JP2015141195A

JP2015141195A - 距離測定装置

Info

Publication number: JP2015141195A
Application number: JP2014025876A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　洋介; Yosuke Suzuki; 洋介鈴木; 富夫発知; Tomio Hocchi
Original assignee: Keycom Corp
Current assignee: Keycom Corp
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-08-03

Abstract

【課題】電波を用いた距離測定器において、電波の放射部にアンテナを用いている。このアンテナは大きく、同一測定器を隣接して設置しにくく、また、ビームを集束させるのに長い距離を必要とする。【解決手段】電波の放射部に誘電体導波路を用いることにより、放射部を細くできるので同一の測定器を隣接しやすい。また、ビームを集束させる距離も短くできる。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

電波や光を用いた距離測定分野

なし

レーダーや光レーダーなど、電波や光を被測定物に照射し、この反射波を受信し、距離や方位を測定する技術が本発明の背景技術である。

発明が開示しようとする課題

電波や光を用いると離れたところの被測定物の距離を非接触で測定できる。そして音波を用いる場合とは違って、温度の影響を受けにくく、風の影響を受けにくいなどの特長がある。また、電波の場合は、プラスチックや石材など電波の通り易い物が測定器と被測定物の間に有っても測定できる。なお、火災現場など炎の向うの物体までの距離も測定できる。しかし、レーダーの場合、電波を放射及び受信するためにアンテナや電波レンズが必要である。なお、これらを用いると、装置及びその周辺が大きくなる。測定器と被測定物までに一定の距離が必要となるなどの問題点がある。

課題を解決するための手段

電波や光を放射する手段として、電波の場合は誘電体導波路を用いる。光の場合は誘電体導波路を用いるが、それを特別に光ファイバーと言っている。そして、それらの端部から電波や光を放射し、被測定物からの反射波や反射光を受信する。なお、放射または受信の一方を別の誘電体導波路や光ファイバー、または別な手段を用いてもよい。このようにすると、アンテナやレンズなど大きなものが不要になる。また、誘電体導波路も光ファイバーも比誘電率（屈折率ｎ＝√比誘電率（εｒ）が１．５〜６と１よりも大きいので、照射口径を波長よりも１／１．５〜１／６倍に小さくできる。また焦点距離という概念がないので誘電体導波路端を被測定物の近傍まで近づけることができる。なお、誘電体導波路端部の形状を凹面にすれば、照射後の電波や光の拡がりを集束する方向に持っていくことができる。

ダンボール箱に入ったヨーグルトパックのヨーグルト充填量検査ラインを図１に示す。ベルトコンベアの上をダンボール箱は右から左に流れている。２４ＧＨｚ発振器１からの出力は同軸ケーブルで方向性結合器２−１を通過し、ＩＱミキサー３のローカル（ＬＯ）に行く。なお、分離した出力は方向性結合器２−２を通って誘電体導波路５に行く。また、同軸ケーブルを通ってきた２４ＧＨｚはランチャー４で誘電体導波路に変換される。誘電体導波路はＥ面が４ｍｍ、Ｈ面が８ｍｍである。誘電体導波路５の端部から２４ＧＨｚは容易に放射し、電波となってダンボール６を通過する。誘電体導波路５がもしも金属導波管であったならば、２４ＧＨｚは放射できないので、ラッパ状のホーンアンテナを取付けて放射させなければならない。この様にすると電波は太くなってしまい、Ｙ軸上の分解能が低下してしまう。ダンボールを通過した２４ＧＨｚは、ヨーグルトパックの上蓋も通過し、ヨーグルト上面１０で反射し、誘電体導波路５の端部から侵入し、方向性結合器２−２でＩＱミキサー３のＲＦ部に行く。そしてＩ及びＱ信号として出力し、ローカル（ＬＯ）との位相差が計算式を用いて算出される。この位相差から、あらかじめ定めた基準値９との差としてΔＬが求まる。基準値９からΔＬ下がったライン１０が測定値で、基準値よりもヨーグルトの量がΔＬ少ないことがわかった。電波方式の距離測定器を用いるとダンボールの下のしかもヨーグルトパックの上蓋の下のヨーグルトのレベルを測定できる。誘電体導波路を用いると電波が出易い。しかも電波はＥ面４ｍｍ、Ｈ面８ｍｍの細いところから放出させるので、ビームが細く、Ｙ軸上の分解能が高く取れる。なお、誘電体導波路を用いると全体を細くできるので距離測定器を複数台横に並べることができる。横に並べると２４ＧＨｚが互いに少し干渉したので距離測定器間に電波吸収シートを置くと干渉は防止できることがわかった。このように複数台横に並べると複数列入ったヨーグルトを同時に検査できる。なお、内容物は電波を反射するものなら何でもよい。

誘電体導波路の端部を凹面状に加工した状況を図２に示した。誘電体導波路の短径が４ｍｍでこの短径方向が電界方向である。長径が８ｍｍでこの長径方向が磁界方向である。この端部の中央部を１ｍｍ削り、凹面状にしたところ電波は集束状態１２になり、端部から１０ｍｍ程度で集束し、また、少しずつ拡散する。この様に凹面状にすることにより、電波のスポット径を波長近くまで小さくすることができる。

距離測定装置端部が凹面になった誘電体導波路

１：発振器
２−１、２−２：方向性結合器
３：ＩＱミキサー
４：ランチャー
５：誘電体導波路
６：ダンボール
７：ヨーグルトパック
８：測定結果
９：標準ライン
１０：ヨーグルトの不足ライン
１１：誘電体導波路端部の凹面
１２：電波の集束

Claims

誘電体導波路の端部を検知部とした距離測定装置
誘電体導波路の端部を凹面にした請求項１の距離測定装置
被測定体からの反射波の位相角を基準値と比較することによる請求項１、２の距離測定装置
複数の誘電体導波路間の電磁波干渉を低減化した、複数の該端部を有する請求項１、２、３の距離測定装置