(57)【要約】【課題】回路構成の複雑化を防止しつつ大幅な変位の測定を行うことができる微小移動検出装置を提供する。【解決手段】微小移動検出装置は、測距基準点に固設されて投射波Ｘを投射するセンサ１０と、測距対象上に配設されて投射波Ｘを反射波Ｙとして反射するレピータ２０とを備えており、センサ１０は、所定の周波数変調を行った投射波をレピータ２０に送信すべき投射波Ｘとして生成する高周波発振器１１と、投射波Ｘに対する反射波Ｙの位相ずれを検出する位相検出器１７と、位相検出器１７の検出結果に基づいて、投射波Ｘの周波数変化に従って変化する位相ずれの回転周期数を計数する位相計数器１８と、位相計数器１８の計数結果に基づいて測距対象までの距離を求める演算部１９ｂとを備える。【選択図】図２
2011080789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距対象に対して投射波を送信して得られる反射波の遅延によって生ずる位相ずれを検出することにより前記測距対象の移動距離を測定する微小移動検出装置において、
所定の周波数変調を行った投射波を、前記測定対象に対して送信すべき投射波として生成する投射波生成部と、
前記投射波に対する前記反射波の位相ずれを検出する位相検出部と、
前記位相検出部の検出結果に基づいて、前記投射波の周波数変化に従って変化する前記位相ずれの回転周期数を計数する計数部と、
前記計数部の計数結果に基づいて、前記測距対象までの距離を求める測距部と
を備えることを特徴とする微小移動検出装置。
【請求項２】
前記投射波生成部は、所定の変調周期で周波数変化が繰り返される投射波を生成し、
前記計数部は、前記位相ずれの回転周期数の計数を、少なくとも前記変調周期の１周期の間継続する
ことを特徴とする請求項１記載の微小移動検出装置。
【請求項３】
前記変調周期の複数周期に亘って行われた前記計数部の計数結果に対する平均処理を行う平均処理部を備えており、
前記測距部は、前記平均処理部で平均処理された計数結果に基づいて前記測距対象までの距離を求める
ことを特徴とする請求項２記載の微小移動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を用いて測距対象物の微小移動を検出する微小移動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小移動検出装置の基礎となっている電磁測距儀は、光波測距儀と電波測距儀とに大別される。光波測距儀は主に近距離を高精度に測定する用途に用いられ、電波測距儀は主に遠距離を測定する用途に用いられる。これら光波測距儀と電波測距儀とは、光波を用い距離を測定するのか、或いは電波を用いて距離を測定するのかが大きな違いであるが、その動作原理は類似している。ここで、波長が短く光に近い性質を有するマイクロ波を用いる電波測距儀は、他の電波測距儀に比べて高精度を得ることが容易であり、例えば土砂崩れ災害の事前予知のため、地滑りの危険性がある地表面の微小変動を離れた安全な場所から高精度に検出するために用いられる。
【０００３】
以下の特許文献１には、測距対象に対して投射波としてのマイクロ波を投射して得られる反射波の遅延によって生ずる位相ずれを検出することにより測距対象の移動距離を測定する主局と、測距対象上に配設されて主局から投射された投射波を増幅した後に主局に反射波として送り返す中継器とを備える微小移動検出装置が開示されている。この微小移動検出装置は、以上の構成によってコストの上昇を抑えつつ省電力、遠距離の測定が可能である。
【０００４】
また、以下の特許文献１に開示された微小移動検出装置は、投射波の４分の１の波長（λ／４）を超える大幅な変位の測定も可能である。具体的には、上記の位相ずれを検出するために、投射波及び反射波に対する周波数変換を行ってそれぞれ得られる低周波送信信号と低周波受信信号との何れか一方を所定の位相差分だけ切り換える位相切換器を備えており、この位相切換器の切り換え制御を行うことによって、投射波のλ／４を超える大幅な変位の測定を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の特許文献１に開示された微小移動検出装置は、投射波のλ／４を超える大幅な変位の測定を可能とするために、上記の位相切換器とその切り換え制御を行う制御回路とが必要になり、全体の回路構成が複雑になるという問題がある。回路構成が複雑化すると、回路設計に要する時間が長くなるとともに設計コストが増大し、ひいては微小移動検出装置のコスト上昇に繋がってしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路構成の複雑化を防止しつつ大幅な変位の測定を行うことができる微小移動検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の微小移動検出装置は、測距対象（Ｔ）に対して投射波（Ｘ）を送信して得られる反射波（Ｙ）の遅延によって生ずる位相ずれを検出することにより前記測距対象の移動距離を測定する微小移動検出装置（１）において、所定の周波数変調を行った投射波を、前記測定対象に対して送信すべき投射波として生成する投射波生成部（１１）と、前記投射波に対する前記反射波の位相ずれを検出する位相検出部（１７）と、前記位相検出部の検出結果に基づいて、前記投射波の周波数変化に従って変化する前記位相ずれの回転周期数を計数する計数部（１８）と、前記計数部の計数結果に基づいて、前記測距対象までの距離を求める測距部（１９ｂ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、周波数変調された投射波が測距対象に向けて投射され、この投射波に対する反射波の位相ずれの検出結果に基づいて、投射波の周波数変化に従って変化する位相ずれの回転周期数が計数され、この計数結果に基づいて測距対象までの距離が求められる。
また、本発明の微小移動検出装置は、前記投射波生成部が、所定の変調周期（Ｔｍ）で周波数変化が繰り返される投射波を生成し、前記計数部が、前記位相ずれの回転周期数の計数を、少なくとも前記変調周期の１周期の間継続することを特徴としている。
また、本発明の微小移動検出装置は、前記変調周期の複数周期に亘って行われた前記計数部の計数結果に対する平均処理を行う平均処理部（１９ａ）を備えており、前記測距部は、前記平均処理部で平均処理された計数結果に基づいて前記測距対象までの距離を求めることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、周波数変調された投射波を測距対象に向けて投射し、この投射波に対する反射波の位相ずれの検出結果に基づいて、投射波の周波数変化に従って変化する位相ずれの回転周期数を計数し、この計数結果に基づいて測距対象までの距離を求めているため、回路構成の複雑化を防止しつつ大幅な変位の測定を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による微小移動検出装置の設置状況を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態による微小移動検出装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】高周波発振器１１で生成されるＲＦ発振信号Ｓ１の一例を示す図である。
【図４】ＲＦ発振信号Ｓ１の周波数変化と位相差信号Ｓ６で示される位相差の変化との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による微小移動検出装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による微小移動検出装置の設置状況を説明するための図である。図１に示す通り、本発明の一実施形態による微小移動検出装置１は、安全地帯である測距基準点Ｐに固設されて観測を行う主局（以下、「センサ」という）１０と、地滑り等のため観測対象となる危険地域に設置される従局（以下、「レピータ」という）２０との組み合わせにより構成される。
【００１２】
センサ１０は、測距基準点Ｐから測距対象Ｔに向けてマイクロ波の波長を有する投射波Ｘを送信するとともに、投射波Ｘが測距対象Ｔに反射されることによって得られる反射波Ｙの遅延又は位相ずれを検出することにより測距対象Ｔとの間の距離Ｚを測定する。尚、上記のマイクロ波として、例えば１０．５２５ＧＨｚ（波長 λ＝２８．５ｍｍ）を採用することにより、１ｍｍ以下の微小移動から７ｍｍ（λ／４）を超える大幅な変位まで測定可能である。レピータ２０は、測距対象Ｔ上に配設されてセンサ１０から送信された投射波Ｘを受信して所定の増幅率で増幅した後にセンサ１０に送り返す。
【００１３】
以上の構成において、１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する投射波Ｘがセンサ１０の送受信アンテナ１４から測距対象Ｔに向けて送信されると、この投射波Ｘが測距対象Ｔで実質上反射して発生した反射波Ｙ（投射波Ｘと同様に１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する）が送受信アンテナ１４で受信される。投射波Ｘの送信タイミングを基準とした反射波Ｙの受信タイミングは、投射波Ｘが送受信アンテナ１４から測距対象Ｔまで伝播するのに要する時間と、反射波Ｙが測距対象Ｔから送受信アンテナ１４まで伝播するのに要する時間とを加算したものとなる。
【００１４】
このように、センサ１０から送信された投射波Ｘとセンサ１０で受信された反射波Ｙとの間には、センサ１０からレピータ２０までの距離Ｚを１往復するのに要する時間に相当する遅延時間が生じている。従って、投射波Ｘと反射波Ｙとの位相ずれを観測すれば遅延時間を検出することが可能となる。尚、投射波Ｘとして波長の短いマイクロ波を用いることで、上記の遅延時間を精密且つ容易に検出することができる。このようにして検出された遅延時間に電磁波の伝播速度（光速）を乗算すれば、センサ１０とレピータ２０との間を１往復した距離が算出されるので、その片道分の距離Ｚも求められる。
【００１５】
尚、波長λに対するずれが何倍（何分の１）かを観測することによっても上記の距離Ｚを算出することができる。例えば、波長λ＝２８．５ｍｍの場合、λ／４のずれは７．１ｍｍに相当する。このような計算は、図２に示すマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）１９が、所定の計算プログラムを実行することによって実現される。但し、説明の便宜上、図示せぬオシロスコープ等を人が用いて目視計測した位相ずれの値から換算しても構わないものとする。
【００１６】
以上の通り、センサ１０から送信された投射波Ｘが、レピータ２０で中継されるとともに、実質上反射されて戻る反射波Ｙの遅延時間を観測することによってセンサ１０とレピータ２０との距離Ｚを監視することができる。また、反射波Ｙの遅延時間の経時変化を監視すれば、距離Ｚの経時変化を監視することができる。更に、これらの監視結果の記録を長期に亘って行えば、レピータ２０の設置箇所である測距対象Ｔの長時間に亘る極めて小さな微小移動も検出することができる。
【００１７】
尚、本実施形態では、センサ１０から送信された投射波Ｘを反射する手段としてレピータ２０を採用し、このレピータ２０が受信した投射波Ｘを増幅して中継しているため、投射波Ｘが微弱であったとしても増幅後の強力な反射波Ｙが得られる。これによって、安定確実に距離Ｚを測定することが可能となる。また、投射波Ｘがある程度の強度を有していても、強力な反射波Ｙは電波の一般的性質からより遠距離に到達するので、遠距離の観測も可能となる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による微小移動検出装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、センサ１０は、高周波発振器１１（投射波生成部）、方向性結合器１２、電力分配器１３ａ，１３ｂ、送受信アンテナ１４、局部発振器１５、ミキサ１６ａ，１６ｂ、位相検出器１７（位相検出部１７）、位相計数器１８（計数部）、及びマイコン１９（測距部）を備える。高周波発振器１１は、マイコン１９の制御の下で、所定の周波数変調をしたＲＦ発振信号Ｓ１を生成する。このＲＦ発振信号Ｓ１は、センサ１０から周波数変調がされた投射波Ｘを送信するために用いられる信号である。
【００１９】
図３は、高周波発振器１１で生成されるＲＦ発振信号Ｓ１の一例を示す図である。図３に示す通り。高周波発振器１１は、周波数の変化が所定の変調周期Ｔｍで繰り返される周波数変調が行われたＲＦ発振信号Ｓ１を生成する。このＲＦ発振信号Ｓ１は、例えば各変調周期の始まりの周波数がｆ０であって、各変調周期の終わりの周波数が周波数ｆ１だけ変化したｆ０＋ｆ１である鋸波状のＲＦ発振信号Ｓ１を生成する。尚、本実施形態では、図３に示す通り、変調周期がＴｍであって周波数が鋸波状に変化するＲＦ発振信号Ｓ１が高周波発振器１１で生成される場合を例に挙げて説明するが、高周波発振器１１で生成されるＲＦ発振信号Ｓ１は、周波数が三角波状に変化する信号、正弦波状に変化する信号等であっても良い。
【００２０】
方向性結合器１２は、高周波発振器１１で生成されたＲＦ発振信号Ｓ１を電力分配器１３ａに導くとともに、その一部を送信信号Ｓ１′としてミキサ１６ａに導く。電力分配器１３ａに導かれるＲＦ発振信号Ｓ１とミキサ１６ａに導かれる送信信号Ｓ１′との比（強度比）は、投射波Ｘの強度とミキサ１６ａで必要となる送信信号Ｓ１′の強度とに応じて適宜設定される。電力分配器１３ａは、例えばウィルキンソンパワーデバイタ（ＷＤＰ）であり、方向性結合器１２によって導かれたＲＦ発振信号Ｓ１を送受信アンテナ１４に導くとともに、送受信アンテナ１４で受信された受信信号Ｓ２をミキサ１６ｂに導く。
【００２１】
送受信アンテナ１４は、電力分配器１３ａを介したＲＦ発振信号Ｓ１による投射波Ｘをレピータ２０に向けて投射するとともに、レピータ２０からの反射波Ｙを受信して受信信号Ｓ２を出力する。局部発振器１５は、方向性結合器１２によってミキサ１６ａに導かれる送信信号Ｓ１と、電力分配器１３ａによってミキサ１６ｂに導かれる受信信号Ｓ２との周波数を変換するための局部発振信号Ｓ３を発生する。電力分配器１３ｂは、例えば電力分配器１３ａと同様のウィルキンソンパワーデバイタ（ＷＤＰ）であり、局部発振器１５で発生した局部発振信号Ｓ３を２分配する。
【００２２】
ミキサ１６ａは、電力分配器１３ｂで２分配された局部発振信号Ｓ３の一方を用いて、送信信号Ｓ１′を低周波送信信号Ｓ４に周波数変換する。また、ミキサ１６ｂは、電力分配器１３ｂで２分配された局部発振信号Ｓ３の他方を用いて、受信信号Ｓ２を低周波受信信号Ｓ５に周波数変換する。位相検出器１７は、ミキサ１６ａから出力される低周波送信信号Ｓ４と、ミキサ１６ｂから出力される低周波受信信号Ｓ５との位相差を検出し、その位相差を示す位相差信号Ｓ６を出力する。
【００２３】
位相計数器１８は、比較器１８ａとカウンタ１８ｂとを備えており、位相検出器１７から出力される位相差信号Ｓ６で示される位相差の回転周期数を計数する。ここで、「位相差の回転周期数」とは位相差が２πだけ変化した（回転した）数をいい、例えば位相差が「０」から「２π」まで変化した場合の回転周期数は「１」であり、位相差が「π」から「５π」まで変化した場合の回転周期数は「２」である。
【００２４】
本実施形態では、周波数変調されたＲＦ発振信号Ｓ１による投射波Ｘをレピータ２０に向けて投射しているため、投射波Ｘ及び反射波Ｙも図２を用いて説明した変調周期Ｔｍで周波数変調されたものになる。ここで、投射波Ｘ及び反射波Ｙの周波数をｆ、波長をλ、光速をｃとすると、一般的にλ＝ｃ／ｆなる関係式が成立するため、投射波Ｘ及び反射波Ｙの周波数ｆが変化すると波長λが変化する。
【００２５】
また、投射波Ｘ及び反射波Ｙの波数をｋとすると、一般的にｋ＝２π／λなる関係式が成立するため、波長λが変化すると波数ｋも変化する。従って、センサ１０とレピータ２０との間の距離Ｚが全く変化しなくとも、投射波Ｘ及び反射波Ｙの周波数ｆが変化すれば投射波Ｘ及び反射波Ｙの波数ｋが変化するため、ＲＦ発振信号Ｓ１（投射波Ｘ及び反射波Ｙ）の周波数変化に伴って低周波送信信号Ｓ４と低周波受信信号Ｓ５との位相差が変化する。
【００２６】
図４は、ＲＦ発振信号Ｓ１の周波数変化と位相差信号Ｓ６で示される位相差の変化との関係を示す図である。図４に示す通り、ＲＦ発振信号Ｓ１の周波数が直線状に徐々に変化すると、相差信号Ｓ６で示される位相差もＲＦ発振信号Ｓ１の周波数変化に伴って直線状に変化する。ここで、位相検出器１７から出力される位相差信号Ｓ６によって表現可能な位相差は０〜２πの範囲の値であるため、図４に示す通り、この位相差信号Ｓ６で示される位相差は０〜２πの範囲内で鋸波状に変化するものになる。位相計数器１８は、この位相差の変化量である位相差の回転周期を計数する。
【００２７】
具体的に、比較器１８ａは、位相差の回転周期を計数するめに予め設定された閾値ＴＨ（図４参照）と、位相検出器１７から出力される位相差信号Ｓ６とを比較し、位相差信号Ｓ６の値が閾値ＴＨを超えた場合には、その旨を示す信号を出力する。尚、閾値ＴＨは、０〜２πの範囲内の任意の値を設定することができる。カウンタ１８ｂは、マイコン１９の制御下で、比較器１８ａから出力される信号の出力回数を計数し、その計数結果を示す計数信号Ｓ７をマイコン１９に出力する。具体的に、カウンタ１８ｂは、マイコン１９によって計数開始指示がなされた時点で計数を開始し、計数終了指示がなされた時点で計数を終了する。
【００２８】
マイコン１９が計数開始指示を行う時点及び計数終了指示を行う時点はそれぞれ任意に設定可能である。例えば、ある変調周期の開始時点で計数開始指示を行い、その変調周期の終了時点で計数終了指示を行うように設定することができる。かかる設定によって、１つの変調周期内における位相差の回転周期を計数することができる。また、数千周期に亘る変調周期の先頭の変調周期の開始時点で計数開始指示を行い、最後の変調周期の終了時点で計数終了指示を行うように設定することもできる。かかる設定によって、その数千周期内における位相差の回転周期を計数することができる。
【００２９】
マイコン１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置、液晶表示装置等の表示装置、ユーザの指示を入力する各種操作キー等を備えており、センサ１０の動作を統括的に制御するとともに、反射波Ｙの測定結果に基づいてレピータ２０との間の距離Ｚを求める。このようなハードウェア構成によるマイコン１９が上記のＲＯＭ等に記憶された所定のソフトウェアを実行することによって、マイコン１９には図２に示す平均処理部１９ａ、演算部１９ｂ、及び制御部１９ｃが実現される。
【００３０】
平均処理部１９ａは、上述したカウンタ１８ｂから出力される計数信号Ｓ７に対して平均処理を施すことにより、１つの変調周期における位相差の回転周期を小数点以下の値まで求める。具体的には、カウンタ１８ｂから出力される計数信号Ｓ７で示される値を、計数を行った変調周期数で除算する平均処理を行う。前述した通り、カウンタ１８ｂは、位相差の回転周期数（位相差が２πだけ変化した（回転した）数）を計数しているため、１つの変調周期のみに着目した場合には、２πに満たない位相差の変化は無視されてしまう。本実施形態では、平均処理部１９ａによって、複数の変調周期に亘るカウンタ１８ｂの計数結果に対して平均処理を施すことにより、２πに満たない位相差の変化を「位相差の回転周期」の小数点以下の値として求めることにより測定精度を高めている。
【００３１】
演算部１９ｂは、平均処理部１９ａの処理結果（位相差の回転周期数）に基づいてレピータ２０との間の距離Ｚを求める。例えば、距離Ｚ毎の位相差の回転周期数を示すテーブルを予め作成しておき、そのテーブルと平均処理部１９ａで得られた位相差の回転周期数とに基づいてレピータ２０との間の距離Ｚを求める。尚、上記のテーブルに代えて、位相差の回転周期数と距離Ｚとの関係を示す近似曲線を予め求めておき、この近似曲線と平均処理部１９ａで得られた位相差の回転周期数とに基づいてレピータ２０との間の距離Ｚを求めても良い。
【００３２】
また、演算部１９ｂは、過去に求めた距離Ｚを記憶する記憶部（図示省略）を備えており、新たに求めた距離Ｚと記憶部に記憶されている距離Ｚとを用いて測定対象Ｔの移動距離を演算する。この演算結果が所定の閾値を越えた場合には警報信号を外部に出力する。制御部１９ｃは、高周波発振器１１に制御信号Ｃ１を出力して、ＲＦ発振信号Ｓ１の出力タイミングの制御及び周波数変調の変調制御を行う。また、位相計数器１８に制御信号Ｃ２を出力して、カウンタ１８ｂに対する計数開始の指示及び計数終了の指示を行う。
【００３３】
レピータ２０は、受信アンテナ２１、アンプ２２、及び送信アンテナ２３を備える。受信アンテナ２１は、センサ１０から送信された投射波Ｘを受信して受信信号を出力する。アンプ２２は受信アンテナ２１から出力される受信信号を所定の増幅率で増幅する。送信アンテナ２３は、アンプ２２で増幅された受信信号による反射波Ｙをセンサ１０に向けて送信する。
【００３４】
次に、上記構成における微小移動検出装置１の動作について説明する。センサ１０に設けられたマイコン１９の制御部１９ｃから高周波発振器１１に対して制御信号Ｃ１が出力されると、高周波発振器１１からＲＦ発振信号Ｓ１が出力される。このＲＦ発振信号Ｓ１は、方向性結合器１２及び電力分配器１３ａを順に通過して送受信アンテナ１４に入力される。すると、送受信アンテナ１４からマイクロ波を搬送波とする投射波Ｘが放射される。尚、ＲＦ発振信号Ｓ１は、その一部が方向性結合器１２によって送信信号Ｓ１′として分岐される。
【００３５】
センサ１０から放射された投射波Ｘは、レピータ２０の受信アンテナ２１で受信され、アンプ２２で所定の増幅率で増幅された後に送信アンテナ２３からセンサ１０へ向けて反射波Ｙとして放射される。レピータ２０からの反射波Ｙはセンサ１０の送受信アンテナ１４で受信され、送受信アンテナ１４からは受信信号Ｓ２が出力される。この受信信号Ｓ２は、電力分配器１３ａを介してミキサ１６ａに入力される。また、上記の方向性結合器１２によって分岐された送信信号Ｓ１′は、ミキサ１６ｂに入力される。
【００３６】
ここで、局部発振器１５から出力された局部発振信号Ｓ３は電力分配器１３ｂで２分配されてミキサ１６ａ，１６ｂにそれぞれ入力される。これにより、ミキサ１６ａでは送信信号Ｓ１′と電力分配器１３ｂで分配された一方の局部発振信号Ｓ３とが混合され、これらの差の周波数を有する低周波送信信号Ｓ４が出力される。また、ミキサ１６ｂでは受信信号Ｓ２と電力分配器１３ｂで分配された他方の局部発振信号Ｓ３とが混合され、これらの差の周波数を有する低周波受信信号Ｓ５が出力される。
【００３７】
これらミキサ１６ａからの低周波送信信号Ｓ４及びミキサ１６ｂからの低周波受信信号Ｓ５は位相検出器１７に入力されて位相比較が行われ、位相検出器１７からはその位相差を示す位相差信号Ｓ６が出力される。この位相差信号Ｓ６は、位相計数器１８の比較器１８ａに入力され、その値が予め設定された閾値ＴＨ（図４参照）と比較される。そして、位相差信号Ｓ６の値が閾値ＴＨを超える度に比較器１８ａからカウンタ１８ｂに対して、閾値を超えた旨を示す信号が出力される。
【００３８】
ここで、マイコン１９の制御部１９ｃからカウンタ１８ｂに対して制御信号Ｃ２が出力されて計数開始指示がなされると、カウンタ１８ｂが計数を開始して、比較器１８ａから信号が出力される度に計数値をインクリメントする。尚、カウンタ１８ｂの計数値の初期値は、以上の動作が開始される前に行われる制御部１９ｃの制御によって「０」に設定されている。ここで、レピータ２０との間の距離Ｘに変化が無く、且つセンサ１０から送信される投射波Ｘの周波数の変化が無い場合には、位相差信号Ｓ６が変化しないため比較器１８ｂからは信号が出力されず、カウンタ１８ｂの計数値はインクリメントされない。
【００３９】
以上の動作が行われている間に、マイコン１９の制御部１９ｃは、高周波発振器１１に制御信号Ｃ１を出力してＲＦ発振信号Ｓ１の周波数を変化させる制御を行う。これにより、センサ１１からは周波数が変化した投射波Ｘがレピータ２０に向けて送信される。尚、投射波Ｘの周波数が変化することによって、レピータ２０からの反射波Ｙの周波数も変化する。
【００４０】
投射波Ｘ及び反射波Ｙの少なくとも一方の周波数が変化すると、前述した通り、投射波Ｘ及び反射波Ｙの少なくとも一方の波数が変化するため、位相比較器１７から出力される位相差信号Ｓ６の値が変化する。この変化によって、位相差信号Ｓ６の値が、比較器１８ａに設定された閾値ＴＨを超えると、比較器１８ａからカウンタ１８ｂに信号が出力され、カウンタ１８ｂの計数値がインクリメントされる。
【００４１】
制御部１９ｃの制御の下で、高周波発振器１１から出力されるＲＦ発振信号Ｓ１の周波数を鋸波状に変化させつつ（図３又は図４参照）、以上の動作が繰り返し行われる。これにより、カウンタ１８ｂの計数が繰り返される。尚、制御部１９ｃによって計数開始指示がなされてから計数終了指示がなされるまでの時間が変調周期Ｔｍ以上である場合には、複数の変調周期に亘ってカウンタ１８ｂの計数が繰り返される。
【００４２】
いま、マイコン１９の制御部１９ｃからカウンタ１８ｂに対して制御信号Ｃ２が出力されて計数終了指示がなされるとカウンタ１８ｂの計数が終了し、その計数値がマイコン１９に出力される。マイコン１９に入力された計数値は、平均処理部１９ａに入力されて平均処理が行われ、これにより１つの変調周期における位相差の回転周期数が小数点以下の値まで求められる。つまり、カウンタ１８ｂで計数可能な整数の値である位相差の回転周期数に、カウンタ１８ｂで計数不可能な２πに満たない位相差の変化（小数点以下の値）を加えた値が求められる。
【００４３】
次に、平均処理部１９ａで求められた位相差の回転周期数に基づいて、レピータ２０との間の距離Ｚが演算部１９ｂで求められる。例えば、距離Ｚ毎の位相差の回転周期数を示すテーブルを用いて距離Ｚが求められる。そして、新たな距離Ｚが求められると、過去に求めた距離Ｚとを用いて測定対象Ｔの移動距離が演算部１９ｂによって演算され、この演算結果が所定の閾値を越えた場合には警報信号が外部に出力される。
【００４４】
以上説明した通り、本実施形態によれば、周波数変調を行った投射波Ｘをセンサ１０からレピータ２０に向けて送信し、レピータ２０からの反射波をセンサ１０で受信することによって投射波Ｘに対する反射波Ｙの位相ずれを検出し、この検出結果に基づいて投射波Ｘの周波数変化に従って変化する位相ずれの回転周期数を計数し、この計数結果に基づいてセンサ１０とレピータ２０との間の距離Ｚを求めている。このため、従来の微小移動検出装置が必須としていた位相切換器及びその切り替え制御を行う制御回路が不要となり、回路構成の複雑化を防止することができる。また、１ｍｍ以下の微小移動から７ｍｍ（λ／４）を超える大幅な変位の測定を行うこともできる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態による微小移動検出装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では危険地域にレピータ２０を設置し、レピータ２０で増幅された反射波Ｙをセンサ１０で受信する態様について説明した。しかしながら、レピータ２０は必ずしも必要ではなく、センサ１０から送信された投射波Ｘを反射する何らかの手段が測距対象Ｔ上に設けられている場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１        微小移動検出装置
１１      高周波発振器
１７      位相検出器
１８      位相計数器
１９ａ    平均処理部
１９ｂ    演算部
Ｔ        測距対象
Ｔｍ      変調周期
Ｘ        投射波
Ｙ        反射波
【図１】
2011080789.tif 000003
【図２】
2011080789.tif 000004
【図３】
2011080789.tif 000005
【図４】
2011080789.tif 000006