DE112017008233T5

DE112017008233T5 - Temperaturdetektierungsvorrichtung und Temperaturdetektierungsverfahren

Info

Publication number: DE112017008233T5
Application number: DE112017008233.1T
Authority: DE
Inventors: Kenzo Makino; Hideaki Arita; Masaya Inoue; Junji Hori; Hiroshi Araki; Yoshitsugu Sawa; Wataru Tsujita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111373232B; WO2019102586A1; CN111373232A; JP6890678B2; US20200284664A1; JPWO2019102586A1; US11435238B2

Abstract

Eine Temperaturdetektionsvorrichtung umfasst: eine Detektionsverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, eine Übertragungsradiowelle zu übertragen, gleichzeitig eine Antwortradiowelle zu empfangen, die mit der Übertragungsradiowelle korrespondiert, und auf der Grundlage der Antwortradiowelle zu detektieren, ob eine Temperatur eines zu messenden Objekts normal oder anormal ist; und eine Temperaturmesseinheit, die konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle zu empfangen und die Antwortradiowelle als Antwort auf die Übertragungsradiowelle zu übertragen. Die Temperaturmesseinheit enthält einen ersten Resonanzkreis, der eine Resonanzcharakteristik aufweist, die in Abhängigkeit von der Temperatur des zu messenden Objekts variiert, und konfiguriert ist, durch die Übertragungsradiowelle angeregt zu werden, um die Antwortradiowelle zu erzeugen. Die Detektionsverarbeitungseinheit berechnet aus der über eine zweite Antenne empfangenen Antwortradiowelle eine Amplitude, eine Phase oder eine Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle und vergleicht die Temperatur des zu messenden Objekts mit einer Temperatur, die im Voraus auf der Grundlage eines Ergebnisses der Berechnung bestimmt wurde.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturdetektionsvorrichtung und ein Temperaturdetektionsverfahren, insbesondere eine Temperaturdetektionsvorrichtung und ein Temperaturdetektionsverfahren zum Übertragen und Empfangen einer Radiowelle über eine Antenne unter Verwendung eines Resonanzkreises mit einer Resonanzcharakteristik, die mit einer Temperatur variiert, um eine Temperatur eines zu messenden Objekts aus der Ferne mit einer im Voraus bestimmten Temperatur zu vergleichen.
Stand der Technik
Im Allgemeinen ist es in den meisten Fällen schwierig, in einer Vorrichtung, die ein bewegliches Teil enthält, eine Temperatur des beweglichen Teils berührungslos zu detektieren.
In der Patentliteratur 1 wird vorgeschlagen, die Temperatur eines zu messenden Objekts durch Verwendung eines Quarzoszillators zur Temperaturmessung berührungslos zu detektieren. In einer Vorrichtung der Patentliteratur 1 werden ein erster Quarzoszillator mit einer Oszillationsfrequenz, die sich mit einer Temperaturschwankung stark ändert, und ein zweiter Quarzoszillator mit einer Oszillationsfrequenz, die sich als Reaktion auf eine Temperaturschwankung kaum ändert und als Referenz dient, in der Nähe zueinander angeordnet. Der erste Quarzoszillator fungiert als Quarztemperatursensor, der konfiguriert ist, die Temperatur des zu messenden Objekts zu detektieren. Von einem ersten Schwingkreis, der den ersten Quarzoszillator enthält, wird ein Frequenzsignal ausgegeben, das der Temperatur des zu messenden Objekts entspricht. Das Frequenzsignal wird zu einer ersten Frequenzteilerschaltung übertragen, um seine Frequenz mit einem voreingestellten Frequenzteilungsverhältnis teilen zu lassen. Währenddessen wird von einem zweiten Schwingkreis mit dem zweiten Quarzoszillator, der als Referenz dient, ein Referenzfrequenzsignal ausgegeben, das als Referenz dient. Das Referenzfrequenzsignal wird zu einer zweiten Frequenzteilerschaltung übertragen, deren Frequenz mit einem voreingestellten Frequenzteilungsverhältnis geteilt wird. Frequenzteilungssignale, die von den jeweiligen zwei Frequenzteilungsschaltungen ausgegeben werden, werden zu einem Zykluszeitdifferenzsignalgenerator übertragen. Der Zykluszeitdifferenzsignalgenerator erzeugt ein Zykluszeitdifferenzsignal, das eine Zykluszeitdifferenz zwischen den beiden Frequenzteilungssignalen darstellt. Das Zykluszeitdifferenzsignal enthält Informationen bezüglich einer Differenz zwischen Frequenzvariationen, die den Temperaturschwankungen der beiden Quarzoszillatoren entsprechen. Dementsprechend wird in Patentliteratur 1 die Temperatur des zu messenden Objekts unter Verwendung des Zykluszeitdifferenzsignals gemessen.
In Patentliteratur 2 wird vorgeschlagen, die Temperatur eines Substrats zu messen, auf dem ein Temperaturdetektionselement montiert ist. Das Temperaturdetektionselement enthält einen Quarzoszillator. Von einem Sender zum Substrat hin wird eine Übertragungswelle mit einer Frequenz übertragen, die einer Eigenfrequenz des Quarzoszillators entspricht. Folglich schwingt der Quarzoszillator bei der Frequenz der Übertragungswelle mit. In einer in Patentliteratur 2 beschriebenen Konfiguration wechseln sich das Übertragen durch den Sender und der Empfang durch einen Empfänger ab, und dementsprechend sind Sender und Empfänger über ein Schaltelement verbunden. Nachdem der Quarzoszillator in Resonanz gegangen ist, wird die Übertragung der Übertragungswelle vom Sender gestoppt und durch das Schaltelement auf einen vom Empfänger ausgeführten Empfangsvorgang umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt, nachdem die Übertragungswelle gestoppt wurde, führt der Quarzoszillator eine gedämpfte Schwingung mit einer Frequenz aus, die der Temperatur des Substrats entspricht. Ein aus der gedämpften Schwingung resultierendes elektrisches Signal wird als elektromagnetische Welle über eine Spule abgestrahlt. Der Empfänger empfängt die elektromagnetische Welle und misst die Temperatur des Substrats auf der Grundlage einer Frequenz der empfangenen elektromagnetischen Welle.
Inzwischen wird in Patentliteratur 3 ein drahtloses Temperaturmesssystem vorgeschlagen, bei dem eine an einem zu messenden Objekt montierte Sensoreinheit verwendet wird, um die Temperatur des zu messenden Objekts zu messen. Die Sensoreinheit enthält einen Piezo-Resonator mit einer Schwingungsfrequenz, die mit der Temperatur variiert. Zusätzlich ist eine Antenne für die Sensoreinheit angebracht. Die Sensoreinheit und die Antenne bilden ein Schaltungsnetzwerk. Eine Temperaturmessvorrichtung versorgt das Schaltungsnetzwerk mit hochfrequenter Leistung mit einer variierenden Frequenz und misst eine Resonanzfrequenz von einer Frequenz, die charakteristisch für die Intensität der vom Schaltungsnetzwerk reflektierten Leistung ist. Die Temperaturmessvorrichtung wandelt die gemessene Resonanzfrequenz in eine Temperatur um, um dadurch die Temperatur des zu messenden Objekts zu messen.
Zitierliste
Patentliteratur

[PTL 1] JP 5037755 B2
[PTL 2] JP 3833162 B2
[PTL 3] WO 2011/081102 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der in Patentliteratur 1 beschriebenen artverwandten Vorrichtung wird das Zykluszeitdifferenzsignal bei einer Periode mit geteilter Frequenz verwendet, um die Temperatur des zu messenden Objekts zu detektieren. Dementsprechend ist es erforderlich, von einem Zeitpunkt, zu dem sich eine erste Teilfrequenzperiode, die durch Teilen der Schwingungsfrequenz des ersten Schwingkreises erhalten wird, und eine zweite Teilfrequenzperiode, die durch Teilen der Schwingungsfrequenz des zweiten Schwingkreises erhalten wird, bis zu einem Zeitpunkt zu warten, zu dem zum ersten Mal ein Zykluszeitdifferenzsignal bei einer Teilfrequenzperiode erzeugt wird, was zu dem Problem führt, dass eine lange Zeit für die Temperaturdetektion erforderlich ist.
Bei dem in Patentliteratur 2 beschriebenen artverwandten Verfahren empfängt der Empfänger, nachdem die Übertragung der Übertragungswelle vom Sender gestoppt wurde, die elektromagnetische Welle vom Temperaturdetektionselement. Somit werden Sender und Empfänger zur getrennten Verwendung aufeinander geschaltet, und dementsprechend wird eine Zeit für die Übertragung und eine Zeit für den Empfang benötigt. Daraus ergibt sich das Problem, dass eine Gesamtzeit für das Übertragen/Empfangen verlängert wird.
In dem in Patentliteratur 3 beschriebenen Gerät verwandter Art wird die Frequenz der dem Schaltungsnetz einschließlich der Sensoreinheit und der Antenne zugeführten Hochfrequenzleistung variiert, um die Messung der Temperatur des zu messenden Objekts zu realisieren. Eine Operation zur Änderung der Frequenz der Hochfrequenzleistung wird unter Verwendung eines großformatigen Geräts durchgeführt, was zu dem Problem einer langen Betriebszeit und einer langen Zeit führt, die für die Datenverarbeitung für die Frequenzabtastung erforderlich ist.
In jeder der Patentliteratur 1 bis 3 wird also eine Zeit für den Temperaturdetektionsprozess benötigt, und daher ist es schwierig, die Temperatur des zu messenden Objekts mit einem beabsichtigten Zeitablauf zu messen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperaturdetektionsvorrichtung und eine Temperaturdetektionsmethode zu erhalten, die eine für einen Temperaturdetektionsprozess erforderliche Zeit reduzieren und es ermöglichen, die Temperatur eines zu messenden Gegenstandes mit einer Temperatur zu vergleichen, die im Voraus mit einem beabsichtigten Zeitpunkt bestimmt wurde.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Temperaturdetektionsvorrichtung vorgesehen, die Folgendes umfasst: eine Detektionsverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, beim Detektieren einer Temperatur eines zu messenden Objekts eine Übertragungsradiowelle zu übertragen, gleichzeitig eine Antwortradiowelle zu empfangen, die mit der Übertragungsradiowelle korrespondiert, und auf der Grundlage der Antwortradiowelle zu detektieren, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist; und eine Temperaturdetektionseinheit, die konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle zu empfangen und die Antwortradiowelle als Antwort auf die Übertragungsradiowelle zu übertragen. Die Temperaturmesseinheit enthält: einen Resonanzkreis, der eine Resonanzcharakteristik aufweist, die in Abhängigkeit von der Temperatur des zu messenden Objekts variiert, und konfiguriert ist, durch die Übertragungsradiowelle von der Detektionsverarbeitungseinheit angeregt zu werden, um die Antwortradiowelle zu erzeugen, die auf die Übertragungsradiowelle als eine Antwortradiowelle antwortet, an der die Resonanzcharakteristik reflektiert wird; und eine erste Antenne, die konfiguriert ist, die Antwortradiowelle, die von dem Resonanzkreis erzeugt wird, an die Detektionsverarbeitungseinheit zu übertragen. Die Detektionsverarbeitungseinheit enthält: eine zweite Antenne, die konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle zu der Temperaturmesseinheit zu übertragen und die Antwortradiowelle von der Temperaturmesseinheit zu empfangen; eine Übertragungseinheit, die konfiguriert ist, die von der zweiten Antenne zu übertragende Übertragungsradiowelle zu erzeugen; eine Empfangseinheit, die konfiguriert ist, eine Amplitude und/oder eine Phase und/oder eine Quadraturphasenamplitude der von der zweiten Antenne empfangenen Antwortradiowelle zu berechnen, um die berechnete Amplitude und/oder die Phase und/oder die Quadraturphasenamplitude als Ergebnis der Berechnung auszugeben; und eine Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, die Temperatur des zu messenden Objekts mit einer Temperatur zu vergleichen, die im Voraus auf der Grundlage des von der Empfangseinheit empfangenen Berechnungsergebnisses bestimmt wurde.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
In der erfindungsgemäßen Temperaturdetektionsvorrichtung wird durch Verwendung des Resonanzkreises mit der Resonanzcharakteristik, die in Abhängigkeit von der Temperatur des zu messenden Objekts variiert, die Übertragungsradiowelle an den Resonanzkreis übertragen, die der Übertragungsradiowelle entsprechende Antwortradiowelle gleichzeitig von der Temperaturmesseinheit empfangen und die Temperatur des zu messenden Objekts mit der Temperatur verglichen, die im Voraus auf der Grundlage mindestens einer der Größen Amplitude, Phase oder Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle bestimmt wurde. Dementsprechend ist es möglich, durch paralleles Ausführen des Übertragens und Empfangens die für den Temperaturdetektionsprozess erforderliche Zeit zu reduzieren und die Temperatur des zu messenden Objekts mit der Temperatur zu vergleichen, die im Voraus mit dem beabsichtigten Zeitpunkt bestimmt wurde.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der jeweiligen Konfigurationen einer Übertragungseinheit und einer Empfangseinheit einer Detektionsverarbeitungseinheit in einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Einstellung einer Trägerfrequenz einer Übertragungsradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der jeweiligen Konfigurationen einer Übertragungseinheit und einer Empfangseinheit einer Detektionsverarbeitungseinheit in einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Einstellung einer Trägerfrequenz einer Übertragungsradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5B ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Einstellung der Trägerfrequenz der Übertragungsradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der jeweiligen Konfigurationen einer Übertragungseinheit und einer Empfangseinheit einer Detektionsverarbeitungseinheit in einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Einstellung einer Trägerfrequenz einer Übertragungsradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A ist ein schematischer Graph zur Veranschaulichung eines Korrekturverfahrens zur Korrektur eines Offsetfehlers einer Antwortradiowelle in eines Temperaturdetektionsverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8B ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Korrekturverfahrens zum Korrigieren des Offsetfehlers der Antwortradiowelle bei des Temperaturdetektionsverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8C ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Korrekturverfahrens zur Korrektur des Offsetfehlers der Antwortradiowelle bei der Temperaturdetektionsverfahren gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Korrekturverfahrens zur Korrektur eines Offsetfehlers einer Antwortradiowelle in einem Temperaturdetektionsverfahren gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10A ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Korrekturverfahrens zur Korrektur einer Phase einer Antwortradiowelle in einem Temperaturdetektionsverfahren gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10B istein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung der Korrekturmethode zur Korrektur der Phase der Antwortradiowelle bei des Temperaturdetektionsverfahrens gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11A ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Temperaturdetektionsverfahrens gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11B ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Temperaturdetektionsverfahrens gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachstehend eine Beschreibung einer Temperaturdetektionsvorrichtung und eines Temperaturdetektionsverfahrens nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben. Es ist zu beachten, dass in jeder der Zeichnungen gleiche oder gleichwertige Konfigurationen durch gleiche, hinzugefügte Referenznummern bezeichnet sind.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Temperaturmesseinheit 10 und eine Detektionsverarbeitungseinheit 20.
Die Temperaturmesseinheit 10 enthält einen ersten Resonanzkreis 1 und eine erste Antenne 2.
Die erste Antenne 2 empfängt eine Übertragungsradiowelle, die von der Detektionsverarbeitungseinheit 20 übertragen wird, und überträgt eine Antwortradiowelle an die Detektionsverarbeitungseinheit 20.
Der erste Resonanzkreis 1 wird durch die Übertragungsradiowelle von der Detektionsverarbeitungseinheit 20 angeregt, die von der ersten Antenne 2 empfangen wurde, um die Antwortradiowelle zu erzeugen, die auf die Übertragungsradiowelle antwortet. Der erste Resonanzkreis 1 hat eine Resonanzcharakteristik, die je nach Temperatur variiert. Dementsprechend variiert ein elektrischer Schwingungszustand des ersten Resonanzkreises 1 mit der Temperatur eines zu messenden Objekts. Folglich wird die von der ersten Antenne 2 übertragene Antwortradiowelle durch die Änderung des elektrischen Schwingungszustands des ersten Resonanzkreises 1 so beeinflusst, dass sich mindestens eine Amplitude, eine Phase oder eine Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle ändert. Somit weist die von der ersten Antenne 2 ausgesandte Antwortradiowelle Eigenschaften auf, bei denen mindestens eine der Eigenschaften, nämlich die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude, mit der Temperatur des zu messenden Objekts variiert.
Die Detektionsverarbeitungseinheit 20 enthält eine zweite Antenne 3, eine Übertragungseinheit 5, eine Empfangseinheit 6 und eine Bestimmungseinheit 7. Wenn in der Bestimmungseinheit 7 ein Schwellenwert verwendet wird, wird der Schwellenwert im Voraus in einer Speichereinheit 8 gespeichert. Die Speichereinheit 8 muss nicht unbedingt bereitgestellt werden und kann bei Bedarf ebenfalls bereitgestellt werden.
Die zweite Antenne 3 überträgt die Übertragungsradiowelle an die Temperaturmesseinheit 10 und empfängt die von der Temperaturmesseinheit 10 übertragene Antwortradiowelle.
Die Übertragungseinheit 5 erzeugt eine Übertragungsradiowelle mit einer bestimmten Trägerfrequenz und überträgt die Übertragungsradiowelle über die zweite Antenne 3 zur ersten Antenne 2 der Temperaturmesseinheit 10.
Die Empfangseinheit 6 berechnet mindestens die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude der von der zweiten Antenne 3 empfangenen Antwortradiowelle und überträgt die berechnete Amplitude, Phase oder Quadraturphasenamplitude an die Bestimmungseinheit 7. Die Empfangseinheit 6 kann auch nur die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle berechnen. Ein Verfahren zur Berechnung von nur einer der Amplitude, der Phase und der Quadraturphasenamplitude wird später in der zweiten bis achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Bestimmungseinheit 7 erkennt, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist, basierend auf mindestens einer der Größen Amplitude, Phase oder Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, die von der Empfangseinheit 6 ausgegeben wird. Als Detektionsverfahren wird z.B. mindestens die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude der von der Empfangseinheit 6 ausgegebenen Antwortradiowellen mit einem entsprechenden, im Voraus in der Speichereinheit 8 gespeicherten Schwellenwert verglichen. Durch den Vergleich kann festgestellt werden, ob die Temperatur des zu messenden Objekts eine vorgegebene Schwellentemperatur überschreitet oder nicht. Wenn die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die Schwellentemperatur ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 7, dass die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist. Wenn die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur überschreitet, bestimmt die Bestimmungseinheit 7, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist. Das Bestimmungsverfahren zur Feststellung, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist, ist nicht darauf beschränkt. Ein weiteres Detektionsverfahren wird später in der zweiten bis achten Ausführungsvariante beschrieben. Die Bestimmungseinheit 7 kann ebenfalls den oben beschriebenen Vergleichsprozess durchführen und ein Ergebnis des Vergleichs nach außen ausgeben. Alternativ kann die Bestimmungseinheit 7 auch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichsprozesses feststellen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist, und ein Ergebnis des Vergleichs nach außen ausgeben. Die Temperatur des zu messenden Objekts muss nicht unbedingt mit der Schwellentemperatur verglichen werden und kann auch mit einer beliebigen, im Voraus bestimmten Temperatur verglichen werden.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Funktionsweise der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gegeben.
In der Detektionsverarbeitungseinheit 20 erzeugt die Übertragungseinheit 5 die Übertragungsradiowelle mit der spezifischen Trägerfrequenz und überträgt die Übertragungsradiowelle über die zweite Antenne 3 zur ersten Antenne 2 der Temperaturmesseinheit 10. In der Zwischenzeit empfängt die Empfangseinheit 6 die Antwortradiowelle, die auf die übertragene Übertragungsradiowelle von der Temperaturmesseinheit 10 antwortet. In der ersten Ausführungsform werden in der Detektionsverarbeitungseinheit 20 die Übertragung der Übertragungsradiowelle und der Empfang der Antwortradiowelle gleichzeitig parallel durchgeführt.
In 1 wird eine Übertragungs-/Empfangsantenne als zweite Antenne verwendet 3. Die zweite Antenne 3 ist in diesem Fall jedoch nicht auf die Übertragungs-/Empfangsantenne beschränkt. Als zweite Antenne 3 können auch eine Übertragungs- und eine Empfangsantenne getrennt vorgesehen werden. Wenn die zweite Antenne 3, die aus der Übertragungs-/Empfangsantenne gebildet wird, verwendet wird, ermöglicht die Verwendung z.B. eines Zirkulators den Abruf der empfangenen Antwortradiowelle. Dementsprechend ist es, wie in der später beschriebenen 2 dargestellt, angebracht, zwischen der zweiten Antenne 3 und jeder der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 je nach Bedarf einen Zirkulator 4 vorzusehen.
Wie oben beschrieben, variiert die Resonanzcharakteristik des ersten Resonanzkreises 1, der in der Temperaturmesseinheit 10 vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der Temperatur. Dementsprechend hat die Antwortradiowelle, die vom ersten Resonanzkreis 1 über die erste Antenne 2 in Richtung der Detektionsverarbeitungseinheit 20 abgestrahlt wird, mindestens eine der Eigenschaften, nämlich die Amplitude, die Phase und die Quadraturphasenamplitude, die mit der Temperatur des zu messenden Objekts variiert.
In der Detektionsverarbeitungseinheit 20 berechnet die Empfangseinheit 6 mindestens eine der Eigenschaften, nämlich die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude der von der zweiten Antenne 3 empfangenen Antwortradiowelle. Die Empfangseinheit 6 gibt die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, die berechnet wurde, an die Bestimmungseinheit 7 aus. Die Bestimmungseinheit 7 vergleicht diese Werte mit den entsprechenden Schwellenwerten, die im Voraus in der Speichereinheit 8 gespeichert wurden. Durch den Vergleich kann festgestellt werden, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist, oder ob die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als eine im Voraus festgelegte Temperatur ist oder nicht.
Wie oben beschrieben, überträgt die Detektionsverarbeitungseinheit 20 in der ersten Ausführungsform die Übertragungsradiowelle mit der spezifischen Trägerfrequenz an die Temperaturmesseinheit 10, berechnet gleichzeitig mindestens die Amplitude, die Phase oder die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle und vergleicht die Temperatur des zu messenden Objekts mit der Schwellentemperatur auf der Grundlage eines Ergebnisses der Berechnung. In der ersten Ausführungsform wird also während der Aussendung der Übertragungsradiowelle die Temperatur des zu messenden Objekts detektiert, so dass es möglich ist, gleichzeitig das Übertragen und den Empfang parallel durchzuführen. Dementsprechend kann die für das Übertragen/Empfangen der Radiowelle benötigte Zeit erheblich reduziert werden, und zwar auf höchstens die Hälfte der Zeit, die für das Übertragen/Empfangen der Radiowelle in der oben in Patentliteratur 2 beschriebenen artverwandten Vorrichtung benötigt wird, in der das Übertragen und der Empfang aufeinander geschaltet und einzeln durchgeführt werden. Infolgedessen ist es in der ersten Ausführungsform selbst dann, wenn das zu messende Objekt z.B. ein mit hoher Geschwindigkeit rotierender Motor ist und ein Zustand des zu messenden Objekts von Augenblick zu Augenblick variiert, möglich zu erkennen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die Schwellentemperatur mit einem beabsichtigten Zeitablauf ist oder nicht.
Weiterhin wird in der ersten Ausführungsform als Trägerfrequenz der von der Detektionsverarbeitungseinheit 20 übertragenen Übertragungsradiowelle nur eine Frequenz verwendet, und es ist nicht erforderlich, die Frequenz während der Temperaturdetektion zu variieren, anders als in der oben angegebenen Beschreibung der Patentliteratur 3. Daher ist es möglich, eine Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 zu vereinfachen, und eine Operation, z.B. ein Frequenzdurchlauf, ist nicht erforderlich.
Zweite Ausführungsform
2 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Teils einer Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 in einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gesamtkonfiguration der Temperaturdetektionsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die in 1 dargestellte Konfiguration, weshalb hier auf eine Beschreibung verzichtet wird. In der zweiten Ausführungsform berechnet eine Empfangseinheit 6A der Detektionsverarbeitungseinheit 20 nur eine Amplitude einer Antwortradiowelle.
In 2 sind von der Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 nur die Konfigurationen der zweiten Antenne 3, einer Übertragungseinheit 5A und der Empfangseinheit 6A dargestellt. Die Übertragungseinheit 5A und die Empfangseinheit 6A sind anstelle der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 von 1 vorgesehen und führen andere Operationen aus als die, die von der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 durchzuführen sind.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Übertragungseinheit 5A in der zweiten Ausführungsform eine Steuereinheit 50, einen ersten Lokaloszillator 51, einen zweiten Lokaloszillator 52 und einen Verstärker 53.
Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten der Übertragungseinheit 5A beschrieben.
Die Steuereinheit 50 steuert den Betrieb des ersten und zweiten Lokaloszillators 51 und 52. Die Steuereinheit 50 stellt die Trägerfrequenzen f1 und f2 der Übertragungsradiowellen ein, die vom ersten Lokaloszillator 51 und vom zweiten Lokaloszillator 52 erzeugt werden sollen. Ein Verfahren zur Bestimmung der Werte der Trägerfrequenzen f1 und f2 wird später unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Der erste Lokaloszillator 51 erzeugt eine erste Übertragungsradiowelle mit der ersten Trägerfrequenz f1.
Der zweite Lokaloszillator 52 erzeugt eine zweite Übertragungsradiowelle mit der zweiten Trägerfrequenz f2.
Die erste Übertragungsradiowelle, die vom ersten Lokaloszillator 51 erzeugt wird, und die zweite Übertragungsradiowelle, die vom zweiten Lokaloszillator 52 erzeugt wird, werden gemultiplext und in den Verstärker 53 eingegeben. In 2 ist eine Konfiguration für das Multiplexen nicht dargestellt, aber tatsächlich wird ein Gerät, z.B. der Verstärker 53, wie erforderlich in einer dem Verstärker 53 vorgeschalteten Stufe platziert. Der Verstärker 53 verstärkt die gemultiplexten ersten und zweiten Übertragungsradiowellen und gibt die verstärkte Übertragungsradiowelle aus.
Die zweite Antenne 3 überträgt die durch den Verstärker 53 verstärkte Übertragungsradiowelle zur ersten Antenne 2 der Temperaturmesseinheit 10.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Empfangseinheit 6A einen Verstärker 60, einen Frequenzseparator 61, eine erste Amplitudenberechnungseinheit 62 und eine zweite Amplitudenberechnungseinheit 63.
Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten der Empfangseinheit 6A beschrieben.
Der Verstärker 60 verstärkt die von der Temperaturmesseinheit 10 über die zweite Antenne 3 empfangene Antwortradiowelle.
Wenn die Übertragung der Übertragungsradiowelle und der Empfang der Antwortradiowelle über die gemeinsame zweite Antenne 3 erfolgt, ist es möglich, die Antwortradiowelle z.B. mit Hilfe des Zirkulators 4 abzurufen. Dementsprechend wird, wie in 2 dargestellt, der Zirkulator 4 zwischen der zweiten Antenne 3 und jeweils der Übertragungseinheit 5A und der Empfangseinheit 6A angeschlossen.
Der Frequenzseparator 61 trennt die durch den Verstärker 60 verstärkte Antwortradiowelle in Radiowellen mit individuellen Frequenzen. Konkret trennt der Frequenzseparator 61 die Antwortradiowelle in eine zweite Antwortradiowelle mit der ersten Trägerfrequenz f1 und eine zweite Antwortradiowelle mit der zweiten Trägerfrequenz f2. Die erste Antwortradiowelle wird in die erste Amplitudenberechnungseinheit 62 eingegeben, und die zweite Antwortradiowelle wird in die zweite Amplitudenberechnungseinheit 63 eingegeben.
Die erste Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnet eine Amplitude der ersten Antwortradiowelle.
Die zweite Amplitudenberechnungseinheit 63 berechnet eine Amplitude der zweiten Antwortradiowelle.
Die beiden durch die erste und zweite Amplitudenberechnungseinheit 62 und 63 berechneten Amplituden werden in die Bestimmungseinheit 7 eingegeben und miteinander verglichen.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Funktionsweise der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform gegeben.
Zunächst erzeugen in der Übertragungseinheit 5A der Detektionsverarbeitungseinheit 20 der erste und zweite Lokaloszillator 51 und 52 die jeweiligen Übertragungsradiowellen mit der ersten und zweiten Trägerfrequenz f1 und f2. Diese Übertragungsradiowellen werden gemultiplext, durch den Verstärker 53 verstärkt und an die Temperaturmesseinheit 10 übertragen.
Die Temperaturmesseinheit 10 empfängt die Übertragungsradiowelle über die erste Antenne 2. Der erste Resonanzkreis 1 wird von der Übertragungsradiowelle angesteuert, um die Antwortradiowelle auszugeben. Die Antwortradiowelle wird über die erste Antenne 2 zur zweiten Antenne 3 der Detektionsverarbeitungseinheit 20 übertragen.
Die Detektionsverarbeitungseinheit 20 empfängt die Antwortradiowelle über die zweite Antenne 3. Die empfangene Antwortradiowelle wird über den Zirkulator 4 in die Empfangseinheit 6A eingegeben.
In der Empfangseinheit 6A verstärkt der Verstärker 60 die Antwortradiowelle, und der Frequenzseparator 61 trennt die verstärkte Antwortradiowelle in Radiowellen, die einzeln die Trägerfrequenzen f1 und f2 haben.
Die erste und die zweite Antwortradiowelle, die aus der Trennung der Radiowelle durch den Frequenzseparator 61 resultieren, werden in die erste und die zweite Amplitudenberechnungseinheit 62 bzw. 63 eingegeben. Die erste und zweite Amplitudenberechnungseinheit 62 und 63 berechnen die Amplituden der ersten und zweiten Antwortradiowellen. Die beiden berechneten Amplituden werden in die Bestimmungseinheit 7 eingegeben. Die Bestimmungseinheit 7 vergleicht die Amplitude der ersten Antwortradiowelle mit der Amplitude der zweiten Antwortradiowelle, um ein Größenverhältnis zwischen ihnen zu bestimmen, um dadurch zu detektieren, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist. Ein Messverfahren, das auf dem Größenverhältnis zwischen den Amplituden basiert, wird später unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Oben wurde der Fall beschrieben, dass die Übertragungseinheit 5A die beiden Lokaloszillatoren 51 und 52 und die Empfangseinheit 6A die beiden Amplitudenberechnungseinheiten 62 und 63 enthält. Die Konfigurationen der Übertragungseinheit 5A und der Empfangseinheit 6A sind jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt. Es ist auch möglich, dass die Übertragungseinheit 5A einen lokalen Oszillator und die Empfangseinheit 6A eine Amplitudenberechnungseinheit enthält. In diesem Fall erfolgt die Erzeugung und Übertragung der ersten und zweiten Frequenz f1 und f2 in der Übertragungseinheit 5A, indem sie unter der Steuerung der Steuereinheit 50 zeitlich aufeinander geschaltet werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 ein Verfahren zur Einstellung der ersten und zweiten Trägerfrequenz f1 und f2 und ein Temperaturdetektionsverfahren beschrieben, das auf dem Größenverhältnis zwischen den Amplituden der Antwortradiowellen in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beruht. 3 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung dieser Verfahren in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
In 3 stellt die Abszissenachse eine Frequenz und die Ordinatenachse eine Empfangsverstärkung der Antwortradiowelle dar, d.h. die Amplitude der Antwortradiowelle. In 3 ist die Frequenzabhängigkeit der Empfangsverstärkung der Antwortradiowelle dargestellt.
Der erste Resonanzkreis 1 hat eine Resonanzcharakteristik, die in Abhängigkeit von der Temperatur variiert. Entsprechend variiert z.B. eine Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur. In diesem Fall variiert die Empfangsverstärkung der Antwortradiowelle, die auf die Übertragungsradiowelle reagiert, mit der Temperatur, wie in 3 gezeigt. In 3 stellt eine gestrichelte Linie 30 die Empfangsverstärkung zu einem Zeitpunkt dar, an dem sich das zu messende Objekt auf einer normalen Temperatur befindet, eine durchgezogene Linie 31 die Empfangsverstärkung zu einem Zeitpunkt, an dem sich das zu messende Objekt auf einer Schwellentemperatur befindet, und eine Punkt-Strich-Linie 32 die Empfangsverstärkung zu einem Zeitpunkt, an dem sich das zu messende Objekt auf einer anormalen Temperatur befindet.
In der zweiten Ausführungsform wird mit Hilfe der Frequenzabhängigkeit der Empfangsverstärkung der Antwortradiowelle bestimmt, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist.
Dementsprechend werden in der zweiten Ausführungsform die Amplituden der Übertragungsradiowellen bei den beiden Trägerfrequenzen f1 und f2 so eingestellt, dass sie im Wesentlichen gleich sind, und dann die jeweiligen Amplituden der Antwortradiowellen bei den einzelnen Trägerfrequenzen f1 und f2 berechnet. Anschließend werden diese Amplituden miteinander verglichen, um einen Frequenzbereich identifizieren zu können, in dem die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 liegt. Im Folgenden wird dieser im Einzelnen beschrieben.
Es wird hier angenommen, dass in 3 die erste Trägerfrequenz f1 auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt gesetzt wird, zu dem die Temperatur des Messobjektes normal ist, und die zweite Trägerfrequenz f2 auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt gesetzt wird, zu dem die Temperatur des Messobjektes anormal ist. Zu diesem Zeitpunkt, wenn sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet, ist die Empfangsverstärkung jeder der Antwortradiowellen folglich gleich oder ähnlich der, die durch die gestrichelte Linie 30 von 3 dargestellt wird. In der Zwischenzeit, wenn sich das zu messende Objekt bei einer anormalen Temperatur befindet, ist die Empfangsverstärkung jeder der Antwortradiowellen folglich gleich oder ähnlich der durch die gestrichelte Linie 32 von 3 dargestellten. Die normale Temperatur des zu messenden Objekts weist auf einen Fall hin, in dem die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die Schwellentemperatur ist, und die anormale Temperatur des zu messenden Objekts weist auf einen Fall hin, in dem die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die Schwellentemperatur ist.
Dementsprechend berechnen die ersten und zweiten Amplitudenberechnungseinheiten 62 und 63 die Amplituden der ersten und zweiten Antwortradiowellen, nachdem die jeweiligen Amplituden der Übertragungsradiowellen bei den einzelnen Trägerfrequenzen f1 und f2 so eingestellt wurden, dass sie im Wesentlichen gleich sind. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Temperatur des zu messenden Objekts einen normalen Wert hat, ist die Amplitude jeder der Antwortradiowellen folglich gleich der der gestrichelten Linie 30. Daher hat in diesem Fall die Amplitude der ersten Antwortradiowelle bei der Trägerfrequenz f1 den Wert 30a und die Amplitude der zweiten Antwortradiowelle, die auf die Übertragungsradiowelle bei der Trägerfrequenz f2 antwortet, den Wert 30b. In diesem Fall ist der Wert 30a größer als der Wert 30b. Wenn der Wert 30a und der Wert 30b miteinander verglichen werden und wenn der Wert 30a größer ist, kann demnach festgestellt werden, dass die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist. Infolgedessen vergleicht die Bestimmungseinheit 7 die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnete Amplitude mit der von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit 63 berechneten Amplitude und stellt fest, dass die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist, wenn die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnete Amplitude größer ist als die von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit 63 berechnete Amplitude.
In der Zwischenzeit, wenn die Amplitude jeder der Antwortradiowellen folglich die gleiche ist wie die der Strich-Punkt-Linie 32, hat die Amplitude der Antwortradiowelle bei der Trägerfrequenz f1 den Wert 32a und die Amplitude der Antwortradiowelle bei der Trägerfrequenz f2 den Wert 32b. In diesem Fall ist der Wert 32a kleiner als der Wert 32b. Wenn der Wert 32a und der Wert 32b miteinander verglichen werden und wenn der Wert 32a kleiner ist, kann dementsprechend festgestellt werden, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist. Infolgedessen vergleicht die Bestimmungseinheit 7 die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnete Amplitude mit der von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit 63 berechneten Amplitude und stellt fest, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist, wenn die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnete Amplitude kleiner ist als die von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit 63 berechnete Amplitude.
Es wird angenommen, dass ein mittlerer Wert zwischen der normalen Temperatur und der anormalen Temperatur die Schwellentemperatur ist. Dementsprechend werden die erste und zweite Frequenz f1 und f2 so eingestellt, dass eine mittlere Frequenz ( (f1+f2) /2 ) zwischen der ersten und zweiten Trägerfrequenz f1 und f2 zur Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 wird. Die Schwellentemperatur ist eine Temperatur, die zu verwenden ist, um zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist, wenn die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur überschreitet, und um zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist, wenn die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die Schwellentemperatur ist. Die Schwellentemperatur wird in geeigneter Weise im Voraus z.B. aus einer Grenztemperatur, einer Nenntemperatur und einer Wärmebeständigkeit des zu messenden Objekts bestimmt.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur ist, ist die Empfangsverstärkung jeder der Antwortradiowellen folglich gleich oder ähnlich der durch die durchgezogene Linie 31 dargestellten. Infolgedessen hat die Amplitude der Antwortradiowelle bei der Frequenz f1 den Wert 31a und die Amplitude der Antwortradiowelle bei der Frequenz f2 den Wert 31b. In diesem Fall sind der Wert 31a und der Wert 32b gleich. Wenn also der Wert 31a und der Wert 31b miteinander verglichen werden und wenn der Wert 31a und der Wert 31b gleich sind oder eine Differenz zwischen dem Wert 31a und dem Wert 31b kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist, kann bestimmt werden, dass die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur ist. Infolgedessen vergleicht die Bestimmungseinheit 7 die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnete Amplitude mit der von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit 63 berechneten Amplitude und bestimmt, dass die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur ist, wenn die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit 62 berechnete Amplitude gleich der von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit 63 berechneten Amplitude ist oder ein absoluter Wert der Differenz zwischen diesen Amplituden kleiner als der Schwellenwert ist.
In der zweiten Ausführungsform wird also die erste Trägerfrequenz f1 auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt, zu dem sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet. Aus der Amplitude der Antwortradiowelle bei der Frequenz f1 lässt sich also leicht feststellen, dass die Temperatur des Messobjekts normal ist.
Weiterhin wird in der zweiten Ausführungsform die zweite Trägerfrequenz f2 auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Normaltemperatur befindet. Dadurch ist es möglich, aus der Amplitude der Antwortradiowelle bei der Frequenz f2 leicht zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist.
Zusätzlich wird die mittlere Frequenz ((f1+f2) /2) zwischen der ersten und zweiten Frequenz f1 und f2 auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet. Dadurch ist es möglich, zu bestimmen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die Schwellentemperatur ist oder nicht. Konkret kann, wie in 3 gezeigt, festgestellt werden, wenn ein Wert der Empfangsverstärkung bei der Frequenz f2 kleiner als ein Wert der Empfangsverstärkung bei der Frequenz f1 ist, d.h. wenn die Empfangsverstärkungen bei der Frequenz f1 und der Frequenz f2 wie durch die gestrichelte Linie 30 dargestellt sind, dass die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die Schwellentemperatur ist. Wenn der Wert der Empfangsverstärkung bei der Frequenz f2 größer als der Wert der Empfangsverstärkung bei der Frequenz f1 ist, d.h. wenn die Empfangsverstärkungen bei der Frequenz f1 und der Frequenz f2 so sind, wie sie durch die gestrichelte Linie 32 dargestellt sind, kann festgestellt werden, dass die Temperatur des zu messenden Objekts höher als die Schwellentemperatur ist. Wenn dagegen der Wert der Empfangsverstärkung bei der Frequenz f1 gleich dem Wert der Empfangsverstärkung bei der Frequenz f2 ist, d.h. wenn die Empfangsverstärkungen bei der Frequenz f1 und der Frequenz f2 so sind, wie sie durch die durchgezogene Linie 31 dargestellt werden, kann bestimmt werden, dass die Temperatur des zu messenden Objekts gleich der Schwellentemperatur ist.
Wie oben beschrieben, wird auch in der zweiten Ausführungsform in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform die Temperatur des zu messenden Objektes detektiert, während die Übertragungsradiowelle ausübertragen wird. Daher ist es möglich, den gleichen Effekt der Verkürzung der Temperaturdetektionszeit wie in der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Weiterhin werden in der zweiten Ausführungsform die beiden Frequenzen f1 und f2 als Trägerfrequenz der Übertragungsradiowelle verwendet, die Amplituden der Antwortradiowellen für die einzelnen Frequenzen f1 und f2 berechnet und anhand des Ergebnisses des Vergleichs dieser Amplituden bestimmt, ob die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die Schwellentemperatur ist oder nicht. Auf diese Weise wird die Temperatur des zu messenden Objekts auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen den Amplituden bei den beiden Trägerfrequenzen ermittelt. Auf diese Weise ist es möglich, den Effekt zu erhalten, von einer Variation der Intensität der Übertragungsradiowelle unbeeinflusst zu bleiben, auch wenn die Intensität der Übertragungsradiowelle variiert.
Die Resonanzfrequenzen des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, werden im Voraus z.B. durch ein Experiment gemessen, und die erhaltenen Messwerte werden verwendet.
Dritte Ausführungsform
4 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Teils einer Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 in einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gesamtkonfiguration der Temperaturdetektionsvorrichtung nach der dritten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die in 1 dargestellte Konfiguration, weshalb hier auf eine Beschreibung verzichtet wird. In der dritten Ausführungsform berechnet eine Empfangseinheit 6B der Detektionsverarbeitungseinheit 20 nur eine Quadraturphasenamplitude einer Antwortradiowelle.
In 4 werden von der Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 nur die Konfigurationen der zweiten Antenne 3, einer Übertragungseinheit 5B und der Empfangseinheit 6B dargestellt. Die Übertragungseinheit 5B und die Empfangseinheit 6B sind anstelle der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 von 1 vorgesehen und führen andere Operationen aus als die, die von der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 durchzuführen sind.
Wie in 4 dargestellt, enthält die Übertragungseinheit 5B in der dritten Ausführungsform eine Steuereinheit 50B, einen Lokaloszillator 54 und den Verstärker 53. In der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform sind, wie in 2 dargestellt, die beiden Lokaloszillatoren vorgesehen, in der dritten Ausführungsform ist jedoch nur ein Lokaloszillator vorgesehen.
Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten der Übertragungseinheit 5B beschrieben.
Die Steuereinheit 50B steuert den Betrieb des Lokaloszillators 54. Die Steuereinheit 50B stellt eine Trägerfrequenz f einer Übertragungsradiowelle ein, die vom Lokaloszillator 54 erzeugt werden soll.
Der Lokaloszillator 54 erzeugt die Übertragungsradiowelle mit der Trägerfrequenz f, die zu einem bestimmten Zeitpunkt von der Steuereinheit 50B eingestellt wird. Ein Verfahren zur Bestimmung eines Wertes der Trägerfrequenz f wird später unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben.
Die vom Lokaloszillator 54 erzeugte Übertragungsradiowelle wird in den Verstärker 53 eingegeben. Der Verstärker 53 verstärkt die Übertragungsradiowelle und gibt die verstärkte Übertragungsradiowelle aus.
Die zweite Antenne 3 überträgt die vom Verstärker 53 verstärkte Übertragungsradiowelle zur ersten Antenne 2 der Temperaturmesseinheit 10.
Weiterhin enthält die Empfangseinheit 6B, wie in 4 dargestellt, den Verstärker 60 und eine Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64.
Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten der Übertragungseinheit 6B beschrieben.
Der Verstärker 60 verstärkt die von der Temperaturmesseinheit 10 über die zweite Antenne 3 empfangene Antwortradiowelle.
Wenn die Übertragung der Übertragungsradiowelle und der Empfang der Antwortradiowelle über die gemeinsame zweite Antenne 3 erfolgt, ist es möglich, die Antwortradiowelle z.B. mit Hilfe des Zirkulators 4 abzurufen. Dementsprechend ist der Zirkulator 4, wie in 4 dargestellt, zwischen der zweiten Antenne 3 und jeweils der Übertragungseinheit 5B und der Empfangseinheit 6B angeschlossen.
Wie in 4 dargestellt, enthält die Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64 einen Mischer 65 und ein Tiefpassfilter 66. Der Mischer 65 fungiert als Frequenzwandler, der konfiguriert ist, eine hohe Frequenz in eine niedrige Frequenz umzuwandeln. Die Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64 berechnet eine Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle. Als Berechnungsverfahren multipliziert der Mischer 65 zunächst die durch den Verstärker 60 verstärkte Antwortradiowelle mit der vom Lokaloszillator 54 der Übertragungseinheit 5B erzeugten Übertragungsradiowelle, um die verstärkte Antwortradiowelle mit der Übertragungsradiowelle zu mischen und dadurch ein Differenzfrequenzsignal zu erzeugen, das eine Frequenzdifferenz zwischen der Übertragungsradiowelle und der Antwortradiowelle darstellt. Eine Frequenz des Differenzfrequenzsignals ist eine niedrige Frequenz und daher in einer Schaltung leicht zu handhaben. Dann wird das erzeugte Differenzfrequenzsignal in das Tiefpassfilter 66 eingegeben, um durch dieses hindurchzugehen und extrahiert zu werden. Das Differenzfrequenzsignal dient als Amplitude einer Quadraturphasenkomponente der Antwortradiowelle, die eine sogenannte Q-Komponente ist. Das Differenzfrequenzsignal wird im Folgenden als „Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle“ bezeichnet. Die Quadraturphasenamplitude entspricht einer komplexen Amplitude, die Informationen sowohl über eine Amplitude als auch über eine Phase enthält.
Die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, die von der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64 berechnet wird, wird in die Bestimmungseinheit 7 eingegeben. Die Bestimmungseinheit 7 vergleicht die Quadraturphasenamplitude mit einem vorab in der Speichereinheit 8 gespeicherten Schwellenwert, um zu bestimmen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts eine Schwellentemperatur überschreitet oder nicht, und um festzustellen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist.
Wie oben beschrieben, werden in der dritten Ausführungsform die berechnete Quadraturphasenamplitude und der Schwellenwert miteinander verglichen, um dadurch zu bestimmen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur überschreitet oder nicht, um eine Temperaturanomalie zu erkennen.
In der obigen Beschreibung ist als Verfahren zur Berechnung der Quadraturphasenamplitude in der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64 das Quadraturphasenamplitudenverfahren unter Verwendung des Mischers 65 und des Tiefpassfilters 66 implementiert, aber das Verfahren zur Berechnung der Quadraturphasenamplitude in der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64 ist nicht auf das in diesem Fall implementierte Verfahren beschränkt. Als Verfahren zur Berechnung der Quadraturphasenamplitude in der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit 64 gibt es andere Berechnungsverfahren, z.B. Quadraturdetektion, Unterabtastung und Heterodyndetektion unter Verwendung einer mittleren Frequenz, und jedes dieser Verfahren kann auch entsprechend verwendet werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5A und 5B ein Verfahren zur Einstellung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle und ein Temperaturdetektionsverfahren auf der Grundlage der Quadraturphasenamplitude in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. 5A ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Einstellung der Trägerfrequenz f und des Temperaturdetektionsverfahrens auf der Grundlage der Quadraturphasenamplitude in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. 5B ist ein erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung einer Korrespondenzbeziehung zwischen der Quadraturphasenamplitude und der Temperatur.
Sowohl in 5A als auch in 5B stellt die Abszissenachse jeweils eine Temperatur dar. Die Ordinatenachse stellt die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, d.h. die Q-Komponente, dar. Sowohl in 5A als auch in 5B ist die Temperaturabhängigkeit der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle dargestellt.
Der erste Resonanzkreis 1 der Temperaturmesseinheit 10 hat eine Resonanzcharakteristik, die in Abhängigkeit von der Temperatur variiert. Dementsprechend variiert, wenn z.B. die Resonanzfrequenz variiert, die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, die auf die Übertragungsradiowelle reagiert, mit der Temperatur des zu messenden Objekts, wie in 5A gezeigt. In 5A stellen jeweils eine gestrichelte Linie 40, eine durchgezogene Linie 41 und eine Strich-Punkt-Linie 42 die Temperaturabhängigkeit der Quadraturphasenamplitude zu dem Zeitpunkt dar, zu dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle variiert wird.
In der dritten Ausführungsform, wie in 5B gezeigt, wird, wenn die Quadraturphasenamplitude gleich oder größer als ein Schwellenwert 45 ist, festgestellt, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist, und, wenn die Quadraturphasenamplitude kleiner als der Schwellenwert 45 ist, festgestellt, dass die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist.
Wie in 5B gezeigt, gibt es eine Region 43, in dem die Quadraturphasenamplitude so variiert, dass sie mit einem Temperaturanstieg schnell zunimmt, und eine Region 44, in dem ein Betrag der Variation der Quadraturphasenamplitude gering ist. Dementsprechend ist es, wenn der Schwellenwert 45 entsprechend der Region 43 eingestellt wird, möglich, Normalität/Anormalität eindeutig zu bestimmen, um die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen. Wenn der Schwellenwert 45 jedoch entsprechend einer anderen Region als der Region 43 eingestellt ist, ist der Betrag der Variation der Quadraturphasenamplitude gering. Folglich sinkt die Nachweisempfindlichkeit der Normal/Anormalitätsbestimmung, und in einigen Fällen kann es zu einer fehlerhaften Bestimmung kommen.
Wie in 5A gezeigt, variiert jedoch ein Ergebnis der Detektion der Quadraturphasenamplitude mit der Frequenz f der Übertragungsradiowelle. Wie die gestrichelte Linie 40 zeigt, variiert die Quadraturphasenamplitude in einem Fall, in dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz zum Zeitpunkt der Normaltemperatur des zu messenden Objekts eingestellt ist, vor und nach einer Temperatur T1 stark. Währenddessen, wie durch die durchgezogene Linie 41 angezeigt wird, variiert die Quadraturphasenamplitude in einem Fall, in dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, stark vor und nach einer Schwellentemperatur Tth. Währenddessen, wie durch die Strich-Punkt-Linie 42 angezeigt, variiert die Quadraturphasenamplitude in einem Fall, in dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, stark vor und nach einer Temperatur T2. Daher ist es erwünscht, dass die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle so variiert wird, dass die Region, in der die Quadraturphasenamplitude stark mit der Temperatur des zu messenden Objekts variiert, sich unmittelbar vor und nach dem Schwellenwert 45 befindet.
Wenn in 5A die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet, ändert sich die Quadraturphasenamplitude wie durch die gestrichelte Linie 40 angezeigt. Wenn ferner die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, ändert sich die Quadraturphasenamplitude wie durch die durchgezogene Linie 41 angezeigt. Wenn ferner die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, ändert sich die Quadraturphasenamplitude wie durch die Strich-Punkt-Linie 42 angezeigt.
Wenn die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle also in negativer Richtung oder in positiver Richtung von der Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 bei der Schwellentemperatur verstimmt wird, ändert sich die Temperaturabhängigkeit wie in 5A dargestellt. Dementsprechend kann, wie in 5A gezeigt, durch Einstellung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle eine Temperatur verändert werden, bei der die Übertragungsradiowelle mit dem ersten Resonanzkreis 1 in Resonanz schwingt. Genauer gesagt variiert die Amplitude der Quadraturphase bei der Temperatur T1 stark, wenn die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle in negativer Richtung verstimmt wird. Wenn die Frequenz f der übertragenden Radiowelle in der positiven Richtung verstimmt wird, variiert die Quadraturphasenamplitude bei der Temperatur T2 stark.
Deshalb wird in der dritten Ausführungsform die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt, zu dem sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet, um dadurch die Empfindlichkeit der Detektion einer Temperaturänderung zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet, zu erhöhen.
Außerdem kann durch Einstellung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, die Empfindlichkeit der Detektion einer Temperaturänderung zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, erhöht werden.
Außerdem ist es durch Einstellung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, an dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, möglich, die Empfindlichkeit der Detektion einer Temperaturänderung zu dem Zeitpunkt zu erhöhen, an dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet. Weiterhin kann in diesem Fall leicht festgestellt werden, ob eine gemessene Temperatur des zu messenden Objektes die Schwellentemperatur überschreitet.
Zusammenfassend lässt sich in der dritten Ausführungsform in einem Fall, in dem die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem sich das zu messende Objekt auf einer bestimmten Temperatur befindet, feststellen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die spezifische Temperatur ist, wenn die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle gleich oder größer als der Schwellenwert 45 ist. In der Zwischenzeit ist es möglich festzustellen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die spezifische Temperatur ist, wenn die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle kleiner als der Schwellenwert 45 ist. Wenn also bestimmt werden soll, ob die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die spezifische Temperatur ist oder nicht, ist es angebracht, die Trägerfrequenz der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt einzustellen, zu dem das zu messende Objekt die spezifische Temperatur hat.
So wird auch in der dritten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform die Temperatur des Messobjektes detektiert, während die Übertragungsradiowelle ausübertragen wird. Somit kann der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Weiterhin wird in der dritten Ausführungsform eine Temperaturanomalie im zu messenden Objekt durch Verwendung der Quadraturphasenamplitude detektiert. Infolgedessen ist es möglich, den Effekt zu erzielen, die Temperaturanomalie durch die Verwendung nur einer Frequenz als Trägerfrequenz der Übertragungsradiowelle detektieren zu können.
Darüber hinaus kann eine bloße Änderung der Trägerfrequenz der übertragenden Radiowelle die Empfindlichkeit der Erkennung einer Temperaturschwankung erhöhen, und folglich ist es möglich, einen Effekt zu erzielen, der es ermöglicht, die Kalibrierung durch die Verwendung von Software durchzuführen.
Die Resonanzfrequenzen des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, werden im Voraus z.B. durch ein Experiment gemessen, und die erhaltenen Messwerte werden verwendet.
Vierte Ausführungsform
6 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Teils einer Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 in einer Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gesamtkonfiguration der Temperaturdetektionsvorrichtung nach der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die in 1 dargestellte Konfiguration, weshalb hier auf eine Beschreibung verzichtet wird. In der vierten Ausführungsform berechnet eine Empfangseinheit 6C der Detektionsverarbeitungseinheit 20 nur eine Phase einer Antwortradiowelle.
In 6 sind von der Konfiguration der Detektionsverarbeitungseinheit 20 nur die Konfigurationen der zweiten Antenne 3, einer Übertragungseinheit 5C und der Empfangseinheit 6C dargestellt. Die Übertragungseinheit 5C und die Empfangseinheit 6C sind anstelle der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 von 1 vorgesehen und führen andere Operationen aus als die, die von der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 durchzuführen sind.
Wie in 6 dargestellt, enthält die Übertragungseinheit 5C in der vierten Ausführungsform eine Steuereinheit 50C, den Lokaloszillator 54 und den Verstärker 53.
Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten der Übertragungseinheit 5C beschrieben.
Die Steuereinheit 50C steuert den Betrieb des Lokaloszillators 54. Die Steuereinheit 50C stellt eine Trägerfrequenz f einer Übertragungsradiowelle ein, die vom Lokaloszillator 54 erzeugt werden soll.
Der Lokaloszillator 54 erzeugt unter der Steuerung der Steuereinheit 50C die Übertragungsradiowelle mit der gegenwärtig eingestellten Trägerfrequenz f. Ein Verfahren zur Bestimmung eines Wertes der Trägerfrequenz f wird später unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Die vom Lokaloszillator 54 erzeugte Übertragungsradiowelle wird in den Verstärker 53 eingegeben. Der Verstärker 53 verstärkt die Übertragungsradiowelle und gibt die verstärkte Übertragungsradiowelle aus.
Die zweite Antenne 3 überträgt die vom Verstärker 53 verstärkte Übertragungsradiowelle zur ersten Antenne 2 der Temperaturmesseinheit 10.
Weiterhin enthält die Empfangseinheit 6C, wie in 6 dargestellt, den Verstärker 60 und eine Phasenberechnungseinheit 67.
Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten der Übertragungseinheit 6C beschrieben.
Der Verstärker 60 verstärkt die von der Temperaturmesseinheit 10 über die zweite Antenne 3 empfangene Antwortradiowelle.
Wenn die Übertragung der Übertragungsradiowelle und der Empfang der Antwortradiowelle durch Verwendung der gemeinsamen zweiten Antenne 3 erfolgt, ist es möglich, die Antwortradiowelle z.B. mit Hilfe des Zirkulators 4 abzurufen. Dementsprechend wird der Zirkulator 4, wie in 6 dargestellt, zwischen der zweiten Antenne 3 und jeweils der Übertragungseinheit 5C und der Empfangseinheit 6C angeschlossen.
Die Phasenberechnungseinheit 67 berechnet eine Phase der Antwortradiowelle, die auf die Übertragungsradiowelle antwortet. Dies kann erreicht werden, indem ein Phasenkomparator verwendet wird, der z.B. in einer PLL-Schaltung verwendet wird, um eine Phase der Übertragungsradiowelle mit einer Phase der Antwortradiowelle zu vergleichen und zu bewirken, dass ein Ergebnis des Phasenvergleichs durch einen Tiefpassfilter geleitet wird, um einen den Phasen entsprechenden Spannungswert zu berechnen. Dementsprechend enthält in der vierten Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, die Phasenberechnungseinheit 67 einen Phasenschieber 68, einen Phasenkomparator 69 und ein Tiefpassfilter 70. Bei einem Verfahren zur Berechnung der Phasen werden zunächst die durch den Verstärker 60 verstärkte Antwortradiowelle und die vom Lokaloszillator 54 erzeugte Übertragungsradiowelle in den Phasenkomparator 69 eingegeben. Die Phase der Übertragungsradiowelle ist um den Phasenschieber 68 verschoben, um sie mit der der Antwortradiowelle zu vergleichen. Somit kann der Ursprung der Phase im Phasenkomparator 69 durch Verwendung des Phasenschiebers 68 bestimmt werden. Der Phasenkomparator 69 vergleicht die Phase der Antwortradiowelle mit der Phase der Übertragungsradiowelle und gibt ein Ergebnis des Phasenvergleichs aus. Dann gibt der Phasenkomparator 69 das Ergebnis des Phasenvergleichs in den Tiefpassfilter 70 ein und lässt das Ergebnis des Phasenvergleichs durch diesen hindurchgehen, um den Spannungswert zu erhalten, der den zu erhaltenden Phasen entspricht.
Die von der Phasenberechnungseinheit 67 berechnete Phase der Antwortradiowelle wird in die Bestimmungseinheit 7 eingegeben. Die Bestimmungseinheit 7 vergleicht die Phase mit einem vorab in der Speichereinheit 8 gespeicherten Schwellenwert, um zu bestimmen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts eine Schwellentemperatur überschreitet oder nicht, und um festzustellen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist.
Wie oben beschrieben, werden in der vierten Ausführungsform die berechnete Phase und der Schwellenwert miteinander verglichen, um dadurch zu bestimmen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur überschreitet oder nicht, um eine Temperaturanomalie zu erkennen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 ein Verfahren zur Bestimmung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle und ein Temperaturdetektionsverfahren beschrieben, das auf der Phase der Antwortradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform basiert. 7 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung der Trägerfrequenz f und des Temperaturdetektionsverfahrens in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform.
In 7 stellt die Abszissenachse eine Temperatur und die Ordinatenachse die Phase der Antwortradiowelle dar. In 7 ist die Temperaturabhängigkeit der Phase der Antwortradiowelle dargestellt.
Der erste Resonanzkreis 1 der Temperaturmessereinheit 10 hat eine Resonanzcharakteristik, die in Abhängigkeit von der Temperatur variiert. Wenn beispielsweise die Resonanzfrequenz variiert, variiert dementsprechend die Phase der Antwortradiowelle, die auf die Übertragungsradiowelle reagiert, mit der Temperatur, wie in 7 gezeigt. In 7 stellen jeweils eine gestrichelte Linie 80, eine durchgezogene Linie 81 und eine Punkt-Strich-Linie 82 die Temperaturabhängigkeit der Phase zum Zeitpunkt der Veränderung der Frequenz f der Übertragungsradiowelle dar.
In der vierten Ausführungsform, wie in 7 dargestellt, wird, wenn die Phase einen Schwellenwert 85 überschreitet, festgestellt, dass die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist, und, wenn die Phase kleiner als der Schwellenwert 85 ist, festgestellt, dass die Temperatur des zu messenden Objekts normal ist.
Wie in 7 gezeigt, gibt es eine Region, in der die Phase bei einem Temperaturanstieg stark variiert, und eine Region, in der ein Betrag der Variation der Phase gering ist. Wenn der Schwellenwert 85 entsprechend der Region, in der die Phase stark variiert, eingestellt wird, ist es dementsprechend möglich, Normalität/Anormalität eindeutig zu bestimmen und die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen. Wenn der Schwellenwert 85 jedoch entsprechend einer anderen Region als der Region eingestellt wird, ist der Betrag der Variation der Phase gering. Infolgedessen sinkt die Nachweisempfindlichkeit der Normal/Anormalitätsbestimmung, und es kann in einigen Fällen zu einer fehlerhaften Bestimmung kommen.
Wie in 7 gezeigt, variiert die Phase jedoch mit der Frequenz f der Übertragungsradiowelle. Wie die gestrichelte Linie 80 zeigt, variiert die Phase in einem Fall, in dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet, stark vor und nach einer Temperatur T1. Währenddessen, wie durch die durchgezogene Linie 81 angezeigt, variiert die Phase in einem Fall, in dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, stark vor und nach einer Schwellentemperatur Tth. Währenddessen, wie durch die Strich-Punkt-Linie 82 angezeigt, variiert die Phase in einem Fall, in dem die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, stark vor und nach einer Temperatur T2. Daher ist es vorzuziehen, dass die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle so variiert wird, dass die Region, in der die Phase stark mit der Temperatur des zu messenden Objekts variiert, sich unmittelbar vor und nach dem Schwellenwert 85 befindet.
Wenn in 7 die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf Normaltemperatur befindet, variiert die Phase, wie durch die gestrichelte Linie 80 angezeigt wird. Wenn die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, ändert sich die Phase wie durch die durchgezogene Linie 81 angezeigt. Wenn die Frequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, ändert sich die Phase wie durch die durchgezogene Linie 82 angezeigt.
Wenn die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle also in negativer Richtung oder in positiver Richtung von der Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 bei der Schwellentemperatur verstimmt wird, ändert sich die Temperaturabhängigkeit wie in 7 dargestellt. Dadurch ist es möglich, die Temperatur, bei der die Übertragungsradiowelle mit dem ersten Resonanzkreis 1 in Resonanz tritt, zu verändern. Dementsprechend ist es, wie in 7 gezeigt, durch Änderung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle möglich, die Temperatur, bei der die Phase stark variiert, zu ändern. Genauer gesagt, wenn die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle in negativer Richtung verstimmt wird, variiert die Phase bei der Temperatur T1 stark und, wenn die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle in positiver Richtung verstimmt wird, variiert die Phase bei der Temperatur T2 stark.
Zusammenfassend lässt sich in der vierten Ausführungsform in einem Fall, in dem die Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem sich das zu messende Objekt bei einer bestimmten Temperatur befindet, feststellen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die spezifische Temperatur ist, wenn die Phase der Antwortradiowelle gleich oder größer als der Schwellenwert 85 ist. In der Zwischenzeit ist es möglich festzustellen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die spezifische Temperatur ist, wenn die Phase der Antwortradiowelle kleiner als der Schwellenwert 85 ist. Wenn also bestimmt werden soll, ob die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die spezifische Temperatur ist oder nicht, ist es angebracht, die Trägerfrequenz der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt einzustellen, zu dem das zu messende Objekt die spezifische Temperatur hat.
Wie oben beschrieben, ist es in der vierten Ausführungsform, durch Einstellen der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Normaltemperatur befindet, möglich, die Empfindlichkeit der Detektion einer Temperaturänderung zu dem Zeitpunkt zu erhöhen, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Normaltemperatur befindet.
Durch Einstellung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, an dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet, ist es außerdem möglich, die Empfindlichkeit der Detektion einer Temperaturänderung zu dem Zeitpunkt zu erhöhen, an dem sich das zu messende Objekt auf der anormalen Temperatur befindet.
Außerdem ist es durch Einstellung der Trägerfrequenz f der Übertragungsradiowelle auf die Resonanzfrequenz des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, an dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, möglich, die Empfindlichkeit der Detektion einer Temperaturänderung zu dem Zeitpunkt zu erhöhen, an dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet. Weiterhin kann in diesem Fall leicht festgestellt werden, ob eine gemessene Temperatur des zu messenden Objektes die Schwellentemperatur überschreitet.
So wird auch in der vierten Ausführungsform in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform die Temperatur des zu messenden Objektes detektiert, während die Übertragungsradiowelle ausübertragen wird. Somit kann der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Weiterhin wird in der vierten Ausführungsform eine Temperaturanomalie im zu messenden Objekt durch Verwendung der Phase der Antwortradiowelle detektiert. Infolgedessen ist es möglich, den Effekt zu erzielen, dass die Temperaturanomalie durch die Verwendung nur einer Frequenz als Trägerfrequenz der Übertragungsradiowelle detektiert werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Effekt zu erzielen, von einer Veränderung der Intensität der Übertragungsradiowelle unbeeinflusst zu bleiben, auch wenn die Intensität der Übertragungsradiowelle variiert. Außerdem reagiert die Phase auf einen Temperaturanstieg des zu messenden Objekts in einer Zeitspanne, die kürzer ist als die Zeitspanne, in der die Amplitude auf den Temperaturanstieg des zu messenden Objekts reagiert. Dementsprechend ist es möglich, einen Effekt zu erzielen, der es ermöglicht, eine Übertragungs-/Empfangszeit weiter zu reduzieren, um die Geschwindigkeit des Temperaturdetektionsprozesses weiter zu erhöhen.
Die Resonanzfrequenzen des ersten Resonanzkreises 1 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des zu messenden Objektes normal ist, zu dem die Temperatur des zu messenden Objektes anormal ist und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das zu messende Objekt auf der Schwellentemperatur befindet, werden vorab z.B. durch ein Experiment gemessen, und die erhaltenen Messwerte werden verwendet.
Fünfte Ausführungsform
In der fünften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Korrektur eines Offsetfehlers der Antwortradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben. 8A bis 8C sind schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Korrektur des Offsetfehlers der Antwortradiowelle in der fünften Ausführungsform. In jedem von 8A bis 8C stellt die Ordinatenachse die Amplitude der Quadraturphasenkomponente der Antwortradiowelle, nämlich die Q-Komponente, dar und die Abszissenachse stellt eine Amplitude der Inphasenkomponente der Antwortradiowelle, nämlich eine I-Komponente, dar. Die Q-Komponente und die I-Komponente sind orthogonale Wellenformen mit einer Phasendifferenz von 90 Grad.
8A zeigt einen Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle in einem Fall, in dem eine Übertragungsradiowelle mit der spezifischen Frequenz f übertragen wird, wenn sich das zu messende Objekt bei einer bestimmten Temperatur befindet. Der Lokus 90 ist ein Lokus von einem Zeitpunkt, an dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Übertragung beendet wird. In 8A bezeichnet eine Referenznummer 91 einen Endpunkt PEND des Lokus 90. Der mit der Referenznummer 91 bezeichnete Endpunkt PEND des Lokus 90 variiert entlang einer Bewegungskurve 92 auf einer IQ-Ebene, wenn die Temperatur des zu messenden Objekts von einer niedrigeren Temperatur zu einer höheren Temperatur variiert.
8C ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Bewegungskurve 92. In 8C bezeichnet eine Referenznummer 93 einen Startpunkt PSTART des Lokus 90. Der Lokus 90 stellt einen Lokus zu dem Zeitpunkt dar, an dem sich das zu messende Objekt bei einer bestimmten Temperatur, z.B. 160°C, befindet. Ein Lokus 94 repräsentiert einen Lokus zu dem Zeitpunkt, an dem das zu messende Objekt eine niedrigere Temperatur als die spezifische Temperatur aufweist. Ein Lokus 95 repräsentiert einen Lokus zu dem Zeitpunkt, an dem das zu messende Objekt eine höhere Temperatur als die spezifische Temperatur aufweist.
Wenn in der Detektionsverarbeitungseinheit 20 die elektrische Isolierung zwischen der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 unzureichend ist, kann die Übertragungsradiowelle von der Übertragungseinheit 5 zur Empfangseinheit 6 austreten. In diesem Fall wird, wie in 8A gezeigt, in einem Ergebnis der Berechnung der Quadraturphasenamplitude ein Offsetfehler 97 beobachtet.
Dementsprechend wird in der fünften Ausführungsform der Offsetfehler 97 auf der Grundlage der Quadraturphasenamplitude nach Ablauf einer voreingestellten vorgegebenen Zeitspanne ab dem Beginn der Übertragung der Übertragungsradiowelle berechnet und die Quadraturphasenamplitude auf der Grundlage des Offsetfehlers 97 korrigiert. 8B zeigt eine Postkorrektur der Quadraturphasenamplitude, nachdem der Offsetfehler der Quadraturphasenamplitude von 8A korrigiert wurde.
Ein Verfahren zur Berechnung des Offsetfehlers lautet zum Beispiel wie folgt. Unter Bezugnahme auf 8C wird eine Beschreibung des Verfahrens gegeben. Es wird davon ausgegangen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts ausgehend von der niedrigeren Temperatur allmählich ansteigt und das zu messende Objekt nach Ablauf der voreingestellten vorgegebenen Zeitspanne ab Beginn der Übertragung der Übertragungsradiowelle die spezifische Temperatur erreicht. Ein zu diesem Zeitpunkt erhaltener Lokus wird als Lokus 90 bestimmt. Ein Wert der I-Komponente am Startpunkt PSTART des Lokus 90 ist „-0,01“. Dementsprechend ist es ausreichend, dass der Startpunkt PSTART des Lokus 90 entlang der I-Achse in eine positive Richtung verschoben wird und „0“ wird. Folglich ist der berechnete Offset-Wert „-0.01“, und der Offsetfehler 97 ist „0.01“, was einem absoluten Wert einer Differenz zwischen „-0.01“ und „0“ entspricht.
Als Ergebnis erhält man, wenn die Bewegungskurve 92 von 8A durch den Offsetfehler 97 in der positiven Richtung entlang der I-Achse verschoben wird, ein Ergebnis der Korrektur von 8B.
Somit kann in der fünften Ausführungsform derselbe Effekt wie in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform erzielt werden.
Weiterhin kann in der fünften Ausführungsform selbst dann, wenn ein Offsetfehler im Wert der Quadraturphasenamplitude beobachtet wird, der in der dritten Ausführungsform aus irgendeinem Grund, z.B. durch ein Leck der Übertragungsradiowelle, erhalten wird, der Offsetfehler durch die oben beschriebene Korrekturmethode korrigiert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Genauigkeit der Messung der Quadraturphasenamplitude in der dritten Ausführungsform zu verbessern. Infolgedessen ist es möglich, einen Effekt zu erzielen, der die Messgenauigkeit der detektierten Temperatur des zu messenden Objekts verbessern kann.
Selbst, wenn der Offsetfehler 97 unter dem Einfluss z.B. einer zeitlichen oder umweltbedingten Variation variiert, kann durch eine erneute Berechnung des Offsetfehlers 97 der Effekt erzielt werden, eine Verschlechterung der Messgenauigkeit der Quadraturphasenamplitude verhindern zu können.
Außerdem kann für die Messung des Offsetfehlers 97 die in 4 dargestellte Konfiguration der Empfangseinheit 6B ohne jede Änderung verwendet werden. Damit kann auch ein Effekt erzielt werden, der die Notwendigkeit einer speziellen Empfangshardware für die Korrektur des Offsetfehlers eliminiert.
Sechste Ausführungsform
In der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur eines Offsetfehlers der Antwortradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der ersten, dritten und vierten oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben. 9 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Korrektur des Offsetfehlers der Antwortradiowelle in der sechsten Ausführungsform. In 9 ist eine Offsetkorrektureinheit 101 zwischen der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 vorgesehen. Die Offsetkorrektureinheit 101 enthält ein Dämpfungsglied und einen Phasenschieber.
Im Folgenden wird eine Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass die Übertragungseinheit 5 und die Empfangseinheit 6 vorgesehen sind. Die sechste Ausführungsform ist jedoch auf eine der Übertragungseinheiten 5B und 5C in der dritten Ausführungsform und die Empfangseinheiten 6B und 6C in der vierten Ausführungsform anwendbar.
Wie oben in der fünften Ausführungsform beschrieben, tritt, wenn die elektrische Isolierung zwischen der Übertragungseinheit 5 und der Empfangseinheit 6 unzureichend ist, die Übertragungsradiowelle von der Übertragungseinheit 5 in Richtung der Empfangseinheit 6 aus, wie eine Leckradiowelle 100, die in 9 dargestellt ist, was zu einem Offsetfehler führt. Für den Offsetfehler 97 wird auf 8A bis 8C verwiesen, und eine Beschreibung davon wird hier weggelassen.
In der fünften oben beschriebenen Ausführungsform wird der Offsetfehler 97 berechnet, aber in der sechsten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem ein Wert des Offsetfehlers 97 in Abhängigkeit von einer Hardwarekonfiguration im Voraus bekannt ist.
Wenn der Wert des Offsetfehlers 97 abhängig von der Hardwarekonfiguration im Voraus bekannt ist, veranlasst die Offsetkorrektureinheit 101 das Dämpfungsglied, einen Dämpfungsbetrag der Übertragungsradiowelle so einzustellen, dass die Leckradiowelle 100 ausgelöscht wird, veranlasst den Phasenschieber, eine Phase der Übertragungsradiowelle einzustellen, und gibt die Übertragungsradiowelle in die Empfangseinheit 6 ein. Infolgedessen wird die Leckradiowelle 100 ausgelöscht. Infolgedessen ist es möglich, den Offsetfehler zu reduzieren.
In der sechsten Ausführungsform verwendet die Empfangseinheit 6 die Offsetkorrektureinheit 101, um den Offsetfehler durch den Einsatz von Hardware zu korrigieren. Dadurch ist es möglich, die Messgenauigkeit der Amplitude und der Phase zu verbessern, ohne eine softwareinduzierte Rechenlast z.B. auf eine CPU zu legen, und die Messgenauigkeit der Temperaturdetektion zu verbessern.
Zusätzlich zur Korrektur des Offsetfehlers in der sechsten Ausführungsform kann auch die Korrektur des Offsetfehlers in der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, den Offsetfehler durch den Einsatz sowohl von Software als auch von Hardware zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, einen Effekt zu erzielen, der es ermöglicht, die Messgenauigkeit von z.B. der Phase, der Amplitude und der Quadraturphasenamplitude weiter zu verbessern und die Messgenauigkeit der detektierten Temperatur des zu messenden Objektes weiter zu erhöhen.
Siebte Ausführungsform
In der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur der Phase der Antwortradiowelle in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der ersten und der vierten oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben. 10A und 10B sind schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Korrektur der Phase der Antwortradiowelle in der siebten Ausführungsform. Sowohl in 10A als auch in 10B stellt die Ordinatenachse die Amplitude der Quadraturphasenkomponente der Antwortradiowelle, d.h. die Q-Komponente, dar und die Abszissenachse stellt eine Amplitude der Gleichphasenkomponente der Antwortradiowelle, d.h. eine I-Komponente, dar. Die Q-Komponente und die I-Komponente sind orthogonale Wellenformen mit einer Phasendifferenz von 90 Grad.
Im Folgenden wird eine Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass die Übertragungseinheit 5 und die Empfangseinheit 6 zur Verfügung stehen. Die siebte Ausführungsform ist jedoch auf die Übertragungseinheit 5C und die Empfangseinheit 6C in der vierten Ausführungsform anwendbar.
10A zeigt in der gleichen Weise wie in 8A einen Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle in einem Fall, in dem eine Übertragungsradiowelle mit der spezifischen Trägerfrequenz f übertragen wird, wenn sich das zu messende Objekt bei einer bestimmten Temperatur befindet. Der Lokus 90 ist ein Lokus von einem Zeitpunkt, an dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Übertragung beendet wird. In 10A bezeichnet eine Referenznummer 91 einen Endpunkt PEND des Lokus 90. Der mit der Referenznummer 91 bezeichnete Endpunkt PEND des Lokus 90 variiert entlang einer Bewegungskurve 92 auf einer IQ-Ebene, wenn die Temperatur des zu messenden Objekts von einer niedrigeren Temperatur zu einer höheren Temperatur variiert.
Eine Richtung des Lokus 90 zu der Zeit, wenn der erste Resonanzkreis 1 in Resonanz schwingt, entspricht der positiven Richtung entlang der I-Achse auf der IQ-Ebene, wie die Richtung des Lokus 98 von 10B.
Jedoch kann es z.B. aufgrund eines Abstands zwischen der ersten Antenne 2 und der zweiten Antenne 3 einen Fall geben, in dem die Ausbreitungsverzögerung der Antwortradiowelle variiert und sich ein Koordinatensystem der IQ-Ebene in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz f dreht. Infolgedessen wird, wie in 10A gezeigt, die Richtung des Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude zu dem Zeitpunkt, zu dem der erste Resonanzkreis 1 in Resonanz schwingt, um einen Winkel α aus einer ursprünglich beabsichtigten Richtung, z.B. der positiven Richtung entlang der I-Achse, verschoben.
Dementsprechend wird in der siebten Ausführungsform der Wert der Frequenz f so eingestellt, dass der erste Resonanzkreis 1 bei einer bestimmten Temperatur in Resonanz schwingt und die Übertragung der Übertragungsradiowelle beginnt. Dann, wenn eine voreingestellte vorgegebene Zeitspanne ab dem Beginn der Übertragung der Übertragungsradiowelle verstrichen ist, wird die Richtung des Lokus 90 auf der IQ-Ebene bestimmt. Dann wird der Winkel α zwischen der Richtung des Lokus 90 und der positiven Richtung entlang der I-Achse bestimmt. Basierend auf dem ermittelten Winkel α wird das Koordinatensystem um den Winkel α gedreht, so dass die Richtung des Lokus 90 mit der positiven Richtung entlang der I-Achse übereinstimmt. Infolgedessen wird, wie in 10B gezeigt, der Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude zu dem Zeitpunkt, an dem der erste Resonanzkreis 1 in Resonanz schwingt, zur positiven Richtung entlang der I-Achse, wie durch den Lokus 98 dargestellt. In der siebten Ausführungsform wird der Winkel α zwischen dem Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude zum Zeitpunkt der Resonanz des ersten Resonanzkreises 1 und der I-Achse somit als Korrekturwert für die Phase zur Drehung des Koordinatensystems verwendet, um dadurch die Phase der Antwortradiowelle zu korrigieren.
Wie oben beschrieben, wird in der siebten Ausführungsform der Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude zu der Zeit, wenn der erste Resonanzkreis 1 in Resonanz ist, als Korrekturwert für die Phase zur Drehung des Koordinatensystems verwendet, um dadurch die Phase der Antwortradiowelle zu korrigieren. Infolgedessen ist es selbst dann, wenn die Phase unter dem Einfluss einer zeitlichen oder umweltbedingten Variation variiert wird, durch erneute Berechnung des Korrekturwertes für die Phase möglich, die Genauigkeit der Quadraturphasenamplitude zu verbessern und folglich die Messgenauigkeit der detektierten Temperatur zu erhöhen.
Achte Ausführungsform
In der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, mit dem in der Temperaturdetektionsvorrichtung gemäß der dritten oben beschriebenen Ausführungsform die Temperatur des zu messenden Objekts von einem Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle aus gemessen werden kann, ohne durch den Offsetfehler und die Phase beeinflusst zu werden. 11A ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Temperaturdetektionsverfahrens gemäß der achten Ausführungsform. In 11A stellt die Ordinatenachse die Amplitude der Quadraturphasenkomponente der Antwortradiowelle dar, d.h. die Q-Komponente, und die Abszissenachse stellt eine Amplitude der Inphasenkomponente der Antwortradiowelle dar, d.h. eine I-Komponente. Die Q-Komponente und die I-Komponente sind orthogonale Wellenformen mit einer Phasendifferenz von 90 Grad.
11A zeigt, auf die gleiche Weise wie in 8A, einen Lokus 90 der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle in einem Fall, in dem eine Übertragungsradiowelle mit der spezifischen Frequenz f übertragen wird, wenn sich das zu messende Objekt bei einer bestimmten Temperatur befindet. Der Lokus 90 ist ein Lokus von einem Zeitpunkt, an dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Übertragung beendet wird.
In der achten Ausführungsform erhält man aus dem Lokus 90 zwei Bewegungsvektoren v1 und v2. In 11A bezeichnet eine Referenznummer 110 den Bewegungsvektor v1 und eine Referenznummer 111 den Bewegungsvektor v2.
Unter Bezugnahme auf 11B wird ein Verfahren zur Festlegung von Zeiten beschrieben, die als Anfangs- und Endpunkte des Bewegungsvektors v1 und des Bewegungsvektors v2 dienen. In 11B stellt die Abszissenachse die Zeit dar.
Wenn zum Beispiel, wie in 11B gezeigt, angenommen wird, dass eine Übertragungsstartzeit für die Übertragungsradiowelle eine Zeit 0 ist, eine Zeit nach Ablauf einer voreingestellten Zeitperiode t1 von der Zeit 0 aus eine Zeit T10 ist und eine Zeit nach Ablauf einer voreingestellten Zeitperiode t2 von der Zeit T10 aus eine Zeit T11, dann ist der Bewegungsvektor v1 ein Bewegungsvektor, der den Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle mit dem Startpunkt zur Zeit T10 und dem Endpunkt zur Zeit T11 zeigt. Die Zeit t1 kann auch auf 0 gesetzt werden. In diesem Fall ist der Startpunkt des Bewegungsvektors v1 zur Zeit 0.
In ähnlicher Weise ist der Bewegungsvektor v2 ein Bewegungsvektor, der den Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle mit dem Startpunkt zum Zeitpunkt T12 und dem Endpunkt zum Zeitpunkt T13 zeigt, wenn angenommen wird, dass eine Zeit nach Ablauf einer voreingestellten Zeitperiode t3 ab dem Zeitpunkt T11 eine Zeit T12 ist und eine Zeit nach Ablauf einer voreingestellten Zeitperiode t4 ab dem Zeitpunkt T12 eine Zeit T13 ist.
In der achten Ausführungsform sind also die Anfangs- und Endpunkte des Bewegungsvektors v1 und des Bewegungsvektors v2 festgelegt, und, wie in 11A gezeigt, werden die Bewegungsvektoren v1 und v2 auf der IQ-Ebene bestimmt.
Als nächstes wird ein Kreuzprodukt der beiden Bewegungsvektoren v1 und v2 auf der IQ-Ebene bestimmt und anhand des Kreuzprodukts die Temperatur des zu messenden Objekts ermittelt.
Die Größe des Kreuzprodukts der beiden Bewegungsvektoren V1 und v2 entspricht der Q-Komponente des Bewegungsvektors v2 auf der IQ-Ebene, wobei die positive Richtung entlang der I-Achse in Richtung des Bewegungsvektors v1 neu orientiert wird und der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle entspricht. Dementsprechend kann die Q-Komponente des Bewegungsvektors v2 durch Verwendung des Kreuzprodukts gemessen werden. Wenn man sich vorstellt, dass der Ausgangspunkt des Bewegungsvektors v2 ein Offsetfehler ist, ist das Konzept äquivalent zur Korrektur des Offsetfehlers und der Phase und zur Messung der Q-Komponente.
Indem man auf diese Weise die Q-Komponente erhält und denselben Prozess wie in der dritten oben beschriebenen Ausführungsform durch Verwendung der Q-Komponente als Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle durchführt, ist es möglich zu erkennen, ob die Temperatur des zu messenden Objekts anormal ist oder nicht.
Es ist zu beachten, dass in der obigen Beschreibung das Kreuzprodukt der beiden Bewegungsvektoren v1 und v2 bestimmt wird, aber die achte Ausführungsform ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Es kann auch möglich sein, einen Winkel zu bestimmen, der zwischen den beiden Bewegungsvektoren v1 und v2 gebildet wird, die Phase der Antwortradiowelle auf der Grundlage des Winkels zu berechnen und das gleiche Verfahren wie in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform durchzuführen, um dadurch die Temperatur des zu messenden Objekts zu detektieren.
Wie oben beschrieben, wird in der achten Ausführungsform die Temperatur des zu messenden Objekts auf der Grundlage des Kreuzprodukts des Bewegungsvektors v1 auf der IQ-Ebene während einer gegebenen Zeitspanne und des Bewegungsvektors v2 auf der IQ-Ebene während einer nachfolgenden gegebenen Zeitspanne nach Ablauf einer gegebenen Zeitspanne oder auf der Grundlage des zwischen den beiden Bewegungsvektoren v1 und v2 gebildeten Winkels detektiert. Dementsprechend ist es möglich, den Offsetfehler und die Phase zu korrigieren. Daher ist es möglich, den Einfluss einer zeitlichen Variation oder einer Umgebungsvariation durch Kalibrierung aufzuheben. Weiterhin ist es möglich, die Phase durch Verwendung der Empfangseinheit 6 zu messen und zu kalibrieren.
Bezugszeichenliste

1: erster Resonanzkreis,
2: erste Antenne,
3: zweite Antenne,
5, 5A, 5B, 5C: Übertragungseinheit,
6, 6A, 6B, 6C: Empfangseinheit,
7: Bestimmungseinheit,
8: Speichereinheit,
10: Temperaturmesseinheit,
20: Detektionsverarbeitungseinheit,
45, 85: Schwellenwert,
50, 50B, 50C: Steuereinheit,
51, 52, 54: Lokaloszillator,
53: Verstärker,
60: Verstärker,
61: Frequenzseparator,
62, 63: Amplitudenberechnungseinheit,
64: Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit,
65: Mischer,
66, 70: Tiefpassfilter,
67: Phasenberechnungseinheit,
68: Phasenschieber,
69: Phasenkomparator,
90, 94, 95: Lokus,
97: Offsetfehler,
100: Leckradiowelle,
101: Offsetkorrektureinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5037755 B2 [0005]
JP 3833162 B2 [0005]
WO 2011/081102 A1 [0005]

Claims

Eine Temperaturdetektionsvorrichtung, umfassend: eine Detektionsverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, beim Detektieren einer Temperatur eines zu messenden Objekts eine Übertragungsradiowelle zu übertragen, gleichzeitig eine Antwortradiowelle zu empfangen, die mit der Übertragungsradiowelle korrespondiert, und auf der Grundlage der Antwortradiowelle zu detektieren, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist; und eine Temperaturmesseinheit, die konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle zu empfangen und die auf die Übertragungsradiowelle antwortende Antwortradiowelle zu übertragen, die Temperaturmesseinheit beinhaltet: einen Resonanzkreis, der eine Resonanzcharakteristik aufweist, die in Abhängigkeit von der Temperatur des zu messenden Objekts variiert, und der konfiguriert ist, durch die Übertragungsradiowelle von der Detektionsverarbeitungseinheit angeregt zu werden, um die Antwortradiowelle zu erzeugen, die auf die Übertragungsradiowelle als eine Antwortradiowelle reagiert, an der die Resonanzcharakteristik reflektiert wird; und eine erste Antenne, die konfiguriert ist, die vom Resonanzkreis erzeugte Antwortradiowelle an die Detektionsverarbeitungseinheit zu übertragen, die Detektionsverarbeitungseinheit beinhaltet: eine zweite Antenne, die konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle zu der Temperaturmesseinheit zu übertragen und die Antwortradiowelle von der Temperaturmesseinheit zu empfangen; eine Übertragungseinheit, die konfiguriert ist, die von der zweiten Antenne zu übertragende Übertragungsradiowelle zu erzeugen; eine Empfangseinheit, die konfiguriert ist, mindestens eine von einer Amplitude, einer Phase oder einer Quadraturphasenamplitude der von der zweiten Antenne empfangenen Antwortradiowelle zu berechnen, um die berechnete Amplitude, Phase oder Quadraturphasenamplitude als Ergebnis der Berechnung auszugeben; und eine Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, die Temperatur des zu messenden Objekts mit einer Temperatur zu vergleichen, die im Voraus auf der Grundlage des von der Empfangseinheit erhaltenen Berechnungsergebnisses bestimmt wurde.
Die Temperaturdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinheit einen lokalen Oszillator enthält, der konfiguriert ist, als die Übertragungsradiowelle eine erste Übertragungsradiowelle mit einer ersten Trägerfrequenz zu erzeugen, die einem Wert einer Resonanzfrequenz des Resonanzkreises zu einem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als eine voreingestellte Schwellentemperatur ist, und eine zweite Übertragungsradiowelle mit einer zweiten Trägerfrequenz, die einem Wert der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises zu einem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts höher als die Schwellentemperatur ist, wobei die Empfangseinheit beinhaltet: einen Frequenzseparator, der konfiguriert ist, die Antwortradiowelle in Antwortradiowellen zu trennen, die einzeln die erste Trägerfrequenz und die zweite Trägerfrequenz haben, um die jeweiligen Antwortradiowellen, die aus der Trennung der Antwortradiowelle resultieren, als eine erste Antwortradiowelle und eine zweite Antwortradiowelle auszugeben; eine erste Amplitudenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine Amplitude der ersten Antwortradiowelle zu berechnen, die von dem Frequenzseparator ausgegeben wird; und eine zweite Amplitudenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine Amplitude der zweiten Antwortradiowellenausgabe vom Frequenzseparator zu berechnen, und wobei die Bestimmungseinheit konfiguriert ist: zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die Schwellentemperatur und normal ist, wenn die Amplitude der ersten Antwortradiowelle, die durch die erste Amplitudenberechnungseinheit berechnet wird, größer als die Amplitude der zweiten Antwortradiowelle ist, die durch die zweite Amplitudenberechnungseinheit berechnet wird; zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die Schwellentemperatur und anormal ist, wenn die durch die erste Amplitudenberechnungseinheit berechnete Amplitude der ersten Antwortradiowelle kleiner als die durch die zweite Amplitudenberechnungseinheit berechnete Amplitude der zweiten Antwortradiowelle ist; und zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts die Schwellentemperatur ist, wenn eine Differenz zwischen der Amplitude der ersten Antwortradiowelle, die von der ersten Amplitudenberechnungseinheit berechnet wird, und der Amplitude der zweiten Antwortradiowelle, die von der zweiten Amplitudenberechnungseinheit berechnet wird, kleiner als ein erster Schwellenwert ist.
Die Temperaturdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinheit einen lokalen Oszillator enthält, der konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle mit einer Trägerfrequenz zu erzeugen, die einem Wert einer Resonanzfrequenz des Resonanzkreises zu einem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts eine spezifische Temperatur ist, wobei die Empfangseinheit eine Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit enthält, die konfiguriert ist, die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle basierend auf der Übertragungsradiowelle, die ihr von dem lokalen Oszillator der Übertragungseinheit eingegeben wird, und auf der Antwortradiowelle, die über die zweite Antenne von der Temperaturmesseinheit empfangen wird, zu berechnen, wobei die Detektionsverarbeitungseinheit ferner eine Speichereinheit enthält, die konfiguriert ist, einen zweiten Schwellenwert zu speichern, der mit der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle zu vergleichen ist, die von der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit berechnet wird, und wobei die Bestimmungseinheit konfiguriert ist: zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die spezifische Temperatur ist, wenn die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, die von der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit berechnet wird, kleiner als der zweite Schwellenwert ist, der in der Speichereinheit gespeichert ist; und zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die spezifische Temperatur ist, wenn die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, die von der Quadraturphasenamplitudenberechnungseinheit berechnet wird, gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist.
Die Temperaturdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinheit einen lokalen Oszillator enthält, der konfiguriert ist, die Übertragungsradiowelle mit einer Trägerfrequenz zu erzeugen, die einem Wert einer Resonanzfrequenz des Resonanzkreises zu einem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Temperatur des zu messenden Objekts eine spezifische Temperatur ist, wobei die Empfangseinheit eine Phasenberechnungseinheit enthält, die konfiguriert ist, die Phase der Antwortradiowelle basierend auf der Übertragungsradiowelle, die ihr von dem lokalen Oszillator der Übertragungseinheit eingegeben wird, und auf der Antwortradiowelle, die über die zweite Antenne von der Temperaturmesseinheit empfangen wird, zu berechnen, wobei die Detektionsverarbeitungseinheit ferner eine Speichereinheit enthält, die konfiguriert ist, einen dritten Schwellenwert, der mit der Phase der Antwortradiowelle zu vergleichen ist, die von der Phasenberechnungseinheit berechnet wird, zu speichern, und wobei die Bestimmungseinheit konfiguriert ist: zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts niedriger als die spezifische Temperatur ist, wenn die von der Phasenberechnungseinheit berechnete Phase der Antwortradiowelle kleiner als der dritte in der Speichereinheit gespeicherte Schwellenwert ist; und zu bestimmen, dass die Temperatur des zu messenden Objekts gleich oder höher als die spezifische Temperatur ist, wenn die von der Phasenberechnungseinheit berechnete Phase der Antwortradiowelle gleich oder größer als der dritte Schwellenwert ist.
Die Temperaturdetektionsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei, wenn ein Wert eines Offsetfehlers, der aus einer Leckradiowelle von der Übertragungseinheit zur Empfangseinheit resultiert, im Voraus bekannt ist, die Detektionsverarbeitungseinheit ferner eine Offsetkorrektureinheit enthält, die zwischen dem lokalen Oszillator der Übertragungseinheit und der Empfangseinheit vorgesehen und konfiguriert ist, auf der Grundlage des Offsetfehlers einen Betrag der Dämpfung und eine Phase der Übertragungsradiowelle einzustellen, die vom lokalen Oszillator der Übertragungseinheit in die Empfangseinheit eingegeben werden.
Ein Temperaturdetektionsverfahren, umfassend: einen ersten Übertragungsschritt zum Übertragen einer Übertragungsradiowelle; einen Anregungsschritt des Empfangens der Übertragungsradiowelle und des Anregens eines Resonanzkreises mit einer Resonanzcharakteristik, die in Abhängigkeit von einer Temperatur eines zu messenden Objekts variiert, durch Verwendung der Übertragungsradiowelle; einen zweiten Übertragungsschritt, bei dem der angeregte Resonanzkreis veranlasst wird, eine Antwortradiowelle zu erzeugen, die auf die Übertragungsradiowelle antwortet und die Antwortradiowelle überträgt; einen Empfangsschritt zum Empfangen der Antwortradiowelle; einen Berechnungsschritt zum Berechnen mindestens eines von einer Amplitude, einer Phase oder einer Quadraturphasenamplitude der empfangenen Antwortradiowelle, um die berechnete Amplitude, Phase oder Quadraturphasenamplitude als Ergebnis der Berechnung auszugeben; und einen Bestimmungsschritt, bei dem auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses bestimmt wird, ob die Temperatur des zu messenden Objekts normal oder anormal ist, wobei die Übertragung der Übertragungsradiowelle im ersten Übertragungsschritt und der Empfang der Antwortradiowelle im Empfangsschritt parallel durchgeführt wird.
Das Temperaturdetektionsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Berechnungsschritt umfasst: Berechnen der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle; Bestimmen, auf einer IQ-Ebene, eines Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle von einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung beendet wird; Bestimmen eines Offsetfehlerkorrekturwertes für die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle basierend auf einer Differenz zwischen einem Startpunkt des Lokus und einem Ursprung einer I-Achse; und Korrigieren eines Offsetfehlers der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle basierend auf dem Offsetfehlerkorrekturwert, um als Berechnungsergebnis die Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle nach der Korrektur auszugeben.
Das Temperaturdetektionsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Berechnungsschritt umfasst: Berechnen der Phase und der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle; Bestimmen, auf einer IQ-Ebene, eines Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle von einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung beendet wird; Bestimmen eines Winkels zwischen einer Richtung des Lokus und einer positiven Richtung entlang einer I-Achse; und Drehen eines Koordinatensystems in der IQ-Ebene auf der Grundlage des Winkels, um die Richtung des Lokus mit der positiven Richtung entlang der I-Achse abzugleichen, um dadurch die Phase der Antwortradiowelle zu korrigieren und die korrigierte Phase als Berechnungsergebnis auszugeben.
Das Temperaturdetektionsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Berechnungsschritt umfasst: Berechnen der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle; Bestimmen, auf einer IQ-Ebene, eines Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle von einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung beendet wird; Bestimmen eines Kreuzprodukts eines Bewegungsvektors, der einen Teil des Lokus zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt repräsentiert, und eines Bewegungsvektors, der einen Teil des Lokus zwischen einem dritten Zeitpunkt nach Ablauf einer gegebenen Zeitspanne ab dem zweiten Zeitpunkt und einem vierten Zeitpunkt repräsentiert; und Bestimmen, auf der Grundlage des Kreuzprodukts, der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle, um die Quadraturphasenamplitude als Berechnungsergebnis auszugeben.
Das Temperaturdetektionsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Berechnungsschritt umfasst: Berechnen der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle; Bestimmen, auf einer IQ-Ebene, eines Lokus der Quadraturphasenamplitude der Antwortradiowelle von einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung der Übertragungsradiowelle begonnen wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung beendet wird; Bestimmen eines Winkels, der zwischen einem Bewegungsvektor, der einen Teil des Lokus zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt darstellt, und einem Bewegungsvektor gebildet wird, der einen Teil des Lokus zwischen einem dritten Zeitpunkt nach Ablauf einer gegebenen Zeitspanne ab dem zweiten Zeitpunkt und einem vierten Zeitpunkt darstellt; und Bestimmen, auf der Grundlage des Winkels, der Phase der Antwortradiowelle, um die Phase als Berechnungsergebnis auszugeben.