JPH06123781A

JPH06123781A - 高温物体の検知装置

Info

Publication number: JPH06123781A
Application number: JP27196392A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Miyake; 一彰三宅
Original assignee: MIYAKE DENSHI KOGYO KK
Current assignee: MIYAKE DENSHI KOGYO KK
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】赤色を呈するほどの高温物体が高温雰囲気内
を高速度で走行する場合に、高温物体の有無を安定に検
知する装置を提供する。【構成】被検物体１の移動軌跡の近傍に、周波数１Ｇ
Ｈｚないし３０ＧＨｚのマイクロ波発信部５とその発信
されたマイクロ波の透過成分または反射成分を受信する
受信部６を配設し、高温雰囲気外に設置されたマイクロ
波送信機７と送信部５を立体回路９で接続し、高温雰囲
気外に設置されたマイクロ波受信機８と受信部６を立体
回路１０で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉄鋼業、非鉄金
属業において、溶鉱炉から取り出された溶融金属が、イ
ンゴットまたはシート状、型状、線状に成形されたの
ち、灼熱状態のまま次の加工工程へ移送される工程に適
用される、高温物体の有無を自動的に検知する検知装置
に関し、更に詳述すると、近接的であって透過型または
反射型のいずれにも適用される、高温物体の検知装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鉄鋼業において、灼熱状態のイ
ンゴットを台車に載せてレール上を走行させる工程があ
る。その場合、保安上と省エネルギの理由から、走行軌
道の周りにトンネルが構築され外部から遮蔽されている
ため、台車の走行状態を外部から目視することができ
ず、従って、高温物体の走行状態は専らセンサにより検
知せざるを得ない。そこで、電磁型センサを水冷ジャケ
ットで包むなど、雰囲気の熱によりセンサが破壊するの
を極力防止する手段を盡して用いられていたが、それで
もセンサの寿命が非常に短く、また、センサが破壊され
たときにコンピュータより成る中央制御部が誤動作する
という欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、摂氏
千数百度もの高温物体または高温雰囲気内においても安
定に作動するため、センサ自体が耐熱性を有して長年月
にわたり安定に作動すると共に、高温の被検物体が強力
な赤外線を輻射しているときでも正確に作動する、新規
な検知装置を提供することを解決課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の本発明の高温物体の検知装置は、被検物体の移動軌跡
の近傍に配設されたマイクロ波送信部およびマイクロ波
受信部と、上記移動軌跡から熱遮蔽体等により隔離され
た位置に設けられたマイクロ波送信機およびマイクロ波
受信機と、上記マイクロ波送信部と上記マイクロ波送信
機を結ぶ金属製の送信用導波管と、上記マイクロ波受信
部と上記マイクロ波受信機を結ぶ金属製の受信用導波管
を有することを特徴としている。

【０００５】本発明における高温物体とは、目視したと
き赤色を呈しはじめる８００℃以上の、鉄鋼、非鉄金
属、陶磁器（セラミック）をいう。本発明に用いられる
マイクロ波の周波数は、１ＧＨｚ乃至３０ＧＨｚである
ことが好ましい。周波数が１ＧＨｚより低くなると、発
振回路素子、導波管が大形になり、放射器と受信器間の
距離も長くなり、装置全体が大形化するので好ましくな
い。周波数が３０ＧＨｚより高くなると、発振器の構成
が難しくなり、被検物体の走行中の振動が受信強度に影
響を与えるので好ましくない。

【０００６】被検物体が走行中に振動するために受信信
号強度が揺らぐ場合には、２個の受信器を並設して互い
に位相差のある信号を受信し、両受信信号を合成するこ
とが好ましい。

【０００７】

【作用】マイクロ波送信器から放射される電磁波は、被
検物体に照射され、その透過成分または反射成分が受信
器に受信される。

【０００８】この受信強度の変化から物体の有無が判別
される。金属製導波管は、銅、銀等の融点の重い物質の
みから構成されているので、高温物体の近傍または高温
雰囲気内にあっても変質せず、特性が安定している。

【０００９】

【実施例】図１に本発明を、灼熱状態のインゴットを台
車上に載せて移送する工程に実施した例を示す。被検知
物体１を載せた台車２はレール３上を紙面と垂直方向に
走行する。この走行軌道の周囲にトンネル形の遮蔽壁４
が設けられて、高温物体の走行軌道と外界を熱的かつ光
学的に遮断している。そのために、トンネル内は、高温
雰囲気にあり、かつ、外から被検知物体１の走行状態を
視認することができない。

【００１０】この被検知物体１と台車２の走行軌道の両
側に、マイクロ波送信部５とその信号を受信するマイク
ロ波受信部６が、相対向して設けられている。また、遮
蔽壁４の外側にマイクロ波送信機７およびマイクロ波受
信機８が設置され、マイクロ波送信機７から送信部５に
至る間、および、マイクロ波受信部６から受信機８に至
る間は、導波管より成る立体回路９、１０のより接続さ
れている。

【００１１】マイクロ波送信機７は、図２に示すよう
に、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１１のソース電
極Ｓを接地し、ドレイン電極Ｄに負荷抵抗Ｒを通して直
流電源（＋Ｖ）に接続し、ゲート電極Ｇとドレイン電極
Ｄの間に発振電極１２、１３を接続し両電極１２、１３
間に誘電体素子１４を配設して誘電体共振型発振回路を
構成する。

【００１２】誘電体素子１４は、誘電率εが約３８と高
く低損失のセラミックスより成り、１０ＧＨｚ共振用の
場合、例えば直径５ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板形である。
発振回路全体はプリント配線基板上に組み込むことがで
きる。

【００１３】ドレイン電極Ｄの間に接続された発振電極
１３にアンテナ１５を接続し、このアンテナ１５を立体
回路９の始端（短絡端）１６から１／４λの位置に配設
する。立体回路９の先端には漏斗状の開口部が一体形成
されて送信部５を構成している。

【００１４】この送信部５と対向する受信部６は、立体
回路１０の先端に漏斗状の開口部が一体形成されたもの
である。立体回路１０の終端（短絡端）１７から１／４
λの位置に検波用ダイオードを配設してアンテナ１８と
し、この検波出力が直流増幅器１９により増幅され、弁
別回路２０により被検物体１の有無を表わす信号が得ら
れ、この信号が出力部２１に出力される。この直流増幅
器１９等はプリント配線基板上に組み込むことができ
る。また、被検物体１が存在しないときに受信強度が最
大になるよう受信部６の位置を前後方向に調整すること
ができる。

【００１５】この実施例において、送信部５は常に一定
強度のマイクロ波を送信し、被検物体が介在しないとき
は、受信部６がその大部分を受信して受信機８に導かれ
検波出力は高い値を示すが、送信部５と受信部６の間に
被検物体が介入すると受信部６へ到達する受信強度が減
少するため検波出力が急激に低下するから被検物体の存
在を検知することができる。

【００１６】図３に、高温物体が所定の移動範囲を往復
移動する場合、その物体がどの状態にあるかを検知する
実施例を示す。被検物体１の移動軌跡の一方の限界位置
Ａの、移動軌跡外の近傍に、被検物体１の表面に対し斜
め方向にマイクロ波を送信する送信部５と、その送信さ
れたマイクロ波のうち被検物体により反射したものを受
信する受信部６が配設されている。この反射型の場合、
被検物体１が存在するとき受信信号強度が最も大きく、
存在しないとき最も小さい。

【００１７】送信部５と受信部６の位置は固定されてい
るが、被検物体１の通過位置が変動したために、受信用
６に到達する受信信号の位相に揺らぎ（フェージング現
象）を生じ、そのために受信強度が変動することがあ
る。このフェージング現象が受信強度に影響することを
軽減させるために次に述べる実施例が大層有用である。

【００１８】図４に、フェージング現象の影響を軽減さ
せる受信系の実施例を示す。第１の受信部２２と第２の
受信部２３は同一構造、同一寸法のものであって、第１
の受信部２２と第２の受信部２３は前後方向に長さαだ
けずれている。立体回路１０が同一構造、同一寸法の場
合、受信用アンテナ２４、２５の位置も長さαだけずれ
ている。立体回路１０の長さはマイクロ波の波長がλの
とき、１／２λの整数倍だけ増減しても作用効果は同じ
である。長さαはマイクロ波の波長をλとしたとき１／
８λ程度が好ましい。例えばマイクロ波の周波数が１０
ＧＨｚならばその波長λは３０ｍｍであるから、１／８
λは３．７５ｍｍとなる。第１の受信用アンテナ２３と
第２の受信用アンテナ２４の出力の合成されたものが受
信信号となる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、高温物体に近接する場
所に金属製の導波管の開口部が配設され、送信信号、受
信信号が金属製導波管より成る立体回路により常温雰囲
気の外部に設置された送信機および受信機に接続されて
いるから、高温により破壊されたり特性が劣化すること
なく、被検物体が強力な赤外線を輻射していてもその影
響を受けず、安定して高精度の検知を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す。

【図２】本発明実施例の回路図を示す。

【図３】本発明の他の実施例を示す。

【図４】本発明の受信系の他の実施例を示す。

【符号の説明】

１・・・・被検物体４・・・・トンネル形遮蔽壁５・・・・マイクロ波送信部６・・・・マイクロ波受信部７・・・・マイクロ波送信機８・・・・マイクロ波受信機９・・・・送信系の立体回路１０・・・・受信系の立体回路１１・・・・ＦＥＴ１２，１３・・・・発振電極１４・・・・誘導体素子１５・・・・送信用アンテナ１８・・・・受信用アンテナ２２・・・・第１の受信部２３・・・・第２の受信部２４・・・・第１の受信用アンテナ２５・・・・第２の受信用アンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物体の移動軌跡の近傍に配設され
た、マイクロ波送受信部と、上記移動軌跡から隔間した
位置に設けられたマイクロ波発生部から上記マイクロ波
送信機へマイクロ波を導く金属製の送信用導波管と、上
記マイクロ波受信部から上記移動軌跡から隔間した位置
に設けられたマイクロ波受信機へマイクロ波を導く金属
製の受信用導波管を有する、高温物体の検知装置。
【請求項２】被検物体の走行軌道の周囲を囲むトンネ
ル内の所定位置に、上記マイクロ波送受信部が配設され
ている、請求項１に記載の高温物体の検知装置。
【請求項３】被検物体の移動軌跡の一方の限界位置の
近傍に、上記マイクロ波送受信部が配設されている、請
求項１に記載の高温物体の検知装置。
【請求項４】上記マイクロ波送信器が、誘電体共振型
発振回路と、マイクロ波を伝播させる導波管と、その導
波管内に配設されたアンテナより成る、請求項１ないし
請求項３に記載の高温物体の検知装置。
【請求項５】上記マイクロ波受信器を、放射器からの
距離が異る２個の受信器により構成し、両受信機の受信
信号を合成したことを特徴とする、請求項１ないし請求
項３に記載の高温物体の検知装置。
【請求項６】上記２個の受信器の距離差がマイクロ波
の波長の１／８である。請求項５に記載の高温物体の検
知装置。
【請求項７】上記マイクロ波の周波数が、１ＧＨｚ乃
至３０ＧＨｚである請求項１ないし請求項３に記載の高
温物体の検知装置。