JP3208484U - 接触式レーダー探知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波形構造を調整できるとともに、所望の周波数帯域を通過させ、且つ、高圧低周波及び高周波高調波ノイズを隔離可能な接触式レーダー探知装置を提供する。【解決手段】接触式レーダー探知装置は、ハウジング１００とアンテナ部品２００とを備える。ハウジングの内部には高周波回路基板１２０が設けられる。アンテナ部品は高周波回路基板と電気的に接続され、端子ユニット２１０と、マッチングユニット２２０と、信号伝導ユニット２７０と、周波数分離デバイスユニット２８０とを備える。端子ユニットは探知信号の伝送に用いられ、マッチングユニットは信号の伝送に用いられ、端子ユニットに電気的に接続される。信号伝導ユニットはマッチングユニットと対応して設けられ、探知信号の伝送また反射信号の受信に用いられる。周波数分離デバイスユニットはマッチングユニットと信号伝導ユニットとの間に設置され、絶縁耐力を有するとともに信号のノイズ比を強化する。【選択図】図２

Description

本考案は、レーダー探知装置に関し、特に、波形構造を調整可能で所望の周波数帯域を通過させ、高圧低周波及び高周波高調波ノイズを隔離することが可能な接触式レーダー探知装置に関する。

従来のレーダーレベル計は、主に、信号変調方法（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅｓ；ＦＭＣＷ）を利用して、それが発する電磁波と当該電磁波が被測定物質と当たった後に反射する時間差及び周波数差を探知して、レーダーレベル計と被測定物質と間の距離を計算し、それに基づいて被測定物質の高度または準位を換算するようにしている。

一般に、レーダーレベル計は、送受信回路とアンテナとから構成されるセンシング装置であり、アンテナ部品中のマッチング金属棒によって直流高圧電流の電気信号が生成され、探知信号が受信及び／または送出されるようになっている。このマッチング金属棒は、電気設備安全基準の標準に基づいて、直接、直流高圧電流を伝導／通電することができない。このため、現在使用されているマッチング金属棒では、安基の標準を満たさず、使用することができない。

ここで、従来のマッチング金属棒について図１を参照して説明する。図１は、アンテナ部品に用いられる従来のマッチング金属棒の波形概略図である。図１に示すように、従来のマッチング金属棒では、周波数が高いほど、電流の強度がわずかに低下し、高圧低周波信号の隔離及び不必要な高周波信号の伝送を抑制することができないようになっている。このため、従来のマッチング金属棒の構造では、高調波ノイズ（ノイズ比）の増加をもたらし、エコー信号の識別ができ難くなっているため、測定の正確度が不十分であるといった問題があった。
このような事情に鑑み、レベル計の測定の正確度を高めることによって、如何にしてレベル及び液位の情報を効果的に取得できるようにするかといった点について、更なる検討が必要であり、このような問題を解決する解決方法が求められている。

本考案は、波形構造を調整することができるとともに、所望の周波数帯域を通過させることができ、且つ、高圧低周波及び高周波高調波ノイズを隔離することが可能な接触式レーダー探知装置を提供することを目的の一つとしている。

上記目的を達成するため、本考案に係る接触式レーダー探知装置は、収容空間が形成され、内部に高周波回路基板が設けられるハウジングと、前記高周波回路基板と電気的に接続されるアンテナ部品とを備えたレーダー探知装置であって、前記アンテナ部品は、前記収容空間内に設置され、探知信号の伝送に用いられる端子ユニットと、前記収容空間内に設置されるとともに前記端子ユニットと電気的に接続され、信号の伝送に用いられるマッチングユニットと、前記収容空間内において前記マッチングユニットに対応して設置され、前記探知信号の伝送及び反射信号の受信に用いられる信号伝導ユニットと、前記マッチングユニットと前記信号伝導ユニットとの間に設置され、絶縁耐力を有するとともに、信号のノイズ比を強化する周波数分離デバイスユニットと、を有する、ことを特徴とする。

本考案は、直流高圧電流を隔離することができるとともに、所定範囲内の信号を信号伝導ユニットに伝送させ（例えばワイヤケーブル）ることができ、しかも、不必要な信号伝送を抑制することが可能である。また、本考案は、周波数分離デバイスユニットのノイズ比を強化することができ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ、別名ノイズ比）、エコー信号の識別性を向上させることができる。

従来のアンテナ部品を通るマッチング金属棒の波形概略図である。 本考案に係るレーダー探知装置の部分断面図である。 本考案に係るレーダー探知装置のアンテナ部品のブロック図である。 本考案の他の実施例を示す部分断面図である。 図４のアンテナ部品の分解斜視図であり、本考案に係るアンテナ部品の分解斜視図でもある。 本考案に係るアンテナ部品の他の実施例を示す断面図である。 本考案に係るアンテナ部品の他の実施例を示す断面図である。 本考案に係マッチングユニットの波形概略図である。

以下に、本考案に関する技術内容について、図面を参照しつつ詳細に説明するが、以下の論述は、説明のためであり、本考案を限定するものではない。

図２及び図３に示すように、本考案の接触式レーダー探知装置は、被測定材料３００に対して探知信号Ｄを発するとともに、被測定材料３００の一つの反射信号Ｒを受信するように構成されている。
図２に示すように、接触式レーダー探知装置は、ハウジング１００と、アンテナ部品２００とを備えている。ハウジング１００は、収容空間１１０が形成され、その内部に高周波回路基板１２０が設けられている。アンテナ部品２００は、高周波回路基板１２０と電気的に接続され、端子ユニット２１０と、マッチングユニット２２０と、信号伝導ユニット２７０と、周波数分離デバイスユニット２８０とを備えている。

図２及び図３に示すように、アンテナ部品２００は、端子ユニット２１０を介して高周波回路基板１２０と電気的に接続されていることが好ましい。端子ユニット２１０は、収容空間１１０内に設置され、探知信号Ｄの伝送に用いられる。マッチングユニット２２０は、同様に、収容空間１１０内に設置されている。このマッチングユニット２２０は、信号の伝送に用いられ、端子ユニット２１０と電気的に接続されている。信号伝導ユニット２７０は、マッチングユニット２２０と対応して、収容空間１１０内に設置されている。この信号伝導ユニット２７０は、探知信号Ｄの伝送に用いられ、上記反射信号Ｒを受信する。図２に示すように、信号伝導ユニット２７０は、金属により形成されるのが好ましい。また、この信号伝導ユニット２７０は、その一端がマッチングユニット２２０と対応するように形成され（例えば、略Ｚ字形状）、他端がハウジング１００の外部に向けて張り出すように形成されている。

また、周波数分離デバイスユニット２８０は、略Ｚ字状に形成されたマッチングユニット２２０と信号伝導ユニット２７０との間に設置され、絶縁耐力を有するとともに、信号のノイズ比を強化することができるようになっている。なお、本実施例において、この周波数分離デバイスユニット２８０は、媒質としての空気（以下、「空気媒質」と称す）であるのが好ましい。このように、本実施例に係るマッチングユニット２２０は、直流高圧電流を信号伝導ユニット２７０に伝導することができないように構成されているため、電気設備安全基準の基準を満たすことができるようになっている。一方、本実施例に係るレーダー探知装置は、電磁波によって信号が伝送されるようになっているため、周波数分離デバイスユニット２８０を介して信号を信号伝導ユニット２７０に伝導することが可能である。すなわち、探知信号Ｄ及び反射信号Ｒの如何を問わず、これら信号を空気媒質である周波数分離デバイスユニット２８０を通過させることができる。

さらに、マッチングユニット２２０が端子ユニット２１０から探知信号Ｄを受信すると、探知信号Ｄは、マッチングユニット２２０の表面（或いは本体）に沿って伝送される。具体的に、探知信号Ｄは、マッチングユニット２２０を経由して発射され、周波数分離デバイスユニット２８０を通り抜けて信号伝導ユニット２７０に伝送される。一方、信号伝導ユニット２７０が被測定材料３００から反射した反射信号Ｒを受信すると、反射信号Ｒは、周波数分離デバイスユニット２８０を通り抜けて、マッチングユニット２２０の表面（或いは本体）を沿うように伝送される。また、その後、伝送された反射信号Ｒは、端子ユニット２１０を経由して高周波回路基板１２０に伝送される。このように、本実施例では、被測定材料３００の信号の受信及び伝送が繰り返し行われるようになっている。

図４に示すように、マッチングユニット２２０は、更に、第一信号伝送ユニット２３０及び第二信号伝送ユニット２４０を備えたものとすることも可能である。この実施例では、第一信号伝送ユニット２３０の一端は、端子ユニット２１０と電気的に接続され、第二信号伝送ユニット２４０の一端は、信号伝導ユニット２７０と電気的に接続されている。また、周波数分離デバイスユニット２８０は、第一信号伝送ユニット２３０と第二信号伝送ユニット２４０との間に設置されている。

図４に示す実施例では、ハウジング１００は、第一ハウジング１３０と、第一ハウジング１３０と相互に結合する第二ハウジング１６０とを備えている。第一ハウジング１３０には、内部に仕切板１４０が設けられている。仕切板１４０には、開き穴１５０が形成され、端子ユニット２１０は、この開き穴１５０を通って仕切板１４０の一側に設置されている。第一信号伝送ユニット２３０は、仕切板１４０の他側に設置され、端子ユニット２１０と相互に連結されている。
図４及び図５に示すように、信号伝導ユニット２７０は、第二信号伝送ユニット２４０と連結するのに金属材で形成するのが好ましく、第二ハウジング１６０の外部に向けて張り出すように設けられるのが好ましい。また、本実施例では、信号伝導ユニット２７０は、ワイヤロープ、ワイヤケーブル及び鋼棒の何れかを含むのが好ましいがこれに限定されない。また、信号伝導ユニット２７０の一端は、第二信号伝送ユニット２４０の一端の内部にロック固定されてもよい。

図５に示すように、本実施例では、アンテナ部品２００は、更に、絶縁材質によって形成される、位置付けカバー１７０及び絶縁スリーブ２３８を備えてもよい。絶縁材質としては、テフロンまたはその他の適合可能な材質が考えられる。位置付けカバー１７０は、耐高温及び絶縁の特性を有し、第一信号伝送ユニット２３０の一端に環状に被せて設置される。絶縁スリーブ２３８は、第二ハウジング１６０の内に設置されるとともに、第一信号伝送ユニット２３０及び第二信号伝送ユニット２４０のそれぞれの外表面に被せて設置されている。

また、第一信号伝送ユニット２３０には、信号を伝送可能な第一信号伝送表面２３７が設けられ、第二信号伝送ユニット２４０に信号を伝送可能な第二信号伝送表面２４７が設けられている。略Ｚ字状に形成された第一信号伝送表面２３７と、同様に略Ｚ字状に形成された第二信号伝送表面２４７とは、対応して設置されている。第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送表面２４７の長さは、それぞれ、１／４波長より大きく形成されている。なお、第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送表面２４７の長さを、それぞれ、１／４波長より小さく形成することも可能である。
図４及び図５に示すように、本実施例では、第一信号伝送ユニット２３０には、更に、第一ノッチ２３６が設けられ、第二信号伝送ユニット２４０には、更に、第二ノッチ２４６が設けられている。第一信号伝送表面２３７は、第二ノッチ２４６に穿設され、第二信号伝送表面２４７は、第一ノッチ２３６に穿設されている。空気媒質である周波数分離デバイスユニット２８０は、両者の間に設置されている。第二信号伝送ユニット２４０の外表面には、更に雄螺子２４８が設けられ、絶縁スリーブ２３８と相互に螺子固定される。

図６は、本考案に係るアンテナ部品の他の実施例の断面図を示したものである。本実施例は、上記実施例の周波数分離デバイスユニット２８０とは異なり、絶縁部品（例えばマイラ（Ｍｙｌａｒ））によって形成されている。
上記実施例で述べたように、マッチングユニット２２０は、絶縁部品である周波数分離デバイスユニット２８０を通過することができ、信号をマッチングユニット２２０と信号伝導ユニット２７０との間に伝送させることが可能である。つまり、探知信号Ｄ及び反射信号Ｒの如何を問わず、これら信号を、絶縁部品である周波数分離デバイスユニット２８０を通過させることができ、マッチングユニット２２０と信号伝導ユニット２７０との間に伝送させることが可能である。

ここで強調しなければならないことは、上記実施例の中で、空気媒質または絶縁部品の周波数分離デバイスユニット２８０は、マッチングユニット２２０を二つ割りのものと見做すことができる。言い換えると、マッチングユニット２２０は、第一信号伝送ユニット２３０と第二信号伝送ユニット２４０とに分け、第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送表面２４７を相互に対応させて配置している。また、第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送表面２４７の形状は、それぞれ略Ｚ字状に形成されている。

第一信号伝送ユニット２３０が端子ユニット２１０から探知信号Ｄを受信した場合、探知信号Ｄは、第一信号伝送ユニット２３０の表面（第一信号伝送表面２３７）に沿って伝送されるとともに発射され、周波数分離デバイスユニット２８０を通り抜けて第二信号伝送ユニット２４０の表面（第二信号伝送表面２４７）に伝送される。その後、この探知信号Ｄは、信号伝導ユニット２７０に伝送されることとなる。一方、信号伝導ユニット２７０が被測定材料３００から反射する反射信号Ｒを受信した場合、反射信号Ｒは、第二信号伝送ユニット２４０の表面（第二信号伝送表面２４７）を経て伝送されるとともに発射され、周波数分離デバイスユニット２８０を通り抜けて第一信号伝送ユニット２３０の表面（第一信号伝送表面２３７）を沿って伝送される。その後、この反射信号Ｒは、端子ユニット２１０を介して高周波回路基板１２０に伝送されることとなる。このように、本実施形態では、繰り返して被測定材料３００の信号を受信及び伝送するようになっている（図３参照）。

また、テストを行った結果、第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送表面２４７の長さが、それぞれ、１／４波長（動作周波数帯域の波長）よりも大きい（又は小さい）とき、本考案のマッチングユニット２２０を直流高圧電流から隔離させた状態で所望範囲内の信号を信号伝導ユニット２７０に伝送させることができ、不必要な信号の伝送の抑制、周波数分離デバイスユニット２８０のノイズ比の強化及びエコー信号の識別性の向上を図ることが可能となった。図８に示すように、本考案に係るマッチングユニット２２０を高圧低周波の高圧電流から隔離させることができ、不必要な高周波高調波（ノイズ）の伝送を抑制しつつ、所望範囲内の信号を信号伝導ユニット２７０に伝送させることができ、周波数分離デバイスユニット２８０のノイズ比の強化、エコー信号の識別性を向上させることも可能となった。ここで、周波数分離デバイスユニット２８０の周波数範囲は、２０〜８０ＧＨｚの範囲内にあることが好ましい。なお、図８に示す縦軸は出力強度であるが、この単位は、「ｄＢｍ」である。また、信号出力とノイズ出力とを割ると信号対雑音比（ＳＮＲ）を求めることができる。

なお、図７に示すように、周波数分離デバイスユニット２８０の形状を略Ｉ字状に形成して、第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送表面２４７を対応させて設置することも可能である。この際、第一信号伝送ユニット２３０の第一信号伝送表面２３７及び第二信号伝送ユニット２４０の第二信号伝送表面２４７の形状を略Ｉ字状に形成すればよい。

上述したように、上述した実施例は、本考案の説明と見做すべきで、本考案を制限するものではなく、本考案の範囲は、実用新案登録請求の範囲で定められ、その合法的な均等物を含み、上記説明には限らない。

１００ ハウジング
１１０ 収容空間
１２０ 高周波回路基板
１３０ 第一ハウジング
１４０ 仕切板
１５０ 開き穴
１６０ 第二ハウジング
１７０ 位置付けカバー
２００ アンテナ部品
２１０ 端子ユニット
２２０ マッチングユニット
２３０ 第一信号伝送ユニット
２３６ 第一ノッチ
２３７ 第一信号伝送表面
２３８ 絶縁スリーブ
２４０ 第二信号伝送ユニット
２４６ 第二ノッチ
２４７ 第二信号伝送表面
２４８ 雄螺子
２７０ 信号伝導ユニット
２８０ 周波数分離デバイスユニット
２９０ 防水ゴムリング
３００ 被測定材料
Ｄ 探知信号
Ｒ 反射信号

Claims (11)

1. 収容空間が形成され、内部に高周波回路基板が設けられるハウジングと、前記高周波回路基板と電気的に接続されるアンテナ部品とを備えたレーダー探知装置であって、
   前記アンテナ部品は、
   前記収容空間内に設置され、探知信号の伝送に用いられる端子ユニットと、
   前記収容空間内に設置されるとともに前記端子ユニットと電気的に接続され、信号の伝送に用いられるマッチングユニットと、
   前記収容空間内において前記マッチングユニットに対応して設置され、前記探知信号の伝送及び反射信号の受信に用いられる信号伝導ユニットと、
   前記マッチングユニットと前記信号伝導ユニットとの間に設置され、絶縁耐力を有するとともに、信号のノイズ比を強化する周波数分離デバイスユニットと、を有する、
   ことを特徴とする接触式レーダー探知装置。
2. 前記マッチングユニットは、
   一端が前記端子ユニットと電気的に接続され、信号を伝送することが可能な第一信号伝送ユニットと、
   一端が前記信号伝導ユニットと接続され、信号を伝送することが可能な第二信号伝送ユニットとを有し、
   前記周波数分離デバイスユニットは、前記第一信号伝送ユニットと前記第二信号伝送ユニットとの間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の接触式レーダー探知装置。
3. 前記ハウジングは、第一ハウジングと、当該第一ハウジングと相互に結合される第二ハウジングとを有し、
   前記第一ハウジングは、内部に開き穴が形成された仕切板を有し、
   前記端子ユニットは、前記開き穴を通って前記仕切板の一側に設置され、
   前記第一信号伝送ユニットは、前記仕切板の他側に設置され、前記端子ユニットと相互に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の接触式レーダー探知装置。
4. 前記信号伝導ユニットは、ワイヤロープ、ワイヤケーブル及び鋼棒の何れかを含み、前記第二信号伝送ユニットと接続されて前記ハウジングの外部に向けて張り出していることを特徴とする請求項２に記載の接触式レーダー探知装置。
5. 位置付けカバーを更に備え、
   前記位置付けカバーは、前記第一信号伝送ユニットの一端に環状に被せて設置されていることを特徴とする請求項２に記載の接触式レーダー探知装置。
6. 前記第一信号伝送ユニットには、第一信号伝送表面が設けられ、
   前記第二信号伝送ユニットには、第二信号伝送表面が設けられ、
   前記第一信号伝送表面及び前記第二信号伝送表面は、対応するように設置され、
   前記第一信号伝送表面及び前記第二信号伝送表面の長さは、それぞれ、１／４波長よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の接触式レーダー探知装置。
7. 前記第一信号伝送ユニットには、第一信号伝送表面が設けられ、
   前記第二信号伝送ユニットには、第二信号伝送表面が設けられ、
   前記第一信号伝送表面及び前記第二信号伝送表面は、対応するように設置され、
   前記第一信号伝送表面及び前記第二信号伝送表面の長さは、それぞれ、１／４波長よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の接触式レーダー探知装置。
8. 前記第一信号伝送ユニットには、更に第一ノッチが設けられ、
   前記第二信号伝送ユニットには、更に第二ノッチが設けられ、
   前記第一信号伝送表面は、前記第二ノッチに穿設され、
   前記第二信号伝送表面は、前記第一ノッチに穿設されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の接触式レーダー探知装置。
9. 絶縁スリーブを更に備え、
   前記絶縁スリーブは、前記第二ハウジング内に設置されるとともに、前記第一信号伝送ユニット及び前記第二信号伝送ユニットのそれぞれの外表面に被せて設置されていることを特徴とする請求項３に記載の接触式レーダー探知装置。
10. 前記周波数分離デバイスユニットは、媒質としての空気または絶縁部品であることを特徴とする請求項１に記載の接触式レーダー探知装置。
11. 前記周波数分離デバイスユニットの周波数範囲は、２０〜８０ＧＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の接触式レーダー探知装置。