JPS628741B2 - - Google Patents

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JPS628741B2
JPS628741B2 JP52031457A JP3145777A JPS628741B2 JP S628741 B2 JPS628741 B2 JP S628741B2 JP 52031457 A JP52031457 A JP 52031457A JP 3145777 A JP3145777 A JP 3145777A JP S628741 B2 JPS628741 B2 JP S628741B2
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JP
Japan
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wood
antennas
transmitting
receiving antenna
microwave
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JP52031457A
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Japanese (ja)
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JPS52138197A (en
Inventor
Toiri Marutei
Kinanen Irumari
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INJINEERITOIMISUTO INOTEKU Oy
Original Assignee
INJINEERITOIMISUTO INOTEKU Oy
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Priority claimed from FI762850A external-priority patent/FI53364C/en
Priority claimed from FI762851A external-priority patent/FI53365C/en
Application filed by INJINEERITOIMISUTO INOTEKU Oy filed Critical INJINEERITOIMISUTO INOTEKU Oy
Publication of JPS52138197A publication Critical patent/JPS52138197A/en
Publication of JPS628741B2 publication Critical patent/JPS628741B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/46Wood

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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は木材、特に鋸で挽き出された木材の節
部およびこれに相当する部分を観測して木材の品
質決定、区別けを行なうマイクロ波による木材観
測装置に関する。特に、木材の節により生じるマ
イクロ波エネルギの急激な変化を観測するのに適
した大きさを有する簡単な、木材観測装置に関す
るものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is a microscopic system for determining and distinguishing the quality of wood by observing the knots and corresponding parts of wood, particularly sawn wood. Concerning a wave-based wood observation device. In particular, the present invention relates to a simple wood observation device of a size suitable for observing rapid changes in microwave energy caused by knots in wood.

(従来の技術) 木材を区別けするに際し、木材中の節を見分け
ることが重要である。従来の装置においては種々
の方法でこれがなされていた。従来技術の一例と
しては、鋸で挽き出された木材の表面を各種の装
置で光学的に走査し、光量を検出する光度計を用
いて、節による色の違いに基づいて必要とする検
出を行なつていた。また、他の方法では、木材の
節とその他の部分との間の機械的な相異を利用し
て節の検出を行なつていた。
(Prior Art) When distinguishing wood, it is important to distinguish knots in the wood. This has been done in a variety of ways in prior art devices. An example of conventional technology is to optically scan the surface of sawn wood using various devices, and use a photometer to detect the amount of light to determine the required detection based on the difference in color caused by the knots. I was doing it. Other methods utilize mechanical differences between knots and other parts of the wood to detect knots.

節はその各部分においてマイクロ波エネルギの
透過に対して変化を生じることがわかつた。木材
を透過したりまた木材から反射されたりするマイ
クロ波エネルギは、節の近傍で振幅および位相が
変化する。これらの変化を木材の節なし部を透過
しあるいは節なし部から反射されるマイクロ波エ
ネルギと比較しながら観測し急激な変化が生じた
ときそれは節によるものであるといえる。
It was found that the nodes cause changes in the transmission of microwave energy in each part. Microwave energy transmitted through and reflected from the wood changes in amplitude and phase near the nodes. These changes are observed while comparing with the microwave energy transmitted through or reflected from the knotless parts of the wood, and if a sudden change occurs, it can be said that it is due to the knots.

木材を透過するマイクロ波エネルギを用いると
節の平均的寸法がわかり、反射マイクロ波エネル
ギを用いると木材の所定表面にある目に見える節
の位置や大きさを測定できる。したがつて、木材
の全面について同様な測定を行えば、木材の外観
や木材が含む節の平均的な数による区別けを行な
うことができる。しかしながら、マイクロ波エネ
ルギを利用したこの種の従来技術は、大型で構造
が複雑であるばかりでなく、測定精度も充分とは
言えなかつた。
Microwave energy transmitted through wood can be used to determine the average size of knots, while reflected microwave energy can be used to determine the location and size of visible knots on a given surface of wood. Therefore, by making similar measurements on the entire surface of the wood, it is possible to differentiate the wood based on its appearance and the average number of knots it contains. However, this type of conventional technology using microwave energy is not only large and complex in structure, but also has insufficient measurement accuracy.

(発明が解決しようとする問題点) 従つて本発明が解決しようとする問題点は、従
来技術の上記欠点、すなわち、マイクロ波エネル
ギを利用して木材の節の有無、節の状態を検知す
る木材観測装置をどのように小型化し、簡単化
し、しかもどのようにして測定精度を高めるかと
いう点である。
(Problem to be Solved by the Invention) Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, namely, detecting the presence or absence of knots in wood and the condition of the knots using microwave energy. The question is how to make wood observation equipment smaller and simpler, and how to improve measurement accuracy.

(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は、マイクロ波エネルギを利用し
て木材の測定を行なうに適した小型かつ簡単な構
造を有するとともに、木材の節部近辺における測
定値の急激な変化の観測を充分な測定精度をもつ
て行なうことができる、産業上極めて有利な観測
装置を提供することである。
(Means for Solving the Problems) It is an object of the present invention to have a small and simple structure suitable for measuring wood using microwave energy, and to have It is an object of the present invention to provide an industrially extremely advantageous observation device that can observe changes with sufficient measurement accuracy.

上記目的を達成するため、本発明によれば、マ
イクロ波送信用の1個の送信アンテナおよび近接
して配置された受信用の2個のアンテナからなる
受信アンテナ対あるいは近接して配置されたマイ
クロ波送信用の2個のアンテナからなる送信アン
テナ対および受信用の1個のアンテナを有する送
受信アンテナ装置、あるいは該送受信アンテナ装
置を複数個組み合わせた送受信アンテナ装置群を
備え、前記1個の送信アンテナあるいは2つのア
ンテナからなるアンテナ対より発射され被観測木
材を透過しあるいは該木材から反射され、前記送
受信アンテナ装置または送受信アンテナ装置群の
1個の受信アンテナまたは受信アンテナ対の2つ
のアンテナによつて受信されたマイクロ波の振
幅、強度、および位相のうちの少なくとも1つに
おいて所定の大きさの急激な変化が生じたときに
前記木材の節の存在を感知して木材の区分けを行
なう木材観測装置であつて、前記1個の送信アン
テナまたは前記送信アンテナ対から送信され前記
受信アンテナ対または前記1個の受信アンテナに
よつて受信されたマイクロ波を180度の位相差を
もつて重ね合せ、その重ね合されたマイクロ波を
検出器で検出し、前記受信アンテナ対または送信
アンテナ対の何れもが被観測木材の節のない部分
に対向しているときには前記検出器からの出力が
実質的に零である平衡状態を示し、前記受信アン
テナ対または送信アンテナ対の何れか一方が被観
測木材の節に対向しているときには前記検出器か
らの出力が零とは異なる値を示すことによつて節
の存在を検出するようにしたことを特徴とする、
マイクロ波による木材観測装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a receiving antenna pair consisting of one transmitting antenna for microwave transmission and two receiving antennas arranged in close proximity, or a receiving antenna pair consisting of one transmitting antenna for microwave transmission and two receiving antennas arranged in close proximity A transmitting/receiving antenna device having a transmitting antenna pair consisting of two antennas for transmitting waves and one antenna for receiving, or a transmitting/receiving antenna device group combining a plurality of such transmitting/receiving antenna devices; Alternatively, it is emitted from an antenna pair consisting of two antennas, transmits through the observed wood, or is reflected from the wood, and is transmitted by one receiving antenna or two antennas of the receiving antenna pair of the transmitting/receiving antenna device or group of transmitting/receiving antenna devices. A wood observation device that classifies wood by sensing the presence of knots in the wood when a sudden change of a predetermined magnitude occurs in at least one of the amplitude, intensity, and phase of received microwaves. The microwaves transmitted from the one transmitting antenna or the pair of transmitting antennas and received by the pair of receiving antennas or the one receiving antenna are superimposed with a phase difference of 180 degrees, The superimposed microwaves are detected by a detector, and when either the receiving antenna pair or the transmitting antenna pair is facing a knotless part of the observed wood, the output from the detector is substantially zero. When either the receiving antenna pair or the transmitting antenna pair is facing the node of the observed wood, the output from the detector shows a value different from zero. It is characterized by detecting the presence of
A microwave wood observation device is provided.

例えばマイクロ波エネルギが媒体を介して伝播
すると、先ず媒体物質の誘電率および比抵抗の大
きさによつてエネルギの変化が決まる。木材とく
に鋸で挽かれた木材では、節とその他の部分とで
は上記性質がはつきりと相異するので、マイクロ
波エネルギの集中部分を木材の節の部分から木材
の他の部分へまたはその逆の方向へ動かすと、透
過マイクロ波エネルギおよび反射マイクロ波エネ
ルギの性質に明瞭な変化が生じる。そして、この
変化は透過もしくは反射マイクロ波エネルギの強
さあるいは位相またはその両方を測定する適当な
アンテナ構造体を用いることによつて観測でき
る。節を囲む領域の樹質は木材の他の部分の通常
の特性と相違し、その程度は節の近くで木材を透
過しもしくは反射したマイクロ波エネルギの強さ
あるいは位相またはその両方の変化が同じ木材の
節なし部で測定した値と比較して観測できるほど
である。
For example, when microwave energy propagates through a medium, the change in energy is first determined by the dielectric constant and resistivity of the medium material. In wood, especially sawn wood, the above-mentioned properties are significantly different between knots and other parts of the wood, so the concentration of microwave energy is transferred from the knots of the wood to other parts of the wood or vice versa. Moving in the opposite direction produces a distinct change in the nature of the transmitted and reflected microwave energy. This change can then be observed by using a suitable antenna structure to measure the intensity and/or phase of the transmitted or reflected microwave energy. The wood quality in the area surrounding the knot differs from the normal characteristics of the rest of the wood, to the same degree as changes in the intensity and/or phase of the microwave energy transmitted or reflected through the wood in the vicinity of the knot. It can be observed by comparing it with the value measured in the knotless part of the wood.

本発明では、このような測定がたとえば板であ
る木材の互に隣接した領域におけるマイクロ波エ
ネルギの強さあるいは位相またはその両方を比較
することによつて行なわれ、装置の出力はこれら
の領域間の相違からなり、特に、節のない平衡状
態では出力がないか出力は最小となる。したがつ
て、零出力は問題の領域において板が一様である
ことを示す。
In the present invention, such measurements are made by comparing the intensity and/or phase of the microwave energy in adjacent areas of a piece of wood, e.g. a board, and the output of the device is determined between these areas. In particular, in an equilibrium state with no nodes, there is no output or the output is minimum. Therefore, zero power indicates that the plate is uniform in the area of interest.

(実施例) 以下、添付図面を参照して本発明の実施例につ
き詳細な説明をする。どの実施例の装置も適当な
コンベヤと共に使用され、その場合、木材を静止
測定点に対して搬送してもよく逆に被測定木材に
対して可動測定装置を動かしてもよい。どちらに
しても本発明の効果は変らない。木材を動かす場
合は装置に対する木材の相対運動がなされるので
あり、このような相対運動は木材および装置のい
ずれを動かしても可能である。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The apparatus of any embodiment may be used in conjunction with a suitable conveyor, in which case the wood may be conveyed relative to a stationary measuring point or, conversely, a movable measuring device may be moved relative to the wood being measured. In either case, the effects of the present invention remain the same. When moving wood, the wood is moved relative to the device, and such relative movement is possible by moving either the wood or the device.

第1図および第2図の受信装置は受信用アンテ
ナとして導波管11を備え、この導波管11はそ
の前端部分、すなわち単一の送信機から送信され
るマイクロ波が、鋸で挽き出された木材を透過
し、もしくはそこから反射されて到達する導波管
11の入口部分で、H面(電磁波の磁界面)にお
かれた隔離材13によつて2分割され2個の別個
の導波管部分として1対の受信アンテナ対を形成
している。導波管11の後端部分には検出器とし
て作用するダイオード12が配置され、2個の導
波管部分は検波器12の前方で連通するように構
成されている。2分割しても導波管11を通過す
るマイクロ波エネルギに直接影響を与えるもので
はないが、前記2個の導波管部分の一方には適当
な材料からなる遅延部材14を配置する。この部
材14は上記一方の導波管部分中の伝播波が他方
の導波管中の伝播波に対して180度もしくは180度
の奇数倍だけ遅延するような相互関係を持つよう
に選択された電気的性質および長さを有する材料
で作られる。上記別個の2個の導波管部分を通過
した波が重ね合されると、2個の導波管部分の各
入口部分でのマイクロ波が互いに同じ位相、振幅
を有していれば2個の導波管部分をそれぞれ通過
した波は互いに打ち消し合う。したがつて、この
測定装置にあつては、平衡状態すなわち鋸で挽き
出された木材が一様であるとき検出器12の出力
は零となる。
The receiving apparatus of FIGS. 1 and 2 is equipped with a waveguide 11 as a receiving antenna, and this waveguide 11 has a front end portion, that is, a microwave transmitted from a single transmitter is At the entrance of the waveguide 11 that passes through the wood or is reflected from the wood, the waveguide 11 is divided into two by a separating material 13 placed on the H plane (magnetic interface of electromagnetic waves), and is divided into two separate pieces. A pair of receiving antennas is formed as a waveguide portion. A diode 12 serving as a detector is arranged at the rear end portion of the waveguide 11, and the two waveguide portions are configured to communicate in front of the detector 12. Although dividing into two parts does not directly affect the microwave energy passing through the waveguide 11, a delay member 14 made of a suitable material is placed in one of the two waveguide parts. The members 14 are selected to have a mutual relationship such that the waves propagating in one waveguide section are delayed by 180 degrees or an odd multiple of 180 degrees with respect to the waves propagating in the other waveguide. Made of material with electrical properties and length. When the waves that have passed through the two separate waveguide sections are superimposed, if the microwaves at each entrance of the two waveguide sections have the same phase and amplitude, then two The waves that pass through each waveguide section cancel each other out. Therefore, in the case of this measuring device, the output of the detector 12 is zero when in equilibrium, ie, when the sawn wood is uniform.

節部あるいは節領域のために2個の導波管部分
にそれぞれ入射するマイクロ波の大きさが異なつ
たり位相差があると検出器12から出力にそれに
対応する変化が生じて零でない出力が得られるこ
とは容易に理解されよう。鋸で挽き出された木材
の反対側に位置されたアンテナからマイクロエネ
ルギを放射する場合、前記2個の導波管部分に不
平衡が生ずると鋸で挽き出された木材の平均マイ
クロ波エネルギ透過率に急激な変化が現われる。
これは節として認識される。同様に、鋸で挽き出
された木材の同じ側に送信アンテナと本実施例と
同様な一対の受信アンテナとを設けると、木材か
ら反射されたマイクロ波エネルギをモニタするこ
とができ、この一対の受信アンテナの受信エネル
ギに不平衡があると木材の反射的性質が急激に変
つたことを示す。この反射的性質は木材の表面に
関係するものであり、この場合の不平衡状態は木
材の各側に鋸で挽き出された木材の外観に大きな
影響を与える節領域があることを示す。
If the magnitudes or phase differences of the microwaves incident on the two waveguide sections differ due to the node or node region, a corresponding change will occur in the output from the detector 12, resulting in a non-zero output. It is easy to understand what you get. When radiating microenergy from antennas placed on opposite sides of the sawn wood, the average microwave energy transmission of the sawn wood will be A sudden change appears in the rate.
This is recognized as a clause. Similarly, by placing a transmitting antenna and a pair of receiving antennas similar to this example on the same side of the sawn wood, the microwave energy reflected from the wood can be monitored; This shows that the reflective properties of the wood change rapidly when there is an imbalance in the received energy of the receiving antenna. This reflective property is related to the surface of the wood, and the unbalanced condition in this case indicates that there are knot areas on each side of the wood that greatly affect the appearance of the sawn wood.

前記遅延部材14の寸法は、当然、測定に用い
られる周波数に関係する。この部材14の導波管
方向の長さは、部材14が置かれた方の導波管部
分を伝播するマイクロ波が測定用周波数において
できるだけ正確に180度もしくは180度の奇数倍の
移相を受けるように選ばれねばならない。この移
相は、周波数に依存して定められるのではある
が、受信器が所定の周波数に同調されているから
測定の障害にはならない。さらに、平衡状態にお
いて種々の周波数に対して得られる応答特性曲線
は装置の応用目的および必要な精度に対して充分
に平担である。
The dimensions of the delay element 14 are naturally related to the frequency used for the measurement. The length of this member 14 in the waveguide direction is such that the microwave propagating in the waveguide section where the member 14 is placed has a phase shift of 180 degrees or an odd multiple of 180 degrees as accurately as possible at the measurement frequency. must be chosen to receive it. Although this phase shift is determined depending on the frequency, it does not interfere with the measurement since the receiver is tuned to a predetermined frequency. Furthermore, the response characteristic curves obtained for various frequencies in equilibrium are sufficiently flat for the intended application of the device and the required accuracy.

第3図および第4図は本発明の第2実施例を示
し、一対の受信アンテナが導波管の2つの導波管
部分15,16として構成され、これらのアーム
部分は適当に接近させて配置されている。図面を
簡単明瞭にするために余分な折り曲げ部を設けて
いないが、互に所定距離離間した導波管のアーム
部分15,16あるいはこれらに接続したホーン
アンテナで受信される。アーム部分15,16は
図示するように互いに近づく方向に曲がり馬蹄形
をなして結合されている。そこで、アーム部分1
5から入力されて伝播するマイクロ波エネルギは
馬蹄形の中心点に達し、反対方向に曲げられた第
2のアーム部分16に対向する。すなわち、アー
ム部分15および16にそれぞれ入射するマイク
ロ波エネルギが相互に等しいならば馬蹄形ウエー
ブガイドの中央に置かれた検出器12のところで
打ち消し合う。検出器12から導波管の一端まで
の距離が検出器12から導波管の他端までの距離
よりも波長の整数倍だけ長いときにも同じ結果が
得られる。
3 and 4 show a second embodiment of the invention, in which a pair of receiving antennas are constructed as two waveguide sections 15, 16 of a waveguide, the arm sections being suitably close together. It is located. Although no extra bends are provided to simplify the drawing, the signal is received by arm portions 15 and 16 of the waveguide separated by a predetermined distance from each other, or by a horn antenna connected to these arm portions. As shown, the arm portions 15 and 16 are bent toward each other and connected in a horseshoe shape. Therefore, arm part 1
The microwave energy input from 5 and propagating reaches the center point of the horseshoe and faces the second arm portion 16 bent in the opposite direction. That is, if the microwave energies incident on the arm portions 15 and 16 are equal to each other, they will cancel out at the detector 12 located at the center of the horseshoe waveguide. The same result is obtained when the distance from the detector 12 to one end of the waveguide is longer than the distance from the detector 12 to the other end of the waveguide by an integral multiple of the wavelength.

この過程を説明するために第3図に電界ベクト
ルを矢印で描き導波管の折曲部におけるベクトル
の回転状態を示す。この図示から、平衡状態にお
いては馬蹄形導波管の中央部において電界が相互
に反対向となること理解されよう。導波管のアー
ム部分15,16は必要に応じ更に接近して配置
することができるから本実施例の装置も第1図、
第2図の装置と全く同様に動作する。
To explain this process, electric field vectors are drawn with arrows in FIG. 3 to show the state of rotation of the vectors at the bends of the waveguide. From this illustration, it will be understood that in an equilibrium state, the electric fields are in opposite directions at the center of the horseshoe waveguide. Since the arm portions 15 and 16 of the waveguide can be arranged closer to each other if necessary, the apparatus of this embodiment also has the same structure as that shown in FIG.
It operates in exactly the same way as the device of FIG.

第5図の実施例では、導波管の両端部もしくは
これらに接続したホーンアンテナで受信されたエ
ネルギが180度の位相差で重ね合される。導波管
は広い側の面(H面)で折り曲げられ、検出器1
2は導波管の一端までの距離が半波長のa倍であ
り他端までの距離が半波長のb倍であるような位
置で導波管中に配置される。bおよびaは奇数で
ある。マイクロ波技術から知られるように、被測
定木材が一様な板の場合、検出器12からの出力
は零である。第6図においては、導波管が同軸ケ
ーブルあるいは他の相当伝送ラインで置き換えら
れ適当なアンテナ17,18を各端部に接続され
る。この場合も、係数bおよびaが奇数であれば
被測定木材が一様な板である場合検出器12から
の出力は零となる。
In the embodiment shown in FIG. 5, the energies received at both ends of the waveguide or the horn antennas connected thereto are superimposed with a phase difference of 180 degrees. The waveguide is bent at the wide side (H plane), and the detector 1
2 is placed in the waveguide at a position such that the distance to one end of the waveguide is a times a half wavelength and the distance to the other end is b times a half wavelength. b and a are odd numbers. As is known from microwave technology, if the wood to be measured is a uniform board, the output from the detector 12 is zero. In FIG. 6, the waveguide is replaced by a coaxial cable or other equivalent transmission line and a suitable antenna 17, 18 is connected at each end. In this case as well, if the coefficients b and a are odd numbers, the output from the detector 12 will be zero if the wood to be measured is a uniform board.

第7図においても導波管は広い側の面(H面)
で折り曲げられて一対の受信アンテナを形成して
いるが、導波管の各端部から入力されたマイクロ
波エネルギはE面(電磁波の電界面)内でT接合
されたE面T接合器を通して検出器12により検
出される。検出器12から導波管の各端部までの
長さは波長のm倍およびn倍であり、マイクロ波
技術から知れるように、mおよびnが整数であれ
ば被測定木材が一様な板である場合検出器12の
出力は零となる。
In Figure 7, the waveguide is also on the wide side (H plane).
The waveguide is bent to form a pair of receiving antennas, but the microwave energy input from each end of the waveguide passes through the E-plane T-junction, which is T-junctioned within the E-plane (electromagnetic wave's electric surface). It is detected by the detector 12. The length from the detector 12 to each end of the waveguide is m and n times the wavelength, and as is known from microwave technology, if m and n are integers, the wood to be measured is a uniform plate. In this case, the output of the detector 12 becomes zero.

第8図の実施例は反射マイクロ波エネルギの測
定原理に従つて測定するためのものである。この
実施例における装置では、送信および受信アンテ
ナ構造体が例えばプリント配線技術のような方法
で単一の装置として組み立てられている。したが
つて、簡単な構造で製造コストも安く、かつ小形
な装置が得られる。
The embodiment of FIG. 8 is for measuring reflected microwave energy according to the measuring principle. In this embodiment of the device, the transmitting and receiving antenna structures are assembled as a single device, for example by printed wiring techniques. Therefore, a device with a simple structure, low manufacturing cost, and small size can be obtained.

送信アンテナ21は装置の中央に置かれる。受
信アンテナ対22,23は、図示のプリント回路
では、送信アンテナのリード線に対して対称的に
配設される。したがつて、送信アンテナの両側の
近傍で被測定木材の反射的特性が一様であれば両
受信アンテナ対には通常等しい強さのエネルギが
簡単に得られる。受信アンテナ対22と23との
相互接続は、双方のアンテナリード線からのマイ
クロ波エネルギが検出器12のところで180度の
位相差を有し、したがつて一様な反射波が互いに
打ち消し合うような関係になされる。送信アンテ
ナ21と受信アンテナ対22,23とは接地部材
25で囲みそれらの間の干渉を少なくしている。
検出器12から受信アンテナリード22,23ま
での距離をそれぞれ半波長のa倍およびb倍と
し、a,bをそれぞれ奇数としたときにこの関係
が得られる。送信アンテナは適当な発振器24に
接続される。
The transmitting antenna 21 is placed in the center of the device. In the illustrated printed circuit, the receiving antenna pair 22, 23 is arranged symmetrically with respect to the leads of the transmitting antenna. Therefore, if the reflective properties of the wood to be measured are uniform in the vicinity of both sides of the transmitting antenna, it is easy to obtain generally equal energy intensity for both pairs of receiving antennas. The interconnection of the receive antenna pair 22 and 23 is such that the microwave energy from both antenna leads has a 180 degree phase difference at the detector 12, so that the uniform reflected waves cancel each other out. be in a relationship. The transmitting antenna 21 and the pair of receiving antennas 22 and 23 are surrounded by a grounding member 25 to reduce interference between them.
This relationship is obtained when the distances from the detector 12 to the receiving antenna leads 22 and 23 are a and b times the half wavelength, respectively, and a and b are odd numbers, respectively. The transmitting antenna is connected to a suitable oscillator 24.

送信アンテナ21と各受信アンテナ22,23
との間の距離が比較的小さく検出器21への入力
が各受信アンテナに入射するマイクロ波エネルギ
の強さの差に等しいとき、急激に特性が変化する
ような反射体が送信アンテナと受信アンテナの導
体の近くに存在するならば検出器12からは零以
外の出力が得られることが容易に理解されよう。
被測定木材中に充分な湿気がある場合節領域にお
ける反射的性質にこのような差が生じることが知
られている。したがつて、木材が送受信アンテナ
を通過するよう搬送され、発振器24が送信アン
テナにマイクロ波エネルギを供給しているとき、
木材がアンテナ対を通過するときに検出器12が
不平衡を示せばそのとき節の縁部がアンテナを通
過したこととなる。
Transmitting antenna 21 and each receiving antenna 22, 23
When the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna is relatively small and the input to the detector 21 is equal to the difference in the strength of the microwave energy incident on each receiving antenna, the transmitting antenna and the receiving antenna are It will be readily appreciated that a non-zero output will be obtained from the detector 12 if there is a conductor in the vicinity of the conductor.
It is known that when there is sufficient moisture in the wood being measured, such differences in reflective properties in the knot regions occur. Therefore, when the wood is conveyed past the transmitting and receiving antennas and the oscillator 24 is supplying microwave energy to the transmitting antennas,
If the detector 12 indicates an imbalance when the wood passes through the antenna pair, then the edge of the knot has passed through the antenna.

図には送信アンテナと受信アンテナ対とが被測
定木材の同一側に設けられている場合すなわち木
材からの反射波を測定する装置が示されている
が、送信アンテナ側の接続をはずしこれを測定木
材の反対側へ移せば、木材を透過するマイクロ波
エネルギを測定するような変更を本実施例に加え
得ることは明らかであろう。
The figure shows a device in which the transmitting antenna and the receiving antenna pair are installed on the same side of the wood to be measured, that is, the device measures reflected waves from the wood, but the transmitting antenna side is disconnected and measured. It will be clear that modifications could be made to this example, such as moving to the other side of the wood and measuring the microwave energy that passes through the wood.

第9図は第8図と同様な装置を示すが、本実施
例では2個の送信アンテナと1個の受信アンテナ
が使用される。すなわち、第8図の実施例と比較
するとき波は反対方向に進む。この構成は発振器
24からの供給を外側に設けた送信アンテナ導体
26,27に接続するよう変更し、検出器12を
中央の受信アンテナ28に接続するようにするだ
けで得られる。発振器24からの給電の仕方は先
の実施例の検出器配置と同様であつて、送信アン
テナ対から放射したマイクロ波エネルギは両側の
アンテナ部で180度の位相差を有する。
FIG. 9 shows an arrangement similar to FIG. 8, but in this embodiment two transmit antennas and one receive antenna are used. That is, the waves travel in the opposite direction when compared to the embodiment of FIG. This configuration is obtained by simply changing the supply from the oscillator 24 to be connected to the outer transmitting antenna conductors 26, 27 and connecting the detector 12 to the central receiving antenna 28. The method of feeding power from the oscillator 24 is similar to the detector arrangement in the previous embodiment, and the microwave energy radiated from the transmitting antenna pair has a phase difference of 180 degrees between the antenna sections on both sides.

第10図の装置は上述の装置と動作原理は同様
であるが本実施例では試料すなわち木材の木目の
方向のずれを示すことができる。アンテナ対29
および30は接近して設けられ、後述する原理に
従つて決まる大きさの角度を相互の間に形成する
ように方向が定められる。アンテナ対29,30
は送信アンテナ、受信アンテナのいずれかとして
動作するが、アンテナ31はアンテナ29,30
の動作に応じて受信アンテナあるいは送信アンテ
ナとして動作する。アンテナ29および30はア
ンテナ31に関して対称的に該アンテナ31の両
側に設けられる。そして、反射波測定においては
これらのアンテナは木材32の同一片側に取り付
けられるが透過波測定においては受信アンテナと
送信アンテナとはそれぞれ被測定木材の反対側に
配置される。アンテナ29および30の角度はア
ンテナ31の長手面に関して対称であつてアンテ
ナ29,30の電界(いわゆるE面)に平行な面
がE面に対してα=−αとなるようにそれぞ
れ角α,αをなす。鋸で挽き出された木材を
測定する場合は角α,αをそれぞれ+45度、
−45度とするのが好適である。
The apparatus shown in FIG. 10 is similar in operating principle to the apparatus described above, but in this embodiment it is possible to show deviations in the grain direction of the sample, that is, the wood. antenna pair 29
and 30 are closely spaced and oriented so as to form an angle therebetween of a magnitude determined in accordance with principles described below. Antenna pair 29, 30
operates as either a transmitting antenna or a receiving antenna, but antenna 31 operates as either antenna 29 or 30.
It operates as a receiving antenna or a transmitting antenna depending on the operation of the antenna. Antennas 29 and 30 are provided symmetrically with respect to antenna 31 on either side thereof. In the reflected wave measurement, these antennas are attached to the same side of the wood 32, but in the transmitted wave measurement, the receiving antenna and the transmitting antenna are respectively placed on opposite sides of the wood to be measured. The angles of the antennas 29 and 30 are symmetrical with respect to the longitudinal plane of the antenna 31, and the angles are set so that the plane parallel to the electric field (so-called E plane) of the antennas 29 and 30 is α 1 =−α 2 with respect to the E plane. Form α 1 and α 2 . When measuring sawn wood, angles α 1 and α 2 are each +45 degrees,
-45 degrees is suitable.

このように45度に選ぶことによつて木目の最大
斜度を測定できる。なぜならば木目が傾斜してい
る場合は異なる信号の位相および振幅が信号間で
変化するので得られる差信号は木目の傾斜が増加
するにつれて漸次増加し最終的に木目が2個のア
ンテナのうちの一方の電界と平行になるときすな
わち同時に木目が他方のアンテナの電界に対して
垂直であるときに傾斜がほぼ最大になるからであ
る。
By choosing 45 degrees like this, you can measure the maximum slope of the wood grain. This is because when the grain is slanted, the phase and amplitude of the different signals change between the signals, so the resulting difference signal increases progressively as the grain slope increases, and eventually This is because the slope is approximately at its maximum when the grain is parallel to the electric field of one antenna, i.e. at the same time when the grain is perpendicular to the electric field of the other antenna.

上記に加えて、アンテナ対29と30の測定信
号は互に180度位相差がある。つまり、アンテナ
対29と30はE面におけるT型接続を介して方
形導波管により整合装置33に接続されるか、あ
るいはまた、整合装置33とアンテナ対29およ
び30との間のそれぞれの伝送路の電気的長さに
半波長又は半波長の奇数倍だけの差が与えられ
る。この場合、平衡状態で、すなわち被測定木材
の木目が、等しい角度で対称的に配置されたアン
テナの作用領域を通過するとき受信器から零出力
が(ノイズは無視する)得られる。その理由はこ
のとき被測定木材からのそれぞれの信号の強度が
前述の位相差のために互に打ち消し合うからであ
る。
In addition to the above, the measurement signals of antenna pairs 29 and 30 are 180 degrees out of phase with each other. That is, the antenna pairs 29 and 30 are connected to the matching device 33 by means of a rectangular waveguide via a T-connection in the E plane, or alternatively the respective transmissions between the matching device 33 and the antenna pairs 29 and 30 are The electrical lengths of the paths are varied by half a wavelength or an odd number of half wavelengths. In this case, zero power is obtained from the receiver (neglecting noise) in equilibrium, ie when the grain of the wood to be measured passes through the active area of the antenna arranged symmetrically at equal angles. The reason for this is that at this time, the intensities of the respective signals from the wood to be measured cancel each other out due to the above-mentioned phase difference.

なお、第3図から第7図に示す実施例におい
て、導波管の端部を第10図に示すように傾斜さ
せて設けても、ひねり導波管を用いれば所期の目
的を達成する構成をうることができる。
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 3 to 7, even if the end of the waveguide is inclined as shown in FIG. 10, the intended purpose can be achieved if a twisted waveguide is used. You can get the configuration.

送信装置とこれに対応する受信用検出器は2個
の「箱」33および34として図示されている
が、実施態様によつては33,34のいずれか一
方が送信器となり他方が検出器となる。
The transmitting device and corresponding receiving detector are illustrated as two "boxes" 33 and 34, although in some implementations one of 33, 34 may be the transmitter and the other may be the detector. Become.

木材32が検出器に対して長手方向に動くと
き、アンテナ対29,30で発射されたかもしく
は受信された信号間のずれは木材の品質の変化を
示す。何を指示させたいと望むかということに応
じて、不平衡な各点は木材の欠点として示された
り、他の信号から分離した節信号を示したり、残
余の信号は鋸で挽き出された木目方向がひずんで
いることを示す。
As the wood 32 moves longitudinally relative to the detector, the deviation between the signals emitted or received by the antenna pair 29, 30 indicates a change in the quality of the wood. Depending on what you want to indicate, each unbalanced point can be shown as a flaw in the wood, a knot signal separated from the other signals, or the remaining signal can be sawn out. Indicates that the grain direction is distorted.

本発明の装置で用いられるべきマイクロ波エネ
ルギ送信器や検出器12は無線技術の当業者には
なじみ深い装置であるのでこれらについて特別な
説明は不要である。したがつて、前記した実施例
に基づいて、本願特許請求の範囲を要旨とする本
発明を実現し得るものである。
The microwave energy transmitter and detector 12 to be used in the apparatus of the present invention are devices familiar to those skilled in the wireless arts and do not require any special explanation. Therefore, based on the embodiments described above, it is possible to realize the present invention as defined in the claims of the present application.

アンテナ対におけるアンテナの若干な距離差あ
るいは例えば温度変化に起因するリード線の電気
的長さの変化により一様な板の場合ですら平衡が
破られることがある。アンテナ対を検出器に接続
するリードが電気的に不等な長さであるときは、
送信周波数を少しだけ変化させて新たな平衡位置
を見つけ出す。このためには例えば電子装置によ
り正常な平衡状態が得られるように例えば送信周
波数を連続的に制御すればよい。制御回路の時定
数を適当に選べば、節は制御電圧の急激な増加と
して示され、また時定数が小さい場合は周波数の
急激な変化として示される。
Even in the case of a uniform plate, equilibrium can be broken due to slight distance differences between the antennas in an antenna pair or changes in the electrical length of the leads due to temperature changes, for example. When the leads connecting the antenna pair to the detector are of electrically unequal length,
A new equilibrium position is found by changing the transmission frequency slightly. For this purpose, for example, the transmission frequency may be continuously controlled, for example by means of an electronic device, so as to obtain a normal equilibrium state. If the time constant of the control circuit is chosen appropriately, the node will appear as a sudden increase in the control voltage, or if the time constant is small, as a sudden change in frequency.

前述の実施例では1個の受信アンテナもしくは
2個のアンテナからなる受信アンテナ対が用いら
れたが、数個の受信アンテナを順次設けて試料す
なわち木材の幅全体をカバーし、接近した特定の
指示毎に節もしくは木目方向のずれ部を示すこと
ができるのはもちろんである。
Although the previous embodiments used a single receive antenna or a pair of receive antennas, several receive antennas may be installed in sequence to cover the entire width of the specimen or wood and to locate specific indications in close proximity. Of course, it is possible to show the knots or deviations in the grain direction at each point.

(発明の効果) 本発明によれば、近接して配置された2個のア
ンテナからなる受信アンテナ対によつて受波され
たマイクロ波を互いに180度の位相差をもつて重
ね合せ、この重ね合されたマイクロ波を検出器で
検出し、あるいは2個のアンテナからなる送信ア
ンテナ対から180度の位相差をもつて発射された
マイクロ波を受信アンテナで受信し検出器で検出
し、受信器に到達した2つのマイクロ波エネルギ
が等しいときは検出器から平衡を示す零出力が得
られ、アンテナ対の一方のアンテナに対向して節
があるときは零とは異なる出力が得られる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, microwaves received by a receiving antenna pair consisting of two antennas arranged close to each other are superimposed with a phase difference of 180 degrees, and this superposition is performed. The combined microwaves are detected by a detector, or the microwaves emitted with a phase difference of 180 degrees from a pair of transmitting antennas are received by a receiving antenna and detected by a detector, and then the microwaves are detected by a receiver. When the two microwave energies arriving at are equal, a zero output is obtained from the detector indicating balance, and when there is a node opposite one antenna of the antenna pair, an output different from zero is obtained.

したがつて、木材をアンテナの作用域で通過さ
せた直後にその区別けができ、また木材の価値の
高い節なし部を分離したり探し出したりする自動
切断が可能である。
Therefore, the wood can be distinguished immediately after it has passed through the area of action of the antenna, and automatic cutting is possible to separate and locate the valuable joints of the wood.

本発明の好適な実施例は、180度位相差が、前
端部分が隔離材により2分割されて2個の別個の
導波管部分をなすが検出器の前方で連通するよう
に形成された導波管によつて得られるよう、前記
別個の導波管部分の一方には遅延部材が設けてあ
つて該部材の電気的性質および長さにより一方の
導波管部分中を伝わるマイクロ波を他の導波管部
分中を伝わるマイクロ波に対して180度もしくは
180度の奇数倍だけ遅延させることを特徴とす
る。その結果、受信装置に入射する信号が簡単で
好適な構造によつて検出器に伝送される。
A preferred embodiment of the invention provides that a 180 degree phase difference is achieved by forming a waveguide whose front end portion is bisected by a separator to form two separate waveguide sections, but which communicate in front of the detector. As obtained by wave tubes, one of the separate waveguide sections is provided with a delay element which, depending on the electrical properties and length of the element, causes the microwaves propagating in one waveguide section to be delayed from the other. 180 degrees or
It is characterized by delaying by an odd multiple of 180 degrees. As a result, the signal incident on the receiving device is transmitted to the detector by means of a simple and advantageous structure.

本発明の他の実施例は、180度位相差が、2つ
のアンテナからなる受信アンテナ対を、異なる長
さの導波管、同軸ケーブルその他の伝送経路を用
いて経路の電気的長さの差が測定周波数において
半波長の奇数倍であるように共通な検出器へ接続
することによつて得られることを特徴とする。こ
のため、アンテナの相互間隔を変えることが可能
である。また、180度位相差が、1対の受信アン
テナを、方形導波管を用いて該アンテナからE面
のT型接続点に到る導波管長さが電気的に等しい
か電気的長さが波長の整数倍だけ異なるように前
記T型接続点の直列分路中の共通検出器へ接続す
ることによつて得られることを特徴とする。この
実施例によつてもアンテナの相互間隔を変え得
る。
Another embodiment of the present invention provides a method in which a 180 degree phase difference is achieved by connecting a receive antenna pair consisting of two antennas using waveguides, coaxial cables or other transmission paths of different lengths, each with a difference in electrical length of the path. is obtained by connecting to a common detector such that the measurement frequency is an odd multiple of a half wavelength. Therefore, it is possible to change the mutual spacing of the antennas. In addition, if the 180 degree phase difference is determined by connecting a pair of receiving antennas using a rectangular waveguide, the waveguide length from the antenna to the T-shaped connection point on the E plane is electrically equal or the electrical length is characterized in that it is obtained by connecting the T-junction points to a common detector in a series branch so as to differ by an integral multiple of wavelengths. This embodiment also allows the mutual spacing of the antennas to be varied.

本発明の他の実施例は、送信アンテナと受信ア
ンテナ対とが木材の同一側に設けられ、該受信ア
ンテナは送信アンテナに関して対称的にその両側
に配置されていることを特徴とする。これによ
り、送信アンテナのみならず受信アンテナも一つ
の装置として組み合せることができる。この構成
は簡単でかつ製造コストの安い装置を与える。こ
の実施例の装置は木材からの反射にもとづく測定
をなすためのものである。
A further embodiment of the invention is characterized in that the transmitting antenna and the receiving antenna pair are provided on the same side of the wood, the receiving antenna being arranged symmetrically on either side of the transmitting antenna. Thereby, not only the transmitting antenna but also the receiving antenna can be combined into one device. This configuration provides a simple and inexpensive device to manufacture. The device of this embodiment is for making measurements based on reflections from wood.

本発明のさらに他の実施例は、受信アンテナ対
から検出器に到る経路(すなわち導波管等)の電
気的長さが異なるとき、一様な木材片に対向する
装置で180度位相差が得られるように送信周波数
を電子的に制御することによつて平衡状態が保た
れることを特徴とする。アンテナの間隔が若干異
なつたり、例えば温度変化に起因して経路の電気
的長さが変化するために一様な板が不平衡になつ
た場合でも、送信周波数が例えば電子的に連続的
に少しだけ変化されて平衡を保つことができる。
Yet another embodiment of the invention provides a device facing a uniform piece of wood with a 180 degree phase difference when the electrical lengths of the paths (i.e., waveguides, etc.) from the receiving antenna pair to the detector are different. A balanced state is maintained by electronically controlling the transmission frequency so as to obtain . Even if a uniform plate becomes unbalanced due to slightly different spacing of the antennas or changes in the electrical length of the path, e.g. due to temperature changes, the transmitted frequency can be e.g. Balance can be maintained with only small changes.

本発明の他の実施例は、送信アンテナが2個設
けられてこれらの送信アンテナ対からのマイクロ
波は互いに180度の位相差を有し、該2個の送信
アンテナの発信エネルギによつて受信アンテナ中
に生じる検出量は平衡状態で零出力として得ら
れ、いずれかの送信アンテナに対向して節が在る
と零とは異なる出力が得られることを特徴とす
る。したがつて、装置は前述と同様に動作しマイ
クロ波は反対方向に伝播する。この実施例は、マ
イクロ波エネルギが1対のアンテナから送信さ
れ、この対に関し対称的に配置されたアンテナで
受信される場合に好適である。鋸で挽き出された
木材を透過するマイクロ波エネルギを用いて測定
するモードでは、この理由により、送信アンテナ
を木材の片側に所望なだけ接近して配置し受信ア
ンテナを他の側で該送信アンテナ対の中間点に配
置する。木材からの反射マイクロ波エネルギを用
いる測定方法では、受信アンテナを2つの送信ア
ンテナの間に適当な仕方で配置する。送信アンテ
ナ対が放射するマイクロ波エネルギは180度位相
差を有するから、一様な木材に対し受信アンテナ
には零出力が得られる。
In another embodiment of the present invention, two transmitting antennas are provided, the microwaves from the pair of transmitting antennas have a phase difference of 180 degrees from each other, and the microwaves are received by the transmitted energy of the two transmitting antennas. The detected amount generated in the antenna is obtained as a zero output in a balanced state, and if there is a node facing any of the transmitting antennas, an output different from zero is obtained. Therefore, the device operates as before and the microwaves propagate in the opposite direction. This embodiment is suitable when the microwave energy is transmitted from a pair of antennas and received by antennas arranged symmetrically with respect to the pair. For this reason, in the mode of measurement using microwave energy transmitted through sawn wood, the transmitting antenna is placed as close as desired to one side of the wood and the receiving antenna is connected to the transmitting antenna on the other side. Place it at the midpoint of the pair. In the measurement method using reflected microwave energy from wood, a receiving antenna is placed in a suitable manner between two transmitting antennas. Since the microwave energy radiated by the transmitting antenna pair has a 180 degree phase difference, zero power is obtained at the receiving antenna for a uniform piece of wood.

発振器もしくは相当部材から供給されるマイク
ロ波エネルギは異なつた送信アンテナに分配され
180度もしくは180度の奇数倍の位相差を生じる伝
送路は異なるアンテナに対し異なる長さを有す
る。あるいは、他のモードでは前記位相差をアン
テナ対が放射するマイクロ波エネルギに持たせ
る。このような位相差を持たせるための別の実施
例は、上述の種々の実施例を参照して可能な態様
を考えてみるとき、受信器側で位相差を生じさせ
たのと同様にして実現できる。前記上述の種々の
実施例で位相差を送信アンテナ側で生じさせるよ
うに変形することは当業者には容易なことであ
る。
Microwave energy supplied by an oscillator or equivalent is distributed to different transmitting antennas.
The transmission path that produces a phase difference of 180 degrees or an odd multiple of 180 degrees has different lengths for different antennas. Alternatively, in other modes, the phase difference is caused by the microwave energy radiated by the antenna pair. Another embodiment for creating such a phase difference, when considering possible aspects with reference to the various embodiments described above, can be found in the same way as creating the phase difference on the receiver side. realizable. It will be easy for those skilled in the art to modify the various embodiments described above so that a phase difference is generated on the transmitting antenna side.

本発明のさらに他の実施例は、アンテナ対を構
成する第1、第2のアンテナが相互に対称でかつ
装置の第3アンテナおよび試料の主寸法に対して
傾斜して設けられ、これにより偏波方向の相異に
起因して生じる試料からのマイクロ波範囲信号の
位相差あるいは振幅差またはその両方によつて木
目方向の主寸法方向からのずれ量を示すようにし
たことを特徴とする。したがつて、この実施例に
よれば、木目の方向を明らかにして木材の区別け
をなし得る。例えば板のような木材片をアンテナ
の作用域で通過させた直後に区別けしたり、木材
の価値の高い節なし部を分離したり探し出したり
する自動切断が可能となる。零出力は、板が一様
でかつ各領域で木目が真直であることを示す。
Yet another embodiment of the invention provides that the first and second antennas constituting the antenna pair are provided symmetrically with respect to each other and inclined with respect to the third antenna of the apparatus and the main dimension of the sample, whereby the The present invention is characterized in that the amount of deviation of the grain direction from the main dimension direction is indicated by the phase difference or amplitude difference or both of the microwave range signals from the sample caused by the difference in wave direction. Therefore, according to this embodiment, the direction of the wood grain can be clarified and the wood can be distinguished. It is possible, for example, to differentiate pieces of wood, such as boards, immediately after they have passed through the antenna's active area, or to perform automatic cutting to separate and locate valuable joints in the wood. Zero output indicates that the board is uniform and the grain is straight in each area.

アンテナ対を板および第3アンテナの方向に対
して対称かつ傾斜させて取り付ける角度は45度と
すると好適である。
It is preferable that the angle at which the antenna pair is attached symmetrically and obliquely to the direction of the plate and the third antenna is 45 degrees.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は本発明の装置の受信アンテナ
の一実施例を示す図、第3図、第4図は本発明の
装置の受信アンテナの他の実施例を示す図、第5
図から第7図は受信アンテナの各種実施例を示す
図、第8図、第9図は送信アンテナと受信アンテ
ナを単一の装置とした構成した本発明の別の実施
例を示す図、第10図は木目方向の測定に適用し
た本発明装置の実施例を示す図である。
1 and 2 are diagrams showing one embodiment of the receiving antenna of the device of the present invention, FIGS. 3 and 4 are diagrams showing other embodiments of the receiving antenna of the device of the present invention, and FIG.
7 to 7 are diagrams showing various embodiments of receiving antennas, FIGS. 8 and 9 are diagrams showing other embodiments of the present invention in which a transmitting antenna and a receiving antenna are configured as a single device, and FIGS. FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of the device of the present invention applied to the measurement of the grain direction.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 マイクロ波送信用の1個の送信アンテナおよ
び近接して配置された受信用の2個のアンテナか
らなる受信アンテナ対を有する送受信アンテナ装
置、あるいは該送受信アンテナ装置を複数個組み
合わせた送受信アンテナ装置群を備え、前記送信
アンテナより発射され被観測木材を透過しあるい
は該木材から反射され、前記送受信アンテナ装置
または送受信アンテナ装置群の受信アンテナ対に
よつて受信されたマイクロ波の振幅、強度、およ
び位相のうちの少なくとも1つにおいて所定の大
きさの急激な変化が生じたときに前記木材の節の
存在を感知して木材の区分けを行なう木材観測装
置であつて、前記受信アンテナ対の2つのアンテ
ナによつて受信された各マイクロ波を180度の位
相差をもつて重ね合せ、その重ね合されたマイク
ロ波を検出器で検出し、前記受信アンテナ対の2
つのアンテナの何れもが被観測木材の節のない部
分に対向しているときには前記検出器からの出力
が実質的に零である平衡状態を示し、前記受信ア
ンテナ対の何れか一方のアンテナが被観測木材の
節に対向しているときには前記検出器からの出力
が零とは異なる値を示すことによつて節の存在を
検出するようにしたことを特徴とする、マイクロ
波による木材観測装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の装置におい
て、前記受信アンテナ対は、導波管11によつて
構成され、該導波管11はその前端部分が隔離材
13によりH面で2分割され2個の別個の導波管
部分として前記受信アンテナ対をなすとともに前
記検出器12の前方で互いに連通するように形成
されていて、前記2個の導波管部分のうちの一方
には遅延部材14が設けてあつて該遅延部材14
の電気的性質および長さにより該一方の導波管部
分中を伝わるマイクロ波を他方の導波管部分中を
伝わるマイクロ波に対して180度もしくは、180度
の奇数倍だけ遅延させることにより前記180度の
位相差を得るよう構成したことを特徴とするマイ
クロ波による木材観測装置。 3 特許請求の範囲第1項に記載の装置におい
て、前記受信アンテナ対は、異なる長さの導波
管、同軸ケーブル、あるいはその他の伝送経路を
用いて前記検出器12へ接続し、各受信アンテナ
から該検出器へ至る電気的長さの差が測定マイク
ロ波の半波長の奇数倍であるように設定すること
によつて前記180度の位相差を得るよう構成した
ことを特徴とするマイクロ波による木材観測装
置。 4 特許請求の範囲第1項に記載の装置におい
て、前記180度の位相差は、前記受信アンテナ対
を、導波管を用いてE面内におけるT型接続点の
直列分岐における前記検出器に接続し、各アンテ
ナから該接続点に至る導波管の電気的長さが等し
いか波長の整数倍だけ異なるようにすることによ
つて前記180度の位相差を得るよう構成したこと
を特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 5 特許請求の範囲第1項、第3項または第4項
に記載の装置において、前記送信アンテナ21と
前記受信アンテナ対22,23とは被観測木材の
同一側に設けられ、該受信アンテナ対の2つのア
ンテナは前記送信アンテナに関して対称に該送信
アンテナの両側に設けられていることを特徴とす
るマイクロ波による木材観測装置。 6 特許請求の範囲第1項、第3項または第5項
に記載の装置において、前記受信アンテナ対から
前記検出器12に至る導波管あるいは伝送経過が
電気的に異なる長さを有するとき、一様な木材に
対して前記180度位相差が得られるようにマイク
ロ波周波数を電子的に制御することによつて平衡
位置が保たれるよう構成したことを特徴とするマ
イクロ波による木材観測装置。 7 特許請求の範囲第1項および第3項から第6
項の内いずれか1項に記載の装置において、前記
受信アンテナ対を構成する第1と第2のアンテナ
29,30が相互に対称でかつ前記送信用の第3
アンテナ31および被観測木材の主面に対して傾
斜して設けられ、これにより前記第1と第2のア
ンテナの偏波方向の相違に起因して生じる被観測
木材からのマイクロ波の位相差あるいは振幅差ま
たはその両方によつて木目方向の主面方向からの
ずれ量を示すよう構成したことを特徴とするマイ
クロ波による木材観測装置。 8 特許請求の範囲第7項に記載の装置におい
て、前記受信アンテナ対29,30を被観測木材
32および第3アンテナ31の方向に対して対称
かつ傾斜させて取り付ける角度は45度であること
を特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 9 特許請求の範囲第7項または第8項に記載の
装置において、前記第1、第2、および第3のア
ンテナ29,30,31はホーンアンテナである
ことを特徴とするマイクロ波による木材観測装
置。 10 近接して配置されたマイクロ波送信用の2
個のアンテナからなる送信アンテナ対および受信
用の1個のアンテナを有する送受信アンテナ装
置、あるいは該送受信アンテナ装置を複数個組み
合わせた送受信アンテナ装置群を備え、前記送信
アンテナ対の2つのアンテナより発射され被観測
木材を透過しあるいは該木材から反射され、前記
受信アンテナによつて受信されたマイクロ波の振
幅、強度、および位相のうちの少なくとも1つに
おいて所定の大きさの急激な変化が生じたときに
前記木材の節の存在を感知して木材の区分けを行
なう木材観測装置であつて、前記送信アンテナ対
のそれぞれのアンテナから180゜の位相差をもつ
て発射されたマイクロ波を前記受信アンテナによ
つて同時に受波したものを検出器で検出し、前記
送信アンテナ対の2つのアンテナの何れもが被観
測木材の節のない部分に対向しているときには前
記検出器からの出力が実質的に零である平衡状態
を示し、前記送信アンテナ対の何れか一方のアン
テナが被観測木材の節に対向しているときには前
記検出器からの出力が零とは異なる値を示すこと
によつて節の存在を検出するようにしたことを特
徴とする、マイクロ波による木材観測装置。 11 特許請求の範囲第10項に記載の装置にお
いて、前記送信アンテナ対は、導波管によつて構
成され、該導波管はその前端部分が隔離材によつ
てH面で2分割され2個の別個の導波管部分とし
て前記送信アンテナ対をなすとともに該送信アン
テナ対へのマイクロ波の送信部の前方で互いに連
通するように形成されていて、前記2個の導波管
部分のうちの一方には遅延部材が設けられ、該部
材の電気的性質および長さにより該一方の導波管
部分中を伝わるマイクロ波を他方の導波管部分を
伝わるマイクロ波に対して180度もしくは180度の
奇数倍だけ遅延させることにより前記180度の位
相差を得るよう構成したことを特徴とするマイク
ロ波による木材観測装置。 12 特許請求の範囲第10項に記載の装置にお
いて、前記送信アンテナ対は、異なる長さの導波
管、同軸ケーブル、あるいはその他の伝送経路を
用いて共通の発振器に接続し、各送信アンテナか
ら該発振器に至る電気的長さの差が測定マイクロ
波における半波長の奇数倍であるように設定する
ことによつて前記180度の位相差を得るよう構成
したことを特徴とするマイクロ波による木材観測
装置。 13 特許請求の範囲第10項に記載の装置にお
いて、前記180度の位相差は、前記送信アンテナ
対を、導波管を用いてE面内におけるT型接続を
介して前記発振器に接続し、各送信アンテナから
前記T型接続までの電気的長さを互いに等しくす
るか波長の整数倍だけ異なるようにすることによ
つて前記180度の位相差を得るよう構成したこと
を特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 14 特許請求の範囲第10項、第12項または
第13項に記載の装置において、前記送信アンテ
ナ対と前記受信アンテナとは被観測木材の同一側
に設けられ、該送信アンテナ対の2つのアンテナ
は該受信アンテナに関して対称に該受信アンテナ
の両側に配設されていることを特徴とするマイク
ロ波による木材観測装置。 15 特許請求の範囲第10項、第12項または
第14項に記載の装置において、前記発振器から
前記送信アンテナ対の2つのアンテナに至る各経
路の電気的長さが異なるとき、一様な木材で前記
180度の位相差が得られるように送信マイクロ波
周波数を電子的に制御することによつて平衡状態
が保たれるよう構成したことを特徴とするマイク
ロ波による木材観測装置。 16 特許請求の範囲第10項および第12項か
ら第15項の内いずれか1項に記載の装置におい
て、前記送信アンテナ対を構成する第1と第2の
アンテナ29,30が相互に対称でかつ前記受信
用の第3アンテナ31および被観測木材の主面に
対して傾斜して設けられ、これにより前記第1と
第2のアンテナの偏波方向の相違に起因して生じ
る被観測木材からのマイクロ波の位相差あるいは
振幅差またはその両方によつて木目方向の主面方
向からのずれ量を示すよう構成したことを特徴と
するマイクロ波による木材観測装置。 17 特許請求の範囲第16項に記載の装置にお
いて、前記送信アンテナ対29,30を被観測木
材32および第3アンテナ31の方向に対して対
称かつ傾斜させて取り付ける角度は45度であるこ
とを特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 18 特許請求の範囲第16項または第17項に
記載の装置において、前記第1、第2、および第
3のアンテナ29,30,31はホーンアンテナ
であることを特徴とするマイクロ波による木材観
測装置。
[Claims] 1. A transmitting/receiving antenna device having a receiving antenna pair consisting of one transmitting antenna for microwave transmission and two receiving antennas arranged close to each other, or a plurality of such transmitting/receiving antenna devices. A combination of transmitting/receiving antenna devices is provided, and microwaves emitted from the transmitting antenna, transmitted through or reflected from the wood to be observed, and received by the receiving antenna pair of the transmitting/receiving antenna device or the transmitting/receiving antenna device group. A wood observation device that classifies wood by sensing the presence of knots in the wood when a sudden change of a predetermined magnitude occurs in at least one of amplitude, intensity, and phase, the receiving device The microwaves received by the two antennas of the antenna pair are superimposed with a phase difference of 180 degrees, the superimposed microwaves are detected by a detector, and the microwaves received by the two antennas of the receiving antenna pair are detected by a detector.
When either of the two receiving antennas is facing a solid part of the wood to be observed, the output from the detector is substantially zero, indicating an equilibrium state; A wood observation device using microwaves, characterized in that when facing a knot in observed wood, the presence of a knot is detected by the output from the detector showing a value different from zero. 2. In the device according to claim 1, the receiving antenna pair is constituted by a waveguide 11, and the front end portion of the waveguide 11 is divided into two by a separating material 13 in the H plane. Two separate waveguide sections are formed to form the receiving antenna pair and communicate with each other in front of the detector 12, one of the two waveguide sections having a delay member. 14 is provided, the delay member 14
By delaying the microwaves propagating in one waveguide section by 180 degrees or an odd multiple of 180 degrees with respect to the microwaves propagating in the other waveguide section, depending on the electrical properties and length of the waveguide section. A microwave wood observation device characterized by being configured to obtain a phase difference of 180 degrees. 3. The apparatus of claim 1, wherein the receiving antenna pairs are connected to the detector 12 using waveguides, coaxial cables, or other transmission paths of different lengths, and each receiving antenna pair is A microwave characterized in that the 180 degree phase difference is obtained by setting the electrical length difference from the microwave to the detector to be an odd multiple of a half wavelength of the microwave to be measured. Wood observation device by. 4. The device according to claim 1, wherein the 180 degree phase difference connects the receiving antenna pair to the detector in a series branch of a T-shaped junction in the E plane using a waveguide. The 180 degree phase difference is obtained by connecting the antennas and making sure that the electrical lengths of the waveguides from each antenna to the connection point are equal or different by an integral multiple of the wavelength. A microwave-based wood observation device. 5. In the device according to claim 1, 3, or 4, the transmitting antenna 21 and the receiving antenna pair 22, 23 are provided on the same side of the observed wood, and the receiving antenna pair A wood observation device using microwaves, characterized in that the two antennas are symmetrically provided on both sides of the transmitting antenna. 6. In the device according to claim 1, 3, or 5, when the waveguides or transmission paths from the receiving antenna pair to the detector 12 have electrically different lengths, A wood observation device using microwaves, characterized in that it is configured to maintain an equilibrium position by electronically controlling the microwave frequency so that the 180 degree phase difference is obtained for uniform wood. . 7 Claims 1 and 3 to 6
In the apparatus according to any one of the above items, the first and second antennas 29 and 30 constituting the receiving antenna pair are symmetrical to each other, and the third antenna for transmitting
The antenna 31 is provided at an angle with respect to the main plane of the observed wood, thereby eliminating the phase difference between the microwaves from the observed wood caused by the difference in polarization direction between the first and second antennas. 1. A microwave-based wood observation device, characterized in that it is configured to indicate the amount of deviation of the grain direction from the main surface direction by an amplitude difference or both. 8. In the device set forth in claim 7, the receiving antenna pair 29, 30 is installed symmetrically and obliquely with respect to the direction of the observed wood 32 and the third antenna 31 at an angle of 45 degrees. A characteristic microwave wood observation device. 9. Wood observation using microwaves in the apparatus according to claim 7 or 8, wherein the first, second, and third antennas 29, 30, and 31 are horn antennas. Device. 10 2 for microwave transmission placed in close proximity
A transmitting/receiving antenna device having a transmitting antenna pair consisting of two antennas and one receiving antenna, or a transmitting/receiving antenna device group combining a plurality of such transmitting/receiving antenna devices. When a sudden change of a predetermined magnitude occurs in at least one of the amplitude, intensity, and phase of the microwave transmitted through or reflected from the observed wood and received by the receiving antenna. The wood observation device detects the presence of knots in the wood to classify the wood, and the device sends microwaves emitted from each antenna of the pair of transmitting antennas with a phase difference of 180° to the receiving antenna. Therefore, when the simultaneously received waves are detected by a detector, and both of the two antennas of the transmitting antenna pair are facing a knotless part of the wood to be observed, the output from the detector is substantially The output from the detector exhibits a value different from zero when one of the antennas of the pair of transmitting antennas is facing the node of the observed wood. A microwave-based wood observation device characterized by detecting the presence of wood. 11. In the device according to claim 10, the transmitting antenna pair is constituted by a waveguide, and the front end portion of the waveguide is divided into two in the H plane by a separating material. The two separate waveguide sections are formed so as to form the transmitting antenna pair and to communicate with each other in front of the microwave transmitting section to the transmitting antenna pair, and one of the two waveguide sections A delay member is provided on one side of the waveguide, and depending on the electrical properties and length of the member, the microwave propagating in the one waveguide section is delayed by 180 degrees or 180 degrees with respect to the microwave propagating in the other waveguide section. A wood observation device using microwaves, characterized in that the device is configured to obtain the phase difference of 180 degrees by delaying by an odd number of degrees. 12. The apparatus of claim 10, wherein the pair of transmitting antennas are connected to a common oscillator using waveguides, coaxial cables, or other transmission paths of different lengths, and Microwave-generated wood characterized in that the 180 degree phase difference is obtained by setting the electrical length difference to the oscillator to be an odd multiple of a half wavelength of the measurement microwave. Observation equipment. 13. The apparatus of claim 10, wherein the 180 degree phase difference is achieved by connecting the transmitting antenna pair to the oscillator via a T-type connection in the E plane using a waveguide; A microwave characterized in that the electrical length from each transmitting antenna to the T-type connection is made equal to each other or different by an integral multiple of a wavelength to obtain the 180 degree phase difference. Wood observation device by. 14. In the device according to claim 10, 12, or 13, the transmitting antenna pair and the receiving antenna are provided on the same side of the observed wood, and the two antennas of the transmitting antenna pair A wood observation device using microwaves, characterized in that the antennas are arranged symmetrically on both sides of the receiving antenna. 15. In the device according to claim 10, 12 or 14, when each path from the oscillator to the two antennas of the transmitting antenna pair has a different electrical length, In the above
A microwave-based wood observation device characterized by being configured so that an equilibrium state is maintained by electronically controlling the transmitting microwave frequency so as to obtain a phase difference of 180 degrees. 16. In the device according to any one of claims 10 and 12 to 15, the first and second antennas 29 and 30 constituting the transmitting antenna pair are symmetrical to each other. and is provided at an angle with respect to the third reception antenna 31 and the main surface of the observed wood, thereby preventing the observed wood from being generated due to the difference in polarization direction between the first and second antennas. 1. A wood observation device using microwaves, characterized in that the device is configured to indicate the amount of deviation of the direction of the wood grain from the direction of the principal surface by the phase difference or amplitude difference or both of the microwaves. 17. In the device according to claim 16, the transmitting antenna pair 29, 30 is installed symmetrically and obliquely with respect to the direction of the observed wood 32 and the third antenna 31 at an angle of 45 degrees. A characteristic microwave wood observation device. 18. Wood observation using microwaves in the apparatus according to claim 16 or 17, wherein the first, second, and third antennas 29, 30, and 31 are horn antennas. Device.
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