JP5884157B2 - 遠隔ガス流速計測方法及び遠隔ガス流速計測装置 - Google Patents
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Description
Δf=f(2v/c) …(1)
ただし、Δfは送信搬送波の周波数に対する受信搬送波の周波数の変化分、cは光速、vはダスト粒子の速度(アンテナに近づく方向がプラス)である。
本発明の実施例1について図2〜図7を参照して説明する。本実施例1は、高炉炉頂における遠隔の特定位置におけるガス流速をその測定対象範囲内に存在するダスト粒子の速度を検出することで測定する場合への適用例を示す。図2は、高炉炉頂部内の様子を示す概略断面図である。本実施の形態2では、竪型炉である高炉51の炉頂部51aに設けた水平ゾンデ53の先端に本実施の形態2によるガス流速測定装置の送信アンテナ23及び受信アンテナ24を設置し、水平ゾンデ53を炉頂部51a内に挿入するタイミングで、アンテナ23,24から下方の凡そ2.0〜2.6mの位置において、指定された測定対象範囲56内のガス流速を測定したものである。図2中、高炉51に対しては原料投入シュート52が設けられ、高炉51内には原料54が投入されている。また、高温の原料54からは炉頂ガスのガス流55が上方向きに形成されているため、ダスト粒子41もこのガス流55に随伴されて上方へと飛行している。
本発明の実施例2を図9に基づいて説明する。実施例2は、相互遅延制御擬似ノイズ発生器10の構成を実施例1と異ならせたものである。実施例2では、基本クロック信号発生器11で発生させた基本クロック信号で1つの擬似ノイズ発生器13を駆動して発生させた擬似ノイズを擬似ノイズ13cとして発生させる。また、この擬似ノイズをビット単位遅延器14で任意に設定したビット単位の遅延量だけ遅延させた擬似ノイズを擬似ノイズ13dとして発生させる。
本発明の実施例3を図11および図12に基づいて説明する。実施例1,2では、測定対象範囲56を予め設定しておき、これに応じて2つの擬似ノイズの遅延時間差を設定するようにしたが、本実施例3は、高炉51の炉頂部51aにおける原料積載部分の上面の位置を自動的に認識して、測定対象範囲56を自動的に設定するようにしたものである。
図13は、本発明の実施例4の構成を示すブロック図である。実施例1では、速度算出器33が、ドップラー周波数分布のうち、最高周波数をもって速度の算出をするようにしていたが、この実施例4では、速度算出器33による、この最高周波数の算出の具体例を示すとともに、図13に示すように、速度算出器33に、この速度計測が有効であるか否かを判定する計測有効判定部33aを設けている。
Pth=Pmin+(Pmax−Pmin)×Cth …(2)
なお、Cthは閾値係数であり、Cth=0.2としている。
11 基本クロック発生器
12a,12b パルス列遮断制御器
13a,13b 擬似ノイズ発生器
21 搬送波発生器
22 変調器
23 送信アンテナ
24 受信アンテナ
25 復調器
26 同期検波器
31 測定位置設定器
32 周波数解析器
33 速度算出器
33a 計測有効性判定部
34 反射強度評価器
41 ダスト粒子
56 測定対象範囲
Claims (7)
- 電磁波を搬送波とするドップラーレーダ方式の遠隔ガス流速計測方法において、
基本クロック信号を生成する工程と、
基本クロック信号により生成され同一の符号パターンを有し測定対象空間を特定するために相対的な遅延時間が設定されるようにした2つの擬似ノイズを生成する工程と、
測定対象空間の位置に対応した前記相対的な遅延時間を設定する工程と、
搬送波を発する工程と、
該搬送波を一方の前記擬似ノイズで変調して変調波を得る工程と、
該変調波をガス流速測定対象空間に向けて送出する工程と、
該ガス流速測定対象空間内の粒子からの散乱波を受信する工程と、
該受信信号を他方の前記擬似ノイズで復調する工程と、
復調信号を前記搬送波で同期検波して同期検波信号を得る工程と、
前記同期検波信号に含まれる周波数成分を解析する工程と、
前記同期検波信号に含まれる周波数から前記ガス流速測定対象空間内のダスト粒子の速度を算出する工程と、
を含み、
前記ダスト粒子の速度を算出する工程は、同期検波信号に含まれる周波数分布のうち、高周波数側で強度が所定閾値となるときの周波数である最も高い周波数を用いてダスト粒子の速度を算出することを特徴とする遠隔ガス流速計測方法。 - 前記同期検波信号から同期検波信号の強度を評価する工程を含み、
前記遅延時間を設定する工程は、前記同期検波信号の強度が最大となる測定対象空間位置の直上が原料部直上の位置として測定対象空間となるように前記2つの擬似ノイズの相対的な遅延時間を自動設定することを特徴とする請求項1に記載の遠隔ガス流速計測方法。 - 前記ダスト粒子の速度を算出する工程は、同期検波信号の周波数成分の最大強度が一定の大きさよりも大きい場合に、当該ガス流速計測が有効であると判定する工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の遠隔ガス流速計測方法。
- 電磁波を搬送波とするドップラーレーダ方式の遠隔ガス流速計測装置において、
基本クロック発生器と、
基本クロック信号により生成され同一の符号パターンを有し測定対象空間を特定するために相対的な遅延時間が設定されるようにした2つの擬似ノイズを生成する相互遅延制御擬似ノイズ発生器と、
測定対象空間の位置に対応した前記相対的な遅延時間を設定するための測定位置設定器と、
搬送波発生器と、
該搬送波発生器が発する搬送波を一方の前記擬似ノイズ発生器で生成された前記擬似ノイズで変調して変調波を得るための変調器と、
該変調波をガス流速測定対象空間に向けて送出するための送信アンテナと、
該ガス流速測定対象空間内の粒子からの散乱波を受信するための受信アンテナと、
該受信信号を他方の前記擬似ノイズ発生器で生成された前記擬似ノイズで復調するための復調器と、
復調信号を前記搬送波で同期検波して同期検波信号を得るための同期検波器と、
該同期検波信号に含まれる周波数成分を解析するための周波数解析器と、
該同期検波信号に含まれる周波数から前記ガス流速測定対象空間内のダスト粒子の速度を算出するための速度算出器と、
を備え、
前記速度算出器は、同期検波信号に含まれる周波数分布のうち、高周波数側で強度が所定閾値となるときの周波数である最も高い周波数を用いてダスト粒子の速度を算出することを特徴とする遠隔ガス流速計測装置。 - 前記同期検波信号から同期検波信号の強度を求める反射強度評価器を備え、
前記測定位置設定器は、前記同期検波信号の強度が最大となる測定対象空間位置の直上が原料部直上の位置として測定対象空間となるように前記2つの擬似ノイズの相対的な遅延時間を自動設定することを特徴とする請求項4に記載の遠隔ガス流速計測装置。 - 前記速度算出器は、同期検波信号の周波数成分の最大強度が一定の大きさよりも大きい場合に、当該ガス流速計測が有効であると判定する計測有効性判定部を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載の遠隔ガス流速計測装置。
- 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを高炉炉頂部内部の積載された原料の上方に移動できるように設置し、積載された原料の直上の限定された範囲におけるガス流に随伴して上昇するダスト粒子からの散乱波を測定対象とすることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一つに記載の遠隔ガス流速計測装置。
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