KR20180117854A - Apparatus for measuring level using millimeter wave and method of measuring level using the same - Google Patents

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KR20180117854A
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Abstract

One embodiment of the present invention provides an apparatus for measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength and a method of measuring a level using the same, to accurately measure the level of the contents inside an accommodation space, wherein the apparatus for measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength includes a transmission signal control unit, an antenna unit, and a reception signal processing unit. The transmission signal control unit generates an electromagnetic wave having a millimeter wavelength. The antenna unit allows the electromagnetic wave generated in the transmission signal control unit to be radiated to a target, and receives a reflected wave which is reflected from the target. The reception signal processing unit calculates a distance between the antenna unit and the target, and a level of the target, based on the electromagnetic wave generated from the transmission signal control unit and the reflected wave received from the antenna unit. In addition, the antenna unit includes a power feeding part for supplying output power for generating the electromagnetic wave, a housing part connected to the power feeding part and enlarged in the propagation direction of electromagnetic wave, a scatter preventing part having an opening provided at a rear end of the housing part to radiate the electromagnetic wave, formed on an inner peripheral surface thereof with a plurality of protrusions formed along the circumferential direction to reduce a side lobe of the radiated electromagnetic wave, and a wave surface converting part provided at least one of the front end and the rear end of the scatter preventing part to convert the electromagnetic wave to have a uniform phase.

Description

밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치 및 이를 이용한 레벨 측정방법{APPARATUS FOR MEASURING LEVEL USING MILLIMETER WAVE AND METHOD OF MEASURING LEVEL USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength and a level measuring method using the same. [0002]

본 발명은 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치 및 이를 이용한 레벨 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용 공간 내부의 내용물의 레벨을 정확하게 측정할 수 있는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치 및 이를 이용한 레벨 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength and a level measuring method using the same and more particularly to a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength, And a level measurement method using the same.

초고주파를 이용한 레이더(Radar)는 마이크로파 또는 밀리미터파를 이용하여 목표 물체의 위치 또는 거리를 탐지하거나, 일정 영역에 마이크로파 또는 밀리미터파를 송수신하여 목표로 한 영역을 영상화한다. 마이크로파 또는 밀리미터파를 이용한 레이더에서 전자기파의 송수신을 위한 주요한 부품인 안테나는 전자기파를 송수신한다. 일반적으로, 안테나에서 전자기파가 송신될 때, 메인 로브(Main Lobe)와 함께 사이드 로브(Side Lobe)가 발생한다. 일반적으로 메인 로브의 폭이 작을 경우 레이더의 거리 및 위치에 대한 해상도가 증가한다. 그러나 사이드 로브에 의해 목표로 하지 않은 물체에 의해서 반사되는 신호는 레이더의 해상도를 나쁘게 하거나, 잘못된 물체에 대한 검출이 이루어지도록 하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 레이더에서 고해상도 특성을 얻기 위해서는 안테나 이득을 높게 하여 메인 로브의 폭을 가능한 작게 함으로써 방사되는 안테나 빔의 직진성을 개선하는 것이 필요하다.A microwave or millimeter wave is used to detect the position or distance of a target object, or a microwave or a millimeter wave is transmitted and received in a certain region to image a target region. An antenna, which is a major component for transmitting and receiving electromagnetic waves in a radar using microwave or millimeter wave, transmits and receives electromagnetic waves. Generally, when an electromagnetic wave is transmitted from an antenna, a side lobe occurs together with a main lobe. Generally, when the width of the main lobe is small, resolution for the distance and position of the radar increases. However, a signal reflected by an object that is not targeted by the side lobe may cause the radar resolution to deteriorate, or cause detection of a false object. Therefore, in order to obtain high resolution characteristics in the radar, it is necessary to improve the straightness of the radiated antenna beam by increasing the antenna gain and making the width of the main lobe as small as possible.

안테나 이득을 개선하기 위해서는 전자기파가 방사되는 안테나의 개구 (Aperture)가 방사 신호 파장보다 더 커야 한다. 즉, 동일한 개구의 크기를 가지더라도 주파수가 높은 밀리미터파 대역을 사용하는 것이 안테나의 이득을 높일 수 있다. 예를 들어, 최근 실용화가 되고 있는 차량 충돌 방지용 레이더는 차량 전방에 레이더 시스템을 장착해야 하기 때문에, 안테나 이득은 높으면서 작은 사이즈가 요구되며, 76-77GHz 또는 78GHz-80GHz의 주파수가 사용된다.In order to improve the antenna gain, the aperture of the antenna through which the electromagnetic wave is radiated must be larger than the wavelength of the radiation signal. That is, using the millimeter wave band having a high frequency even if it has the same size of the aperture can increase the gain of the antenna. For example, since a radar system for preventing collision of a vehicle which is being put into practical use recently has to be equipped with a radar system in front of the vehicle, the antenna gain is high and a small size is required, and a frequency of 76-77 GHz or 78 GHz-80 GHz is used.

차량 충돌 방지용 레이더에서도 안테나의 사이드 로브에 의해서 차량 이외의 도로 주변의 물체에 의한 반사 신호가 수신될 수 있으며, 이러한 신호는 목표물 검출의 방해 신호로 작용될 수 있다. Even in the case of a radar for preventing a vehicle collision, a side lobe of the antenna can receive a reflection signal by an object in the vicinity of a road other than the vehicle, and this signal can serve as an obstacle signal for target detection.

도 1은 종래의 안테나에서 방사되는 전자기파의 모양을 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래에 밀폐된 저장 용기에서 다중 경로 반사에 의한 신호 수신 현상을 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing the shape of an electromagnetic wave radiated from a conventional antenna, and FIG. 2 is an exemplary view illustrating a signal reception phenomenon by multipath reflection in a conventional sealed storage container.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 안테나(10)에서 전자기파가 송신될 때, 전자기파에는 안테나(10)의 지향성(Directivity)의 수평방향 패턴 중 에너지가 가장 많이 방사되는 메인 로브(20)와, 메인 로브(20) 이외의 방향으로 방사되는 사이드 로브(21)가 발생한다. 1 and 2, when an electromagnetic wave is transmitted from the antenna 10, the electromagnetic wave includes a main lobe 20 in which energy is most radiated among the horizontal direction patterns of the directivity of the antenna 10, The side lobes 21 radiating in directions other than the main lobe 20 are generated.

한편, 노(Furnace), 원자력 발전소의 중수로, 콘크리트 배합 장치, 곡물 저장탱크, 유류 저장 탱크 등과 같은 사방이 닫힌 밀폐 공간(30)에서는 메인 로브(20)가 용탕, 중수, 콘크리트, 곡물, 유류 등과 같은 내용물(40)에 반사된 반사 신호(20a)와 함께, 사이드 로브(21)가 내용물(40) 및 밀폐 공간(30)의 벽면(31)에 반사된 반사 신호(21a)도 안테나(10)로 수신된다. 그리고, 이렇게 수신되는 사이드 로브(21)의 반사 신호(21a)는 내용물(40)에 대한 정확한 측정을 어렵게 한다. 더욱이, 밀폐 공간(30)의 벽면(31)이 금속 재질이나 콘크리트 소재로 만들어지는 경우, 사이드 로브(21)에 의한 반사 신호(21a)는 메인 로브(20)에 의한 반사 신호(20a)보다 더 클 수가 있다. 따라서, 내용물(40)의 정확한 레벨을 측정하기 위해서는 사이드 로브의 발생을 줄이는 것이 효과적일 수 있다. On the other hand, in the enclosed space 30 where the furnace, the heavy water reactor of the nuclear power plant, the concrete compounding device, the grain storage tank, the oil storage tank, etc. are closed, the main lobe 20 is filled with molten metal, concrete, The reflection signal 21a reflected by the contents 40 and the wall surface 31 of the closed space 30 is also reflected by the antenna 10 together with the reflection signal 20a reflected by the same contents 40, Lt; / RTI > The reflected signal 21a of the side lobes 21 thus received makes it difficult to accurately measure the contents 40. [ Further, when the wall surface 31 of the closed space 30 is made of a metal material or a concrete material, the reflection signal 21a by the side lobe 21 is more than the reflection signal 20a by the main lobe 20 It can be big. Thus, it may be effective to reduce the occurrence of side lobes in order to measure the correct level of the contents 40.

특히, 고로(Blast Furnace)와 같이 내부가 고온인 저장 공간에서는, 종래에는 카메라로 고로의 용융물이 출선되는 출선구 및 출선구로부터 출선되는 용융물의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 기초로 출선구에서 출선되는 용융물에 대한 출선각에 대응하여 용융물의 레벨을 측정하기도 한다. 그런데 이 경우에는, 출선각 각각에 대응하여 설정된 용융물의 레벨값이 저장되어야 하고, 출선각에 영향을 미치는 요소인 고로 내의 풍압도 추가로 감지해야 하는 어려움이 있다. 그리고, 노(Furnace)는 내부가 고온이기 때문에, 안테나를 이용하는 경우, 안테나의 개구가 직접 고온의 용탕을 향하게 되면, 용탕에서 방출되는 열에 의해 안테나 내부의 각종 부품들이 열에 의해 손상될 수 있다. 따라서, 고온의 내용물에 대해서도 안전하고 정확한 측정이 가능하도록 하는 측정기술이 요구된다.Particularly, in a storage space having a high internal temperature, such as a blast furnace, an image of a melted material coming out from an exit port and an exit port through which a melted material is discharged from a bladder by a camera is conventionally taken, The level of the melt is also measured in response to the exit angle for the melt leaving the exit. In this case, however, the level values of the melts set corresponding to each of the exit angles must be stored, and wind pressure in the blast furnace, which is an element affecting the exit angle, must be additionally detected. Since the inside of the furnace is high in temperature, when the antenna is used, if the opening of the antenna is directly directed to the high-temperature molten metal, various components inside the antenna may be damaged by heat due to heat emitted from the molten metal. Therefore, there is a need for a measurement technique that enables safe and accurate measurement even at high temperature contents.

그리고, 안테나(10)가 이동되면서 밀폐 공간(30) 내의 다양한 위치에서 밀폐 공간(30)에 저장된 내용물(40)의 레벨을 측정하는 경우, 안테나(10)가 이동되도록 하여 메인 로브(20)의 방향이 변경되도록 할 필요성이 있다. 그런데, 메인 로브(20)의 방향이 변경되는 경우, 사이드 로브(21)에 의하여 밀폐 공간(30)의 벽면(31)에 반사되는 신호의 크기는 더욱 커진다. 따라서, 안테나(10)에 수신되는 신호가 처리될 때, 사이드 로브(21)에 의한 반사 신호(21a)로 인해 밀폐 공간(30)에 저장된 내용물(40)의 정확한 측정값이 얻어지기 어려운 문제점이 있다. When the level of the content 40 stored in the closed space 30 is measured at various positions in the closed space 30 while the antenna 10 is being moved, the antenna 10 is moved to move the main lobe 20 There is a need to change the direction. However, when the direction of the main lobe 20 is changed, the magnitude of the signal reflected by the side lobe 21 on the wall surface 31 of the closed space 30 is further increased. Therefore, when the signal received by the antenna 10 is processed, it is difficult to obtain an accurate measurement value of the contents 40 stored in the closed space 30 due to the reflection signal 21a by the side lobes 21 have.

공개특허공보 제2010-0071347호(2010.06.29. 공개)Open Patent Publication No. 2010-0071347 (published on June 29, 2010)

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수용 공간 내부의 내용물의 레벨을 정확하게 측정할 수 있는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치 및 이를 이용한 레벨 측정방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength and a level measuring method using the same, which can accurately measure the level of contents in a receiving space.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 발생하는 송신신호제어부; 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 목표물로 방사되도록 하고, 상기 목표물에서 반사되는 반사파가 수신되는 안테나부; 그리고 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 수신신호처리부를 포함하고, 상기 안테나부는 상기 전자기파 생성을 위한 출력전력을 공급하는 급전부와, 상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와, 상기 하우징부의 후단에 구비되어 상기 전자기파가 방사되는 개구를 형성하고, 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지며, 방사되는 상기 전자기파의 사이드 로브(Side Lobe)를 감소시키는 산란방지부와, 상기 산란방지부의 전단 및 후단 중 어느 한 곳 이상에 구비되고 상기 전자기파가 균일 위상을 가지도록 변환시키는 파면변환부를 가지는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling an electromagnetic wave, comprising: a transmission signal controller for generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength; An antenna unit for radiating electromagnetic waves generated from the transmission signal control unit to a target and receiving reflected waves reflected from the target; And a reception signal processing unit for calculating the distance between the antenna unit and the target and the level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit, A power supply part connected to the power supply part and expanded in a propagating direction of an electromagnetic wave, and a housing part provided at a rear end of the housing part to form an opening through which the electromagnetic wave is radiated, A scattering prevention part having a plurality of protrusions to be formed and reducing a side lobe of the electromagnetic wave to be radiated, and an anti-scattering part provided on at least one of a front end and a rear end of the scatter prevention part, And a wavefront converting unit It provides a level measurement apparatus using an electromagnetic wave having a wavelength emitter.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 파면변환부는 상기 하우징부 및 상기 산란방지부의 사이에 구비되는 렌즈를 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the wavefront converting unit may include a lens provided between the housing unit and the scattering prevention unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 배치되고, 상기 산란방지부에서 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되는 전자기파의 방향을 전환시켜 상기 전자기파가 상기 목표물로 방사되도록 하는 평판 형상의 반사체를 가지는 방향전환부를 더 포함할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the direction of the electromagnetic wave radiated in a direction other than the direction of the target by the scattering prevention portion is disposed at a position distant from the scattering prevention portion inside the accommodation portion in which the target is accommodated And a reflector for reflecting the electromagnetic wave to the target.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 발생하는 송신신호제어부; 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 목표물로 방사되도록 하고, 상기 목표물에서 반사되는 반사파가 수신되는 안테나부; 그리고 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 수신신호처리부를 포함하고, 상기 안테나부는 상기 전자기파 생성을 위한 출력전력을 공급하는 급전부와, 상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와, 상기 하우징부의 후단에 구비되어 상기 전자기파가 방사되는 개구를 형성하고, 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지며, 방사되는 상기 전자기파의 사이드 로브(Side Lobe)를 감소시키는 산란방지부와, 상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 배치되고, 상기 산란방지부에서 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되는 전자기파가 균일 위상을 가지도록 변환시킴과 동시에 상기 전자기파가 상기 목표물로 방사되도록 상기 전자기파의 방향을 전환시키는 포물선(Parabolic) 형상의 반사체를 가지는 파면변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a microwave oven comprising: a transmission signal controller for generating electromagnetic waves having a millimeter wavelength; An antenna unit for radiating electromagnetic waves generated from the transmission signal control unit to a target and receiving reflected waves reflected from the target; And a reception signal processing unit for calculating the distance between the antenna unit and the target and the level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit, A power supply part connected to the power supply part and expanded in a propagating direction of an electromagnetic wave, and a housing part provided at a rear end of the housing part to form an opening through which the electromagnetic wave is radiated, A scattering prevention part having a plurality of protrusions formed therein for reducing side lobes of the electromagnetic waves to be radiated and a scattering prevention part disposed at a position spaced a certain distance from the scattering prevention part inside the accommodation part in which the target is received, In the scattering prevention part, in a direction not directed to the target And a wavefront converting unit having a parabolic reflector for converting the direction of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is radiated to the target while converting the electromagnetic wave to have a uniform phase. And a level measuring device using the same.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하우징부는 상기 급전부와 연결되고, 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 천이부와, 상기 천이부의 후단에 연결되고, 상기 산란방지부가 상기 파면변환부에 연결되도록 연장 형성되는 도파부를 가질 수 있다.In the embodiment of the present invention, the housing portion may include a transition portion connected to the feed portion and enlarged in a propagation direction of the electromagnetic wave, and connected to a rear end of the transition portion, wherein the scatter prevention portion is extended And may have a waveguide portion formed therein.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 파면변환부는 상기 도파부 및 상기 산란방지부 사이에 구비되는 렌즈를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the wavefront converting unit may further include a lens provided between the waveguide unit and the scattering prevention unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 송신신호제어부는 상기 전자기파 신호를 발생하는 신호발생부와, 상기 신호발생부에서 신호를 수신하고 복수의 경로로 전송하는 방향성 결합부와, 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호를 상기 안테나부로 전달하는 서큘레이터를 가지고, 상기 전자기파는 미리 정해진 주파수 대역의 주파수 변조 연속파(FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave)이며, 주기적으로 발생될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the transmission signal controller includes a signal generator for generating the electromagnetic wave signal, a directional coupler for receiving a signal from the signal generator and transmitting the signal through a plurality of paths, The electromagnetic wave is a frequency modulated continuous wave (FMCW) having a predetermined frequency band, and can be generated periodically.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수신신호처리부는 상기 안테나부 및 상기 서큘레이터를 통해 전달되는 수신신호 및 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호가 입력되고 믹싱되어, 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호 및 상기 수신신호를 받는 시점에서 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호 및 상기 수신신호와의 주파수 차를 가지는 차 신호를 생성하는 믹서부와, 상기 믹서부에서 전달되는 상기 차 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환부와, 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리(R)를 식(1)을 이용하여 산출하고, 상기 목표물의 레벨(H)을 식(2)를 이용하여 산출하는 처리부를 가질 수 있다.In the embodiment of the present invention, the reception signal processing unit receives signals received through the antenna unit and the circulator, and signals transmitted from the directional coupler, and mixes the signals, A mixer section for generating a difference signal having a frequency difference between the signal transmitted from the directional coupler and the received signal at the time of receiving the received signal; and a mixer section for converting the difference signal transmitted from the mixer section into a digital signal And a processing section for calculating the distance (R) between the antenna section and the target using the equation (1) and calculating the level (H) of the target using the equation (2).

식(1) --- R=T2×c×f1/(2Δf)(1) - R = T2 * c * f1 / (2? F)

상기 식(1)에서, T2는 한 주기(TE) 중 전자기파 신호의 출력 시간이고, c는 전파속도이고, f1은 상기 주파수 차이고, Δf는 전자기파의 주파수 대역폭이다.In the above equation (1), T2 is the output time of the electromagnetic wave signal in one cycle TE, c is the propagation velocity, f1 is the frequency difference, and? F is the frequency bandwidth of the electromagnetic wave.

식(2) --- H=H1-R-H2(2) --- H = H1-R-H2

상기 식(2)에서, H1은 목표물이 수용되는 수용부의 높이이고, H2는 안테나부의 하단부에서 상기 수용부의 최상면까지의 높이이다.In the formula (2), H1 is the height of the receiving portion in which the target is received, and H2 is the height from the lower end of the antenna portion to the uppermost surface of the receiving portion.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법에 있어서, (a) 송신신호제어부에서 밀리미터 파장을 가지는 전자기파가 발생되는 단계; (b) 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 안테나부를 통해 목표물로 방사되고, 상기 목표물에서 반사되는 반사파가 상기 안테나부로 수신되는 단계; 그리고 (c) 수신신호처리부가 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계에서, 상기 전자기파는 출력전력을 공급하는 급전부에서 생성되고, 상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와, 상기 하우징부의 후단에 구비되어 개구를 형성하고, 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지는 산란방지부를 거치면서 사이드 로브(Side Lobe)가 감소되고, 상기 산란방지부의 전단 및 후단 중 어느 한 곳 이상에 구비되는 파면변환부를 거치면서 균일 위상을 가지도록 변환되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength, comprising the steps of: (a) generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength in a transmission signal control unit; step; (b) receiving electromagnetic waves generated in the transmission signal control unit through the antenna unit and reflected waves reflected from the target to the antenna unit; And (c) calculating a distance between the antenna unit and the target and a level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit, wherein (b) ), The electromagnetic wave is generated in a feeding part for supplying output power, is connected to the feeding part and is enlarged in the electromagnetic wave propagating direction, and an opening is formed at the rear end of the housing part, A side lobe is reduced while passing through a scattering prevention part having a plurality of projections formed along the circumferential direction and a uniform phase is obtained while passing through a wavefront conversion part provided at one or more of the front end and the rear end of the scatter prevention part And a level measurement field using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength. A method of measuring a level using the measured value is provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 전자기파는 상기 하우징부 및 상기 산란방지부의 사이에 구비되는 렌즈를 거치면서 균일 위상을 가지도록 변환될 수 있다.In the embodiment of the present invention, in the step (b), the electromagnetic wave may be converted to have a uniform phase through a lens provided between the housing part and the scattering prevention part.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 전자기파는 상기 산란방지부에서 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되고, 상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 더 배치되는 평판 형상의 반사체에 의해 방향이 전환되어 상기 목표물로 방사될 수 있다.In the embodiment of the present invention, in the step (b), the electromagnetic wave may be radiated in a direction other than the direction of the target in the scattering prevention part, and may be located inside the receiving part in which the target is received, And can be redirected by the reflector in the form of a flat plate disposed further at the position to be radiated to the target.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는 신호발생부에서 상기 전자기파 신호가 발생되는 단계와, 방향성 결합부에서 상기 신호발생부로부터 신호를 수신하여 복수의 경로로 전송하는 단계와, 서큘레이터에서 상기 방향성 결합부로부터 전송되는 신호를 상기 안테나부로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 전자기파는 미리 정해진 주파수 대역의 주파수 변조 연속파(FMCW)이며, 주기적으로 발생될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the step (a) includes the steps of generating the electromagnetic wave signal in the signal generating unit, receiving the signal from the signal generating unit in the directional coupler and transmitting the signal through a plurality of paths, And transmitting the signal transmitted from the directional coupler to the antenna unit, wherein the electromagnetic wave is a frequency modulated continuous wave (FMCW) of a predetermined frequency band and may be periodically generated.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 믹서부에서 상기 안테나부 및 상기 서큘레이터를 통해 전달되는 수신신호 및 상기 방향성 결합부로부터 전송되는 신호가 입력되고 믹싱되어, 상기 방향성 결합부로부터 전송되는 신호 및 상기 수신신호를 받는 시점에서 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호 및 상기 수신신호와의 주파수 차를 가지는 차 신호가 생성되는 단계와, 신호변환부에서 상기 믹서부로부터 전달되는 상기 차 신호가 디지털 신호로 변환되는 단계와, 처리부에서 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리(R)가 식(1)을 이용하여 산출되고, 상기 목표물의 레벨(H)이 식(2)를 이용하여 산출되는 단계를 포함한다.In the embodiment of the present invention, in the step (c), a reception signal transmitted through the antenna unit and the circulator and a signal transmitted from the directional coupler are input and mixed in the mixer unit, Generating a difference signal having a frequency difference between a signal to be transmitted and a signal transmitted from the directional coupler and a received signal at a time of receiving the received signal; (1), and the level (H) of the target is calculated by using the equation (2), and the distance (R) between the antenna and the target is calculated using Equation Lt; / RTI >

식(1) --- R=T2×c×f1/(2Δf)(1) - R = T2 * c * f1 / (2? F)

상기 식(1)에서, T2는 한 주기(TE) 중 전자기파 신호의 출력 시간이고, c는 전파속도이고, f1은 상기 주파수 차이고, Δf는 전자기파의 주파수 대역폭이다.In the above equation (1), T2 is the output time of the electromagnetic wave signal in one cycle TE, c is the propagation velocity, f1 is the frequency difference, and? F is the frequency bandwidth of the electromagnetic wave.

식(2) --- H=H1-R-H2(2) --- H = H1-R-H2

상기 식(2)에서, H1은 목표물이 수용되는 수용부의 높이이고, H2는 안테나부의 하단부에서 상기 수용부의 최상면까지의 높이이다.In the formula (2), H1 is the height of the receiving portion in which the target is received, and H2 is the height from the lower end of the antenna portion to the uppermost surface of the receiving portion.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법에 있어서, (a) 송신신호제어부에서 밀리미터 파장을 가지는 전자기파가 발생되는 단계; (b) 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 안테나부를 통해 방사되고, 목표물에서 반사되는 반사파가 상기 안테나부로 수신되는 단계; 그리고 (c) 수신신호처리부가 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계에서, 상기 전자기파는 출력전력을 공급하는 급전부에서 생성되고, 상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와, 상기 하우징부의 후단에 구비되어 개구를 형성하고 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지는 산란방지부를 거치면서 사이드 로브(Side Lobe)가 감소되어 방사되되 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되고, 상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 배치되고 포물선(Parabolic) 형상의 반사체를 가지는 파면변환부를 거치면서 균일 위상을 가지도록 변환됨과 동시에 상기 목표물로 방사되도록 방향이 전환되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength, comprising the steps of: (a) generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength in a transmission signal control unit; step; (b) receiving electromagnetic waves generated by the transmission signal control unit through the antenna unit and receiving reflected waves reflected from the target by the antenna unit; And (c) calculating a distance between the antenna unit and the target and a level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit, wherein (b) ), The electromagnetic wave is generated in a feeding part for supplying output power, and is connected to the feed part and enlarged in the electromagnetic wave propagating direction. The housing part is provided at the rear end of the housing part to form an opening, Scattering prevention part having a plurality of protrusions formed along a direction of the scattering prevention part, a side lobe is reduced and radiated in a direction other than the direction of the target, And a wavefront having a parabolic reflector disposed at a certain distance from the wavefront And the direction is changed so as to have a uniform phase and to be radiated to the target while passing through the conversion unit. The present invention also provides a method for measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전자기파는, 상기 하우징부의 급전부와 연결되고 상기 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 천이부와, 상기 천이부의 후단에 연결되고 상기 산란방지부가 상기 파면변환부에 연결되도록 연장 형성되는 도파부를 통해 상기 파면변환부로 전파될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the electromagnetic wave may include a transition portion connected to the feeding portion of the housing portion and enlarged in a propagation direction of the electromagnetic wave, and connected to a rear end of the transition portion, To the wave-front converting unit through a waveguide unit extended so as to be extended.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전자기파는 상기 도파부 및 상기 산란방지부 사이에 더 구비되는 렌즈를 통과할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electromagnetic wave may pass through a lens further provided between the waveguide section and the scattering prevention section.

본 발명의 실시예에 따르면, 안테나부에 산란방지부가 구비되어 전자기파의 사이드 로브가 발생되지 않거나 감소되도록 할 수 있기 때문에, 밀폐 형성되는 수용부에서도, 수용부에 수용되는 내용물의 레벨의 측정값 정확도가 개선될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the scattering prevention portion is provided in the antenna portion, the side lobe of the electromagnetic wave can be prevented from being generated or reduced. Therefore, even in the accommodating portion formed in the closed state, Can be improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 안테나부가 수용부의 상부의 외측에 배치되고, 수용부의 내측에 방향전환부 또는 파면변환부가 적절하게 배치되도록 할 수 있다. 이를 통해, 수용부의 내부가 고온 환경인 경우에도 안테나부의 손상이 방지되도록 하면서 정확한 측정이 가능할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the antenna portion is disposed on the outer side of the upper portion of the receiving portion, and the direction switching portion or the wavefront converting portion can be appropriately disposed inside the receiving portion. Accordingly, accurate measurement can be performed while preventing damage to the antenna portion even in a high-temperature environment of the inside of the receiving portion.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the effects described above, but include all effects that can be deduced from the description of the invention or the composition of the invention set forth in the claims.

도 1은 종래의 안테나에서 방사되는 전자기파의 모양을 나타낸 예시도이다.
도 2는 종래에 밀폐된 저장 용기에서 다중 경로 반사에 의한 신호 수신 현상을 나타낸 예시도이다
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 안테나부를 나타낸 단면예시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 수신신호처리부에서 목표물의 레벨을 산출하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 안테나부를 나타낸 단면예시도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 안테나부를 나타낸 단면예시도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 내용물의 레벨 측정방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary shape of an electromagnetic wave radiated from a conventional antenna.
FIG. 2 is a view illustrating a signal reception phenomenon by multipath reflection in a conventional sealed storage container
3 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring a level of an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating an antenna unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a first embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a method of calculating a target level in a received signal processing unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to the first embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view showing an example of using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a second embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating an antenna unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a third embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example of using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a third embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating an antenna unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating an example of using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of measuring the level of contents using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to the first embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 안테나부를 나타낸 단면예시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 수신신호처리부에서 목표물의 높이를 산출하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 3 is a block diagram of an apparatus for measuring a level of electromagnetic waves having a millimeter wavelength according to a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to the first embodiment of the present invention. 5 is a diagram illustrating a method of calculating a height of a target in a received signal processing unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a first embodiment of the present invention .

도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치는 송신신호제어부(100), 안테나부(200) 그리고 수신신호처리부(300)를 포함할 수 있다. 3 to 5, the level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength may include a transmission signal control unit 100, an antenna unit 200, and a reception signal processing unit 300.

여기서, 송신신호제어부(100)는 신호발생부(110), 방향성 결합부(Directional Coupler)(120) 그리고 서큘레이터(Circulator)(130)를 가질 수 있다. Here, the transmission signal controller 100 may include a signal generator 110, a directional coupler 120, and a circulator 130.

신호발생부(110)는 전자기파 신호를 발생할 수 있다. 여기서 상기 전자기파는 밀리미터 파장을 가질 수 있으며, 미리 정해진 주파수 대역의 주파수 변조 연속파(FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave)일 수 있다. 신호발생부(110)는 전자기파 신호를 주기적으로 발생할 수 있다.The signal generating unit 110 may generate an electromagnetic wave signal. Here, the electromagnetic wave may have a millimeter wavelength and may be frequency modulated continuous wave (FMCW) of a predetermined frequency band. The signal generator 110 may periodically generate an electromagnetic wave signal.

그리고, 방향성 결합부(120)는 신호발생부(110)에서 신호를 수신하고 복수의 경로로 전송할 수 있다. 방향성 결합부(120)는 신호발생부(110)에서 신호를 수신하고 서큘레이터(130) 및 후술할 믹서부(310)로 전달할 수 있다. The directional coupler 120 may receive a signal from the signal generator 110 and transmit the signal to a plurality of paths. The directional coupler 120 may receive a signal from the signal generator 110 and may transmit the signal to the circulator 130 and a mixer unit 310 to be described later.

또한, 서큘레이터(130)는 방향성 결합부(120)에서 전송되는 신호를 안테나부(200)로 전달할 수 있다. The circulator 130 may transmit the signal transmitted from the directional coupler 120 to the antenna unit 200.

안테나부(200)는 급전부(210), 하우징부(220), 산란방지부(230) 및 파면변환부(240)를 가질 수 있다. The antenna unit 200 may have a feed unit 210, a housing unit 220, a scattering prevention unit 230, and a wavefront converting unit 240.

급전부(210)는 전자기파 생성을 위한 출력전력을 공급할 수 있다. The power feeder 210 can supply output power for generating electromagnetic waves.

하우징부(220)는 급전부(210)와 연결될 수 있으며, 전자기파의 전파방향으로 확대 형성될 수 있다. 하우징부(220)는 금속 소재로 이루어질 수 있다.The housing part 220 may be connected to the feed part 210 and may be formed to be widened in the direction of propagation of electromagnetic waves. The housing part 220 may be made of a metal material.

그리고, 산란방지부(230)는 하우징부(220)의 후단에 구비될 수 있으며, 전자기파(IW)가 방사되는 개구(Aperture)를 형성할 수 있다. 본 명세서에서, 후단 및 전단은 전자기파의 방사 방향을 기준으로 한다. 따라서, 하우징부(220)의 후단은 도 4를 참조했을 때, 하우징부(220)의 우측 영역을 의미한다.The scattering prevention part 230 may be provided at the rear end of the housing part 220 and may form an aperture through which the electromagnetic wave IW is radiated. In this specification, the rear end and the front end are based on the radiation direction of the electromagnetic wave. Therefore, the rear end of the housing part 220 refers to the right side area of the housing part 220, referring to FIG.

산란방지부(230)는 내주면에 원주방향을 따라 형성되는 돌기(231)를 가질 수 있으며, 돌기(231)는 산란방지부(230)의 길이방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다. 돌기(231)의 높이는 신호발생부(110)에서 발생되는 전자기파의 주파수 대역의 중심 주파수 파장의 0.25배~0.5배로 형성될 수 있다. 돌기(231)는 전자기파의 전파방향으로 높이가 증가하도록 형성될 수 있으며, 가장 높이가 높은 돌기는 전자기파의 주파수 대역의 중심 주파수 파장의 0.5배로 형성될 수 있다.The scattering preventing part 230 may have a protrusion 231 formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface and a plurality of protrusions 231 may be formed along the length direction of the scatter preventing part 230. The height of the protrusion 231 may be 0.25 times to 0.5 times the center frequency of the frequency band of the electromagnetic wave generated by the signal generating unit 110. The protrusion 231 may be formed to increase in height in the propagation direction of the electromagnetic wave, and the protrusion having the highest height may be formed at 0.5 times the center frequency of the frequency band of the electromagnetic wave.

그리고, 돌기(231)는 길이방향을 따라 복수개가 이격되어 형성되거나, 나선형상으로 연속적으로 형성될 수 있다. 돌기(231)가 길이방향을 따라 복수개가 이격되어 형성되는 경우, 돌기(231) 간의 간격은 중심 주파수 파장의 0.5배 이하이고, 돌기(231)의 두께는 중심 주파수 파장의 0.4배 이하일 수 있다. 그리고, 돌기(231)가 나선형상으로 형성되는 경우 한 피치(Pitch)는 중심 주파수 파장의 0.5배 이하이고, 한 피치 내의 돌기(231)의 두께는 중심 주파수 파장의 0.4배 이하일 수 있다. 이에 따라, 돌기(231)에서 전자기파의 파장의 상쇄가 발생할 수 있고, 산란방지부(230)에서는 표면을 따라 흐르는 전류가 제거될 수 있다. 이를 통해, 산란방지부(230)를 거쳐 방사되는 전자기파에서는 사이드 로브가 발생되지 않거나 크게 감소될 수 있다. A plurality of protrusions 231 may be formed along the longitudinal direction, or may be formed continuously in a spiral shape. The spacing between the protrusions 231 may be less than 0.5 times the center frequency and the thickness of the protrusions 231 may be less than or equal to 0.4 times the center frequency of the center frequency in the case where the protrusions 231 are spaced apart from each other in the longitudinal direction. When the protrusion 231 is formed in a spiral shape, one pitch may be 0.5 times or less the center frequency, and the thickness of the protrusion 231 in one pitch may be 0.4 times or less of the center frequency. Accordingly, the wavelength of the electromagnetic wave can be canceled at the protrusion 231, and the current flowing along the surface of the scattering prevention part 230 can be removed. As a result, side lobes are not generated or can be greatly reduced in the electromagnetic wave radiated through the scattering prevention part 230.

본 발명에서는 산란방지부(230)를 통해 전자기파의 사이드 로브가 발생되지 않거나 크게 감소되도록 할 수 있기 때문에, 밀폐되도록 형성되는 수용부에서도 신호의 정확성을 높일 수 있고, 이를 통해, 수용부에 수용되는 내용물의 레벨의 측정 정확도를 높일 수 있다. In the present invention, the side lobe of the electromagnetic wave can be prevented from being generated or greatly reduced through the scattering prevention part 230, so that the accuracy of the signal can be improved even in the receiving part formed to be hermetically sealed, The accuracy of measurement of the level of contents can be increased.

하우징부(220) 및 산란방지부(230)의 길이 방향에 대한 단면 형상은 사각형을 포함하는 다각형의 형상이나, 정원 및 타원을 포함하는 원형의 형상으로 형성될 수 있다.The sectional shape of the housing part 220 and the scattering prevention part 230 with respect to the longitudinal direction may be a polygonal shape including a quadrangle, or a circular shape including a gutter and an ellipse.

그리고, 파면변환부(240)는 산란방지부(230)의 전단 및 후단 중 어느 한 곳 이상에 구비될 수 있다. 본 실시예에서, 파면변환부(240)는 산란방지부(230)의 전단에 구비될 수 있으며, 구체적으로, 파면변환부(240)는 하우징부(220) 및 산란방지부(230)의 사이에 구비될 수 있다. 그리고, 파면변환부(240)는 렌즈(241)를 포함할 수 있다. 렌즈(241)는 공기보다 상대 유전율이 더 높은 유전체로 이루어질 수 있다. 렌즈(241)는 입력되는 전자기파의 위상이 균일해지도록 하여 전자기파의 에너지가 밀집되도록 할 수 있는 형상으로 형성될 수 있다. 신호발생부(110)에서 발생하는 전자기파가 밀리미터파인 경우, 렌즈(241)는 금속 소재로 된 인공 유전체로 이루어질 수도 있다.The wavefront converting unit 240 may be provided at one or more of the front end and the rear end of the scatter preventing unit 230. [ The wavefront converting unit 240 may be provided at the front end of the scattering preventing unit 230. Specifically, the wavefront converting unit 240 may be disposed between the housing unit 220 and the scattering preventing unit 230 As shown in FIG. The wavefront converting unit 240 may include a lens 241. [ The lens 241 may be made of a dielectric having a higher relative dielectric constant than air. The lens 241 may be formed in a shape that allows the energy of the electromagnetic wave to be concentrated so that the phase of the electromagnetic wave to be input becomes uniform. When the electromagnetic wave generated in the signal generating unit 110 is in millimeter wave, the lens 241 may be made of an artificial dielectric made of a metal material.

급전부(210)에서 생성되는 전자기파는 파면의 모양이 구면을 이루면서 진행하는 파동을 가지는 구면파(Spherical Wave)(W1)의 형태를 가질 수 있다. 즉, 전자기파는 급전부(210)에서 생성되어 하우징부(220)를 통과하는 동안에 구면파(W1)의 형태일 수 있다. The electromagnetic wave generated by the power feeding part 210 may have the form of a spherical wave W1 having a wave that proceeds in a spherical wavefront shape. That is, the electromagnetic wave may be in the form of a spherical wave W1 while being generated in the power feeder 210 and passing through the housing part 220. [

일반적으로, 안테나에서 전자기파가 입력되는 입력부와, 전자기파가 방사되는 개구부의 크기가 작고, 상기 입력부 및 상기 개구부 사이의 거리가 짧은 경우, 안테나의 개구부에서 방사되는 전자기파의 중심과 가장자리에서의 위상차가 매우 커지기 때문에, 안테나의 이득은 저하되고, 전자기파의 직진성이 낮아질 수 있다. 따라서, 안테나의 이득을 높이고 전자기파의 직진성을 높이 위해서는 상기 입력부와 상기 개구부의 크기가 크고 상기 입력부와 상기 개구부 사이의 거리가 길어지도록 해야 한다. 그러나, 이 경우, 안테나의 전체 크기가 너무 커질 수 있다. Generally, when the size of the opening portion through which the electromagnetic wave is radiated is small and the distance between the input portion and the opening portion is short, the phase difference between the center and the edge of the electromagnetic wave radiated from the opening portion of the antenna is very high The gain of the antenna is lowered, and the directivity of the electromagnetic wave can be lowered. Therefore, in order to increase the gain of the antenna and improve the directivity of the electromagnetic wave, the size of the input unit and the opening must be large and the distance between the input unit and the opening must be long. However, in this case, the overall size of the antenna may be too large.

본 발명에서는 파면변환부(240)가 마련됨으로써 이러한 문제점이 해결되도록 할 수 있다. 즉, 렌즈(241)를 가지는 파면변환부(240)는 전자기파의 위상을 조절할 수 있다. 즉, 구면파 형태의 전자기파는 렌즈(241)를 통과하면서 균일한 위상을 가지는 전류 분포를 가지도록 변환될 수 있다. 이에 따라, 렌즈(241)를 통과한 전자기파는 균일 위상을 가지는 전자기파(W2)로 변환될 수 있어 안테나부(200)의 이득이 높아지고, 방사되는 전자기파의 직진성이 좋아질 수 있다. 본 발명에서는 파면변환부(240)가 전자기파가 균일 위상을 가지도록 변환 수 있으며, 이를 통해, 안테나부(200)의 전체 크기가 줄어들 수 있다. In the present invention, such a problem can be solved by providing the wavefront converting unit 240. That is, the wavefront converting unit 240 having the lens 241 can adjust the phase of the electromagnetic wave. That is, the electromagnetic wave in the form of a spherical wave can be converted to have a current distribution having a uniform phase while passing through the lens 241. Accordingly, the electromagnetic wave having passed through the lens 241 can be converted into the electromagnetic wave W2 having a uniform phase, so that the gain of the antenna unit 200 can be increased, and the linearity of the radiated electromagnetic wave can be improved. In the present invention, the wavefront converting unit 240 may convert the electromagnetic wave to have a uniform phase, thereby reducing the overall size of the antenna unit 200.

안테나부(200)에서 방사된 후 목표물(51)에서 반사되는 반사파(RW)는 안테나부(200)로 수신될 수 있으며, 수신된 반사파 신호는 수신신호처리부(300)로 전달되어 처리될 수 있다. The reflected wave RW reflected from the target 51 after being radiated from the antenna unit 200 can be received by the antenna unit 200 and the received reflected wave signal can be transmitted to the received signal processing unit 300 and processed .

수신신호처리부(300)는 믹서부(310), 신호변환부(320) 및 처리부(330)를 가질 수 있다. The received signal processing unit 300 may have a mixer unit 310, a signal converting unit 320, and a processing unit 330.

믹서(Mixer)부(310)는 방향성 결합부(120)에서 전송되어 입력되는 신호(S1) 및 안테나부(200)와 서큘레이터(130)를 통해 전달되는 수신신호(S2)를 믹싱하여 방향성 결합부(120)에서 전송되는 신호 및 서큘레이터(130)를 통해 전달되는 수신신호의 주파수 차(f1)를 가지는 차 신호를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 신호발생부(110)에서 발생되는 전자기파 신호(S1)는 시간이 경과함에 따라 일정한 기울기로 주파수가 증가되며, 이러한 주파수 증가는 T2 시간까지 유지될 수 있다. 그리고, 최초로 방사된 신호는 목표물(51)에 반사되고 안테나부(200)를 통하여 T1 시간 후에 수신신호(S2)로 수신될 수 있다. 그리고, 반사된 신호의 수신 시점에서의 두 신호의 주파수 차이는 f1이며, 주파수 차(f1)는 믹서부(310)에서 두 신호를 믹싱하여 얻어질 수 있다(도 4 참조).The mixer 310 mixes a signal S1 transmitted from the directional coupler 120 and a received signal S2 transmitted through the antenna 200 and the circulator 130, A difference signal having a frequency difference f1 between a signal transmitted through the antenna 120 and a signal transmitted through the circulator 130 can be generated. In other words, the frequency of the electromagnetic wave signal S1 generated by the signal generating unit 110 increases at a constant slope with time, and the frequency increase can be maintained until the time T2. The first radiated signal may be reflected on the target 51 and received via the antenna unit 200 as the received signal S2 after a time T1. The frequency difference between the two signals at the time of reception of the reflected signal is f1, and the frequency difference f1 can be obtained by mixing the two signals in the mixer unit 310 (see FIG. 4).

신호변환부(320)는 믹서부(310)에서 전달되는 차 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 신호변환부(320)는 아날로그디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)일 수 있다. The signal converting unit 320 may convert a difference signal transmitted from the mixer unit 310 into a digital signal. The signal converting unit 320 may be an analog-to-digital converter (ADC).

처리부(330)는 아래 식(1)을 이용하여 안테나부(200) 및 목표물(51) 사이의 거리(R)를 산출할 수 있다. The processing section 330 can calculate the distance R between the antenna section 200 and the target 51 by using the following equation (1).

식(1) --- R=T2×c×f1/(2Δf)(1) - R = T2 * c * f1 / (2? F)

여기서, T2는 한 주기(TE) 중 전자기파 신호의 출력 시간이다. 그리고, c는 매질에서의 전파속도이며, 공기 중일 경우 3×108m/s 이다. f1은 주파수 차이고, Δf는 신호발생부(110)에서 발생되는 전자기파의 주파수 대역폭이다. Δf는 신호발생부(110)에서 발생되는 전자기파의 최대 주파수 대역폭일 수 있다.Here, T2 is the output time of the electromagnetic wave signal in one period (TE). C is the propagation velocity in the medium, and 3 x 10 8 m / s in the air. f1 is the frequency difference, and [Delta] f is the frequency bandwidth of the electromagnetic wave generated in the signal generating unit 110. [ And? F may be the maximum frequency bandwidth of the electromagnetic wave generated in the signal generating unit 110.

또한, 처리부(330)는 산출된 거리(R) 및 아래 식(2)를 이용하여 목표물(51)의 레벨(H)을 산출할 수 있다. The processing section 330 can calculate the level H of the target 51 by using the calculated distance R and the following equation (2).

식(2) --- H=H1-R-H2 (2) --- H = H1-R-H2

여기서, H1은 목표물(51)이 수용되는 수용부(50)의 레벨이고, H2는 안테나부(200)의 하단부에서 수용부(50)의 최상면까지의 높이이다.Here, H1 is the level of the accommodating portion 50 in which the target 51 is accommodated, and H2 is the height from the lower end of the antenna portion 200 to the uppermost surface of the accommodating portion 50. [

처리부(330)는 목표물(51)의 레벨(H)을 산출하기 위해, 연속적으로 복수 번 측정되어 산출된 거리(R)값을 활용할 수도 있다. 즉, 처리부(330)는 연속적으로 측정된 거리(R)를 비교하여, 측정된 거리(R)의 평균을 산출할 수 있다. 그리고, 연속적으로 복수 번 측정된 거리(R)값 중, 특정 시간에 측정된 거리값이 인접한 시점에 측정된 거리값과 비교하여 미리 정해진 허용 기준 이상의 차이를 가지는 경우, 해당 거리값을 제거할 수 있으며, 이를 통해 측정의 신뢰도가 높아질 수 있다.The processing unit 330 may utilize the distance R value measured and calculated continuously several times in order to calculate the level H of the target 51. [ That is, the processing unit 330 can calculate the average of the measured distance R by comparing the continuously measured distances R. [ If a distance value measured at a specific time out of a plurality of R values measured consecutively is greater than a predetermined distance limit value in comparison with a distance value measured at an adjacent time point, Which can increase the reliability of the measurement.

또한, 안테나부(200)는 전자기파의 방사 방향이 변하도록 방향이 조절될 수 있다. 이 경우, 처리부(330)는 안테나부(200)의 방사 방향별로 산출된 거리(R)값을 비교하고, 이를 통해, 목표물(51)의 위치별 레벨(H)을 얻을 수 있다. 목표물(51)의 위치별 레벨(H)이 다른 경우는 예를 들면, 곡물 저장 탱크 등에서 발생할 수 있는데, 목표물(51)의 위치에 따른 레벨(H) 정보를 이용하여 목표물(51)의 레벨을 더욱 정확하게 산출할 수 있다. 처리부(330)에서 산출된 레벨(H) 정보는 영상화되어 표시될 수있으며, 이를 위해 표시부(미도시)가 더 마련될 수 있다.Also, the antenna unit 200 can be oriented so that the radiation direction of the electromagnetic wave is changed. In this case, the processing unit 330 compares the distance R calculated for each radial direction of the antenna unit 200, and thereby obtains the level H for each position of the target 51. The level 51 of the target 51 may be different from the level H of the target 51 by using the level H information according to the position of the target 51. For example, It can be calculated more accurately. The level (H) information calculated by the processing unit 330 may be displayed and displayed, and a display unit (not shown) may be further provided.

수신신호처리부(300)는 증폭부(340)를 더 가질 수 있다. 증폭부(340)는 서큘레이터(130)에서 전달되는 신호를 일정 크기로 왜곡 없이 증폭시킬 수 있으며, 증폭된 신호는 믹서부(310)로 전달될 수 있다. 증폭부(340)는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)일 수 있다.The reception signal processing unit 300 may further include an amplification unit 340. [ The amplifying unit 340 amplifies the signal transmitted from the circulator 130 to a predetermined magnitude without distortion and the amplified signal can be transmitted to the mixer unit 310. The amplification unit 340 may be a low noise amplifier.

한편, 송신신호제어부(100), 믹서부(310) 및 증폭부(340)는 건 다이오드(Gunn Diode)에 의해 구현될 수도 있다. 즉, 건 다이오드를 이용하여 전자기파를 발생하고, 목표물(51)에 의해 반사되는 신호를 수신하여 송신되는 신호 및 수신되는 신호의 차 신호를 얻을 수 있다. 얻어지는 차 신호는 신호변환부(320)로 직접 입력될 수 있다. 전자기파는 건 다이오드에 인가되는 전압이 선형적, 주기적으로 조절되도록 하여 만들어질 수 있다. The transmission signal controller 100, the mixer unit 310, and the amplifier unit 340 may be implemented by a Gunn diode. That is, an electromagnetic wave is generated using the Gunn diode, and a signal reflected by the target 51 is received to obtain a difference signal between the transmitted signal and the received signal. The obtained difference signal may be directly input to the signal converting unit 320. [ The electromagnetic wave can be generated by adjusting the voltage applied to the Gunn diode linearly and periodically.

도 6 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다.FIG. 6 illustrates an example of using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to the first embodiment of the present invention.

도 6에서 보는 바와 같이, 안테나부(200)는 측정 대상인 목표물(51)이 수용되는 수용부(50)의 상부에 배치될 수 있다. 그리고, 안테나부(200)는 전자기파(IW)가 목표물(51)로 직접 향하도록 하고, 목표물(51)에서 반사되는 반사파(RW)가 안테나부(200)로 직접 향하도록 배치될 수 있다. As shown in FIG. 6, the antenna unit 200 may be disposed at an upper portion of the accommodating portion 50 in which the target 51 to be measured is accommodated. The antenna unit 200 may be disposed so that the electromagnetic wave IW is directly directed to the target 51 and the reflected wave RW reflected from the target 51 is directly directed to the antenna unit 200. [

수용부(50)는 저장 용기일 수 있으며, 예를 들면, 곡물 저장소, 유류 저장 탱크, 콘크리트 배합 장치 등을 포함할 수 있다. 그리고, 수용부(50)에 저장된 목표물(51)은 분말형태, 액체형태 등 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 곡물, 유류, 콘크리트, 시멘트 등을 포함할 수 있다. 또한, 수용부의 내부는 고온이 아닌 상태일 수 있으며, 이에 따라, 안테나부(200)가 수용부(50)의 상부에 내측에 구비될 수 있다. 도 5에서는 안테나부(200) 및 목표물(51) 사이의 거리(R)가 목표물(51)의 상면에서 안테나부(200)의 하단부까지로 표시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 안테나부(200) 및 목표물(51) 사이의 거리(R)는 목표물(51)의 상면에서 안테나부(200)의 일 지점으로 설정될 수도 있다. 이 경우, 높이(H2)는 상기 설정된 안테나부(200)의 일 지점에서부터 수용부(50)의 최상면까지의 높이로 설정될 수 있다. 수용부(50)의 높이(H1)와, 안테나부(200)의 하단부에서 수용부(50)의 최상면까지의 높이(H2)는 미리 저장될 수 있기 때문에, 안테나부(200) 및 목표물(51) 사이의 거리(R)가 산출되면, 목표물(51)의 레벨(H)이 산출될 수 있다.The receiving portion 50 may be a storage container and may include, for example, a grain store, a oil storage tank, a concrete compounding device, and the like. The target 51 stored in the accommodating portion 50 may be in various forms such as a powder form and a liquid form. For example, grain, oil, concrete, cement, and the like. In addition, the inside of the receiving portion may be in a non-high temperature state, so that the antenna portion 200 may be provided on the inside of the receiving portion 50. 5, the distance R between the antenna unit 200 and the target 51 is shown from the upper surface of the target 51 to the lower end of the antenna unit 200, but the present invention is not limited thereto. That is, the distance R between the antenna unit 200 and the target 51 may be set as one point of the antenna unit 200 on the upper surface of the target 51. In this case, the height H2 may be set to a height from one point of the set antenna unit 200 to the top surface of the accommodating portion 50. Since the height H1 of the receiving portion 50 and the height H2 from the lower end of the antenna portion 200 to the uppermost surface of the receiving portion 50 can be stored in advance, the antenna portion 200 and the target 51 , The level H of the target 51 can be calculated.

본 발명에 따르면, 안테나부(200) 및 목표물(51)의 사이의 거리(R)를 산출하고, 이를 이용하여 수용부(50) 내부의 목표물(51)의 레벨(H)을 산출할 수 있기 때문에, 수용부(50)의 형상에 제한을 받지 않을 수 있다. 따라서, 수용부(50)의 하부가 평평한 형상뿐만 아니라, 개폐장치가 더 있거나, 하부가 아래로 뾰족하게 형성되는 형태 등 다양한 형태의 수용부(50)에 저장되는 목표물(51)에 대해서도 레벨 측정이 가능하다.The distance R between the antenna unit 200 and the target 51 can be calculated and the level H of the target 51 inside the accommodating unit 50 can be calculated Therefore, the shape of the accommodating portion 50 is not limited. Therefore, not only the lower portion of the accommodating portion 50 but also the target 51 stored in the accommodating portion 50 in various forms such as a shape in which the opening / closing device is further provided or the lower portion is formed in a downward pointed shape, This is possible.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다.7 is an exemplary view showing an example of using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a second embodiment of the present invention.

도 7에서 보는 바와 같이, 안테나부(200)는 수용부(50)의 상부의 외측에 배치될 수 있으며, 이러한 배치 형태는 수용부(50)의 내부가 고온이어서 안테나부(200)가 손상될 위험이 있는 경우에 적용될 수 있다. 예를 들면, 노(Furnace)의 용탕이나 원자력발전소의 중수로의 중수의 레벨을 측정하는 경우에 적용될 수 있다. 7, the antenna unit 200 may be disposed on the outer side of the upper portion of the receiving unit 50, and this arrangement may be such that the inside of the receiving unit 50 is high temperature, It can be applied when there is a risk. For example, the present invention can be applied to a case of measuring the level of heavy water in molten metal of a furnace or a heavy water reactor of a nuclear power plant.

안테나부(200)는 수용부(50)의 측벽 상부에 배치될 수 있다. 그리고, 안테나부(200)는 수용부(50)의 측벽에 산란방지부(230)가 마련되어 산란방지부(230)의 개구가 수용부(50)의 내측으로 개방되도록 배치될 수 있다.The antenna unit 200 may be disposed above the side wall of the accommodating portion 50. The antenna unit 200 may be disposed such that the scattering preventing portion 230 is provided on the side wall of the receiving portion 50 so that the opening of the scattering preventing portion 230 is opened to the inside of the receiving portion 50.

그리고, 수용부(50)의 상부 내측에는 방향전환부(400)가 더 배치될 수 있다. 방향전환부(400)는 안테나부(200)의 산란방지부(230)와 일정거리 떨어진 위치에 배치될 수 있다. 방향전환부(400)는 산란방지부(230)에서 목표물(51)의 방향이 아닌 방향으로 방사되는 전자기파의 방향을 전환시켜 전자기파(IW)가 목표물(51)로 방사되도록 할 수 있다. 또한, 방향전환부(400)는 목표물(51)에서 반사되는 반사파(RW)가 안테나부(200)를 향상도록 방향을 전환시킬 수 있다. 방향전환부(400)는 평판 형상의 반사체일 수 있다. 방향전환부(400)는 전자기파의 특성에 영향을 주지 않으면서 전파 방향만 전환되도록 할 수 있다. 이를 통해, 고온으로 인한 안테나부(200)의 손상이 방지되도록 하면서 전자기파의 송수신이 가능해질 수 있다.Further, the direction switching unit 400 may be further disposed inside the upper portion of the accommodating unit 50. The direction switching unit 400 may be disposed at a position separated from the scattering prevention unit 230 of the antenna unit 200 by a certain distance. The direction switching unit 400 may switch the direction of the electromagnetic wave radiated in the direction other than the direction of the target 51 in the scattering prevention unit 230 so that the electromagnetic wave IW is radiated to the target 51. [ In addition, the direction switching unit 400 can change the direction so that the reflected wave RW reflected by the target 51 improves the antenna unit 200. [ The direction switching unit 400 may be a plate-shaped reflector. The direction switching unit 400 can switch only the propagation direction without affecting the characteristics of the electromagnetic wave. Thus, it is possible to transmit and receive electromagnetic waves while preventing the antenna unit 200 from being damaged due to high temperature.

한편, 안테나부(200)는 수용부(50)의 상부의 외측에 배치될 수도 있다. 이 경우, 수용부(50)의 측면에는 전자기파의 위상, 에너지 등의 물리적 값을 포함하는 특성의 변화가 없이 전자기파 및 반사신호가 통과할 수 있도록 수용부(50)의 측벽에 윈도우(미도시)가 더 형성될 수 있다. 이를 통해, 고온으로 인한 안테나부(200)의 손상이 방지되도록 하면서 전자기파의 송수신이 가능해질 수 있다. Meanwhile, the antenna unit 200 may be disposed outside the upper portion of the accommodating portion 50. In this case, a window (not shown) is formed on the side wall of the accommodating portion 50 so that the electromagnetic wave and the reflected signal can pass through the side surface of the accommodating portion 50 without changing the characteristics including the physical values such as the phase and energy of the electromagnetic wave. Can be further formed. Thus, it is possible to transmit and receive electromagnetic waves while preventing the antenna unit 200 from being damaged due to high temperature.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 안테나부를 나타낸 단면예시도이고, 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는, 안테나부가 렌즈를 포함하는 파면변환부를 내부에 포함하지 않도록 구성되고, 안테나부의 외측에 다른 형태의 파면변환부가 구비될 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an antenna unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross- Fig. 2 is a view showing an example of using a level measuring apparatus. In this embodiment, the antenna unit is configured so as not to include the wavefront converting unit including the lens therein, and another wavefront converting unit may be provided outside the antenna unit. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, .

도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 안테나부(1200)는 급전부(1210), 하우징부(1220), 산란방지부(1230) 및 산란방지부(1230)의 후단에 구비되는 파면변환부(1240)를 가질 수 있다. 8 and 9, the antenna unit 1200 according to the present embodiment includes a feed unit 1210, a housing unit 1220, a scattering prevention unit 1230, and a scattering prevention unit 1230 And a wavefront converting unit 1240. [

여기서, 파면변환부(1240)는 산란방지부(1230)와 일정거리 떨어진 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 파면변환부(1240)는 포물선(Parabolic) 형상의 반사체(1241)를 포함할 수 있다. 반사체(1241)의 반사면(1242)은 산란방지부(1230)의 축방향의 단면형상, 즉, 개구의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 산란방지부(1230)의 축방향 단면형상이 원형인 경우 반사면(1242)의 모양은 원형일 수 있으며, 산란방지부(1230)의 축방향 단면형상이 사각형인 경우 반사면(1242)의 모양은 사각형일 수 있다. 그리고, 반사면(1242)은 포물선 커브를 가지도록 형성될 수 있다. 반사체(1241)가 동일한 두께를 가지도록 형성되는 경우, 반사체(1241)의 측면은 포물선 커브를 가지도록 형성될 수 있다.Here, the wavefront converting unit 1240 may be disposed at a position separated from the scattering preventing unit 1230 by a certain distance. The wavefront converting unit 1240 may include a reflector 1241 in a parabolic shape. The reflecting surface 1242 of the reflector 1241 may be formed in a shape corresponding to the axial cross-sectional shape of the scattering preventing portion 1230, that is, the shape of the opening. For example, when the axial-directional sectional shape of the scattering prevention part 1230 is circular, the reflection surface 1242 may have a circular shape, and when the scattering prevention part 1230 has a rectangular cross- 1242) may be rectangular. The reflecting surface 1242 may be formed to have a parabolic curve. When the reflector 1241 is formed to have the same thickness, the side surface of the reflector 1241 may be formed to have a parabolic curve.

포물선 형상의 반사체(1241)는 산란방지부(1230)에서 목표물(51)의 방향이 아닌 방향으로 방사되는 전자기파의 방향이 전환되도록 함과 동시에, 전자기파가 균일한 위상을 가지도록 변환되도록 할 수 있다. 즉, 포물선 형상의 반사체(1241)는 전술한 제1실시예에서 렌즈(241, 도 4 참조)의 기능을 구현할 수 있다. The parabolic reflector 1241 can change the direction of the electromagnetic wave radiated in the direction other than the direction of the target 51 in the scattering prevention portion 1230 and can convert the electromagnetic wave to have a uniform phase . That is, the parabolic reflector 1241 can realize the function of the lens 241 (see FIG. 4) in the first embodiment described above.

본 실시예는 수용부(50)의 내부가 고온인 경우, 안테나부(1200)의 파손이 방지되도록 하면서 측정이 가능하도록 하는 효과를 제공할 수 있다. The present embodiment can provide an effect of enabling measurement while preventing damage to the antenna unit 1200 when the inside of the accommodating unit 50 is high temperature.

도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 안테나부를 나타낸 단면예시도이고, 도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치의 사용예를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 안테나부의 형상에 차이가 있을 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제3실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an antenna unit of a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an antenna unit using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a fourth embodiment of the present invention. Fig. 2 is a view showing an example of using a level measuring apparatus. In this embodiment, there may be differences in the shape of the antenna portion, and the other structures are the same as those of the third embodiment described above, so that the description is omitted.

도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 안테나부(2200)는 하우징부(2220)가 천이(Transition)부(2221) 및 도파부(2222)를 가질 수 있다. 10 and 11, the antenna unit 2200 according to the present embodiment may have a transition unit 2221 and a waveguide unit 2222 in the housing unit 2220.

그리고, 천이부(2221)는 급전부(2210)와 연결될 수 있으며, 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성될 수 있다. The transition portion 2221 may be connected to the feeding portion 2210, and may be formed in the direction of propagation of the electromagnetic wave.

도파부(2222)는 천이부(2221)의 후단에 연결되도록 형성될 수 있다. 도파부(2222)는 수용부(50)의 내측에 구비되는 파면전환부(2250)에 산란방지부(230)가 연결되도록 연장 형성될 수 있다. 여기서, 파면전환부(2250)는 포물선 형태의 반사체(2251)를 가질 수 있다. The waveguide portion 2222 may be formed to be connected to the rear end of the transition portion 2221. The waveguide section 2222 may be extended to connect the scattering prevention section 230 to the wavefront switching section 2250 provided inside the receiving section 50. Here, the wavefront switching unit 2250 may have a parabolic reflector 2251.

도파부(2222)는 직선 형태를 이룰 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 일부분이 곡선 형태를 이룰 수도 있다. The waveguide portion 2222 may have a straight line shape, but is not limited thereto, and at least a portion may be curved.

본 실시예는 안테나부(2200) 및 파면전환부(2250)의 사이에 장애물이 있거나, 다양한 이유로 안테나부(2200) 및 파면전환부(2250)의 사이에 전파 신호가 왜곡되도록 하는 등의 외부 영향이 존재하는 경우에 효과적일 수 있다.The present embodiment is characterized in that there is an obstacle between the antenna unit 2200 and the wavefront switching unit 2250 or an external influence such as distortion of the radio wave signal between the antenna unit 2200 and the wavefront switching unit 2250 for various reasons Can be effective when it is present.

한편, 안테나부(2200)는 내부에 렌즈(2261)를 가지는 파면전환부(2260)를 더 포함할 수 있으며, 렌즈(2261)는 도파부(2222) 및 산란방지부(2230)의 사이에 구비될 수 있다. The antenna 2200 may further include a wavefront switching unit 2260 having a lens 2261 therein and the lens 2261 may be provided between the waveguide unit 2222 and the scattering prevention unit 2230 .

도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법을 나타낸 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of measuring a level using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to a first embodiment of the present invention.

도 12를 포함하여 보는 바와 같이, 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법은 송신신호제어부(100)에서 전자기파가 발생되는 단계(S510)를 포함한다. As shown in FIG. 12, the level measurement method using a level measuring apparatus using electromagnetic waves having a millimeter wavelength includes a step S510 of generating electromagnetic waves in the transmit signal controller 100.

S510 단계는 신호발생부(110)에서 전자기파 신호가 발생되는 단계와, 방향성 결합부(120)에서 신호발생부(110)로부터 신호를 수신하여 복수의 경로로 전송하는 단계를 가진다. 또한, S510 단계는 서큘레이터(130)에서 방향성 결합부(120)로부터 전송되는 신호를 안테나부(200)로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. In operation S510, an electromagnetic wave signal is generated in the signal generating unit 110 and a signal is received from the signal generating unit 110 in the directional coupler 120 to be transmitted to a plurality of paths. In operation S510, the circulator 130 may transmit the signal transmitted from the directional coupler 120 to the antenna unit 200. [

이후, 송신신호제어부(100)에서 발생되는 전자기파가 안테나부(200)를 통해 목표물(51)로 방사되고, 목표물(51)에서 반사되는 반사파가 안테나부(200)로 수신되는 단계(S520)가 진행될 수 있다.Thereafter, a step S520 in which the electromagnetic wave generated in the transmission signal control unit 100 is radiated to the target 51 through the antenna unit 200 and the reflected wave reflected from the target 51 is received by the antenna unit 200 Can proceed.

그리고, 수신신호처리부(300)가 송신신호제어부(100)에서 발생되는 전자기파 및 안테나부(200)로 수신되는 반사파로부터 안테나부(200) 및 목표물(51) 사이의 거리(R), 그리고 목표물(51)의 레벨(H)을 산출하는 단계(S520)가 진행될 수 있다. The received signal processing unit 300 calculates the distance R between the antenna unit 200 and the target 51 from the electromagnetic wave generated from the transmission signal control unit 100 and the reflected wave received by the antenna unit 200, (S520) of calculating the level (H)

S520 단계는 서큘레이터(130)를 통해 전달되는 수신신호 및 방향성 결합부(120)로부터 전송되는 신호가 믹서부(310)에 입력되고 믹싱되어 방향성 결합부(120)로부터 전송되는 신호 및 수신신호의 주파수 차를 가지는 차 신호가 생성되는 단계를 가질 수 있다.In step S520, a received signal transmitted through the circulator 130 and a signal transmitted from the directional coupler 120 are input to the mixer 310 and mixed, and the signal transmitted from the directional coupler 120 and the received signal A difference signal having a frequency difference may be generated.

또한, S520 단계는 신호변환부(320)에서 믹서부(310)로부터 전달되는 차 신호가 디지털 신호로 변환되는 단계를 가질 수 있다. In operation S520, the difference signal transmitted from the mixer 310 in the signal converter 320 may be converted into a digital signal.

그리고, S520 단계는 처리부(330)에서 안테나부(200) 및 목표물(51) 사이의 거리(R) 및 목표물의 레벨(H)이 산출되는 단계를 포함할 수 있다. In step S520, the distance R between the antenna unit 200 and the target 51 in the processing unit 330 and the level H of the target may be calculated.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

50: 수용부 51: 목표물
100: 송신신호제어부 110: 신호발생부
120: 방향성 결합부 130: 서큘레이터
200, 1200, 2200: 안테나부 210, 1210, 2210: 급전부
220, 1220, 2220: 하우징부 230, 1230, 2230: 산란방지부
231: 돌기 240, 1240, 2250, 2260: 파면변환부
241: 렌즈 300: 수신신호처리부
310: 믹서부 320: 신호변환부
330: 처리부 400: 방향전환부
2221: 천이부 2222: 도파부50: receptacle 51: target
100: Transmission signal controller 110: Signal generator
120: directional coupler 130: circulator
200, 1200, 2200: antenna unit 210, 1210, 2210:
220, 1220, 2220: housing part 230, 1230, 2230: scattering prevention part
231: projections 240, 1240, 2250, 2260:
241: lens 300: received signal processor
310: mixer unit 320: signal conversion unit
330: Processing section 400:
2221: transition portion 2222: wave guide portion

Claims (16)

밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 발생하는 송신신호제어부;
상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 목표물로 방사되도록 하고, 상기 목표물에서 반사되는 반사파가 수신되는 안테나부; 그리고
상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 수신신호처리부를 포함하고,
상기 안테나부는
상기 전자기파 생성을 위한 출력전력을 공급하는 급전부와,
상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와,
상기 하우징부의 후단에 구비되어 상기 전자기파가 방사되는 개구를 형성하고, 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지며, 방사되는 상기 전자기파의 사이드 로브(Side Lobe)를 감소시키는 산란방지부와,
상기 산란방지부의 전단 및 후단 중 어느 한 곳 이상에 구비되고 상기 전자기파가 균일 위상을 가지도록 변환시키는 파면변환부를 가지는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.A transmission signal controller for generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength;
An antenna unit for radiating electromagnetic waves generated from the transmission signal control unit to a target and receiving reflected waves reflected from the target; And
And a reception signal processing unit for calculating a distance between the antenna unit and the target and a level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit,
The antenna unit
A power feeder for supplying output power for generating the electromagnetic wave;
A housing part connected to the feeding part and enlarged in a propagation direction of an electromagnetic wave,
A scattering prevention part provided at a rear end of the housing part to form an opening through which the electromagnetic wave is radiated, a plurality of protrusions formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface, and a side lobe of the electromagnetic wave radiated,
And a wavefront converting unit provided at at least one of a front end and a rear end of the scattering prevention unit and converting the electromagnetic wave to have a uniform phase. 제1항에 있어서,
상기 파면변환부는 상기 하우징부 및 상기 산란방지부의 사이에 구비되는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the wavefront converting unit includes a lens provided between the housing unit and the scattering prevention unit. 제2항에 있어서,
상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 배치되고, 상기 산란방지부에서 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되는 전자기파의 방향을 전환시켜 상기 전자기파가 상기 목표물로 방사되도록 하는 평판 형상의 반사체를 가지는 방향전환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.3. The method of claim 2,
A scattering prevention unit that is disposed at a position spaced a certain distance from the scattering prevention unit on the inner side of the accommodating unit in which the target is accommodated so as to switch the direction of the electromagnetic wave radiated in a direction other than the direction of the target, And a direction changing unit having a flat plate-like reflector for allowing the light to be emitted from the light source. 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 발생하는 송신신호제어부;
상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 목표물로 방사되도록 하고, 상기 목표물에서 반사되는 반사파가 수신되는 안테나부; 그리고
상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 수신신호처리부를 포함하고,
상기 안테나부는
상기 전자기파 생성을 위한 출력전력을 공급하는 급전부와,
상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와,
상기 하우징부의 후단에 구비되어 상기 전자기파가 방사되는 개구를 형성하고, 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지며, 방사되는 상기 전자기파의 사이드 로브(Side Lobe)를 감소시키는 산란방지부와,
상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 배치되고, 상기 산란방지부에서 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되는 전자기파가 균일 위상을 가지도록 변환시킴과 동시에 상기 전자기파가 상기 목표물로 방사되도록 상기 전자기파의 방향을 전환시키는 포물선(Parabolic) 형상의 반사체를 가지는 파면변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.A transmission signal controller for generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength;
An antenna unit for radiating electromagnetic waves generated from the transmission signal control unit to a target and receiving reflected waves reflected from the target; And
And a reception signal processing unit for calculating a distance between the antenna unit and the target and a level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit,
The antenna unit
A power feeder for supplying output power for generating the electromagnetic wave;
A housing part connected to the feeding part and enlarged in a propagation direction of an electromagnetic wave,
A scattering prevention part provided at a rear end of the housing part to form an opening through which the electromagnetic wave is radiated, a plurality of protrusions formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface, and a side lobe of the electromagnetic wave radiated,
Wherein the scattering prevention unit is disposed at a position spaced a certain distance from the scattering prevention unit on the inner side of the accommodating unit in which the target is accommodated and converts the electromagnetic waves radiated in a direction other than the direction of the target to have a uniform phase, And a wavefront converting unit having a parabolic reflector for converting the direction of the electromagnetic wave so that the electromagnetic wave is radiated to the target. The apparatus for level measurement using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength. 제4항에 있어서,
상기 하우징부는
상기 급전부와 연결되고, 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 천이부와,
상기 천이부의 후단에 연결되고, 상기 산란방지부가 상기 파면변환부에 연결되도록 연장 형성되는 도파부를 가지는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.5. The method of claim 4,
The housing part
A transition portion connected to the feeding portion and enlarged in a propagation direction of an electromagnetic wave,
And a waveguide portion connected to a rear end of the transition portion and extended to connect the scattering prevention portion to the wavefront conversion portion. 제5항에 있어서,
상기 파면변환부는 상기 도파부 및 상기 산란방지부 사이에 구비되는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.6. The method of claim 5,
Wherein the wavefront converting unit further comprises a lens provided between the waveguide unit and the scattering prevention unit. 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 송신신호제어부는
상기 전자기파 신호를 발생하는 신호발생부와,
상기 신호발생부에서 신호를 수신하고 복수의 경로로 전송하는 방향성 결합부와,
상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호를 상기 안테나부로 전달하는 서큘레이터를 가지고,
상기 전자기파는 미리 정해진 주파수 대역의 주파수 변조 연속파(FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave)이며, 주기적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.The method according to claim 1 or 4,
The transmission signal control unit
A signal generator for generating the electromagnetic wave signal,
A directional coupler for receiving a signal from the signal generator and transmitting the signal through a plurality of paths,
And a circulator for transmitting a signal transmitted from the directional coupler to the antenna unit,
Wherein the electromagnetic wave is a frequency modulated continuous wave (FMCW) having a predetermined frequency band and is generated periodically. 제7항에 있어서,
상기 수신신호처리부는
상기 안테나부 및 상기 서큘레이터를 통해 전달되는 수신신호 및 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호가 입력되고 믹싱되어, 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호 및 상기 수신신호를 받는 시점에서 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호 및 상기 수신신호와의 주파수 차를 가지는 차 신호를 생성하는 믹서부와,
상기 믹서부에서 전달되는 상기 차 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환부와,
상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리(R)를 식(1)을 이용하여 산출하고, 상기 목표물의 레벨(H)을 식(2)를 이용하여 산출하는 처리부를 가지는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치.
식(1) --- R=T2×c×f1/(2Δf)
상기 식(1)에서, T2는 한 주기(TE) 중 전자기파 신호의 출력 시간이고, c는 전파속도이고, f1은 상기 주파수 차이고, Δf는 전자기파의 주파수 대역폭이다.
식(2) --- H=H1-R-H2
상기 식(2)에서, H1은 목표물이 수용되는 수용부의 높이이고, H2는 안테나부의 하단부에서 상기 수용부의 최상면까지의 높이이다.8. The method of claim 7,
The received signal processing unit
A directional coupler for receiving a signal transmitted from the antenna unit and the circulator and a signal transmitted from the directional coupler, and receiving the signal transmitted from the directional coupler and the received signal, A mixer unit for generating a difference signal having a frequency difference from the received signal,
A signal converter for converting the difference signal transmitted from the mixer unit into a digital signal;
And a processing section for calculating the distance (R) between the antenna section and the target using the equation (1) and calculating the level (H) of the target using the equation (2) Level measuring device using electromagnetic waves.
(1) - R = T2 * c * f1 / (2? F)
In the above equation (1), T2 is the output time of the electromagnetic wave signal in one cycle TE, c is the propagation velocity, f1 is the frequency difference, and? F is the frequency bandwidth of the electromagnetic wave.
(2) --- H = H1-R-H2
In the formula (2), H1 is the height of the receiving portion in which the target is received, and H2 is the height from the lower end of the antenna portion to the uppermost surface of the receiving portion. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따르는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법에 있어서,
(a) 송신신호제어부에서 밀리미터 파장을 가지는 전자기파가 발생되는 단계;
(b) 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 안테나부를 통해 목표물로 방사되고, 상기 목표물에서 반사되는 반사파가 상기 안테나부로 수신되는 단계; 그리고
(c) 수신신호처리부가 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계에서, 상기 전자기파는 출력전력을 공급하는 급전부에서 생성되고, 상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와, 상기 하우징부의 후단에 구비되어 개구를 형성하고, 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지는 산란방지부를 거치면서 사이드 로브(Side Lobe)가 감소되고, 상기 산란방지부의 전단 및 후단 중 어느 한 곳 이상에 구비되는 파면변환부를 거치면서 균일 위상을 가지도록 변환되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.A level measuring method using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to any one of claims 1 to 3,
(a) generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength in a transmission signal control unit;
(b) receiving electromagnetic waves generated in the transmission signal control unit through the antenna unit and reflected waves reflected from the target to the antenna unit; And
(c) calculating a distance between the antenna unit and the target and a level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit,
In the step (b), the electromagnetic wave is generated in a feeding part supplying the output power, connected to the feeding part and enlarged in the electromagnetic wave propagating direction, and formed at the rear end of the housing part to form an opening A side lobe is reduced while passing through a scattering prevention part having a plurality of protrusions formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface thereof, Phase of the electromagnetic wave is converted so as to have a phase. 제9항에 있어서,
상기 (b) 단계에서
상기 전자기파는 상기 하우징부 및 상기 산란방지부의 사이에 구비되는 렌즈를 거치면서 균일 위상을 가지도록 변환되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.10. The method of claim 9,
In the step (b)
Wherein the electromagnetic wave is converted to have a uniform phase while passing through a lens provided between the housing part and the scattering prevention part. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제9항에 있어서,
상기 (b) 단계에서
상기 전자기파는 상기 산란방지부에서 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되고, 상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 더 배치되는 평판 형상의 반사체에 의해 방향이 전환되어 상기 목표물로 방사되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.10. The method of claim 9,
In the step (b)
The electromagnetic wave is radiated in a direction other than the direction of the target in the scattering prevention portion and is further shifted by a flat plate shaped reflector disposed further inside the accommodating portion in which the target is accommodated, Wherein the target is radiated to the target. A method of measuring a level using an apparatus for measuring a level using electromagnetic waves having a millimeter wavelength. 제9항에 있어서,
상기 (a) 단계는
신호발생부에서 상기 전자기파 신호가 발생되는 단계와,
방향성 결합부에서 상기 신호발생부로부터 신호를 수신하여 복수의 경로로 전송하는 단계와,
서큘레이터에서 상기 방향성 결합부로부터 전송되는 신호를 상기 안테나부로 전달하는 단계를 포함하고,
상기 전자기파는 미리 정해진 주파수 대역의 주파수 변조 연속파(FMCW)이며, 주기적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.10. The method of claim 9,
The step (a)
Generating the electromagnetic wave signal in a signal generating unit,
Receiving a signal from the signal generating unit in a directional coupler and transmitting the signal through a plurality of paths;
And transmitting a signal transmitted from the directional coupler to the antenna unit in a circulator,
Wherein the electromagnetic wave is a frequency-modulated continuous wave (FMCW) of a predetermined frequency band, and is generated periodically. A method for measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength. 제12항에 있어서,
상기 (c) 단계는
믹서부에서 상기 안테나부 및 상기 서큘레이터를 통해 전달되는 수신신호 및 상기 방향성 결합부로부터 전송되는 신호가 입력되고 믹싱되어, 상기 방향성 결합부로부터 전송되는 신호 및 상기 수신신호를 받는 시점에서 상기 방향성 결합부에서 전송되는 신호 및 상기 수신신호와의 주파수 차를 가지는 차 신호가 생성되는 단계와,
신호변환부에서 상기 믹서부로부터 전달되는 상기 차 신호가 디지털 신호로 변환되는 단계와,
처리부에서 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리(R)가 식(1)을 이용하여 산출되고, 상기 목표물의 레벨(H)이 식(2)를 이용하여 산출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.
식(1) --- R=T2×c×f1/(2Δf)
상기 식(1)에서, T2는 한 주기(TE) 중 전자기파 신호의 출력 시간이고, c는 전파속도이고, f1은 상기 주파수 차이고, Δf는 전자기파의 주파수 대역폭이다.
식(2) --- H=H1-R-H2
상기 식(2)에서, H1은 목표물이 수용되는 수용부의 높이이고, H2는 안테나부의 하단부에서 상기 수용부의 최상면까지의 높이이다.13. The method of claim 12,
The step (c)
A directional coupler for receiving a signal transmitted from the directional coupler and a directional coupler for receiving a signal transmitted from the antenna unit and the circulator and a signal transmitted from the directional coupler, Generating a difference signal having a frequency difference between the signal transmitted from the antenna and the received signal;
Converting the difference signal transmitted from the mixer unit into a digital signal in a signal conversion unit,
Wherein the distance R between the antenna unit and the target is calculated using Equation (1) at the processing unit, and the level (H) of the target is calculated using Equation (2) (Method for Measuring Level Using Level Measuring Device Using Electromagnetic Wave Having Millimeter Wavelength).
(1) - R = T2 * c * f1 / (2? F)
In the above equation (1), T2 is the output time of the electromagnetic wave signal in one cycle TE, c is the propagation velocity, f1 is the frequency difference, and? F is the frequency bandwidth of the electromagnetic wave.
(2) --- H = H1-R-H2
In the formula (2), H1 is the height of the receiving portion in which the target is received, and H2 is the height from the lower end of the antenna portion to the uppermost surface of the receiving portion. 제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따르는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법에 있어서,
(a) 송신신호제어부에서 밀리미터 파장을 가지는 전자기파가 발생되는 단계;
(b) 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파가 안테나부를 통해 방사되고, 목표물에서 반사되는 반사파가 상기 안테나부로 수신되는 단계; 그리고
(c) 수신신호처리부가 상기 송신신호제어부에서 발생되는 전자기파 및 상기 안테나부로 수신되는 상기 반사파로부터 상기 안테나부 및 상기 목표물 사이의 거리 및 상기 목표물의 레벨을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계에서, 상기 전자기파는 출력전력을 공급하는 급전부에서 생성되고, 상기 급전부와 연결되고 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 하우징부와, 상기 하우징부의 후단에 구비되어 개구를 형성하고 내주면에는 원주방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 가지는 산란방지부를 거치면서 사이드 로브(Side Lobe)가 감소되어 방사되되 상기 목표물의 방향이 아닌 방향으로 방사되고, 상기 목표물이 수용되는 수용부의 내측에 상기 산란방지부와 일정거리 떨어진 위치에 배치되고 포물선(Parabolic) 형상의 반사체를 가지는 파면변환부를 거치면서 균일 위상을 가지도록 변환됨과 동시에 상기 목표물로 방사되도록 방향이 전환되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.A level measuring method using a level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength according to any one of claims 4 to 7,
(a) generating an electromagnetic wave having a millimeter wavelength in a transmission signal control unit;
(b) receiving electromagnetic waves generated by the transmission signal control unit through the antenna unit and receiving reflected waves reflected from the target by the antenna unit; And
(c) calculating a distance between the antenna unit and the target and a level of the target from the electromagnetic wave generated by the transmission signal control unit and the reflected wave received by the antenna unit,
In the step (b), the electromagnetic wave is generated in a feeding part supplying the output power, connected to the feeding part and enlarged in the electromagnetic wave propagating direction, and formed at the rear end of the housing part to form an opening A side lobe is radiated while being radiated in a direction other than the direction of the target while a scattering prevention part having a plurality of protrusions formed along the circumferential direction is provided on the inner circumferential surface, And the direction is changed so as to have a uniform phase while being radiated to the target while passing through a wavefront converting unit having a parabolic reflector disposed at a position distant from the scattering preventing unit. Level Measurement Method Using Level Measuring Device Using Electromagnetic Wave. 제14항에 있어서,
상기 전자기파는, 상기 하우징부의 급전부와 연결되고 상기 전자기파의 전파 방향으로 확대 형성되는 천이부와, 상기 천이부의 후단에 연결되고 상기 산란방지부가 상기 파면변환부에 연결되도록 연장 형성되는 도파부를 통해 상기 파면변환부로 전파되는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.15. The method of claim 14,
Wherein the electromagnetic wave includes a transition portion connected to a feeding portion of the housing portion and enlarged in a propagation direction of the electromagnetic wave and a waveguide portion connected to a rear end of the transition portion and extended to be connected to the wave- And the wave is propagated to the wave-front converting unit. The level measuring method using the level measuring apparatus using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength. 제14항에 있어서,
상기 전자기파는 상기 도파부 및 상기 산란방지부 사이에 더 구비되는 렌즈를 통과하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 파장을 가지는 전자기파를 이용한 레벨 측정장치를 이용한 레벨 측정방법.15. The method of claim 14,
And the electromagnetic wave passes through a lens further provided between the waveguide unit and the scattering prevention unit. The method for measuring a level using an electromagnetic wave having a millimeter wavelength.
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