmission frequency to the liquid level and the reception frequency with respect to the fixed sine wave signal to generate a corrected VT curve table;
Obtaining the corrected VT table by correcting the VT table with the corrected VT curve table,
A VCO calibration method for a liquid level measuring device that obtains linear FT characteristics by operating the VCO based on the corrected VT table.
補正V−Tカーブテーブルは、ビート波形信号と固定正弦波信号とを時間軸上で対比しながら、上記固定正弦波信号に対する上記ビート波形信号のずれを解析し、その結果により生成される波形誤差関数にしたがって生成する請求項4記載の液位測定装置のVCOキャリブレイション方法。   The corrected VT curve table analyzes the deviation of the beat waveform signal with respect to the fixed sine wave signal while comparing the beat waveform signal and the fixed sine wave signal on the time axis, and generates a waveform error resulting therefrom. 5. The VCO calibration method for a liquid level measuring device according to claim 4, wherein the VCO calibration method is generated according to a function. VCOで生成される掃引周波数信号を、アンテナまたは変換装置によって液面に導く請求項4または5記載の液位測定装置のVCOキャリブレイション方法。
6. The VCO calibration method for a liquid level measuring apparatus according to claim 4, wherein a sweep frequency signal generated by the VCO is guided to the liquid level by an antenna or a conversion device.
JP2012131114A 2012-06-08 2012-06-08 Liquid level measuring device and VCO calibration method thereof Active JP5773950B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012131114A JP5773950B2 (en) 2012-06-08 2012-06-08 Liquid level measuring device and VCO calibration method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012131114A JP5773950B2 (en) 2012-06-08 2012-06-08 Liquid level measuring device and VCO calibration method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013253936A true JP2013253936A (en) 2013-12-19
JP5773950B2 JP5773950B2 (en) 2015-09-02

Family

ID=49951536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012131114A Active JP5773950B2 (en) 2012-06-08 2012-06-08 Liquid level measuring device and VCO calibration method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5773950B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014092417A (en) * 2012-11-02 2014-05-19 Musashino Kiki Kk Liquid level measurement instrument
CN108072423A (en) * 2016-11-11 2018-05-25 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 Radar levelmeter and correlation technique
DE102017111820A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Endress+Hauser SE+Co. KG High-frequency generating unit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS536669U (en) * 1976-07-02 1978-01-20
JPS6396583A (en) * 1986-10-14 1988-04-27 Mitsubishi Electric Corp Microwave level gauge
JPH09119977A (en) * 1995-08-25 1997-05-06 Krohne Messtech Gmbh & Co Kg Filling-level measuring method of liquid
JPH10115677A (en) * 1996-10-11 1998-05-06 Mitsubishi Electric Corp Fm-cw radar
JPH11271428A (en) * 1998-03-23 1999-10-08 Toyota Motor Corp Fm-cw radar apparatus
JP2002090447A (en) * 2000-09-19 2002-03-27 Toshiba Corp Fmcw radar apparatus and time/frequency characteristic measuring method
JP2011247598A (en) * 2010-05-21 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp Frequency modulation circuit for fmcw radar device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS536669U (en) * 1976-07-02 1978-01-20
JPS6396583A (en) * 1986-10-14 1988-04-27 Mitsubishi Electric Corp Microwave level gauge
JPH09119977A (en) * 1995-08-25 1997-05-06 Krohne Messtech Gmbh & Co Kg Filling-level measuring method of liquid
JPH10115677A (en) * 1996-10-11 1998-05-06 Mitsubishi Electric Corp Fm-cw radar
JPH11271428A (en) * 1998-03-23 1999-10-08 Toyota Motor Corp Fm-cw radar apparatus
JP2002090447A (en) * 2000-09-19 2002-03-27 Toshiba Corp Fmcw radar apparatus and time/frequency characteristic measuring method
JP2011247598A (en) * 2010-05-21 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp Frequency modulation circuit for fmcw radar device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014092417A (en) * 2012-11-02 2014-05-19 Musashino Kiki Kk Liquid level measurement instrument
CN108072423A (en) * 2016-11-11 2018-05-25 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 Radar levelmeter and correlation technique
DE102017111820A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Endress+Hauser SE+Co. KG High-frequency generating unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP5773950B2 (en) 2015-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7639177B2 (en) Method and device for correcting non-ideal intermediate-frequency signals in distance sensing device according to the FMCW principle
JP3784823B1 (en) Distance measuring device, distance measuring method, and distance measuring program
EP3153876B1 (en) Method of system compensation to reduce the effects of self interference in frequency modulated continuous wave altimeter systems
WO2004046749A2 (en) Method and system for calibration of a phase-based sensing system
JP5773950B2 (en) Liquid level measuring device and VCO calibration method thereof
JP5773951B2 (en) Liquid level measuring device and its VCO predistortion method
JP2007052035A (en) Level measuring device
US20120146838A1 (en) Method & Device for Measuring a Change in Distance
CN104457910B (en) The position measuring system of dielectric boundaries
JP5952168B2 (en) Liquid level measuring device
JP5759429B2 (en) Relative permittivity calculation device and relative permittivity calculation program
JP2001356164A (en) Correcting method for nonlinearity in microwave radar system
JP4808965B2 (en) Ranging method and ranging device
JP7326730B2 (en) distance speed measuring device
JP4062135B2 (en) High frequency oscillation device, radio device and radar
WO2015072426A1 (en) Radar device
JP2004294449A (en) Distance measuring instrument for measuring distance by electromagnetic wave, based on radar principle
JP4732177B2 (en) Radar apparatus calibration apparatus and method
JP2007078518A (en) Distance measuring apparatus
RU2655746C1 (en) Method of level measurement and radio range station with frequency modulation
JP4924980B2 (en) Distance measuring device
JPH0693025B2 (en) FM-CW distance measurement method
JP3153816U (en) FM-CW radar equipment
CN216012139U (en) Displacement measuring device
JP2004198306A (en) Ranging device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140123

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140407

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140919

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150609

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150630

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5773950

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250