(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象（Ｍ）の波長パラメータを測定する、少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）を有するマルチポートを備えたネットワークアナライザであって、
各ポート（Ｔ１，Ｔ２）は、信号源（Ｓ１，Ｓ２）からの高周波信号のための供給部を有し、それぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）に供給された前記高周波信号の、前記測定対象において反射された信号成分と、少なくとも１つの別のポート（Ｔ１，Ｔ２）に供給された１つまたは複数の高周波信号の、前記測定対象（Ｍ）を通過してそれぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）へと通過した信号成分とを、それぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）に関する波長パラメータとして測定するものである、ネットワークアナライザにおいて、
前記ネットワークアナライザの動作時に、前記マルチポートの少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）に異なる高周波信号が供給され、前記高周波信号の周波数（ｆ＿ＴＸ１，ｆ＿ＴＸ２）または周波数帯域が、所定の周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）だけ相互にずらされており、前記高周波信号の反射された信号成分と通過した信号成分とが前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）において同時に測定され、
前記反射された信号成分について測定された周波数スペクトル（ＲＳ）と、通過した信号成分について測定された周波数スペクトル（ＴＳ）とが、各ポート（Ｔ１，Ｔ２）に関して重畳しない大きさに前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）は選定されており、
前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）の各ポート（Ｔ１，Ｔ２）に対して、それぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）に供給された高周波信号を前記反射された信号成分および前記通過した信号成分と混合するためのミキサ（ＭＩ１，ＭＩ２）が設けられていることを特徴とする、ネットワークアナライザ。
【請求項２】
前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）は前記異なる高周波信号の最小周波数および／または最大周波数よりも小さい、請求項１記載のネットワークアナライザ。
【請求項３】
前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）は、前記異なる高周波信号の最小周波数および／または最大周波数の５０％以下である、請求項２記載のネットワークアナライザ。
【請求項４】
前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）の各ポート（Ｔ１，Ｔ２）に対して、該ポート（Ｔ１，Ｔ２）に給電を行うための別個の信号源（Ｓ１，Ｓ２）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のネットワークアナライザ。
【請求項５】
前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）の各ポート（Ｔ１，Ｔ２）は、別個のレーダ（ＲＡ１，ＲＡ２）を介して給電される導波体を有し、前記レーダ（ＲＡ１，ＲＡ２）の動作周波数は前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）だけ相互に異なる、請求項１から４までのいずれか１項記載のネットワークアナライザ。
【請求項６】
前記レーダのうちの一方のレーダ（ＲＡ１）は８０ＧＨｚの動作周波数を有し、前記レーダのうちの他方のレーダ（ＲＡ２）は８０．０１ＧＨｚの動作周波数を有する、請求項５記載のネットワークアナライザ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載のネットワークアナライザと、該ネットワークアナライザによって測定された波長パラメータから、測定対象（Ｍ）の１つまたは複数の別のパラメータ（ｄ）を検出する評価ユニット（ＡＤ，ＰＲ）とを有することを特徴とする、測定装置。
【請求項８】
前記評価ユニット（ＡＤ，ＰＲ）は動作時に、マルチポートから前記測定対象（Ｍ）までの距離（ｄ）、または、マルチポートに関する前記測定対象（Ｍ）の相対速度を別のパラメータとして前記波長パラメータから検出するものである、請求項７記載の測定装置。
【請求項９】
測定対象（Ｍ）の波長パラメータを測定する、少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）を有するマルチポートを備えたネットワークアナライザを用いて測定対象（Ｍ）のパラメータを測定する方法であって、
各ポート（Ｔ１，Ｔ２）は、信号源（Ｓ１，Ｓ２）からの高周波信号のための供給部を有し、それぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）に供給された前記高周波信号の、前記測定対象（Ｍ）において反射された信号成分と、少なくとも１つの別のポート（Ｔ１，Ｔ２）に供給された１つまたは複数の高周波信号の、前記測定対象（Ｍ）を通過してそれぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）へと通過した信号成分とを、それぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）に関する波長パラメータとして測定するものである、
ネットワークアナライザを用いて測定対象（Ｍ）のパラメータを測定する方法において、
前記ネットワークアナライザのマルチポートの少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）に異なる高周波信号を供給し、前記高周波信号の周波数（ｆ＿ＴＸ１，ｆ＿ＴＸ２）または周波数帯域を所定の周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）だけ相互にずらし、前記高周波信号の反射された信号成分と通過した信号成分とを前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）において同時に測定し、
前記反射された信号成分について測定された周波数スペクトル（ＲＳ）と、通過した信号成分について測定された周波数スペクトル（ＴＳ）とが、各ポート（Ｔ１，Ｔ２）に関して重畳しない大きさに前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）は選定されており、
前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）の各ポート（Ｔ１，Ｔ２）に対して、それぞれのポート（Ｔ１，Ｔ２）に供給された高周波信号と前記反射された信号成分および前記通過した信号成分とを、ミキサ（ＭＩ１、ＭＩ２）によって混合することを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）は前記異なる高周波信号の最小周波数および／または最大周波数よりも小さい、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）は前記異なる高周波信号の最小周波数および／または最大周波数の５０％以下である、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）の各ポート（Ｔ１，Ｔ２）に対して、該ポート（Ｔ１，Ｔ２）に給電を行うための別個の信号源（Ｓ１，Ｓ２）が設けられている、請求項９から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも２つのポート（Ｔ１，Ｔ２）の各ポート（Ｔ１，Ｔ２）は、別個のレーダ（ＲＡ１，ＲＡ２）を介して給電される導波体を有し、前記レーダ（ＲＡ１，ＲＡ２）の動作周波数は前記周波数オフセット（ｆ＿ｄｉｆｆ）だけ相互に異なる、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
評価ユニット（ＡＤ，ＰＲ）を用いて波長パラメータを評価し、前記測定対象（Ｍ）の別のパラメータを検出する、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記マルチポートから前記測定対象（Ｍ）までの距離（ｄ）、および／または、前記マルチポートに関する前記測定対象（Ｍ）の相対速度を別のパラメータとして前記波長パラメータから検出する、請求項９から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
測定対象（Ｍ）として、ガスタービンの回転するタービン翼を測定する、請求項９から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記マルチポートは、前記タービン翼の回転平面において前記ガスタービンのケーシングの内壁（Ｗ）に設けられており、
前記内壁と前記タービン翼との間の半径方向の距離（ｄ）を、前記ネットワークアナライザを用いて測定された波長パラメータから検出する、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の波長パラメータを測定する、少なくとも２つのポートを有するマルチポートを備えたネットワークアナライザ、ならびにその種のネットワークアナライザを用いて測定対象のパラメータを測定するための相応の方法に関する。
【０００２】
マルチポートを備えたネットワークアナライザは、測定対象の波長パラメータを介して測定対象を測定するため、したがって測定対象を特徴付けるために使用される。Ｓパラメータないし散乱パラメータとも称されるこの波長パラメータは、マルチポートのそれぞれのポートに関して、それぞれのポートに供給された電力のうちのどれほどの電力が測定対象において反射されるか、もしくは別のポートに伝送されるかを特徴付ける。このために、従来のネットワークアナライザには高周波信号が供給され、マルチポートの各ポートにおける反射および通過が連続的に測定される。すなわち、測定のたびに複数のポートの内の１つのポートにのみ高周波信号が供給され、高周波信号が供給されるポートにおいては反射された成分が測定され、少なくとも１つの別のポートにおいては通過した成分が測定される。ただし、反射の相応の周波数スペクトルと通過の相応の周波数スペクトルとが重畳するので、全てのポートに関して反射および通過を同時に測定することは不可能である。したがって、測定される散乱パラメータが測定対象の動性に基づき非常に高速に変化することから、全ての散乱パラメータを同時に測定することが必要になるので、時間的に高速に変化する動的な測定対象に関して従来のネットワークアナライザを使用することはできない。
【０００３】
したがって、本発明の課題は、動的な測定対象の散乱パラメータを測定することができる、ネットワークアナライザおよび相応の測定方法を提供することである。
【０００４】
この課題は、請求項１に記載されているネットワークアナライザならびに請求項１１に記載されている測定方法によって解決される。本発明の発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明によるネットワークアナライザは少なくとも２つのポートを有するマルチポートを備えており、各ポートは信号源からの高周波信号のための供給部を有し、また、それぞれのポートに供給された高周波信号の測定対象において反射された信号成分と、少なくとも１つの別のポートに供給された１つまたは複数の高周波信号の、測定対象を通過してそれぞれのポートへと通過した信号成分とを、それぞれのポートに関する波長パラメータとして測定することができる。高周波信号とは、殊に１００ＫＨｚから出発して数百ＧＨｚまでの範囲の周波数を有する信号であると解される。
【０００６】
本発明によるネットワークアナライザは、ネットワークアナライザの動作時に、マルチポートの少なくとも２つのポートに異なる高周波信号が供給され、その高周波信号の周波数または周波数帯域が所定の周波数オフセットだけ相互にずらされており、高周波信号の反射された信号成分と通過した信号成分とを少なくとも２つのポートにおいて同時に測定できることを特徴とする。本発明が基礎とする着想は、周波数の相応のオフセットによって、反射された信号成分のスペクトルと、通過した信号成分のスペクトルを適切に分離することができ、その結果、全ての散乱パラメータを複数のポートによって同時に測定できることである。このようにして、動的に高速に変化する測定対象を検出することができる。測定対象の時間的に変化する散乱パラメータを連続的に測定することができる。従来のネットワークアナライザでは、動的な測定対象のこの種の測定は散乱パラメータの連続的な測定に起因して不可能である。
【０００７】
本発明によるネットワークアナライザの有利な実施形態においては、反射された信号成分について測定された周波数スペクトルと通過した信号成分について測定された周波数スペクトルが各ポートに関して重畳しない程度に、高周波信号間の周波数オフセットが選定されている。このことは、周波数の差が、相応の搬送周波数からの反射スペクトルの最大周波数偏差と、周波数の所定のオフセットだけずらされた相応の搬送周波数からの通過スペクトルの最大周波数偏差とから成る和と少なくとも同じ大きさであることによって達成することができる。このようにして、２つの周波数スペクトルが明確に隔てられることが保証される。それにもかかわらず、殊に測定を実施する際に周波数スペクトルの所定の成分のみに関心がある場合には、必要に応じて周波数スペクトルを重畳させることもできる。
【０００８】
散乱パラメータと周波数の関係において測定が劣化することを可能な限り回避するために、有利な実施形態においては、高周波信号間の周波数のオフセットは過度に大きく選択されない。したがって、１つの変形形態においては、周波数のオフセットは異なる高周波信号の周波数帯域の最小周波数および／または最大周波数ないし周波数帯域の中心周波数よりも小さい。例えば、周波数のオフセットは、異なる高周波信号の周波数帯域の最小周波数および／または最大周波数ないし中心周波数の５０％以下、有利には２５%以下、また殊に有利には１０％以下でよい。
【０００９】
殊に有利な実施形態においては、複数のポートへの異なる高周波信号の供給は、少なくとも２つのポートの各ポートに対して、ポートへの給電のための別個の信号源が設けられていることによって達成される。
【００１０】
本発明の別の殊に有利な実施形態においては、マルチポートの各ポートに対して、それぞれのポートに供給される高周波信号を、反射された信号成分および通過した信号成分と混合するためのミキサが設けられている。このようにして、反射された信号成分および通過した信号成分から相応の情報を抽出することができ、殊に、相応のＩパラメータおよびＱパラメータの形態で抽出することができ、それらの情報から信号の振幅および位相が得られる。
【００１１】
本発明によるネットワークアナライザの別の有利な実施形態においては、マルチポートの各ポートが、所定のオフセットだけ相互にずらされている動作周波数で動作する別個のレーダを介して給電される導波体を有している。所定の用途、例えば、ガスタービンの回転するタービン翼の散乱パラメータを測定するための用途に関して、一方のレーダが８０ＧＨｚで動作し、他方のレーダが８０．０１ＧＨｚ、すなわち１０ＭＨｚの周波数のオフセットで動作することが有意義であると分かった。
【００１２】
上述のネットワークアナライザの他に、さらに本発明は、その種のネットワークアナライザを有する測定装置に関する。測定装置は、ネットワークアナライザの他に、ネットワークアナライザによって測定された波長パラメータから、測定対象の１つまたは複数の別のパラメータを検出するための評価ユニットを有する。例えば、評価ユニットは動作時に、マルチポートから測定対象までの距離、および／または、マルチポートに関する測定対象の相対速度を別のパラメータとして波長パラメータから検出することができる。物理的なパラメータ、例えば距離および速度を対象の波長パラメータから求めるための相応の方法は、従来技術から十分に公知である。測定装置を例えば、ガスタービンのタービン翼の散乱パラメータを測定するための上述の用途において使用することができる。この場合、殊に、タービンケーシングからタービン翼までの半径方向の距離、もしくは内壁に関するタービン翼の相対速度を検出することができる。
【００１３】
上述のネットワークアナライザおよび、このネットワークアナライザを基礎とする測定装置の他に、さらに本発明は、本発明によるネットワークアナライザを用いて測定対象のパラメータを測定するための方法に関する。本発明による方法においては、ネットワークアナライザのマルチポートの少なくとも２つのポートに異なる高周波信号が供給され、その高周波信号の周波数または周波数帯域が所定のオフセットだけ相互にずらされており、高周波信号の反射された信号成分と通過した信号成分が少なくとも２つのポートにおいて同時に測定される。有利な実施形態においては、測定対象の別のパラメータを検出するために、波長パラメータが評価ユニットを用いて評価される。上述の測定装置と同様に、マルチポートから測定対象までの距離、および／または、マルチポートに関する測定対象の相対速度を別のパラメータとして波長パラメータから検出することができる。上述したように、その種の測定方法は、ガスタービンの回転するタービン翼の特性の測定に適している。この場合、マルチポートは有利には、タービン翼の回転平面においてタービンケーシングの内壁に設けられており、内壁とタービン翼との間の半径方向の距離は、ネットワークアナライザを用いて測定された波長パラメータから検出される。
【００１４】
以下では、本発明の実施例を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術によるネットワークアナライザの概略図を示す。
【図２】図１のアナライザを用いて２つのスペクトルの測定をシミュレートした際に得られる、反射スペクトルおよび伝送スペクトルの例示的なグラフを示す。
【図３】本発明の実施形態によるネットワークアナライザの概略図を示す。
【図４Ａ】図３のネットワークアナライザにおいて使用される高周波源の周波数スペクトルを示す。
【図４Ｂ】図３のネットワークアナライザにおいて受信された、反射された信号成分および通過した信号成分の周波数スペクトルを示す。
【図５】ガスタービンのタービン翼からタービンのケーシングの内壁までの距離を検出するための本発明による測定装置の実施形態の概略図を示す。
【００１６】
図１は、従来のマルチポート回路を備えたネットワークアナライザの概略図を示す。アナライザは高周波信号源Ｓを有し、この高周波信号源Ｓは周波数ｆ＿ＴＸを有する高周波信号を送出する。この信号はスイッチＳＷを介して、２つの信号分岐のうちの一方にそれぞれ供給され、各信号分岐はポートＴ１ないしＴ２を表し、このポートＴ１ないしＴ２は測定対象Ｍまでのそれぞれの信号分岐の経路によって形成されている。測定対象Ｍを、ブラックボックスのような未知の特性を有する対象と見なすことができ、したがって矩形によって示唆されている。ネットワークアナライザによって実施される測定の目標は、ポートＴ１ないしＴ２を介して測定対象Ｍの波長パラメータを求めることである。Ｓパラメータないし散乱パラメータとも称されるこの波長パラメータは、一方のポートに供給される電力のうちのどれほどの電力が反射されるか、もしくは一方のポートから他方のポートへどれほどの電力が伝達され、したがってどれほどの電力が通過するかを表す。ポートＴ１ないしＴ２における反射は矢印Ｒによって表されており、これに対して、一方のポートから他方のポートへの通過は半円状の双方向矢印Ｔによって示唆されている。
【００１７】
２つのポートＴ１およびＴ２の各信号分岐には、それぞれのポートによって受信される信号を本来の高周波信号と混合するＩ／ＱミキサＭＩ１ないしＭＩ２が設けられており、このＩ／ＱミキサＭＩ１ないしＭＩ２によって、それぞれのポートによって受信される信号に本来の高周波信号が混合され、この混合によって高周波信号に重畳されて変調された信号成分が検出される。搬送周波数は、２つのミキサに対する同一の高周波源Ｓによる供給に基づき、同一の周波数である。すなわち、ミキサＭＩ１の周波数ｆ＿ＴＸ１は、ミキサＭＩ２の周波数ｆ＿ＴＸ２と同一であり、高周波源Ｓの周波数ｆ＿ＴＸに対応する。測定のたびに、ミキサを介して、反射または通過の相応のＩ信号ないしＱ信号が得られ、それらの信号から信号成分の周波数スペクトルを検出することができる。
【００１８】
図１によるネットワークアナライザにおいては、各ポートに対する散乱パラメータの測定が連続的に行われる。このために、高周波信号源Ｓは差し当たりスイッチＳＷによってポートＴ１に接続され、続いて、このポートＴ１における反射ならびにポートＴ１からポートＴ２への通過を測定することができる。続いて、スイッチＳＷが切り替えられ、その結果、ポートＴ２が高周波信号源Ｓと接続され、この接続に基づき、ポートＴ２における反射ならびにポートＴ２からポートＴ１への通過が測定される。状態が高速に変化する動的な対象を測定する際には、散乱パラメータが各ポートに関して同時に求められることが所望されることが多い。何故ならば、散乱パラメータの連続的な検出は、測定対象の特性の動的な変化に基づき誤った測定結果をもたらすからである。
【００１９】
しかしながら、図１のネットワークアナライザを用いて２つのポートに関して散乱パラメータを同時に測定する場合、すなわち、２つのポートＴ１およびＴ２を同時に信号源Ｓと接続する場合、ポートの通過パラメータないし反射パラメータを推量することができないパラメータを有する信号しか得られない。このことは図２に示されており、この図２には、２つのポートにおいて同時に測定を行う際に、複数のポートのうちの一方のポートに関して測定された周波数スペクトルが例示的に示されている。横軸には周波数ｆがプロットされており、縦軸には信号の振幅がプロットされている。２つのポートに関して同時に測定する際に、同一の周波数を有する信号が送出されるので、一方のポートにおいて受信した、反射の信号成分および通過の信号成分が同一の周波数帯域に変換される。したがって図２から見て取れるように、信号成分に関して、反射スペクトルＲＳと通過スペクトルＴＳとの重畳が生じる。すなわち、出力スペクトルは２つのスペクトルＲＳとＴＳの和であり、この和からはＲＳないしＴＳのスペクトルを逆算することはできない。したがって、相応のミキサの出力側に印加される合成信号では、通過に関する情報を反射から分離することはできない。
【００２０】
図３は、本発明によるネットワークアナライザの実施形態の概略図を示す。図１のネットワークアナライザと同様に、このアナライザは同様に２つのポートＴ１およびＴ２を有しており、それらのポートＴ１およびＴ２には、測定対象によって反射された信号成分、もしくは測定対象を通過した信号成分のＩ／Ｑパラメータを求めるための相応のミキサＭＩ１およびＭＩ２が対応付けられている。測定対象は図１と同様に矩形Ｍによって示唆されている。同様に、相応の反射ないし通過が図１と同じ矢印ＲないしＴによって示唆されている。
【００２１】
図１のアナライザとは異なり、図３によるアナライザは２つの高周波源Ｓ１およびＳ２を有する。高周波源Ｓ１はポートＴ１に給電を行い、高周波源Ｓ２はポートＴ２に給電を行う。高周波源Ｓ１は動作周波数ｆ＿ＴＸ１で動作し、これに対して、高周波源Ｓ２は、高周波源Ｓ１の動作周波数ｆ＿ＴＸ１に対してずらされている、異なる動作周波数ｆ＿ＴＸ２で動作する。
【００２２】
異なる周波数でのポートへの給電は図４Ａに示唆されている。信号成分Ａが周波数ｆにわたりプロットされているこのグラフは、高周波源Ｓ１の周波数スペクトルＰ１ないし高周波源Ｓ２の周波数スペクトルＰ２を示している。各スペクトルは周波数ｆ＿ＴＸ１ないしｆ＿ＴＸ２において相応のピークを有することが見て取れ、それら２つの周波数スペクトルはオフセットｆ＿ｄｉｆｆ分だけ相互にずらされている。この周波数のオフセットに基づき、反射された信号成分および通過した信号成分を２つのポートＴ１およびＴ２において同時に測定することができる。
【００２３】
その種の測定の際には、ミキサＭＩ１が周波数ｆ＿ＴＸ１のベースバンドに関して、ポートＴ１から送出された高周波信号の反射された成分を求め、またポートＴ２から送出された高周波信号の通過した成分を求める。同様に、ミキサＭＩ２は周波数ｆ＿ＴＸ２のベースバンドに関して、ポートＴ２から送出された高周波信号の反射された成分を求め、またポートＴ１から送出された高周波信号の通過した成分を求める。周波数のオフセットに基づき、反射された成分のスペクトルおよび通過した成分のスペクトルは、図４Ｂにおいて２つのポートのうちの一方に関する周波数スペクトルによって例示的に示されているように、相互に離れて位置している。オフセットを適切に選択することによって、反射された信号成分ＲＳの周波数スペクトルと、通過した信号成分ＴＳの周波数スペクトルとが周波数ｆ＿ｄｉｆｆだけ相互にずらされるので、それら２つのスペクトルは重畳しないことが達成される。
【００２４】
異なる搬送周波数によって惹起されるスペクトルへの影響を可能な限り小さくするために、有利な実施形態においては、２つのスペクトルが重畳することなく、可能な限り近接して位置している。したがって周波数のオフセットは、搬送周波数ｆ＿ＴＸ１に関する周波数スペクトルの最大偏差と、搬送周波数ｆ＿ＴＸ２に関する周波数スペクトルの最大偏差とから成る和と少なくとも同じ大きさであるべきである。図３のネットワークアナライザによって、周波数のオフセットに基づき、それぞれのミキサの出力スペクトルの異なる周波数帯域への反射の信号成分および通過の信号成分の変換が達成される。反射はミキサの相応のベースバンドへとマッピングされ、これに対して、高周波源Ｓ１の送信信号と高周波源Ｓ２の送信信号の差周波数である搬送周波数では通過が存在する。これによって、各ポートに関して同時に、且つ連続的に測定することができる２つの異なる周波数スペクトルが生じる。このようにして、時間的に高速に変化する動的な測定対象を完全に検出することができる。
【００２５】
図５は、ガスタービンのタービン翼から相応のタービンケーシングの内壁までの半径方向の隙間を求めるための、測定システムにおける本発明によるネットワークアナライザの使用の実施例を示す。図５には、タービン翼の一部が測定対象Ｍとして表されており、このタービン翼のブレード面は矢印Ｐの方向に運動するものである。この図においてはタービン翼の一部が示されている。タービン翼は、このタービン翼が運動しているタービンケーシングの内壁の近傍に位置している。この内壁の一部は、図５において参照符号Ｗが付されている。この実施例の目的は、高速に運動するタービン翼と壁Ｗとの間の半径方向の隙間ｄを測定するため、また、場合によっては生じる不均衡を識別し、タービン翼と壁との接触に起因するタービンの損傷を抑制するために、ネットワークアナライザを使用することである。
【００２６】
測定のために、ここでもまた２つのポートＴ１およびＴ２を備えたネットワークアナライザが使用される。ポートは相応の導波体によって形成されており、それらの導波体はタービンの壁Ｗにおける漏斗状の開口部Ｏ１およびＯ２において終端している。図３と同様に、導波体を介して送出される信号の反射および通過が相応の矢印ＲないしＴによって示唆されている。各導波体には、１つのレーダセンサＲＡ１ないしＲＡ２が対応付けられている。レーダセンサＲＡ１は図３と同様に、相応の高周波源Ｓ１およびミキサＭＩ１を有している。同様に、レーダセンサＲＡ２は相応の高周波源Ｓ２および相応のミキサＭＩ２を有している。ただし、図５において高周波源およびミキサは示していない。
【００２７】
２つのレーダセンサは異なる動作周波数で動作し、それらの動作周波数は所定のオフセットだけ相互にずらされており、このことは図３と同様に、高周波源Ｓ１およびＳ２の異なる周波数によって達成される。このレーダセンサにおいて、ポートの導波体を介して送出される高周波信号の通過および反射が同時に測定される。図５に示されている用途に関して、殊にＣＷレーダ（ＣＷ＝Continous Wave）が使用され、このＣＷセンサはセンサＲＡ１においては８０ＧＨｚの動作周波数で動作し、センサＲＡ２では８０．０１ＧＨｚの動作周波数で動作する。すなわち、２つの動作周波数は１０ＭＨｚだけ相互にずらされている。したがって図５の実施形態においては、２つのポートの各々における通過に対しても、反射に対しても相応のＩ／Ｑパラメータが同時に得られる。これらのパラメータは相応のＡ／Ｄ変換器ＡＤにおいてディジタル化され、ディジタル信号処理部ＰＲに供給される。
【００２８】
図５の実施形態においては、信号処理部ＰＲは、タービン翼と壁との間の半径方向の隙間ｄの大きさを算出する。この際に、従来技術から十分に公知である、距離を求めるための方式が使用され、殊に、ドップラ法を用いることにより周波数スペクトルから距離を検出することができる。ネットワークアナライザの散乱パラメータから距離ｄを検出するための相応の方法は公知であるので、信号評価のさらなる説明は省略する。
【００２９】
半径方向の隙間の他に、場合によっては別のパラメータ、例えば、壁に関するタービン翼の相対速度も測定することができる。さらに本発明による測定装置は、図５に示されている物理的なパラメータの測定に制限されるものではなく、ネットワークアナライザの相応の散乱パラメータの変化に相当する変化を有する別のパラメータも測定することができる。公知のネットワークアナライザに対する本発明の重要な利点は、散乱パラメータを同時に、且つ、連続的に測定できるので、動的なシステムの高速に変化する物理的なパラメータも適切に測定できることである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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