JP2000055716A - 水位計測法 - Google Patents
水位計測法Info
- Publication number
- JP2000055716A JP2000055716A JP22068198A JP22068198A JP2000055716A JP 2000055716 A JP2000055716 A JP 2000055716A JP 22068198 A JP22068198 A JP 22068198A JP 22068198 A JP22068198 A JP 22068198A JP 2000055716 A JP2000055716 A JP 2000055716A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- beat signal
- circulator
- signal
- water surface
- Prior art date
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水面と空中線の間で生ずる多重反射や水面の
波で生ずる電波の擾乱がビート信号のＳ／Ｎ比の低下を
きたし正確な水位の検出を困難にするという問題があ
り、本発明は、この問題を解決することを課題とする。 【解決手段】 電波水位計において受信部で検出したビ
ート信号を、信号処理部でサンプリングした後Ａ／Ｄ変
換してディジタルデータとして高速フーリエ変換処理を
行い、これを予め水位は急激に変化しないことを利用し
て、既に得てある水位からビート周波数を逆算して得た
最適な値を与えた適応化フィルタにより適応化フィルタ
処理を行い、得られた周波数の内最大値を有する周波数
を用いて離散フーリエ変換によりビート信号の周波数を
求め、この周波数から計算により水位を求めることを特
徴とする水位計測法。
波で生ずる電波の擾乱がビート信号のＳ／Ｎ比の低下を
きたし正確な水位の検出を困難にするという問題があ
り、本発明は、この問題を解決することを課題とする。 【解決手段】 電波水位計において受信部で検出したビ
ート信号を、信号処理部でサンプリングした後Ａ／Ｄ変
換してディジタルデータとして高速フーリエ変換処理を
行い、これを予め水位は急激に変化しないことを利用し
て、既に得てある水位からビート周波数を逆算して得た
最適な値を与えた適応化フィルタにより適応化フィルタ
処理を行い、得られた周波数の内最大値を有する周波数
を用いて離散フーリエ変換によりビート信号の周波数を
求め、この周波数から計算により水位を求めることを特
徴とする水位計測法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波を使用して空
中線から水面までの距離を計測し、水位を求める水位計
測法に関する。
中線から水面までの距離を計測し、水位を求める水位計
測法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の周波数変調された電波を使用した
電波水位計では、空中線から水面に向けて放射し反射さ
れた電波を受信し、該受信した反射波と放射した電波と
で生じるビート信号をフィルタを通した後周波数／電圧
変換処理を行い、該周波数／電圧変換処理で得られた電
圧値から水面までの距離即ち水位を計算によって求めて
いた。
電波水位計では、空中線から水面に向けて放射し反射さ
れた電波を受信し、該受信した反射波と放射した電波と
で生じるビート信号をフィルタを通した後周波数／電圧
変換処理を行い、該周波数／電圧変換処理で得られた電
圧値から水面までの距離即ち水位を計算によって求めて
いた。
【０００３】上記従来の技術によると、水面と空中線の
間で生ずる多重反射による不要周波数成分の影響で誤っ
た水位を出力する事があるという問題がある。更に水面
の波で生ずる電波の擾乱が水位を計測する井戸の側壁面
で反射して不要周波数成分となりビート信号のＳ／Ｎ比
の低下をきたし正確な水位の検出を困難にするという問
題がある。
間で生ずる多重反射による不要周波数成分の影響で誤っ
た水位を出力する事があるという問題がある。更に水面
の波で生ずる電波の擾乱が水位を計測する井戸の側壁面
で反射して不要周波数成分となりビート信号のＳ／Ｎ比
の低下をきたし正確な水位の検出を困難にするという問
題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決するために提案するもので、ビート信号に含まれる
水面と空中線との間で生ずる多重反射による不要周波数
成分による影響の除去と、水面の波で生ずる電波の擾乱
が水位を計測する井戸の側壁面で反射して不要周波数成
分となりビート信号のＳ／Ｎ比が低下することによる影
響を除去することを目的とする。
解決するために提案するもので、ビート信号に含まれる
水面と空中線との間で生ずる多重反射による不要周波数
成分による影響の除去と、水面の波で生ずる電波の擾乱
が水位を計測する井戸の側壁面で反射して不要周波数成
分となりビート信号のＳ／Ｎ比が低下することによる影
響を除去することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、周波数変調された高周波信号を発生する
送信部と、該送信部からの周波数変調された高周波信号
をサーキュレータを介して水面に向けて放射し、且、水
面から反射して来る反射波を受信する空中線と、該空中
線で受信した反射波を上記サーキュレータを介して受信
し、且、前記送信部からの高周波信号をサーキュレータ
を介して水面に向けて放射した高周波信号の一部をサー
キュレータから受信して上記受信した反射波とのビート
信号を検出する受信部と、該受信部から上記ビート信号
を受信してこれを処理する信号処理部を有する電波水位
計を用いた水位計測法において、上記信号処理部では受
信したビート信号を高速フーリエ変換処理により該ビー
ト信号の周波数成分を抽出したデータを、水位が急速に
変化しないことから該計測直前に得た水位データを予め
入力してなる適応化フィルタに与え、しかる後、該適応
化フィルタにより処理して得たビート信号の周波数成分
の内から主要周波数成分を取り出し、該取り出したビー
ト信号の主要周波数成分を用いて離散フーリエ変換処理
によりビート信号の周波数を抽出し、該抽出したビート
信号の周波数から下記計算式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） によって空中線から水面までの距離を求める水位計測法
とすることを特徴とする。
に本発明では、周波数変調された高周波信号を発生する
送信部と、該送信部からの周波数変調された高周波信号
をサーキュレータを介して水面に向けて放射し、且、水
面から反射して来る反射波を受信する空中線と、該空中
線で受信した反射波を上記サーキュレータを介して受信
し、且、前記送信部からの高周波信号をサーキュレータ
を介して水面に向けて放射した高周波信号の一部をサー
キュレータから受信して上記受信した反射波とのビート
信号を検出する受信部と、該受信部から上記ビート信号
を受信してこれを処理する信号処理部を有する電波水位
計を用いた水位計測法において、上記信号処理部では受
信したビート信号を高速フーリエ変換処理により該ビー
ト信号の周波数成分を抽出したデータを、水位が急速に
変化しないことから該計測直前に得た水位データを予め
入力してなる適応化フィルタに与え、しかる後、該適応
化フィルタにより処理して得たビート信号の周波数成分
の内から主要周波数成分を取り出し、該取り出したビー
ト信号の主要周波数成分を用いて離散フーリエ変換処理
によりビート信号の周波数を抽出し、該抽出したビート
信号の周波数から下記計算式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） によって空中線から水面までの距離を求める水位計測法
とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態に基いて詳細に説明する。
態に基いて詳細に説明する。
【０００７】図１は本発明の実施の形態を示すＦＭ−Ｃ
Ｗレーダを用いた水位計のブロック図で、１は送信部、
２はサーキュレータ、３は空中線、４は受信部、５は信
号処理部、６は操作部、７は表示部、８は井戸、９は水
面、１０は送信波、１１は反射波を示す。
Ｗレーダを用いた水位計のブロック図で、１は送信部、
２はサーキュレータ、３は空中線、４は受信部、５は信
号処理部、６は操作部、７は表示部、８は井戸、９は水
面、１０は送信波、１１は反射波を示す。
【０００８】１は送信部で周波数変調された高周波信号
を発生し、該送信部１で発生する周波数変調された高周
波信号即ち送信波はサーキュレータ２を介して空中線３
に供給され該空中線３から井戸８の水面９に向って送信
波１０が放射される。水面９で反射された反射波１１は
空中線３で受信されサーキュレータ２を介して受信部４
に入力される。また受信部４は送信部１で発生した上記
周波数変調された高周波信号即ち送信波の一部をサーキ
ュレータ２を介して受信し、該送信波の一部と上記受信
した反射波とが混合されて生ずるビート信号を検出す
る。該ビート信号は受信部４で増幅された後信号処理部
５に出力され、信号処理部５は該ビート信号を受信して
これをサンプリングして、Ａ／Ｄ変換によりディジタル
データとした後、演算処理により高速フーリエ変換をお
こない周波数成分のスペクトルを得るが、ここで得られ
る周波数成分は井戸８の水面と空中線３との間で生ずる
多重反射、水面の波による反射波や井戸８の側壁からの
反射波等によって生ずる雑音としての周波数成分を含ん
でいるので、これ等の雑音としての周波数成分を除去す
るために、予め水位は急激に変化しないことを利用し
て、前に得た水位データから逆算して得た最適なビート
周波数の値を操作部６を用いて信号処理部５の適応化フ
ィルタに与えて、上記高速フーリエ変換で得た周波数成
分のスペクトルを該適応化フィルタで処理することによ
って上記雑音の除去を行い、これによって得た周波数成
分の最大値を用いて更に離散フーリエ変換処理を行った
結果得られたビート信号の周波数値をＦＭ−ＣＷの下記
の式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） Ｒ：空中線から水面までの距離 Ｃ：電波伝播速度 ｆｒ：ビート信号の周波数 ΔＦ：ＦＭ変調の周波数偏移 ｆｍ：ＦＭ変調の繰り返し周波数 に代入して水面までの距離を算出するようにしたもので
ある。上記計算式においてＣ，ΔＦ及びｆｍはすべて既
知であるからｆｒの値を代入することによってＲを求め
ることが出来る。
を発生し、該送信部１で発生する周波数変調された高周
波信号即ち送信波はサーキュレータ２を介して空中線３
に供給され該空中線３から井戸８の水面９に向って送信
波１０が放射される。水面９で反射された反射波１１は
空中線３で受信されサーキュレータ２を介して受信部４
に入力される。また受信部４は送信部１で発生した上記
周波数変調された高周波信号即ち送信波の一部をサーキ
ュレータ２を介して受信し、該送信波の一部と上記受信
した反射波とが混合されて生ずるビート信号を検出す
る。該ビート信号は受信部４で増幅された後信号処理部
５に出力され、信号処理部５は該ビート信号を受信して
これをサンプリングして、Ａ／Ｄ変換によりディジタル
データとした後、演算処理により高速フーリエ変換をお
こない周波数成分のスペクトルを得るが、ここで得られ
る周波数成分は井戸８の水面と空中線３との間で生ずる
多重反射、水面の波による反射波や井戸８の側壁からの
反射波等によって生ずる雑音としての周波数成分を含ん
でいるので、これ等の雑音としての周波数成分を除去す
るために、予め水位は急激に変化しないことを利用し
て、前に得た水位データから逆算して得た最適なビート
周波数の値を操作部６を用いて信号処理部５の適応化フ
ィルタに与えて、上記高速フーリエ変換で得た周波数成
分のスペクトルを該適応化フィルタで処理することによ
って上記雑音の除去を行い、これによって得た周波数成
分の最大値を用いて更に離散フーリエ変換処理を行った
結果得られたビート信号の周波数値をＦＭ−ＣＷの下記
の式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） Ｒ：空中線から水面までの距離 Ｃ：電波伝播速度 ｆｒ：ビート信号の周波数 ΔＦ：ＦＭ変調の周波数偏移 ｆｍ：ＦＭ変調の繰り返し周波数 に代入して水面までの距離を算出するようにしたもので
ある。上記計算式においてＣ，ΔＦ及びｆｍはすべて既
知であるからｆｒの値を代入することによってＲを求め
ることが出来る。
【０００９】
【発明の効果】観測されたビート信号をディジタルデー
タとした後高速フーリエ変換を行ない、予め水位は急激
に変化しないことを利用して、既に得てある水位からビ
ート周波数を逆算して得た最適な値を与えて適応化フィ
ルタの通過帯域を最適に設定して適応化フィルタ処理を
行うことにより、上記多重反射あるいは水面の波と井戸
の壁面による電波の擾乱から生ずるＳ／Ｎ比の低下即ち
雑音の影響を除去し、離散フーリエ変換により正確なビ
ート周波数を検出することが可能となり、そのビート周
波数から正確な水位を算出することが出来る効果が得ら
れる。
タとした後高速フーリエ変換を行ない、予め水位は急激
に変化しないことを利用して、既に得てある水位からビ
ート周波数を逆算して得た最適な値を与えて適応化フィ
ルタの通過帯域を最適に設定して適応化フィルタ処理を
行うことにより、上記多重反射あるいは水面の波と井戸
の壁面による電波の擾乱から生ずるＳ／Ｎ比の低下即ち
雑音の影響を除去し、離散フーリエ変換により正確なビ
ート周波数を検出することが可能となり、そのビート周
波数から正確な水位を算出することが出来る効果が得ら
れる。
【図１】ＦＭ−ＣＷレーダを用いた水位計のブロック図
を示す。
を示す。
１…送信部 ２…サーキュレータ ３…空中線 ４…受信部 ５…信号処理部 ６…操作部 ７…表示部 ８…井戸 ９…水面 １０…送信波 １１…反射波
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F014 AA02 FC02 5J070 AB17 AC01 AC02 AD02 AE07 AF01 AH23 AH31 AH35 AH39 AJ05 AK07 AK28
Claims (1)
- 【請求項１】 周波数変調された高周波信号を発生する
送信部と、該送信部からの周波数変調された高周波信号
をサーキュレータを介して水面に向けて放射し、且、水
面から反射して来る反射波を受信する空中線と、該空中
線で受信した反射波を上記サーキュレータを介して受信
し、且、前記送信部からの高周波信号をサーキュレータ
を介して水面に向けて放射した高周波信号の一部をサー
キュレータから受信して上記受信した反射波とのビート
信号を検出する受信部と、該受信部から上記ビート信号
を受信してこれを処理する信号処理部を有する電波水位
計を用いた水位計測法において、上記信号処理部では受
信したビート信号を高速フーリエ変換処理により該ビー
ト信号の周波数成分を抽出したデータを、水位が急速に
変化しないことから該計測直前に得た水位データを予め
入力してなる適応化フィルタに与え、しかる後、該適応
化フィルタにより処理して得たビート信号の周波数成分
の内から主要周波数成分を取り出し、該取り出したビー
ト信号の主要周波数成分を用いて離散フーリエ変換処理
によりビート信号の周波数を抽出し、該抽出したビート
信号の周波数から下記計算式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） によって空中線から水面までの距離を求めることを特徴
とした水位計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22068198A JP3390673B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 水位計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22068198A JP3390673B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 水位計測法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000055716A true JP2000055716A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3390673B2 JP3390673B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=16754812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22068198A Expired - Fee Related JP3390673B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 水位計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3390673B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006003238A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Japan Radio Co Ltd | 電波を利用した水位測定装置及び水位測定方法 |
| US20180259633A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-13 | Fujitsu Limited | Distance measuring device, water level measurement system, and distance measurement method |
| CN112212936A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-12 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一体化电缆井积水深度在线监测装置、设备及方法 |
| WO2022001725A1 (zh) * | 2020-06-28 | 2022-01-06 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和存储介质 |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22068198A patent/JP3390673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006003238A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Japan Radio Co Ltd | 電波を利用した水位測定装置及び水位測定方法 |
| JP4495528B2 (ja) * | 2004-06-18 | 2010-07-07 | 日本無線株式会社 | 電波を利用した水位測定装置及び水位測定方法 |
| US20180259633A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-13 | Fujitsu Limited | Distance measuring device, water level measurement system, and distance measurement method |
| US10725165B2 (en) | 2017-03-13 | 2020-07-28 | Fujitsu Limited | Distance measuring device, water level measurement system, and distance measurement method |
| WO2022001725A1 (zh) * | 2020-06-28 | 2022-01-06 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和存储介质 |
| CN112212936A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-12 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一体化电缆井积水深度在线监测装置、设备及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3390673B2 (ja) | 2003-03-24 |
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