JP2007303966A - Microwave range finder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計に関する。 The present invention relates to a microwave rangefinder that transmits a microwave from an antenna toward an object to be detected, receives a reflected microwave reflected by the object to be detected, and measures a distance to the object to be detected.
従来より、工場内で加工品の位置を検出するために、レーザ光や赤外線等を用いた距離計が広く使用されている。しかし、このような光を用いた方式では、例えば溶鉱炉やコークス炉、焼却炉等のように水蒸気ミストやオイルミスト等が存在する使用環境では感度が著しく低下して検出が困難となる。そこで、このような環境下での距離検出手段として、検出媒体にマイクロ波を用いたマイクロ波距離計が使用されている。 Conventionally, a distance meter using laser light, infrared rays, or the like has been widely used to detect the position of a processed product in a factory. However, in such a system using light, for example, in a use environment where steam mist, oil mist, etc. exist, such as a blast furnace, a coke oven, an incinerator, etc., the sensitivity is remarkably lowered and detection becomes difficult. Therefore, as a distance detection means in such an environment, a microwave distance meter using a microwave as a detection medium is used.
図3は、従来のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である(例えば、特許文献1参照)。マイクロ波発振器1はデバイダ2に接続しており、デバイダ2では、マイクロ波発振器1からの発振マイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータ20を介してアンテナ3に送る。アンテナ3は、マイクロ波を送信し、かつ、被検出物(図示せず)で反射されたマイクロ波の受信を行うために、送受信兼用のプローブ(図示せず)を備えており、送信マイクロ波M1を被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波M2を受信する。そして、受信マイクロ波M2は、サーキュレータ20を介してミキサ4に送られる。ミキサ4には、デバイダ2で分波された他方の発振マイクロ波が入力されており、この他方の発振マイクロ波と受信された反射マイクロ波M2とがミキシングされ、そのミキシング信号が演算回路5に送られる。演算回路5では、マイクロ波検波器(図示せず)でミキシング信号中のデバイダ2からの発振マイクロ波及び受信された反射マイクロ波M2を検波し、両検波信号の位相差を基に被検出物までの距離を算出し、例えば図4に示すように、横軸を距離とするチャート上に、被検出物による反射ピーク(R)が位置情報として表示される。
FIG. 3 is a block diagram showing main components of a conventional microwave rangefinder (see, for example, Patent Document 1). The
しかし、上記のマイクロ波距離計では、アンテナ3の送受信兼用プローブとサーキュレータ20とを一本の同軸ケーブル30で接続しているため、サーキュレータ20から出力され同軸ケーブル30を伝播する発振マイクロ波が、送受信兼用プローブとの接続部Aにおいて同軸ケーブル30の端面で反射され、図4に示すように、被検出物による反射ピーク(R)の他に、この同軸ケーブル30の端面での反射ピーク(A)が現れる。しかも、被検出物による反射マイクロ波M2が空中を伝播しているため減衰しているのに対し、同軸ケーブル30の端面で反射されたマイクロ波は減衰が少ないため、両者の受信電力を比較すると同軸ケーブル30の端面による反射ピーク(A)の方が被検出物による反射ピーク(R)よりも大きくなってチャート上に現れ、誤計測を招きやすい。
However, in the above microwave distance meter, the transmitting / receiving probe of the
また、設置箇所によってはアンテナ3のみを被検出物の近傍に配置し、マイクロ波発振器1やデバイダ2、サーキュレータ20、ミキサ4及び演算回路5等のその他の構成部材をアンテナ3から離して配置することが行われている。例えば、高炉や焼却炉等のように高温の内容物の堆積量を測定するような場合は、アンテナ3を炉の頂部に装着し、その他の構成部材を炉から離して配置するのが一般的である。そのため、計測範囲内に、内容物による反射ピーク(R)とともに、同軸ケーブル30のケーブル長の倍数の距離にケーブル端面での反射ピーク(A´)が現れ、内容物の堆積量を誤計測することがある。
Further, depending on the installation location, only the
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、アンテナとマイクロ波の送受信用回路側との接続部におけるマイクロ波の反射に由来して起こる、被検出物の位置の誤認を解消することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and eliminates misidentification of the position of an object to be detected, which is caused by reflection of microwaves at a connection portion between an antenna and a microwave transmission / reception circuit side. For the purpose.
上記の目的を達成するために、本発明は、下記の第1のマイクロ波距離計及び第2のマイクロ波距離計を提供する。
(1)マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計において、
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するとともに被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための送受信兼用プローブを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータを介してアンテナに送るとともに残部を基準信号としてミキサに送るデバイダと、
デバイダとアンテナとの間に挿入され、第1の同軸ケーブルで接続されるとともに、ミキサと第2の同軸ケーブルで接続されるサーキュレータと、
アンテナで受信され、サーキュレータを経由して入力される反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
サーキュレータのみをアンテナに近接配置したことを特徴とする第1のマイクロ波距離計。
(2)マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計において、
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するための送信用プローブと、被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための受信用プローブとを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をアンテナ側に送るとともに残部を基準信号としてミキサ側に送るデバイダと、
アンテナで受信された反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
アンテナの送信用プローブとデバイダとを第1の同軸ケーブルで接続し、受信用プローブとミキサとを第2の同軸ケーブルで接続したことを特徴とする第2のマイクロ波距離計。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following first and second microwave rangefinders.
(1) In a microwave rangefinder that transmits a microwave from an antenna toward an object to be detected, receives a reflected microwave reflected by the object to be detected, and measures a distance to the object to be detected.
A microwave oscillator,
An antenna including a transmission / reception probe for transmitting a microwave oscillated from a microwave oscillator and receiving a reflected microwave reflected by an object;
A divider that demultiplexes the microwaves oscillated from the microwave oscillator, sends one of them to the antenna via the circulator, and sends the remainder to the mixer as a reference signal;
A circulator inserted between the divider and the antenna and connected by a first coaxial cable, and connected by a mixer and a second coaxial cable;
A mixer that receives a reflected microwave received by an antenna and is input via a circulator and a reference signal from a divider, and sends the mixed signal to an arithmetic circuit;
An arithmetic circuit that calculates the distance to the object to be detected by calculating the mixing signal from the mixer, and
A first microwave rangefinder characterized in that only a circulator is disposed close to an antenna.
(2) In a microwave rangefinder that transmits a microwave from an antenna toward an object to be detected, receives a reflected microwave reflected by the object to be detected, and measures a distance to the object to be detected.
A microwave oscillator,
An antenna including a transmission probe for transmitting microwaves oscillated from a microwave oscillator, and a reception probe for receiving reflected microwaves reflected by an object to be detected;
A divider that divides the microwave oscillated from the microwave oscillator, sends one of them to the antenna side, and sends the remainder to the mixer side as a reference signal;
A mixer that mixes the reflected microwave received by the antenna and the reference signal from the divider, and sends the mixing signal to the arithmetic circuit;
An arithmetic circuit that calculates the distance to the object to be detected by calculating the mixing signal from the mixer, and
2. A second microwave rangefinder, wherein an antenna transmission probe and a divider are connected by a first coaxial cable, and a reception probe and a mixer are connected by a second coaxial cable.
本発明に係る第1のマイクロ波距離計では、サーキュレータとアンテナとを近接配置したため、アンテナとの接続部において同軸ケーブル端面で反射したマイクロ波が、距離を表すチャート上で極く近距離に現れるため、被検出物による反射で無いことを容易に判断できる。また、第2のマイクロ波距離計では、サーキュレータを無くし、アンテナの送信用プローブとデバイダとを第1の同軸ケーブルで接続し、アンテナの受信用プローブとミキサとを第2の同軸ケーブルで接続したため、第1の同軸ケーブルを伝播する発振マイクロ波がアンテナとの接続部においてケーブル端面で反射しても、その反射マイクロ波がミキサに送られることがなく、チャート上には距離を表すチャート上に表示されることはない。このように、本発明に係る第1のマイクロ波距離計及び第2のマイクロ波距離計によれば、被検出物による反射マイクロ波を的確に認識できる。 In the first microwave rangefinder according to the present invention, since the circulator and the antenna are arranged close to each other, the microwave reflected from the end face of the coaxial cable at the connection portion with the antenna appears at a very short distance on the chart representing the distance. Therefore, it can be easily determined that the reflection is not caused by the object to be detected. Further, in the second microwave rangefinder, the circulator is eliminated, the antenna transmission probe and the divider are connected by the first coaxial cable, and the antenna reception probe and the mixer are connected by the second coaxial cable. Even if the oscillating microwave propagating through the first coaxial cable is reflected at the end face of the cable at the connection portion with the antenna, the reflected microwave is not sent to the mixer, and the chart shows the distance on the chart. It is never displayed. Thus, according to the 1st microwave rangefinder and the 2nd microwave rangefinder concerning the present invention, the reflected microwave by a detected object can be recognized correctly.
以下、図示される実施形態により本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to illustrated embodiments.
(第1のマイクロ波距離計)
図1は、本発明に係る第1のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。図示されるように、マイクロ波発振器1はデバイダ2に接続しており、デバイダ2では、マイクロ波発振器1からの発振マイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータ20を介してアンテナ3に送る。尚、デバイダ2とサーキュレータ20との間は第1の同軸ケーブル10で接続されている。アンテナ3は、マイクロ波を送信し、かつ、被検出物(図示せず)で反射されたマイクロ波の受信を行うために、送受信兼用のプローブ(図示せず)を備えており、この送受信兼用プローブとサーキュレータ20とが一本の同軸ケーブル30で接続されている。アンテナ3は、被検出物に向けて送信マイクロ波M1を送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波M2を受信する。そして、受信マイクロ波M2は、サーキュレータ20を介してミキサ4に送られる。尚、サーキュレータ20とミキザ4とは第2の同軸ケーブル11で接続されている。ミキサ4には、デバイダ2で分波された他方の発振マイクロ波が入力されており、この他方の発振マイクロ波と受信された反射マイクロ波M2とがミキシングされ、そのミキシング信号が演算回路5に送られる。演算回路5では、被検出物までの距離を算出し、例えば図4に示すような横軸を距離とするチャート上に被検出物による反射ピークを表示する。
(First microwave rangefinder)
FIG. 1 is a block diagram showing main components of a first microwave rangefinder according to the present invention. As shown in the figure, the
以上の部品構成は、例えば図3に示した従来のサーキュレータ20とアンテナ3とを同軸ケーブル30で接続したマイクロ波距離計と同様であり、マイクロ波発振器1、デバイダ2、アンテナ3、ミキサ4及び同軸ケーブル30は何れも公知のものでかまわない。演算回路5の構成にも制限がない。また、マイクロ波の発振方式も制限されず、例えばFM/CW方式とすることができる。更に、各種フィルタ類を挿入してもよい。
The above-described component configuration is the same as that of the microwave distance meter in which the
但し、本発明では、サーキュレータ20とアンテナ3とを近接配置する、即ち、同軸ケーブル30のケーブル長を短くした点に特徴がある。それにより、接続部Aにおいて同軸ケーブル30の端面で反射されたマイクロ波のピーク(A)はチャート上の極く近距離に現れるため、被検出物による反射ピークとは明らかに異なると判断できる。従って、同軸ケーブル30のケーブル長は極力短くすることが好ましい。
However, the present invention is characterized in that the
また、サーキュレータ20を除く、マイクロ波発振器1やデバイダ2、ミキサ4及び演算回路5等のその他の構成部材からは反射マイクロ波の信号がミキサ4に入力しないため、これらをユニット化(符号100)し、アンテナ3及びサーキュレータ20と離して配置することもできる。これにより、設置の自由度が増し、特に高炉や焼却炉等への適用において有用となる。サーキュレータ20は、その大部分の部品が金属製であることから、アンテナ3とともに炉頂に設置して周囲温度が高くても動作に影響はない。
Further, since other components such as the
(第2のマイクロ波距離計)
図2は、本発明に係る第2のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。図示されるように、第2のマイクロ波距離計は、第1のマイクロ波距離計あるいは図3に示した従来のマイクロ波距離計からサーキュレータ20を取り除き、デバイダ2とアンテナ3とを第1の同軸ケーブル10で接続し、アンテナ3とミキサ4とを第2の同軸ケーブル11で接続して構成される。アンテナ3は、送信マイクロ波M1を送信するための送信用プローブ(図示せず)と、反射マイクロ波M2を受信するための受信用プローブ(図示せず)とを備えており、第1の同軸ケーブル10はデバイダ2と送信用プローブとを接続し、第2の同軸ケーブル11はミキサ4と受信用プローブとを接続する。
(Second microwave rangefinder)
FIG. 2 is a block diagram showing the main components of the second microwave rangefinder according to the present invention. As shown in the figure, the second microwave rangefinder removes the circulator 20 from the first microwave rangefinder or the conventional microwave rangefinder shown in FIG. 3, and connects the
このような構成によれば、デバイダ2からの発振マイクロ波が第1の同軸ケーブル10を伝播し、アンテナ3との接続部Aにおいてケーブル端面で反射しても、その反射マイクロ波がミキサ4に送られることがない。そのため、ミキサ4には、デバイダ2で分波された発振マイクロ波と、アンテナ3で受信された被検出物による反射マイクロ波M2のみが入力し、被検出物による反射ピークのみがチャート上に表示される。
According to such a configuration, even if the oscillating microwave from the
また、第2のマイクロ波距離計においても、マイクロ波発振器1やデバイダ2、ミキサ4及び演算回路5等のその他の構成部材をユニット化(符号100)し、アンテナ3と離して配置することもできる。更に、マイクロ波の減衰を抑えるためには同軸ケーブル10,11のケーブル長が短い方が有利であり、デバイダ2及びミキサ4のみをユニット化し(符号50)、アンテナ3と近接させて配置してもよい。
In the second microwave rangefinder, other components such as the
1 マイクロ波発振器
2 デバイダ
3 アンテナ
4 ミキサ
5 演算回路
10 第1の同軸ケーブル
11 第2の同軸ケーブル
20 サーキュレータ
1
Claims (5)
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するとともに被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための送受信兼用プローブを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータを介してアンテナに送るとともに残部を基準信号としてミキサに送るデバイダと、
デバイダとアンテナとの間に挿入され、第1の同軸ケーブルで接続されるとともに、ミキサと第2の同軸ケーブルで接続されるサーキュレータと、
アンテナで受信され、サーキュレータを経由して入力される反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
サーキュレータのみをアンテナに近接配置したことを特徴とするマイクロ波距離計。 In the microwave rangefinder that transmits the microwave from the antenna toward the object to be detected, receives the reflected microwave reflected by the object to be detected by the antenna, and measures the distance to the object to be detected.
A microwave oscillator,
An antenna including a transmission / reception probe for transmitting a microwave oscillated from a microwave oscillator and receiving a reflected microwave reflected by an object;
A divider that demultiplexes the microwaves oscillated from the microwave oscillator, sends one of them to the antenna via the circulator, and sends the remainder to the mixer as a reference signal;
A circulator inserted between the divider and the antenna and connected by a first coaxial cable, and connected by a mixer and a second coaxial cable;
A mixer that receives a reflected microwave received by an antenna and is input via a circulator and a reference signal from a divider, and sends the mixed signal to an arithmetic circuit;
An arithmetic circuit that calculates the distance to the object to be detected by calculating the mixing signal from the mixer, and
A microwave rangefinder characterized in that only the circulator is placed close to the antenna.
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するための送信用プローブと、被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための受信用プローブとを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をアンテナ側に送るとともに残部を基準信号としてミキサ側に送るデバイダと、
アンテナで受信された反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
アンテナの送信用プローブとデバイダとを第1の同軸ケーブルで接続し、受信用プローブとミキサとを第2の同軸ケーブルで接続したことを特徴とするマイクロ波距離計。 In the microwave rangefinder that transmits the microwave from the antenna toward the object to be detected, receives the reflected microwave reflected by the object to be detected by the antenna, and measures the distance to the object to be detected.
A microwave oscillator,
An antenna including a transmission probe for transmitting microwaves oscillated from a microwave oscillator, and a reception probe for receiving reflected microwaves reflected by an object to be detected;
A divider that divides the microwave oscillated from the microwave oscillator, sends one of them to the antenna side, and sends the remainder to the mixer side as a reference signal;
A mixer that mixes the reflected microwave received by the antenna and the reference signal from the divider, and sends the mixing signal to the arithmetic circuit;
An arithmetic circuit that calculates the distance to the object to be detected by calculating the mixing signal from the mixer, and
A microwave rangefinder, wherein an antenna transmission probe and a divider are connected by a first coaxial cable, and a reception probe and a mixer are connected by a second coaxial cable.
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JP2006132571A JP2007303966A (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Microwave range finder |
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