(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の前記内側誘電材料によって覆われない部分を収容し、前記外側導電性スリーブを越えて延在する内部導体シースと
を備える、
無線周波数プローブシステム。
【請求項２】
前記内側誘電材料と前記導電性同軸編組との間に配設される導電性内側スリーブ
をさらに備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の前記内側誘電材料によって覆われない部分を収容し、前記外側導電性スリーブを越えて延在する内部導体シースと、
前記同軸編組上に位置し、前記同軸編組と直接接触することにより、前記導電性外側スリーブが、前記同軸編組に接触するように機械的に圧縮される、前記導電性外側スリーブと一体の１つまたは複数の圧着接続と
を備える、
無線周波数プローブシステム。
【請求項４】
前記内部導体が、前記内側誘電材料、前記同軸編組、及び前記外側絶縁ジャケットよりさらに延在する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記内部導体シースが導電性材料を備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の前記内側誘電材料によって覆われない部分を収容し、前記外側導電性スリーブを越えて延在する内部導体シースと、
前記内部導体の近くに配設される補助センサーと
を備える、
無線周波数プローブシステム。
【請求項７】
前記補助センサーが前記内部導体に巻きつけられる、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
同心内側スペーサリングと同心外側スペーサリングとをさらに備え、
前記同心外側スペーサリングが、前記補助センサーが通過する穴を備える、
請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記補助センサーが温度センサーを備える、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記補助センサーが、前記内部導体シースに配設される、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記補助センサーが前記内部導体シースに巻きつけられる、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の前記内側誘電材料によって覆われない部分を収容し、前記外側導電性スリーブを越えて延在する内部導体シースと、
前記内部導体の近くに配設される補助センサーと、
前記補助センサーと通信する無線周波数制御ユニット、及び前記内部導体と通信するＲＦ受信器を備える機能と
を備える、
無線周波数測定システム。
【請求項１３】
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の近くに配設される補助センサーと、
前記補助センサーと通信する無線周波数制御ユニット、及び前記内部導体と通信するＲＦ受信器を備える機能と、
プロセッサを備え、
前記プロセッサが、前記内部導体及び前記補助センサーからの受信信号に基づいて、パラメータの最終値を計算する、無線周波数測定システム。
【請求項１４】
マイクロ波共振キャビティをさらに備え、
前記内部導体及び前記補助センサーが、前記マイクロ波共振キャビティ内に配設される、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パラメータが、粒子フィルター上のすすまたは灰レベルを備える、
請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年１１月７日出願のＵ．Ｓ．  Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ  Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．  ６１／９０１，０５２の優先権を主張し、その開示内容は参照により本願に完全に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、米国エネルギー省によって認められた契約番号ＤＥ−ＥＥ０００５６５３の下で、米国政府の支援によって行われた。政府は本発明において一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
無線周波数（ＲＦ）、及びキャビティ摂動法などを含むマイクロ波ベースセンシング技術は、研究所及び研究での測定器から、プロセス制御システム、さらに車載センサーにわたる多くの用途で使用されている。多くの用途において、アンテナまたはプローブが、これらの測定値を伝えるための無線周波数またはマイクロ波信号を送信及び／または受信するために使用される。しばしば、たとえば温度または湿度などの外部要因が測定値に影響する追加変数を導入することがあるため、測定結果を正確に解釈するために付加情報が必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの用途において、高レベルの振動、大きな温度変化、厳しく腐食する環境、要素への暴露、及び同様の厳しい要求に耐えることが可能な堅牢なセンシングシステムに対するさらなるニーズが存在する。これらの要求の多くは、複雑で、厄介で、そして高価なシステムによってのみ満足させることができ、それらは以下の制限を受ける。
【０００５】
第１に、無線周波数またはマイクロ波信号を送受信するためにアンテナまたはプローブを使用する現在のセンシングシステムは、複数のパラメータを測定するための追加のセンサーを必要とする。多くの場合、これらの補助測定値を伝えるために、温度センサー、湿度センサー、圧力センサーなどを（アンテナまたはプローブに加えて）必要とし、さらなるコスト及び複雑さがシステムに追加される。
【０００６】
第２に、多くの従来のアンテナ及びＲＦ／マイクロ波プローブは堅牢ではなく、高温、高い振動レベル、熱衝撃、腐食または汚染環境、酸化または還元状態などに暴露された長期の運用を耐えぬくことができない。たとえなどの環境的暴露、雨、雪、及び塩水、ならびに油、燃料、酸、及び同様の化学薬品などの化学薬品及び溶媒への暴露も、多くの従来のＲＦ／マイクロ波プローブ及びアンテナに悪影響を及ぼす。
【０００７】
第３に、過酷な環境での運用のために設計されたＲＦ／マイクロ波プローブ及びアンテナは一般に、高価で、大きく、そしてかさばり、低コストの測定システムでの使用には不適当である。これらのシステムの費用は、より新しく、より高価な材料を利用する要求、ならびにアンテナまたはプローブ及び関連するコネクタの製作及び組立てに含まれる追加のコスト及び複雑さの両方によって生じる。
【０００８】
第４に、従来のアンテナシステムは、反射、損失、及び不正確なインピーダンス整合によって導入された変動の制限を受ける。これらの変動の発生源の多くは、アンテナの設計自体及びアンテナを信号ケーブルに連結する方法に関係がある。たとえば、ほとんどのアンテナは、アンテナを信号ケーブルに連結するための、相互連結及び補助部品などの追加部品を必要とする。これらの部品は時間とともに変化することがあるいくつかの固有変動性（腐食、ゆるみ、湿度誘発など）を示すだけでなく、ミスアラインメント、過剰締め付け、過少締め付け、確実性などを含む、オペレーターエラーの影響も受ける。
【０００９】
第５に、マイクロ波領域での使用に好適な無線周波数コネクタは高価であり、特に高温作動が必要なときはそうである。たとえばＮ型などの堅牢なコネクタも大きくて扱いにくく、小さい形状因子を必要とする用途にはふさわしくない。いくつかの場合において、これらのコネクタのサイズは、実際の部品またはセンサーと同一のオーダーでもよい。
【００１０】
第６に、従来のＲＦコネクタ（ＢＮＣ、ＳＭＡ、Ｎ型、及び多くのその他のもの）などのＲＦプローブまたはアンテナの端部での相互連結の使用は、好適なアダプターの使用により、同一の型の整合コネクタまたは異なる型のコネクタを有するアンテナへの、任意の型のケーブルの連結を可能にする。測定値またはシステムの運用が特定の特性（インピーダンス、長さ、温度定格、または同様の性能仕様）を有するケーブルの使用を必要とする用途において、連結ケーブルが必要な仕様を満たしていない別のケーブルに置き換えられると、追加の誤差要因は容易に導入されることがある。それゆえ、アンテナ及びＲＦのプローブが相互連結を含む測定システムは、不適切なケーブルの取付けによってもたらされるエラーに影響されやすいことがある。
【００１１】
したがって、上記の問題に対処したＲＦプローブまたはアンテナシステムがある場合、それは有益であろう。プローブまたはアンテナ性能の固有変動性を減少させられ、オペレーターエラーの発生源が排除されるという点で、そのようなシステムは好適であり、最終的にそのアンテナまたはプローブが使用される測定システム全体の性能が改善される。さらに、複数のセンシング素子、又は、複数のパラメータ、たとえばＲＦ信号及び温度、または別の例におけるＲＦ信号及び圧力、またはさらに別の例におけるＲＦ信号及びガスまたは液体組成を監視する機能を含むプローブまたはアンテナは、１つまたは複数のパラメータを同一のプローブで監視することを可能にすることによって、測定システムを非常に簡略化する。
【００１２】
本明細書に記載されるプローブ及びアンテナは、多数の用途で、キャビティから伝送線にわたって、そして自由空間でさえ使用されてもよい。用途の１つの範囲は、システムの状態に関するいくつかの情報を導き出すために、材料の誘電性または材料の混合物における変化を監視するシステムを含む。そのようなシステムの特定の例は、さまざまな材料の湿度レベルを監視するために使用される湿度測定システムである。別の例は流体混合物センサーを含み、ここで、混合物は、１つまたは複数の液体、ガス、または固体材料からなってもよく、材料の混合物の誘電性における変化は、混合物の組成物、流量、または関心のあるその他のパラメータなどの、システムの状態に関するいくつかの情報を提供してもよい。
【００１３】
さらに別の例は、排気物質またはさまざまな排気制御装置の状態を監視するために応用される無線周波数測定システムの種類を含む。ディーゼルパティキュレートフィルターに堆積するすすまたは灰の量などの、粒子フィルターの負荷状態を監視するために使用される高周波またはマイクロ波システムは、１つの例示的な用途である。別の用途は、少し例を挙げると、三元触媒コンバーター、選択的触媒還元システム、酸化触媒、またはリーンＮＯｘトラップなどのさまざまな触媒排気後処理部品に吸着される、酸素または窒素酸化物（特に）などのさまざまなガス種の監視を含む。さらに別の実施形態において、監視するパラメータは、１つの例におけるディーゼルパティキュレートフィルターの場合のフィルター材料、及びさらに別の例における触媒基板、ウォッシュコート、または触媒材料などの、材料自体の誘電性の変化でもよい。後処理フィルター及び触媒が記載され、それらは特に興味を引くが、任意のフィルターシステムまたは触媒システムが、本明細書に記載される技術を使用することができる。
【００１４】
多くの用途において、高温、振動、機械的応力、水及びその他の液体などへの暴露を含む状況の範囲にわたる長期の運用に好適なアンテナまたは測定プローブのニーズが存在する。さらに、そのようなアンテナまたはプローブは、点検、整備、または交換のための定期的な取りはずしを必要としてもよい。堅牢で、ほとんど固有変動性を示さないアンテナまたはプローブシステムは、これらのシステムの適切な運用を確保するために必要とされ、さらに、そのようなアンテナまたはプローブを設置または置き換えるとき、オペレーターによってもたらされるエラーを最小化する。
【００１５】
さらにまた、多くの測定システムは、関心のある測定パラメータ以外のパラメータの変化によってもたらされる変動を受ける。たとえば、湿度、流れ、温度、圧力、組成物、または汚染物質の導入などを含む外部変数も、高周波またはマイクロ波測定システムの性能に影響を及ぼすことがある。特定の例は、粒子フィルター上へのすすの堆積の判定であり、その場合、すすの誘電性も温度で変化する。別の例は、触媒に吸収または吸着される触媒材料または気相種、あるいは、フィルター上に収集される液相種または固相種の誘電状態である。多くのその他の測定システムは、温度及びその他のパラメータに対して同様の交差感受性を示す。よって、各センサーが１つの特定のパラメータのみ測定する１つまたは複数のセンサーを使用することとは対照的に、単一のプローブを使用する測定値に影響を及ぼすことがあるさまざまなパラメータを監視することが望ましい。
【００１６】
本明細書に記載されるアンテナプローブシステムは、任意の多数の用途に適用されてもよく、それらにおいては、アンテナの変動を減少させることが、信号を改善するために重要である。その他の用途には、１つまたは複数のセンシング素子を含む単一のアンテナプローブの使用を通して、多数の追加のセンシング素子を減少させることができることが含まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示は、ケーブルアセンブリに一体化される送信または受信素子を有する、高度無線周波数プローブシステムに関するものである。いくつかの実施形態において、構成は、送信または受信素子に一体化される１つまたは複数のセンシング素子を含んでもよい。別の実施形態において、無線周波数プローブは、同軸ケーブルに固定されるアンテナ本体を備え、それにおいては、同軸ケーブルの中心導体が、送信または受信素子として用いられる。単一の無線周波数プローブを使用して１つまたは複数のパラメータを監視、送信、または検出する方法も、開示される。別の実施形態は、アンテナアセンブリの内部で信号を生成するための電子機器、又は、アンテナアセンブリに直接取り付けられ、アンテナアセンブリと高周波発振器またはＲＦ発生器とＲＦ検出器の間の高周波コネクタまたはケーブルの必要性を排除する電子機器を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線周波数測定システムを示す。
【図２Ａ】一体型アンテナを有する同軸ケーブルを示す。
【図２Ｂ】同軸ケーブルと一体化されたアンテナの断面図である。
【図２Ｃ】一体型アンテナ及びワンピース外側スリーブを有する同軸ケーブルのアセンブリにおける予備ステップの断面図である。
【図２Ｄ】一体型アンテナ及びワンピース外側スリーブを有する同軸ケーブルのアセンブリにおける後続ステップの断面図である。
【図３Ａ】アンテナプローブを有する従来の同軸ケーブルを終端させることにおける最初のステップを示す。
【図３Ｂ】アンテナプローブを有する従来の同軸ケーブルを終端させることにおける第２のステップを示す。
【図３Ｃ】アンテナプローブで終端する完成した同軸ケーブルを示す。
【図４Ａ】システムの追加の詳細を示し、１つのタイプの接続を含む同軸ケーブルと一体化されるアンテナの断面図である。
【図４Ｂ】システムの追加の詳細を示し、別のタイプの接続を含む同軸ケーブルと一体化されるアンテナの断面図である。
【図５Ａ】一体型の第２のセンシング素子を有する無線周波数プローブである。
【図５Ｂ】単一のセンシング素子を有する無線周波数プローブである。
【図６Ａ】第２のセンシング素子を含む同軸ケーブルと一体化されるアンテナプローブの断面図である。
【図６Ｂ】アンテナの端部から延在する第２のセンシング素子を含む同軸ケーブルと一体化されるアンテナプローブの断面図である。
【図６Ｃ】アンテナの端部から延在する第２のセンシング素子を含む同軸ケーブルと一体化されるアンテナプローブの断面図である。
【図７】同軸ケーブルの端部に一体化され、第２のセンシング素子を有するアンテナプローブを組み立てるために使用される部品の分解図である。
【図８】さまざまな位置にさまざまなセンシング素子を含む無線周波数プローブである。
【図９】ディーゼルバーナーシステムに設置された一体型温度センサーを有する２つの無線周波数プローブの温度測定値の、従来の熱電対と比較したプロットである。
【図１０】２つのプローブに関する２本の無線周波数共振曲線であり、一方は一体型温度センサーを有し、一方は一体型温度センサーを有しておらず、２つの信号の間で０．３５％未満の差異を示している。
【図１１】ＲＦ発生器または検出器と一体化されるアンテナを示す。
【図１２Ａ】アンテナ及びＲＦ電子機器が基板に配置されるアンテナアセンブリである。
【図１２Ｂ】中空管がアンテナの第２の素子として使用される代替のアンテナアセンブリである。
【図１３】アンテナに一体化された第２のセンシング素子を含む同軸ケーブルと一体化されたアンテナプローブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示は、従来の同軸ケーブルが、補助的な相互連結及び関連する部品の必要なしに、アンテナまたはプローブ端部で終端させることができるという認識に基づく。本開示は、小さい固有変動性を示し、それらの設計によって、プローブが設置、取りはずし、または置き換えられるときにオペレーターが誘発するエラーを減少させる堅牢な無線周波アンテナまたはプローブのニーズに対処する。拡張機能性を有するプローブ設計も開示され、それは単一のアンテナでの１つより多いパラメータの測定を可能にする。
【００２０】
本開示を通して、無線周波数「プローブ」または「アンテナ」という用語は、交換可能に使用され、同一のシステム、すなわち、最低限、無線周波数信号を送信または受信することが可能である装置を記載することが意図されることに注意しなければならない。周波数範囲は、用途に応じて、ｋＨｚからＴＨｚにわたることが意図され、特定の用途に対してはＭＨｚからＧＨｚの範囲が好ましい周波数である。同様に、用語「無線周波数」及び「マイクロ波」は本開示において交換可能に使用され、ｋＨｚからＴＨｚの範囲の周波数を有する信号を記載する。
【００２１】
特に１つの用途は、排気制御装置の状態を監視するための、無線周波数またはマイクロ波システムを含む。ディーゼル及びガソリン粒子フィルターは、無線周波数センシングがフィルターのすす及び灰レベルを監視するために適用される排気制御装置の１つのカテゴリを示す。その中でも特に、三元触媒コンバーター、酸化触媒、選択的触媒還元システム、及びリーンＮＯｘトラップなどの触媒排気制御装置は、無線周波数センシングがさまざまな吸着されたガス成分（酸素、酸化窒素、アンモニアなど）の量などの装置の状態または機能に関連するパラメータを監視するために適用されてもよい排気制御装置の別のカテゴリを示す。
【００２２】
その他の用途は、キャビティ摂動測定システムなどの、任意のタイプのキャビティ測定システムを含む。さらに別の実施形態において、アンテナは、キャビティの必要がなく、自由空間で運用されてもよい。別の実施形態は、アンテナの送信線への組み込みでもよい。
【００２３】
これらの用途のいくつかで使用されるアンテナは、しばしば６００℃を上回る高い排気温度に耐えることが可能でなければならず、排気ガスが周囲に漏れることを防止するように溶封されなければならず、高い振動レベル、素子への暴露、厳しい化学環境、及び多数の追加の厳しい要求に耐えなければならない。さらにまた、アンテナは、工場での組立て工程中に、容易に取り付けられなければならず、また、測定システム性能への影響が最小である範囲で、確実に使用可能かつ交換可能でなければならない。
【００２４】
特に部品サイズ及びコスト制約を考慮するとき、これらの厳しい要求と関連する課題は多い。排気制御装置の状態を監視するために使用される無線周波数システムなどの用途において、排気制御装置の金属ハウジングがマイクロ波共振キャビティとして用いられる場合、測定値は、アンテナ設計、ハウジング内のアンテナの位置及び向きに非常に敏感である可能性がある。無線周波数送受信器とアンテナとの間のケーブル及び相互連結は、増加するコスト及び信頼性の問題に加えて、損失、反射、位相ずれ、ならびに信号及び結果として生じる測定値に影響を及ぼすその他の変数を導入させる可能性がある。本開示は、システムにおけるこれらの変化の発生源を減少させる、または排除する。
【００２５】
相互連結の存在、特に高レベルの振動の影響を受ける部品への近くでの遷移も、時間の経過に伴うゆるみ、または、システムへの変動の追加の発生源の導入の可能性を導入させる。水分の侵入、腐食、高温によるコネクタの性能低下、及び関連する悪影響が懸念される。さらに、相互連結の使用は、場合によっては、センシングまたは測定システムを無効にする、簡単なアクセスも提供する。
【００２６】
さらにまた、温度センサー、圧力センサー、ガス組成物センサー（酸素センサー、窒素酸化物センサーなど）、すすセンサー、及び関連するセンサーを含む多数のセンサーが、一般に無線周波アンテナに加えて、上述の排気制御装置に設置される。さらに、排気制御装置の状態の正確な無線周波数測定は、多くの場合、温度測定値などの１つまたは複数のセンサーからの入力を必要とし、１つの例において、その他のパラメータへの交差感受性が存在する場合、無線周波数信号を補正または修正する。特定の実施例において、無線周波数手段によるディーゼルまたはガソリン粒子フィルターのすすレベル判定は、温度によるすすの誘電性の変化を修正するための温度補正を必要とする。しかし、センシング無線周波数の多くの用途は、温度変化またはその他のパラメータを補正する同様の方法を必要とする。温度を除く、その他のパラメータまたは条件も、キャビティ共振測定値またはアンテナ測定値に影響することがあり、ＲＦ測定値を改善するために知っておく、または監視しなければならない。
【００２７】
本開示は、無線周波数信号を送信または受信することに加えて、１つまたは複数のパラメータを計測することが可能な無線周波数プローブも記載する。このようにして、同一のプローブが、１つまたは複数のパラメータを監視するために使用されてもよく、それによって、その他のセンサーの必要性を排除する。プローブによって監視されるパラメータは、無線周波数信号の補正が必要である同一のパラメータである必要はない。たとえば、たとえ無線周波数信号が温度補正のみ必要とするとしても、プローブは無線周波数信号を送信または受信することに加えて、温度及び圧力を監視するように構成されてもよい。この場合、圧力測定値は、いくつかのその他の目的のために用いられてもよく、それは無線周波数測定に関係があってもよく、または関係がなくてもよい。さらに別の例において、無線周波数プローブは、温度及び排気ガス構成要素を監視するように構成されてもよい。
【００２８】
例は、排気制御システム及び装置に関して挙げられているが、本明細書に記載される無線周波数プローブは、実験室用計器及び医療装置から、プロセス制御システム、化学反応器、センサー、及び無線信号送信にまでわたる多数の用途に等しく適用可能である。プローブは無線周波数キャビティ、導波路に取り付けられてもよく、または、自由空間で無線周波数信号を送信するシステムで使用されてもよい。低い変動性を有する堅牢なアンテナ、あるいは、無線周波数信号を送信または受信することに加えて１つまたは複数のパラメータを監視することが可能なアンテナを必要とする用途はすべて、現在の機器から利益を得るであろう。
【００２９】
ここで機器は、図とともに記載される。最初に図１を参照すると、無線周波数センシングシステムの１つの実施形態は、プロセス制御ユニット１０４、１つまたは複数の無線周波数プローブ１０６、マイクロ波共振キャビティ１０８、及びケーブル１１０と通信する無線周波数制御ユニット１０２を含む。無線周波数制御ユニット１０２は、無線周波数送信器、受信器、及び、無線周波数測定を伝えるために必要な関連する部品を含んでもよい。プロセス制御ユニット１０４は、エンジン制御ユニットまたは任意のその他の好適なプロセス制御ユニットでもよいが、用途に応じて、必要でもよく、または必要でなくてもよい。１つまたは複数の無線周波数プローブ１０６は、１つまたは複数のケーブル１１０によって無線周波数制御ユニット１０２と通信してもよい。１つの実施形態において、ケーブル１１０は、任意の追加のコネクタを使用せずに、無線周波数プローブ１０６に一体化されてもよい。無線周波数プローブ１０６は、ロッドアンテナ、ループアンテナ、導波路、または無線周波数信号を送信または受信するための任意のその他の好適な手段でもよい。マイクロ波共振キャビティ１０８は、１つの例において、触媒ハウジングまたは粒子フィルターハウジングでもよく、材料をキャビティに出し入れする入口または出口部分を含んでもよく、または含まなくてもよい。マイクロ波共振キャビティ１０８は、用途に応じて、必要とされてもよく、または必要とされなくてもよい。別の実施形態において、無線周波数制御ユニット１０２は、ケーブル１１０を使用せず、無線周波数プローブ１０６に直接一体化されてもよい。さらに別の実施形態において、プロセス制御ユニット１０４は、無線周波数制御ユニット１０２に一体化されてもよく、またはその逆でもよい。１つまたは複数の相互連結が、無線周波数制御ユニット１０２と無線周波数プローブ１０６との間でケーブル１１０の全長に沿って使用されてもよく、または、相互連結は使用されなくてもよい。ケーブル１１０は、同軸ケーブル、ツイストペアでもよく、シールドを含んでもよく、または含まなくてもよく、または、別のその他の単一または複数導体ケーブルでもよい。
【００３０】
無線周波数プローブ１０６は、温度センサー（熱電対、サーミスタ、ＲＴＤ、光ファイバー）、圧力センサー、歪ゲージ、ガスセンサー、湿度センサー、アクセロメーター、位置センサーなどの、一般的に補助センサーとして言及される、追加のセンシング素子を含んでもよく、または含まなくてもよい。１つまたは複数の補助センサーは、無線周波数プローブ１０６に一体化し、無線周波数プローブ１０６によって送信または検出されてもよい無線周波数信号に加えて、パラメータまたは状態変数の独立した測定値を提供してもよい。熱電対またはＲＴＤ回路チップ、（１つの例において、Ｍａｘｉｍによって製造されるものなどの集積回路）、圧力センシング電子機器、信号処理、ホイートストンブリッジなどの補助センシング電子機器も、無線周波数制御ユニット１０２またはプロセス制御ユニット１０４または無線周波数プローブ１０６に含まれてもよい。補助センサーからの信号は、ケーブル１１０に含まれる追加の導体または同一の導体によって送信されてもよい。同一のケーブルが使用される場合、無線周波数制御ユニット１０２の一連のスイッチは、補助センシング信号及び電子機器から無線周波数信号及び電子機器を交互に分離するために使用されてもよい。別の実施形態において、補助センサーのための追加ケーブルが使用されてもよく、または、ケーブル１１０の追加の導体が使用されてもよい。
【００３１】
図２Ａは、図１に示される無線周波数プローブ１０６の１つの例示的な実施形態を示す。図２Ａのプローブは、同軸ケーブル２０２、外側スリーブ２０４、及び内部導体２０６を含む。外側スリーブ２０４及び内部導体２０６はどちらも、導電性材料から作製される。外側スリーブ２０４及び内部導体２０６は、同一の材料でもよく、または同一の材料でなくてもよい。１つの実施形態において、外側スリーブ２０４及び内部導体２０６は、銅、金、銀、鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、または、インコネルなどの同様の合金でもよいが、任意の好適な材料が使用されてもよい。別の実施形態において、外側スリーブ２０４及び内部導体２０６は、セラミック、ガラス、プラスチック（低温での用途のため）などの非導電性材料２０５に完全にまたは部分的に収容または囲まれてもよい。ケーシングは、プローブの汚染を防止し、またはその他の場合、内部導体２０６または外側スリーブ２０４を周囲環境から物理的に分離する役目をしてもよいが、それでも、無線周波数信号の送信または受信を可能にする。収容する非導電性材料２０５は多孔質でもよく、または多孔質でなくてもよい。
【００３２】
管として示されるが、外側スリーブ２０４は、異なるトポロジを有することができる。螺旋状または渦巻状に波形の導体、あるいはジャバラ状形状の場合のように、起伏または波形をつけられることができ、木立または隆起部を有することができる。同様に、内部導体２０６は、複数の断面を有することができる。
【００３３】
プローブアセンブリの追加詳細が、図２Ｂの破断図に示される。外側スリーブ２０４は、機械的または化学的な結合または連結によって、同軸ケーブル２０２の外側絶縁ジャケット２０８に連結されてもよい。１つの実施形態において、外側スリーブ２０４は、１つまたは複数の第２の圧着接続２１４によって、外側絶縁ジャケット２０８に連結されてもよい。接着剤またはシーラント（図示せず）は、連結を容易にするために使用されてもよく、または使用されなくてもよい。このようにして、従来の同軸ケーブルは、無線周波数信号の送信または受信に好適な、アンテナプローブ連結で終端させてもよい。
【００３４】
同軸ケーブル２０２は、外側絶縁ジャケット２０８及び同軸編組２１０を含む。同軸ケーブル２０２は、ＲＧ５８またはＲＧ４００、あるいは用途の要件に適合する任意のその他の型の同軸ケーブルでもよい。さらに、図２Ｃに示されるように、同軸ケーブル２０２は、内部導体２０６と同軸編組２１０との間に配設される内側誘電材料２２０も備える。内側スリーブ２１２も、同軸編組２１０の下に挿入されて、示される。内側スリーブ２１２は、好ましくは剛性、円筒状、そして電気伝導性の材料である。１つの実施形態において、内側スリーブ２１２は、同軸編組２１０と同一の内径を有するが、他の実施形態において、直径はより大きくてもよく、またはより小さくてもよい。内側スリーブ２１２はぎざぎざでもよくまたはぎざぎざでなくてもよく、あるいは、その他の表面特徴（粗さ、ねじ、螺旋、隆起部など）を含んでもよくまたは含まなくてもよく、接点領域を増やして、内側スリーブ２１２と同軸編組２１０との間で堅牢な連結を促進する。さらに、内側スリーブ２１２は、外側スリーブ２０４に連結されてもよく、または連結されなくてもよい。
【００３５】
図２Ｃ及び２Ｄは、システムの追加の詳細及び破断図を示す別の実施形態を示し、それらにおいては、外側スリーブ２０４は、単一の部品として一体型の内側スリーブ部２１２を含む。本実施形態において、内側スリーブ部２１２の内径２２２は、外側スリーブ部２０４の内径２２４と同じでもよく、または同じでなくてもよい。さらに、本実施形態において、内側スリーブ部２１２は、図２Ｄに示されるように、同軸ケーブルの同軸編組２１０の下であるが内側誘電材料２２０より上に挿入される。図２Ｃは第１のステップを示し、それにおいては、外側スリーブ２０４は最初、内部導体２０６の上、かつ、同軸編組２１０の前に設置され、図２Ｄは第２のステップを示し、内側スリーブ２１２は、圧着前に同軸編組２１０の下に摺動される。
【００３６】
組み立てられると、外側スリーブ２０４は、第１の圧着接続２１６によって内側スリーブ２１２の上に、そして第２の圧着接続２１４によって外側絶縁ジャケット２０８の上に圧着される。図２Ｂに示されない変化では、外側スリーブ２０４の一体部分として内側スリーブ２１２を有し、第１の圧着接続２１６及び第２の圧着接続２１４は別々のスリーブとしてあり、内側スリーブ２１２上への同軸編組２１０の容易な配置を容易にする。
【００３７】
１つの例において、外側スリーブ２０４の圧着された部分は、外側スリーブ２０４の残りの部分と離れてもよい。別の実施形態において、内側スリーブ２１２は、組立て前、外側スリーブ２０４から独立した部品でもよいが、組立て後、外側スリーブ２０４と電気的に接触してもよい。
【００３８】
別の実施形態において、内側スリーブ部２１２は、同軸編組２１０の内径及び外側スリーブ部２０４の内径２２４の大きさに相当する内径２２２を有してもよい。１つの実施形態において、内径２２２及び２２４ならびに同軸編組２１０の内径は、同軸ケーブル２０２に対する外側スリーブ２０４の正しいインピーダンス整合を保証するように構成されてもよい。別の実施形態において、インピーダンス整合は、内径２２２及び２２４ならびに同軸編組２１０の内径によって、そして、同軸ケーブル２０２の内側誘電材料２２０及び外側スリーブ２０４に隣接するまたは囲まれる領域内に設置される任意の誘電材料によって、影響を受けることがある。１つの例において、外側スリーブ２０４の内径２２４の、内部導体２０６の外径に対する比率は、約２．３：１でもよい。さらに別の例において、外側スリーブ２０４の内径２２４の、内部導体２０６の外径に対する比率は、外側スリーブ２０４内に完全にまたは部分的に含まれ、図２のキャビティ２１８として示される、誘電材料の関数でもよい。インピーダンス整合は、５０オームまたは７５オームのケーブル、あるいは任意のその他のインピーダンスに対してでもよい。
【００３９】
内側スリーブ２１２が外側スリーブ２０４に連結される（図２Ｃ及び２Ｄの場合のように）、または、外側スリーブ２０４に連結される（図２Ｂの場合のように）に連結されないかどうかに関係なく、内側スリーブ２１２は剛性支持としての役目を果たし、外側スリーブ２０４と同軸ケーブル２０２の同軸編組２１０との間の良好な電気的接触を保証する。１つの実施形態において、第１の圧着接続２１６（図２Ｂを参照する）は、同軸編組２１０上に外側スリーブ２０４を機械的に圧縮するために使用されてもよく、それは内側スリーブ２１２によって内部で支持される。このようにして、電気的連続性は、プローブの同軸編組２１０と外側スリーブ２０４との間で保証される。
【００４０】
１つまたは複数の第２の圧着接続２１４（図２Ｂ参照）は、外側スリーブ２０４を同軸ケーブル２０２の外側絶縁ジャケット２０８に固定するように作製されてもよい。第２の圧着接続２１４は必要でもよく、または必要でなくてもよい。接着剤あるいはその他の好適な結合またはシール剤が、同軸ケーブル２０２の外側絶縁ジャケット２０８と外側スリーブ２０４との間の連結の強度を上げるために適用されてもよい。多くの圧着の選択肢が存在する。たとえば、六角形の圧着工具は圧着作業を行うために使用することができ、またはその他の工具または圧着方法も存在する。
【００４１】
図２Ｂにおいてキャビティ２１８と識別される、内部導体２０６と外側スリーブ２０４との間の領域は、好適な誘電材料で満たされてもよく、または満たされなくてもよい。１つの実施形態において、膨張性の繊維などの高温マット材が、キャビティ２１８を完全にまたは部分的に満たすために使用されてもよい。特定の実施形態において、材料は、３Ｍによって製造され、粒子フィルター及び触媒アセンブリのマットマウントに一般に使用される膨張性のマウントと同様の性質を示してもよい。別の実施形態において、材料は非膨張性でもよい。セラミック、ガラス、ポリマー、及び関連する材料を含むさまざまなその他の材料も、用途の要件に応じて、キャビティ２１８を完全にまたは部分的に満たすために使用されてもよい。
【００４２】
キャビティ２１８への材料の追加は、いくつかの目的にかなう。第１に、内部導体２０６が外側スリーブ２０４に中心があることを保証する。第２に、プローブアセンブリ全体の強度を増加させ、内部導体２０６のプローブアセンブリからゆるみを防止する。第３に、シールを形成する役目を果たし、ガス、液体、またはその他の固体物質を含む異物のプローブアセンブリへの侵入を防止する。
【００４３】
内部導体２０６はケーブルアセンブリの中心導体であるように、同軸ケーブル２０２に一体でもよい。内部導体２０６は、同軸編組２１０と同じ材料でもよく、または同じ材料でなくてもよい。１つの実施形態において、外側絶縁ジャケット２０８、同軸編組２１０、及び内側誘電材料２２０は、内部導体２０６の指定した長さを露出させるようにはがしてもよい。別の実施形態において、内部導体２０６はシースに完全にまたは部分的に収容されてもよく、それは導電性であってもよく、または導電性でなくてもよい。シースは、内部導体２０６を補強し、保護する役目を果たしてもよい。
【００４４】
図３Ａ〜Ｃは、一体型無線周波数プローブを有する同軸ケーブルの組立て及び構築の詳細をよりよく示す一連のステップを示す。ここで図３Ａを参照すると、同軸ケーブル２０２の一端が示され、それは外側絶縁ジャケット２０８、同軸編組２１０、内側誘電材料２２０、及び内部導体２０６を含む。
【００４５】
最初、同軸ケーブル２０２は、内部部品、すなわち、同軸編組２１０、内側誘電材料２２０、及び内部導体２０６を露出させるためにはがされる。１つの実施形態において、同軸ケーブル２０２は、内部導体２０６が露出され、十分に長いように、またはアンテナの所望の内部導体シース３１２よりわずかに長いようにはがされる。内部導体シース３１２は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、鋼、鉄銀、または金、インコネル、または任意のその他の好適な材料でもよい。内部導体シース３１２は管でもよく、そして導電性であっても、または導電性でなくてもよい。次に、ぎざぎざでもよくまたはぎざぎざでなくてもよく、あるいはテクスチャ表面を示してもよくまたは示さなくてもよい内側スリーブ２１２は、露出された内部導体２０６及び内側誘電材料２２０の上であるが同軸編組２１０の下で、同軸編組２１０が内側スリーブ２１２のすべてまたはほぼすべてを覆うように摺動される。
【００４６】
図３Ｂに示される以下のステップにおいて、アンテナの内部導体シース３１２が、同軸ケーブル２０２の内部導体２０６の上に摺動される。１つの実施形態において、内部導体シース３１２は、（一種のステンレス鋼または任意のその他の好適な合金などの、好適な金属合金からなる）金属管であり、それは一端で閉じられてもよく、または閉じられなくてもよく、内部導体２０６の外径の大きさと同様の内径を有する。内部導体シース３１２は、一方または両方の端部であるいは内部導体シース３１２の長さに沿った任意の場所で圧着することによって、内部導体２０６に締結されてもよく、または締結されなくてもよい。
【００４７】
別の実施形態において、内部導体２０６に内部導体シース３１２を接合するために、高温はんだ、鑞付け、または溶接が使用される。さらに別の実施形態において、内部導体シース３１２及び内部導体２０６の連結は、内部導体２０６の上に内部導体シース３１２を摺動させる前に、最初に内部導体シース３１２を加熱し、熱膨張によって内部導体シース３１２の内径を拡大させることによって容易になる。多くのその他の方法も、内部導体２０６及び内部導体シース３１２を接合するために使用されてもよい。
【００４８】
別の実施形態において、内部導体２０６は、内部導体２０６が内部導体シース３１２の遠位端から突出するように、内部導体シース３１２を完全に貫通してもよい。本実施形態において、内部導体シース３１２が内部導体２０６から外れることを防止するために、内部導体２０６は折り返されてもよく、平らにされてもよく、またはその他の場合、ある形状または位置に形成されてもよい。
【００４９】
内部導体２０６上への内部導体シース３１２の追加は、内部導体２０６の剛性を増やす役目を果たして、保護シースの働きもし、それによって、内部導体２０６を過酷な環境から保護する。さらに、内部導体シース３１２によって形成される保護シースによって内部導体２０６を完全に囲むことで、大きな表面積を与え、内部導体２０６と内部導体シース３１２との間の良好な電気的接触を保証する。
【００５０】
図３Ｃに示される以下のステップにおいて、外側スリーブ２０４が、内部導体２０６の上及び露出された同軸編組２１０の上に摺動される。別の実施形態（図示せず）において、内側スリーブ２１２は、図３Ａに示される２つの個々の部品が２つの個々の部品の同一の機能性及び特徴を示す単一の部品を形成するように、外側スリーブ２０４に一体化されてもよい。図３Ｂは、同軸編組２１０の下であるが内側誘電材料２２０の上に設置される内側スリーブ２１２を示す。内側スリーブ２１２は、外側スリーブ２０４に連結されてもよく、または連結されなくてもよい。
【００５１】
図３Ｃにおいて、外側スリーブ２０４は、露出された同軸編組２１０の上に設置されて示され、外側絶縁ジャケット２０８の一部の上に延在してもよく、または延在しなくてもよい。最初のステップにおいて、図３Ｃを参照すると、外側スリーブ２０４は１つまたは複数の圧着接続によって同軸ケーブル２０２に固定され、少なくとも１つの第１の圧着接続２１６が、露出された同軸編組２１０及び内側スリーブ２１２の上に設置されて、たとえば、同軸ケーブル２０２と外側スリーブ２０４との間に確実な機械的連結を作製し、同軸編組２１０と外側スリーブ２０４との間に導電路を作製する。接着剤、シーラント、またはその他の種類の結合材料が、外側スリーブ２０４を同軸ケーブル２０２にさらに固定するために適用されてもよく、または適用されなくてもよい。
【００５２】
なお、いくつかの実施形態において、外側スリーブ２０４は、露出された同軸編組２１０を越えて延在する必要はない。特定の実施形態（図示せず）において、露出同軸編組２１０及び内側誘電材料２２０は、外側スリーブ２０４の全長を通して延在してもよい。本実施形態において、外側スリーブ２０４の内径は、名目上、同軸編組２１０外径と同じでもよく、または、同軸編組２１０の外径よりわずかにより大きくてもよい。内側スリーブ２１２は、本実施形態において、または上述の実施形態のうちのいずれかにおいて、使用されてもよく、または使用されなくてもよい。さらに別の実施形態において、同軸編組２１０は、外側スリーブ２０４の全長を延在させてもよいが、内側誘電材料２２０は、そうしなくてもよい。図３に示される実施形態のこれらの特定の変化、すまわち、外側スリーブ２０４内の同軸編組２１０及び内側誘電材料２２０の長さの変化は、場合によっては好ましいことがある。
【００５３】
完全に組み立てられた無線周波数プローブが図３Ｃに示され、それは、同軸編組２１０及び外側絶縁ジャケット２０８に確実に締結された外側スリーブ２０４、ならびに、内部導体シース３１２に完全に収容された内部導体２０６を含む。同軸編組２１０及び内側誘電材料２２０が外側スリーブ２０４の端部まで延在していない場合、内部導体シース３１２の外径と外側スリーブ２０４の内径との間に形成される空隙キャビティは、誘電材料、絶縁材料、またはシール材料で、完全にまたは部分的に満たされてもよく、または満たされなくてもよい。さらに、図３に示されるプローブアセンブリの形状、特に、外側スリーブ２０４の内径、内部導体シース３１２の外径、及び（存在する場合）それによって囲まれる領域に含まれる誘電材料、絶縁材料、またはシール材料の選択は、アンテナプローブ及びケーブルアセンブリが使用されるシステムのインピーダンスに一致するように選択しなければならない。１つの実施形態において、５０オームのインピーダンスが使用されるが、システムの設計仕様に適合するような任意のインピーダンスが使用されてもよい。
【００５４】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明による無線周波数プローブの特定の実施形態の追加の詳細を示す。実施形態は、同軸ケーブル４０２、外部シール部品４０４、外側スリーブ４０６、露出された同軸外側編組４０８、内側スリーブ４１０、シールまたは粘着剤４１２、嵌合部品４１４及び４１６、ならびに内部導体４１８を含む。外部シール部品４０４は使用されてもよく、または使用されなくてもよい。１つの実施形態において、外部シール部品４０４は、熱収縮管、シールテープ、または同軸ケーブル４０２及び外側スリーブ４０６のまわりでシールを形成するためのその他の好適な部品である。外部シール部品４０４は、熱伝達を容易にしてもよく、または容易にしなくてもよい。内部シールまたは粘着剤４１２は、使用されてもよく、または使用されなくてもよい。１つの実施形態において、内部シールまたは粘着剤４１２は、一液型または多液型エポキシー、シリコーン、ポリマー、あるいは同様の材料でもよく、同軸ケーブル（図示せず）の内部導体と内部導体４１８との間の遷移の強度及び安定性を向上させるために使用されてもよい。
【００５５】
２つの嵌合部品４１４及び４１６からなるインターフェースも示され、それは無線周波数プローブの測定システムへの連結を可能にする。１つの実施形態において、嵌合部品４１４及び４１６は、従来の圧縮嵌めを形成してもよい。別の実施形態において、嵌合部品４１４及び４１６は、従来のねじ嵌めを形成してもよい。さらに別の実施形態において、嵌合部品４１４及び４１６は、まったくねじ切きされなくてもよいが、任意の数の従来の手段を使用して、確実な連結を可能にする。さらに別の実施形態において、嵌合部品４１４及び４１６は、まったく使用されなくてもよく、外側スリーブ４０６は、はんだ付け、溶接、または任意のその他の手段によって表面４２０に固定されてもよい。
【００５６】
１つの実施形態において、嵌合部品４１６は、面４２０などの測定システムに、恒久的に固定されてもよい。嵌合部品４１４は、外側スリーブ４０６のまわりを自由に回転することを可能にしてもよい。また、フランジ、金環（たとえば従来の圧縮嵌めによる）、またはその他の堅固に取り付けられる止め具は、外側スリーブ４０６に取り付けられてもよく、または、受け側嵌合部品４１６に一体化されてもよく、正しいアンテナの位置合わせ及び挿入深さを保証する。別の実施形態において、嵌合部品４１６は、２つの異なる直径の貫通穴を含み、内部止め具を提供してもよい。そのような特徴の組み込みは、不正確なアンテナ取付け、または不適切な連結の強化により誘発されるエラーを防止する。そのようなエラーは、単純なねじ連結のみの使用では、容易に避けられない。さらに、嵌合部品４１４を外側スリーブ４０６のまわりで自由に回転させることにより、プローブの取りはずし及び取付けの間の、外側スリーブ４０６及び同軸ケーブル４０２の回転を防止する。
【００５７】
図５Ａは、外側絶縁ジャケット５０２、同軸編組５０６、第１及び第２のアダプターリング５０４及び５１６、外側スリーブ５０８、内部導体シース５１０、内部導体５１２を含む、一体型の補助センサー５１４を有するプローブであり、ここで、一体型の補助センサー５１４は内部導体５１２に巻きつけられて、内部導体シース５１０内に含まれる。一体型の補助センサー５１４は、任意の種類のセンサーでもよい。図５Ｂは、一体型の補助センサーは有しないが、第１及び第２のアダプターリング５０４及び５１６を有する、同様のプローブを示す。内部導体５１２に補助センサー５１４を巻きつけることは、内部導体シース５１０との密着かつ連続的な接触を保証し、機械的剛性及び嵌合いを向上させる。内部導体５１２に巻きつけられるように補助センサー５１４は示されるが、補助センサー５１４が内部導体５１２の近くに配設されるその他の実施形態が可能である。
【００５８】
一体型温度センサーを有する無線周波数プローブが、図６Ａに示される。プローブは、無線周波数信号の送受信、及び、プローブのチップの近くでの温度測定が可能である。プローブは、同軸ケーブル６０２、同軸編組６１８の露出部分と電気的接触する外側スリーブ６０４、一連の同心スペーサリング６０６及び６０８、絶縁被覆６１０、熱電対またはその他のセンサーなどの補助センサー６１２、内部導体６１４、ならびに内部導体シース６１６を含む。
【００５９】
同心スペーサリング６０６及び６０８は、必要でもよく、または必要でなくてもよい。同心スペーサリング６０６及び６０８は、同軸ケーブル６０２から、同軸編組６１８より大きい内径の外側スリーブ６０４への遷移を可能にし、同時に、同軸編組６１８と外側スリーブ６０４との間の電気的接触を引き続き維持する。さらに、同心外側スペーサリング６０８は、補助センサー絶縁シース６１０及び補助センサー６１２が通過することを可能にするスリットを含む。１つまたは複数の補助センサー６１２は、図６Ａに示される無線周波数プローブにこのように一体化されてもよい。同心スペーサリング６０６及び６０８の直径及び厚さは、同軸編組６１８の外径から、外側スリーブ６０４の内径への必要な遷移を形成するように、好適に選択されてもよい。いくつかの実施形態において、１つのスペーサリングのみ必要でもよく、他の実施形態において、スペーサリングが必要でなくてもよい。
【００６０】
図６Ａに示される実施形態において、同心内側スペーサリング６０６は、同軸編組６１８上に圧着される。図３の内側スリーブ２１２などの、編組の下の内側スリーブは描かれておらず、それは必要でもよく、または必要でなくてもよい。同心外側スペーサリング６０８は、補助センサー絶縁シース６１０が通過することを可能にするスリットを含む。外側スリーブ６０４は、同心外側スペーサリング６０８に圧着されて示される。
【００６１】
金属補助センサー６１２（１つの実施形態における熱電対またはＲＴＤシース、特定の例では０．１２５インチ〜０．０．１インチの外側シース径を有するＫ型熱電対など）と同軸編組６１８または外側スリーブ６０４との間の電気的接触を防止するために、補助センサー絶縁シース６１０が使用される。補助センサー絶縁シース６１０は、従来の熱収縮チューブ、繊維ガラスウール、ポリマーコーティング、または任意のその他の好適な絶縁材料でもよい。
【００６２】
補助センサー６１２は、任意の型の熱電対の熱電対線（図示せず）を含む単一のシースを含んでもよく、好ましい型はＫ型であり、好ましいシース材料はインコネル（または、任意の好適な合金）であるが、任意の型の適切な熱電対及びシースが使用されてもよい。１つの実施形態において、補助センサー６１２の直径は、０．０１から０．０６２インチにわたるが、その他の場合、より大きくてもよく、またはより小さくてもよい。そのようなセンサーの例は、Ｏｍｅｇａによって販売されるＫＭＱＸＬ−０２０−１２熱電対であるが、同様の設計の任意の好適な熱電対が使用されてもよい。別の実施形態において、補助センサー６１２は、ＲＴＤセンサー、サーミスタ、圧力センシング素子、歪ゲージ、または任意のその他の補助センサーである。
【００６３】
補助センサー６１２は、内部導体シース６１６内に含まれる内部導体６１４に巻きつけられてもよい。補助センサー６１２は、内部導体シース６１６の端部、または、内部導体シース６１６内の任意の所望の中間位置まで延在してもよい。熱電対またはＲＴＤの場合、補助センサー６１２のセンシング接点または位置は、補助センサー６１２の先端または端部、あるいは、任意のその他の好ましい位置にある。一方もしくは両方の端部またはいくつかの中間位置での圧着、あるいは、接着剤、はんだ、鑞付け、またはその他の好適な手段などによるその他の機械的または化学的手段によって、補助センサー６１２、内部導体６１４及び内部導体シース６１６は接合されてもよい。内部導体シース６１６は、内部導体シース６１６と補助センサー６１２と内部導体６１４との間の結合を強化するための材料で、完全にまたは部分的に満たしてもよく、または満たさなくてもよい。
【００６４】
別の実施形態において、補助センサー６１２は、内部導体シース６１６内に含まれる必要はないが、内部導体シース６１６の外面に巻きつけられてもよく、または、内部導体シース６１６と平行に伸びてもよい。さらに別の実施形態において、補助センサー６１２は、内部導体６１４または内部導体シース６１６とまったく接触していなくてもよいが、外側スリーブ６０４の内面に沿った任意の位置に取り付けられてもよい。外側スリーブ６０４の内面に沿ってまたは内面から延在して補助センサー６１２が設置される場合、補助センサー絶縁シース６１０及び同心スペーサリング６０６及び６０８は必要でなくてもよく、それによって、システムは簡略化される。
【００６５】
アンテナアセンブリから延在する補助センサー６１２の端部は、１つの実施形態において、任意の種類の好適なコネクタまたはケーブルアセンブリ（図示せず）に連結されてもよい。別の実施形態において、補助センサー６１２に連結されるケーブルは、一体型の補助センサーを形成するために、同軸ケーブル６０２に巻きつけられてもよく、同軸ケーブルアセンブリ（これも図示せず）または複数導体ケーブルが使用されてもよい。
【００６６】
外側スリーブ６０４は、露出された同軸編組６１８より延在してもよく、または延在しなくてもよい。１つの実施形態において、外側スリーブ６０４は露出された同軸編組６１８を越えて延在してもよく、同軸ケーブル６０２に機械的または化学的に締結または接着されてもよい。熱収縮またはその他の種類のシール材料は、外側スリーブ６０４と同軸ケーブル６０２（図示せず）との間の連結をシールするために使用されてもよい。
【００６７】
さらに別の実施形態において、補助センサー６１２は、外側スリーブ６０４の側面に設置される穴を通って、外側スリーブ６０４から出てもよく、その場合、同心スペーサリング６０６及び６０８は、必要でもよく、または必要でなくてもよい。穴は、シール剤でシールされてもよく、またはシールされなくてもよい、あるいは、熱収縮管またはその他の同様の被覆などによって覆われてもよく、または覆われなくてもよい。
【００６８】
図６Ｂは、補助センサー６１２が内部導体シース６１６の端部から延在する別の実施形態を示す。さらに別の実施形態が図６Ｃに示され、ここで、補助センサー６１２は、内部導体シース６１６の端部から延在する抵抗温度検知器（ＲＴＤ）または同様のセンサーである。補助センサー６１２は、熱電対またはＲＴＤである必要はまったくないが、光ファイバーまたはプローブを含む、任意の種類のセンシング素子でもよい。
【００６９】
一体型の温度センシング素子を有する無線周波数プローブを備える重要部品の分解図が、図７に示される。部品は、露出された内部導体６１４及び露出された同軸編組６１８を有する同軸ケーブル６０２、内部導体６１４のまわりで巻き取られた補助センサー６１２、圧着支持６０５、同心内側スペーサリング６０６及び同心外側スペーサリング６０８、外側スリーブ６０４、及び内部導体シース６１６を含む。特定の設計及び用途に応じて、図７に示されるすべての部品が必要というわけではない。たとえば、圧着支持６０５及び同心スペーサリング６０６または６０８は、必要でなくてもよい。
【００７０】
同心外側スペーサリング６０８は、補助センサー６１２が外側スリーブ６０４の外部を貫通することを可能にするスリットを含む追加の詳細を示す。補助センサー６１２の電気的な絶縁は、補助センサー絶縁シース６１０によって提供される。止めねじ、または、同心スペーサリング６０６及び６０８を確実に連結し、同軸ケーブルの同軸編組６１８と同心スペーサリング６０８及び６０６との間の良好な電気的接触を保証するために使用される一組のねじまたはその他の好適な締結具（図示せず）のために使用されてもよい小さい穴も、同心外側スペーサリング６０８に示される。圧着接続、はんだまたは鑞付け連結、あるいはその他の機械的または化学的なもの（接着剤、シーラント）を含む任意の種類の連結は、露出された同軸編組６１８または同軸ケーブル６０２に外側スリーブ６０４を接合するために使用されてもよい。圧着支持６０５は使用されてもよく、または使用されなくてもよい。
【００７１】
しかし、内部導体６１４及び補助センサー６１２は、内部導体６１４が内部導体シース６１６の中で補助センサー６１２に巻きつけられるように、逆にされていいてもよいことに注意しなければならない。別の実施形態において、内部導体６１４及び補助センサー６１２はどちらも、互いのまわりにねじられてもよい。追加の補助センサーはこのように互いにねじられてもよく、内部導体シース６１６に収容されてもよい。１つの実施形態において、異なる種類の補助センサー６１２が使用されてもよく、各補助センサー６１２は、内部導体シース６１６内で同一の長さを有してもよく、または有しなくてもよい。
【００７２】
補助センサー６１２または内部導体６１４によって占められない内部導体シース６１６内の空隙空間は、内部導体シース６１６の剛性及び機械的強度を改善するために、誘電材料、セラミック粉体、導電性材料などで満たされてもよく、または満たされなくてもよい。図６Ａに示される領域６０１への誘電材料、シーラント、スペーサリング、渦巻スペーサ、またはその他のパッキン材料の追加は、多数の利益をもたらす。第１に、追加の機械的かつ構造的安定性を提供し、外側スリーブ６０４内に補助センサー６１２及び内部導体６１４を含む内部導体シース６１６の位置を固定する。第２に、外側スリーブ６０４及び内部導体シース６１６からの、補助センサー絶縁シース６１０の追加の絶縁及びシールを提供することができる。異なる種類の材料が、領域６０１を詰めるまたは満たすために利用されてもよい。１つの例において、領域６０１の背面５％〜２５％は、シーラントまたはエポキシーで満たしてもよく（同軸ケーブル６０２に最も近い）、１つの実施形態において、残りの体積は高温繊維マット材料またはセラミックで満たされる。シーラントは、補助センサー絶縁シース６１０を所定の位置に固定してもよく、絶縁材料の摩耗または摩滅を防止し、液体、固体、またはガスの漏れを防止するための不透過性シールも形成する。
【００７３】
図８は、一体型のその他の型のセンサー８１２、８０４、８０８、８１０を有する、同軸ケーブル８０２に連結された無線周波数プローブを示し、それは外側スリーブ８１４または内部導体８１６の上または内側に示されるように設置されてもよく、または設置されなくてもよい。一体型のその他の型のセンサー８１２、８０４、８０８、８１０は、圧力センサー、温度センサー、光学センサー、ガス組成物センサー、膜またはダイアフラムセンサー、薄膜センサー、抵抗性または容量性センサー、あるいはその他の種類のセンシング装置などの、任意の種類の１つまたは複数のセンサーでもよい。
【００７４】
一体型温度センサーを有する２つの無線周波数プローブの性能が、図９に示される。図のデータは、ディーゼル粒子フィルターの反対側に設置される内部導体に取り付けられる一体型温度センサーを含む２つの無線周波数プローブで収集された。粒子フィルターは、ディーゼルバーナーの排気システムに設置された。比較のために、熱電対も粒子フィルターの上流で排気パイプに設置された。図９の温度曲線Ａは、粒子フィルターから上流の排気パイプで測定された排気温度に対応する。温度曲線Ｂ及びＣは、それぞれ、フィルターの入口及び出口の近くに取り付けられた一体型の温度センサーを有する無線周波数プローブからの温度の測定に対応する。いずれの場合も、一体型の温度センサーを有する無線周波数プローブの温度応答は、点Ａで熱電対によって測定されるフィルターシステムの上流の排気ガス温度の変化を非常によく追跡する。しかし、点Ａと粒子フィルターとの間での排気システムからの熱損失のために、温度Ｂ及びＣはＡより低くなる。
【００７５】
図１０は、一方は温度センサーがなく（Ｄ）、他方は一体型温度センサーを有する（Ｅ）、２つの同一のアンテナプローブに対応する無線周波数送信信号（Ｓ１２）共振曲線の比較を示す。一体型温度センサーの追加による、プローブＤ及びＥの無線周波数性能における大きな差はない（共振曲線での平均で０．３５％より小さい）。また、同様の測定値が、反射（Ｓ１１またはＳ２２）で伝えられてもよい。
【００７６】
アンテナからの変動を最小化し、単純さを提供するために、ＲＦ電子機器の一部は、アンテナに組み込むことができる。図１１は、アンテナの概略図を示し、ここで、ＶＣＯまたはＲＦ信号の発生源または検出器は、アンテナ本体の内部に配置され、それゆえ、製作後はＲＦ電子機器とアンテナとの間の任意の連結が排除される。図１１において、アンテナ１１１０の一端及びアンテナの接地電極１１２０が示される。ＲＦ素子（発生源または検出器）１１３０は、コネクタ１１６０によって接地電極１１２０に接地され、導管１１５０を介して、ＲＦ素子１１３０に電力及び制御を与える外側の電子箱１１４０に連結される。ＲＦ素子１１３０は、アンテナ１１１０及び接地電極１１２０の両方に内部で連結される（原則としてではあるが、両方の電極がアンテナとして働く）。図１１がＲＦの発生源を示すが、その代わりに、ＲＦの検出器または組み合わせた送信器と検出器である可能性がある。アンテナアセンブリは、（温度などの）電子機器に損害を与える可能性がある環境から離してＲＦ電子機器を設置するために十分長くすることができる。
【００７７】
図１２Ａは、アンテナアセンブリの内部の設置されるアンテナ及び信号発生器及び追加のＲＦ電子機器が表面実装される概略図を示す。アンテナ及びその他の素子を表面実装する利点は、製造コストの削減、ならびに非常に再現性のあるアンテナを提供の両方である。必要に応じて、複数のアンテナ１２１０及び１２２０をユニット１２６０に配置することができる。たとえば、アンテナ１２１０、１２２０は、ストリップ線技術を使用して、あるいは、ＰＣボード１２４０または微細加工技術を使用して製造できる代替面上に作製することができる。必要に応じて、厳しい許容値を有する複雑なアンテナ１２１０を使用することができる。ＲＦ電子機器１２３０は、温度などの電子機器に悪い影響を与える可能性がある環境から切り離すように、ＰＣボード１２４０上に取り付けることができる。
【００７８】
図１２Ａは、２つのアンテナ１２１０及び１２２０が同一のユニットに配置される（それゆえ、単一のユニット１２６０を使用してＳ１１及びＳ２１信号の両方を測定することができる）概略図を示す。１番目を送信アンテナとし、同時に、２番目を受信アンテナとすることができる。あるいは、それらは両方とも、発射した（受け取った）波の特性を調整するための、異なる位相を有する送信（または受信）アンテナとすることができる。透過及び反射を測定する柔軟性を維持しながら、多数の部品を削減することができる。ＲＦ電子機器１２３０は、ＲＦを生成するための能力、ならびに、送信アンテナへの反射信号または第２のアンテナへ送信された信号を検出するためのセンシング能力の両方を有する。外側の電子機器箱ユニット１２８５は、ユニット１２６０の外側に配置されて、コネクタ１２７０によってＲＦ電子機器１２３０に連結される。
【００７９】
保護を提供するために、アンテナアセンブリは、アンテナの構成要素である可能性がある誘電材料（セラミック、高温用途のためのアルミナ、または低温用途のための有機物など）から作製されるシースによって囲むことができ、あるいは、それは外部ユニットである可能性がある。外部ユニットである場合、誘電シースを交換することなく、アンテナ素子及びＲＦ電子機器を置き換えることが簡単である可能性がある。ＲＦ素子の電力及び制御ユニットは、アンテナアセンブリの外側に設置することができる。
【００８０】
代替のアセンブリが、図１２Ｂに示される。第２のアンテナの代わりに、第２の電極としての役目を果たす中空の導電管１２８０がある。第２の中空管によるアンテナ素子１２１０の置き換えなどの利点を提供することができる、多数の配置が存在する。ＲＦ電子機器１２３０は、素子１２９０（図１２Ａに図示せず）によってアンテナ接地点に接地される。
【００８１】
図１１〜１２に記載される実施形態の１つの利点は、アンテナの外側の同軸素子の除去であり、コストを削減し、信頼性を増加させる。
【００８２】
アンテナ上にＲＦ電子機器を含むことに加えて、無線連通技術を使用して、アセンブリと外部ユニットとの間の通信を含むことが可能である。このようにして、アンテナは、外部世界への電気的接続の必要性なしに、自給自足できる。この場合、アンテナアセンブリは電源を含む必要があり、それはバッテリである可能性がある。いくつかの処理は、アンテナアセンブリ上のプロセッサを使用して、データを管理することが必要とされる。
【００８３】
図１１及び１２の説明は、アンテナアセンブリ上にその他のセンサーを一体化することと互換性がある。ダイポール状アンテナが記載されるが、それらをループまたは一連のループに置き換えることが可能である。また、フェーズドアレイアンテナを作製するために、複数の導電素子を有することが可能である。さらに、アンテナは、動作周波数、放出／受信ＲＦエネルギーの指向性を調整するための誘電体素子を有する誘電体アンテナでもよい。（たとえば電気的障害、温度、または腐食環境のために）従来の導電アンテナが適切ではない可能性がある環境で使用される可能性があるため、誘電体アンテナは魅力的である。誘電体アンテナはマイクロストリップ線路から給電される可能性があり、電気素子及び誘電体素子が取り付けられた表面で製造される可能性がある。
【００８４】
図１３は、補助センサー６１２が無線周波数測定プローブに一体化される、さらなる実施形態を示す。同軸ケーブル６０２は、外側スリーブ６０４に取り付けられてもよく、それによって、同軸編組６１８は、圧着接続、はんだ接続、圧縮接続、または任意のその他の好適な手段によって、外側スリーブ６０４と電気的接触する。同軸ケーブル６０２は、同軸ケーブルである必要はないが、１つの例において、ツイストペアなどの任意のケーブルでもよく、それは外側スリーブ６０４と電気的接触する第１の導体、及び内部導体６１４を形成する第２の導体で終端させてもよい。
【００８５】
同心スペーサリング６０８は、使用されてもよく、または使用されなくてもよい。同心スペーサリング６０８が使用される場合、線または導体１３０２が通過することを可能にする通路１３０６を含んでもよく、または含まなくてもよい。通路１３０６は、互いから、そして外側スリーブ６０４から、そして同軸編組６１８からの線または導体１３０２を絶縁するための絶縁材料を含んでもよい。
【００８６】
図１３に示される無線周波数プローブは、補助センサー６１２を含んでもよく、それは内部導体６１４と直接、電気的接触してもよい。１つの実施形態において、内部導体６１４は、補助センサー６１２のまわりに巻き取られてもよい。補助センサー６１２のまわりの内部導体６１４の巻取りの数は、２つの部品の電気的及び機械的結合の程度または強度を制御するために使用されてもよい。別の実施形態において、内部導体６１４は、補助センサー６１２のまわりに巻き取られなくてもよく、補助センサー６１２と電気的接触してもよく、またはしなくてもよい。
【００８７】
内部導体シース６１６は使用されてもよく、または使用されなくてもよく、さらに、補助センサー６１２に沿って全長を伸ばしてもよく、または伸ばさなくてもよい。１つの実施形態において、内部導体シース６１６と、補助センサー６１２と、内部導体６１４との間の領域は、絶縁または導電性材料などのいくつかの材料で満たされてもよく、または満たされなくてもよい。１つの実施形態において、内部導体６１４は、内部導体シース６１６と電気的接触してもよいが、補助センサー６１２と電気的接触してなくてもよい。さらに別の実施形態において、上述の３つの素子はすべて、電気的接触してもよい。内部導体シース６１６は導電性であってもよく、または導電性でなくてもよい。１つの実施形態において、内部導体シース６１６は、ステンレス鋼またはインコネルなどの金属でもよい。別の実施形態において、内部導体シース６１６は、セラミック、ガラス、またはプラスチック、または任意のその他の材料でもよい。
【００８８】
補助センサー６１２が導電内部導体シースの外側にあるとき、補助センサー６１２及び導体１３０２が、ＲＦエネルギーをキャビティから引き出し、システムの外側に潜在的に照射するアンテナの働きをすることは可能である。ＲＦエネルギーがシステムから漏れることを防止することが望ましい。通路１３０６を通して放射が漏れることを防止するために、容量性素子、容量性フィードスルー、または磁気素子（フェライトまたはその他のＥＭＩコアなど）を使用することが可能である。
【００８９】
１つの例示的な実施形態において、補助センサー６１２は、抵抗温度検知器（ＲＴＤ）またはサーミスタでもよいが、任意のセンサーでもよい。補助センサー６１２の詳細は図１３に示され、センシング素子１３１２を含むケーシング１３１４から延在する１つまたは複数の導体１３０２を示す。１つの実施形態において、センシング素子１３１２は、２００オームのプラチナＲＴＤでもよいが、熱電対接合、圧電素子、歪ゲージ、または任意のその他のセンシング素子を含む、任意のセンシング素子でもよい。
【００９０】
１つまたは複数の導体１３０２は、検知された信号の送信、または電力の提供、または電力の提供及びセンシング素子１３１２からの信号の検知を行うために使用されてもよい。任意の数の導体１３０２が使用されてもよい。導体１３０２は、センシング素子１３１２を、図示されていない、信号整形回路または測定回路、チップ、あるいは機器に連結してもよい。ＲＴＤまたは熱電対の場合、導体１３０２は、１つの例において、Ｍａｘｉｍによって製造される熱電対またはＲＴＤチップなどの集積回路チップに連結されてもよいが、任意の好適なチップまたは回路を、検知された信号を処理及び解釈するために使用してもよい。
【００９１】
内部導体シース６１６が使用される場合、導体１３０２は内部導体シース６１６を通過してもよくて、通路１３０８によって内部導体シース６１６から電気的に絶縁されてもよい。導体１３０２は、線ジャケットまたはスリーブ（図示せず）などの電気的絶縁を含んでもよく、または含まなくてもよい。外側スリーブ６０４内の領域１３０４は、エポキシー、シーラント、埋込用樹脂、誘電材料、セラミックまたはガラスディスク、粉体、高温マット材料などで、完全にまたは部分的に、満たされてもよく、または満たされなくてもよい。１つの例示的な実施形態において、領域１３０４の同軸ケーブル６０２に接する背面３０％は、導体１３０２を完全に内部に閉じ込めて、通路１３０８及び１３０６を満たすのに十分な高温エポキシー注封材料で満たされて、電気的絶縁、振動減衰、追加的支持、及び密封連結を提供してもよい。領域１３０４の残り７０％は、高温マット材料を含んでもよいが、用途に応じて、任意の比率及び任意の種類の材料を使用してもよい。
【００９２】
別の実施形態において、内部導体シース６１６は、外側スリーブ６０４と同一の長さで、補助センサー６１２の上に伸長してもよい。内部導体６１４は、内部導体シース６１６によって覆われる長さの上を、補助センサー６１２のまわりでのみ巻き取られてもよい。本実施形態において、補助センサー６１２の全長は、外側スリーブ６０４を越えて露出され、測定感度または応答時間を改善する。内部導体６１４は、補助センサー６１２と直接、電気的接触してもよく、それによって、補助センサー６１２の長さに沿ってＲＦ信号を直接送信または受信する。
【００９３】
図１３に開示されるシステムは、多数の利点、特に内部導体６１４と補助センサー６１２または内部導体シース６１６との間の高品質な連結を有する。さらに、マット材料、埋込用樹脂などで完全にまたは部分的に領域１３０４を満たすことで、堅牢で耐久性のあるアセンブリを提供する。通路１３０８及び１３０６は、同軸ケーブル６０２及び外側スリーブ６０４及び内部導体シース６１６からの、導体１３０２の電気的な絶縁を可能にする。通路１３０６及び１３０８は、穴、スリット、または任意の好適な通路でもよい。任意の数の導体１３０２が使用されてもよく、二線式、三線式、または四線式ＲＴＤ、あるいは任意のその他の種類のセンサーでもよい。
【００９４】
外側スリーブ６０４は、フィルターまたは触媒ハウジングあるいは導管などの、導電キャビティ壁とさらに接触してもよいが、任意の壁または表面と接触してもよい。別の実施例において、外側スリーブ６０４は、任意の表面と接触しなくてもよい。内部導体シース６１６は、端部でシールまたは終端されてもよくまたはシールまたは終端されなくてもよく、補助センサー６１２は、内部導体シース６１６から突出してもよくまたは突出しなくてもよい。内部導体シース６１６は、圧着、摩擦嵌合、はんだ、接着剤、または任意のその他の好適な手段によって、補助センサー６１２及び内部導体６１４に連結されてもよく、または連結されなくてもよい。
【００９５】
ここで、一体型の１つまたは複数の補助センサーを有する無線周波数プローブの運用が、図１を参照して記載される。１つの運用方法において、無線周波数制御ユニット１０２は、単一の周波数または複数の周波数で無線周波数信号を生成して、１つまたは複数の無線周波数プローブ１０６に送信する。１つまたは複数の無線周波数プローブ１０６は、１つまたは複数の周波数で１つまたは複数の無線周波数信号を受信してもよく、受信した信号をケーブル１１０によって無線周波数制御ユニット１０２へ送り戻してもよい。信号は、マイクロ波共振キャビティ１０８または自由空間で、送信されてもよく、または受信されてもよい。
【００９６】
無線周波数制御ユニット１０２は、一体型のセンシング及び処理用電子機器を含み、無線周波数プローブ１０６に一体化された１つまたは複数の補助センサーから受信された信号を監視してもよい。１つの例において、補助センサー５１４は温度センサーであり、それは検知された温度に比例する信号を、ケーブル１１０を介して無線周波数制御ユニット１０２に送信するが、任意の検知されたパラメータが監視及び送信されてもよい。ケーブル１１０は、複数導体ケーブルアセンブリまたは配線用ハーネスでもよい。
【００９７】
別の実施形態において、無線周波数制御ユニット１０２は、１つまたは複数の補助検知された値とともに無線周波数プローブ（無線周波数信号）から受信される測定値または信号を処理する。無線周波数信号は、無線周波数プローブ１０６からの１つまたは複数の補助検知された値に基づいて、無線周波数制御ユニット１０２によって、補正率による無線周波数信号の増大または分割など、調整または修正されてもよい。任意の種類の信号修正が適用されてもよい。
【００９８】
１つの実施形態において、１つまたは複数の無線周波数信号パラメータは、品質因子、振幅、周波数、周波数偏移、位相、あるいは上述のパラメータのうちの１つまたは複数のうちのいくつかの導関数からなる群から計算されてもよい。無線周波数信号は共振してもよく、または共振しなくてもよい。共振する場合、１つまたは複数の共振モードが監視されてもよい。平均、メジアン、モード、標準偏差、または任意のその他のパラメータなどの、パラメータの追加の統計も計算されてもよい。
【００９９】
無線周波数制御ユニット１０２は、無線周波数パラメータまたは統計データのうちの１つまたは複数を、温度、圧力、流れ、湿度測定値、ガス組成物測定値などの１つまたは複数の補助センサー値に基づいて修正してもよい。ＲＦ信号または計算されたパラメータへの修正は、一変数または多変数方程式、変換関数、換算係数、参照用テーブルなどを介してでもよい。修正は、無線周波数制御ユニット１０２に含まれるコンピュータ可読記憶媒体に含まれる命令、アルゴリズムなどによって実行されてもよく、無線周波数制御ユニット１０２に配設されるプロセッサによって実行されてもよい。未処理または修正された無線周波数及び補助検知された信号の出力は、ケーブルまたは無線通信技術によって、プロセス制御ユニット１０４に送信または通信されてもよい。プロセス制御ユニット１０４は使用されてもよくまたは使用されなくてもよく、そして、分離されていてもよくまたは分離されていなくてもよいが、無線周波数制御ユニット１０２に一体化されてもよく、またはその逆でもよい。
【０１００】
１つの例示的な実施形態において、計算されたＲＦ信号パラメータは、以下の形式の最終値を計算するために、無線周波数プローブ１０６に一体化される補助センサー測定値から決定される少なくとも１つの追加変数を含む多変数方程式によって修正される。
最終値＝ｆ（ＲＦパラメータ，補助センサー値）
ここで、最終値は、ＲＦプローブから入手されるＲＦパラメータ及び補助センサーによって入手される値の関数である。
【０１０１】
１つの特定の実施形態において、式は以下でもよい。
最終値＝（ＲＦパラメータ）（Ａ）＋（補助センサー値）（Ｂ）
しかし、任意の数の追加の補助センサー値または測定値及びＲＦパラメータが使用されてもよく、式は、一次または高次、あるいは任意の形式（指数関数、対数関数、三角関数）でもよい。変数Ａ及びＢは、定数でもよく、または、参照用テーブルまたはその他の手段から得られてもよい。別の実施例において、任意の数の定数またはその他の変数が使用されてもよい。１つの例において、最終値は、粒子フィルター上のすすまたは灰レベル、あるいは、触媒に吸着される気相成分の量であるが、任意の最終値でもよい。別の実施形態において、補助センサー値は、無線周波数プローブ１０６に一体化されていないセンサーから得られてもよいが、好ましい実施形態において、少なくとも１つの補助センサー測定値は、無線周波数プローブ１０６に一体化された少なくとも１つの補助センサーから受信される。
【０１０２】
無線周波数制御ユニット１０２によって決定される最終値は、無線周波数制御ユニット１０２に保存されてもよく、または、処理の停止または開始、警報の起動、あるいはいくつかのその他の動作などの動作を開始するために使用されてもよい。
【０１０３】
別の運用方法において、無線周波数制御ユニット１０２は、一体化された少なくとも１つの補助センサー６１２（図６参照）を含む無線周波数プローブの信頼性またはオンボード診断、チェックを行い、無線周波数送信または受信が正確に機能しているかどうか、または、補助センサーが正確に機能しているかどうかを判定する。１つの例において、信頼性チェックまたは自己診断は、センサーまたはアンテナが故障したかどうかを判定する。信頼性チェックは、既知の定常状態（標準状態）で、または、過渡応答または信号の挙動の変化を監視することによって実行される。ＲＦ送信または検出機能の場合、信頼性チェックは、信号強度または振幅、電力、周波数、位相、あるいはそれらのいくつかの導関数が、制限値外または許容可能な制限値であるかどうかを判定してもよい。同じ方法が、補助的な第２のセンサー値に適用されてもよく、それは既知の標準状態または無線周波数プローブ１０６に一体化されていない外部センサーと比較されてもよい。
【０１０４】
１つの例において、無線周波数プローブ１０６に一体化される補助温度センサーなどの場合、信頼性チェックは、センサーによる抵抗値の測定、センサー測定値の妥当と思われる周囲条件などの基準状態との比較、または、いくつかの摂動に対するセンサーの過渡応答の監視、または、既知の第２または第３のセンサーからの値との温度値の比較を含んでもよい。任意のその他の測定パラメータまたは補助センサーは、このようにして、無線周波数制御ユニット１０２によって診断されてもよい。
【０１０５】
本明細書に開示されるシステム及び方法の利点は、同一のプローブアセンブリから１つまたは複数の追加の補助測定値を伝えることが可能なプローブからの、非常に堅牢かつ反復可能なＲＦ測定値を含む。別の利点は、同一のプローブに一体化される１つまたは複数の補助センサーの測定値、ならびにプローブ自己診断に基づくＲＦ信号の補正または修正を含む。
【０１０６】
本開示で引用される例の多くは、粒子フィルター、触媒システム、及びその他の排気制御装置に関連するが、本機器は、任意の数の用途において、無線周波数プローブが使用されてもよい任意の種類のシステムに適用されてもよい。さらに、プローブが同軸型ケーブルに関して記載されたが、ツイストペアなどのその他の型のケーブルも使用されてもよい。
【０１０７】
上記の説明は多くの特異性を含むが、これは任意の実施形態の範囲を制限するものとして解釈すべきではなく、それらの現在の好ましい実施形態の事例として解釈すべきである。多くのその他の結果及び変化は、さまざまな実施形態の教示内で可能である。
【０１０８】
それゆえ、本発明の範囲は、上述の実施例ではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的等価物によって決定されなければならない。
下記は、本願当初に記載の発明である。
＜請求項１＞
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体を収容し、前記外側導電性スリーブを越えて延在する内部導体シースと
を備える、
無線周波数プローブシステム。
＜請求項２＞
前記内側誘電材料と前記導電性同軸編組との間に配設される導電性内側スリーブ
をさらに備える、
請求項１に記載のシステム。
＜請求項３＞
１つまたは複数の圧着接続をさらに備え、それによって、前記導電性外側スリーブが、前記同軸編組に接触するように機械的に圧縮される、
請求項１に記載のシステム。
＜請求項４＞
前記内部導体が、前記内側誘電材料、前記同軸編組、及び前記外側絶縁ジャケットよりさらに延在する、
請求項１に記載のシステム。
＜請求項５＞
前記内部導体シースが導電性材料を備える、
請求項１に記載のシステム。
＜請求項６＞
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の近くに配設される補助センサーと
を備える、
無線周波数プローブシステム。
＜請求項７＞
前記補助センサーが前記内部導体に巻きつけられる、
請求項６に記載のシステム。
＜請求項８＞
同心内側スペーサリングと同心外側スペーサリングとをさらに備え、
前記同心外側スペーサリングが、前記補助センサーが通過するか穴を備える、
請求項６に記載のシステム。
＜請求項９＞
前記補助センサーが温度センサーを備える、
請求項６に記載のシステム。
＜請求項１０＞
前記内部導体を収容する内部導体シースをさらに備える、
請求項６に記載のシステム。
＜請求項１１＞
前記補助センサーが、前記内部導体シースに配設される、
請求項１０に記載のシステム。
＜請求項１２＞
前記補助センサーが前記内部導体シースに巻きつけられる、
請求項１０に記載のシステム。
＜請求項１３＞
内側誘電材料によって囲まれる内部導体を有する同軸ケーブルであって、前記内側誘電材料が導電性同軸編組によって覆われ、前記導電性同軸編組が外側絶縁ジャケットによって覆われる、同軸ケーブルと、
前記同軸編組と直接、電気的接触する導電性外側スリーブと、
前記内部導体の近くに配設される補助センサーと、
前記補助センサーと通信する無線周波数制御ユニット、及び前記内部導体と通信するＲＦ受信器を備える機能と
を備える、
無線周波数測定システム。
＜請求項１４＞
プロセッサをさらに備え、
前記プロセッサが、前記内部導体及び前記補助センサーからの受信信号に基づいて、パラメータの最終値を計算する、
請求項１３に記載のシステム。
＜請求項１５＞
マイクロ波共振キャビティをさらに備え、
前記内部導体及び前記補助センサーが、前記マイクロ波共振キャビティ内に配設される、
請求項１４に記載のシステム。
＜請求項１６＞
前記パラメータが、粒子フィルター上のすすまたは灰レベルを備える、
請求項１５に記載のシステム。
＜請求項１７＞
前記補助センサーが温度センサーを備える、
請求項１３に記載のシステム。
＜請求項１８＞
無線周波数プローブによる１つより多いパラメータの監視方法であって、
無線周波数プローブで無線周波数信号を送信または受信することと、
無線周波数プローブに一体化されたセンサーによって少なくとも１つの追加のパラメータを監視することと
を含む、
方法。
＜請求項１９＞
前記１つの追加のパラメータが温度を備える、
請求項１８に記載の方法。
＜請求項２０＞
前記１つの追加のパラメータが、前記無線周波数信号を修正するために使用される、
請求項１９に記載の方法。
【図１】
0006644683.tif 000002
【図２（ａ）】
0006644683.tif 000003
【図２（ｂ）】
0006644683.tif 000004
【図２（ｃ）】
0006644683.tif 000005
【図２（ｄ）】
0006644683.tif 000006
【図３（ａ）】
0006644683.tif 000007
【図３（ｂ）】
0006644683.tif 000008
【図３（ｃ）】
0006644683.tif 000009
【図４（ａ）】
0006644683.tif 000010
【図４（ｂ）】
0006644683.tif 000011
【図５（ａ）】
0006644683.tif 000012
【図５（ｂ）】
0006644683.tif 000013
【図６Ａ】
0006644683.tif 000014
【図６Ｂ】
0006644683.tif 000015
【図６Ｃ】
0006644683.tif 000016
【図７】
0006644683.tif 000017
【図８】
0006644683.tif 000018
【図９】
0006644683.tif 000019
【図１０】
0006644683.tif 000020
【図１１】
0006644683.tif 000021
【図１２】
0006644683.tif 000022
【図１３】
0006644683.tif 000023