JP2007317065A - 無線測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する環境下においても、測定データの無線送受信に用いる周波数を安定させ、確実かつ安定した状態で測定データを無線送信できるようにする。
【解決手段】 送受信部１７は既知の受信電波の周波数に合わせた周波数の搬送波に基づく電波をその外部機器に送信する。第１の測定部１３は該装置本体９内の温度を測定する。第２の測定部１５は装置本体９外の環境雰囲気に係る変化量を測定する。第１の補正部１３は第１の測定部２３による測定温度の変化範囲に応じて内部発振信号の周波数を受信電波の周波数に近づけるよう第１の補正をする。第２の補正部２５は第１の補正がされた内部発振周波数に対し受信電波の周波数に合わせるように第２の補正をして搬送波を形成する。送受信部１７は第２の測定部１５からの測定データを搬送波に乗せて電波を送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は無線測定装置に係り、例えば、温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する環境下に配置され外部に測定データを無線送信する無線測定装置に関する。

温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する密閉された環境下でそれらを測定する場合、測定センサーからのケーブルを外部に引き出すことが困難であるから、送信機を内部する無線測定装置をセンサー装置として用いる提案がなされている。

すなわち、図３に示すように、温度槽１内に送信機（図示せず。）を内部した無線測定装置３を配置し、温度槽１の外部に配置した受信機５に測定装置７を接続する構成である。

このような構成では、無線測定装置３によって温度槽１内の例えば温度を測定するとともにこの測定データを所定周波数の搬送波に乗せて温度槽１外部に向けて電波を送信し、外部の受信機５でその電波を受信復調して測定装置７にて測定表示することになる。特許文献１（特開平９−２１０７９９号公報）もこれに類似のものである。
特開平９−２１０７９９号公報

しかしながら、図３に示すような構成では、温度槽１内の温度が変動すると、送信搬送波の元になる基準周波数を発振する水晶振動子等の周波数発生器（図示せず。）での温度変動が大きくなり、送信搬送波の周波数が大きく変動し、受信機５での電波受信が困難となったり不安定となり易い難点があり、温度槽１等の広い温度範囲をもつ環境下での使用が困難であった。

もっとも、これを防ぐために、周波数発生器に温度補償回路を設けたり、無線測定装置３自体を恒温構成とすることにより温度変動に対処することも考えられるが、前者では適応できる温度範囲が限定されて高温、低温では対応困難であるし、後者では無線測定装置３自体の構造が複雑かつ大きくなる問題点がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する環境下においても、測定データの無線送受信に用いる送信周波数を安定させることが容易で、確実かつ安定した状態で測定データを無線送信可能な無線測定装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明に係る無線測定装置は、外部機器から予め決められた電波を受信するとともに、この受信電波の周波数に合わせた周波数の搬送波に基づく電波をその外部機器に送信する送受信手段と、その搬送波の元になる高周波信号を内部発振する内部発振手段と、当該装置本体内の温度を測定する第１の測定手段と、この第１の測定手段による測定温度の変化範囲に応じて内部発振信号の周波数を受信電波の周波数に近づけるよう第１の補正をする第１の補正手段と、その第１の補正がされた内部発振信号に対しその受信電波の周波数に合わせるように第２の補正をして上記搬送波を形成する第２の補正手段とを具備している。

そして、本発明では、上記装置本体外の環境雰囲気の計測対象に係る変化量を測定する第２の測定手段を有し、上記送受信手段はその第２の測定手段からの測定データをその搬送波に乗せて送信する構成も可能である。

また、本発明では、予め測定されたその温度変化とこれに対応する補正値との対応プロファイルに基づきその内部発振信号の周波数を補正するよう、上記第１の補正手段を形成することが可能である。

さらに、本発明では、上記送受信手段がその第１の補正後の所定期間内にその受信電波を受信しないとき、その第２の補正手段の動作をさせずにその第１の補正手段を動作させるタイマ手段を有する構成も可能である。

さらにまた、本発明では、上記送受信手段が自己宛の受信電波を受信したときその第２の補正をするよう上記第２の補正手段を形成する構成も可能である。

このような本発明に係る無線測定装置では、既知の受信電波の周波数に合わせた周波数の搬送波に基づく電波を送信する送受信手段を形成し、その搬送波の元になる高周波信号を内部発振する内部発振手段と、装置本体内の温度を測定する第１の測定手段と、その測定温度の変化範囲に応じて内部発振信号に対して第１の補正をする第１の補正手段と、その第１の補正がされた内部発振信号に対しその受信電波の周波数に合わせる第２の補正をして搬送波を形成する第２の補正手段とを具備したから、温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する環境下においても、測定データの無線送受信に用いる電波周波数を安定させることが容易で、測定データを確実かつ安定した状態で無線送信可能となる。

そして、装置本体外の環境雰囲気の計測対象に係る変化量を測定する第２の測定手段を有し、その送受信手段でその測定データを送信する構成では、環境雰囲気に係る種々の測定データを確実かつ安定した状態で無線送信可能となる。

また、予め測定されたその温度変化とこれに対応する補正値との対応プロファイルに基づきその内部発振信号の周波数を補正するよう上記第１の補正手段を形成する構成では、第１の補正手段の構成が簡素化されるし、第１の補正処理が早くなる。

さらに、上記送受信手段がその内部発振周波数の第１の補正後の所定期間内にその受信電波を受信しないとき、その第１の補正手段を動作させるタイマ手段を有する構成では、その受信電波を受信しない状態が続いた場合、周期的な第１の補正が可能となる。

さらにまた、その送受信手段が自己宛の受信電波を受信したときその第２の補正をする上記第２の補正手段を形成する構成では、不必要に各手段を動作させないから、消費電力の節約が可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る無線測定装置の実施の形態を示すブロック図である。

図１において、無線測定装置９は、制御手段としての制御部１１を中心にしてこれに接続された第１の測定部１３、第２の測定部１５、送受信部１７、内部発振部１９、記憶部２１、第１の補正部２３、第２の補正部２５およびタイマ部２７を有して形成されており、例えば上述した図３の温度槽１内に配置して使用される。なお、図１中の破線は装置本体を示している。

第１の測定部１３は、当該無線測定装置（装置本体）９内に配置され内部温度を測定する測温抵抗体等の温度センサであり、測定した温度測定値をデジタル変換して制御部１１に出力するもので、制御部１１の制御の下、第１の測定手段を形成している。

第２の測定部１５は、当該無線測定装置９の外部に配置され、例えば上述した図３の温度槽１内の温度、圧力又は湿度等の環境雰囲気の計測対象を測定するセンサであり、測定した測定値をデジタル変換して制御部１１に出力するもので、制御部１１の制御の下、第２の測定手段を形成している。

送受信部１７は、図示しない外部機器（発呼局）からの周波数（例えば４２９ＭＨｚ）の決められた特定の電波をアンテナＡＮＴで受信するとともに受信電波の周波数に合わせた周波数の搬送波に基づく電波をその外部機器に送信するトランシーバ（被呼局）の主要部をなすもので、制御部１１の制御の下、送受信手段を形成している。この送受信部１７の詳細は後述する。

内部発振部１９は、例えば水晶振動子（図示せず。）を用い、送受信部１７から発射する電波の搬送波の元になる基準周波数例えば１４ＭＨｚの高周波信号を発振して制御部１１に出力するものであり、制御部１１の制御の下、内部発振手段を形成している。

記憶部２１は、制御部１１の制御の下、読み書き可能な従来公知のメモリーであり、予め測定された装置本体９内の温度とこれに対応する周波数補正値とを有するプロファイルその他を記憶している。

すなわち、図３中の温度槽１内の温度が変化すると装置本体９内部の温度も変化し、内部発振部１９から制御部１１に出力する高周波信号の周波数が変動するから、そのプロファイルは、第１の測定部１３で測定した装置本体９の内部温度に対応して周波数変動を修正し、内部発振部１９からの高周波信号の周波数を搬送波（４２９ＭＨｚ）に近づけるために、所定の温度変化ステップ例えば２０℃毎に１５０℃まで周波数補正値をプロットしてテーブル状に作成したファイルであり、予め測定して記憶部２１内に格納されている。

例えば、２０℃毎の温度に対する周波数補正値（発振器周波数の分周数、逓倍数）を設定したテーブルと内部温度の測定値から、１次直線近似値等の方法を用いて周波数補正値を設定したものである。

一例を示せば２０℃で１４ＭＨｚの発振周波数は、８０℃で誤差が２５ｐｐｍとなり、この発振周波数から上述した搬送波用の４２９ＭＨｚの高周波信号を作る場合、

測定温度２０℃では、分周数「６５５３６」、逓倍数「３７４４９１４」
測定温度８０℃では、分周数「６５５３６」、逓倍数「３７４４８２１」
となり、温度８０℃では逓倍数が９３減少し、これが周波数補正値となる。

第１の補正部２３は、制御部１１の制御の下、記憶部２１のプロファイルを参照するとともに、第１の測定部１３からの測定温度の変化に応じた周波数補正値に基づき内部発振信号の周波数（１４ＭＨｚ）を受信電波の周波数４２９ＭＨｚに近づけるよう内部発振周波数の分周および逓信（第１の補正）をし、この補正された内部発振信号を制御部１１に出力制御する機能を有しており、第１の測定手段を形成している。すなわち、温度変化に応じて発振周波数の逓信数を変更して補正している。

補正された内部発振信号は、プロファイル中の周波数補正値で第１の補正をしたものであり、装置本体９内の温度変化に起因して、上述した受信電波の周波数４２９ＭＨｚには必ずしも正確に一致しない。

第２の補正部２５は、制御部１１の制御の下、その第１の補正がされたその内部発振信号に対し、送受信部１７からの受信電波の周波数４２９ＭＨｚに合わせるように第２の補正をして４２９ＭＨｚの搬送波を形成し、制御部１１に出力する機能を有し、第２の補正手段を形成している。

すなわち、第２の補正部２５は、第１の補正で補正された内部発振周波数が送受信部１７で受けた受信電波の周波数（４２９ＭＨｚ）との誤差（逓信数差）が少なくなるように周波数補正値（補正逓倍数）を計算し、逓信数を変更して周波数を合わせる機能を有している。

逓倍数差 ＝（受信周波数−内部発振周波数）×分周数÷基準周波数
正逓倍数 ＝ 第１の補正時の逓倍数＋逓倍数差

タイマ部２７は、制御部１１の制御の下、第１の補正後にカウントを開始（タイマスタート）し、所定期間例えば１分間の間に送受信部１７が受信電波を受信しないでカウントアップ（タイムアップ）したとき、第２の補正部２５の動作をさせずにその第１の補正部２３を動作させる機能を有し、タイマ手段を形成している。

制御部１１は、上述した制御や送受信部１７の受信や送信動作の起動制御の他、第１の測定部１３からの温度測定値、記憶部２１からのプロファイルおよび内部発振部１９からの発振高周波信号を第１の補正部２３に出力して、第１の補正を制御する機能を有している。

制御部１１は、その第１の補正がされたその内部発振信号および送受信部１７で受けた受信電波を第２の補正部２５に出力し、第２の補正がされた内部発振信号すなわち搬送波を送受信部１７に出力する機能を有している。

制御部１１は、第１の補正後にタイマ部２７のタイマリセットやタイマのスタートを制御し、タイマ部２７がタイムアップしたとき、タイマ部２７とともに第２の補正部２５の動作をさせずにその第１の補正部２３を動作制御する機能を有している。

上述した送受信部１７は、制御部１１の制御の下、受信データが自己宛のものか否か受信データを確認するとともに、受信データが自己宛のものであるとき、上述した第２の補正を実行制御する機能を有している。

次に、上述した本発明に係る無線測定装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。

装置が起動されると、ステップＳ１で第１の測定部１３による装置内部の温度測定が行われ、ステップＳ２においてその内部測定温度変化が範囲外か否か又は装置が起動してから初回の温度測定であるか否か判別され、温度変化が大きくなくかつ装置を起動してから初回の温度測定でなくてＮＯの場合には、ステップＳ３で送受信部１７の受信を起動して電波受信を開始するとともに、タイマ部２１をタイマスタートさせてステップＳ５に移る。

温度変化が大きいか又は装置を起動してから初回の温度測定であってステップＳ２がＹＥＳの場合には、ステップＳ４において、第１の測定部１３からの測定温度の変化に応じて内部発振信号の周波数を受信電波の周波数に近づけるよう第１の補正を行い、ステップＳ３に移る。

ステップＳ５ではタイマ部２１のタイムアップの有無を判別し、電波を受信せずにタイムアップしてＹＥＳの場合にはステップＳ１に戻り、上述したステップを繰り返す。

タイムアップせずステップＳ５がＮＯの場合には、続くステップＳ６にて、送受信部１７で電波を受信したか否か確認され、電波を受信せずにＮＯの場合にはステップＳ５に戻り、受信してＹＥＳの場合にはステップＳ７に移り、受信データが自己宛のものか否か受信データが確認される。

自己宛のものではなくてステップＳ７がＮＯの場合、ステップＳ５に戻ってステップＳ５〜Ｓ７を繰り返し、自己宛のものであってステップＳ７がＹＥＳの場合にはステップＳ８に移る。

ステップＳ８では第１の補正のなされた内部発振信号に対して受信電波の周波数との誤差を測定するとともにその誤差が少なくなるような第２の補正を行って搬送波を形成し、これを送受信部１７に出力する。

続く、ステップＳ９では送受信部１７の送信動作を起動するとともに、第２の測定部１５からの測定データを搬送波に乗せて外部に向けて送信し、ステップＳ１に戻る。

このような本発明に係る無線測定装置では、既知の受信電波の周波数に合わせた周波数の搬送波に基づく電波を送信する送受信部１７（送受信手段）を形成し、その搬送波の元になる高周波信号を内部発振する内部発振部１９（内部発振手段）と、当該装置本体内の温度を測定する第１の測定部１３（第１の測定手段）と、装置本体外の環境雰囲気に係る変化量を測定する第２の測定部１５と、その第１の測定部１３による測定温度の変化範囲に応じて内部発振信号の周波数を受信電波の周波数に近づけるよう第１の補正をする第１の補正部２３（第１の補正手段）と、その第１の補正がされたその内部発振信号に対しその受信電波の周波数に合わせるように第２の補正をして搬送波を形成する第２の補正部２５（第２の補正手段）とを具備し、その送受信部１７からその第２の測定部１５からの測定データを搬送波に乗せて電波を送信するよう構成した。

従って、装置本体内の温度変化に応じて内部発振信号の周波数に対して第１の補正を行い、搬送波の周波数に近い周波数の内部発振信号を得てから、受信電波の周波数に合わせる第２の補正を行うから、装置本体内の大きな温度変化に伴って内部発振信号の周波数が大きく変動しても、内部発振信号の周波数を受信電波の周波数に自動的に合わせて安定させることが可能となる。

そのため、温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する環境下においても、測定データの無線送信に用いる電波の周波数を安定させることが容易で、測定データを確実かつ安定した状態で無線送信可能となる。

また、記憶部２１内に予め測定された装置本体９内の温度変化とこれに対応する周波数補正値との対応プロファイルを記憶し、第１の補正部２３がそのプロファイルに基づきその内部発振信号の周波数を補正するから、内部発振信号を補正する補正値が簡単に得られるうえ、第１の補正部２３の構成が簡素化されるし、第１の補正処理が早くなる。

さらに、上記送受信部１７がその内部発振信号に対する第１の補正後の所定期間内にその受信電波を受信しないとき、その第２の補正手段の動作をさせずにその第１の補正部２３を動作させるタイマ部（タイマ手段）２１を有するから、その受信電波を受信しない状態が続いた場合、例えば第２の補正部２５等の動作を停止可能となるうえ、短い周期毎に第１の補正の実施が可能となり、常に補正内部発振信号の周波数を搬送波の周波数に近づけることが可能で、第２の補正が簡単となる。

さらにまた、その送受信部１７が自己宛の受信電波を受信したときその第２の補正をするよう第２の補正部２５を形成したから、本発明の無線測定装置を複数個配置した状況下において、自己宛の電波を受信したとき以外、例えば第２の補正部２５等不必要な手段を動作させないから、消費電力の節約も可能である。

なお、本発明において、外部機器からの受信電波の周波数と送信電波の搬送波周波数を一致させる構成以外に、所定の周波数差の搬送波を正確に形成する構成も可能である。

本発明に係る無線測定装置を示すブロック図である。 図１の無線測定装置の動作を説明するフローチャートである。 従来の無線測定装置の概略を示す図である。

符号の説明

１ 温度槽
３、９ 無線測定装置（装置本体）
５ 受信機
７ 測定装置
１１ 制御部（制御手段）
１３ 第１の測定部（第１の測定手段）
１５ 第２の測定部（第２の測定手段）
１７ 送受信部（送受信手段）
１９ 内部発振部（内部発振手段）
２１ 記憶部
２３ 第１の補正部（第１の補正手段）
２５ 第２の補正部（第２の補正手段）
２７ タイマ部（タイマ手段）
ＡＮＴ アンテナ

Claims (5)

1. 外部機器から予め決められた電波を受信するとともに、この受信電波の周波数に合わせた周波数の搬送波に基づく電波を前記外部機器に送信する送受信手段と、
   前記搬送波の元になる高周波信号を内部発振する内部発振手段と、
   当該装置本体内の温度を測定する第１の測定手段と、
   この第１の測定手段による測定温度の変化範囲に応じて前記内部発振信号の周波数を前記受信電波の周波数に近づけるよう第１の補正をする第１の補正手段と、
   前記第１の補正がされた内部発振信号に対し前記受信電波の周波数に合わせるように第２の補正をして前記搬送波を形成する第２の補正手段と、
   を具備することを特徴とする無線測定装置。
2. 前記装置本体外の環境雰囲気の計測対象に係る変化量を測定する第２の測定手段を有し、前記送受信手段は前記第２の測定手段からの測定データを前記搬送波に乗せて送信するものである請求項１記載の無線測定装置。
3. 前記第１の補正手段は、予め測定された前記温度変化とこれに対応する補正値との対応プロファイルに基づき前記内部発振信号の周波数を補正するよう形成された請求項１又は２記載の無線測定装置。
4. 前記送受信手段が前記第１の補正後の所定期間内に前記受信電波を受信しないとき、前記第２の補正手段の動作をさせずに前記第１の補正手段を動作させるタイマ手段を有する請求項１〜３のいずれか１項記載の無線測定装置。
5. 前記第２の補正手段は、前記送受信手段が自己宛の前記受信電波を受信したとき前記第２の補正をする請求項１〜４のいずれか１項記載の無線測定装置。

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