KR102452042B1 - Radar level gauging apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이더 수위 측정 장치에 관한 것으로, 타 기기와의 간섭 요소인 사이드 로브를 줄일 수 있으면서도 크기를 소형화할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a radar level measuring device, which can reduce a side lobe, which is an interference factor with other devices, while reducing the size.
Description
본 발명은 수위 측정 기술에 관련한 것으로, 특히 레이더 수위 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to water level measurement technology, and more particularly to a radar level measurement device.
레이더 신호를 이용한 수위 측정 기술은 액체 등을 저장하는 탱크 위 쪽에 설치한 레이더 수위 측정 장치가 탱크 내의 수위 경계면으로 레이더 신호를 수직으로 방사하고, 수위 경계면으로부터 반사되는 레이더 신호를 수신하여 수위를 측정한다.In the water level measurement technology using radar signals, a radar level measuring device installed above a tank that stores liquids, etc. vertically radiates a radar signal to the water level interface in the tank, and receives the radar signal reflected from the water level interface to measure the water level. .
레이더 신호의 방사 시각과 레이더 신호의 수신 시각 및 레이더 신호의 속도는 알 수 있는 값이므로, 레이더 신호의 방사 위치로부터 수위 경계면까지의 거리를 알 수 있고, 이로부터 수위를 알 수 있다.Since the radiation time of the radar signal, the reception time of the radar signal, and the speed of the radar signal are known values, the distance from the radiation position of the radar signal to the water level interface can be known, and the water level can be determined from this.
대한민국 공개특허 제10-2015-0130294호(2015.11.23)에서 트랜시버 회로망, 처리 회로망, 신호 및 전원 인터페이스가 하우징에 동봉되고, 트랜시버 회로는 탱크 안으로 연장하는 신호 전파 장치에 전기적으로 연결되는 레이더 수위 측정기를 제안하고 있다.In Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0130294 (November 23, 2015), a transceiver circuitry, processing circuitry, signal and power interface are enclosed in a housing, and the transceiver circuitry is a radar level meter electrically connected to a signal propagation device extending into the tank. is proposing
레이더 수위 측정 장치는 같은 주파수를 사용하는 타 기기와의 간섭을 줄이기 위해서 ±60° 이상에서 사이드 로브(Side lobe)를 최대한 줄여야 한다. 종래의 레이더 수위 측정 장치에서 사이드 로브를 줄이는 방법으로는 혼의 길이를 길게 하는 방법, 코러게이트 혼(corrugated horn)을 이용하는 방법, 유전체가 충진된 혼(dielectric loaded horn)을 이용하는 방법 등이 있다.In order to reduce the interference with other devices using the same frequency, the radar level measuring device should reduce the side lobe as much as possible at ±60° or more. As a method of reducing the side lobes in the conventional radar level measuring device, there are a method of increasing the length of the horn, a method of using a corrugated horn, a method of using a dielectric loaded horn, and the like.
혼의 길이를 길게 하는 방법은 레이더 수위 측정 장치의 크기가 커지는 단점이 있고, 코러게이트 혼을 이용하는 방법은 코러게이트 혼의 옆면을 주름지게(corrugated) 만들어야 하는데 주파수가 높으면 파장이 짧아지므로, 주름 부분의 깊이와 폭도 작아져서 가공 정밀도가 높아져야 하는 단점이 있다.The method of lengthening the horn has a disadvantage in that the size of the radar level measuring device increases, and the method of using a corrugated horn has to make the side surface of the corrugated horn corrugated. The width and width are also small, so there is a disadvantage that the processing precision must be increased.
한편, 유전체가 충진된 혼(dielectric loaded horn)을 이용하는 방법의 경우에는 유전체의 형상을 주파수가 높을수록 정밀하게 만들어야 하고, 전파가 통과하는 유전체의 길이가 길어서 유전체 손실이 큰 단점이 있다.On the other hand, in the case of the method using a dielectric loaded horn, the shape of the dielectric must be made more precisely as the frequency increases, and the length of the dielectric through which radio waves pass is long, so that the dielectric loss is large.
본 발명은 수위 측정 정밀도 열화 및 타 기기와의 간섭 요소인 사이드 로브를 줄일 수 있으면서도 크기를 소형화할 수 있는 레이더 수위 측정 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a radar water level measuring apparatus capable of reducing the size of a radar water level measurement device while reducing the side lobes, which are factors that interfere with water level measurement accuracy and other devices.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 레이더 수위 측정 장치가 레이더 신호를 수위 경계면으로 방사하고, 수위 경계면으로부터 반사되는 레이더 신호를 수신하는 안테나부와; 안테나부에 의해 방사되는 레이더 신호에 대한 송신 제어, 안테나부에 의해 수신되는 레이더 신호에 대한 수신 제어 및 수신된 레이더 신호를 이용한 수위 측정 제어를 수행하는 제어부를 포함하되, 안테나부가 레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 송수신하기 위한 렌즈와; 렌즈를 통해 송수신되는 레이더 신호의 사이드 로브를 줄이기 위한 흡수기(Absorber)를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the radar level measuring apparatus includes an antenna unit for emitting a radar signal to a water level boundary surface and receiving a radar signal reflected from the water level boundary surface; A control unit for performing transmission control on the radar signal radiated by the antenna unit, reception control on the radar signal received by the antenna unit, and water level measurement control using the received radar signal, wherein the antenna unit transmits the radar signal to the water level boundary surface a lens for transmitting and receiving in a direction perpendicular to; It includes an absorber for reducing the side lobes of the radar signal transmitted and received through the lens.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 렌즈가 초점과 렌즈간 거리가 짧아서 전체 길이를 최소화할 수 있으면서, 넓은 방향에서 송수신되는 레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 집중(Focus)시킬 수 있는 뤼네부르크 렌즈(Luneburg lens)일 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, Lüneburg can focus the radar signal transmitted and received in a wide direction in a direction perpendicular to the water level interface while minimizing the overall length due to the short distance between the focal point and the lens of the lens. It may be a Luneburg lens.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 안테나부가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 8° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the antenna unit may be implemented to radiate a radar signal having a beam width of 3 dB at a radiation angle of less than 8° in order to satisfy Federal Communications Commission (FCC) regulations.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 안테나부가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 ±60° 이상에서 -38dB 미만의 사이드 로브 레벨(Side lobe Level)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the antenna unit is implemented to radiate a radar signal having a side lobe level of less than -38 dB at a radiation angle of ±60° or more to satisfy Federal Communications Commission (FCC) regulations can be
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 안테나부가 안테나부 외곽을 감싸 내부를 보호하는 동시에 도파관 역할을 수행하면서 타 기기와의 간섭 성분인 사이드 로브를 줄여주는 역할을 수행하는 실린더 안테나(Cylinder Antenna)를 더 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a cylinder antenna that serves to reduce the side lobe, which is an interference component with other devices, while the antenna part wraps around the outer part of the antenna to protect the inside and at the same time serves as a waveguide. may include
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 안테나부가 제어부와 뤼네부르크 렌즈 간에 레이저 신호를 도파하는 도파관과; 뤼네부르크 렌즈를 측방에서 고정하는 적어도 2개의 측방 고정봉과; 뤼네부르크 렌즈를 상부에서 지지하는 상부 지지부를 더 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the antenna unit comprises: a waveguide for guiding a laser signal between the control unit and the Lüneburg lens; at least two lateral fixing rods for laterally fixing the Luneburg lens; It may further include an upper support for supporting the Lüneburg lens from the top.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어부가 수위 측정을 위한 레이더 신호를 발생시키는 레이더 신호 발생부와; 레이더 신호를 송신할지 또는 레이더 신호를 수신할지에 대한 주기적인 트리거 신호(Trigger Signal)를 발생시키는 트리거 신호 발생부와; 트리거 신호 발생부에 의해 발생되는 트리거 신호에 따라, 레이더 신호 발생부에 의해 발생되는 레이더 신호를 송신 처리하여 안테나부를 통해 수위 경계면으로 주기적으로 방사하거나 또는 수위 경계면으로부터 반사되어 안테나부를 통해 주기적으로 수신되는 레이더 신호를 수신 처리하는 레이더 신호 송수신 처리부와; 레이더 신호 송수신 처리부에 의해 주기적으로 수신 처리되는 수위 경계면으로부터 반사되는 레이더 신호를 이용해 주기적으로 수위를 측정하는 수위 측정 수행부를 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, the control unit comprises: a radar signal generator for generating a radar signal for water level measurement; a trigger signal generator for generating a periodic trigger signal for whether to transmit a radar signal or receive a radar signal; According to the trigger signal generated by the trigger signal generating unit, the radar signal generated by the radar signal generating unit is transmitted and processed to be periodically radiated to the water level interface through the antenna unit or reflected from the water level boundary surface and received periodically through the antenna unit. a radar signal transmission/reception processing unit for receiving and processing a radar signal; and a water level measurement performing unit for periodically measuring the water level using a radar signal reflected from a water level interface periodically received and processed by the radar signal transmitting/receiving processing unit.
본 발명은 수위 측정 정밀도 열화 및 타 기기와의 간섭 요소인 사이드 로브를 줄일 수 있으므로 수위 측정 정밀도를 향상시킬 수 있고, 레이더 수위 측정 장치를 소형화할 수 있으므로 사용자 편의성을 향상할 수 있는 효과가 있다.The present invention can reduce water level measurement accuracy deterioration and side lobes, which are factors of interference with other devices, thereby improving water level measurement accuracy, and reducing the size of the radar level measurement device, thereby improving user convenience.
도 1 은 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치의 안테나부의 일 실시예의 구성을 도시한 투영 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치의 안테나부의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치에 의해 방사되는 레이더 신호의 방사각에 따른 메인 로브와 사이드 로브를 예시한 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a radar level measuring apparatus according to the present invention.
2 is a projected perspective view showing the configuration of an embodiment of the antenna unit of the radar level measuring device according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of the antenna unit of the radar level measuring device according to the present invention.
4 is a view illustrating a main lobe and a side lobe according to the radiation angle of a radar signal emitted by the radar level measuring device according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. While specific embodiments are illustrated in the drawings and the related detailed description is set forth, they are not intended to limit the various embodiments of the present invention to specific forms.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
도 1 은 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 레이더 수위 측정 장치(100)는 안테나부(110)와, 제어부(120)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a radar level measuring apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1 , the radar
안테나부(110)는 레이더 신호를 수위 경계면으로 방사하고, 수위 경계면으로부터 반사되는 레이더 신호를 수신한다. 예컨대, 안테나부(110)가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 8° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.The
한편, 안테나부(110)가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 ±60° 이상에서 -38dB 미만의 사이드 로브 레벨(Side lobe Level)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.On the other hand, the
도 2 는 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치의 안테나부의 일 실시예의 구성을 도시한 투영 사시도, 도 3 은 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치의 안테나부의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다.2 is a projected perspective view showing the configuration of an embodiment of the antenna unit of the radar level measuring device according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the antenna part of the radar water level measuring device according to the present invention.
도 2 및 도 3 에 도시한 바와 같이, 잡음 성분인 사이드 로브(Side lobe)를 감소시켜 수위 측정 성능을 향상시키기 위해 안테나부(110)가 렌즈(111)와, 흡수기(Absorber)(112)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3 , the
렌즈(111)는 레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 송수신하도록 한다. 예컨대, 렌즈(111)가 초점과 렌즈간 거리가 짧아서 전체 길이를 최소화할 수 있으면서, 넓은 방향에서 송수신되는 레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 집중(Focus)시킬 수 있는 뤼네부르크 렌즈(Luneburg lens)일 수 있다.The
렌즈(111)로 뤼네부르크 렌즈(Luneburg lens)를 사용할 경우, 레이더 신호 도파 경로를 작게 하면서도 레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 집중시킬 수 있어 레이더 수위 측정 장치의 크기를 소형화하면서도 수위 측정 성능을 향상시킬 수 있다.When a Luneburg lens is used as the
흡수기(Absorber)(112)는 렌즈(111)를 통해 송수신되는 레이더 신호의 사이드 로브를 줄인다. 이 때, 흡수기(Absorber)(112)가 수위 경계면과 수직한 방향으로 렌즈(111) 전면에 배치될 수 있다. The
예컨대, 흡수기(112)가 탄소계열 또는 니트릴 계열 물질을 포함하는 유전체(Dielectric Material) 전자파 흡수물질로 구현되어, 표면을 따라 흐르는 전류를 제거함으로써 타 기기 간섭 성분인 사이드 로브(Side lobe)를 줄이도록 구현될 수 있다.For example, the
유전체는 표면을 따라서만 전류가 흐르고, 부도체 역할을 하는 유전체 내부로는 전류가 흐르지 않는데, 유전체 전자파 흡수물질로 흡수기(112)를 구현하여 표면을 따라 흐르는 전류를 줄여줌으로써 타 기기 간섭 성분인 사이드 로브(Side lobe)를 줄일 수 있다.Current flows only along the surface of the dielectric, and no current flows inside the dielectric, which acts as an insulator. By implementing the
이 흡수기(112)에 의해 방사각이 8° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가지고, 방사각이 ±60° 이상에서 -38dB 미만의 사이드 로브 레벨(Side lobe Level)을 가진 레이더 신호를 방사할 수 있어, FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시킬 수 있다.Radar signal having a beam width of 3 dB when the radiation angle is less than 8 ° by the
도 4 는 본 발명에 따른 레이더 수위 측정 장치에 의해 방사되는 레이더 신호의 방사각에 따른 메인 로브와 사이드 로브를 예시한 도면이다. 도 4 를 참조해 보면, 방사각이 8° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가진 메인 로브(Main lobe)와, ±60° 이상에서 -38dB 미만의 사이드 로브(Side lobe)를 가진 레이더 신호가 방사됨을 볼 수 있다.4 is a view illustrating a main lobe and a side lobe according to the radiation angle of a radar signal emitted by the radar level measuring device according to the present invention. Referring to FIG. 4 , a radar signal having a main lobe having a beam width of 3dB at a radiation angle of less than 8° and a side lobe of less than -38dB at ±60° or more It can be seen that is emitted.
제어부(120)는 안테나부(110)에 의해 방사되는 레이더 신호에 대한 송신 제어, 안테나부(110)에 의해 수신되는 레이더 신호에 대한 수신 제어 및 수신된 레이더 신호를 이용한 수위 측정 제어를 포함하는 장치 전반에 대한 제어를 수행한다.The
예컨대, 제어부(120)가 레이더 신호 발생부(121)와, 트리거 신호 발생부(122)와, 레이더 신호 송수신 처리부(123)와, 수위 측정 수행부(124)를 포함할 수 있으며, 이들은 안테나부(110)의 첨단부에 형성되는 PCB 기판 장착홈에 장착되는 PCB 기판상에 모듈될 수 있다.For example, the
레이더 신호 발생부(121)는 수위 측정을 위한 레이더 신호를 발생시킨다. 예컨대, 레이더 신호 발생부(121)가 75~85GHz 이내의 펄스 신호 또는 주파수 변조된 연속파(FMCW : Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 발생시키도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
트리거 신호 발생부(122)는 레이더 신호를 송신할지 또는 레이더 신호를 수신할지에 대한 주기적인 트리거 신호(Trigger Signal)를 발생시킨다. 트리거 신호 발생부(122)에 의해 발생되는 트리거 신호는 주기적으로 레이더 신호 송수신 처리부(123)로 전달된다.The
레이더 신호 송수신 처리부(123)는 트리거 신호 발생부(122)에 의해 발생되는 트리거 신호에 따라, 레이더 신호 발생부(121)에 의해 발생되는 레이더 신호를 송신 처리하여 안테나부(110)를 통해 수위 경계면으로 주기적으로 방사하거나 또는 수위 경계면으로부터 반사되어 안테나부(110)를 통해 주기적으로 수신되는 레이더 신호를 수신 처리한다.The radar signal transmission/
수위 측정 수행부(124)는 레이더 신호 송수신 처리부(123)에 의해 주기적으로 수신 처리되는 수위 경계면으로부터 반사되는 레이더 신호를 이용해 주기적으로 수위를 측정한다. 수위 경계면으로부터 반사된 레이더 신호를 이용해 수위를 측정하는 것은 이 출원 전에 이미 공지된 알고리즘이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The water level
레이더 신호의 방사 시각과 레이더 신호의 수신 시각 및 레이더 신호의 속도는 알 수 있는 값이므로, 수위 측정 수행부(124)를 통해 레이더 신호의 방사 위치로부터 수위 경계면 까지의 거리를 알 수 있고, 이로부터 수위를 측정할 수 있다.Since the radiation time of the radar signal, the reception time of the radar signal, and the speed of the radar signal are known values, the distance from the radiation position of the radar signal to the water level interface can be known through the water level
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 수위 측정 정밀도 열화 및 타 기기와의 간섭 요소인 사이드 로브를 줄일 수 있으므로 수위 측정 정밀도를 향상시킬 수 있고, 레이더 수위 측정 장치를 소형화할 수 있으므로 사용자 편의성을 향상할 수 있다.By implementing in this way, the present invention can reduce water level measurement accuracy deterioration and side lobes that are an interference factor with other devices, thereby improving water level measurement accuracy, and reducing the size of the radar water level measurement device, thereby improving user convenience. have.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 안테나부(110)가 실린더 안테나(Cylinder Antenna)(113)를 더 포함할 수 있다. 실린더 안테나(113)는 안테나부 외곽을 감싸 내부를 보호하는 동시에 도파관 역할을 수행하면서 타 기기와의 간섭 성분인 사이드 로브를 줄여주는 역할을 수행한다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the
이 실린더 안테나(113)에 의해 ±60° 이상에서 사이드 로브가 일부 억제된다. 예컨대, 실린더 안테나(113)가 알루미늄(Al) 또는 스테인레스(SUS) 등과 같은 금속 재질로 구현될 수 있으며, 종단부는 커버(113a)가 결합된다.The side lobes are partially suppressed by the
실린더 안테나(113)는 안테나부 내부의 렌즈(111)와, 흡수기(Absorber)(112)를 덮어 보호할 정도의 길이로 구현되므로, 종래의 코러게이트 혼 등을 사용하는 레이더 수위 측정 장치들 보다 상대적으로 레이저 신호 도파 경로가 줄어들게 되어 장치를 소형화할 수 있다.Since the
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 안테나부(110)가 도파관(114)과, 적어도 2개의 측방 고정봉(115)과, 상부 지지부(116)를 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the
도파관(114)은 제어부(120)와 뤼네부르크 렌즈 간에 레이저 신호를 도파한다. 제어부(120)의 레이더 신호 송수신 처리부(123)와 뤼네부르크 렌즈간에 송수신되는 레이저 신호는 도파관(114)을 통해 도파된다.The
적어도 2개의 측방 고정봉(115)은 뤼네부르크 렌즈를 측방에서 고정한다. 예컨대, 측방 고정봉(115)이 전, 후, 좌, 우 4개 구비되어, 뤼네부르크 렌즈를 측방에서 견고하게 고정하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.At least two lateral fixing
상부 지지부(116)는 뤼네부르크 렌즈를 상부에서 지지한다. 예컨대, 상부 지지부(116)가 뤼네부르크 렌즈의 상부 첨단 부분에서 지지하는 제1상부 지지부(116a)와, 적어도 2개의 측방 고정봉(115)과 제1상부 지지부(116a) 사이에 설치되어 뤼네부르크 렌즈 상부 일부 구면을 지지하는 제2상부 지지부(116b)를 포함하는 이중화된 구조일 수 있다.The
또한, 상부 지지부(116)은 레이더 수위 측정 장치를 뒤집어서 조립시에 뤼네브르크 렌즈의 하단에서 렌즈를 받쳐 측방 고정봉(115)의 조립을 용이하게 하는 역할도 수행한다.In addition, the
이와 같이 구현함에 의해, 적어도 2개의 측방 고정봉(115)과 상부 지지부(116)에 의해 뤼네부르크 렌즈가 유동없이 고정된 상태에서 도파관(114)을 통해 제어부(120)의 레이더 신호 송수신 처리부(123)와 뤼네부르크 렌즈간에 레이저 신호가 도파되므로, 뤼네부르크 렌즈 유동에 의한 수위 측정 성능 열화를 방지할 수 있다.By this implementation, the radar signal transmission/
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 레이더 신호 발생부(121)가 5.925~7.250GHz 이내의 펄스 신호 또는 주파수 변조된 연속파(FMCW : Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 발생시키도록 구현될 수도 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the
이 경우, 안테나부(110)가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 12° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.In this case, the
또한, 안테나부(110)가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 ±60° 이상에서 -22dB 미만의 사이드 로브 레벨(Side lobe Level)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.In addition, the
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 레이더 신호 발생부(121)가 24.05~29.00GHz 이내의 펄스 신호 또는 주파수 변조된 연속파(FMCW : Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 발생시키도록 구현될 수도 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the
이 경우, 안테나부(110)가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 12° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.In this case, the
또한, 안테나부(110)가 FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 ±60° 이상에서 -27dB 미만의 사이드 로브 레벨(Side lobe Level)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현될 수 있다.In addition, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 수위 측정 정밀도 열화 및 타 기기와의 간섭 요소인 사이드 로브를 줄일 수 있으므로 수위 측정 정밀도를 향상시킬 수 있고, 레이더 수위 측정 장치를 소형화할 수 있으므로 사용자 편의성을 향상할 수 있다.As described above, the present invention can improve the water level measurement accuracy because it can reduce the side lobes, which are factors that interfere with the deterioration of the water level measurement accuracy and other devices, and can improve the user convenience because the radar level measurement device can be miniaturized. can
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of various embodiments of the present invention.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of various embodiments of the present invention, in addition to the embodiments described herein, all changes or modifications derived based on the technical idea of various embodiments of the present invention are included in the scope of various embodiments of the present invention should be interpreted as being
본 발명은 레이더 신호를 이용한 수위 측정 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention can be industrially used in the field of water level measurement using a radar signal and its application technology.
100 : 레이더 수위 측정 장치
110 : 안테나부
111 : 렌즈
112: 흡수기
113 : 실린더 안테나
114 : 도파관
115 : 측방 고정봉
116 : 상부 지지부
116a : 제1상부 지지부
116b : 제2상부 지지부
120 : 제어부
121 : 레이더 신호 발생부
122 : 트리거 신호 발생부
123 : 레이더 신호 송수신 처리부
124 : 수위 측정 수행부100: radar level measuring device
110: antenna unit
111: lens
112: absorber
113: cylinder antenna
114: waveguide
115: side fixing bar
116: upper support
116a: first upper support part
116b: second upper support part
120: control unit
121: radar signal generator
122: trigger signal generator
123: radar signal transmission and reception processing unit
124: water level measurement performing unit
Claims (7)
안테나부에 의해 방사되는 레이더 신호에 대한 송신 제어, 안테나부에 의해 수신되는 레이더 신호에 대한 수신 제어 및 수신된 레이더 신호를 이용한 수위 측정 제어를 수행하는 제어부를;
포함하되,
안테나부가:
레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 송수신하기 위한 렌즈와;
렌즈를 통해 송수신되는 레이더 신호의 사이드 로브를 줄이되, 탄소계열 또는 니트릴 계열 물질을 포함하는 유전체(Dielectric Material) 전자파 흡수물질로 구현되어, 표면을 따라 흐르는 전류를 제거함으로써 타 기기 간섭 성분인 사이드 로브(Side lobe)를 줄이는 흡수기(Absorber)와;
안테나부 외곽을 감싸 내부를 보호하는 동시에 도파관 역할을 수행하면서 타 기기와의 간섭 성분인 사이드 로브를 줄여주는 역할을 수행하되, 안테나부 내부의 렌즈와 흡수기를 덮어 보호할 수 있는 길이로 구현되는 실린더 안테나(Cylinder Antenna)를;
포함하는 레이더 수위 측정 장치.an antenna unit for emitting a radar signal to a water level boundary surface and receiving a radar signal reflected from the water level boundary surface;
a control unit configured to perform transmission control on the radar signal radiated by the antenna unit, reception control on the radar signal received by the antenna unit, and water level measurement control using the received radar signal;
including,
Antenna addition:
a lens for transmitting and receiving radar signals in a direction perpendicular to the water level interface;
The side lobe of the radar signal transmitted and received through the lens is reduced, but it is implemented as a dielectric electromagnetic wave absorbing material containing a carbon-based or nitrile-based material, and by removing the current flowing along the surface, the side lobe, which is an interference component of other devices Side lobe) to reduce the absorber (Absorber) and;
A cylinder that covers the outside of the antenna and protects the inside while acting as a waveguide while reducing the side lobe, which is an interference component with other devices, with a length that can protect the lens and absorber inside the antenna. Antenna (Cylinder Antenna);
Including radar level measuring device.
렌즈가:
초점과 렌즈간 거리가 짧아서 전체 길이를 최소화할 수 있으면서, 넓은 방향에서 송수신되는 레이더 신호를 수위 경계면과 수직한 방향으로 집중(Focus)시킬 수 있는 뤼네부르크 렌즈(Luneburg lens)인 레이더 수위 측정 장치.The method of claim 1,
Lens is:
A radar level measuring device that is a Luneburg lens that can focus radar signals transmitted and received in a wide direction in a direction perpendicular to the water level interface while minimizing the overall length due to the short distance between the focal point and the lens.
안테나부가:
FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 8° 미만에서 3dB의 빔폭(Beam width)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현되는 레이더 수위 측정 장치.The method of claim 1,
Antenna addition:
A radar level measuring device implemented to radiate a radar signal with a beam width of 3 dB at a radiation angle of less than 8° to satisfy FCC (Federal Communications Commission) regulations.
안테나부가:
FCC(Federal Communications Commission) 규정을 만족시키기 위해 방사각이 ±60° 이상에서 -38dB 미만의 사이드 로브 레벨(Side lobe Level)을 가진 레이더 신호를 방사하도록 구현되는 레이더 수위 측정 장치.The method of claim 1,
Antenna addition:
A radar level measuring device implemented to radiate a radar signal with a side lobe level of less than -38dB at a radiation angle of more than ±60° to satisfy Federal Communications Commission (FCC) regulations.
안테나부가:
제어부와 뤼네부르크 렌즈 간에 레이저 신호를 도파하는 도파관과;
뤼네부르크 렌즈를 측방에서 고정하는 적어도 2개의 측방 고정봉과;
뤼네부르크 렌즈를 상부에서 지지하는 상부 지지부를;
더 포함하는 레이더 수위 측정 장치.3. The method of claim 2,
Antenna addition:
a waveguide for guiding the laser signal between the control unit and the Lüneburg lens;
at least two lateral fixing rods for laterally fixing the Luneburg lens;
an upper support for supporting the Lüneburg lens from above;
Radar level measuring device further comprising.
제어부가:
수위 측정을 위한 레이더 신호를 발생시키는 레이더 신호 발생부와;
레이더 신호를 송신할지 또는 레이더 신호를 수신할지에 대한 주기적인 트리거 신호(Trigger Signal)를 발생시키는 트리거 신호 발생부와;
트리거 신호 발생부에 의해 발생되는 트리거 신호에 따라, 레이더 신호 발생부에 의해 발생되는 레이더 신호를 송신 처리하여 안테나부를 통해 수위 경계면으로 주기적으로 방사하거나 또는 수위 경계면으로부터 반사되어 안테나부를 통해 주기적으로 수신되는 레이더 신호를 수신 처리하는 레이더 신호 송수신 처리부와;
레이더 신호 송수신 처리부에 의해 주기적으로 수신 처리되는 수위 경계면으로부터 반사되는 레이더 신호를 이용해 주기적으로 수위를 측정하는 수위 측정 수행부를;
포함하는 레이더 수위 측정 장치.The method according to any one of claims 1 to 4 or 6,
Controls:
a radar signal generator for generating a radar signal for water level measurement;
a trigger signal generator for generating a periodic trigger signal for whether to transmit a radar signal or receive a radar signal;
According to the trigger signal generated by the trigger signal generating unit, the radar signal generated by the radar signal generating unit is transmitted and processed to be periodically radiated to the water level interface through the antenna unit or reflected from the water level boundary surface and received periodically through the antenna unit. a radar signal transmission/reception processing unit for receiving and processing a radar signal;
a water level measurement performing unit for periodically measuring the water level using the radar signal reflected from the water level interface periodically received and processed by the radar signal transmitting and receiving unit;
Including radar level measuring device.
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