(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信手段と、
この送信手段による被測定物での散乱を受信する上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円に沿った角度方向の異なる位置に設けられた受信手段と、
被測定物から測定波長で決まる所望距離以上離れ、上記被測定物に対して上記被測定物の一点を中心とする角度方向およびこの角度方向に垂直な縦方向からなる有限円筒面走査を行うように上記送信手段および受信手段と上記被測定物との少なくともいずれかを移動／回転させる移動／回転手段と、
上記送信手段、受信手段および移動／回転手段を用いて上記測定波長で測定した上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円を含む有限円筒領域の散乱電界をフレネル変換し上記被測定物の一点を中心とする角度方向に垂直な縦方向のかつ上記円内の上記送信手段と受信手段の中心方向に垂直な面上における上記被測定物固有の反射源分布を求め、上記反射源分布の上記垂直な面に上記被測定物を投影した領域相当を積算して得られた散乱界に基づき送信と受信の位置が異なる遠方の散乱断面積を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする散乱断面積測定装置。
【請求項２】
上記送信手段が１つの送信機からなり、上記受信手段が１つの受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構、上記送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置。
【請求項３】
上記送信手段が１つの固定された送信機からなり、上記受信手段が１つの固定された受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構およびこの回転機構を上記縦方向に移動させる被測定物用縦方向移動機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置。
【請求項４】
上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ固定された複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ固定された複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置。
【請求項５】
上記送信手段が１つの送信機からなり、上記受信手段が１つの受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構、およびこれらの送信機用縦方向移動機構および受信機用縦方向移動機構をそれぞれ搭載し、上記被測定物に対して上記角度方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動可能な送信機用可動支持機構および受信機用可動支持機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置。
【請求項６】
上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記複数の送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記角度方向に円弧状にかつ同一方向に同一距離だけ移動可能な送信機用可動支持機構および受信機用可動支持機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置。
【請求項７】
上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記角度方向に沿った円弧状の位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記角度方向に沿った円弧状の位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記複数の送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置。
【請求項８】
被測定物から測定波長で決まる所望の距離以上離れ、上記被測定物に対して上記被測定物内または近傍の一点を中心とする角度方向およびこの角度方向に垂直な縦方向からなる有限円筒面のための有限円筒面の上記角度方向および縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなる送信手段と、
この送信手段と上記角度方向の異なる位置に設けられ、同様に上記有限円筒面の角度方向および縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなる受信手段と、
上記送信手段および受信手段を用いて上記測定波長で測定した上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円を含む有限円筒領域の散乱電界をフレネル変換し上記被測定物の一点を中心とする角度方向に垂直な縦方向のかつ上記円内の上記送信手段と受信手段の中心方向に垂直な面上における上記被測定物固有の反射源分布を求め、上記反射源分布の上記垂直な面に上記被測定物を投影した領域相当を積算して得られた散乱界に基づき送信と受信の位置が異なる遠方の散乱断面積を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする散乱断面積測定装置。
【請求項９】
上記送信手段および受信手段が、上記被測定物に対して任意の距離が設定可能な距離可変機構をそれぞれさらに含み、上記演算手段が、上記被測定物との距離を変えて反射源分布を求め、得られた反射源分布の平均値を、所定の領域で積算して、散乱断面積を演算することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の散乱断面積測定装置。
【請求項１０】
上記被測定物と上記送信手段および受信手段間に電波吸収体を敷いたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の散乱断面積測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被測定物に対して近傍領域における散乱界の測定値を用い、遠方の散乱断面積を得る散乱断面積測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の散乱断面積測定装置として、例えば('９６年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会Ｃ−２２)「近傍円筒領域ＲＣＳ測定値による遠方ＲＣＳ推定結果」で、近傍領域の散乱界の測定値を用い、遠方の散乱断面積を得る散乱断面積測定装置が提案されている。この散乱断面積測定装置について説明する。
【０００３】
上記の会報中で採用している測定座標系を図１２に示す。空間的に同じ位置にある送信機および受信機をＯ'近傍で同時に円筒面走査し２次元有限領域の散乱電界Ｅs(ρ,φ,ｚ')を測定する。円筒面走査は原点Ｏからの距離ρが一定で、φおよびｚ'をそれぞれ角度方向(φ)、Ｚ軸方向に走査することにより行なわれる。φおよびｚ'の測定範囲をそれぞれφwおよびｚ'w、測定波長をλ、波数をｋ、電界強度を決める定数をＥ0として、散乱体の反射量を決める反射源分布Ｏe(x,y)を(１)式で得ることができる。
【０００４】
【数１】
0003658148.tif 000002
【０００５】
散乱体をＸＹ面に投影した時のｘおよびｙ座標の範囲をそれぞれｘw，ｙwとし、この反射源分布Ｏe(x,y)をｘw，ｙwの範囲で積分して、送信機および受信機がＺ軸方向に無限遠方領域にあるときの散乱電界Ｅs∞を(２)式で得ることができる。
【０００６】
【数２】
0003658148.tif 000003
【０００７】
従って、送信機および受信機がＺ軸方向に無限遠方領域にあるときの散乱電界を表わす式を得ることができ、容易にＺ軸方向の散乱断面積を得ることができる。
【０００８】
この方法に基づいた従来の散乱断面積測定装置の例を図１３に示す。図において、１は被測定物、２は被測定物支持台、３は回転機構、４は送信機、５は受信機、６は縦方向移動機構、７は送受信機支持機構である。
【０００９】
被測定物１を測定物支持台２を介して回転機構３に設置し、送信機４および受信機５は縦方向移動機構６に設置する。この測定系で被測定物１を水平方向(角度方向)に回転し、送信機４および受信機５を縦方向に移動することにより、円筒面走査を行うことができ、上述の方法により、送信機４および受信機５が同じ位置にあるときの遠方の散乱断面積を測定することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の散乱断面積測定装置では、送信機および受信機が同じ位置にあるときの散乱断面積を得るものであり、送信機と受信機が異なる位置にあるときの散乱断面積を得ることができないという課題があった。
【００１１】
この発明は以上の課題を解決するためになされたもので、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を得ることができる散乱断面積測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明の第１の発明は、送信手段と、この送信手段による被測定物での散乱を受信する上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円に沿った角度方向の異なる位置に設けられた受信手段と、被測定物から測定波長で決まる所望距離以上離れ、上記被測定物に対して上記被測定物の一点を中心とする角度方向およびこの角度方向に垂直な縦方向からなる有限円筒面走査を行うように上記送信手段および受信手段と上記被測定物との少なくともいずれかを移動／回転させる移動／回転手段と、上記送信手段、受信手段および移動／回転手段を用いて上記測定波長で測定した上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円を含む有限円筒領域の散乱電界をフレネル変換し上記被測定物の一点を中心とする角度方向に垂直な縦方向のかつ上記円内の上記送信手段と受信手段の中心方向に垂直な面上における上記被測定物固有の反射源分布を求め、上記反射源分布の上記垂直な面に上記被測定物を投影した領域相当を積算して得られた散乱界に基づき送信と受信の位置が異なる遠方の散乱断面積を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする散乱断面積測定装置にある。
【００１３】
この発明の第２の発明は、上記送信手段が１つの送信機からなり、上記受信手段が１つの受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構、上記送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置にある。
【００１４】
この発明の第３の発明は、上記送信手段が１つの固定された送信機からなり、上記受信手段が１つの固定された受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構およびこの回転機構を上記縦方向に移動させる被測定物用縦方向移動機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置にある。
【００１５】
この発明の第４の発明は、上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ固定された複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ固定された複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置にある。
【００１６】
この発明の第５の発明は、上記送信手段が１つの送信機からなり、上記受信手段が１つの受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構、およびこれらの送信機用縦方向移動機構および受信機用縦方向移動機構をそれぞれ搭載し、上記被測定物に対して上記角度方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動可能な送信機用可動支持機構および受信機用可動支持機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置にある。
【００１７】
この発明の第６の発明は、上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記複数の送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記角度方向に円弧状にかつ同一方向に同一距離だけ移動可能な送信機用可動支持機構および受信機用可動支持機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置にある。
【００１８】
この発明の第７の発明は、上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記角度方向に沿った円弧状の位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記角度方向に沿った円弧状の位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記複数の送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構からなることを特徴とする請求項１に記載の散乱断面積測定装置にある。
【００１９】
この発明の第８の発明は、被測定物から測定波長で決まる所望の距離以上離れ、上記被測定物に対して上記被測定物内または近傍の一点を中心とする角度方向およびこの角度方向に垂直な縦方向からなる有限円筒面のための有限円筒面の上記角度方向および縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなる送信手段と、この送信手段と上記角度方向の異なる位置に設けられ、同様に上記有限円筒面の角度方向および縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなる受信手段と、上記送信手段および受信手段を用いて上記測定波長で測定した上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円を含む有限円筒領域の散乱電界をフレネル変換し上記被測定物の一点を中心とする角度方向に垂直な縦方向のかつ上記円内の上記送信手段と受信手段の中心方向に垂直な面上における上記被測定物固有の反射源分布を求め、上記反射源分布の上記垂直な面に上記被測定物を投影した領域相当を積算して得られた散乱界に基づき送信と受信の位置が異なる遠方の散乱断面積を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする散乱断面積測定装置にある。
【００２０】
この発明の第９の発明は、上記送信手段および受信手段が、上記被測定物に対して任意の距離が設定可能な距離可変機構をそれぞれさらに含み、上記演算手段が、上記被測定物との距離を変えて反射源分布を求め、得られた反射源分布の平均値を、所定の領域で積算して、散乱断面積を演算することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の散乱断面積測定装置にある。
【００２１】
この発明の第１０の発明は、上記被測定物と上記送信手段および受信手段間に電波吸収体を敷いたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の散乱断面積測定装置にある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
この発明では課題を解決するため、被測定物を乗せ回転する回転機構と、送信機および受信機は同じ位置ではなく、角度方向に異なる位置に配置しそれらが上縦方向に移動する構造とし、あるいは被測定物を乗せる回転機構の代わりに回転せず支持するのみとして、送信および受信側で角度方向に円弧状に移動する構造とし、あるいは被測定物を乗せる回転機構の代わりに縦方向に移動可能でかつ回転可能な回転機構と縦方向移動機構を組み合わせたものとし、送信機および受信機は固定の構造とし、この構造で送信機および受信機の位置が異なる遠方領域の散乱断面積が求まる座標系を採用した。
【００２３】
図１はこの発明の散乱断面積測定に係る概念の説明図である。図１の座標系の原点Ｏの近傍に被測定物があり、この最大径をＤとする。また送信位置をＰ、受信位置をＱ、ＰおよびＱをＸＹ面に投影した位置をＰ'およびＱ'、 Ｐ'およびＱ'から原点Ｏまでの距離をρとする。図１に示す座標系および角度を用いＰおよびＱの座標は直交座標系を用い(３)式で表わされる。
【００２４】
【数３】
0003658148.tif 000004
【００２５】
測定距離ρおよび角αが一定で角φおよび角θを走査することは、異なる位置にある送信および受信位置を、同時に同方向に円筒面上を移動させることに相当する。円筒面走査する角φおよび角θの範囲をφwおよびθwとし、この領域で測定した散乱電界Ｅs(ρ,φ,θ)をフレネル変換し、ＹＺ面上における被測定物固有の反射源分布Ｓe(y,z)を(４)式で求めることができる。
【００２６】
【数４】
0003658148.tif 000005
【００２７】
(４)式において、λは測定波長、ｋは波数、Ｅ0は電界強度を決定する定数である。なお、Ｓe(y,z)は従来例のＯe(x,y)に相当する反射源分布である。反射源分布Ｓe(y,z)は反射量を決定するものであり、被測定物が存在しない領域では０である。被測定物をＹＺ面に投影した領域のｙおよびｚ座標の範囲をｙw、ｚwとおき、この領域相当を積分し送信位置が原点ＯからＰ'方向に無限遠、受信位置が原点ＯからＱ'方向に無限遠にあるときの散乱界Ｅs(∞,0,0)は，反射源分布Ｓe(y,z)をｙｚ面のｙw，ｚwの領域相当を積分して、(５)式で表わされる。
【００２８】
【数５】
0003658148.tif 000006
【００２９】
(４)式および(５)式が成り立つためには、送信および受信位置はフレネル領域に位置しなければならない。フレネル領域は測定波長をλとし、(６)式で定義される。
【００３０】
【数６】
0003658148.tif 000007
【００３１】
(５)式および散乱断面積の定義から、送信位置が原点ＯからＰ'方向に無限遠、受信位置が原点ＯからＱ'方向に無限遠にあるときの散乱断面積σは(７)式で求めることができる。
【００３２】
【数７】
0003658148.tif 000008
【００３３】
以下この発明を各実施の形態に従って説明する。
実施の形態１．
図２はこの発明の実施の形態１による散乱断面積測定装置の構成図である。図において１は被測定物、２は被測定物支持台、３は回転機構、４は送信機、５は受信機、６ａは送信機用縦方向移動機構、６ｂは受信機用縦方向移動機構、７ａは送信機用支持機構、７ｂは受信機用支持機構である。被測定物１は回転機構３上に置かれ水平方向すなわち有限円筒面走査の角度方向に回転することができ、送信機４および受信機５はそれぞれ縦方向移動機構６ａ、６ｂに設置され上下すなわち有限円筒面走査の縦方向に移動することができる。そして送信機４と受信機５が角度方向において異なる位置にあることが従来例と異なる点である。この測定装置により、上述の測定を行うことが可能となる。
【００３４】
また、図３には送信機４、受信機５からの信号により散乱断面積を求める演算を行うと共に、縦方向移動機構６ａ、６ｂ、回転機構３による有限円筒面走査の制御を行う、この発明による散乱断面積測定装置の制御／演算装置の構成を示す。
【００３５】
図３において、１００は例えばコンピュータからなる制御／演算装置、１０１はＩ／Ｏ(入出力部)、１０２はＣＰＵ、１０３はＣＰＵ１０２で実行される制御および演算用のプログラム等が格納されている主メモリ、１０４は一時記憶用メモリ、１０５は表示装置、１０６は表示装置インタフェース、１０７は入力装置、１０８は入力装置インタフェースである。
【００３６】
そして制御／演算装置１００は送信機４、受信機５、および縦方向移動機構６ａ、６ｂ、回転機構３等の機構駆動部３０ａ、３０ｂ・・・に接続されて、受信機５での受信信号や機構駆動部３０ａ、３０ｂからの駆動位置を示すフィードバック信号等に基づいて、これらの制御を行うと共に散乱断面積を求める上述の演算を行う。なお、破線で示す送信機４ａ〜４ｎｎ、受信機５ａ〜５ｎｎ、および機構駆動部３０ａ〜３０ｍの部分は後述の実施の形態における送信機および受信機(図５、７、９参照)、縦方向移動機構３ａ(図４参照)さらには可動支持機構８ａ、８ｂ(図６、７、１０参照)等が増えた場合のものを示す。
【００３７】
また、制御／演算装置１００は送信機４が送信手段を構成し、受信機５が受信手段を構成し、縦方向移動機構６ａ、６ｂ、回転機構３が移動／回転手段を構成し、制御／演算装置１００が演算手段を構成する。
【００３８】
次にこの測定装置を使用した送信と受信の位置が異なる遠方散乱断面積の測定方法について説明する。
まず、被測定物１が静止した状態で、送信機４および受信機５を同時に、かつ同じ速さで縦方向に連続的あるいは断続的に移動させながら散乱界を測定する。次に被測定物１をある角度だけ回転させ静止させる。この状態で同様に送信機４および受信機５を同時に、かつ同じ速さで縦方向に連続的あるいは断続的に移動させながら散乱界を測定する。
【００３９】
この２つの手順を繰り返すことにより、等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができる。従って、測定した散乱界を上記(４)式に基づくフレネル変換を行い、反射源分布Ｓe(y,z)を求めることができる。そこで被測定物をＹＺ面に投影した領域相当の反射源分布Ｓe(y,z)を求め、(７)式に基づきこれらを積分することで、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００４０】
この測定系における測定方法として、次の２つの手順を繰り返して測定するようにしてもよい。
まず、送信機４および受信機５が静止した状態で、被測定物１を連続的あるいは断続的に回転させ散乱界を測定する。次に送信機４および受信機５をそれぞれ同じある高さだけ縦方向に移動させる。この状態で同様に被測定物１を連続的あるいは断続的に回転させ散乱界を測定する。この方法でも等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００４１】
さらにこの測定系における測定方法として、被測定物１を回転させながら送信機４および受信機５を縦方向に連続的あるいは断続的に移動させながら散乱断面積を測定するようにしてもよい。
【００４２】
また、図４に示すように送信機用縦方向移動機構６ａ、受信機用縦方向移動機構６ｂを設けず、代わりに被測定物１を支持している回転機構３に縦方向に移動可能な被測定物用縦方向移動機構３ａを設け、送信機４および受信機５は固定の構造としてもよい。
【００４３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による散乱断面積測定装置の構成図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。４ａ、４ｂ・・・４ｎは送信機、５ａ、５ｂ・・・５ｎは受信機である。被測定物１は回転機構３上に置かれ、横方向すなわち上記角度方向に回転することができる。送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎは支持機構７ａ、７ｂ上にそれぞれ上記縦方向に沿って複数設置されている。
【００４４】
次にこの測定系における散乱断面積の測定方法について説明する。被測定物１を連続的あるいは断続的に角度方向に回転させながら、縦方向に複数設置された送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎで散乱界を測定する。等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、従って、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００４５】
この実施の形態は送信機および受信機をそれぞれ複数必要とするが、送信機４および受信機５あるいは被測定物１を縦方向に移動する必要がないため、より短い時間で散乱断面積を測定することができる。
【００４６】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による散乱断面積測定装置の構成図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。８ａは送信機用可動支持機構、８ｂは受信機用可動支持機構、９は移動用レールである。被測定物１は固定された被測定物支持台２上に置かれる。送信機４および受信機５は縦方向移動機構６ａ、６ｂにそれぞれ設置され、縦方向に移動する。
【００４７】
また、縦方向移動機構６ａ、６ｂが設置されている可動支持機構８ａ、８ｂは、上記被測定物１内あるいは近傍に中心軸をもつ円弧上を角度方向に移動用レール９に沿って移動可能である。この実施の形態は被測定物１を回転させる回転機構が不要である。
【００４８】
次にこの測定系における散乱断面積の測定方法について説明する。被測定物１を被測定物支持台２上に設置した後、まず、可動支持機構８ａ、８ｂが静止した状態で送信機４および受信機５を縦方向に連続的あるいは断続的に、同時にかつ同じ速さで移動し、散乱界を測定する。次に２つの可動支持機構８ａ、８ｂを同じある距離だけ角度方向に移動後、同様に送信機４および受信機５を縦方向に移動し散乱界を測定する。
【００４９】
この２つの手順を繰り返すことにより、等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、従って、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００５０】
この測定系における測定方法として、次の手順を繰り返して測定することもできる。まず、送信機４および受信機５が２つの可動支持機構８ａ、８ｂに対して静止した状態で、２つの可動支持機構８ａ、８ｂを連続的あるいは断続的に、同時にかつ同じ速さで角度方向に移動し、散乱界を測定する。次に送信機４および受信機５をそれぞれ同じある高さだけ縦方向に移動させる。この状態で同様に２つの可動支持機構８ａ、８ｂを連続的あるいは断続的に、同時にかつ同じ速さで角度方向に移動し、散乱界を測定する。
【００５１】
この方法でも等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００５２】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４による散乱断面積測定装置の構成図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施の形態は実施の形態２と実施の形態３を組み合わせたものである。被測定物１は固定された被測定物支持台２上に置かれる。送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎは可動支持機構８ａ、８ｂの縦方向にそれぞれ複数設置されている。また、可動支持機構８ａ、８ｂは被測定物１内あるいはこれの近傍に中心軸をもつ円弧上を可動方向に移動用レール９に沿って移動することができる。この実施の形態は、実施の形態２と実施の形態３の特徴を併せ持っている。
【００５３】
次にこの測定系における散乱断面積の測定方法について説明する。被測定物１を被測定物支持台２上に設置後、可動支持機構８ａ、８ｂを連続的あるいは断続的に、同時にかつ同じ速さで移動させ、縦方向に設置された複数の送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎで散乱界を測定する。等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、従って、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００５４】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５による散乱断面積測定装置の構成図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。被測定物１は固定された被測定物支持台２上に置かれる。送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎはそれぞれ縦方向移動機構６ａ、６ｂの角度方向に沿って複数設置されており、これらは同時に縦方向に移動される。この実施の形態では、送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎが数多く必要であるが、短時間で測定が可能である。
【００５５】
次にこの測定系における散乱断面積の測定方法について説明する。まず、被測定物１を被測定物支持台２上に設置した後、２つの縦方向移動機構６ａ、６ｂを連続的あるいは断続的に、同じ速さで移動させ、円弧上に配列された複数の送信機４ａ〜４ｎおよび受信機５ａ〜５ｎで散乱界を測定する。等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、従って、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００５６】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６による散乱断面積測定装置の構成図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施の形態６は上記実施の形態２と実施の形態５を組み合わせたものである。送信機４aa、４ab・・・４an、４ba・・・４na・・・４nnおよび受信機５aa、５ab・・・５an、５ba・・・５na・・・５nnは、支持機構７ａ、７ｂに縦方向および角度方向のそれぞれに複数設置されている。この実施の形態は送信機４aa、４ab・・・４an、４ba・・・４na・・・４nnおよび受信機５aa、５ab・・・５an、５ba・・・５na・・・５nnは最も多く必要であるが、短時間で測定が可能である。
【００５７】
次にこの測定系における散乱断面積の測定方法について説明する。まず、被測定物１を被測定物支持台２上に設置した後、円筒面上に配置された送信機４aa〜４nnおよび受信機５aa〜５nnで散乱界の測定を行う。等価的に、送信位置および受信位置がそれぞれ円筒領域にあるときの散乱界を測定することができ、従って、送信と受信の位置が異なる遠方領域の散乱断面積を求めることができる。
【００５８】
実施の形態７．
実施の形態７は先の実施の形態１〜６とそれぞれと組み合わせ可能なものである。先に述べた各実施の形態では、地面の反射波などがない理想的な状況を想定しているが、実際には測定される散乱界には被測定物からの直接の散乱波の他に、誤差要因となる地面からの反射波なども含めて測定される。ここに、被測定物と送信機および受信機までの距離ρをｎ回変えて測定することにより、これらの誤差要因を低減する方法を説明する。ρ＝ρl(l=1,・・・,n)のときの散乱界Ｅsl(ρl,φ,θ)は被測定物からの直接の散乱波Ｅsdl(ρl,φ,θ)と地面などからのマルチパス波Ｅsrl(ρl,φ,θ)の和で表される。
【００５９】
【数８】
0003658148.tif 000009
【００６０】
このとき、Ｅsl(ρl,φ,θ)、Ｅsdl(ρl,φ,θ)およびＥsrl(ρl,φ,θ)を(４)式で変換したものを、それぞれＳel(y,z)、Ｓedl(y,z)およびＳerl(y,z)とすると(９)式が成り立つ。
【００６１】
【数９】
0003658148.tif 000010
【００６２】
ここで、Ｓedl(y,z)は散乱体からの直接の散乱波から求めた反射源分布なので、すべて等しい。Ｓedl(y,z)＝Ｓed(y,z)(l=1,・・・,n)とし、ｎ個のＳel(y,z)を平均したものをＳea(y,z)とすると、(１０)式が成り立つ。
【００６３】
【数１０】
0003658148.tif 000011
【００６４】
ここで、(４)式は被測定物による直接の散乱波に対して、反射源分布を求める式であり、 Ｓerl(y,z)のような地面からの反射波などを変換したものはｌによって位相が異なるため、ΣＳerl(y,z)の各項どうし打ち消しあい、近似的に(１１)式が成り立つ。
【００６５】
【数１１】
0003658148.tif 000012
【００６６】
従って、ρ＝ρlのときの散乱界Ｅsl(ρl,φ,θ)から求めたＳel(y,z)よりも、ｎ個のＳel(y,z)を平均したＳea(y,z)の方が、理想的な反射源分布Ｓedl(y,z)に近く、地面の反射などのマルチパスの影響を低減し、高精度に散乱断面積を求めることができる。
【００６７】
図１０はこの発明の実施の形態７による散乱断面積測定装置の構成図であり、実施の形態１において上述の距離ρlを変えられるようにした装置である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。９ａは距離方向移動用レール、１１ａ、１１ｂは少なくとも距離方向に移動可能なそれぞれ送信機用可動支持機構、受信機用可動支持機構である。
【００６８】
なお、送信機用可動支持機構１１ａ、受信機用可動支持機構１１ｂおよび距離方向移動用レール９ａが距離可変機構を構成する。
【００６９】
被測定物１は回転機構３上に置かれ角度方向に回転することことができ、送信機４および受信機５はそれぞれ縦方向移動機構６ａ、６ｂに設置され縦方向に移動することができる。さらに送信機４および受信機５は縦方向移動機構６ａ、６ｂを介して距離方向に移動可能なそれぞれ可動支持機構１１ａ、１１ｂに設置されており、被測定物１内あるいは近傍を中心とし、径方向に沿って延びるように設置されている距離方向移動用レール９ａ上を移動することができる。この測定装置で複数の距離で測定を行うことにより、上述の方法に従う、高精度に散乱断面積が求められる。
【００７０】
例えば、マルチパスの影響が３０％程度あるとき、６回の異なる距離での測定を行うと、(１０)式および(１１)式より、マルチパスの影響を５％程度に抑えることができる。
【００７１】
なお、この実施の形態は実施の形態１だけでなく上記実施の形態１〜６の全てに適用可能である。
【００７２】
実施の形態８．
実施の形態８は先の実施の形態１〜７とそれぞれと組み合わせ可能なものである。実際に測定される散乱界には被測定物からの直接の散乱波の他に、誤差要因となる地面からの反射波なども含めて測定される。地面上に電波吸収体を設置することで、この地面からの反射の影響を低減できる。被測定物からの直接の散乱波をＥsd(ρ,φ,θ)、電波吸収体がないときの地面からの反射波をＥsr(ρ,φ,θ)、電波吸収体の反射係数をＲとすると、測定される散乱電界Ｅs(ρ,φ,θ)は次の(１２)式で表される。
【００７３】
【数１２】
0003658148.tif 000013
【００７４】
例えば、電波吸収体の反射係数Ｒを０.１とすると、地面からの反射波を１０％に低減できることが分かる。従って、電波吸収体を設置することにより測定される散乱界は被測定物からの直接の散乱波Ｅsd(ρ,φ,θ)に近づくため、より高精度に散乱断面積を測定できる。
【００７５】
図１１はこの発明の実施の形態８による散乱断面積測定装置の構成図であり、実施の形態１において電波吸収体を併用した装置である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、その説明は省略する。１０は電波吸収体である。被測定物１と送信機４および受信機５間の床あるいは大地上に電波吸収体１０を設置することで、床あるいは大地の反射の影響を押さえ、より高精度に遠方の散乱断面積を決定することができる。
【００７６】
なお、この実施の形態も実施の形態１だけでなく上記実施の形態１〜７の全てに適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
上記のように、この発明の第１の発明では、送信手段と、この送信手段による被測定物での散乱を受信する上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円に沿った角度方向の異なる位置に設けられた受信手段と、被測定物から測定波長で決まる所望距離以上離れ、上記被測定物に対して上記被測定物の一点を中心とする角度方向およびこの角度方向に垂直な縦方向からなる有限円筒面走査を行うように上記送信手段および受信手段と上記被測定物との少なくともいずれかを移動／回転させる移動／回転手段と、上記送信手段、受信手段および移動／回転手段を用いて上記測定波長で測定した上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円を含む有限円筒領域の散乱電界をフレネル変換し上記被測定物の一点を中心とする角度方向に垂直な縦方向のかつ上記円内の上記送信手段と受信手段の中心方向に垂直な面上における上記被測定物固有の反射源分布を求め、上記反射源分布の上記垂直な面に上記被測定物を投影した領域相当を積算して得られた散乱界に基づき送信と受信の位置が異なる遠方の散乱断面積を演算する演算手段と、を備えたので、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００７８】
この発明の第２の発明では、特に上記送信手段が１つの送信機からなり、上記受信手段が１つの受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構、上記送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構からなるようにしたので、被測定物を角度方向に回転させ、送信機および受信機を縦方向に移動させることで、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００７９】
この発明の第３の発明では、上記送信手段が１つの固定された送信機からなり、上記受信手段が１つの固定された受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構およびこの回転機構を上記縦方向に移動させる被測定物用縦方向移動機構からなるようにしたので、送信機および受信機を動かすことなく、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８０】
この発明の第４の発明では、上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ固定された複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ固定された複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記被測定物を乗せて回転が可能な回転機構からなるようにしたので、縦方向の走査が不要で、より短時間で、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８１】
この発明の第５の発明では、上記送信手段が１つの送信機からなり、上記受信手段が１つの受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構、およびこれらの送信機用縦方向移動機構および受信機用縦方向移動機構をそれぞれ搭載し、上記被測定物に対して上記角度方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動可能な送信機用可動支持機構および受信機用可動支持機構からなるようにしたので、被測定物を固定したままで送信機および受信機を縦方向および角度方向に移動させることで、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８２】
この発明の第６の発明では、上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記複数の送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記角度方向に円弧状にかつ同一方向に同一距離だけ移動可能な送信機用可動支持機構および受信機用可動支持機構からなるようにしたので、被測定物を固定したままで、かつ縦方向の走査が不要なので、より短時間で、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８３】
この発明の第７の発明では、上記送信手段が上記有限円筒面走査のための上記角度方向に沿った円弧状の位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなり、上記受信手段が上記有限円筒面走査のための上記角度方向に沿った円弧状の位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなり、上記移動／回転手段が、上記複数の送信機および受信機をそれぞれ搭載し、上記縦方向にかつ同一方向に同一距離だけ移動させる送信機用縦方向移動機構と受信機用縦方向移動機構からなるようにしたので、被測定物を固定したままで、かつ角度方向の走査が不要なので、より短時間で、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８４】
この発明の第８の発明では、被測定物から測定波長で決まる所望の距離以上離れ、上記被測定物に対して上記被測定物内または近傍の一点を中心とする角度方向およびこの角度方向に垂直な縦方向からなる有限円筒面のための有限円筒面の上記角度方向および縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の送信機からなる送信手段と、この送信手段と上記角度方向の異なる位置に設けられ、同様に上記有限円筒面の角度方向および縦方向に沿った位置にそれぞれ設けられた複数の受信機からなる受信手段と、上記送信手段および受信手段を用いて上記測定波長で測定した上記被測定物内または近傍の一点を中心とする円を含む有限円筒領域の散乱電界をフレネル変換し上記被測定物の一点を中心とする角度方向に垂直な縦方向のかつ上記円内の上記送信手段と受信手段の中心方向に垂直な面上における上記被測定物固有の反射源分布を求め、上記反射源分布の上記垂直な面に上記被測定物を投影した領域相当を積算して得られた散乱界に基づき送信と受信の位置が異なる遠方の散乱断面積を演算する演算手段と、を備えたので、被測定物と送信機および受信機を移動させる走査が一斎不要なので、さらに短時間で、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積を求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８５】
この発明の第９の発明では、上記送信手段および受信手段が、上記被測定物に対して任意の距離が設定可能な距離可変機構をそれぞれさらに含み、上記演算手段が、上記被測定物との距離を変えて反射源分布を求め、得られた反射源分布の平均値を、所定の領域で積算して、散乱断面積を演算するようにしたので、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積をより高精度に求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【００８６】
この発明の第１０の発明では、上記被測定物と上記送信手段および受信手段間に電波吸収体を敷いたことにより、送信機および受信機が遠方領域の異なる位置にあるときの散乱断面積をより高精度に求めることができる散乱断面積測定装置を提供できる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による散乱断面積測定装置の概念を説明するための図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図３】  この発明による散乱断面積測定装置の制御／演算装置の構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態１による別の散乱断面積測定装置の構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態２による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態３による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態４による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態５による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態６による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図１０】  この発明の実施の形態７による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図１１】  この発明の実施の形態８による散乱断面積測定装置の構成図である。
【図１２】  従来の散乱断面積測定装置の概念を説明するための図である。
【図１３】  従来の散乱断面積測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１  被測定物、２  被測定物支持台、３  回転機構、３ａ  被測定物用縦方向移動機構、４，４ａ〜４nn  送信機、５，５ａ〜５nn  受信機、６ａ  送信機用縦方向移動機構、６ｂ  受信機用縦方向移動機構、７ａ  送信機用支持機構、７ｂ  受信機用支持機構、８ａ，１１ａ  送信機用可動支持機構、８ｂ，１１ｂ  受信機用可動支持機構、９  移動用レール、９ａ，９ｂ  距離方向移動用レール、１０  電波吸収体、３０ａ〜３０ｍ  機構駆動部、１００  制御／演算装置。
【図１】
0003658148.tif 000014
【図２】
0003658148.tif 000015
【図３】
0003658148.tif 000016
【図４】
0003658148.tif 000017
【図５】
0003658148.tif 000018
【図６】
0003658148.tif 000019
【図７】
0003658148.tif 000020
【図８】
0003658148.tif 000021
【図９】
0003658148.tif 000022
【図１０】
0003658148.tif 000023
【図１１】
0003658148.tif 000024
【図１２】
0003658148.tif 000025
【図１３】
0003658148.tif 000026