(57)【要約】本発明は、一つのマイクロ波信号を同一のアンテナユニットに供給するためのレベル測定ゲージシステムに関する。マイクロ波信号は、検出可能な特性によって互いに識別可能である。マイクロ波信号は、互いに機能的に独立したチャネルを介して分散される。ゲージシステムは供給手段（６）を有する。この供給手段は、少なくとも二個の導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）と、導波管部材の相互接続部において各導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に共通な一個の導波管出口（７）とを有する。この導波管部材の一個はそれぞれ、マイクロ波信号を導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に送るために信号伝送線を介してこのマイクロ波信号の一つを受信する。【選択図】図３
2005503701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レベル測定ゲージシステムにおける、少なくとも二つの識別可能なマイクロ波信号を同一のアンテナユニットに供給するための装置にして、
上記マイクロ波信号のそれぞれが互いに機能的に独立したチャネルを介して分散される装置において、
上記装置が、少なくとも二つの導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）と、該導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に共通な一個の導波管ガイド出口（７）とを有する供給チャネル（６）を有しており、
上記導波管の一個はそれぞれ、上記マイクロ波信号を上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に送るために、信号ガイドを介して上記マイクロ波信号の一つを受信し、
上記導波管出口（７）は、上記アンテナユニットにこの出口（７）から識別可能なマイクロ波を与えるために、導波管部材の相互接続部に位置することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項に記載の装置において、上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）の少なくとも二つの間にマイクロ波信号の分離があることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、上記導波管部材及び上記導波管出口が、上記マイクロ波信号の分離を用いて上記チャネルの機能の独立をもたらすために配されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において、上記信号ガイドの少なくとも一つが、そのそれぞれの導波管部材から電気的に絶縁されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において、全ての信号ガイド部品が、それぞれの上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）から電気的に絶縁されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために異なる分極の信号を用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために異なる変調の信号を用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために異なる周波数の信号を用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルの信号を時間的に隔てることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、少なくとも二つの導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）が互いに直交して配されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置において、上記出口（７）が上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に対して直交して配されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置において、上記導波管部材及び上記導波管出口が、上記チャネルの機能の独立をもたらすために配されたターンスタイルジャンクションによって構成されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置において、上記出口（７）が上記アンテナユニットに直接連結された導波管として形成されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置において、上記マイクロ波信号が同軸ラインによって上記供給手段（６）に与えられ、同軸コネクタ（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）によって導波管部材に接続されることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置において、上記マイクロ波信号を上記供給手段（６）に分散する上記信号ガイドが、電気的絶縁ワッシャー（１４）によってそれぞれの上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）から電気的に絶縁していることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、ワッシャー（１４）がマイカワッシャーであることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置において、コネクタが非導電性クランプ（１５）によって適所に保持されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
レベル測定ゲージシステムにおける、別個のチャネルに分散された、少なくとも二つの識別可能なマイクロ波信号を同じアンテナハードウェアに供給するための方法において、
各マイクロ波信号のために導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）を提供し、
上記信号に関連する信号ガイドを用いて、各マイクロ波信号を関連する導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に送り、
上記信号ガイドの全ての部品を、関連する上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）と電気的に絶縁させ、
全ての導波管部材のために共通な出口（７）を介して、各導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）からの信号を、上記アンテナハードウェアに伝送するステップを有する方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、上記チャネルを互いに電気的に絶縁させるステップを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダーレベルゲージシステムにおいて、異なるマイクロ波チャネルからのマイクロ波信号を一つのアンテナに供給するための装置に関する。さらに本発明は、この供給を実現するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダーレベルゲージを用いて、タンクに蓄えられた媒体の表面のレベルを測定するための技術が知られている。このような装置は特許文献１に開示されている。タンク中の媒体のレベルを測定する際、レベルが安全制限を満たすように監視されなければならないという要件がある。従って例えば、一個又は二個の独立したオーバーフィルアラームが設置されなければならない。使用者はさらに、一つ又は二つの設置された測定システムを必要とする測定値の余剰度（redundancy）を望んでもよい。これは、少なくとも二個の完全に独立したレベルゲージを必要とする。
【０００３】
公表された特許文献２が、タンク中の媒体の表面のレベルを測定するための装置及び方法を開示する。ここでは、一つ又は複数のレーダーチャネルがこのレベルの測定値を得るために用いられ、このチャネルで測定されたレベル値は互いに独立して得られる。これは、同じアンテナユニットに供給された別個のチャネルに分散された（distributed）、少なくとも二個のマイクロ波信号の使用により達成される。ここで、少なくとも二個の信号は互いに独立してレベルを測定するために用いられる。このマイクロ波信号は、検出可能な特性を用いて識別される。
【０００４】
安全、環境法及び要件を満たすための安全制限のために、タンク中の媒体の表面レベル測定のそれぞれが、互いに完全に切り離される必要がある。装置を二重安全装置（fail safe）とみなせるようにするために、二個以上の独立した測定装置を用いる必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
US4665403
【特許文献２】
PCT/SE00/01291
【非特許文献１】
A.F Harwey、「Microwave Engineering」、Academic Press 1966、特に119〜120ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、二重安全装置システムが特許文献２に開示されたレーダーレベルゲージの使用により達成され、本発明に従って改良されることを示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの性質は、独立の装置の請求項の特徴を備えた装置を提供することである。
本発明の第二の性質は、独立の方法の請求項に従う方法を提供することである。
【０００８】
請求項で述べた装置及び方法の使用によって、独立した又は余剰な（redundant）レベルゲージを提供するために、別個のレーダー測定チャネルを機能的に独立して準備することができる。供給手段の装置は、機能の独立を実現するためにコスト効率が良く効果的な解決法を提供する。
【０００９】
さらに請求項で述べた装置及び方法の使用によって、別個のレーダー測定チャネルに分散されたマイクロ波信号を、互いに電気的に分離して準備することが可能である。導波管は電気的に導通している。従って普通、二つ以上のマイクロ波信号が同軸線内に導波管に分散する時、この導波管はこの同軸線の外部導体（ケーブル）を短絡する。ある第一のマイクロ波信号を分散するチャネルは、完全に電気的に独立しているわけではないが、第二のマイクロ波信号を分散する別なチャネルから切り離されている。ここでチャネルは、この第一又は第二マイクロ波信号をマイクロ波導波管まで発生させ、伝送し、分散し、そして受信するために必要なマイクロ波トランスミッター及びレシーバーを含む全てのエレクトロニクスとみなされる。本発明で用いられるマイクロ波信号は識別可能である。これは、異なるチャネルが、例えば異なる分極、異なる変調、異なる周波数又は発生時間を有するようにマイクロ波信号を発生させることにより準備される。
【００１０】
同じアンテナハードウェアを用いる際、異なるマイクロ波チャネルから発生する二つ以上のマイクロ波信号を用いる際に重要な課題は、電気信号（この場合、同軸ケーブルのような幾つかの種類の伝送線を用いて構成部品に分散されるマイクロ波信号）を受信できる適切な構成部品（ここでは結合器と呼ぶ）を見出すことと、導波管手段の中をアンテナ手段に分散するようにこれらの信号をマイクロ波信号に変換することである。請求項で定められる装置と方法を用いて、この課題は実現される。上述の装置によって、異なるケーブルから入って来るマイクロ波信号を受信し、電気信号を波に変え、別個のマイクロ波信号を送るチャネルを互いに電気的に分離させることが可能である。
【００１１】
本発明の性質により達成される重要な目的は、タンク中の媒体の表面レベルを完全に制御するために必要な全ての測定のために、レーダー装置を一個だけ設置して用いることを可能にすることである。レーダー装置は、マイクロ波信号を結合器に分散し、マイクロ波をアンテナハードウェアだけに送る二個以上のマイクロ波チャネルを備えられる。チャネルは電気的に独立しており、互いに電気的に切り離すことが可能なので、二重安全装置測定のための様々な許可要件を満たすことが可能である。これは、余剰な測定装置は不必要であり、別個に設置されるオーバーフィルアラームは必要でないことを意味する。二つ以上のアンテナ機能のために本質的に同じアンテナハードウェアを用いることにより、少なくともレベル測定の目的のためにはタンクの屋根に一個だけ開口があればよく、二個以上のチャネルで独立した測定機能を有する。アンテナハードウェアは機械装置であり、二重安全の実質的な理由がないので、二個以上のアンテナ機能を含む一個のハードウェアを用いることは、二個以上のチャネルを用いたレベル測定の可能性を制限しない。例えばタンク中の媒体からアンテナの汚れによるアンテナ機能のどんな悪化も装置によって検出され、警告状態が生じる。
【００１２】
電気的にという用語は一般的に解釈されるように用いられ、互いに電気的に分離された二つの対象が直流の意味で切り離されていることを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
多数の実施形態を、付属の図に則して以下に記述する。
完全なレーダーレベル測定ゲージ１のハウジング２を図１ａに示す。このハウジングは、合金、プラスチック又はハウジングのための別な適切な物質からできている。ゲージのレーダーチャネルのトランスミッターによって発生したマイクロ波は、導波管出力３を介して出力される。図１ｂではハウジングの上部部材は取り除かれ、ハウジングの底部材２ｂだけが見えている。ハウジングの内部には、この例では、互いの上部に搭載された３個の異なるレーダーレベル測定チャネル４ａ、４ｂ、４ｃのための電子回路基板が示されている。これらの回路は電気的に分り離され、それぞれのレーダーチャネル回路基板４ａ、４ｂ、４ｃの間と、最下部の回路基板４ａとハウジング２の間に埋め込まれた電気分離シート５によって互いに分離している。この分離シートは省いても良い。ハウジングの底部分２ｂの内部に結合器６が示されている。結合器６は、レーダーチャネル４ａ、４ｂ、４ｃからのマイクロ波信号を受信し、アンテナ供給導波管７を通る波としてマイクロ波信号を出力するために、ハウジングの底に位置している。これによって、アンテナ（図示せず）は供給される。これは図２に示されている。ホーンアンテナのようなアンテナのための締め付け手段８も示されている。図に示された結合器は、分離特性を有するいわゆるターンスタイルジャンクションであり（非特許文献１参照）、図示した例の結合器６は、異なる３個のレーダーチャネルのために３個の結合部を有する。結合部は、同軸コネクタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃとして示されている。それぞれのコネクタは、導波管部材６ａ、６ｂ、６ｃ上に設けられている。そのそれぞれが一方の側に開口を有しており、この一方の側で互いに結ばれている。この場合、導波管部材６ａ、６ｂ、６ｃは、アンテナ供給導波管７によって形成された共通の出口を有する。それぞれの導波管部材チャネルの反対側は閉じている。結合器はハウジング２の底で平らに構成された表面１１に設けられる。この平らな表面１１は、それぞれの導波管部材チャネルの外壁を形成する。導波管部材の内部が図４に示されている。ここでは、どれも長方形の断面を有する４つの導波管部材６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが示されている。４つの導波管は全て、導波管部材６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのインピーダンス整合のために、また所望の特徴的な絶縁特性を達成するためにコーン１２が配されている中央で、共通のスペースの方へ開いている。記述した例のように、第４の導波管部材６ｄは用いられない。それは、適切に成形されたマイクロ波吸収物質の導波管ターミネータ９で満たされている。図４では、導波管部材は結合器６の取り外し可能部分に３つの壁（walls）を有することが見て取れる。結合器６が平らな表面１１に接して設けられ固定されている時、長方形導波管の第４の壁が加えられる。
【００１４】
マイクロ波信号は、図３に示されたようなプローブを用いて結合器６に供給される。プローブは同軸コネクタ１０ａとして配され、各チャネルはこのようなコネクタを備えている。このコネクタは、レーダーチャネルの一つからのマイクロ波信号を送り、コネクタ１０ａの中央ケーブル信号部分を用いて結合器６の導波管部材６ａに信号を誘導する。ここで、この中央部分は開口１３を介して導波管部材に入れられる。それにより、マイクロ波は導波管６ａ内で波形に変形する。コネクタ１０ａに信号を与える同軸ケーブルは、いわゆる信号アースとして用いられるシールドが備えられているので、本発明の性質によれば、この信号アースと結合器６の鋳造部品（casting）の間に電気的な分離がある。この電気的な分離は、電気分離ワッシャー１４を用いて配されている。ワッシャー１４は雲母（マイカ）からできている。コネクタ１０ａは鋳造部品と電気的に分離しており、従って鋳造部品に直接固定されず、コネクタはクランプ装置１５を用いて適所に保持されている。クランプ装置は、プラスチック材料のような電気的分離材料から作られている。クランプは、ねじ、リベット又はこれらと同等な物のような締め付け装置１６によって結合器６に固定されている。クランプ１５はコネクタのソケットを取り巻いており、それによりコネクタはしっかり適所に保持されている。
【００１５】
他のレーダーチャネルマイクロ波信号も、上述したのと同様にして結合器６に接続されている。
【００１６】
当業者であれば理解できるように、本発明の部品は多様な変形が可能であり、なお同じ機能を満たすことができる。上述したタイプの結合器は、同様の機能を有し、特に幾つかのマイクロ波チャネルの間で絶縁特性を有する他のどんなマイクロ波ハイブリッド部品によっても代替できる。同軸ケーブルは、プリント共面導波管のような、他の標準マイクロ波伝送線からも作ることができる。電気的分離を適用するための対応する代わりの方法も存在する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】３個のレーダーチャネルとアンテナに供給するための結合器を有するマイクロ波レベル測定装置を示す図である。
【図２】１個のレーダーチャネルのエレクトロニクス、空間的に切り離された結合器、及びハウジングの底部分を示す図である。
【図３】請求項で定められた装置の例として用いるための結合器を示す図である。
【図４】図３の結合器の他の角度からの斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
６  供給手段
７  導波管出口
【国際公開パンフレット】
2005503701.tif 000003
2005503701.tif 000004
2005503701.tif 000005
2005503701.tif 000006
2005503701.tif 000007
2005503701.tif 000008
2005503701.tif 000009
2005503701.tif 000010
2005503701.tif 000011
2005503701.tif 000012
2005503701.tif 000013
2005503701.tif 000014
2005503701.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月25日(2003.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レベル測定ゲージシステムにおける、少なくとも二つの識別可能なマイクロ波信号を同一のアンテナユニットに供給するための装置にして、
上記マイクロ波信号のそれぞれが互いに機能的に独立したチャネルを介して分散される装置において、
上記装置が、少なくとも二個の導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）と、該導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に共通な一個の導波管ガイド出口（７）と、上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）の少なくとも二個の間のマイクロ波信号の分離とを有する供給手段（６）を有しており、
上記導波管の一個がそれぞれ、上記マイクロ波信号を上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に送るために、信号ガイドを介して上記マイクロ波信号の一つを受信し、
上記導波管出口（７）が、上記アンテナユニットにこの出口（７）から識別可能なマイクロ波を供給するために、導波管部材の相互接続部に位置することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、上記導波管部材と上記導波管出口が、上記マイクロ波信号の分離を用いて上記チャネルの機能の独立をもたらすために配されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、上記信号ガイドの少なくとも一つが、そのそれぞれの導波管部材から電気的に絶縁されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の装置において、全ての信号ガイド部品が、それぞれの上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）から電気的に絶縁されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために異なる分極の信号を用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために異なる変調の信号を用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために異なる周波数の信号を用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、異なるチャネルの上記マイクロ波信号が、各チャネルのために信号を時間的に隔てて用いることにより識別可能であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、少なくとも二つの導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）が互いに直交して配されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、上記出口（７）が上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に対して直交して配されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置において、上記導波管部材及び上記導波管出口が、上記チャネルの機能の独立をもたらすために配されたターンスタイルジャンクションによって構成されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置において、上記出口（７）が上記アンテナユニットに直接連結された導波管として形成されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置において、上記マイクロ波信号が同軸線によって上記供給手段（６）に与えられ、同軸コネクタ（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）によって導波管部材に接続されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置において、上記マイクロ波信号を上記供給手段（６）に分散する上記信号ガイドが、電気的絶縁ワッシャー（１４）によってそれぞれの上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）から電気的に絶縁されることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、ワッシャー（１４）がマイカワッシャーであることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置において、コネクタが非導電性クランプ（１５）によって適所に保持されることを特徴とする装置。
【請求項１７】
レベル測定ゲージシステムにおける、別個のチャネルに分散された少なくとも二つの識別可能なマイクロ波信号を、同じアンテナハードウェアに供給するための方法において、
各マイクロ波信号のために導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）を提供し、
上記信号に関連する信号ガイドを用いて、各マイクロ波信号を関連する導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）に送り、
上記信号ガイドの全ての部材を、関連する上記導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）から電気的に絶縁させ、
全ての導波管部材のために共通な出口（７）を介して、各導波管部材（６ａ、６ｂ、６ｃ）からの信号を、上記アンテナハードウェアに伝送するステップを有する方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、上記チャネルを互いに電気的に絶縁させるステップを有する方法。
【国際調査報告】
2005503701.tif 000016
2005503701.tif 000017