JP5934309B2 - 目的物までの距離を測定するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、距離測定装置および距離を測定するための方法に関する。

好ましくは近傍範囲に設けられた慣用的な距離測定装置は、誘導型センサ、容量型センサ、光学的センサまたは超音波センサを使用する下で作動する。誘導型センサを用いた測定のために校正曲線を規定しなければならず、また測定すべき目的物の材料も知られていなければならない。さらに、誘導型センサは、たとえば１８０°の測定範囲を有しているので、相並んでいる２つのセンサは互いに影響し合い、それによってそれぞれのセンサの校正曲線が変化する恐れがある。さらに、そのようなセンサは直径が４ｍｍ（Ｍ４）以上の仕様のみ市販されているにすぎない。

誘導型センサによる測定の短所は、コンデンサプレートの間の距離が正確に知られていなければならないことである。さらに、測定は空気湿度、一般的な電磁適合性または温度の影響を受ける。これらのパラメータにかかわりなく測定を実施し得るためには、必要に応じて基準測定を行い、それに基づいて妨害的な影響を取り除けるようにしなければならないであろう。

本発明の課題は、上記の短所を克服し、連続的な距離測定、簡単な取り扱い、および多様な用途を可能にする、距離測定装置および方法を提供することである。

この課題は、特許請求の範囲に記載された装置および方法の技術上の特徴によって解決される。

本発明に従い、センサは空胴共振器の形をした共振器を有している。この方策により、最小の、たとえばＭ４未満の構成形態が実現可能であり、ひいては使用可能性が４倍高められるという利点が達成される。空胴共振器の基本ジオメトリに基づき、平行に配置された複数のセンサの間隔をわずかにすることができる。なぜならば、センサは側方が鋭く限定された測定範囲を有しており、それゆえその測定特性が平行に配置されたセンサによって影響されないからである。用途として本発明による距離測定装置を、たとえば移動可能な目的物の方向検知において、もしくは平行な組付けによるスペース節約型の組付けにおいて使用することが考えられる。

さらに、本発明によるセンサは、センサ部材の新規寸法設計もしくは変更または別の電子構成部材の追加なしに、スイッチングポイント変更が可能となるスイッチとして使用できる。これにより、スイッチングポイントが、たとえばソフトウェアによってその都度の必要に合わせて調整可能であるという利点が達成される。

また、本発明によるセンサは、接近する目的物、導電性の目的物または誘電性の目的物を認識し、目的物との距離をミクロン範囲の精度で測定することができる。この種類のセンサは、たとえば近接スイッチとして、または空気圧シリンダおよび油圧シリンダの転向点におけるピストン行程もしくはバルブ位置の連続的測定に、または圧力膜の膨張の測定に使用できる。

本発明に従い、目的物が少なくとも空胴共振器の直径に等しい大きさであることを前提とすると、導電性の目的物の場合に測定距離は目的物の大きさに依存しない。さらに、一般に導電性および誘電性の目的物に対する距離測定が可能である。

このセンサをスイッチとして使用すると、本発明によりスイッチングポイントの変更または新規寸法設計もしくはセンサ部材の変更を簡単に実現できる。スイッチングポイントは、たとえばソフトウェアによって調整可能なので、適当なソフトウェアによりマルチスイッチングポイントの入力が簡単に可能になる。これにより、たとえば部材寸法認識、種々の機械構成、カムによる回転角認識などのために、はるかに高い使用フレキシビリティが得られる。これに対して、冒頭で述べたように、誘導型センサではマルチスイッチングポイントは非常に大きいコストによってしか実現できない。

本発明による距離測定装置で用いられる測定方法に基づき、複数のスイッチングポイントも論理を介して互いに結合でき、しかも当該測定方法は連続的に機能する。この測定方法は、たとえば回転シリンダを照会する際に３つのスイッチングポイントが必要とされる場合に有利である。

コンパクトな構成形態に基づき、たとえば０．６、０．８、１．０、１．５、２．０ｍｍもしくは５ｍｍのスイッチ間隔に対して、すべての慣用のハウジング構成形態において基本部材が使用可能であり、それによってコスト削減が達成され、ひいては必要とされる物流もより少なくなる。

その他の有利な実施形態が従属請求項に記載されている。

共振器が高周波共振器であり、その共振周波数が好ましくは目的物に応じて１〜１００ＧＨｚ、特に２０〜３０ＧＨｚであると有利であることが分かった。さらに、特定の使用において、高周波共振器を周波数２２〜２４ＧＨｚおよび２４〜２６ＧＨｚ、またはその他の範囲、好ましくは２ＧＨｚ帯域幅、もしくは使用する周波数の約１０パーセントの帯域幅で同調すると有利である。

本発明による距離測定装置に、円筒形を有していて、目的物に向いている底面が開いている、すなわち金属化されていない共振器を装備すると、共振周波数の温度依存性はなくなる。

空胴共振器が、たとえば誘電体、好ましくはＡｌ_２Ｏ_３によって充填されると、距離測定装置全体が小さく構成できる。

ここで注意しておくと、一般的には測定範囲はできるだけ大きい方が有利であるが、これは比誘電率εを小さくすべきであることを意味する。これは理想的には、空胴共振器が
充填されない、すなわち誘電体が装備されないことによって達成される。しかし、この配置の短所は、この場合大きい測定範囲を達成するために空胴共振器の構造が大きいことである。しかし、誘電体を用いると、ほぼ等しい測定範囲で空胴共振器の構造は小さくなる。しかし、誘電体の比誘電率が大きくなりすぎない（好ましくは１０以下となる）ように注意しなければならない。さもないと、損失が増加し、距離範囲が減少するからである。さらに、セラミックスを誘電体として使用すると、１０００°Ｃまで温度固定の使用が可能であり、内燃機関における高動的圧力測定に使用することが可能である。このように本発明による距離測定装置は耐圧性であり、それゆえ、たとえば油圧シリンダでも使用可能である。

目的物に向いている底面を除いて誘電体の表面が、薄い金皮膜で被覆されているか、もしくはスパッタリングされていると、温度の関数が、たとえばセラミックスの温度定数のみに依存し、ハウジングには依存しないので、有利であることが分かった。

センサ部材はセラミックスと金属ハウジングから成り、評価エレクトロニクスと適当な高周波伝送路、たとえば中空導体を介して接続できる。これに基づき、センサ部材を、たとえば内燃機関において約１０００°Ｃまでの高温使用に用いることが可能である。

距離の測定に関わりなく、距離測定装置をその他の物理的値、たとえば圧力、力または質量、および材料特性、たとえば誘電材料の損失係数の測定にも有利に使用できる。この場合、空胴共振器の開いた側は、当該空胴共振器との固定した距離で試験材料によって閉じる。圧力センサの場合は、距離ゼロに圧電セラミックプレートを設けることが有利であろう。圧力、力または質量が圧電セラミックスに作用すると、当該圧電セラミックスはその比誘電率を変える。この比誘電率の変化は、共振周波数の変位を招く。本発明に係る装置技術上および方法技術上の特徴で共振周波数を測定することにより、圧電セラミックスに作用する圧力、力または質量を測定できる。

誘電体を好ましくはコバールまたはチタンから成る金属ハウジング内に挿入すると、適当な高温使用が考えられる。この場合、空胴共振器は充填されていない状態では高温下でも高い測定精度を有しており、充填された状態では膨張そのものが正確に制御可能である。

距離測定装置、特に共振器が、好ましくは共振器の目的物とは反対側にコプレーナスロット結合器を有していると、この配置に基づき、共振周波数の結合が適当な箇所で簡単に行われることができる。

距離測定装置の運転モードに応じて、コプレーナスロット結合器は円形に配置された送信器および受信器のためのそれぞれ１つのスロットから成ることができ（伝送モードに対応）、あるいはコプレーナスロット結合器は送信器および受信器のためのスロットから成る（反射モードにおける運転に対応）。

択一的に、距離測定装置、特に共振器が結合のためのマイクロストリップ伝送路を有することができる。このマイクロストリップ伝送路は特に、たとえば高温が発生する使用において、評価エレクトロニクスを共振器から隔離して構成することが有利な場合に使用される。

距離測定装置が、たとえはＨ_０ｎｐモード、好ましくはＨ_０１１モードで運転されると、共振器は大きい共振周波数の範囲で振動でき、測定精度を大きく維持するために別のモードが一緒に励起されることはない。さらに、Ｈ_０１１モードの励起時には、外套面と閉鎖面との間のエッジに沿って壁流が流れないという利点が得られる。

本発明のその他の有利な構成が、他の従属請求項に記載されている。

本発明による距離測定装置の断面図を示している。 図１に示した本発明による距離測定装置の背面図を示している。 本発明による距離測定装置の回路のブロック線図を示している。 本発明による距離測定装置の目的物との種々の距離における共振周波数の関 数としての反射特性もしくは伝送特性を示している。 目的物との距離と共振周波数との関係のグラフを示している。 本発明による距離測定装置の共振器の寸法設計のための円形シリンダのモー ド特性を示している。 本発明による距離測定装置の回路の別の実施形態のための別のブロック線図 を示している。 本発明による距離測定装置の特別の応用の種々異なる位置決めを示している。 本発明による距離測定装置の別の応用可能性を示している。 本発明による距離測定装置のさらに別の応用可能性、たとえば緩衝器照会 に対する応用可能性を示している。 バルブにおけるピストン位置を検知するための応用可能性を示している。 別の応用可能性、たとえば膜の変位の検出による圧力測定を示している。 別の応用可能性、たとえば機械的負荷による誘電率の変化による圧力測 定を示している。 別の応用可能性、たとえば機械的負荷による誘電率の変化による圧力測 定を示している。 本発明による距離測定装置の別の応用可能性、たとえば目的物測量におけ る応用可能性示している。 本発明による距離測定装置の別の応用可能性、たとえば充填高さセンサに 対する応用可能性を示している。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき詳しく説明する。

図１に示したように、距離測定装置は空胴共振器１の形をした共振器を有している。空胴共振器１は、好ましくはチタンまたはコバールから成る金属ハウジング５から形成されている。好ましくは円錐状に形成されているこの金属ハウジング内に、選択により、たとえばセラミックス、たとえばＡｌ_２Ｏ_３、または流動性材料、好ましくは空気または不活性ガス、たとえば希ガスまたは窒素の形をした誘電体７を注入できる。図１に示したように、セラミックスはハウジング内に挿入できる。誘電体７自体は目的物に向けられて開いている側を除いて金属化、たとえば金メッキされている。これによって、温度の関数が誘電体７の温度定数のみに依存し、金属ハウジングの温度定数には依存しないという利点が達成される。

空胴共振器の裏側には基体９、結合動作のための支持体として、たとえばコプレーナスロット結合器またはマイクロストリップ伝送路および評価エレクトロニクスの能動素子の形をした、もしくは高周波エレクトロニクスの形をした、たとえば同様にセラミックスが位置決めされる。この配置を介して電磁波が結合される。この裏側は同様に金メッキされることができ、高周波エレクトロニクス１１全体を支持できる。

誘電体７の使用に基づき、等しい送信周波数を維持しながら空胴共振器のジオメトリ寸法を縮小できる。一般に公知であるように、円筒形のＨｍｎｐ共振器の共振周波数ｆｒは，ε、μ，ｍ次のベッセル関数の導関数のｎ番目の零位（根）、ならびに空胴共振器の直径Ｄおよび空胴共振器の長さＬから規定できる。εμ（ｆｒＤ）^２と（Ｄ／Ｌ）^２との間の関数的関係は、図５に示した、いわゆるモードチャートに見やすく示されている。このいわゆるモードチャートに基づき、他のモードが伝播可能でない範囲を比較的簡単に同定できる。Ｈ_０ｎｐモードの開いた共振器に相応するシリンダ外套から共振器被覆面を絶縁することによって、別のモード選択を行うことができる。波型としてＨ_０ｎｐモード、好ましくはＨ_０１１モードが伝播可能であるように空胴共振器が設計されると、特に有利であることが分かった。なぜならば、外套面と閉鎖面との間のエッジに沿って壁流が流れないからである。図５に示したＨ_０１１モードの線に沿って周囲に他のモードの特性曲線が発生しない部分のみが求められ、機械的共振器寸法の特定のばらつきや、周波数の同調においても他のモードが励起されない。

図２には、図１に示した空胴共振器１の裏側が示されている。この図に基づき、この図ではコプレーナスロット結合に相応する、空胴共振器内への電磁波の結合をより明瞭に示すことができる。空胴共振器の裏側は、基体９、好ましくはセラミックスを備えている。基体９の外面は好ましくは金メッキされている。空胴共振器１内には結合スロット１３および１５のみが空いたままになっている。たとえば誘電体７の半分の半径の最大磁界強度の箇所で、結合スロットを介して電磁波が供給される。結合スロット１３および１５の大きさは、誘電体７の寸法に従う。この大きさは誘電体７の直径、たとえば６ｍｍでは約０．３ｍｍ×０．２ｍｍである。電磁波自体は共面５０Ω伝送路を介して開口に導かれ、接続ワイヤ１７、たとえば１７．５μｍ金ワイヤ１７を介して結合スロット１３内に結合される。最適な適合を達成するために、接続ワイヤ１７を反対側で伝送路構造によって閉じることができる。

この配置により、空胴共振器１は伝送モードでも反射モードでも運転できる。空胴共振器１を伝送モードで運転した場合は、電磁波は第２の結合スロット１５で上述したコプレーナ結合・解離器により解離される。反射モードではこの出口は５０Ωで閉じられている。上述したように、誘電体７の直径が比較的小さいと、有利にはマイクロストリップ伝送路結合も使用できる。同様に裏側では、たとえば発振器１９、たとえば電圧制御発信器（ＶＣＯ）、検知ダイオード２１および周波数分割器が設けられており、これらは評価エレクトロニクスと接続されている。

図３には、本出願に従う距離測定装置の有利な構成の機能の模式図もしくはブロック線図が示されている。制御・評価エレクトロニクスから出発して、ランプ制御装置を経由してランプ生成器が操作され、そうすることによって送信分岐路Ｉの周波数が同調される。同時に受信分岐路ＩＩを経由して、たとえば２段階の差分器と第２導体に設けた比較器とから成る、検知ダイオードと接続された共振検知器は、受信分岐路ＩＩから取り出されたビデオ信号が共振を示すか否かを絶えず監視される。共振は、発振器周波数が増加する際に受信分岐路のビデオ信号における急勾配の非共振と区別されることによって認識可能である（図４参照）。制御・評価エレクトロニクスによって共振が認識されるとすぐに、ランプ制御装置を制御する積分器が停止される。このように調節された電圧が安定的に保持され、しかも周波数分割器２３によって分割された発振器周波数が評価エレクトロニクス内のディジタル計数器によって求められる。

このように構成することによって、空胴共振器内の共振周波数が測定される。空胴共振器内の共振周波数は目的物からの距離に依存しているので（図５参照）、共振周波数を規定することにより直接距離を推測できる。新しい共振周波数は、共振周波数と送信周波数とが一致するまで、送信周波数を変化させることによって求められる。この時点で、検知ダイオードに出力陥没が確認される。これと平行して、周波数分割器２３の分割器出口で送信周波数が求められる。目的物との距離の測定精度は、送信周波数がいかに速く、またどのような精度で規定されるかに依存している。測定精度１μｍによる距離の規定は、典型的には０．５ｍｍの距離では、周波数規定２６ＧＨｚにおいて少なくとも０．５ＭＨｚの周波数を規定する精度を要求する。

図４および図５に示す測定値は、本出願による距離測定装置の機能を説明するために役立つ。

図４ではっきり見られるように、目的物に対する種々の距離における共振周波数の関数として示されている反射特性および伝送特性は、目的物との所定の距離で共振周波数に達すると発生する明瞭な信号陥没を示している。さらに、反射特性と伝送特性との間の信号陥没が明瞭に一致していることが再認識される。

図５では、距離と共振周波数との関係が示されている。比較的小さい距離ではより明瞭な共振周波数変位が生じていることがはっきり分かり、これは特に空胴共振器の直前に位置決めされた目的物において測定される。この場合に注目されるのは、目的物との距離が増すと共振周波数が減少することである。これに対して、誘電性の目的物では目的物との距離が増すと共振周波数が増加する。従って、共振周波数の方向変化は目的物の比誘電率に依存している。この効果は、圧力、力および質量の物理的大きさを測定もしくは規定するために利用できる。空胴共振器の開いた側は、好ましくは圧電セラミックスによって閉じられている。この場合、圧電セラミックスに圧力、力または質量が作用すると、このことが比誘電率を相応に変化させる。この比誘電率の変化が、空胴共振器の共振周波数を変位させる。この場合、図５に従い、各々の比誘電率に応じてｙ軸（ｘ＝０）上を移動する。

図６には、円形シリンダの励起されるべきモードの一般的な概観図を示している。シリンダの大きさに応じて、この回路図に基づき、適当なモード（ＴＭ＝Ｅ界成分およびＴＥ＝Ｈ界成分）を選択できる。

ミクロン範囲における距離規定のために、本出願による距離測定装置において評価エレクトロニクスの別の構成を使用できるが、これを図７に示すブロック線図に基づいて詳しく説明する。

上述した距離測定との本質的な違いは、分割された発振器周波数が直接結果値として用いられず、いわゆるフェイズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）の周波数・相制御ループで使用されることである。この場合、目標周波数はダイレクト・ディジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）を介して、案内値として制御ループに入る周波数に調整される。受信分岐路ＩＩから取り出されたビデオ信号が共振条件を満たすと、評価エレクトロニクスに内蔵されたマイクロコントローラにおいて共振周波数、ひいては目標との距離が既に知られている。発振器周波数のための測定時間を省略し、かつ評価エレクトロニクスに内蔵されているマイクロコントローラにおいて、たとえば共振順序アルゴリズムを使用することにより、サイクル時間を大幅に短縮でき、それによって測定精度を著しく高めることができる。

以下に、若干の応用分野に基づき、本出願による距離測定装置の使用可能性を、高周波近接センサの例で説明する。

Ａ．ピストン位置の検知
図８には、本出願による距離測定装置に従う高周波近接センサによる、直線的シリンダ駆動装置のピストン位置照会のための可能なセンサ配置が示されている。

図９には、回転駆動のために、高周波近接センサによる、回転駆動装置の位置照会のための可能なセンサ配置が示されている。このような高周波近接スイッチは極めて薄い構造なので、スイッチングポイントが複数の場合は、さらにセンサ部材を有する複数の位置を実現できる。この場合、調節は、たとえば電位差計またはティーチイン論理を介して行うことができる。

Ｂ．緩衝器のピストン位置の検知
図１０に、高周波近接センサを組み入れた緩衝器の図式的な構造が示されている。

一般に、本発明の原理は可動の機械的部材を有するバルブにも応用できる（図１１参照）。この場合、機械的部材の位置変化により弁貫流可能性が制御される。従来の回転照会は、空気圧装置において、バルブのピストンもしくはラム上の永久磁石に反応する磁界反応センサによって実現された。しかしその場合、廉価の解決手段を得るために、定位置に組み付けられ把握されるべき位置に合わせて校正されたセンサにより、不連続的な位置範囲のみ検知できることが示された。油圧装置では通常は強磁性材料が使用されるので、磁気照会の可能性は制限されている。

Ｃ．膜変位の把握による圧力測定
図１２には種々の圧力測定、すなわち相対圧力測定もしくは差圧測定の可能性が示されている。この特別の応用例では、高周波近接センサに接近もしくは離反する膜がその距離で検知される。今日の方式、たとえば圧電抵抗ひずみゲージ（ＤＭＳ）またはシリコン素子と比べて、本出願による装置は、敏感なエレクトロニクスが圧力測定セルの外部にあるという長所を有している。

Ｄ．機械的負荷における比誘電率の変化による、好ましくは圧電セラミックスの圧力測定 距離測定を介した、たとえば接近もしくは離反する膜による圧力の間接的規定は、非常に高い圧力の下での圧力測定では力が発生するので適していない。

この実施形態に従い、距離という物理的値の測定は、圧力に依存した比誘電率に置き換えられる。この場合、誘電体を充填した空胴共振器は、開いた側が好ましくは圧電セラミックスによって閉じられる（図１３参照）。圧電セラミックスは、本出願による距離測定装置で使用されるセンサに固定して組み付けられる。この場合、センサが投入された状態で固定した共振周波数が生じる。さて、圧電セラミックスが、圧力測定セルの内部においてセンサとは反対側で圧力Ｐ、ひいては力で負荷されると、圧電セラミックスの比誘電率が変化する。この変化の結果として共振周波数が変位する。この周波数変化の評価、ひいては相応の圧力変化への換算は、図３および図７に関連して説明された方法に従って行われる。

共振器の空胴全体は、この応用例においても圧電セラミックスで充填されることができる（図１３ｂ参照）。

従来のＤＭＳまたは容量型圧力測定セルを用いたこの配置の大きい利点は、その高い機械的安定性にある。圧電セラミックスは、特に共振器ハウジングが円錐状に延びており、内側で支承されたセラミックスが高圧使用に対して必要な安定性を与える場合は、共振器によって全体が機械的に支持される。

従来の測定方法に比べて別の利点は、圧力測定セルへの組付けにおいて校正もしくは高い精密さが不要となり、敏感なエレクトロニクスが圧力測定セルの外部に存在することである。

Ｅ．目的物測量
図１４に示す目的物測量では、目的物によって高周波近接センサに接近または離反する測定先端部の運動が測定される。これにより、本出願による距離測定装置に基づき、ミクロン範囲での測定も行うことができる。

Ｆ．充填高さセンサもしくはモニタ
図１５に示した応用可能性は、たとえば充填高さセンサに関する。図１５ａ、図１５ｂ、図１５ｃには、高周波近接センサの種々の組付け位置が示されている。図１５ａおよび図１５ｂの場合は、それぞれ測定されるべきレベルの距離が、外部または内部に配置された別個の充填管内で測定される。図１５ｃに示した配置において、高周波近接センサは最大充填高さの相応のレベルを監視するために外部で使用される。これにより、有利には最大充填高さもしくはあらかじめ調節された検知範囲の監視が保証されている。この場合、最大充填高さを下回るか、または調節された検知範囲の外部に出るとスイッチ信号が表示される。

これに対し、高周波近接スイッチが外部で充填高さスイッチとして用いられると、相応のスイッチ機能を介して所定の充填高さを上回るか、下回ることを表示できる。この外部配置により、高価な統合コストは不要にできる。図１４ｃに示す方式は、高周波透過シェルを有する既存の保守装置に適合させるために使用できる。

ここで、本出願による距離測定装置は上記の応用例のほかに、ミクロン範囲までの距離測定装置が必要な所ではどこでも使用できる。

Claims (19)

1. 目的物までの距離を測定する装置であって、
   前記目的物に向けられる第１の面、および当該目的物に向けられない第２の面を有する共振器と、
   前記第２の面に支持されたエレクトロニクスと、
   を備えており、
   前記共振器は、
   前記第２の面を含み、誘電体が充填されている金属ハウジングと、
   前記誘電体を覆い、前記第１の面を形成するように前記金属ハウジングと結合されている圧電セラミックスと、
   を備えており、
   前記誘電体は、前記圧電セラミックスとは異なる誘電体であり、
   前記エレクトロニクスは、前記圧電セラミックスに作用する力に応じて前記誘電体により生成された電磁波を結合するように構成されたコプレーナスロット結合器を含んでいる、
   装置。
2. 目的物までの距離を測定する装置であって、
   前記目的物に向けられる第１の面、および当該目的物に向けられない第２の面を有する共振器と、
   前記第２の面に支持されたエレクトロニクスと、
   を備えており、
   前記共振器は、
   前記第２の面を含み、かつ誘電体が充填されている金属ハウジングと、
   前記誘電体を覆い、前記第１の面を形成するように前記金属ハウジングと結合されている圧電セラミックスと、
   を備えており、
   前記誘電体は、前記圧電セラミックスとは異なる誘電体であり、
   前記エレクトロニクスは、前記圧電セラミックスに作用する力に応じて前記誘電体により生成された電磁波を結合するように構成されたマイクロストリップ伝送路結合器を含んでいる、
   装置。
3. 前記共振器は、１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの共振周波数を有している、
   請求項１または２に記載の装置。
4. 前記共振器は、円筒形を有している、
   請求項１または２に記載の装置。
5. 前記コプレーナスロット結合器は、前記第１の面とは反対側に配置されている、
   請求項１に記載の装置。
6. 前記コプレーナスロット結合器は、電磁波を送信するための第１結合スロット、および電磁波を受信するための第２結合スロットを含んでおり、
   前記第１結合スロットと前記第２結合スロットは、所定の半径を有する円周上に配置されている、
   請求項５に記載の装置。
7. 前記コプレーナスロット結合器は、電磁波を送受信するための結合スロットを含んでいる、
   請求項５に記載の装置。
8. 前記共振器は、Ｈ０ｎｐモードの電磁波が伝搬可能に構成されている、
   請求項１または２に記載の装置。
9. 前記エレクトロニクスは、送信分岐路と受信分岐路を含む高周波エレクトロニクスである、
   請求項１または２に記載の装置。
10. 前記送信分岐路は、発振器を含んでいる、
    請求項９に記載の装置。
11. 前記受信分岐路は、高周波ダイオードを含んでいる、
    請求項９に記載の装置。
12. 前記受信分岐路は、周波数分割器を含んでいる、
    請求項９に記載の装置。
13. 前記発振器の周波数は、制御ループにより制御される、
    請求項９に記載の装置。
14. 前記周波数は、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザを介してフェイズ・ロックド・ループを用いて調整される、
    請求項１３に記載の装置。
15. 目的物までの距離を測定する方法であって、
    請求項１または２に記載の装置の前記第１の面を前記目的物に向け、
    前記共振器の共振周波数を求めることにより、前記目的物までの距離を測定する、
    方法。
16. 前記エレクトロニクスは、発振器を含む送信分岐路、および検知ダイオードを含む受信分岐路を備える高周波エレクトロニクスであり、
    前記共振周波数を求めるにあたり、前記受信分岐路において共振に伴う出力陥没が確認されるまで、前記送信分岐路における前記発振器の送信周波数を変化させる、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記送信周波数は、ランプ制御部とランプ生成器により変更される、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記送信周波数は、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザにより変更される、
    請求項１６に記載の方法。
19. 前記共振周波数は、前記圧電セラミックスに加えられた圧力、力、質量のいずれかに対応する、
    請求項１５に記載の方法。

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