JPH03144391A - 距離の遠隔測定装置及び方法、及びその高炉の負荷面の地形図を決めるレーダプローブへの応用 - Google Patents
距離の遠隔測定装置及び方法、及びその高炉の負荷面の地形図を決めるレーダプローブへの応用Info
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- JPH03144391A JPH03144391A JP2227896A JP22789690A JPH03144391A JP H03144391 A JPH03144391 A JP H03144391A JP 2227896 A JP2227896 A JP 2227896A JP 22789690 A JP22789690 A JP 22789690A JP H03144391 A JPH03144391 A JP H03144391A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
- G01S13/343—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーダプローブにより送受される電磁波の反射
点の距離を遠隔測定する装置及び方法、更にこの装置と
方法を高炉の負荷面の地形図の決定に応用することに関
する。
点の距離を遠隔測定する装置及び方法、更にこの装置と
方法を高炉の負荷面の地形図の決定に応用することに関
する。
高炉の負荷面のプロフィールを決定するためにレーダプ
ローブを使用することは周知である（例えば米国特許４
７４４０４０を参照）。レーダプローブは機械的プロー
ブに対して幾つかの重要な利点を有し、その最も重要な
利点は幾つかの点の測定を可能にする測定速度または負
荷面のプローブを決定するために走査を行うことであり
、これはスポット測定のみを行う機械的プローブと対比
されるものである。残念ならが、これらのレーダプロー
ブは現在のところ、機械的プローブに対して、非常に高
価であるという欠点がある。しかし、電子部分の価格の
低下により、レーダプローブが競争力を持ちつつある。
ローブを使用することは周知である（例えば米国特許４
７４４０４０を参照）。レーダプローブは機械的プロー
ブに対して幾つかの重要な利点を有し、その最も重要な
利点は幾つかの点の測定を可能にする測定速度または負
荷面のプローブを決定するために走査を行うことであり
、これはスポット測定のみを行う機械的プローブと対比
されるものである。残念ならが、これらのレーダプロー
ブは現在のところ、機械的プローブに対して、非常に高
価であるという欠点がある。しかし、電子部分の価格の
低下により、レーダプローブが競争力を持ちつつある。
レーダプローブには２つの異なる型式、即ち、モノスタ
チックプローブ、つまりレーダ波の送信器及び受信器と
して役立つ単一のアンテナを持つもの、及び一方が送信
アンテナとして役立ち他方が反射レーダ波の受信アンテ
ナとして役立つ２つの別個のアンテナを含むパイスタチ
ックプローブである。各型のプローブには利点と欠点が
ある。
チックプローブ、つまりレーダ波の送信器及び受信器と
して役立つ単一のアンテナを持つもの、及び一方が送信
アンテナとして役立ち他方が反射レーダ波の受信アンテ
ナとして役立つ２つの別個のアンテナを含むパイスタチ
ックプローブである。各型のプローブには利点と欠点が
ある。
例えば、モノスタチックプローブは一般に振幅がより大
きい送信信号から受信信号を分離する磁気コアサーキュ
レータの如き手段を含まなければならない。モノスタチ
ックプローブの主な欠点は、特に連続モード、即ち非パ
ルス状態において、送信信号を受信信号から分離する能
力が低いことである。モノスタチックプローブの利点は
機械的に簡単なこと、及びアンテナアパチャが大きいこ
と、即ち所与のアパチャに対するゲインが敏感なことで
ある。
きい送信信号から受信信号を分離する磁気コアサーキュ
レータの如き手段を含まなければならない。モノスタチ
ックプローブの主な欠点は、特に連続モード、即ち非パ
ルス状態において、送信信号を受信信号から分離する能
力が低いことである。モノスタチックプローブの利点は
機械的に簡単なこと、及びアンテナアパチャが大きいこ
と、即ち所与のアパチャに対するゲインが敏感なことで
ある。
パイスタチックプローブの利点は送信信号と受信信号と
の分離が良好に行えることである。他方、パイスタチッ
クプローブの欠点は、送信器と受信器との間のレーダビ
ームの経路が傾斜していること、即ち反射角である。被
測定距離の減少につれてこの反則角が増加すれば、パイ
スタチックプローブは短距離の測定に適当でない。
の分離が良好に行えることである。他方、パイスタチッ
クプローブの欠点は、送信器と受信器との間のレーダビ
ームの経路が傾斜していること、即ち反射角である。被
測定距離の減少につれてこの反則角が増加すれば、パイ
スタチックプローブは短距離の測定に適当でない。
本発明の目的はパイスタチックプローブとモノスタチッ
クプローブとの利点を与えるレーダビームを用いる遠隔
距離測定の方法及び装置を提供する。
クプローブとの利点を与えるレーダビームを用いる遠隔
距離測定の方法及び装置を提供する。
この目的を達成するために、本発明は、レーダプローブ
により送受される電磁波の反射点の距離を遠隔測定する
装置において、受信アンテナとして役立つ送信アンテナ
を設け、送信アンテナにより送信され反射点で反射され
る信号を受信する受信アンテナを設け、２つのデータ処
理ユニットを設け、一方のデータ処理ユニットは送受ア
ンテナによりピックアップされサーキュレータと第１ミ
キサとを通じて送信される信号Ｒ１１を処理し、他方の
ものは受信アンテナによりピックアップされ第２ミキサ
を通じて送信される信号ＲＢを処理することを特徴とす
る装置を提案する。
により送受される電磁波の反射点の距離を遠隔測定する
装置において、受信アンテナとして役立つ送信アンテナ
を設け、送信アンテナにより送信され反射点で反射され
る信号を受信する受信アンテナを設け、２つのデータ処
理ユニットを設け、一方のデータ処理ユニットは送受ア
ンテナによりピックアップされサーキュレータと第１ミ
キサとを通じて送信される信号Ｒ１１を処理し、他方の
ものは受信アンテナによりピックアップされ第２ミキサ
を通じて送信される信号ＲＢを処理することを特徴とす
る装置を提案する。
奸ましくは、この装置は、各処理ユニットにより与えら
れる測定信号を比較する比較器を含む。
れる測定信号を比較する比較器を含む。
また本発明は、この装置を用いて電磁波の反射点の距離
を遠隔測定する方法において、所定の限界値以下の距離
に対し送受アンテナによりピックアップされた信号を用
いて、かつ所定の限界値以−［の距離に対し受信アンテ
ナによりピックアップされた信号を用いて距離を計算す
ることを特徴とする方法を提供する。
を遠隔測定する方法において、所定の限界値以下の距離
に対し送受アンテナによりピックアップされた信号を用
いて、かつ所定の限界値以−［の距離に対し受信アンテ
ナによりピックアップされた信号を用いて距離を計算す
ることを特徴とする方法を提供する。
２つの距離の差が所定の値を越えるときに測定を反復す
るために制御の目的で、２つのアンテナによりピックア
ップされた信号から計算した２つの距離を連続的に比較
することができる。
るために制御の目的で、２つのアンテナによりピックア
ップされた信号から計算した２つの距離を連続的に比較
することができる。
換言すれば、本発明により提案される装置は好ましくは
、短距離の測定に対してはモノスタチックモードで、ま
た長距離に対してはパイスタチックモードで操作し、一
方のモードから他方のモードへの切り替えは任意に決め
られる距離から始めて自動的に行うことができ、あるい
は２つの操作モードの各々により行われる測定の比較の
支配下に指令されることができる。
、短距離の測定に対してはモノスタチックモードで、ま
た長距離に対してはパイスタチックモードで操作し、一
方のモードから他方のモードへの切り替えは任意に決め
られる距離から始めて自動的に行うことができ、あるい
は２つの操作モードの各々により行われる測定の比較の
支配下に指令されることができる。
他の特色及び特徴は添付図面に関して述べる有利な実施
例の詳細な説明から明らかになろう。
例の詳細な説明から明らかになろう。
第１図に示すプローブは高周波発信器１０を含み、これ
は変調器により周知の態様で制御されて周波数変調信号
を発生する。この信号は分割器■４により送信（Ｈ号Ｔ
と参照信号ＲＥＦとに分割される。
は変調器により周知の態様で制御されて周波数変調信号
を発生する。この信号は分割器■４により送信（Ｈ号Ｔ
と参照信号ＲＥＦとに分割される。
信号Ｔはサーキュレータ１４と導波管１６を通じてモノ
スタチックアンテナ１８へ伝送され、このアンテナは距
離を測定される面２０へ変調マイクロ波ビームＴを伝達
し、かつこの面により反射される信号Ｒをピックアップ
する。アンテナ１８によりピックアップされた反射信号
Ｒは導波管１６を通じてサーキュレータ１４へ返送され
、このサーキュレータは一種の電子スイッチであって、
反射信号Ｒをミキサ２２へ切り替える。このミキサ２２
において反射信号Ｒは参照信号ＲＥＦとの比較により識
別され、次いでアンテナ１８と反射内２０との間の高さ
■を周知の態様で計算するデータ処理ユニットへ送られ
る。
スタチックアンテナ１８へ伝送され、このアンテナは距
離を測定される面２０へ変調マイクロ波ビームＴを伝達
し、かつこの面により反射される信号Ｒをピックアップ
する。アンテナ１８によりピックアップされた反射信号
Ｒは導波管１６を通じてサーキュレータ１４へ返送され
、このサーキュレータは一種の電子スイッチであって、
反射信号Ｒをミキサ２２へ切り替える。このミキサ２２
において反射信号Ｒは参照信号ＲＥＦとの比較により識
別され、次いでアンテナ１８と反射内２０との間の高さ
■を周知の態様で計算するデータ処理ユニットへ送られ
る。
上記のＡＤ＜、モノスタチックアンテナは反射信号を正
しく識別するのが困難であるという欠点がある。事実、
サーキュレータ及び導波管１６が最良に操作した場合で
さえも、送信信号Ｔの一部がサーキュレータ１４を通じ
てミキサ２２へ偏向され、また導波管に反射が生じ、他
の信号をサーキュレータ及びミキサへ戻し、これらの寄
生信号の全ては第１図においてＸで示される。それ以後
、寄生信号Ｘと測定信号Ｔとを識別するのが困難である
。
しく識別するのが困難であるという欠点がある。事実、
サーキュレータ及び導波管１６が最良に操作した場合で
さえも、送信信号Ｔの一部がサーキュレータ１４を通じ
てミキサ２２へ偏向され、また導波管に反射が生じ、他
の信号をサーキュレータ及びミキサへ戻し、これらの寄
生信号の全ては第１図においてＸで示される。それ以後
、寄生信号Ｘと測定信号Ｔとを識別するのが困難である
。
寄生反射が周波数の関数として変化すれば、周波数変調
帯域が広くなると寄生信号が大きくなり、これはフィル
タで除去できない。測定高さ■が増すにつれて、この問
題が悪化する。何故ならば、而２０で反射される信号は
遥かに弱くなり、寄生信号によりマスクされるからであ
る。他方、短距離では、反射信号Ｒは遥かに大きく、寄
生信号との干渉の効果が少ない。
帯域が広くなると寄生信号が大きくなり、これはフィル
タで除去できない。測定高さ■が増すにつれて、この問
題が悪化する。何故ならば、而２０で反射される信号は
遥かに弱くなり、寄生信号によりマスクされるからであ
る。他方、短距離では、反射信号Ｒは遥かに大きく、寄
生信号との干渉の効果が少ない。
第２図は所謂パイスタチックレーダプローブを示す。周
波数変調信号は高周波発振器により発生され、分割器３
２により参照信号ＲＥＦと送信信号Ｔとに分割される。
波数変調信号は高周波発振器により発生され、分割器３
２により参照信号ＲＥＦと送信信号Ｔとに分割される。
送信信号Ｔは導波管３４と送信アンテナとを通じてその
距離が測定される而２０へ送られ、面により反射された
信号Ｒは別個の受信アンテナ３８によりピックアップさ
れる。反射信号Ｒは導波管４０を通じて送られ、高さ■
を周知の態様で計算するためにデータ処理ユニットで処
理される前に参照信号との比較によりミキサ４２で識別
される。このシステムは反Ｈ（ｇ号がうまく検出される
ように送信信号と反射信号との交差が無いという利点が
あり、これによりこのシステムは反射信号が弱いとき、
即ち、比較的に大きい高さＨに有利である。
距離が測定される而２０へ送られ、面により反射された
信号Ｒは別個の受信アンテナ３８によりピックアップさ
れる。反射信号Ｒは導波管４０を通じて送られ、高さ■
を周知の態様で計算するためにデータ処理ユニットで処
理される前に参照信号との比較によりミキサ４２で識別
される。このシステムは反Ｈ（ｇ号がうまく検出される
ように送信信号と反射信号との交差が無いという利点が
あり、これによりこのシステムは反射信号が弱いとき、
即ち、比較的に大きい高さＨに有利である。
他方、このシステムは、測定を反射内２０から短距離で
行うときにモノスタチックアンテナに関して不利である
。事実、２つのアンテナ３６．３８が並置されるならば
、反射信号Ｒが受信角θでピックアップされ、この角は
特に高さ■が減少するときに高さの計算に考慮されなけ
ればならない。
行うときにモノスタチックアンテナに関して不利である
。事実、２つのアンテナ３６．３８が並置されるならば
、反射信号Ｒが受信角θでピックアップされ、この角は
特に高さ■が減少するときに高さの計算に考慮されなけ
ればならない。
非常に短い距離では、この角は非常に大きくなるからア
ンテナ３８による正しい受信を妨害し、データ処理及び
高さの計算を困難又は不可能にさえする。本発明により
提案されたアンテナは第３図に示され、これは第１図及
び第２図のシステムの紹み合わせである。即ち、モノス
タチック機能とパイスタチック機能とが同時に使用され
る。本発明によるプローブは周波数変調信号を発生する
高周波発振器５０を含み、この信号は、分割器５２にお
いて、送（ｇ［号Ｔと、１つではなくて２つの参照信号
ＲＥＦＩ、 ＲＥＦ２とに分割される。送信信号Ｔは導
波管５６を通じてアンテナ５８へ送られ、このアンテナ
は送受アンテナであり、モノスタチックモードで操作す
る。このアンテナはマイクロ波ビームＴを而２０へ送り
、反射信号ＲＭはこの同じアンテナ５８にピックアップ
され、導波管５を通じてサーキュレータ５４へ戻され、
このサーキュレータは反射信号ＲＭを第１ミキサ６０へ
切り替え、ここで反射信号ＲＥは第１参照信号ＲＥＦＩ
との比較により識別される。
ンテナ３８による正しい受信を妨害し、データ処理及び
高さの計算を困難又は不可能にさえする。本発明により
提案されたアンテナは第３図に示され、これは第１図及
び第２図のシステムの紹み合わせである。即ち、モノス
タチック機能とパイスタチック機能とが同時に使用され
る。本発明によるプローブは周波数変調信号を発生する
高周波発振器５０を含み、この信号は、分割器５２にお
いて、送（ｇ［号Ｔと、１つではなくて２つの参照信号
ＲＥＦＩ、 ＲＥＦ２とに分割される。送信信号Ｔは導
波管５６を通じてアンテナ５８へ送られ、このアンテナ
は送受アンテナであり、モノスタチックモードで操作す
る。このアンテナはマイクロ波ビームＴを而２０へ送り
、反射信号ＲＭはこの同じアンテナ５８にピックアップ
され、導波管５を通じてサーキュレータ５４へ戻され、
このサーキュレータは反射信号ＲＭを第１ミキサ６０へ
切り替え、ここで反射信号ＲＥは第１参照信号ＲＥＦＩ
との比較により識別される。
アンテナ５８のそばに置かれた第２アンテナ６２はアン
テナ５８により送られたビームからの反射信号ＲＢをも
ピックアップする。アンテナ６２によりピックアップさ
れたこれらの反射信号ＲＢは導波管６４を通じて第２ミ
キサ６６へ送られ、ここで第２参照信号ＲＥＦ２との比
較により識別される。
テナ５８により送られたビームからの反射信号ＲＢをも
ピックアップする。アンテナ６２によりピックアップさ
れたこれらの反射信号ＲＢは導波管６４を通じて第２ミ
キサ６６へ送られ、ここで第２参照信号ＲＥＦ２との比
較により識別される。
２つの反射信号！？ｌ［、ＲＢはアンテナ５８．６２と
この場合高炉の負荷面である反射面との間の距離を周知
の態様で計算するために２つのデータ処理ユニット６Ｂ
、７０で別々に処理される。モノスタチックモードで作
られサーキュレータ５４を通過する信号Ｒ１［ｊま主と
して短距離の計算に使用され、この場合反射信号は寄生
信号よりも大きく、容易に識別できる。他方、長距離で
は反射信号ＲＭの反射角が小さく、このためその影響は
計算において容易に除去でき、アンテナ６２からの信号
ＲＢがパイスタチックモードに用いられる。２つの操作
モードの切り替えは理論的又は実験的に決められる最良
距離に予め設定できる。
この場合高炉の負荷面である反射面との間の距離を周知
の態様で計算するために２つのデータ処理ユニット６Ｂ
、７０で別々に処理される。モノスタチックモードで作
られサーキュレータ５４を通過する信号Ｒ１［ｊま主と
して短距離の計算に使用され、この場合反射信号は寄生
信号よりも大きく、容易に識別できる。他方、長距離で
は反射信号ＲＭの反射角が小さく、このためその影響は
計算において容易に除去でき、アンテナ６２からの信号
ＲＢがパイスタチックモードに用いられる。２つの操作
モードの切り替えは理論的又は実験的に決められる最良
距離に予め設定できる。
有利な実施例によれば、両測定の手動制御を行うために
両測定を連続的に使用できる。負荷面２０からあるレベ
ルから２つの信号ＲＭ、ＲＢの一方又は他方が自動的に
選択されても、モノスタチック測定の結果をパイスタチ
ック測定の結果と連続的に比較することができる。これ
により、両結果が実質的に異なるときに測定誤差を迅速
に検出できる。これが生起した場合、警報信号を送り、
又は測定を自動的に再開始することができる。第３図に
示す如く、データ処理ユニット６８．７０の測定結果Ｈ
Ｍ、 ＦＩＢは論理制御回路７２へ送られる。測定値の
比較の結果［１１が所定の値だけＩＩＢと異なれば、警
報信号が発せられ、又は測定が反復される。他方、ＩＩ
ＭがＩＩＢとほぼ等しい場合、測定は表示又は記憶され
る。
両測定を連続的に使用できる。負荷面２０からあるレベ
ルから２つの信号ＲＭ、ＲＢの一方又は他方が自動的に
選択されても、モノスタチック測定の結果をパイスタチ
ック測定の結果と連続的に比較することができる。これ
により、両結果が実質的に異なるときに測定誤差を迅速
に検出できる。これが生起した場合、警報信号を送り、
又は測定を自動的に再開始することができる。第３図に
示す如く、データ処理ユニット６８．７０の測定結果Ｈ
Ｍ、 ＦＩＢは論理制御回路７２へ送られる。測定値の
比較の結果［１１が所定の値だけＩＩＢと異なれば、警
報信号が発せられ、又は測定が反復される。他方、ＩＩ
ＭがＩＩＢとほぼ等しい場合、測定は表示又は記憶され
る。
要するに、本発明により提案される第３図に示すレーダ
プローブはモノスタチックプローブ及びパイスタチック
プローブの系統的誤差を除去する。
プローブはモノスタチックプローブ及びパイスタチック
プローブの系統的誤差を除去する。
第１図は周知のモノスタチックアンテナプローブのブロ
ック図、第２図は周知のパイスタチックアンテナプロー
ブのブロック図、第３図はモノスタチックモード及びパ
イスタチックモードで操作できる本発明によるプローブ
のブロック図である。 ５４、、、 サーキュレータ、 ５８．、、送信アン
テナ、 ６０，６６、、、 ミキサ、６２．、。 受信アンテナ、 ６８．７０．、、データ処理ユニット
。
ック図、第２図は周知のパイスタチックアンテナプロー
ブのブロック図、第３図はモノスタチックモード及びパ
イスタチックモードで操作できる本発明によるプローブ
のブロック図である。 ５４、、、 サーキュレータ、 ５８．、、送信アン
テナ、 ６０，６６、、、 ミキサ、６２．、。 受信アンテナ、 ６８．７０．、、データ処理ユニット
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーダプローブにより送受される電磁波の反射点の
距離を遠隔測定する装置において、受信アンテナとして
役立つ送信アンテナ（５８）を設け、送信アンテナ（５
８）により送信され反射点（２０）で反射される信号を
受信する受信アンテナ（６２）を設け、２つのデータ処
理ユニット（６８、７０）を設け、一方のデータ処理ユ
ニットは送受アンテナ（５８）によりピックアップされ
サーキュレータ（５４）と第１ミキサ（６０）とを通じ
て送信される信号ＲＭを処理し、他方のものは受信アン
テナ（６２）によりピックアップされ第２ミキサ（６６
）を通じて送信される信号ＲＢを処理することを特徴と
する装置。２、各処理ユニット（６８、７０）により与
えられる測定信号ＨＭ，ＨＢを比較する比較器（７２）
を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 ３、請求項１又は２記載の装置を用いて電磁波の反射点
の距離を遠隔測定する方法において、所定の限界値以下
の距離に対し送受アンテナ（５８）によりピックアップ
された信号ＲＭを用いて、かつ所定の限界値以上の距離
に対し受信アンテナ（６２）によりピックアップされた
信号ＲＢを用いて距離Ｈを計算することを特徴とする方
法。 ４、２つのアンテナ（５８、６２）によりピックアップ
された信号から計算した２つの距離ＨＭ，ＨＢを連続的
に比較すること、及び２つの距離ＨＭ，ＨＢの差が所定
の値を越えるときに測定を反復することを特徴とする請
求項１記載の方法。 ５、高炉の負荷面の地形図の決定に対する請求項１及び
２記載の装置及び請求項３及び４記載の方法の応用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU87577A LU87577A1 (fr) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | Dispositif et procede de mesure telemetrique d'une distance et application a une sonde radar pour determiner la carte topographicque de la surface de chargement d'un four a cuve |
| LU87577 | 1989-09-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03144391A true JPH03144391A (ja) | 1991-06-19 |
Family
ID=19731179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2227896A Pending JPH03144391A (ja) | 1989-09-07 | 1990-08-28 | 距離の遠隔測定装置及び方法、及びその高炉の負荷面の地形図を決めるレーダプローブへの応用 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5053776A (ja) |
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