JPS6321584A - マイクロ波レ−ダレベル測定装置 - Google Patents

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 この発明はマイクロ波の周波数を時間的に変調して送信
し、測定対象物からの反射波と混合検波することにより
ビート信号を検出し、その位相変化より測定対象物まで
のレベルを測定する装置に関する。

従来技術 一般に高温、多粉塵の悪環境下において、測定対象のレ
ベルを高精度で測定する方法としてマイクロ波を用いた
ＦＭ（周波数変調）レーダが用いられる。ＦＭレーダに
よる測定において測定対象物のマイクロ波反射率が非常
に小さい場合や測定距離が大きい場合には、反射波振幅
が小さくなり、その結果ビート信号振幅が小さくなる。

このような条件では、マイクロ波回路内部で生じる不要
反射波が大きな雑音となり、測定精度に影響を与える。

この種のＦＭレーダを用いたレベル測定装置は第２図に
示す構成を有し、アンテナ１はレベルを測定しようとす
る、たとえば転炉内の溶銑の上方から該溶銑の上面に向
けられておりマイクロ波がこのアンテナｌから溶銑に向
けて発射される。マイクロ波反射率２から出力されるマ
イクロ波はマジックＴ３を介してアンテナｌに送られ、
アンテナｌから放射されるマイクロ波は測定対象に当た
って反射され、その反射波はアンチ＋１で受けられてマ
ジックＴ３に入り送信波と反射波が混合され検波器４で
検波され、送信波と受信波とのビートが得られる。この
ビートを増幅器５で適宜増幅し、そのビート波から測距
回路６で測定対象とアンテナｌとの間の距離を演算する
。

第３図は第２図の詳細な回路図であり周波数変調された
マイクロ波が発振器２よりマイクロ波回路３０内のサー
キュレータ１２を経由し、アンテナｌより送信され、測
定対象Ａからの反射波はアンテナ１、サーキュレータ１
２を経由しミキサ１３へ導かれる。一方、送信波の一部
は、図において下の回路を通り、サーキュレータ！２、
可変減衰器１４を経由しミキサ！３へ導かれ、上記反射
波と混合検波される。通常、ミキサＩ３として平衡混合
器を使用し、マイクロ波発振器のＡＭ雑音を抑制し、可
変減衰器１４、短絡器を使用して、ミキサへ入る信号の
振幅と位相を調整できる構造としている。しかしながら
上述の回路構成では、マイクロ波回路内部で生じる不要
な反射波を抑制することは以下の理由で困難である。

従来技術のマイクロ波回路において、不要反射の原因は
、送信波・受信波の方向を制御する素子であるサーキュ
レータ１２における信号の漏れｂとアンテナｌでの不整
合における反射波ａである。

これらは、測定対象による反射波と同じ入力端よリミキ
サに入力されるので、他方端より入る送信波の一部と混
合検波した場合、平衡混合器内の２つの検波器に生じる
不要信号は、測定対象物からの反射波に・よるビート信
号と同じ逆相の関係となり、その結果、打消されること
なく残留する。

平衡混合器は第４図に示すように、分波回路素子である
マジックＴと２つの検波器より成る。マジックＴには４
つの端子があり、その２つにＲＰ倍信号測定信号：第３
図では測定対象物からの反射波を含む）とＬＯ倍信号基
準信号；第３図では送信波の一部に相当する）を入力し
、残りの２つの端子に検波器を設ける。図のように構成
すれば、　　　一方の検波器にはＲＦ倍信号ＬＯ倍信号
同相に、また他方では逆相に入力されることとなり、両
信号を減算することにより、ＬＯ倍信号含まれる発振器
のＡＭ雑音を除去する効果がある。

従来技術では第３図ａ、ｂの不要信号は、測定対象物か
らの反射波と２つの同じＲＦ倍信号含まれるので除去さ
れず残留する。

発明が解決すべき課題 上述の従来の送・受信兼用アンテナを使用したＦＭレー
ダ方式のレベル計ではアンテナでの不整合による反射波
と、送信波と受信波の分離を行う回路素子での漏れによ
る信号波が存在する為、不要なビート信号を発生し、測
定対象からの反射波によるビート信号の分離を妨げ、レ
ベル測定精度を悪化させていた。

この発明は前述の不要ビート信号による影響を除去し、
送信波と受信波とのビート信号の振幅が小さい場合でも
上述の不要なビート信号による悪影響がなく高い精度で
測定対象のレベルを表す信号を得ることのできる測定装
置を提供することを目的とするものである。

課題を解決する手段 この発明のマイクロ波レーダレベル測定装置は送・受信
兼用アンテナを使用したマイクロ波レーダレベル測定装
置において、送・受信波分波回路素子とアンテナ間長に
アンテナ長を加えた長さの導波回路と、受信信号に混入
する雑音信号と同じ位相をもつ補正信号を生成する補正
回路と、受信信号から補正信号を減算することにより不
要信号を除去する回路とを備えたことを特徴とする。

実施例 以下にこの発明を一実施例について説明する。

第１図において、２０は第２図に示した測定装置におけ
るマイクロ波発振器２とフジ１２１回路３との間にある
導波管２１に設けた方向性結合器であり、この方向性結
合器２０により送信マイクロ波の一部を取り出して、補
正回路２４内のフジ１２１回路２３に供給する。フジ１
２１回路２３には導波管２５を介して可動短絡板２６が
結合されており、この導波管２５の長さは測定装置にお
けるアンテナｌの長さとアンテナｌとフジ１２１回路３
との間の長さを加えた長さに等しくしている。

フジ１２１回路２３の出力はＦ’Ｍ検波器２７に印加さ
れ、この検波器２７により、前述の不要信号と同じ周期
をもつビート信号を得るように構成されろ。

検波器２７の出力は増幅器２８を介して減算器２９に接
続されている。

一方測定装置の増幅器５の出力は減算器２９に接続され
る。減算器２９の出力はレベル演算回路６に接続される
。

上述の構成において、測定対象のレベルを測定すると第
２図と第３図に示した回路の動作と同じ動作によって検
波器４には測定対象のレベル高さを表す信号と上述の不
要信号とを含むビート信号が得られる。

一方マイクロ波発振器２で発振した送信波は方向性結合
器２０によりその一部を補正回路２４へ導かれる。

７２１２１回路２３と検波器２７とにより前記不要信号
と同じ周期をもつビート信号が得られる。

なおこの補正信号の位相を、可動短絡板２６により前記
雑音信号と同位相に調整する。両横波器４．２７に生じ
た信号は、増幅器５．２８へ入力される。ここで補正信
号の振幅を増幅器により信号と同振幅になるように調整
する。両増幅器の出力は減算器２９に入力され、受信信
号より不要信号が除去され、測定対象物からの反射波に
よるビート信号の不要信号に対する比を向上する。減算
器２９の出力は、距離演算回路６へ入り、たとえば（ｉ
）ビート信号の周ａ廁定を行う回路、或いは（ＩＩ）位
相変調回路とカウンタ回路からビート信号の零交差点数
をカウントする回路等により測定距離データが出力され
る。

なお７２１２１回路２３は第３図に示した７２１２１回
路と同じである。更に７２１２１回路としてはサーキュ
レータをｆｑ用してもよい。

なお、マイクロ波ＦＭレーダを用いたレベル計等におい
て測定対象物からの反射波によるビート信号のレーダ回
路内の不要信号に対する比を向上させることは、測定精
度をあげる為の重要なことである。ビート信号振幅は、
送信パワーやアンテナ利得等レーダの特性や測定距離、
測定対象の反射率等に依存するが、設備上及び測定上制
限され、特に転炉内の溶銑等のレベル計へ適用する場合
信号は非常に小さくなる。そこで上述の実施例に示すよ
うに補正回路２４によって不要信号のビート信号を作成
してＦＭレーダのマイクロ波回路内に生じろ不要反射に
よる不要信号を除去することにより上述の比を向上し、
測距精度を向上させる。

発明の効果 以上詳述したようにこの発明は不要信号のヒート信号を
作る補正回路を設けて測定対象からの反射波によるビー
ト信号から不要信号のビート信号を除去するようにした
ので反射波による正規のビート信号のレーダ回路内の不
要信号に対する比を向上させることができ測定対象のレ
ベルを正確に測定できるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来の測定装置の一例を示すブロック図、第３図は第
２図の回路の詳細な回路図、第４図は第３図の回路の７
２１２１回路の動作を示す図面である。 Ｉ・・・アンテナ、　　２・・・マイクロ波発振器、　
　３・・・７２１２１回路、　４・・・検波器、　６・
・・レベル演算回路、　　２０・・・方向性結合器、　
　２３．・、７２１２１回路、　２４・・・補正回路、
　２９・・・減算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送・受信兼用アンテナを使用したマイクロ波レー
   ダレベル測定装置において、 送・受信波分波回路素子とアンテナ間長にアンテナ長を
   加えた長さの導波回路と、受信信号に混入する雑音信号
   と同じ位相をもつ補正信号を生成する補正回路と、受信
   信号から補正信号を減算することにより不要信号を除去
   する回路とを備えたことを特徴とするマイクロ波レーダ
   レベル測定装置。