JPH0543973B2 - - Google Patents
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- JPH0543973B2 JPH0543973B2 JP22283687A JP22283687A JPH0543973B2 JP H0543973 B2 JPH0543973 B2 JP H0543973B2 JP 22283687 A JP22283687 A JP 22283687A JP 22283687 A JP22283687 A JP 22283687A JP H0543973 B2 JPH0543973 B2 JP H0543973B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- microwave
- antenna
- measurement surface
- polarization
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業状の利用分野）
連炉や鋳造機内の高温溶融金属や、高炉内原料
など粉粒体を対象としたレベル測定装置に関す
る。
など粉粒体を対象としたレベル測定装置に関す
る。
（従来の技術）
高温、多粉塵の悪環境下において溶融金属や粉
粒状の原料レベルを高精度で測定する方法とし
て、マイクロ波を用いたFM（周波数変調）レー
ダが適している。しかしこれら物質のマイクロ波
反射率は低いので、アンテナの不整合に起因する
反射波や対象物体を保持している容器からの反射
波の影響が避け難く、大きな誤差要因となる。
粒状の原料レベルを高精度で測定する方法とし
て、マイクロ波を用いたFM（周波数変調）レー
ダが適している。しかしこれら物質のマイクロ波
反射率は低いので、アンテナの不整合に起因する
反射波や対象物体を保持している容器からの反射
波の影響が避け難く、大きな誤差要因となる。
送信波と反射波とを混合検波して得られるビー
ト波より、上記不要反射を除去する方法として
は、フイルタを用いて周波数帯域で弁別する方法
が一般的である。しかし、信号波と不要反射波に
よりビート波の周波数は近接している場合が多
く、実用精度を達成するために十分な程度まで不
要反射を除去することは困難である。
ト波より、上記不要反射を除去する方法として
は、フイルタを用いて周波数帯域で弁別する方法
が一般的である。しかし、信号波と不要反射波に
よりビート波の周波数は近接している場合が多
く、実用精度を達成するために十分な程度まで不
要反射を除去することは困難である。
そこで、従来のレベル測定装置には、第７図に
示すようにまずマイクロ波１を吸収又は反射する
遮蔽板２を測定面である液面３上に設置し、液面
３からの反射波がアンテナ４に入射しないように
して、液面３以外から反射してくる不要反射のみ
に起因するビート信号を予め記録しておく。そし
て、液面３の測定時には、液面３からの反射波と
不要反射の両者によつて生じるビート信号から、
上記記録信号を、マイクロ波の変調周期に同期さ
せながら減算することにより、液面３のみからの
反射波に起因するビート信号を抽出したのち、従
来のFMレーダの信号処理方法に基づいてレベル
を算出するようにしたものがある（例えば特開昭
55−82926）。
示すようにまずマイクロ波１を吸収又は反射する
遮蔽板２を測定面である液面３上に設置し、液面
３からの反射波がアンテナ４に入射しないように
して、液面３以外から反射してくる不要反射のみ
に起因するビート信号を予め記録しておく。そし
て、液面３の測定時には、液面３からの反射波と
不要反射の両者によつて生じるビート信号から、
上記記録信号を、マイクロ波の変調周期に同期さ
せながら減算することにより、液面３のみからの
反射波に起因するビート信号を抽出したのち、従
来のFMレーダの信号処理方法に基づいてレベル
を算出するようにしたものがある（例えば特開昭
55−82926）。
（発明が解決しようとする問題点）
上記のような、従来装置は、測定開始前に記録
した不要反射波によるビート波（以下ノイズ成分
と呼ぶ）が液面３測定中も変化しない場合にのみ
適用できる。しかし、実際のレーダにおいては、
発振器の周波数ドリフトによりノイズ波形が変化
する上に、特に溶融金属などを対象とする場合に
は、容器壁などに金属が付着することがあるし、
アンテナ４前面にダストなどが付着することがあ
り、このためノイズ波形は時々刻々変化し、従つ
て従来のものでは正確な測定面の位置測定は困難
であつた。
した不要反射波によるビート波（以下ノイズ成分
と呼ぶ）が液面３測定中も変化しない場合にのみ
適用できる。しかし、実際のレーダにおいては、
発振器の周波数ドリフトによりノイズ波形が変化
する上に、特に溶融金属などを対象とする場合に
は、容器壁などに金属が付着することがあるし、
アンテナ４前面にダストなどが付着することがあ
り、このためノイズ波形は時々刻々変化し、従つ
て従来のものでは正確な測定面の位置測定は困難
であつた。
本発明は上記問題点に鑑み、ノイズ波形が時々
刻々変化する場合でも測定面のレベルを正確に測
定し得るようにしたものである。
刻々変化する場合でも測定面のレベルを正確に測
定し得るようにしたものである。
（問題点を解決するための手段）
この技術的課題を解決する本発明の技術的手段
は、マイクロ波１２の送信波１２ａと測定面１６
からの反射波１２ｂとをミキシングしてビート信
号２１をつくり、該ビート信号２１から測定面１
６の位置を算出するようにしたレベル測定装置に
おいて、 偏波面を有するマイクロ波１２を測定面１６に
向けて送信する送信用アンテナ１４を設けると共
に、測定面１６での乱反射により送信波１２ａの
偏波面が回転するように、送信波１２ａの波長を
測定面の凹凸径以下に選定し、測定面１６での乱
反射によつて回転した偏波面を有するマイクロ波
１２ｂのみを受信する受信用アンテナ１８を設
け、該受信用アンテナ１８で受信したマイクロ波
１２ｂと前記送信波１２ａとをミキシングするよ
うにした点にある。
は、マイクロ波１２の送信波１２ａと測定面１６
からの反射波１２ｂとをミキシングしてビート信
号２１をつくり、該ビート信号２１から測定面１
６の位置を算出するようにしたレベル測定装置に
おいて、 偏波面を有するマイクロ波１２を測定面１６に
向けて送信する送信用アンテナ１４を設けると共
に、測定面１６での乱反射により送信波１２ａの
偏波面が回転するように、送信波１２ａの波長を
測定面の凹凸径以下に選定し、測定面１６での乱
反射によつて回転した偏波面を有するマイクロ波
１２ｂのみを受信する受信用アンテナ１８を設
け、該受信用アンテナ１８で受信したマイクロ波
１２ｂと前記送信波１２ａとをミキシングするよ
うにした点にある。
（作 用）
マイクロ波発振器１１より周波数変調された送
信波１２ａは、方向性結合器１３を介して送信用
アンテナ１４より送信される。その送信波１２ａ
は第２図に示すＸ方向（Ｙ方向）の偏波面を持
ち、液面１６、容器壁１９又はアンテナ保護用レ
ドーム２０で反射される。この場合、使用マイク
ロ波１２の波長を液面の波立ちの波長以下に選定
しているため、液面１６で乱反射する際に偏波面
が回転し第２図に示すＹ方向（又はＸ方向）の成
分が生じる。一方マイクロ波波長に対し十分鏡面
と見なされるレドーム２０や容器壁１９からの反
射波１２ｃ，１２ｄは送信時の偏波面を保持した
まま受信用アンテナ１８に到達する。従つて受信
用アンテナ１８は液面１６での反射波１２ｂのみ
を受信し、レドーム２０や容器壁１９からの反射
波１２ｃ，１２ｄは受信しない。
信波１２ａは、方向性結合器１３を介して送信用
アンテナ１４より送信される。その送信波１２ａ
は第２図に示すＸ方向（Ｙ方向）の偏波面を持
ち、液面１６、容器壁１９又はアンテナ保護用レ
ドーム２０で反射される。この場合、使用マイク
ロ波１２の波長を液面の波立ちの波長以下に選定
しているため、液面１６で乱反射する際に偏波面
が回転し第２図に示すＹ方向（又はＸ方向）の成
分が生じる。一方マイクロ波波長に対し十分鏡面
と見なされるレドーム２０や容器壁１９からの反
射波１２ｃ，１２ｄは送信時の偏波面を保持した
まま受信用アンテナ１８に到達する。従つて受信
用アンテナ１８は液面１６での反射波１２ｂのみ
を受信し、レドーム２０や容器壁１９からの反射
波１２ｃ，１２ｄは受信しない。
従つて液面１６等で反射されたマイクロ波１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄの内、受信用アンテナ１８と
同じ偏波面をもつ成分のみが信号として検出さ
れ、受信用アンテナ１８により受信されたマイク
ロ波の信号は、検波ミキサ２３において、方向性
結合器１５にて分離した送信波１２ａの一部と混
合され、ビート信号２１を出力する。ビート信号
２１はビート信号処理回路２３においてビート波
の波数を計数する等の処理がなされ、液面１６ま
での距離すなわちレベルが時々刻々変化するノズ
ル波形の影響を受けることなく正確に算出され
る。
ｂ，１２ｃ，１２ｄの内、受信用アンテナ１８と
同じ偏波面をもつ成分のみが信号として検出さ
れ、受信用アンテナ１８により受信されたマイク
ロ波の信号は、検波ミキサ２３において、方向性
結合器１５にて分離した送信波１２ａの一部と混
合され、ビート信号２１を出力する。ビート信号
２１はビート信号処理回路２３においてビート波
の波数を計数する等の処理がなされ、液面１６ま
での距離すなわちレベルが時々刻々変化するノズ
ル波形の影響を受けることなく正確に算出され
る。
なお、第３図乃至第６図は本発明の有効性を確
認するために行なつた実験の結果である。図中２
５はFMのための掃引電圧のオシロ写真であり、
横軸および縦軸スケールは各々2ms／div、
5mv／divである。２６は波長12mmのマイクロ波
を用い送受信に同じ偏波面を持つアンテナ（平行
偏波アンテナと呼ぶ）により、平均粒径約30mmの
コークスを対象として収録したビート波形であ
り、約5mVの信号振幅が得られている。
認するために行なつた実験の結果である。図中２
５はFMのための掃引電圧のオシロ写真であり、
横軸および縦軸スケールは各々2ms／div、
5mv／divである。２６は波長12mmのマイクロ波
を用い送受信に同じ偏波面を持つアンテナ（平行
偏波アンテナと呼ぶ）により、平均粒径約30mmの
コークスを対象として収録したビート波形であ
り、約5mVの信号振幅が得られている。
２７は本発明に基づく送受信用アンテナ１４，
１８を直角に設定したレーダにより収録したビー
ト波形であり、従来の平行偏波アンテナと同程度
の信号振幅が得られている。一方鏡面と見なさせ
る鉄板を対象とした場合には、第５図および第６
図に示すように直角偏波アンテナによるビート波
２９の振幅は平行偏波アンテナによるビート波２
８の10分の１以下であり、本発明の有効性が確認
できる。
１８を直角に設定したレーダにより収録したビー
ト波形であり、従来の平行偏波アンテナと同程度
の信号振幅が得られている。一方鏡面と見なさせ
る鉄板を対象とした場合には、第５図および第６
図に示すように直角偏波アンテナによるビート波
２９の振幅は平行偏波アンテナによるビート波２
８の10分の１以下であり、本発明の有効性が確認
できる。
（実施例）
以下、本発明を図示の実施例に従つて説明する
と、１１はマイクロ波発振器で、マイクロ波１２
を周波数変調して出力する。１３は方向性結合器
で、マイクロ波発振器１１から出力されたマイク
ロ波１２の一部を送信用アンテナ１４に出力する
と共に、他の一部を検波ミキサ１５に送る。送信
用アンテナ１４は、第２図に示すＹ方向（又はＸ
方向）の偏波面を持ち、マイクロ波発振器１１に
より周波数変調されたマイクロ波１２のうち、Ｘ
方向（又はＹ方向）の偏波面を持つたものを、送
信波１２ａとして測定面である溶融金属等の液面
１６に向けて出力する。
と、１１はマイクロ波発振器で、マイクロ波１２
を周波数変調して出力する。１３は方向性結合器
で、マイクロ波発振器１１から出力されたマイク
ロ波１２の一部を送信用アンテナ１４に出力する
と共に、他の一部を検波ミキサ１５に送る。送信
用アンテナ１４は、第２図に示すＹ方向（又はＸ
方向）の偏波面を持ち、マイクロ波発振器１１に
より周波数変調されたマイクロ波１２のうち、Ｘ
方向（又はＹ方向）の偏波面を持つたものを、送
信波１２ａとして測定面である溶融金属等の液面
１６に向けて出力する。
１８は受信用アンテナで、Ｙ方向（又はＸ方
向）の偏波面をもち、液面１６、容器壁１９又は
アンテナ保護用レドーム２０で反射されたマイク
ロ波１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのうち、第２図に示
すＹ方向（又はＸ方向）の偏波面をもつものを受
信する。検波ミキサ１５は、受信用アンテナ１８
で受信したマイクロ波１２ｂと、方向性結合器１
３において分離した送信波１２ａの一部とを混合
し、ビート信号２１を出力する。２３はビート信
号処理回路で、ビート波の波数を計数する等の処
理を行なつて、液面１６までの距離すなわちレベ
ルを算出する。
向）の偏波面をもち、液面１６、容器壁１９又は
アンテナ保護用レドーム２０で反射されたマイク
ロ波１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのうち、第２図に示
すＹ方向（又はＸ方向）の偏波面をもつものを受
信する。検波ミキサ１５は、受信用アンテナ１８
で受信したマイクロ波１２ｂと、方向性結合器１
３において分離した送信波１２ａの一部とを混合
し、ビート信号２１を出力する。２３はビート信
号処理回路で、ビート波の波数を計数する等の処
理を行なつて、液面１６までの距離すなわちレベ
ルを算出する。
そして前記マイクロ波発振器１１の周波数変調
によつて使用マイクロ波１２の波長を液面１６の
波立ちの波長以下に選定しており、従つて、送信
波１２ａが液面で乱反射する際にその偏波面が回
転し、一方マイクロ波１２の波長に対し十分鏡面
と見なされるレドーム２０や容器壁１９からの反
射波１２ｃ，１２ｄは送信時の偏波面を保持した
まま受信用アンテナ１８に達するので、受信用ア
ンテナ１８には液面１６からの反射波１２ｂのみ
が受信され、反射波１２ｃ，１２ｄは受信されな
いようになつている。
によつて使用マイクロ波１２の波長を液面１６の
波立ちの波長以下に選定しており、従つて、送信
波１２ａが液面で乱反射する際にその偏波面が回
転し、一方マイクロ波１２の波長に対し十分鏡面
と見なされるレドーム２０や容器壁１９からの反
射波１２ｃ，１２ｄは送信時の偏波面を保持した
まま受信用アンテナ１８に達するので、受信用ア
ンテナ１８には液面１６からの反射波１２ｂのみ
が受信され、反射波１２ｃ，１２ｄは受信されな
いようになつている。
なお、前記実施例では測定面を高温溶融金属等
の液面１６としているが、測定面はこれに限定さ
れず、例えば粉粒状の原料レベルを測定面として
もよく、この場合には使用マイクロ波１２の波長
を粉粒状体の平均粉粒径以下に選定すればよい。
の液面１６としているが、測定面はこれに限定さ
れず、例えば粉粒状の原料レベルを測定面として
もよく、この場合には使用マイクロ波１２の波長
を粉粒状体の平均粉粒径以下に選定すればよい。
（発明の効果）
本発明によれば、測定面での乱反射による偏波
面の回転をうまく利用して、測定面で乱反射した
マイクロ波のみを受信し、その受信したマイクロ
波と送信波とをミキシングして測定面の位置を算
出するので、測定面以外から反射する不要反射の
マイクロ波の影響を全く受けずに済み、従つて不
要反射波によるビート波が時々刻々変化する場合
でも、測定面で反射したマイクロ波のみから測定
面の位置を正確かつ簡単に測定でき、その効果は
著大である。
面の回転をうまく利用して、測定面で乱反射した
マイクロ波のみを受信し、その受信したマイクロ
波と送信波とをミキシングして測定面の位置を算
出するので、測定面以外から反射する不要反射の
マイクロ波の影響を全く受けずに済み、従つて不
要反射波によるビート波が時々刻々変化する場合
でも、測定面で反射したマイクロ波のみから測定
面の位置を正確かつ簡単に測定でき、その効果は
著大である。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は同マイクロ波の偏波面を示す図、第３図乃至
第６図は夫々実験結果を示すビート波形図であ
る。第７図は従来例を示す構成図である。 １２…マイクロ波、１４…送信用アンテナ、１
６…測定面、１８…受信用アンテナ。
図は同マイクロ波の偏波面を示す図、第３図乃至
第６図は夫々実験結果を示すビート波形図であ
る。第７図は従来例を示す構成図である。 １２…マイクロ波、１４…送信用アンテナ、１
６…測定面、１８…受信用アンテナ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波１２の送信波１２ａと測定面１６
からの反射波１２ｂとをミキシングしてビート信
号２１をつくり、該ビート信号２１から測定面１
６の位置を算出するようにしたレベル測定装置に
おいて、 偏波面を有するマイクロ波１２を測定面１６に
向けて送信する送信用アンテナ１４を設けると共
に、測定面１６での乱反射により送信波１２ａの
偏波面が回転するように、送信波１２ａの波長を
測定面の凹凸径以下に選定し、測定面１６での乱
反射によつて回転した偏波面を有するマイクロ波
１２のみを受信する受信用アンテナ１８を設け、
該受信用アンテナ１８で受信した偏波面を持つマ
イクロ波１２と前記送信波１２ａとをミキシング
するようにしたことを特徴とするレベル測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22283687A JPS6465420A (en) | 1987-09-05 | 1987-09-05 | Level measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22283687A JPS6465420A (en) | 1987-09-05 | 1987-09-05 | Level measuring instrument |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6465420A JPS6465420A (en) | 1989-03-10 |
| JPH0543973B2 true JPH0543973B2 (ja) | 1993-07-05 |
Family
ID=16788671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22283687A Granted JPS6465420A (en) | 1987-09-05 | 1987-09-05 | Level measuring instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6465420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021110019A (ja) * | 2020-01-14 | 2021-08-02 | 日本製鉄株式会社 | レベル計測装置及びレベル計測方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE466519B (sv) * | 1989-04-10 | 1992-02-24 | Saab Marine Electronics | Anordning foer maetning av nivaan av ett i en behaallare befintligt fluidum |
| US6759976B1 (en) | 2002-12-20 | 2004-07-06 | Saab Marine Electronics Ab | Method and apparatus for radar-based level gauging |
| JP2006317162A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーダ装置 |
-
1987
- 1987-09-05 JP JP22283687A patent/JPS6465420A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021110019A (ja) * | 2020-01-14 | 2021-08-02 | 日本製鉄株式会社 | レベル計測装置及びレベル計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6465420A (en) | 1989-03-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |