JPWO2019102586A1 - 温度検出装置および温度検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る温度検出装置の構成を示すブロック図である。
図2は、本発明の実施の形態2に係る温度検出装置における検出処理部20の構成の一部を示すブロック図である。本実施の形態2に係る温度検出装置の全体の構成は、基本的に、図1に示す構成と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。本実施の形態2においては、検出処理部20の受信部6Aが応答電波の振幅のみを算出する。
図4は、本発明の実施の形態3に係る温度検出装置における検出処理部20の構成の一部を示すブロック図である。本実施の形態3に係る温度検出装置の全体の構成は、基本的に、図1に示す構成と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。本実施の形態3においては、検出処理部20の受信部6Bが応答電波の直交位相振幅のみを算出する。
図6は、本発明の実施の形態4に係る温度検出装置における検出処理部20の構成の一部を示すブロック図である。本実施の形態4に係る温度検出装置の全体の構成は、基本的に、図1に示す構成と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。本実施の形態4においては、検出処理部20の受信部6Cが応答電波の位相のみを算出する。
本実施の形態5では、上記の実施の形態3に係る温度検出装置における応答電波のオフセット誤差を補正する方法について説明する。図8A〜図8Cは、本実施の形態5に係る応答電波のオフセット誤差を補正する方法を説明するための模式図である。図8A〜図8Cにおいて、縦軸は、応答電波の直交位相成分の振幅、すなわち、Q成分を示している。横軸は、応答電波の同相成分の振幅、すなわち、I成分を示している。Q成分とI成分とは、90°の位相差を持った直交波形である。
本発明の実施の形態6では、上記の実施の形態1,3,4に係る温度検出装置における応答電波のオフセット誤差を補正する方法について説明する。図9は、本実施の形態6に係る応答電波のオフセット誤差を補正する方法を説明するためのブロック図である。図9においては、送信部5と受信部6との間に、オフセット補正部101が設けられている。オフセット補正部101は、減衰器と移相器とを備えて構成される。
本発明の実施の形態7では、上記の実施の形態1および実施の形態4に係る温度検出装置における応答電波の位相を補正する方法について説明する。図10Aおよび図10Bは、本実施の形態7に係る応答電波の位相を補正する方法を説明するための模式図である。図10Aおよび図10Bにおいて、縦軸は、応答電波の直交位相成分の振幅、すなわち、Q成分を示している。横軸は、応答電波の同相成分の振幅、すなわち、I成分を示している。Q成分とI成分とは、90°の位相差を持った直交波形である。
本発明の実施の形態8においては、上記の実施の形態3に係る温度検出装置において、オフセット誤差・位相の影響を受けずに、応答電波の直交位相振幅の軌跡から被測定物の温度を検出する方法について説明する。図11Aは、本実施の形態8に係る温度検出の方法を説明するための模式図である。図11Aにおいて、縦軸は、応答電波の直交位相成分の振幅、すなわち、Q成分を示している。横軸は、応答電波の同相成分の振幅、すなわち、I成分を示している。Q成分とI成分とは、90°の位相差を持った直交波形である。
Claims (10)
- 被測定物の温度の検出時に、送信電波を送信しながら、前記送信電波に対応する応答電波を受信して、前記応答電波に基づいて、前記被測定物の温度が正常か異常かを検出する検出処理部と、
前記送信電波を受信して、前記送信電波に対する前記応答電波を送信する温度検知部と
を備え、
前記温度検知部は、
前記被測定物の温度に依存して変化する共振特性を有し、前記検出処理部からの前記送信電波によって励振されて前記送信電波に対する前記応答電波を、前記共振特性が反映された応答電波として生成する共振回路と、
前記共振回路で生成された前記応答電波を前記検出処理部に対して送信する第一アンテナと
を有し、
前記検出処理部は、
前記温度検知部に対して前記送信電波を送信するとともに、前記温度検知部からの前記応答電波を受信する、第二アンテナと、
前記第二アンテナから送信される前記送信電波を生成する送信部と、
前記第二アンテナにより受信された前記応答電波の振幅、位相、および、直交位相振幅のうちの少なくともいずれか1つを算出して算出結果として出力する受信部と、
前記受信部の前記算出結果に基づいて前記被測定物の温度
を予め決定してある温度と比較する判定部と
を有している、
温度検出装置。 - 前記送信部は、
前記送信電波として、前記被測定物の温度が予め設定された閾値温度未満の時の前記共振回路の共振周波数の値に相当する第一の搬送波周波数を有する第一の送信電波と、前記被測定物の温度が前記閾値温度より高い時の前記共振回路の共振周波数の値に相当する第二の搬送波周波数を有する第二の送信電波とを生成する局部発振器
を有し、
前記受信部は、
前記応答電波を前記第一の搬送波周波数および前記第二の搬送波周波数ごとに分離して、分離した前記応答電波を第一の応答電波および第二の応答電波としてそれぞれ出力する周波数分離器と、
前記周波数分離器から出力された前記第一の応答電波の振幅を算出する第一の振幅算出部と、
前記周波数分離器から出力された前記第二の応答電波の振幅を算出する第二の振幅算出部と
を有し、
前記判定部は、
前記第一の振幅算出部で算出された前記第一の応答電波の振幅が、前記第二の振幅算出部で算出された前記第二の応答電波の振幅よりも大きい場合に、前記被測定物の温度が前記閾値温度未満で正常であると判定し、
前記第一の振幅算出部で算出された前記第一の応答電波の振幅が、前記第二の振幅算出部で算出された前記第二の応答電波の振幅よりも小さい場合に、前記被測定物の温度が前記閾値温度以上で異常であると判定し、
前記第一の振幅算出部で算出された前記第一の応答電波の振幅と、前記第二の振幅算出部で算出された前記第二の応答電波の振幅との差が第1の閾値未満の場合に、前記被測定物の温度が前記閾値温度であると判定する、
請求項1に記載の温度検出装置。 - 前記送信部は、
前記被測定物の温度が、ある特定の温度の時の前記共振回路の共振周波数の値に相当する搬送波周波数を有する前記送信電波を生成する局部発振器
を有し、
前記受信部は、
前記送信部の前記局部発振器から入力される前記送信電波と、前記温度検知部から前記第二アンテナによって受信された前記応答電波とに基づいて、前記応答電波の直交位相振幅を算出する直交位相振幅算出部
を有し、
前記検出処理部は、
前記直交位相振幅算出部によって算出された前記応答電波の前記直交位相振幅と比較するための第2の閾値を記憶する記憶部
を有し、
前記判定部は、
前記直交位相振幅算出部によって算出された前記応答電波の前記直交位相振幅が、前記記憶部に記憶された前記第2の閾値未満の場合に、前記被測定物の温度が、前記ある特定の温度未満であると判定し、
前記直交位相振幅算出部によって算出された前記応答電波の前記直交位相振幅が、前記第2の閾値以上の場合に、前記被測定物の温度が、前記ある特定の温度以上であると判定する、
請求項1に記載の温度検出装置。 - 前記送信部は、
前記被測定物の温度が、ある特定の温度の時の前記共振回路の共振周波数の値に相当する搬送波周波数を有する前記送信電波を生成する局部発振器
を有し、
前記受信部は、
前記送信部の前記局部発振器から入力される前記送信電波と、前記温度検知部から前記第二アンテナによって受信された前記応答電波とに基づいて、前記応答電波の位相を算出する位相算出部
を有し、
前記検出処理部は、
前記位相算出部によって算出された前記応答電波の前記位相と比較するための第3の閾値を記憶する記憶部
を有し、
前記判定部は、
前記位相算出部によって算出された前記応答電波の前記位相が、前記記憶部に記憶された前記第3の閾値未満の場合に、前記被測定物の温度が、前記ある特定の温度未満であると判定し、
前記位相算出部によって算出された前記応答電波の前記位相が、前記第3の閾値以上の場合に、前記被測定物の温度が、前記ある特定の温度以上であると判定する、
請求項1に記載の温度検出装置。 - 前記送信部から前記受信部への漏洩電波によるオフセット誤差の値が予め既知の場合、
前記検出処理部は、
前記送信部の前記局部発振器と前記受信部との間に設けられ、前記オフセット誤差に基づいて、前記送信部の前記局部発振器から前記受信部に入力される前記送信電波の減衰量と位相とを調整するオフセット補正部
を有する、
請求項3または4に記載の温度検出装置。 - 送信電波を送信する第1の送信ステップと、
前記送信電波を受信して、前記送信電波により、被測定物の温度に依存して共振特性が変化する共振回路を励振する励振ステップと、
前記励振により前記共振回路が前記送信電波に対する応答電波を生成して、前記応答電波を送信する第2の送信ステップと、
前記応答電波を受信する受信ステップと、
受信した前記応答電波の振幅、位相、および、直交位相振幅の少なくともいずれか1つを算出して算出結果として出力する算出ステップと、
前記算出結果に基づいて前記被測定物の温度が正常か異常かを判定する判定ステップと
を備え、
前記第1の送信ステップにおける前記送信電波の送信と、前記受信ステップにおける前記応答電波の受信とが並行して行われる、
温度検出方法。 - 前記算出ステップは、
前記応答電波の前記直交位相振幅を算出し、
前記送信電波の送信開始時から送信終了時までの前記応答電波の前記直交位相振幅の軌跡をIQ平面上で求め、
前記軌跡の始点とI軸の原点との差に基づいて前記応答電波の前記直交位相振幅のオフセット誤差補正値を求め、
前記オフセット誤差補正値に基づいて前記応答電波の前記直交位相振幅のオフセット誤差を補正して、補正後の前記応答電波の前記直交位相振幅を前記算出結果として出力する、
請求項6に記載の温度検出方法。 - 前記算出ステップは、
前記応答電波の前記位相と前記直交位相振幅とを算出し、
前記送信電波の送信開始時から送信終了時までの前記応答電波の前記直交位相振幅の軌跡をIQ平面上で求め、
前記軌跡の向きとI軸の正方向との間の角度を求め、
前記角度に基づいて前記IQ平面の座標系を回転させて、前記軌跡の向きと前記I軸の正方向とを一致させることで、前記応答電波の前記位相を補正して、補正後の前記位相を前記算出結果として出力する、
請求項6に記載の温度検出方法。 - 前記算出ステップは、
前記応答電波の前記直交位相振幅を算出し、
前記送信電波の送信開始時から送信終了時までの前記応答電波の前記直交位相振幅の軌跡をIQ平面上で求め、
前記軌跡のうち、第1時刻から第2時刻までの前記軌跡を示す移動ベクトルv1と、第2時刻から一定時間経過した後の第3時刻から第4時刻までの前記軌跡を示す移動ベクトルv2との外積を求め、
前記外積に基づいて、前記応答電波の直交位相振幅を求め、前記算出結果として出力する、
請求項6に記載の温度検出方法。 - 前記算出ステップは、
前記応答電波の前記直交位相振幅を算出し、
前記送信電波の送信開始時から送信終了時までの前記応答電波の前記直交位相振幅の軌跡をIQ平面上で求め、
前記軌跡のうち、第1時刻から第2時刻までの前記軌跡を示す移動ベクトルv1と、第2時刻から一定時間経過した後の第3時刻から第4時刻までの前記軌跡を示す移動ベクトルv2との成す角度を求め、
前記角度に基づいて、前記応答電波の位相を求め、前記算出結果として出力する、
請求項6に記載の温度検出方法。
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