JPH07500181A - 流体レベルを計測するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体レベルを計測するための装置 及呪Ω旦亘至■ 本発明は、流体レベルを計測するための装置、即ち、望ましくは容器中に入れら れている流動材料又は粉体材料のレベルを計測するものであって、偏向可能なマ イクロ波信号を送信するための送信器と、反射されたマイクロ波信号の反射位置 を計測するために設けられた電子装置及び第２の導波路を有するアンテナ装置と を備えているものに関する。

１匪０豊ｌ盈１ このような装置は、レーダー波長域において作動するものとして長い間使用され て来ており、最近は、非常に高測定精度（例えば、０．０１％）を有する装置が 市販されるようになってきている。このような装置の代表的なユーザーは、精油 所や石油産業であり、それらにおいては、レベルの計測は、大きいタンク中にお いて行なわれる。このように利用する場合には、タンク構造に応じて、数多くの さまざまなアンテナ又はそれに対応するタンクのアダプタが必要である。然し乍 ら、送信器及び受信器を備えた同じ形式の電子装置が異なるタンク構造において も使用できることが大いに望まれている。

実際には、前記の構造の装置には数多くの両立し難い要件がある。即ち、 一タンクの壁からコーナー・エコー（ｃｏｕｎｅｒ　ｅｃｈｏ）を防ぐためには 、円形偏波用のホーン・アンテナが適当であり、−薄いアンテナ・ローブが必要 な場合には、直線偏波用パラボラ・アンテナが有用であり、 一垂直測定管がタンクの中において使用されている場合には、この垂直測定管が 一部タンクの外側に配置される程度まで電磁波の漏洩が、測定感度が十分でなけ ればならないように、同時に制限されなければならないし、 −あるタンクにおいては、可変偏波が必要であり、−測定のある場合には、内部 アンテナ・エコーの影響を減じるために、送信及び受信が異なる偏向において発 生させることが望ましいことである。

普通の機能に加えて、アンテナ手段は、シール機能を持っており、従って、永久 に固定されていなければならないとともに、重量が大きい。これは、前記の種類 の装置では、上記のすべての異なる要件を満足させることができない。

本発明の目的は、前記の種類の装置を提供することであり、１つの一電子装置を 使用することにより、高い精度でレベル計−測がなされるように、種々の必要性 を満たして、従来のタンクに取り付けられるようにしたものである。

ｌ盟Ω返工 本発明の装置において、各導波モードでマイクロ波信号を送信したり、受信した りするべく送信器と受信器が設けられ、これらは、互いに直交し、各々独立して いる。第１及び第２の導波路の間に挿入された、容易に交換可能な第３の導波路 により、また、色々な容器とアンテナに本装置を適用し上ように偏波又は減衰を マイクロ波信号に作用させるように、第１の導波路は、円形の断面を有すると好 適である。好適には、上記の導波モードは、直線方向に偏波され、相互に直交し ていると好適である。

本発明の実施例によれば、送信されたマイクロ波信号の延長面に４５°の角度で 設けた絶縁板に第３の導波路が設けられ、種々の楕円形の偏波で実施する。その 場合、右向きと左向きの円形偏波が代表的である。そこで、マイクロ波信号の二 重の円形偏波が、ホーン・アンテナに使用されるべく得られる。計測面の反射に おいて、円形の偏波が、正から負へ又は負から正へと切り替えられ、第３の導波 路を介しての再入力により、直交する線形偏波が得られる。壁に反射した送信マ イクロ波信号は、抑制され、１つの過剰時間に反射して、送信された偏波に線形 偏波を与える。

別の実施例においては、第３の導波路の偏波は、楕円形の断面を有するが、内部 リッジを備えている。

本発明の更に別の実施例では、減衰材料の１個若しくは２個の代替板を備え、そ れにより、送信されたマイクロ波信号は、再再反射された信号に影響されずに、 ２０ｄＢのような大きな値で減衰される。この場合、第３の導波路は、フェライ ト絶縁体の代わりとなるが、低コストで良好な耐久性があり、送信されたマイク ロ波信号が減衰される。これは、放射線の漏洩が、対応する程度までに減少させ られ、このことは、レベル計測が自由空間で、完全に、又は、部分的に影響を受 けるか否かの要件である。これは、穿孔された垂直管が、所謂、〔フローイング ・ルーフ］と称するタンク内の自由空間で、導波路として使用される場合である 。

第３の導波路が減衰板に設けられる場合、第３の導波路は、第１の導波路に対し 回転可能に配置され、そこで、送信器から発進されるマイクロ波信号の偏波は、 置換されずに、導波路と固く結合された装置を回転することにより変更できる。

本発明の装置の具体例においては、導波モードは直線方向に偏波され、相互に垂 直の第３の導波路は、アンテナ手段からのエコーを同時に抑制せずに、この容器 内で、粉体のような拡散面に送信マイクロ波信号を適用するように、内部は空で ある。これは、送信又は受信信号のいずれかの延長面に同時に形成される。

晟血Ω！！ス基息 本発明を、添付の図面を参照して、より詳細に説明する。

図１は、本発明の装置を部品に分けての展開斜視図であり、４つの代替アンテナ 手段と４つの代替の第３の導波路断面を備えるものである。

図２は、第１の導波路断面による断面図（ａ）と、４つの異なる第３の導波路断 面による断面図（ｂ−ｅ）を示す。

図３は、第の導波路断面を示す斜視図である。

実施例 図１において、マイクロ波信号の送信器と受信器の組合わせの電子ユニットは１ で示され、それと結合する第１の導波路部分（断面）は２で示され、その底部に は、フランジ３を備える。

ホーン・アンテナは、フランジ３と結合するようにされる相当するフランジ４を 示し、それは、第２の導波路部分５の一端が固定される。電子ユニット１とホー ン・アンテナの間に、第３の導波路部分６が、（環状）円筒状管７の形で、示さ れる。その縁部の周りに、縦方向のりッジ８があり、管をガイドする２つのリッ ジの間の広いトラック９を除く周囲の周りに等しく分散されたものである。装置 を固定して、第３の導波路部分６は、第１の導波路部分２中に挿入され、ホーン ・アンテナ中の第２の導波路部分５と結合される導波路結合ｌＯと頂部で、その 導波路結合１１と底部で結合される。

この場合、送信器及び受信器は、各々、マイクロ波信号を、各々線形偏波され、 互に垂直である各導波モードで伝送し、受信するように配置される。第３の導波 路部分６は、必要に応じて、多種の挿入部分を備えることができる。この場合に は、マイクロ波信号の延長面に４５°の角度に固定された誘電体材料の面を備え ることができる。そのマイクロ波信号の延長面は、送信器から出て、９０°位相 差が得られる長さのものである。それにより、二重円形偏波が、ホーン・アンテ ナを介して出力するマイクロ波信号について得られる。波長は、装置の実際の寸 法に合わせて調整されるが、例えば、約３ｃｍの範囲である。既に説明したよう に、そのような偏波は、伝送マイクロ波信号が、部分的に、該表面への途中のタ ンク壁で反射され、計測される危険のある場合に、有利である。各々の反射に対 して、円形偏波は、スイッチされ（右から左へ、そして、逆に）、２度反射した 波は、一度反射されたものから区別できるようになる。

装置を自由空間での計測に使用する場合に、少なくとも、必要に応じて、出力マ イクロ波信号をダンプするための、金属、或いは金属層で被覆された絶縁板のよ うな、ダンピング材料を備える第３の導波路部分６を有することは、適当である 。出力信号は、従って、入力信号がダンプされることなく、ダンプされる。

図１でのホーン・アンテナが、薄いアンテナ・ローブを必要とする場合に応じて 、図示のないパラボラ・アンテナで置換される場合、第３の導波路部分６は、送 信器からの出力マイクロ波信号の延長面に４５°の角度に固定されたダンピング 板を備える。それにより、上記のように、線形に偏波された波が、１つのみの偏 波で得られる。

図２において、マイクロ波信号を出力するための延長面１２と、受信され、反射 されたマイクロ波信号のための延長面１３とを有する第１の導波路部分の断面を 示す（ａ）。誘電体材板は、図２ｂに、１４で示され、金属板は、図２ｃで、１ ５で示される。

第３の導波路部分で、偏波とダンピングを変えることができることが望ましい場 合、これは、図２で、１６により示されるように行なうことができる。この場合 、導波路部分は、回転可能であり、例えば、導波路断面の底部に固定されたリボ ン状のコントロール　スティック１７°により、回転可能である。設置した後、 中間層を、フランジ３と４の間に設け、第１の導波路部分２中に挿入した後に、 導波路断面が回転できるようにする。この具体例の断面は、図２ｄに示される。

第３の導波路部分６での広いトラック９は、第１の導波路断面２でのピンに相当 し、それにより、第１と第３の導波路断面の間の相互回転位置は、回転可能であ り、ピンが除去される（図示なし）。

圀３において、第３の導波路部分でのダンピング面の具体例は、点線で示される 。

本発明の装置の具体例において、図１に示されるように、６゜で示される第３の 導波路部分は、図２ｅに明らかなように、内部が空で、伝送されたマイクロ波信 号を拡散表面に合わせ、粉体材料で、計測すべきレベルとなる拡散表面に合わせ る。アンテナ手段は、円錐状にある第２の導波路部分２３とともに設計され、伝 送されるか或いは受信されるかどちらかのマイクロ波信号の延長面に対して対称 に配置され、４５°の角度に固定された金属ミラー２４を備える。

第１の導波路部分２が、アンテナのローブ方向に対して正しい角度に固定されな ければならない場合に、１７で示すような第３の導波路部分の具体例を使用する ことができる。この導波路部分は、底部にねじ山１８を備え、それは、アンテナ 手段２１での第２の導波路２０と結合するスリーブ１９のものに相当している。

導波路部分１７は、上記のように、スリーブ１９中にネジ固定された後、第１の 導波路部分２に挿入される。次に、アンテナ手段２１は、図示されない固定手段 を備えるフランジ３に固着される。アンテナ手段２１は、この場合、導波路の役 目をするタンク中に位置する垂直管に結合される。これは、導波路部分１７、第 １の導波路部分２及び電子ユニット１は、水平な軸に対称に位置することを意味 する。

国際調査報告 Ｆｉｇ、　１ ＝＝−−＋−−−１−−一＋−一！−−−ｏｒｔｚｅ、ｃ　０２／ｎｎＬＱＧ： ：：Ｉ　’：’＝：’　Ｔ二ｔ：：：；　’＝’＋’：：：　Ｉ；　：、？、　 ：：：：：：：ｅ、：、に、、７；、＋：吊；ニア＋Ｉ　モ撃盾l　＋ｎ　ＩＭ 　＊−”−ｎｅ３Ｂａ７ｙ１７３ｙ＋＋ｍｓ＋　Ｈｅａｒｔｈ　１ＱｌｌａＴｈ ｐ奮ψｔ１１ツ□ＩｈＰ−會ｗｎｌａｌｌｉｅｅｎＩｓＭｗｒｙｌｉ＃ｂｌ＠１ ０ｒＩｈｆｉ＠＠ｔｒｔ＋ｃｕ＋ａｎｗｈｌｃｋ＠ｆｆ■P４−ｉ−４１１１４ −１−４１１１＠Ｉｗｔｏｔｅ＋ｍ１ｅｌａｎ〒ｎｌｌ帆

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の導波路部分を通しての偏波性マイクロ波信号を伝送する送信器、 反射されたマイクロ波信号を受信する受信器前記の反射マイクロ波信号の反射位 置を測定するように配置された電子機器、 第２の導波路部分を備えるアンテナ手段を有し、第１の導波路部分は、好適には 、断面が円形である、容器内にある流体即ち、流動或いは粉体材料のレベルを計 測する装置において、前記の送信器と受信器は、、導波路モードで各々、マイク ロ波信号を伝送し、受信するように配置され、各々のモードは、相互にオーソゴ ナル（直角）で、相互に独立で、そして、第１（２）と第２（５）の導波路部分 の間に挿入される容易に置換できる第３の導波路（６、１６、１７）を備え、前 記マイクロ波信号により、偏波及び／或いはダンピングを通して、活動し、異な る容器及びアンテナに装置を光学的に適合することを特徴とする前記計測装置。
2. ２．前記の導波路モードは、相互に垂直な線形偏波されたものである請求項１に 記載の計測装置。
3. ３．第３の導波路部分（６）は、送信器から出るマイクロ波信号の延長面に対し て４５°の角度にある誘電面を備え、左及び右に回転する円形偏波である異なる エリプテック（楕円形）偏波を得るものである請求項１に記載の計測装置。
4. ４．前記の第３の導波路部分（６）は、伝送マイクロ波信号だけをダンピングし 、受信信号をダイピングしないダンピング材料の面（１５）を少なくとも備える ことを特徴とする請求項１或いは２に記載の計測装置。
5. ５．ダンピング材料の前記の面（１５）は、伝送マイクロ波信号の延長面に対し て４５°の角度にセットされたことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
6. ６．前記の第３の導波路部分（１６）は、第１の導波路部分（２）に関して回転 可能に配置されたことを特徴とする請求項１或いは２に記載の計測装置。
7. ７．第３の導波路部分（６′）は、内部が空で、伝送されたマイクロ波信号を、 アンテナ手段からのエコーの同時抑制部により、表面拡散し、それは、伝送され 、或いは受信されたのどちらかのマイクロ波信号の延長面に対して、対称的に形 成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。