JPH03282283A

JPH03282283A - 距離計測装置

Info

Publication number: JPH03282283A
Application number: JP8130890A
Authority: JP
Inventors: Akio Nagamune; 章生長棟; Koichi Tezuka; 浩一手塚; Isamu Komine; 小峯　勇
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0760180B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、転炉、溶融還元炉等における炉内スラグレ
ベル、溶鋼レベル等のレベル計測、及び空中の一般的な
対象物までの距離計測を行う距離計測装置、特に擬似ラ
ンダム信号処理を利用したマイクロ波レーダに関するも
のである。

［従来の技術］従来転炉や溶融還元炉等におけるスラグレベルや溶鋼レ
ベルや、対象物の位置を非接触方式で計測するのに、マ
イクロ波レーダを用いるなど各種の方式がある。第４図
は例えば本出願人が既に特願昭６３−２５０７８４号で
提案している距離計測装置の構成を示すブロック図であ
り、この距離計測装置においては擬似ランダム信号で位
相変調したマイクロ波信号を利用している。第４図にお
いて、１゜２はクロック発生器、３．４は擬似ランダム
信号発生器、５〜８．１０はバランスドミキサ等による
乗算器、１１〜１３はローパスフィルタ、１４．１５は
分配器、１Ｂはハイブリッド結合器、１７〜１８は２乗
器、１９は加算器、２０は搬送波発信器、２１は時間計
測を行う距離算出器、２２は送信器、２３はＲＦ増幅器
、２４は送信アンテナ、２５は受信アンテナ、２６はタ
ーゲットである。

次に、動作説明をする。擬似ランダム信号発生器３．４
は同一回路で構成され全く同一パターンのＭ系列信号を
発生する。クロック発生器１，２は水晶発振子を内蔵し
、安定した周波数のクロック信号を発生するが、その発
生周波数は両者でわずかに異なり、駆動される擬似ラン
ダム信号発生器３，４からの信号パターンの１周期の長
さは両者でわずかに異ったものとなっている。

搬送波発生器２０の出力信号は分配器１４によって分配
され、乗算器５及びノ＼イブリッド結合器１６に供給さ
れる。乗算器５は、分配器１４から入力される搬送波と
、擬似ランダム信号発生器４より入力されるＭ系列信号
Ｍ１との乗算を行ない、搬送波を位相変調したスペクト
ル拡散信号を出力し、送信器２２に供給する。送信器２
２は入力されたスペクトル拡散信号を電力増幅し、送信
アンテナ２４を介して電磁波をターゲット２６に向は放
射する。電磁波はターゲット２６までの往復伝播時間後
に受信アンテナ２５に到達し、この入力信号はＲＦ増幅
器２３で増幅され乗算器６に供給される。

一方、擬似ランダム信号発生器３及び４から乗算器１０
に入力されたＭ系列信号Ｍ２及びＭｌはここで乗算され
、その乗算値の時系列信号はローパスフィルタ１１に供
給される。乗算器１０に入力されるＭｌ及びＭ２の擬似
ランダム信号の位相が丁度一致しているとき、乗算器１
０からは＋Ｅの出力電圧が継続するか、両信号の位相が
ずれて一致していない場合は十Ｅと−Ｅの出力電圧がラ
ンダムに発生する。ローパスフィルタ１１〜１３は周波
数の帯域制限を行うことで一種の積分機能を有し、前記
両信号の相関演算値の積分信号として両信号の位相が一
致している場合にパルス状信号を出力し、両信号の位相
が不一致の場合には出力は零となる。

従ってローパスフィルタ１１の出力には前記の両信号の
位相が一致する毎に周期的にパルス状信号が発生し、こ
のパルス状信号は時刻の基準信号として距離算出器２１
に供給される。

また、乗算器６ではＲＦ増幅器２２からの受信信号と前
記のＭ２が入力され乗算が行われ、この乗算結果は、第
１のＭ系列信号Ｍ１により位相変調された送信用搬送波
の受信信号の被変調位相と、第２のＭ系列信号Ｍ２の位
相が一致している場合は位相の揃った搬送波信号として
出力され、また受信信号の被変調位相とＭ系列信号Ｍ２
の位相が異るときは位相のランダムな搬送波として出力
され、分配器１５へ供給される。分配器１５は入力信号
を２つに分配し、その分配出力Ｒ１及びＲ２をそれぞれ
乗算器７．８へ供給する。

分配器１４より送信用搬送波の一部が供給されたハイブ
リッド結合器１６は、入力信号に対して同相成分の（位
相０度の）信号Ｉと直角成分（位相９０度の）信号Ｑを
出力してそれぞれ乗算器７．８に供給する。乗算器７は
この信号Ｉと分配器１５より入力する前記信号Ｒ１との
乗算を行ない、同様に乗算器８は信号Ｑと前記信号Ｒ２
との乗算を行ない、それぞれ受信信号中の位相０変成分
（■・Ｒ１）と位相９０°成分（Ｑ−Ｒ２）とを抽出し
、被検波信号として出力し、それぞれのローパスフィル
タ１２．１３に供給する。

ローパスフィルタ１２および１３は周波数の帯域制限を
行なうことにより積分機能を有し、２信号の相関演算値
の積分を行なう。前記の信号Ｒ１と信号Ｉの位相が一致
したとき、同様に信号Ｒ２と信号Ｑの位相が一致したと
きは、乗算器７．８の出力信号はそれぞれ一定極性のパ
ルス信号（電圧十Ｅのパルス信号）となり、ローパスフ
ィルタ１２゜１３の出力には大きな正電圧が得られる。

また信号Ｒ１と信号■、同様に信号Ｒ２と信号Ｑの位相
がそれぞれ不一致のときは、出力信号はランダムに変化
する正負両極性のパルス信号（電圧＋Ｅと−Ｅのパルス
信号）となり、ローパスフィルター２゜１３の出力は零
となる。２乗器１７．１８はローノくスフィルタ１２．
１３からの入力信号の振幅を２乗演算し、それぞれの演
算値は加算器１９で加算されノくルス状検出出力信号を
距離算出器２１に供給する。

距離算出器２１ではローパスフィルター１から供給され
る時刻の基準信号パルスと、加算器１９から供給される
検出信号パルスの発生時刻の差の時間Ｔ　を検出するが
、この時間ＴＤは電磁波の送信り及び受信アンテナ２４．２５とタープ・ソト２Ｂ間の往
復伝播時間τの一定倍数（本例ではＴＤ−１２，５００
τ）であり、この時間ＴＤからターゲット２６への距離
が算出できる。

［発明が解決しようとする課題］従来の擬似ランダム信号を利用した距離計測装置におい
ては、受信信号に対して擬似ランダム信号をダブルバラ
ンスドミキサ等による乗算器により乗算した後に、信号
搬送波のコヒーレント検波を行っているため、以下のよ
うな問題点がある。

（１）実際の装置においては、増幅器を挿入し、信号の
増幅を行う必要があるが、従来の方式では、擬似ランダ
ム信号の乗算を行った後に搬送波の検波を行っているた
め、第４図のＲＦ増幅器２９のごとき高周波帯域の増幅
器を多数使用する必要があり、装置が高価となる。

（２）受信信号に対する擬似ランダム信号の乗算と搬送
波の検波を別々に行っているため、信号のロスが大きく
なる。

本発明は、上記の課題点を解決し、より安価な装置で、
信号のロスが小さく高感度の信号検知を行い、対象物ま
での距離計測を行う擬似ランダム信号処理を利用した距
離計測装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る距離計測装置（請求項１〜４）は、上記の
（１）の問題点を解決するためになされたものであり、
第１の擬似ランダム信号発生手段と、第１の擬似ランダ
ム信号発生手段の出力信号とパターンは同一で周波数の
わずかに異なる第２の擬似ランダム信号発生手段と、第
１の擬似ランダム信号発生手段の出力信号と第２の擬似
ランダム信号発生手段の出力信号の乗算を行う第１の乗
算器と、搬送波を発生する搬送波発生手段と、第１の擬
似ランダム信号発生手段の出力信号によって搬送波発生
手段の出力信号を変調した信号を送信信号として対象物
に対して送信する送信手段と、対象物からの反射信号を
受信し受信信号を得る受信手段と、受信手段の出力信号
を検波し受信信号の擬似ランダム信号成分を得る検波手
段と、検波手段の出力信号と第２の擬似ランダム信号発
生手段の出力信号とを乗算し検知信号を得る第２の乗算
器と、第２の乗算器の出力として得られる検知信号の時
系列パターンと第１の乗算器の出力信号の時系列パター
ンとの時間差を測定する手段とを備えたものである。

また、本発明に係る距離計測装置（請求項１゜２記載）
は、乗算値の時系列パターンの時間差を測定する手段と
して、第１の乗算器の出力を入力し、帯域制限を行う第
１のローパスフィルタと、前記第２の乗算器の出力を入
力し、帯域制限を行う第２のローパスフィルタと、第１
のローパスフィルタの出力信号の最大値が生ずる時刻と
第２のローパスフィルタの出力信号の最大値が生ずる時
刻との間の時間を計測する時間計測器とを備えている。

また、本発明に係る距離計測装置（請求項１゜３記載）
は、受信信号の出力信号を検波し擬似ランダム信号を乗
算する手段として、搬送波発生手段の出力信号の一部を
取り出す第１の分配器と、この第１の分配器の出力信号
を２つの互いに位相が直交する同相成分であるＩ信号と
直角成分であるＱ信号とに変換出力するノーイブリッド
結合器と、受信手段の出力信号をＲ１信号とＲ２信号の
２信号に分配する第２の分配器と、／１イブリッド結合
器の出力Ｉ信号と前記第２の分配器の出力Ｒ１信号とを
乗算する第３の乗算器と、ハイブリッド結合器の出力Ｑ
信号と第２の分配器の出力Ｒ２信号とを乗算する第４の
乗算器と、第２の擬似ランダム信号発生手段の出力信号
と第３の乗算器の出力信号を乗算する第５の乗算器と、
第２の擬似ランダム信号発生手段の出力信号と第４の乗
算器の出力信号を乗算する第６の乗算器とを有する。

また、本発明に係る距離計測装置（請求項１゜４記載）
は、乗算値の時系列パターンの時間差を測定する手段と
して、第１の乗算器の出力を入力し、帯域制限を行う第
１のローパスフィルタと、第５の乗算器の出力を入力し
、帯域制限を行う第２のローパスフィルタと、第６の乗
算器の出力を入力し、帯域制限を行う第３のローパスフ
ィルタと、第２のローパスフィルタ及び第３のローパス
フィルタのそれぞれの出力を入力し、個別に２乗演算を
行う第１の２乗器及び第２の２乗器と、この第１の２乗
器及び第２の２乗器の出力を加算する加算器と、第１の
ローパスフィルタの出力信号の最大値が生ずる時刻と加
算器の出力信号の最大値が生ずる時刻との間の時間を計
測する時間計測器とを備えている。

更に、本発明に係る距離計測装置（請求項５゜６）は、
上記（２）の問題点を解決するためになされたものであ
り、第１の擬似ランダム信号発生手段と、第１の擬似ラ
ンダム信号発生手段の出力信号と同一パターンで周波数
のわずかに異なる第２の擬似ランダム信号発生手段と、
第１の擬似ランダム信号発生手段の出力信号と第２の擬
似ランダム信号発生手段の出力信号の乗算を行う第１の
乗算器と、搬送波発生手段と、第１の擬似ランダム信号
発生手段の出力信号を変調した信号を送信信号として対
象物に対して送信する送信手段と、対象物からの反射信
号を受信し受信信号を得る受信手段と、搬送波発生手段
の出力信号の一部を取り出す第１の分配器と、受信手段
の出力信号をＲ１信号とＲ２信号の２信号に分配する第
２の分配器と、第１の分配器の出力信号と第２の擬似ラ
ンダム信号発生手段の出力信号とを乗算する第２の乗算
器と、第２の乗算器の出力信号を２つの互いに位相が直
交する同相成分（Ｉ信号）と直角成分（Ｑ信号）とに変
換出力するハイブリッド結合器と、ハイブリッド結合器
の出カニ信号と、第２の分配器の出力Ｒ１信号とを乗算
する第３の乗算器と、ハイブリッド結合器の出力Ｑ信号
と、第２の分配器の出力Ｒ２信号とを乗算する第４の乗
算器と、第１の乗算器の出力信号の時系列パターンと第
３の乗算器及び第４の乗算器の出力として得られる検知
信号の時系列パターンとの時間差を測定する手段を備え
たものである。

また、本発明に係る距離測定装置（請求項６）は、第１
の乗算器の出力信号の時系列パターンと検知信号の時系
列パターンとの時間差を測定する手段として、第１の乗
算器の出力を入力し、帯域制限を行う第１のローパスフ
ィルタと、第３の乗算器及び第４の乗算器の出力を入力
し、その帯域制限を行う第２のローパスフィルタ及び第
３のローパスフィルタと、第２及び第３のローパスフィ
ルタの出力をそれぞれ入力し、２乗を行う第１の２乗器
及び第２の２乗器と、第１の２乗器及び第２の２乗器の
出力を加算する加算器と、第１のロパスフィルタの出力
信号の最大値が生ずる時刻と前記加算器の出力信号の最
大値が生ずる時間間隔を測定する時間測定器とを備えて
いる。

［作用コ本発明においては、同一パターンで周波数のわずかに異
なる第１及び第２の擬似ランダム信号を発生し、第１の
擬似ランダム信号で搬送波を位相変調して対象物に送信
し、その反射信号を受信し、搬送波成分の検波により被
検波信号を得る。この被検波信号は対象物までの送信信
号の往復の伝播による時間遅れを生じた第１の擬似ラン
ダム信号となる。この信号と第２の擬似ランダム信号の
乗算により２つの信号の位相の合致したときに正の連続
した信号が得られ、ローパスフィルタからパルス信号が
出力される。第１と第２の擬似ランダム信号の周波数が
わずかに異なるため両者の位相の合致は周期的に得られ
、時系列パターンをもつ検知信号が得られる。第１と第
２の擬似ランダム信号を直接乗算して得られる周期パル
スを基準信号のパルスとし、これと検知信号のパルスと
の間の時間がアンテナと対象物との間の電磁波が往復す
る時間に比例するので、これによって対象物への距離が
換算される。

本発明（請求項１〜４）において、検波は受信信号と搬
送波の同相成分および直角成分の各信号の乗算により行
われ、次いで第２の擬似ランダム信号との乗算による対
象物信号検知が行われる。

本発明（請求項５．６）においては、送信用搬送波と第
２の擬似ランダム信号とを乗算して得られる変調信号を
、同相成分と直角成分信号に変換し、受信信号に乗算し
て直ちに検知信号が得られる。

［実施例］第１図は本発明（請求項１〜４）の一実施例に係る距離
計測装置の構成を示すブロック図である。

図において、１．２はクロック発生器、３，４は擬似ラ
ンダム信号発生器、５〜１０は乗算器で例えばダブルバ
ランスドミキサで構成される。１１〜１３はローパスフ
ィルタ、１４．１５は分配器、１６はハイブリッド結合
器、１７〜１８は２乗器、１９は加算器、２０は搬送波
信号発振器、２１は距離算出器、２２は送信器、２３は
ＲＦ増幅器、２４は送信アンテナ、２５は受信アンテナ
、２Ｂはターゲット、２７．２８はＩＦ増幅器である。

次に動作説明をする。クロック発生器１．２は水晶発振
子を内蔵し、十分に周波数の安定したクロック信号を出
力するが、このクロック周波数はクロック発生器１．２
においてわずかに異っている。本実施例では例えばクロ
ック発生器１の周波数ｆ１は１００．００４ＭＨｚ、ク
ロック発生器２の周波数ｆ　は９９．９９６ＭＨｚとし
、その周波数差はｆ、−ｆ２−８　ｋＨｚとしている。

擬似ランダム信号発生器３．４はそれぞれクロック発生
器１．２の出力信号を入力とし、クロック信号の周波数
にしたがって同一の信号パターンを持つ擬似ランダム信
号を出力する。本実施例では擬似ランダム信号発生器と
してＥＣＬ素子による７段シフトレジストと排他的論理
和により構成されるＭ系列信号発生器を使用し、符号長
１２７チツプの第１のＭ系列信号Ｍ１と第２のＭ系列信
号Ｍ２を発生している。

乗算器１は擬似ランダム信号発生器３，４からそれぞれ
入力されたＭｌとＭ２を乗算し、その乗算値をローパス
フィルター１に出力する。第１および第２のＭ系列信号
Ｍ１とＭ２は同一パターンであるが周波数がわずかに異
っているので、この２つの信号の位相は徐々にずれてい
る。このためある時点において乗算される２つの信号の
位相が一致した場合には乗算器１の出力信号は連続した
正の信号になるが、時間が経過するに従って２つの信号
の位相は徐々にずれてゆき、乗算器１の出力信号は正と
負のランダムな信号列となる。さらに時間が経過し２つ
の信号のずれが擬似ランダム信号の一周期に達すると再
び２つの信号の位相が一致し連続した正の信号が得られ
る。このような動作を繰返し行うことにより時系列パタ
ーンを有する信号が得られる。ローパスフィルター１は
入力信号の帯域制限を行うことにより信号の積分を行い
、連続した正の信号が入力されたとき、すなわち第１の
Ｍ系列信号Ｍ　と第２のＭ系列信号Ｍ２の位相が一致し
たときパルス信号を基準信号として距離算比器に出力す
る。

搬送波信号発振器２０は搬送波信号として利用されるマ
イクロ波あるいはミリ波を分配器１４に出力する。搬送
波信号発振器２０は本実施例では１０ＧＨｚのマイクロ
波信号発生器を使用している。分配器１４は搬送波信号
発振器２０の出力信号を入力し、入力信号を分配し、乗
算器５およびハイブリッド結合器１６へ出力する。乗算
器５は分配器１４からの搬送波信号と擬似ランダム信号
発生器４からのＭ系列信号Ｍ１を入力として、搬送波信
号とこのＭ系列信号とを乗算し、搬送波を位相変調した
スペクトル拡散信号を送信器２２に出力する。送信器２
２は入力されたスペクトル拡散信号を電力増幅し、送信
アンテナ２４に出力する。送信アンテナ２４は入力され
た信号をターゲット２６に対して放射する。受信アンテ
ナ２５はターゲット２６より反射された信号を受信し、
ＲＦ増幅器２３へ出力する。ＲＦ増幅器２３は入力され
た受信信号を増幅し分配器１５に出力する。このＲＦ増
幅器は搬送波信号のマイクロ波帯域をカバーする高い周
波数帯域を有する増幅器である必要かある。本実施例に
おいては１０ＧＨｚの周波数帯域をカバーする増幅器を
使用する。分配器１５は入力された信号をＲ１信号とＲ
２信号とに分配しそれぞれを乗算器６．７に供給する。

また、分配器１４によって分配された搬送波の一部はハ
イブリッド結合器１６へ入力され、入力された信号は同
相成分Ｉ信号と直角成分Ｑ信号とに変換され乗算器６，
７へ出力される。乗算器６は分配器１５から入力された
Ｒ１信号とハイブリッド結合器１６から入力されたＩ信
号とを乗算して搬送波の位相０変成分を検波し、乗算値
をＩＦ増幅器２７へ出力する。乗算器７は分配器１５か
ら入力されたＲ２信号とハイブリッド結合器１６から入
力されたＱ信号とを乗算して搬送波の位相９０度成分を
検波し、乗算値をＩＦ増幅器２８に出力する。この出力
信号はターゲット２Ｂからの反射受信信号の搬送波成分
を検波して得られた時間遅れの第１の擬似ランダム信号
であるので、このＩＦ増幅器２７．２８は使用する擬似
ランダム信号の周波数帯域をカバーするものでよく、Ｒ
Ｆ増幅器に対し低い周波数帯域の増幅器が適用でき、本
実施例においては４００ＭＨｚの周波数帯域をもつ増幅
器を使用する。乗算器８．９はそれぞれＩＦ増幅器２７
．２８から入力された信号と、擬似ランダム信号発生器
３から入力されたＭ２信号とを乗算し、乗算値をローパ
スフィルタ１２．１３に出力する。

この乗算値はターゲット２６からの反射波の受信信号の
第１のＭ系列信号と、擬似ランダム信号発生器３による
第２のＭ系列信号の位相が一致するときに連続した正ま
たは負の信号となるので、ローパスフィルタ１２．１３
は乗算器８，９から入力された信号を帯域制限すること
によって信号の積分を行いパルス信号を発生し、２乗器
１７．１８に出力する。２乗器１７．１８では入力信号
の２乗値を求めて加算器１９にそれぞれ出力する。加算
器１９では入力された２つの信号を加算し、対象物検知
信号としてパルス信号を距離算出器２１へ出力する。距
離算出器２■では、ローパスフィルタ１１から入力され
た基準信号の最大値発生時刻と対象物検知信号の最大値
発生時刻との時間間隔を内蔵している時間計測器により
測定し、送信、受信アンテナ２４．２５とターゲット２
６間の往復の信号伝播による時間遅れを算出し、信号の
伝播速度からターゲット２６までの距離の算出と表示を
行う。

第２図は本発明（請求項５．６）の一実施例に係る距離
測定装置の構成を示すブロック図である。

図において、クロック発生器１，２、擬似ランダム信号
発生器３，４、乗算器１０、ローパスフィルタ１１．１
２．１３、分配器１５、二乗器１７．１８、加算器１９
、搬送波信号発振器２０、時間計測器２１、送信器２２
、ＲＦ増幅器２３、送信アンテナ２４、受信アンテナ２
５およびターゲット２６は第１図に示した距離計測装置
実施例と同様の動作を行う。

分配器１５はＲＦ増幅器２３から入力された信号をＲ１
信号とＲ２信号とに分配し、それぞれ乗算器６．７へ出
力する。分配器１４により分配された搬送波信号の一部
は乗算器８へ入力される。乗算器８では入力された搬送
波信号に擬似ランダム信号発生器３の出力信号Ｍ２が乗
算され、擬似ランダム信号により位相変調された変調信
号はハイブリッド結合器１６によって同相成分Ｉ信号と
直角成分Ｑ信号とに変換されそれぞれ乗算器６．７へ出
力される。

乗算器６では分配器１５から入力されるＲ１信号とハイ
ブリッド結合器１６から入力されたＩ信号とを乗算し、
乗算値１−Ｒ１をローパスフィルタ１２へ出力する。乗
算器７では、分配器１５から入力されたＲ２信号とハイ
ブリッド結合器１６から入力されたＱ信号とを乗算し、
乗算値Ｑ−Ｒ２をローパスフィルタ１３へ出力する。

乗算器６，７の出力信号は、受信信号の検波を行ったう
えに擬似ランダム信号Ｍ２の乗算を行ったものと同じ信
号であり、本実施例によれば受信信号に対して１回の乗
算処理によって必要な検知信号を得ることが可能となっ
た。

第３図は本発明を溶融還元炉内のスラグレベル計測装置
に適用した説明図であり、図において３０は溶融還元炉
、３１はレベル計測装置本体、２４は送信アンテナ、２
５は受信アンテナ、３４は導波管、３５はスラグである
。

炉内に設置する送信及び受信アンテナ２４．２５は水冷
したホーンアンテナを用い、導波管３４により溶融還元
炉３０の炉頂に設置されたレベル計測装置３１に接続さ
れる。炉内のスラグ３５のレベルはレベル計測装置３１
より導波管３４および送信アンテナ２４を介して送信さ
れた電磁波がスラグ３５の表面より反射され受信アンテ
ナ２５及び導波管３４を介して受信され、信号の伝播に
よる時間遅れから、アンテナ部からスラグ表面までの距
離を算出することができる。

実際に本発明のレベル計装装置による計測値と、サブラ
ンスへのスラグ付着位置の測定による検尺との比較は±
１００＋ｎの範囲で良好な一致結果が得られた。

本実施例においては送信アンテナ２４と受信アンテナを
分離して２つのアンテナを設ける構成について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのア
ンテナを送受信共用とし、方向性結合器又は送受切換器
を付加して、送信と受信の信号を分離する方式をアンテ
ナ系に採用してもよい。

また、本発明がレベル計測に適用される実施例を説明し
たが、２つの擬似ランダム信号を発生させるクロック周
波数を適宜設定し、長距離までの一般的な物標の距離測
定、例えば飛翔体、船舶、自動車等の距離又は位置測定
にも十分適用が可能である。

また、本実施例においては、搬送波としてｌ０ＧＨ２程
度のマイクロ波の例を示したが、さらにミリ波等の電磁
波は勿論のこと、光、音波、超音波等を搬送波として使
用することも可能である。

［発明の効果コ本発明により以下の効果が得られる。

本発明（請求項１〜４）によれば、受信信号に対して搬
送波の検波を行った後に擬似ランダム信号の乗算を行う
ようにしたので、信号の増幅を搬送波の検波を行った後
の搬送波に対して周波数帯域の低い信号に対して行うこ
とが可能となり、周波数帯域が低く安価な増幅器を使用
することにより、安価な構成の装置の実現が可能となる
。

また、本発明（請求項５，６）によれば、搬送波の一部
を取り出した信号に第２の擬似ランダム信号を乗算して
得られる変調信号と受信信号を乗算し、検知信号を得る
ようにしたので、受信信号に対する信号の乗算による信
号のロスを減らし、高いゲインを得、高感度な信号検知
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明（請求項１〜４）の一実施例による距離
計測装置の構成を示すブロック図、第２図は本発明（請
求項５，６）の一実施例による距離計測装置の構成を示
すブロック図、第３図は本発明による距離測定装置を溶
融還元炉内スラグレベル計測装置に適用した場合を示す
構成図、第４図は本発明の背景となっている擬似ランダ
ム信号処理を利用した距離計測装置の構成を示すブロッ
ク図である。１．２・・・クロック発生器、３，４・・・擬似ランダ
ム信号発生器、５〜ｌＯ・・・乗算器、１１〜１３・・
・ローパスフィルタ、１４．１５・・・分配器、１６・
・・ハイブリッド結合器、１７．１８・・・２乗器、１
９・・・加算器、２０・・・搬送波信号発信器、２１・
・・距離算出器、２２・・・送信器、２３・・・ＲＦ増
幅器、２４・・・送信アンテナ、２５・・・受信アンテ
ナ、２７．２８・・・ＩＦ増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の擬似ランダム信号発生手段と、この第１の
擬似ランダム信号発生手段の出力信号とパターンは同一
で周波数のわずかに異なる第２の擬似ランダム信号発生
手段と、前記第１の擬似ランダム信号発生手段の出力信
号と前記第２の擬似ランダム信号発生手段の出力信号と
を乗算する第１の乗算器と、搬送波を発生する搬送波発
生手段と、前記第１の擬似ランダム信号発生手段の出力
信号によって前記搬送波発生手段の出力信号を変調した
信号を送信信号として対象物に対して送信する送信手段
と、前記対象物からの反射信号を受信し受信信号を得る
受信手段と、この受信手段の出力信号を検波し受信信号
の擬似ランダム信号成分を得る検波手段と、この検波手
段の出力信号と前記第２の擬似ランダム信号発生手段の
出力信号とを乗算し検知信号を得る第２の乗算器と、こ
の第２の乗算器の出力として得られる検知信号の時系列
パターンと前記第１の乗算器より出力される乗算値の時
系列パターンの時間差を測定する手段とを有する距離計
測装置。
（２）前記乗算値の時系列パターンの時間差を測定する
手段として、前記第１の乗算器の出力を入力し、帯域制
限を行う第１のローパスフィルタと、前記第２の乗算器
の出力を入力し、帯域制限を行う第２のローパスフィル
タと、前記第１のローパスフィルタの出力信号の最大値
が生ずる時刻と前記第２のローパスフィルタの出力信号
の最大値が生ずる時刻との間の時間を計測する時間計測
器とを備えた請求項１記載の距離計測装置。
（３）前記受信信号の出力信号を検波し擬似ランダム信
号を乗算する手段として、前記搬送波発生手段の出力信
号の一部を取り出す第１の分配器と、この第１の分配器
の出力信号を２つの互いに位相が直交する同相成分であ
るＩ信号と直角成分であるＱ信号とに変換出力するハイ
ブリッド結合器と、前記受信手段の出力信号をＲ１信号
とＲ２信号の２信号に分配する第２の分配器と、前記ハ
イブリッド結合器の出力Ｉ信号と前記第２の分配器の出
力Ｒ１信号とを乗算する第３の乗算器と、前記ハイブリ
ッド結合器の出力Ｑ信号と前記第２の分配器の出力Ｒ２
信号とを乗算する第４の乗算器と、前記第２の擬似ラン
ダム信号発生手段の出力信号と前記第３の乗算器の出力
信号を乗算する第５の乗算器と、前記第２の擬似ランダ
ム信号発生手段の出力信号と前記第４の乗算器の出力信
号を乗算する第６の乗算器とを有する請求項１記載の距
離計測装置。
（４）乗算値の時系列パターンの時間差を測定する手段
として、前記第１の乗算器の出力を入力し、帯域制限を
行う第１のローパスフィルタと、前記第５の乗算器の出
力を入力し、帯域制限を行う第２のローパスフィルタと
、前記第６の乗算器の出力を入力し、帯域制限を行う第
３のローパスフィルタと、前記第２のローパスフィルタ
及び第３のローパスフィルタのそれぞれの出力を入力し
、個別に２乗演算を行う第１の２乗器及び第２の２乗器
と、この第１の２乗器及び第２の２乗器の出力を加算す
る加算器と、前記第１のローパスフィルタの出力信号の
最大値が生ずる時刻と前記加算器の出力信号の最大値が
生ずる時刻との間の時間を計測する時間計測器とを備え
た請求項３記載の距離計測装置。
（５）第１の擬似ランダム信号発生手段と、この第１の
擬似ランダム信号発生手段の出力信号とパターンは同一
で周波数のわずかに異なる第２の擬似ランダム信号発生
手段と、前記第１の擬似ランダム信号発生手段の出力信
号と前記第２の擬似ランダム信号発生手段の出力信号と
を乗算する第１の乗算器と、搬送波を発生する搬送波発
生手段と、前記第１の擬似ランダム信号発生手段の出力
信号によって前記搬送波発生手段の出力信号を変調し送
信信号として対象物に対して送信する送信手段と、前記
対象物からの反射信号を受信し受信信号を得る受信手段
と、前記搬送波発生手段の出力信号の一部を取り出す第
１の分配器と、前記受信手段の出力信号をＲ１信号とＲ
２信号の２信号に分配する第２の分配器と、前記第１の
分配器の出力信号と前記第２の擬似ランダム信号発生手
段の出力信号とを乗算する第２の乗算器と、この第２の
乗算器の出力信号を２つの互いに位相が直交する同相成
分であるＩ信号と直角成分であるＱ信号とに変換出力す
るハイブリッド結合器と、このハイブリッド結合器の出
力Ｉ信号と、前記第２の分配器の出力Ｒ１信号とを乗算
する第３の乗算器と、前記ハイブリッド結合器の出力Ｑ
信号と、前記第２の分配器の出力Ｒ２信号とを乗算する
第４の乗算器と、前記第３の乗算器及び前記第４の乗算
器より出力される乗算値の時系列パターンと前記第１の
乗算器より出力される乗算値の時系列パターンとの時間
差を測定する手段とを有する距離計測装置。
（６）乗算値の時系列パターンの時間差を測定する手段
として、前記第１の乗算器の出力を入力し、帯域制限を
行う第１のローパスフィルタと、前記第３の乗算器の出
力を入力し、帯域制限を行う第２のローパスフィルタと
、前記第４の乗算器の出力を入力し、帯域制限を行う第
３のローパスフィルタと、前記第２のローパスフィルタ
及び第３のローパスフィルタのそれぞれの出力を入力し
、個別に２乗を行う第１の２乗器及び第２の２乗器と、
この第１の２乗器及び第２の２乗器の出力を加算する加
算器と、前記第１のローパスフィルタの出力信号の最大
値が生ずる時刻と前記加算器の出力信号の最大値が生ず
る時刻との間の時間を計測する時間計測器とを備えた請
求項５記載の距離計測装置。