KR100799275B1 - 거리측정장치, 거리측정설비 및 거리측정방법 - Google Patents

거리측정장치, 거리측정설비 및 거리측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 거리측정장치는, 측정대상(M)까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치(10)로서, 측정장치(10)가, 출력신호의 주파수가 가변인 발신원(11)과, 발신원(11)으로부터 출력된 출력신호의 주파수와 동일 주파수를 가지는 전자파를 방출하는 송신수단(12)과, 송신수단(12)과 측정대상(M) 사이에 설치되고, 송신수단(12)과 측정대상(M)의 사이에 형성되는 정재파(S)의 진폭을 검지하고, 검출신호를 출력하는 검출수단(13)과, 출력신호의 주파수에 대한 검출신호의 값을 나타내는 검출신호함수를 형성하고, 그 주기로부터 검출수단(13)과 측정대상(M) 사이의 거리를 산출하는 신호처리기(14)로 이루어진다.

Description

거리측정장치, 거리측정설비 및 거리측정방법{Distance measuring device, distance measuring equipment and distance measuring method}
본 발명은, 거리측정장치에 관한 것이다.
안테나나 발광기로부터 발신된 전파나 광(光) 등의 파(波)(진행파)는, 그 진행방향에 측정대상이 있으면, 그 측정대상에서 반사하여 진행파와 역방향으로 진행하는 반사파가 된다. 이 때문에, 안테나 등으로부터 연속하여 전파 등을 출력하면, 진행파와 반사파가 간섭하여, 안테나와 측정대상 사이에는 정재파가 형성된다. 본 발명은 상기와 같은 정재파를 이용하여, 측정대상까지의 거리를 측정하는 거리측정장치, 거리측정설비 및 거리측정방법에 관한 것이다.
전파를 이용한 거리측정장치로서는, 마이크로파나 밀리미터파를 이용한 전파레이더가 일반적으로 잘 알려져 있다. 전파레이더는 방식에 따라서 펄스레이더, FMCW레이더 등으로 나누어진다. 또한, 최근에는 스펙트럼 확산 레이더 혹은 CDMA레이더도 볼 수 있다.
펄스레이더는, 펄스신호를 발신한 다음 그것이 측정대상에서 반사하여 돌아올 때까지의 시간을 계측함으로써 측정대상까지의 거리를 구하는 것이다. 또한, 스펙트럼 확산 레이더나 CDMA레이더도 기본적으로는 펄스레이더와 마찬가지로, 측정 대상까지의 왕복 전파시간에 근거하여 거리를 측정하는 것이다.
FMCW레이더는, 주파수 소인(掃引; sweep)한 연속파를 발신하여 발신신호와 반사신호의 주파수 차이로부터 측정대상까지의 거리를 구하는 것이다. 이 방식은 측정대상의 이동속도도 동시에 측정할 수 있다는 특징이 있다.
그런데, 이들 레이더에서는 일반적으로 근거리의 측정이 어렵고, 최소탐지거리는 수10m 이상이라는 문제가 있다.
또한, 그밖의 레이더로서는 도플러 레이더가 있고, 이 도플러 레이더는 구조가 간단하고 근거리대상의 측정도 가능하지만, 정지하고 있는 측정대상까지의 거리를 측정할 수는 없다는 문제가 있다.
더욱이, 종래의 레이더에서는, 복수의 레이더를 근처에서 동시에 사용한 경우, 수신기가 다른 레이더로부터 발신된 신호를 수신하는 것을 피하는 수단이 없어서, 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정을 할 수 없게 되는 문제가 있다.
한편, 현재 차량에 대한 장애물, 특히 보행자와의 충돌을 회피하기 위하여, 장애물을 검출하고, 그 장애물과 차량 사이의 거리를 측정하는 차량탑재 레이더가 검토되고 있다. 이 차량탑재 레이더는, 최소탐지거리가 수10㎝ 이하이며 또한 상대적으로 정지하고 있는 측정대상과의 사이의 거리의 측정이 필요하고, 게다가 다른 차량의 차량탑재 레이더의 발신신호의 영향을 받지 않고 거리측정을 행할 수 없으면 안된다. 그러나, 종래의 레이더에서는, 이 3개의 조건을 만족시킬 수 없다. 따라서, 상기 3개의 조건을 만족시키는 레이더가 요구되고 있다.
제1발명의 거리측정장치는, 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치로서, 이 측정장치가, 출력신호의 주파수가 가변인 발신원과, 이 발신원에 접속되고, 이 발신원으로부터 출력된 출력신호의 주파수와 동일 주파수를 가지는 전자파를, 상기 측정대상과의 사이에 존재하는 전파매질에 방출하는 송신수단과, 이 송신수단과 상기 측정대상 사이에 설치되고, 이 송신수단과 상기 측정대상 사이에 있어서, 상기 전파매질 속에 형성되는 정재파의 진폭을 검지하고, 검지한 정재파의 진폭에 대응하는 검출신호를 출력하는 검출수단과, 이 검출수단이 발신한 검출신호 및 상기 발신원으로부터 발신된 출력신호의 주파수정보가 입력되고, 상기 출력신호의 주파수에 대한 상기 검출신호의 값을 나타내는 검출신호함수를 형성하고, 이 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리를 산출하는 신호처리기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제2발명의 거리측정장치는, 제1발명에 있어서, 상기 신호처리기는, 상기 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
제3발명의 거리측정장치는, 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치로서, 이 측정장치가, 주기적으로 발광강도가 변화하는 광을 발신하고, 그 주파수가 가변인 발광원과, 이 발광원으로부터 발신된 광을 2개로 분광하고, 분광된 한쪽 광을 상기 측정대상과의 사이에 존재하는 전파매질에 방출하는 분광수단과, 상기 측정대상에서 반사한 한쪽 광과, 분광된 다른쪽 광의 발광강도를 검지하고, 검지한 광의 발광강도에 대응하는 검출신호를 출력하는 검출수단과, 이 검출수단이 발신한 검출신호 및 상기 발광원으로부터 발신된 광의 발광강도변화의 주파수정보가 입력되고, 이 광의 발광강도변화의 주파수에 대한 검출신호의 값을 나타내는 검출신호함수를 형성하고, 이 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리를 산출하는 신호처리기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제4발명의 거리측정장치는, 제3발명에 있어서, 상기 신호처리기는, 상기 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
제5발명의 거리측정설비는, 측정대상의 공간좌표를 검출할 수 있는 측정설비로서, 이 측정설비가, 복수의 제1, 제2, 제3 또는 제4 발명의 거리측정장치와, 이 복수의 거리측정장치를, 동기하여 작동시키는 제어장치로 이루어지고, 각 거리측정장치의 신호처리기가 산출한 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리가 입력되고, 입력된 각 측정장치에 있어서의 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리와, 각 거리측정장치의 검출수단끼리의 상대적인 위치로부터 측정대상의 공간좌표를 산출하는 연산장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제6발명의 거리측정방법은, 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정방법으로서, 송신수단에 의하여, 송신수단과 측정대상 사이에 존재하는 전파매질에 전자파를 방출하여, 상기 송신수단과 측정대상 사이에 있어서, 전파매질 속에 정재파를 형성시키고, 상기 송신수단과 상기 측정대상 사이에 있어서의 일정 위치에 있어서, 검출수단에 의하여, 상기 정재파의 진폭을 검출하고, 상기 송신수단이 방출하는 전자파의 주파수를 변화시켜서, 이 주파수에 대한 상기 정재파의 진폭을 나타내는 검출신호함수를 형성하고, 이 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.
제7발명의 거리측정방법은, 제6발명에 있어서, 상기 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상과의 사이의 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8의 거리측정장치는, 전송선로 근방에 설치된 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치로서, 상기 측정대상이, 전류가 형성하는 전장을 흐뜨리는 부재를 구비하고, 상기 측정장치가, 상기 전송선로에 전류를 공급하는 발신원과, 이 발신원과 상기 측정대상과의 사이에 설치되어, 이 발신원과 상기 측정대상과의 사이에 있어서, 상기 전송선로 중에 형성되는 정재파의 교류전류의 전력을 검지하고, 검지한 정재파의 교류전류의 전력에 대응하는 검출신호를 출력하는 검출수단과, 이 검출수단이 발신한 검출신호 및 상기 발신원으로부터 상기 전송선로에 공급된 전류의 주파수정보가 입력되고, 상기 전류의 주파수에 대한 상기 검출신호의 값을 표시하는 검출신호함수를 형성하는 검출신호함수 형성수단과, 이 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상과의 사이의 거리를 산출하는 신호처리기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
청구항 9의 거리측정장치는, 청구항 8에 기재된 발명에 있어서, 상기 신호처리기는, 상기 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)의 개략블럭도이다.
도 2는, (A)는 검출신호함수 A(f, d1)를 나타낸 도면이고, (B) 및 (C)는, 검출신호함수 A(f, d1)를 푸리에(Fourier) 변환한 변환함수 F(cy)를 나타낸 도면이다.
도 3은, 거리측정장치(10A)에 의하여 측정대상(M)까지의 거리를 측정하는 작업의 플로차트이다.
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도 4는, 정재파(S)의 형성을 설명하는 개략설명도이다.
도 5는, 전송선로(L)를 따른 거리를 측정하는 거리측정장치(10C)의 개략설명도이다.
도 6은, 제3실시형태의 거리측정장치(10D)의 블럭도이다.
도 7은, 본 실시형태의 거리측정설비(1)의 블럭도이다.
도 8은, (A)는 본 실시형태의 거리측정설비(1)에 의한 위치측정방법의 개략설명도이고, (B)는 위치를 산출하기 위하여 사용되는 식이다.
다음으로, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.
도 1은, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)의 개략블럭도이다.
동 도면에 나타낸 바와 같이, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)는, 발신원(11), 송신수단(12), 검출수단(13) 및 신호처리기(14)로 기본구성되어 있으며, 송신수단(12)과 측정대상(M) 사이에 형성되는 정재파(S)를 이용하여, 측정대상(M)까지의 거리를 측정하도록 한 것이 특징이다.
우선, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)를 설명하기 전에, 정재파(S)에 대하여 설명한다.
도 4는 정재파(S)의 형성을 설명하는 개략설명도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 전자파 발생기(B1)로부터 주파수(f)의 전자파를 공기 등의 전파매질 속에 방출하면, 전자파는, 진행파(D)가 되어서 전파매질 속을 진행한다. 이 진행파(D)에 있어서, 전자파 발생기(B1)로부터 거리(x)의 위치에 있어서의 진폭(VD)은, 그 주파수(f)와 (x)의 함수로서, 이하의 식으로 표현된다.
Figure 112003032517410-pct00001
그리고, 부호 c는 광속을 나타내고 있다.
이윽고, 진행파(D)가 측정대상(M)에 도달하면, 진행파(D)가 측정대상(M)에서 반사하여 반사파(R)가 되고, 이 반사파(R)는 측정대상(M)으로부터 전자파 발생기(B1)를 향하여 진행한다. 이 반사파(R)에 있어서, 전자파 발생기(B1)로부터 거리(x)의 위치에 있어서의 진폭(VR)은, 진행파(D)의 주파수(f)와 전자파 발생기(B1)로부터의 거리(x)의 함수로서, 이하의 식으로 표현된다.
Figure 112003032517410-pct00002
그리고, 부호 MR은, 측정대상(M)에 있어서의 전자파의 반사계수를 나타내고 있다.
그리고, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 진행파(D)와 반사파(R)가 간섭하면, 전자파 발생기(B1)와 측정대상(M) 사이에 정재파(S)가 형성된다. 이 정재파(S)의 진폭(SP)을, 전자파 발생기(B1)로부터 x1만큼 측정대상(M)에 가까운 검출기(B2)에서 측정하면, 검출기(B2)가 검출하는 정재파(S)의 진폭(SP)은, 진행파(D)의 주파수(f)의 함수로서 이하의 식으로 표현된다.
Figure 112007015105160-pct00017
상기와 같이, 검출기(B2)가 설치된 위치에 있어서의 정재파(S)의 진폭(SP)은, 전자파 발생기(B1)로부터 발생되는 진행파(D)의 주파수(f)에 대하여 주기적이고, 그 주기가 c/2d1 가 된다. 즉, 정재파(S)의 진폭(SP)은, 검출기(B2)로부터 측정대상(M)까지의 거리(d1)에 반비례한다. 따라서, 진행파(D)의 주파수(f)를 변화시키면, 검출기(B2)가 설치된 위치에 있어서, 진행파(D)의 주파수(f)에 대한 정재파(S) 의 진폭(SP)의 변동주기를 구할 수 있으므로, 정재파(S)에 의하여 측정대상(M)까지의 거리를 측정할 수 있는 것이다.
그러면, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)에 대하여 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 발신원(11A)은, 발신부(11a)와 주파수 제어부(11b)로 구성되어 있으며, 발신부(11a)는, 예컨대 교류전원 등, 일정한 주파수(f)의 신호를 출력할 수 있는 것이다. 주파수 제어부(11b)는, 발신부(11a)가 출력하는 신호의 주파수(f)를 제어하기 위한 것이다. 또한, 주파수 제어부(11b)는, 발신부(11a)가 발신한 주파수(f)에 관한 정보, 예컨대 발신부(11a)가 발신한 신호의 주파수(f)의 수치나 발신부(11a)가 발신하는 신호와 같은 주파수(f)를 가지는 신호 등을 출력할 수 있는 것이다.
상기 발신원(11A)에는, 예컨대 안테나나 증폭기 등의 송신수단(12A)이 접속되어 있다. 이 송신수단(12A)은, 송신수단(12A)과 측정대상(M) 사이에 존재하는, 예컨대 공기나 물 등의 전파매질 속 혹은 진공 속에, 발신원(11A)의 발신부(11a)가 발신한 신호와 같은 주파수(f)를 가지는 전자파를 방출하는 것이다.
이 때문에, 발신원(11A)의 주파수 제어부(11b)에 의하여 발신부(11a)가 발신하는 신호의 주파수(f)를 바꾸면, 송신수단(12A)으로부터 방출되는 전자파의 주파수를 바꿀 수 있다.
상기 송신수단(12A)과 측정대상(M) 사이에는, 안테나나 진폭검출기, 자승검파기 등의 검출수단(13A)이 설치되어 있다. 이 검출수단(13A)은, 송신수단(12A)으로부터 방출된 전자파(이하, 진행파(D)라고 한다)와, 측정대상(M)에 있어서, 반사 한 반사파가 간섭하여 형성되는 정재파(S)의 진폭(SP)을 검지하기 위한 것이며, 측정대상(M)으로부터 거리(d1)의 위치에 설치되어 있다. 이 검출수단(13A)은, 정재파(S)의 진폭(SP)에 대응하는 검출신호, 예컨대 정재파(S)의 진폭(SP)과 동일, 혹은 진폭(SP)의 자승에 비례한 전류나 전압 등을 출력할 수 있는 것이다.
상기 검출수단(13A)에는, 신호처리기(14A)가 접속되어 있다. 이 신호처리기(14A)는, 예컨대 디지털 시그널 프로세서(DSP)나 메모리 등이며, 입력된 데이터를 기록하는 기록부와, 이 기록부에 기록된 데이터를 연산하는 연산부를 구비하고 있고, 이 연산부에 의하여 검출수단(13A)으로부터 측정대상(M)까지의 거리(d1)를 산출할 수 있는 것이다.
또한, 신호처리기(14A)는, 상기 발신원(11A)의 주파수 제어부(11b)에도 접속되어 있고, 발신원(11A)의 주파수 제어부(11b)로부터 발신부(11a)가 발신한 출력신호의 주파수(f)에 관한 정보(이하, 간단히 출력신호의 주파수정보라고 한다)를 받음과 동시에, 검출수단(13A)으로부터 검출신호를 수신했을 때에, 발신원(11A)의 주파수 제어부(11b)에 수신확인신호를 보낼 수 있다.
그리고, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)에서는, 송신수단(12A)과 검출수단(13A)을 각각 설치하고 있지만, 하나의 안테나에 의하여 송신수단(12A)과 검출수단(13A)을 겸용시켜도 좋다. 이 경우, 장치를 콤팩트하고 또한 간단한 구조의 것으로 할 수 있다.
다음으로, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)의 작용과 효과를 설명한다.
도 2(A)는 검출신호함수 A(f, d1)를 나타낸 도면이고, (B) 및 (C)는, 검출신호함수 A(f, d1)를 푸리에 변환한 변환함수 F(cy)를 나타낸 도면이다. 도 3은, 거리측정장치(10A)에 의하여 측정대상(M)까지의 거리를 측정하는 작업의 플로차트이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 우선 발신원(11A)의 주파수 제어부(11b)에 의하여, 발신부(11a)가 발신하는 신호의 초기주파수(fL) 및 최종주파수(fU)를 설정한다.
그리고, 주파수 제어부(11b)에 의하여 발신부(11a)로부터 주파수(f)가 초기주파수(fL)인 신호를 발신시키면, 그 신호를 받은 송신수단(12A)으로부터, 주파수(f)가 초기주파수(fL)인 진행파(D)가, 측정대상(M)을 향하여, 전파매질 속에 방출된다. 이때, 출력신호의 주파수정보가 주파수 제어부(11b)로부터 신호처리기(14A)에 송신된다.
송신수단(12A)으로부터 방출된 진행파(D)는 전파매질 속을 전파하여, 측정대상(M)에 도달하고, 이 측정대상(M)에서 반사하여 반사파가 되고, 진행파(D)와 역방향, 즉 송신수단(12A)을 향하여 전파매질 속을 전파한다. 그러면, 진행파(D)와 반사파(R)가 간섭하여, 송신수단(12A)과 측정대상(M) 사이에 있어서의 전파매질 속에, 정재파(S)가 형성된다.
이 정재파(S)의 진폭(SP)은, 송신수단(12A)과 측정대상(M) 사이에 설치된 검출수단(13A)에 의하여 검지되고, 검출수단(13A)이 정재파(S)의 진폭(SP)에 대응하 는 검출신호를 신호처리기(14A)에 송신한다.
검출수단(13A)으로부터의 검출신호를 받은 신호처리기(14A)는, 기록수단에 의하여 검출신호의 값(P)을 주파수 제어부(11b)로부터 송신된 출력신호의 주파수정보와 1대1로 대응시켜서, 기록한다. 동시에, 주파수 제어부(11b)에 수신확인신호를 송신한다.
신호처리기(14A)로부터의 수신확인신호를 받은 주파수 제어부(11b)는, 발신부(11a)가 발신하는 신호의 주파수(f)를 스텝 주파수(Δf)만큼 변화시킨다. 그러면, 송신수단(12A)으로부터 방출되는 진행파(D)의 주파수(f)가 fL + Δf로 변화하지만, 진행파(D)는 일정한 속도(광속)로 전파하기 때문에, 진행파(D)의 파장이 변화하게 된다.
따라서, 송신수단(12A)과 측정대상(M) 사이에 있어서의 전파매질 속에 형성되는 정재파(S)가 변화하고, 검출수단(13A)이 검지하는 정재파(S)의 진폭(SP)이 변화하므로, 검출수단(13A)으로부터 신호처리기(14A)에 보내어지는 검출신호의 값(P)이 변화한다. 이 검출신호의 값(P)은, 신호처리기(14A)의 기록수단에 의하여, 발신부(11a)의 출력신호의 주파수정보와 1대1로 대응시켜서, 기록된다.
그리고, 재차 신호처리기(14A)로부터의 수신확인신호를 받으면, 주파수 제어부(11b)는, 발신부(11a)가 발신하는 신호의 주파수(f)를 스텝 주파수(Δf)만큼 변화시킨다.
상기 처리를, 발신부(11a)가 발신하는 신호의 주파수(f)가 최종주파수(fU)와 일치할 때까지 반복하여, 발신부(11a)가 출력하는 출력신호의 주파수(f)가 최종주파수(fU)와 일치하면, 발신부(11a)의 발신이 정지된다.
이어서, 신호처리기(14A)의 연산수단에 의하여, 기록수단에 기록되어 있는 출력신호의 주파수정보와 검출신호의 값(P)으로부터, 검출신호함수 A(f, d1)가 형성된다. 그리고, 신호처리기(14A)의 연산수단이, 검출신호함수 A(f, d1)를 푸리에 변환함으로써, 변환함수 F(cy)가 형성된다. 이 변환함수 F(cy)는, 검출신호함수 A(f, d1)의 주기(cy) 위치에 피크를 가지는 함수가 되므로, 신호처리기(14A)에 의하여 변환함수 F(cy)로부터 검출신호함수 A(f, d1)의 주기(cy)를 연산할 수 있다.
상술한 바와 같이, 검출신호함수 A(f, d1)의 주기(cy), 즉 정재파(S)의 진폭(SP)의 주기는 검출수단(13A)에서 측정대상(M)까지의 거리(d1)에 대하여 반비례하므로, 그 주기로부터 검출수단(13A)에서 측정대상(M)까지의 거리(d1)를 산출할 수 있다.
따라서, 거리측정장치(10A)는, 검출수단(13A)에서 측정대상(M)까지의 거리(d1)를 측정할 수 있다.
또한, 검출수단(13A)에서 측정대상(M)까지의 거리(d1)는, 출력신호의 주파수(f)에 대한 정재파(S)의 진폭(SP)의 주기에만 의존하고, 송신수단(12A)에 의하여 진행파(D)를 발신한 다음 측정대상(M)에 반사하여 검출수단(13A)에 돌아올 때 까지의 시간의 영향을 받지 않으므로, 측정대상(M)까지의 거리(d1)가 수10센티미터 이하의 근거리이더라도, 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
더욱이, 복수의 측정대상(M) 사이에, 복수의 정재파(S)가 형성된 경우, 검출수단(13A)이 발신하는 검출신호는, 복수의 정재파(S)의 진폭(SP)이 합성된 값에 대응하는 것이 된다. 그러면, 신호처리기(14A)의 연산수단이 형성하는 검출신호함수 A(f, d1)는, 검출수단(13A)의 위치에 있어서의 복수의 정재파(S)의 진폭(SP)의 변동을 나타내는 함수가 합성된 합성함수가 되지만, 검출신호함수 A(f, d1)를 푸리에 변환함으로써 형성되는 변환함수 F(cy)는, 각 정재파(S)의 주기에 있어서 각각 극대치를 가지는 함수가 된다(도 2(C) 참고).
따라서, 복수의 정재파(S)의 진폭(SP)의 변동주기를 각각 구할 수 있으므로, 복수의 측정대상(M)과 검출수단(13A) 사이의 거리(x)를, 각각 측정할 수 있다.
더욱이, 발신부(11a)가 출력하는 출력신호의 주파수(f)를 초기주파수(fL)에서 최종주파수(fU)까지 스텝 주파수(Δf)마다 직선적으로 변화시키는 대신, 초기주파수(fL)와 최종주파수(fU) 사이에서 출력신호의 주파수(f)를 랜덤하게 변화시켜서, 각 주파수(f)에 있어서의 정재파(S)의 진폭(SP)을 측정하여도 좋다. 이 경우에도, 출력신호의 주파수(f)와 정재파(S)의 진폭(SP)을 대응시킬 수 있으므로, 신호처리기(14A)의 연산수단에 의하여 검출신호함수 A(f, d1)를 형성할 수 있다.
이 경우, 다음과 같은 효과가 얻어진다. 예컨대, M계열 부호 등에 따라 출력 신호의 주파수(f)를 랜덤하게 변화시키면, 거리측정장치(10A)끼리, 같은 타이밍으로, 동일 위상이고 또한 동일 주파수(f)의 전자파를 발신할 확율은 거의 없어진다.
그리고, 정재파(S)의 진폭(SP)은 동일 주파수의 성분에 의하여 발생하는 것이므로, 비록 검출수단(13A)이 다른 거리측정장치가 발신한 전자파를 수신하여도, 그 신호성분은 저역(低域) 통과 필터 등에 의하여 용이하게 제거가능하다.
따라서, 다른 거리측정장치로부터 발신된 전자파에 의하여 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정불가능이 되는 것을 막을 수 있다.
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또한, 상술한 거리측정장치(10)에 의한 거리측정방법을 응용하면, 로봇이나 NC머신 등의 산업기계에 있어서, 작업을 행하는 장치까지의 거리를 측정하는 것도 가능하다.
또한, 도 5에 있어서, 부호 L은, 작업을 행하는 장치 등에 신호를 송신하는, 예컨대 마이크로 스플릿 라인 등의 복수개의 전선이 평행하게 설치된 전송선로를 나타내고 있다. 이 전송선로(L)의 근방에는, 작업을 행하는 장치 등의 측정대상(M1, M2)이 설치되어 있다. 이 측정대상(M1, M2)에 금속편 등을 설치하여 두고, 이 금속편 등을 전송선로(L)에 가까이 대어 둔다. 그리고, 전송선로(L)에, 신호원저항(RS)을 통하여, 발신원(11C)이 되는 교류전원으로부터 교류전류를 공급한다.
그러면, 금속편이 가까이 대어진 위치, 즉 측정대상(M1, M2)의 위치에서는, 교류전류가 형성하는 전기장이 흐뜨러지므로, 측정대상(M1, M2)의 위치와 신호원저항(RS)의 사이에 정재파(S)가 형성된다. 이 때문에, 발신원(11C)이 되는 교류전원의 주파수를 변화시켜서, 자승검파기 등의 검출수단(13C)에 의하여 정재파의 교류전류의 전력을 검지하면, 신호처리기(14C)에 의하여 검출수단(13C)에서 측정대상(M1, M2)까지의 전송선로(L)를 따른 길이를 측정할 수 있다.
게다가, 정재파(S)는, 굽어진 전송선로(L)를 따라서 형성되므로, 전송선로(L)가 굽어져 있더라도, 신호원저항(RS)에서 측정대상(M1, M2)까지의 전송선로(L)를 따른 길이를 정확하게 구할 수 있다.
더욱이, 전송선로(L)의 종단저항(Rt)을 부정합상태로 하여, 전송선로(L)의 종단과 신호원저항(RS) 사이에 정재파(S)를 형성하면, 전송선로(L)의 전체길이도 정재파(S)에 의하여 계측하는 것이 가능하다. 따라서, 전송선로(L)의 전체길이를 알고 있으면, 정재파(S)에 의하여 계측된 전송선로(L)의 전체길이와, 실제 전송선로(L)의 전체길이에 의하여, 검출수단(13C)에서 측정대상(M1, M2)까지의 전송선로(L)를 따른 길이를 보정할 수 있으므로, 측정결과가 정확해진다.
다음으로, 제2실시형태의 거리측정장치(10D)를 설명한다.
도 6은 제2실시형태의 거리측정장치(10D)의 블럭도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 발신원(11D), 분광수단(31), 반사용 미러(32), 검출수단(13D) 및 신호처리기(14D)로 기본구성되어 있으며, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)와 달리, 발신원(11D)이 발신하는 광의 강도를 주기적으로 변화시켜서, 분광수단(31)에 의해 분광된 반사용 미러(32)에서 반사되면서 검출수단(13D)에 공급된 광과, 측정대상에서 반사해서 검출수단(13D)에 공급된 광의 변화로부터 측정대상(M)까지의 거리를 측정하도록 한 것이 특징이다.
또한, 검출수단(13D)에 의하여 검지된 검출신호로부터, 분광수단(31)과 측정대상(M)까지의 거리를 산출하는 방법은, 상술한 제1실시형태의 거리측정장치(10A)와 동일하므로, 이하에는 제2실시형태의 거리측정장치(10D)의 구성만을 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 발신원(11D)은, 발신부(11a)와 주파수 제어부(11b)로 구성되어 있으며, 발신부(11a)는, 예컨대 레이저나 발광다이오드 등, 발신하는 광의 발광강도를, 그 강도변화가 일정한 주파수(f)가 되도록 출력할 수 있는 것이다. 주파수 제어부(11b)는, 발신부(11a)가 출력하는 광의 발광강도변화의 주파수(f)를 제어하기 위한 것이다. 또한, 주파수 제어부(11b)는, 발신부(11a)가 발신한 광의 발광강도변화의 주파수(f)에 관한 정보, 예컨대, 발신부(11a)가 발신한 광의 발광강도변화의 주파수(f)의 수치나 발신부(11a)가 발신하는 광의 발광강도변화의 주파수(f)와 동일 주파수(f)를 가지는 신호 등을 출력할 수 있는 것이다.
발신원(11D)의 발신부(11a)와 측정대상(M) 사이에는, 예컨대 빔스플리터 등의 분광수단(31)이 설치되어 있다. 이 분광수단(31)은, 발신원(11D)의 발신부(11a)로부터 발신된 광을 2개로 분광하고, 분광된 한쪽 광을 측정대상(M)과의 사이에 존재하는 전파매질 속에 방출하는 것이다.
또한, 분광수단(31)은, 측정대상(M)에서 반사하여 돌아 온 반사광을, 후술하는 검출수단(13D)을 향하여 반사할 수 있다.
상기 분광수단(31)의 측방에는, 반사용 미러가 설치되어 있다. 이 반사용 미러(32)는, 상기 분광수단(31)에 의하여 분광된 다른쪽 광을 재차 분광수단(31)을 향하여 반사하는 것이다. 이 반사용 미러(32)에 의하여 반사된 광은, 분광수단(31)을 투과하고, 후술하는 검출수단(13D)을 향하여 진행한다.
즉, 분광수단(31)으로부터 후술하는 검출수단(13D)을 향해서, 측정대상(M)에서 반사하여 돌아온 반사광과 반사용 미러(32)에 의하여 반사된 광이 함께 보내지는 것이다.
상기 분광수단(31)의 측방에 있어서, 분광수단(31)을 사이에 둔 상기 반사용 미러와 선대칭의 위치에는 검출수단(13D)이 설치되어 있다. 이 검출수단(13D)은, 측정대상(M)에서 반사하여 돌아온 반사광과 반사용 미러(32)에 의하여 반사된 광의 강도을 검지하기 위한 것이다. 이 검출수단(13D)은, 입사된 광강도에 대응하는 신호, 예컨대 입사된 광강도를 전압으로 변환해서 출력하는 포토 디텍터를 구비하고 있으며, 이 포토 디텍터로부터 출력되는 검지신호로부터는, 광강도 변화의 진폭과 동일 혹은 광강도 변화의 진폭의 자승에 비례한 전류나 전압 등을 출력할 수 있는 것이다.
상기 검출수단(13D)에는, 신호처리기(14D)가 접속되어 있다. 이 신호처리기(14D)는, 예컨대 디지털 시그널 프로세서(DSP)나 메모리 등이며, 입력된 데이터를 기록하는 기록부와, 이 기록부에 기록된 데이터를 연산하는 연산부를 구비하고 있고, 이 연산부에 의하여 분광수단(31)에서 측정대상(M)까지의 거리(d)를 산출할 수 있는 것이다.
또한, 신호처리기(14D)는, 상기 발신원(11D)의 주파수 제어부(11b)에도 접속되어 있으며, 발신원(11D)의 주파수 제어부(11b)로부터 발신부(11a)가 발신한 출력신호의 주파수(f)에 관한 정보(이하, 간단히 출력신호의 주파수정보라고 한다)를 받음과 동시에, 검출수단(13D)으로부터 검출신호를 수신했을 때에, 발신원(11D)의 주파수 제어부(11b)에 수신확인신호를 보낼 수 있다.
따라서, 제2실시형태의 거리측정장치(10D)에 의하면, 제1실시형태의 거리측정장치(10A)와 마찬가지로, 분광수단(31)에서 측정대상(M)까지의 거리(d)를 측정할 수 있다.
또한, 측정대상(M)까지의 거리(x)가 수10센티미터 이하의 근거리이더라도, 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 발신부(11a)가 출력하는 출력신호의 주파수(f)를, 초기주파수(fL)와 최종주파수(fU) 사이에서 랜덤하게 변화시키면, 다른 거리측정장치로부터 발신된 광에 의하여 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정불가능하게 되는 것을 막을 수 있다.
더욱이, 복수의 정재파(S)의 진폭(SP)의 변동주기를 각각 구할 수 있으므로, 복수의 측정대상(M)과 분광수단(31) 사이의 거리(d)를, 각각 측정할 수 있다.
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다음으로, 본 실시형태의 거리측정설비(1)를 설명한다.
도 7은 본 실시형태의 거리측정설비(1)의 블럭도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 거리측정설비(1)는, 복수의 상기 거리측정장치(10)를 구비하고 있다. 이 복수의 거리측정장치(10)에는, 제어장치(3)가 접속되어 있다. 이 제어장치(3)는, 상기 복수의 거리측정장치(10)를 동기하여 작동시키기 위한 것이며, 각 거리측정장치(10)로부터, 전자파를 전파매질 속에 동시에 방출시킬 수 있다.
또한, 복수의 거리측정장치(10)에는, 연산장치(2)가 접속되어 있다. 이 연산장치(2)에는, 각 거리측정장치(10)의 신호처리기(14)가 산출한 검출수단(13)과 측정대상(M) 사이의 거리(x)가 입력되는 것이며, 이 입력된 각 거리측정장치(10)에 있어서의 검출수단(13)과 측정대상(M) 사이의 거리 및 각 거리측정장치(10)의 검출수단(13)끼리의 상대적인 위치로부터 측정대상(M)의 공간좌표를 산출할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 거리측정설비(1)의 작용과 효과를 설명한다.
도 8(A)는 본 실시형태의 거리측정설비(1)에 의한 위치측정방법의 개략설명도이고, 도 8(B)는 위치를 산출하기 위하여 사용되는 식이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 제어장치(3)에 의하여, 2개의 거리측정장치(10)를 동기하고, 동시에 전자파를 발신시킨다. 그러면, 각 거리측정장치(10)와 측정대상(M) 사이에 정재파(S1, S2)가 형성되고, 각 거리측정장치(10)에서 측정대상(M)까지의 거리(d1, d2)가 산출된다.
이 각 거리측정장치(10)에서 측정대상(M)까지의 거리(d1, d2)가, 연산장치(2)에 입력된다. 도 8(A)에 나타낸 바와 같이, 각 거리측정장치(10)끼리의 거리는 r이므로, 양자의 중간위치에서 측정대상까지의 거리(d)가 산출되고, 양자의 이등분선과, 상기 중간위치와 측정대상(M)을 있는 선분(線分)과의 이루는 각도(θ)가 산출된다.
따라서, 각 거리측정장치(10)의 중간위치에서 측정대상까지의 거리(d)와, 상기 중간위치와 측정대상(M)을 있는 선분과의 이루는 각도(θ)를 이용하면, 각 거리측정장치(10)와 상기 측정대상(M)이 존재하는 평면에 있어서의, 각 거리측정장치(10)와 상기 측정대상(M)의 상대적인 위치를 파악할 수 있다.
그리고, 각 거리측정장치(10)를 3개 설치하면, 각 거리측정장치(10)와 측정대상(M)의 상대적인 위치관계를 3차원적으로 파악할 수 있다.
제1발명에 의하면, 이하의 (1)∼(3)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(1)발신원으로부터 출력된 출력신호의 주파수를 변화시키면, 송신수단으로부터 방출되는 전자파의 파장이 변화하므로, 송신수단과 측정대상 사이의 전파매질 속에 형성되는 정재파가 변화하고, 검출수단이 설치된 위치에 있어서의 정재파의 진폭이 변화한다. 이 때문에, 출력신호의 주파수를 변화시키면 검출수단이 출력하는 검출신호의 값이 변화하므로, 출력신호의 주파수정보와 검출신호의 값으로부터, 신호처리기에 의하여 검출신호함수를 형성시킬 수 있다. 검출수단이 설치된 위치에 있어서의 정재파의 진폭은, 전자파의 주파수, 즉 발신원으로부터 출력된 출력신호의 주파수에 대하여 주기적으로 변화하고, 그 주기는 검출수단에서 측정대상까지의 거리에 대하여 반비례한다. 따라서, 정재파의 진폭의 주기, 즉 검출신호함수의 주기가 구해지므로, 그 주기로부터 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 산출할 수 있고, 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 측정할 수 있다.
(2)검출수단에서 측정대상까지의 거리는, 출력신호의 주파수에 대한 정재파의 진폭의 변동주기에만 의존하고, 송신수단에 의하여 전자파를 발신한 다음 측정대상에 반사하여 검출수단에 돌아올 때까지의 시간의 영향을 받지 않으므로, 측정대상까지의 거리가 수10센티미터 이하의 근거리이더라도, 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
(3)검출신호함수를 형성시킬 때에, 출력신호의 주파수를 랜덤하게 변화시킨 경우, 예컨대 M계열 부호 등에 따라 출력신호의 주파수를 랜덤하게 변화시키면, 거 리측정장치끼리, 같은 타이밍으로, 동일 위상이고 또한 동일 주파수의 전자파를 발신하는 확율은 거의 없어진다. 따라서, 다른 거리측정장치로부터 발신된 전자파에 의하여 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정불가능해지는 것을 막을 수 있다.
제2발명에 의하면, 이하의 (4)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(4)검출신호함수를 푸리에 변환함으로써 상기 주기를 구하므로, 복수의 측정대상 사이에 형성된 복수의 정재파의 진폭을 동시에 측정하여도, 각 정재파에 대하여 각각 주기를 구할 수 있다. 따라서, 복수의 측정대상과 검출수단 사이의 거리를 각각 측정할 수 있다.
제3발명에 의하면, 이하의 (6)∼(8)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(6)발광원으로부터 발신된 광의 발광강도변화의 주파수를 변화시키면, 광의 발광강도변화의 파장이 변화하므로, 검출수단이 검지하는 측정대상에서 반사한 한쪽의 광과 분광된 다른쪽의 광의 발광강도가 변화한다. 이 때문에, 광의 발광강도변화의 주파수를 변화시키면 검출수단이 출력하는 검출신호의 값이 변화하므로, 광의 발광강도변화의 주파수정보와 검출신호의 값으로부터, 신호처리기에 의하여 검출신호함수를 형성시킬 수 있다. 검출수단이 검지하는 발광강도는, 광의 발광강도변화의 주파수에 대하여 주기적으로 변화하고, 그 주기는 검출수단에서 측정대상까지의 거리에 대하여 반비례한다. 따라서, 신호처리기에 의하여 검출신호함수의 주기가 구해지므로, 그 주기로부터 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 산출할 수 있고, 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 측정할 수 있다.
(7)검출수단에서 측정대상까지의 거리는, 광의 발광강도변화의 주파수에 대한 측정대상에서 반사한 한쪽의 광과 분광된 다른쪽의 광의 발광강도의 변동주기에만 의존하고, 발광원에 의하여 광을 발신한 다음 측정대상에 반사하여 검출수단에 돌아올 때까지의 시간의 영향을 받지 않으므로, 측정대상까지의 거리가 수10센티미터 이하의 근거리이더라도, 정밀도좋게 측정할 수 있다.
(8)검출신호함수를 형성시킬 때에, 광의 발광강도변화의 주파수를 랜덤하게 변화시킨 경우, 예컨대 M계열 부호 등에 따라 광의 발광강도변화의 주파수를 랜덤하게 변화시키면, 거리측정장치끼리가, 같은 타이밍으로, 동일 위상이고 또한 광의 발광강도변화의 주파수가 동일한 광을 발신하는 확률은 거의 없어진다. 따라서, 다른 거리측정장치로부터 발신된 광에 의하여 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정불가능해지는 것을 막을 수 있다.
제4발명에 의하면, 이하의 (9)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(9)검출신호함수를 푸리에 변환함으로써 상기 주기를 구하므로, 복수의 측정대상에서 반사한 광의 발광강도를 동시에 측정하여도, 측정대상에서 반사한 광에 대응한 주기를 각각 구할 수 있다. 따라서, 복수의 측정대상과 검출수단 사이의 거리를 각각 측정할 수 있다.
제5발명에 의하면, 이하의 (11)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(11)복수의 거리측정장치를 동기하여 작동하면, 같은 시간에 있어서의 측정대상과 각 거리측정장치의 검출수단과의 사이의 거리를 동시에 구할 수 있다. 따라서, 각 거리측정장치의 검출수단끼리의 상대적인 위치를 알고 있으므로, 측정대상의 공간좌표를 산출할 수 있고, 측정수단과 측정대상의 상대적인 위치관계를 2차원 또는 3차원적으로 파악할 수 있다
제6발명에 의하면, 이하의 (1)∼(3)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(1)발신원으로부터 출력된 출력신호의 주파수를 변화시키면, 송신수단으로부터 방출되는 전자파의 파장이 변화하므로, 송신수단과 측정대상 사이의 전파매질 속에 형성되는 정재파가 변화하고, 검출수단이 설치된 위치에 있어서의 정재파의 진폭이 변화한다. 이 때문에, 출력신호의 주파수를 변화시키면 검출수단이 출력하는 검출신호의 값이 변화하므로, 출력신호의 주파수정보와 검출신호의 값으로부터, 신호처리기에 의하여 검출신호함수를 형성시킬 수 있다. 검출수단이 설치된 위치에 있어서의 정재파의 진폭은, 전자파의 주파수, 즉 발신원으로부터 출력된 출력신호의 주파수에 대하여 주기적으로 변화하고, 그 주기는 검출수단에서 측정대상까지의 거리에 대하여 반비례한다. 따라서, 신호처리기에 의하여 검출신호함수의 주기가 구해지므로, 그 주기로부터 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 산출할 수 있고, 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 측정할 수 있다.
(2)검출수단에서 측정대상까지의 거리는, 출력신호의 주파수에 대한 정재파의 진폭의 변동주기에만 의존하고, 송신수단에 의하여 전자파를 발신한 다음 측정대상에 반사하여 검출수단에 돌아올 때까지의 시간의 영향을 받지 않으므로, 측정대상까지의 거리가 수10센티미터 이하의 근거리이더라도, 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
(3)검출신호함수를 형성시킬 때에, 출력신호의 주파수를 랜덤하게 변화시킨 경우, 예컨대 M계열 부호 등에 따라 출력신호의 주파수를 랜덤하게 변화시키면, 거리측정장치끼리가, 같은 타이밍으로, 동일 위상이고 또한 동일 주파수의 전자파를 발신하는 확률은 거의 없어진다. 따라서, 다른 거리측정장치로부터 발신된 전자파에 의하여 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정불가능이 되는 것을 막을 수 있다.
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제7발명에 의하면, 이하의 (4)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(4)검출신호함수를 푸리에 변환함으로써 상기 주기를 구하므로, 복수의 측정대상 사이에 형성된 복수의 정재파의 진폭을 동시에 측정하여도, 각 정재파에 대하여 각각 주기를 구할 수 있다. 따라서, 복수의 측정대상과 검출수단 사이의 거리를 각각 측정할 수 있다.
제8발명에 의하면, 이하의 (1)∼(3)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(1)부재가 접근하게 된 위치, 즉 측정대상의 위치가, 전류가 형성하는 전장이 흐뜨러지므로, 측정대상과의 사이에는 정재파가 형성된다. 이 때문에, 발신원으로부터 공급되는 전류의 주파수를 변화시키면, 발신원과 측정대상 사이의 전송선로 중에 형성되는 정재파가 변화하고, 검출수단이 설치된 위치에 있어서의 정재파의 교류전류의 전력이 변화한다. 이 때문에, 발신원이 공급하는 전류의 주파수를 변화시키면 검출수단이 출력하는 검출신호의 값이 변화하므로, 발신원이 공급하는 전류의 주파수정보와 검출신호의 값으로부터, 신호처리기에 의해서 검출신호함수를 형성할 수 있다. 검출수단이 설치된 위치에 있어서의 정재파의 교류전류의 전력은, 발신원이 공급하는 전류의 주파수에 대하여 주기적으로 변화하고, 그 주기는 검출수단에서 측정대상까지의 거리에 대해서 반비례한다. 그 주기로부터 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 산출할 수 있고, 검출수단에서 측정대상까지의 거리를 측정할 수 있다. 즉 발신원의 주파수를 변화시켜서, 정재파의 교류전류의 전력을 검지하면, 검출수단에서 측정대상까지의 전선에 따른 길이를 측정할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 정재파는 구부러진 전송선로에 따라서 형성되면서, 전송선로가 구부러져 있어도, 검출수단에서 측정대상까지의 전송선로에 따른 길이를 측정할 수 있다.
(2)검출수단에서 측정대상까지의 거리는, 전류의 주파수에 대한 정재파의 교류전류의 전력의 변동주기에만 의존하면서, 측정대상까지의 거리가 수10센티미터 이하의 근거리이더라도, 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
(3)검출신호함수를 형성시킬 때에, 전류의 주파수를 랜덤하게 변화시킨 경우, 예컨대 M계열 부호 등에 따라 전류의 주파수를 랜덤하게 변화시키면, 거리측정장치끼리가, 같은 타이밍으로, 동일 위상이고 또한 동일 주파수의 전자파를 발신하는 확률은 거의 없어진다. 따라서, 다른 거리측정장치로부터 발신된 전자파에 의하여 측정오차가 현저하게 증대하거나, 측정불가능이 되는 것을 막을 수 있다.
제9발명에 의하면, 이하의 (4)에 나타낸 효과가 얻어진다.
(4)검출신호함수를 푸리에 변환함으로써 상기 주기를 구하므로, 복수의 측정대상 사이에 형성된 복수의 정재파의 진폭을 동시에 측정하여도, 각 정재파에 대하여 각각 주기를 구할 수 있다. 따라서, 복수의 측정대상과 검출수단 사이의 거리를 각각 측정할 수 있다.

Claims (9)

  1. 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치로서,
    이 측정장치가,
    출력신호의 주파수가 가변인 발신원과,
    이 발신원에 접속되고, 이 발신원으로부터 출력된 출력신호의 주파수와 동일 주파수를 가지는 전자파를, 상기 측정대상과의 사이에 존재하는 전파매질에 방출하는 송신수단과,
    이 송신수단과 상기 측정대상 사이에 설치되고, 이 송신수단과 상기 측정대상 사이에 있어서, 상기 전파매질 속에 형성되는 정재파의 진폭을 검지하고, 검지한 정재파의 진폭에 대응하는 검출신호를 출력하는 검출수단과,
    이 검출수단이 발신한 검출신호 및 상기 발신원으로부터 발신된 출력신호의 주파수정보가 입력되고, 상기 출력신호의 주파수에 대한 상기 검출신호의 값을 나타내는 검출신호함수를 형성하고, 이 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리를 산출하는 신호처리기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리기는,
    상기 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
  3. 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치로서,
    이 측정장치가,
    주기적으로 발광강도가 변화하는 광을 발신하고, 그 주파수가 가변인 발광원과,
    이 발광원으로부터 발신된 광을 2개로 분광하고, 분광된 한쪽 광을 상기 측정대상과의 사이에 존재하는 전파매질에 방출하는 분광수단과,
    상기 측정대상에서 반사한 한쪽 광과, 분광된 다른쪽 광의 발광강도를 검지하고, 검지한 광의 발광강도에 대응하는 검출신호를 출력하는 검출수단과,
    이 검출수단이 발신한 검출신호 및 상기 발광원으로부터 발신된 광의 발광강도변화의 주파수정보가 입력되고, 이 광의 발광강도변화의 주파수에 대한 검출신호의 값을 나타내는 검출신호함수를 형성하고, 이 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리를 산출하는 신호처리기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호처리기는,
    상기 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
  5. 측정대상의 공간좌표를 검출할 수 있는 측정설비로서,
    이 측정설비가,
    복수의 청구항 1, 2, 3 또는 4에 기재된 거리측정장치와,
    이 복수의 거리측정장치를, 동기하여 작동시키는 제어장치로 이루어지고,
    각 거리측정장치의 신호처리기가 산출한 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리가 입력되고, 입력된 각 측정장치에 있어서의 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리와, 각 거리측정장치의 검출수단끼리의 상대적인 위치로부터 측정대상의 공간좌표를 산출하는 연산장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리측정설비.
  6. 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정방법으로서,
    송신수단에 의하여, 송신수단과 측정대상 사이에 존재하는 전파매질에 전자파를 방출하여, 상기 송신수단과 측정대상 사이에 있어서, 전파매질 속에 정재파를 형성시키고,
    상기 송신수단과 상기 측정대상 사이에 있어서의 일정 위치에 있어서, 검출수단에 의하여, 상기 정재파의 진폭을 검출하고,
    상기 송신수단이 방출하는 전자파의 주파수를 변화시켜서, 이 주파수에 대한 상기 정재파의 진폭을 나타내는 검출신호함수를 형성하고,
    이 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상 사이의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 거리측정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하고,
    산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상과의 사이의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 거리측정방법.
  8. 전송선로 근방에 설치된 측정대상까지의 거리를 측정하기 위한 측정장치로서,
    상기 측정대상이, 전류가 형성하는 전장을 흐뜨리는 부재를 구비하고,
    상기 측정장치가,
    상기 전송선로에 전류를 공급하는 발신원과,
    이 발신원과 상기 측정대상과의 사이에 설치되어, 이 발신원과 상기 측정대상과의 사이에 있어서, 상기 전송선로 중에 형성되는 정재파의 교류전류의 전력을 검지하고, 검지한 정재파의 교류전류의 전력에 대응하는 검출신호를 출력하는 검출수단과,
    이 검출수단이 발신한 검출신호 및 상기 발신원으로부터 상기 전송선로에 공급된 전류의 주파수정보가 입력되고, 상기 전류의 주파수에 대한 상기 검출신호의 값을 표시하는 검출신호함수를 형성하고, 상기 검출신호함수의 주기를 산출하고, 산출된 상기 검출신호함수의 주기로부터 상기 검출수단과 상기 측정대상과의 사이의 거리를 산출하는 신호처리기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호처리기는,
    상기 검출신호함수 형성수단이 형성한 검출신호함수를 푸리에 변환해서 변환함수를 형성하고, 이 변환함수로부터 상기 검출신호함수의 주기를 산출하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
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