JPH06201362A - 煤検出装置用アンテナシステム - Google Patents

煤検出装置用アンテナシステム

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JPH06201362A
JPH06201362A JP3227355A JP22735591A JPH06201362A JP H06201362 A JPH06201362 A JP H06201362A JP 3227355 A JP3227355 A JP 3227355A JP 22735591 A JP22735591 A JP 22735591A JP H06201362 A JPH06201362 A JP H06201362A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘伝体材料で構成され容器の中に配置される
フィルタ媒体上に堆積する微粒子材料の量を無線周波信
号により検出する。 【構成】 容器１５の縦方向に伸びる少なくとも１個の
アンテナ素子１９２を有しフィルタ媒体内に配置される
信号送信用の入力アンテナ２０と、容器１５の縦方向に
伸びる少なくとも１個のアンテナ素子１９２を有しフィ
ルタ媒体内に配置され入力アンテナ２０から送信される
信号の受信用の出力アンテナ２２との縦方向の重なり合
い部分の領域の無線周波信号の伝送損失を測定すること
により微粒子材料の堆積状況を監視し結果を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にフィルタ媒体上
の無線周波数に感応する微粒子材料の堆積レベルあるい
は濃度の検出用装置、より正確には、これに使用される
アンテナシステムに関する。
【従来の技術】
【０００２】周知の通り、ディーゼルエンジンの排気装
置システムにはエンジンの排気ガスから煤を除去するた
めにフィルタが配置される。煤の堆積によりエンジンの
作動に悪影響を及ぼさないようにろ過装置はときどき交
換あるいは清掃される。燃料バーナーあるいは他の熱発
生装置から、あるいはエンジンを適当に運転してフィル
タをその場所で熱してやり煤の粒子を除去あるいは焼却
することが知られている。煤の堆積がエンジンの性能に
悪影響を及ぼすようなレベルに達したとき、あるいはそ
の焼却によって過度の熱が発生しフィルタを破壊するか
もしれないようになる前に煤の焼却がおこなわれなけれ
ばならない。従って、煤の堆積のレベルを監視し堆積状
態があらかじめ定められたレベルに達した場合信号を発
生する方法及び装置が必要である。
【０００３】煤の堆積は誘電体の性質を表す。このため
フィルタ媒体の誘電体の性質を表す実効値の変化を検出
することにより、ディーゼルエンジンのフィルタ媒体上
の煤の堆積のレベルを監視することが可能である。材料
の複素誘電率はふたつの成分により構成される。すなわ
ち、誘電率と呼ばれる実数部と誘電損率と呼ばれる虚数
部とから構成される。この成分のいずれかに於ける変化
は無線周波診断法により検出されることができる。煤の
誘電率および誘電損率は温度の上昇とともに増加すると
いうことをここで述べておかなければならない。さらに
このことは送信形および反射（共振）形の測定に影響を
及ぼす。
【０００４】この考えをディーゼルエンジンフィルタの
煤の堆積レベルの監視に適用する一方法はフィルタハウ
ジングあるいは封じ込め部分（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎ
ｔ）を無線周波の導波管の形状に組み立て、ついで周期
的に固定された周波数の無線周波エネルギーで導波管を
励振し反射電力を測定するという方法である。反射電力
はフィルタ上の煤の堆積状態の関数となるであろう。よ
り正確には、任意の無線周波システムにたいして、フィ
ルタ媒体、ディーゼルの煤及びフィルタの封じ込め部分
のような電気的負荷が電源に関して整合インピーダンス
を示すときの周波数を決めることが通常可能である。換
言すれば、負荷の等価電気抵抗、等価キャパシタンス、
および／あるいは等価インダクタンスは無線周波源に整
合するのである。負荷インピーダンスが電源に完全に整
合する場合、無線周波の全放射電力は負荷に吸収され
る。もし負荷インピーダンスが無線周波源に整合しなけ
れば無線周波電力のいくらかの部分は負荷から反射され
るであろう。負荷の不整合の程度によって反射される電
力の量が決まるから、反射電力は実効誘電率の変化を測
定するのに使用されることができる。一般にこの方法は
反射率形あるいは共振形の測定と呼ばれる。
【０００５】１９８４年１０月１６日付けでジェネラル
モーターズコーポレーションに譲渡されたアメリカ特許
Ｎｏ．４，４７７，７７１に、この方法を使用して微粒
子トラップ内の煤の量を検出する方法が説明されてい
る。該方法は実効誘電率の変化だけを検出する。該特許
は、セラミックフィルタを収容するための、ひとつの閉
じた無線周波共振空洞を定義す円筒状導波管として組み
立てられた金属フィルタハウジングを提供するものであ
る。ただ１本のプローブが空洞の一端に配置され送信及
び受信アンテナとして機能する。反射スクリーンが空洞
の他端に配置される。接続される全排気管の直径は、こ
の装置で使用される周波数の無線周波エネルギーを送信
するのに必要な円形導波管のカットオフ直径以下となっ
ている。該プローブは方向性結合器および断路器を通し
て無線周波源に接続される。検波器も方向性結合器を通
してプローブに接続される。この装置の動作モードの一
つでは、フィルタに微粒子が付着してフィルタの最大所
望堆積に達した場合、該空洞の共振周波数で無線周波源
が動作され、検波器が共振条件で起こる反射信号の零位
条件を検出すように動作される。このような条件を検出
すると、検波器はランプを点灯させ警報を作動させるよ
うに働く出力信号を発生する。第二の実施例では、該反
射スクリーンは空洞の遠端に配置される第二のプローブ
により置き換えられる。１本のプローブは電力源に接続
され他のプローブは検波器に接続される。
【０００６】上記の方法によると多数の実用上並びに技
術的問題が存在する。実用上の観点から述べると、無線
周波を扱う装置の商業的実行可能性はその構成部品の数
並びに、より重要なことは、部品の価格に依存するとい
うことを理解することが大切である。これに関して言え
ば、より高い動作周波数にすると高級な部品を使用しな
ければならず製造原価も高騰するということになる。該
装置は貧弱な感度となる傾向があり、また以下に述べる
理由により実効誘電率に及ぼす温度の効果によって大き
な測定誤差が生じる傾向がある。
【０００７】技術的観点から述べると、考慮されなけれ
ばならずまたこれまで先行技術で見落とされてきたふた
つの要因がある。一つの要因はフィルタの封じ込め部分
あるいはフィルタハウジングの特性に関するものであ
り、他の要因は煤の特性に関するものである。最初に波
長に関する考察をもとにフィルタハウジングについて言
及すると、それ以下の周波数では有意な減衰を伴わずに
導波管が無線周波エネルギーを伝搬することができない
という周波数がある。この周波数をその導波管構造（Ｇ
ｅｏｍｅｔｒｙ）のカットオフ周波数と呼ぶ。このカツ
トオフ周波数およびカットオフ以下の周波数の伝送に対
する減衰量を計算する式は本技術に精通している人には
公知のことである。たとえば、直径１４．４cmのフィル
タのカットオフ周波数は１．２ＧＨｚより大であり、直
径３０．５cmのフィルタのカツトオフ周波数は０．５Ｇ
Ｈｚより大きいことを示されることができる。フィルタ
封じ込め部分が円筒状共振器であって最低次モード共振
にたいする周波数が計算されれば、小形フィルタ（１
４．４cm径×１５．２４cm長）に対するＴＥ111 共振周
波数は１．６ＧＨｚでありＴＭ111 共振周波数は１．９
ＧＨｚであることがわかる。同様に２８．６cm径×３
０．４８cm長のフィルタのＴＥ111 共振周波数は０．７
９ＧＨｚであり、ＴＭ111 モードに対する周波数は０．
９４ＧＨｚである。これらの計算により、共振条件は伝
送条件よりも高い周波数が必要であることが明確に示さ
れている。これらの高い周波数では高周波用の高級部品
が必要となり、高い製造原価となってしまうことにな
る。
【０００８】煤（炭素微粒子）の特性もまた無線周波に
よる測定方法の実行可能性に大きな影響を与える。煤は
特に損失の大きい誘電体でありこの理由からカーボンブ
ラック（煤）はキャリヤの能力を増加させて無線周波領
域で熱せられるようにゴムのような材料に添加される。
無線周波にたいする端末負荷もまた炭素で構成される。
煤の誘伝率は温度とともに変化するのでフィルタの実効
誘伝率は温度により変化する。これは煤の堆積の変化と
温度の変化の両方により共振周波数がシフトする事を意
味している。高熱のディーゼルエンジンの排気により熱
せられるフィルタ内の煤も堆積状態を測定するのにこの
効果が考慮されなければならないことは明かである。こ
の要因が本装置を複雑にしかつ高いコストにしているの
である。
【０００９】上述の特許のなかで示されているいずれの
方法に対しても、該特許で説明される測定をするために
は、空きのフィルタを入れた金属ハウジングが狭帯域無
線周波バンドパスフィルタとして動作しなければならな
い。言い替えると、このように構成された共振空洞は、
共振周波数のどちらか一方の側帯波の非常に狭い範囲だ
けのエネルギーが空洞に入るようにし、他のすべての周
波数では無線周波エネルギーを排除あるいは反射し（す
なわち無線周波バンドパスフィルタとなってい）なけれ
ばならない。残念ながら、該特許で説明されている方法
では、煤の堆積はフィルタの実効誘伝率を変化させ、そ
れによって空洞の共振周波数をシフトしてしまうばかり
でなく、煤の非常に高い誘伝損率の効果により空洞のバ
ンドパス周波数範囲を増加させてしまい、しかもこの要
因は該特許では考慮されていない。事実、煤の堆積具合
と温度の組み合わせの範囲より上では、煤は広い周波数
帯域にわたって純粋に抵抗性負荷（すなわち広帯域端末
炭素量）となるのである。該負荷が実質的に抵抗性とな
る場合、反射電力はほぼゼロとなる。この現象は実際に
広帯域であるため、共振周波数を測定することはもはや
不可能である（すなわち広い範囲の周波数ごとに反射さ
れる電力量のあいだに差異は無い）。
【００１０】要約すれば、上述した特許で説明されるタ
イプの反射率あるいは共振形測定は各フィルタの構造お
よび／あるいはフィルタの金属封じ込め部分によって定
義される共振周波数以下の周波数を使用することができ
ないようになっているのである。これらの方法で使用さ
れなければならない比較的高い周波数は製造原価の高騰
を招くということになる。煤の濃度、温度および無線周
波数によって決定されるような煤の高い誘伝損率によ
り、測定できる煤の濃度の範囲にきびしい制限を加える
ことになる。つまりこれらの方法は商業的実行可能性が
ないということである。
【００１１】
【発明の目的と要約】本発明は、信号減衰量のレベルを
制御して従来の比較的低価格な電子システムによって測
定できるような煤監視装置を提供しようとするのであ
る。この目的を達成するために、本発明はふたつの働き
をするアンテナシステムを提供する。第一にこのアンテ
ナシステムをフィルタ容積の一部分だけについて伝送損
失を測定するように制限を加え、これによって無線周波
信号パス内の煤の量を減少する。第二に、アンテナシス
テムの構造がフィルタハウジングが導波管として機能し
なくても良いように配置されているので、さきに述べた
多くの技術的問題を排除し、本装置がMHz レンジの低い
方の周波数で使用されるようにしている。ここで、より
低い周波数とはより低い信号減衰量とより低コストの装
置を意味しているのである。
【００１２】もっとも基本的な形では、このアンテナシ
ステムは円筒状金属フィルタ空洞の中心の軸に平行に挿
入され、アンテナおよびフィルタの軸にたいして放射線
方向に誘導的に結合される平行な送信アンテナおよび受
信アンテナから構成される。これらのアンテナはフィル
タのどちらかの一端あるいは両方ともにフィルタの同一
端に挿入されることができる。測定容積がアンテナの重
なり合い部分の面積で、かつ、フィルタハウジングの金
属壁による放射方向により限定されることは容易に証明
されることができる。いくつかの使用方法ではこのアン
テナシステムの広帯域周波数の伝送および受信特性を改
善するため、一つのアンテナに一つ以上の素子を追加す
ることが望ましい。このアンテナシステムの構造設計で
はフィルタシステムの特定な構造内では選択された周波
数範囲の送信および受信を最適にするように調整されて
いる。
【００１３】本発明は誘伝体材料で形成され一つの容器
のなかで処理されるフィルタ媒体上の微粒子材料の堆積
を検出する装置に使用される改善されたアンテナシステ
ムに関するものであって、この検出装置はフィルタ媒体
を通して無線周波信号を発生させ、送信し、少なくとも
フィルタ媒体の一部を通る信号の伝送損失を監視するよ
うに作動し、改良されたアンテナはこの信号の送信用
で、容器内で縦方向に伸びる少なくとも１個のアンテナ
素子を有し、フィルタ媒体内に配置される一つの入力ア
ンテナと；入力アンテナから送信される信号の受信用
で、容器内で縦方向に伸びる少なくとも１個のアンテナ
素子を有し、フィルタ媒体内で、入力アンテナ素子に関
して軸方向に部分的に重なり合い、間隔をおいて平行に
配置される一つの出力アンテナとにより構成されること
を特徴としている。
【００１４】
【実施例】本発明に関する特徴は添付の図面を参照した
以下の説明からさらに明瞭となるであろう。図１に示さ
れるのは鋼鉄製の円筒状フィルタハウジング１０で、こ
のハウジングは円錐形の鋼鉄製引き入れ口端部１２と引
き出し口端部１４を有し、この両端部１２および１４は
先行技術で周知の方法によりエンジンの排気管に接続さ
れるのに適している。該ハウジングは適切な構造をした
セラミックフィルタ素子１６を受け入れる容器（ｃｈａ
ｍｂｅｒ）によって構成される。無線周波電力の送信ア
ンテナとして機能する第一プローブ２０と無線周波電力
の受信アンテナとして機能する第二プローブ２２は、以
下さらに詳しく説明される方法に従って該ハウジング内
に配置されフィルタ素子内に埋め込まれる。変調器２４
は振幅変調トーン信号を発生させ無線周波源２６に送
る。無線周波源２６は順次このトーン信号に対する搬送
波信号を発生させ、生成された信号を分割器２８に供給
する。分割器２８はこの信号を送信プローブ２０および
第一検波器３０に供給する。検波器３０は、送信される
前の信号電力の代表値である基準出力信号を作り出す。
振幅変調信号を使用することにより、ジェネラルモータ
ーズコーポレーションの特許で使用されている方法に比
較してきわめて容易にこの信号が検出されるようになっ
ている。
【００１５】第二プローブ２２に電気的に接続される第
二検波器３２は第二プローブにより受信された信号電力
を代表する出力信号をつくり出す。第一検波器および第
二検波器の出力信号は比較器３４に加えられ、比較器３
４は送信信号および受信信号の信号強度の差に比例する
出力信号をつくり出す。従って比較器の出力信号は信号
がフィルタ媒体を通過したときの伝送損失の代表値とな
り、またフィルタ媒体は、フィルタ上に堆積した煤によ
って生ずる誘伝損率の変化の代表値となる。以上のこと
からフィルタ内の煤がごく僅かか或いはまったく無い場
合、信号強度における伝送損失はきわめて小さいことが
わかるであろう。煤の堆積が増加するに従い、送信信号
および受信信号間の信号強度の差は変化し最終的には比
較器からの出力信号となってあらわれる。比較器は可変
出力信号を表示するようにも、あらかじめ定められたレ
ベルに達したとき表示するようにも、或いはその両方が
できるようにも設計されることができる。
【００１６】電力源は１オクターブ上の周波数まで、す
なわち周波数範囲で２対１となるまでの所望の周波数帯
域にわたって無線周波エネルギーを放出するように構成
される。妥当な周波数帯域は１５０ＭＨから２５０ＭＨ
である。これには三つの理由がある。第一は、選択され
た周波数レンジにわたって、フィルタを通ったときの平
均伝送損失は良い測定感度となることである。すなわ
ち、付着している煤の単位あたりの減衰量、ならびに単
一周波数の時よりも良好な無線周波信号減衰量の関数と
しての直線的応答などである。第二は、時間とともに発
生する電源の周波数ドリフトに関する問題を回避してい
ることである。第三は、平均をとる処理を使用している
ので伝送損失に対する温度の効果、すなわち、フィルタ
の誘伝率に対する温度の影響を減少させていることが明
かである。もしこれをしなければ単一あるいは狭帯域周
波数を使用した方法でするような温度補償が必要となる
であろう。
【００１７】図２に示される回路図について説明する
と、変調器２４は、抵抗器５２，５４および５６とキャ
パシタ５８，６０および６２とともにオーディオ移相発
信器を構成する演算増幅器５０により構成されているこ
とがわかるであろう。この移相発信器はトーンで変調さ
れた信号を線６４に供給する。この信号はキャパシタ６
６を介してＦＥＴ変調器トランジスタ６８のゲートに供
給される。このトランジスタは周波数掃引形の無線周波
源７０の電力供給装置を直接変調し、これによって、線
７２上の無線周波信号出力に振幅変調オーディオ音をの
せることになる。抵抗器７４および７６はトランジスタ
６８のゲートバイヤス回路網を構成する。抵抗器８０，
８２および８４、キャパシタ８６と演算増幅器８８およ
び９０はのこぎり歯波形掃引発生器９２を構成する。こ
ののこぎり歯波形掃引発生器は、無線周波発振器の出力
を最大１オクターブ変化させるように掃引された出力信
号を無線周波源の周波数制御ポート９４に送る。掃引速
度は抵抗器８０およびキャパシタ８６によって設定され
る。無線周波源の出力は分割器２８に加えられる。この
分割器は並列接続された抵抗器１０２および１０４と直
列の抵抗器１００により簡単に構成される。抵抗器１０
２の出力は送信アンテナ或いはプローブ２０に加えられ
一方抵抗器１０４の出力は基準検波器３０に加えられ
る。電力を等分割するために３個の抵抗器の抵抗値は等
しい。この抵抗値はシステムインピーダンスとの整合が
保たれる一方、大部分の電力が煤フィルタへ送られるよ
うに変化されることができる。
【００１８】基準検波器３０および信号検波器３２は図
２の副次回路（Ｓｕｂｃｉｒｃｕｉｔ）１１０に示され
るように同一構成とする事ができる。各回路１１０に
は、ダイオード１１６および１１８により構成される倍
電圧信号検波器にたいする低抵抗電源からの直流阻止用
キャパシタ１１２が含まれる。抵抗器１２０およびキャ
パシタ１２２は時定数を増加させて検出された変調音の
レベルを用意する。インダクタンス１２４およびキャパ
シタ１２６は該トーンにたいする並列同調回路を構成
し、この同調回路は通過帯域を狭くして信号対雑音比を
改善する。キャパシタ１２８はインダクタンス１２４が
抵抗器１２０を短絡させるのを防止する。演算増幅器１
３０はこの信号音を約３０ｄＢ増幅する。ダイオード１
３２は増幅されたトーン信号を整流して直流にし、キャ
パシタ１３４および抵抗器１３６により時定数を設定
し、キャパシタ１３８および抵抗器１４０はリップルフ
ィルタの役目をしている。各検波器は比較器に対してそ
れぞれの入力を供給する。
【００１９】比較器３４は、普通には基準数値部１５０
および１５２と呼ばれる２個の部位（ｓｅｃｔｉｏｎ）
により構成される。基準検波器の出力は第二部位１５２
の負性入力（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｎｐｕｔ）に直接加
えられ、分圧器１５４を介して第一部位１５０の正性入
力（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｎｐｕｔ）に間接的に加えら
れる。同様に、信号検波器の出力は第一部位１５０の負
性入力に直接加えられ、分圧器１５６を介して第二部位
１５２の正性入力に間接的に加えられる。これらの分圧
器は比較器の２個の部位にたいして信号検波器および基
準検波器からの入力レベルを設定する役目をする。より
正確に説明すると、一つの部位では、分圧器１５４は信
号検波器の出力信号以下の入力をセットする。煤の増加
にともない、信号レベルが低下すると個の部位に対する
負性入力が正性入力以下に低下するという点に到達し、
この部位の出力は抵抗器１５８によつて引き上げられ
る。他の部位では、煤フィルタがきれいな場合に限り正
性入力が基準検波器出力以上となるように分圧器１５６
が設定される。このようにすれば、焼却−清掃サイクル
にたいする随意チェックができることになる。基準検出
器出力より高い信号は抵抗器１６０によって引き上げら
れる。
【００２０】図３−図５は壁面流通（Ｗａｌｌ−ｆｌｏ
ｗ）形フィルタシステムに使用されるアンテナシステム
についてのふたつの実施例を示す。しかし、本発明の趣
旨に反することなしに、アンテナシステムは他の形式の
フィルタ、すなわちセラミックフォームフィルタ等、お
よび／あるいは他の構造をしたフィルタと一緒に使用さ
れることができることは理解されなければならない。本
アンテナシステムは、従来の比較的費用のかからない電
子システムにより測定されることができるようなレベル
まで信号減衰量を減少させる煤監視装置を提供するべく
設計された。その結果として、本アンテナシステムはふ
たつの働きをする。第一は、本アンテナシステムは伝送
損失測定をフィルタ容積の一部だけに対して行うような
制限を加え、これによって無線周波信号パス内の煤の量
を減少させていることである。前記アメリカ特許では無
線周波信号はフィルタの軸の全長にわたって伝搬しなく
てはならない。このことは、より大きい電力とより複雑
な回路並びにより多くの費用を必要とする。第二は、本
アンテナシステムの構造は、フィルタハウジングが導波
管として機能する必要が無いように構成されているとい
うことである。これはすでに述べた多くの問題、特にカ
ットオフ周波数に関する問題を排除している。このよう
に本装置はMHz 帯の低いレンジ、すなわち導波管として
使用される同一ハウジングのカットオフ周波数より低い
周波数で使用されることができる。低い周波数とは信号
減衰量が小さいことと低コストの装置を実現できること
を意味する。
【００２１】最も基本的な形では、本アンテナシステム
は、ハウジングの中心軸に平行で、フィルタ媒体に挿入
される平行な送信アンテナおよび受信アンテナから構成
される。このふたつのアンテナはフィルタのどちらかの
端に挿入されることも、両方を同一端に挿入されること
もできる。ふたつのアンテナは、アンテナおよびフィル
タの軸に関して放射方向に誘導的に結合される。測定容
積が、ふたつのアンテナの重なり合い部分の面積で、か
つフィルタハウジングの金属壁によって放射方向に限定
されるということが容易に証明されることができる。各
アンテナは１個或いは１個以上の金属素子で構成される
ことができる。いくつかの使用方法ではこのアンテナシ
ステムの広帯域周波数の伝送および受信特性を改善する
ため、ひとつのアンテナに一つ以上の素子を追加するこ
とが望ましい。このアンテナシステムの構造設計はフィ
ルタの構造に密接に関連する。すなわちアンテナの構造
は特定なフィルタシステムの構造に対して選択された周
波数範囲の送信および受信を最適にするように調整され
る。
【００２２】図３に示す実施例では、本アンテナシステ
ムは誘導的に結合され、金属性フィルタハウジング内に
配置される壁面流通形フィルタの反対側の両端に挿入さ
れる１対のモノポールアンテナにより構成される。ふた
つの素子は相互に平行でかつフィルタ素子の軸に平行で
あるが、図６に分かりやすく示されるとおり無線周波測
定容積２００を定めるように軸方向に相互に重なり合う
部分を有している。図４の実施例では、本アンテナシス
テムは誘導的に結合され、金属性フィルタハウジング内
に配置される壁面流通形フィルタの引き入れ口或いは引
き出し口のいずれか同一端に挿入される１対のバイポー
ラアンテナにより構成される。ふたつの素子は相互にフ
ィルタ素子の軸に平行であるが、図７に分かりやすく示
されるとおり無線周波測定容積２００を定めるように軸
方向に相互に重なり合う部分を有している。
【００２３】図示したふたつの実施例のアンテナ素子は
無線周波饋電端子（ＲＦ ｆｅｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ−
ｆｉｔｔｉｎｇｓ）に固着され、以下に説明するとおり
の方法によってフィルタ素子に挿入される。送信アンテ
ナ２０および受信アンテナ２２は無線周波饋電端子１８
０を中継して容器の壁面を通して伸び、フィルタ媒体の
中に突き刺さっている。各アンテナは関連する端子を中
継する真っ直ぐな導体部分１８２および半円形部分１８
６に接続し横方向に分かれる２本のアーム１８４および
１８６により構成される。各アームは通常放射状或いは
横方向部分１９０と軸方向部分１９２を有するＬ字形と
なっている。これらの図面に示されるように、軸方向部
分はフィルタ媒体に突き刺さっている。図面上、長さお
よび直径が３０．５cmのフィルタ封じ込め部分容器にた
いしては、アンテナアームの横方向間隔は４０mm、アー
ムの放射状部分は９０mm、フィルタに入っているアーム
の軸方向の長さは１２０mm、フィルタ封じ込め部分壁面
から半円形部分の中心までの距離は２０mm、さらに半円
形部分の曲率半径は２０mmとすることができる。上述の
諸数値を変化させたものは数多く考えられ、アンテナの
性能を考慮する限りにおいては同等かより良いものもあ
ることは本技術の精通者にはよく知られていることであ
る。２本のアームが示されているがアンテナに第三のア
ームを追加することにより性能を改善させることができ
ることも理解されるであろう。
【００２４】各種アンテナ素子の数の追加、および／或
いは位置および／或いは長さを変更することによって、
本アンテナシステムによって調べられたフィルタ容積の
寸法および／或いは形状は各種の測定条件に合致するよ
う変更することができる。
【００２５】図８は直径３０．５cm、長さ３０．５cmの
フィルタ用のフィルタ封じ込め部分の長さ方向について
の減衰量をプロットしたものである。それぞれの長さの
アンテナに対して、実際の長さは少し長い。フィルタの
面にアンテナを設置することは常に可能とは限らないの
で図６に示される実際の伝送損失は控えめな数値となっ
ている。このグラフではフィルタ内の他の損失（すなわ
ちフィルタおよび／或いは煤の固有の損失）は無視され
ている。
【００２６】従来のアンテナ方式（すなわち、エンドツ
エンド伝送方式）を使用し、３０．５cm径、３０．５cm
長の壁面流通形フィルタシステムで２００MHz から３０
０MHz の範囲の無線周波源を使用しようとしたとすれ
ば、総伝送損失は以下の通りとなったであろう。約５ｇ
／Ｌの煤が付着したフィルタの（測定された）伝送損失
はおよそ３０ｄＢである。図８から３００MHz のカット
オフ周波数による伝送損失は約３０ｄＢである。このよ
うに煤が付着したフィルタの全伝送損失は３０＋３０＝
６０ｄＢとなる。この伝送損失量は実用的な産業用装置
の範囲、通常２０から３０ｄＢ、の外にあることは明ら
かである。図９は本発明に従って製作された同等のフィ
ルタシステムについて周波数の関数として表した伝送損
失を示す。２００MHz から３００MHz の範囲の損失は３
ｄＢの近辺であり従来のアンテナ方式よりも１桁改善さ
れている。
【００２７】添付の特許請求の範囲の主旨に反すること
無く、本発明に対し各種の修正或いは変更をする事がで
きることは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】煤の堆積を無線周波により検出するようにした
ディーゼル排気微粒トラップ或いはフィルタの断面図お
よび本発明を実施するための電気回路図。
【図２】本発明の一実施例に基づく電気回路図。
【図３】本発明のアンテナシステムの一実施例の、上か
ら見た断面図、下から見た断面図および横から見た断面
図であって、金属製フィルタハウジング内の壁面流通形
フィルタに挿入され、誘導的に結合せれる一対のモノポ
ールアンテナであることを特徴とするアンテナシステム
を示す図。
【図４】本発明のアンテナシステムの第二実施例の、上
から見た断面図、下から見た断面図および横から見た断
面図であって、金属製フィルタハウジング内の壁面流通
形フィルタに挿入され、誘導的に結合せれる一対のバイ
ポーラアンテナであることを特徴とするアンテナシステ
ムを示す図。
【図５】誘導的に結合される一対のモノポールアンテナ
に対するフィルタ空洞内の電界パターンを示す断面図。
【図６】二つのアンテナ挿入方法に対するアンテナ軸方
向の重なり合い領域に関連する無線周波測定容積を示す
図。
【図７】二つのアンテナ挿入方法に対するアンテナ軸方
向の重なり合い領域に関連する無線周波測定容積を示す
図。
【図８】３０．４８cm長の円筒状導波管に対し周波数の
関数として表したＴＥＭモード伝送損失を示すグラフ
図。
【図９】周波数の関数として表した無線周波伝送損失を
示すグラフ図。
【符号の説明】 １０ フィルタハウジング １２ 引き入れ口端部 １４ 引き出し口端部 １５ 容器（チャンバー） １６ セラミックフィルタ素子 ２０ 第一プローブ或いは入力アンテナ ２２ 第二プローブ或いは出力アンテナ ２４ 変調器 ２６ 無線周波源 ２８ 分割器 ３０ 第一検波器或いは基準検波器 ３２ 第二検波器或いは信号検波器 ３４ 比較器 ５０ オーディオ移相発信器用演算増幅器 ５２ オーディオ移相発信器用抵抗器 ５４ オーディオ移相発信器用抵抗器 ５６ オーディオ移相発信器用抵抗器 ６０ オーディオ移相発信器用キャパシタ ６２ オーディオ移相発信器用キャパシタ ６４ 線 ６６ 結合用キャパシタ ６８ 変調用ＦＥＴトランジスタ ７０ 無線周波源 ７２ 線 ７４ バイアス作成用抵抗器 ７６ バイアス作成用抵抗器 ８０ のこぎり歯波形発生器用抵抗器 ８２ のこぎり歯波形発生器用抵抗器 ８４ のこぎり歯波形発生器用抵抗器 ８６ のこぎり歯波形発生器用キャパシタ ８８ のこぎり歯波形発生器用演算増幅器 ９０ のこぎり歯波形発生器用演算増幅器 ９２ のこぎり歯波形発生器 １００ 分轄器用抵抗器 １０２ 分轄器用抵抗器 １０４ 分轄器用抵抗器 １１０ 検波器 １１２ 直流阻止小キャパシタ １１４ 倍電圧信号検波器 １１６ 倍電圧信号検波器用ダイオード １１８ 倍電圧信号検波器用ダイオード １２０ 時定数増加用抵抗器 １２２ 時定数増加用キャパシタ １２４ 並列同調回路用インダクタンス １２６ 並列同調回路用キャパシタ １２８ 抵抗器１２４短絡防止用キャパシタ １３０ 検波器出力用演算増幅器 １３２ トーン信号整流用ダイオード １３４ 時定数設定用キャパシタ １３６ 時定数設定用抵抗器 １３８ リップルフィルタ用キャパシタ １４０ リップルフィルタ用抵抗器 １５０ 比較器第一部位 １５２ 比較器第二部位 １５４ 第一検波器用分圧器 １５６ 第二検波器用分圧器 １５８ 比較器第一部位用ピュルアップ用抵抗器 １６０ 比較器第二部位用ピュルアップ用抵抗器 １８０ 無線周波饋電端子 １８２ アンテナ素子（直線的部分） １８４ アンテナ素子（アーム） １８６ アンテナ素子（アーム） １８８ アンテナ素子（アームの半円形部分） １９０ アンテナ素子（アームの横方向部分） １９２ アンテナ素子（アームの軸方向部分） ２００ 無線周波測定容積
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘伝体材料で構成され容器の中に配置さ
    れるフィルタ媒体上に堆積する微粒子材料の量を検出す
    る装置であって、無線周波信号を発生させ前記フィルタ
    媒体を通して送信し、前記フィルタ媒体上に堆積した微
    粒子材料の量を表示するように前記フィルタ媒体の少な
    くとも一部を通して前記信号の伝送損失を監視する手段
    を有し、前記信号を送信し、前記容器の縦方向に伸びる
    少なくとも一個のアンテナ素子を有しかつ前記フィルタ
    媒体内に配置される入力アンテナと、前記入力アンテナ
    から送信される信号を受信し、前記容器の縦方向に伸び
    る少なくとも一個のアンテナ素子を有し、前記媒体内で
    前記入力アンテナに関して平行で、間隔を置き、軸方向
    に重なり合い部分があるように配置される出力アンテナ
    から構成されることを特徴とする前記装置。
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