(57)【要約】【課題】発信周波数の揺らぎによる誤差のないマイクロ波濃度計を提供する。【解決手段】マイクロ波信号発振手段１からのマイクロ波信号Ｓを、被測定流体１Ａを流す測定パイプ４に対向して配置したマイクロ波信号送・受信手段５、７によって被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφを受信し、このマイクロ波信号Ｓφとマイクロ波信号Ｓの位相を変化させる位相シフト手段６によって位相シフトされたマイクロ波信号Ｓθとをマイクロ波信号混合手段８で混合し、このマイクロ波信号混合手段８から出力されたマイクロ波信号Ｍ２の波形パラメータを検出する波形パラメータ検出手段１０と、マイクロ波信号Ｓθを基準位相とし、前記波形パラメータ検出手段１０の出力から被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφのマイクロ波信号Ｓθに対する位相差φを求める位相検出濃度演算部１１とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定パイプ内を流れる被測定流体を伝播したマイクロ波信号の位相変化から被測定流体の濃度を測定するマイクロ波濃度測定装置において、
マイクロ波信号を発振する１つのマイクロ波信号発振手段と、
前記マイクロ波信号発振手段からの第１のマイクロ波信号を被測定流体に放射し、前記被測定流体を伝播したマイクロ波信号を受信する前記測定パイプに対向して配置された１対の送受信手段と、
前記第１のマイクロ波信号の位相を変化させる位相シフト手段と、
前記送受信手段で受信した第２のマイクロ波信号と前記位相シフト手段によって前記第１のマイクロ波信号を位相シフトして得られる第３のマイクロ波信号とを混合するマイクロ波信号混合手段と、
前記マイクロ波信号混合手段から出力されたマイクロ波信号の波形のパラメータを検出する波形パラメータ検出手段と、
前記波形パラメータ検出手段の出力から前記被測定流体を伝播した第２のマイクロ波信号と前記第３のマイクロ波信号の基準位相との位相差を求める位相差検出手段とを
備えたことを特徴とするマイクロ波濃度測定装置。
【請求項２】
前記マイクロ波信号混合手段は、前記第２のマイクロ波信号と前記第３マイクロ波信号とを加算によって混合し、
前記波形パラメータ検出手段は、前記マイクロ波信号混合手段における第３のマイクロ波信号から振幅を検出し、
前記位相差検出手段は、前記波形パラメータ検出手段で検出した振幅から、前記第２のマイクロ波信号と前記第３マイクロ波信号との位相差を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波濃度測定装置。
【請求項３】
前記マイクロ波信号混合手段は、前記第２のマイクロ波信号と前記第３のマイクロ波信号とを乗算によって混合し、
前記波形パラメータ検出手段は、前記マイクロ波信号混合手段における第３のマイクロ波信号から直流成分を検出し、
前記位相差検出手段は、前記波形パラメータ検出手段で検出した、前記第２のマイクロ波信号と前記第３マイクロ波信号との位相差により被測定流体の濃度を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波濃度測定装置。
【請求項４】
前記位相シフト手段は、前記第１のマイクロ波信号の位相を制御信号によって０°乃至３６０°の変化量を直線状に連続してシフトさせ、
前記位相差検出手段は、前記第１のマイクロ波信号の位相を０°乃至３６０°の変化量を直線状に連続してシフトさせる前記制御信号を前記位相シフト手段に入力し、前記制御信号と前記波形パラメータ検出手段の出力信号との位相差を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定流体中含まれる固形物・懸濁物質の濃度を測定するマイクロ波信号を用いたマイクロ波濃度測定装置に係り、特にその精度向上を図ることができるマイクロ波濃度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来マイクロ波信号を用いたマイクロ波濃度測定装置としては図９に記載されたものが知られている。この装置は、マイクロ波信号の位相が被測定流体における測定物質の濃度にほぼ比例した遅れを生じることから、マイクロ波信号の位相遅れを計測することによって濃度を計測するものである（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
以下、図９を用いてマイクロ波濃度測定装置による測定方法の概要について説明する。被測定流体１０１が流れる測定パイプ１１０に、互いに対向する送信アンテナ１１２と受信アンテナ１１４が取り付けられている。
【０００４】
水晶発振器等の基準発振器１１８からは分周器１２０を介してＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）シンセサイザ１２２及び１２４が接続されており、シンセサイザ１２２は後述のスイッチ１２６を介して、送信アンテナ１１２に接続されている。
【０００５】
基準発振器１１８から出力される高周波信号は、分周器１２０で分周された後、シンセサイザ１２２でフェイズロックされたｆ１ＧＨｚのマイクロ波信号として送信アンテナ１１２に送られ、送信アンテナ１１２からマイクロ波信号が送信される。
【０００６】
また、シンセサイザ１２４では、シンセサイザ１２２と非常に近い、ｆ２ＧＨｚのフェーズロックされた信号が出力される。
【０００７】
受信アンテナ１１４からの受信信号は、スイッチ１３０を介してミキサ（周波数変換器）１３２に入力されて、そこで、シンセサイザ１２４からの信号と混合され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３６を通ってΔｆ＝（ｆ１−ｆ２）Ｈｚの低周波信号に変換される。
【０００８】
この変換された低周波信号は、アンプ１４０及びコンパレータ１４４を介して位相差演算回路１４８に入力される。
【０００９】
コンパレータ１４４は、アンプ１４０から送られてくるΔｆＨｚの正弦波信号のゼロクロスを検出するコンパレータであり、これにより正弦波を矩形波に整形して、位相差演算回路１４８に送るものである。
【００１０】
位相差演算回路１４８は、デジタルシグナルプロセッサ等で構成され、基準発振器１１８からの信号をクロック信号とし、更に基準発信器１１８を分周器１５２で分周したものを基準信号ＲＦとしてコンパレータ１４４から入力されてくる測定信号Ｓと参照信号Ｒとの時間差を夫々スイッチ１２６とスイッチ１３０を切替て計数する。
【００１１】
即ち、シンセサイザ１２２から被測定流体１０１を透過してきた測定信号Ｓ及びシンセサイザ１２２から被測定流体１０１を透過せずに減衰器１２８を介して直接送られてきた参照信号Ｒの夫々と基準信号ＲＦとの位相差を検出する。
【００１２】
更に、検出された夫々の位相差との差Δθが中央演算回路１５０へ送られ、被測定流体の濃度が求められる。
【００１３】
即ち、この技術によれば基準発信器１１８の信号に揺らぎがあっても基準発信器１１８から分周した基準信号ＲＦとの差を求めることで基準発信器１１８の揺らぎの影響を軽減できるとしている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１０−１４２１６７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のマイクロ波濃度測定装置では、基準となる発信器は１つになっているが位相検出のために２台のマイクロ波信号発振器（ｆ１、ｆ２）が必要であり、夫々がフェイズロックされてはいるがこの２台のシンセサイザの分解能による揺らぎと夫々の位相ずれに起因する回路の揺らぎは存在するので、依然として位相検出時の揺らぎによる誤差は避けることが出来ない。
【００１６】
また２台のシンセサイザを持つため構成部品も多くなり、検出回路が複雑となる問題がある。
【００１７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、基本となるマイクロ波信号発信器を１台で構成し、揺らぎによる誤差が無く且つ構成部品を極力少なくした高精度なマイクロ波濃度測定装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のマイクロ波濃度測定装置は、測定パイプ内を流れる被測定流体を伝播したマイクロ波信号の位相変化から被測定流体の濃度を測定するマイクロ波濃度測定装置において、マイクロ波信号を発振する１つのマイクロ波信号発振手段と、前記マイクロ波信号発振手段からの第１のマイクロ波信号を被測定流体に放射し、前記被測定流体を伝播したマイクロ波信号を受信する前記測定パイプに対向して配置された１対の送受信手段と、前記第１のマイクロ波信号の位相を変化させる位相シフト手段と、前記送受信手段で受信した第２のマイクロ波信号と前記位相シフト手段によって前記第１のマイクロ波信号を位相シフトして得られる第３のマイクロ波信号とを混合するマイクロ波信号混合手段と、前記マイクロ波信号混合手段から出力されたマイクロ波信号の波形のパラメータを検出する波形パラメータ検出手段と、前記波形パラメータ検出手段の出力から前記被測定流体を伝播した第２のマイクロ波信号と前記第３のマイクロ波信号の基準位相との位相差を求める位相差検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明による第１の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する構成図である。
【００２０】
この図において、マイクロ波信号発振器１はマイクロ波信号を出力し、そのマイクロ波信号をアンプ２によって増幅し、測定パイプ４の管壁に取り付けられた送信アンテナ５からマイクロ波信号を被測定流体１Ａに送出する。この時マイクロ波信号の周波数は被測定流体１Ａ中で減衰の少ない２ＧＨｚ程度の周波数を選択し、所定のパワーを受信できるものとしておく。
【００２１】
被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号は位相がφ変化し、受信アンテナ７で受信される。受信アンテナ７は被測定流体１Ａ中を伝播したマイクロ波信号Ｓφを出力する。
【００２２】
位相シフト回路６は、アンプ２の出力の基準マイクロ波信号信号Ｓを入力し、位相検出濃度演算部１１から送出される位相制御信号θｓによって基準マイクロ波信号信号Ｓの位相をシフトし、位相シフトされたマイクロ波信号Ｓθを出力する。
【００２３】
マイクロ波信号混合回路８は、マイクロ波信号Ｓθと、受信アンテナ７からのマイクロ波信号Ｓφを混合して信号Ｍ１を出力する。混合された信号Ｍ１はさらにアンプ９で増幅した後、マイクロ波信号混合出力Ｍ２とし波形パラメータ検出回路１０に入力する。
【００２４】
波形パラメータ検出回路１０の出力は位相検出濃度演算部１１に入力し、この位相検出濃度演算部１１において設定する位相制御出力θｓと波形パラメータ回路１０の出力とからマイクロ波信号Ｓθの基準位相と被測定流体１Ａで遅延されたマイクロ波信号Ｓφの位相差φを検出し、予め定める基準濃度と位相差を対応付ける校正検量線から被測定流体１Ａの濃度を求める。
【００２５】
次にこの様に構成されたマイクロ波信号濃度計の各部の詳細構成と動作について説明する。全体構成を示す図１と各部の詳細を示す図２乃至図４を参照して説明する。まず各部の詳細構成を信号の流れに沿って説明し、その後全体の動作を説明する。
【００２６】
図２はマイクロ波基準信号Ｓからマイクロ波信号Ｓθの位相をシフトする位相シフト回路の一例を示す。例えば、位相シフトする長さの伝播線路長を持つ位相シフト伝送線路１３、１４及び１５によって夫々独立に遅延し、マイクロ波信号信号スイッチ１６を用いて、マイクロ波信号Ｓの位相を０°、９０°、１８０°、２７０°シフトしたマイクロ波信号Ｓθとする。
【００２７】
図３は加算によるマイクロ波信号混合回路８の構成例を示す。図３において、抵抗ネット１７、１８、１９により位相基準となるマイクロ波信号Ｓθと被測定流体１Ａによって遅延されたマイクロ波信号Ｓφを加算しマイクロ波信号Ｍ１を出力する。
【００２８】
マイクロ波信号Ｍ１はアンプ９で増幅され、マイクロ波信号Ｍ２とされ、さらに波形パラメータ検出回路１０によってマイクロ波信号Ｍ２の振幅を復調検出する。この波形パラメータ検出回路１０の構成を図４に示す。
【００２９】
アンプ９で増幅されたマイクロ波信号Ｍ２をダイオード２０のアノード端子に接続し、カソード端子をコンデンサ２１、抵抗２２の一方夫々の端子およびＡ／Ｄコンバータ（アナログデジタルコンバータ）２３の入力端子に接続する。また、コンデンサ２１及び抵抗２２の他方の端子は接地に接続しておく。
【００３０】
この回路はマイクロ波信号Ｍ２の振幅を検出し、Ａ／Ｄコンバータ２３で振幅をデジタル値Ｄとして出力し、位相検出濃度演算部１１に送信する。
【００３１】
位相検出濃度演算部１１では、詳細を後述する演算によって被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφの位相とマイクロ波信号Ｓθの基準位相との位相差を検出し、この位相差に対応する被測定流体１Ａの濃度を演算により求める。
【００３２】
次にこの位相検出濃度演算部１１について図５を参照して説明する。位相検出濃度演算部１１は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４で構成されるマイコンで、内部バス２４Ａに接続されたメモリ２５、位相制御出力Ｉ／Ｆ２６、波形パラメータ入力Ｉ／Ｆ２７及び濃度出力Ｉ／Ｆ２８から構成される。
【００３３】
ＣＰＵ２４は位相シフト回路６に対して基準位相の設定を位相制御信号θｓで制御し、制御されたマイクロ波信号Ｓθとし、被測定流体１Ａ中を伝播したマイクロ波信号Ｓφとの混合された出力であるマイクロ波信号Ｍ２からマイクロ波信号Ｓφの位相を検波したデジタル値Ｄを波形パラメータ入力Ｉ／Ｆ２７を介して取り込む。
【００３４】
ＣＰＵ２４はこのマイクロ波信号Ｍ２の出力であるデジタル値Ｄから規準位相との位相差を演算により求め、予め定めた基準濃度との位相差を対応付ける校正検量線から、被測定流体１Ａの濃度を演算し出力する。
【００３５】
次にこの位相差を求める演算方法について説明する。この演算は例えば、位相シフトしたマイクロ波信号Ｓθの位相をθ、振幅をＡ、被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφの位相をφ、振幅をＢ、とすると、マイクロ波信号Ｓθ、Ｓφおよび加算により混合されたマイクロ波信号Ｍ２はベクトル演算により下記の様に行なわれる。
【００３６】
【数１】
Ｓθ＝Ａ（ｃｏｓθ＋ｊｓｉｎθ）                        ・・・（１）
【数２】
Ｓφ＝Ｂ（ｃｏｓφ＋ｊｓｉｎφ）                        ・・・（２）
【数３】
Ｍ＝Ａｃｏｓθ＋Ｂｃｏｓφ＋ｊ（Ａｓｉｎθ＋Ｂｓｉｎφ）        ・・・（３）
と表される。
【００３７】
従って、位相シフト回路６のマイクロ波信号スイッチ１６によって順次シフトされた位相シフト量がθ＝０°、９０°、１８０°、２７０°のときの加算により混合されたマイクロ波信号Ｍ２は、
【数４】
Ｍ（０°）＝Ｂｃｏｓφ＋Ａ＋ｊＢｓｉｎφ                  ・・・（４）
【数５】
Ｍ（９０°）＝Ｂｃｏｓφ＋ｊ（Ｂｓｉｎφ＋Ａ）                ・・・（５）
【数６】
Ｍ（１８０°）＝Ｂｃｏｓφ−Ａ＋ｊＢｓｉｎφ                ・・・（６）
【数７】
Ｍ（２７０°）＝Ｂｃｏｓφ＋ｊ（Ｂｓｉｎφ−Ａ）            ・・・（７）
となる。
【００３８】
そこで位相検出濃度演算部１１のＣＰＵ２４では、波形パラメータ検出回路１０の出力であるデジタル値Ｄから、夫々の大きさ｜Ｍ｜を２乗して、
【数８】
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この数式（８）から被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφの基準位相との位相差φを演算により求める。
【００３９】
また、（８式）による位相差の演算周期は、ＣＰＵ２４によって位相シフト回路６のマイクロ波信号スイッチ１６を位相制御出力Ｉ／Ｆ２６の位相制御信号θｓを順次切り替え、波形パラメータ出力回路１０の出力であるデジタル値Ｄを順次取り込む。この取り込み周期は１秒以下の時間とし濃度の計測応答として必要な時間内で演算処理される。
【００４０】
従って、マイクロ波発信器を１台とし、基準位相をマイクロ波信号として混合し且つマイクロ波信号混合回路までの経路にはマイクロ波の揺らぎを生じる要素の無いシンプルな構成としたので、従来２台のマイクロ波発信器による発信周波数の揺らぎによって生じる誤差をなくすことができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態でのマイクロ波信号混合回路８では、基準位相となるマイクロ波信号Ｓθと被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφを加算したが、第２の実施の形態では乗算によってこれらのマイクロ波信号Ｓθとマイクロ波信号Ｓφを混合し、乗算されたマイクロ波信号Ｍ２から位相差を検知する点が異なる。
【００４２】
従って乗算方式による構成は、図１に示した第１の実施の形態と同じであるが、第１の実施の形態とはマイクロ波信号混合回路８と波形パラメータ検出回路１０の回路の構成、及び位相検出濃度演算部１１の処理内容が異なる。
【００４３】
以下その構成と動作を説明する。マイクロ波信号混合回路８としては、半導体素子によるマイクロ波信号用のミキサーが乗算回路として用いられる。乗算されたマイクロ波信号Ｍ１はアンプ９で増幅されマイクロ波信号Ｍ２とされ、さらに波形パラメータ検出回路１０によってマイクロ波信号Ｍ２の低周波成分を検出する。
【００４４】
この波形パラメータ検出回路１０の構成を図６に示す。アンプ９で増幅されたマイクロ波信号Ｍ２を抵抗２９、コンデンサ３０を用いて平滑化し、この平滑出力をＡ／Ｄコンバータ３１で低周波成分のデジタル値Ｃとして出力し、このデジタル値Ｃを位相検出濃度演算部１１に波形パラメータＩ／２７を介して入力する。
【００４５】
位相検出濃度演算部１１では、このデジタル値Ｃから下記の演算を行って、乗算したマイクロ波信号Ｍ２の低周波成分から被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号の位相差を求め、さらにこの位相差から濃度を演算し出力する。
【００４６】
以下この乗算方式による演算処理内容について説明する。位相シフト回路６で位相シフトしたマイクロ波信号Ｓθの位相をθ、振幅をＡ、被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφの位相をφ、振幅をＢ、マイクロ波信号信号発信器１から送信されたマイクロ波信号Ｓの角速度をωとすると、信号Ｓθ、Ｓφおよび乗算により混合されたマイクロ波信号Ｍ２は
【数９】
Ｓθ＝Ａｃｏｓ（ωｔ＋θ）                              ・・・（９）
【数１０】
Ｓφ＝Ｂｃｏｓ（ωｔ＋φ）                              ・・・（１０）
【数１１】
Ｍ＝ＡＢ｛ｃｏｓ（２ωｔ＋φ＋θ）＋ｃｏｓ（φ−θ）｝／２  ・・・（１１）
と表される。
【００４７】
従って、位相シフト回路６のマイクロ波信号スイッチ１６によって順次シフトされた位相シフト量がθ＝０°、９０°、１８０°、２７０°の時のマイクロ波信号Ｍ２の低周波成分をＭｃｏｎｓｔとすると、
【数１２】
Ｍｃｏｎｓｔ（０°）＝  ＡＢ（ｃｏｓφ）／２                ・・・（１２）
【数１３】
Ｍｃｏｎｓｔ（０°）＝−ＡＢ（ｓｉｎφ）／２                ・・・（１３）
【数１４】
Ｍｃｏｎｓｔ（０°）＝−ＡＢ（ｃｏｓφ）／２                ・・・（１４）
【数１５】
Ｍｃｏｎｓｔ（０°）＝  ＡＢ（ｓｉｎφ）／２                ・・・（１５）
となる。
【００４８】
従ってマイクロ波信号Ｍ２の低周波成分出力のデジタル値Ｃの低周波成分Ｍｃｏｎｓｔから、
【数１６】
2004177370.tif 000004
により位相差φが演算により求まる。これから被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波信号Ｓφの濃度が求められる。
【００４９】
従って、第２の発明の実施の形態によっても、マイクロ波発信器を１台とし、基準位相をマイクロ波信号として混合し且つマイクロ波信号混合回路までの経路にはマイクロ波の揺らぎを生じる要素の無いシンプルな構成としたので、従来２台のマイクロ波発信器による発信周波数の揺らぎによって生じる誤差をなくすことができる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、基準位相となるマイクロ波信号としてとして互いに９０°位相の異なる４種類の位相差を持つマイクロ波信号Ｓθを順次切替えて印加したが、第３の実施の形態ではマイクロ波信号Ｓθを連続して直線状に位相３６０°変化させる点が異なる。
【００５１】
そしてこの直線状に変化させたマイクロ波信号Ｓθの位相θと、この位相θの位相制御信号θｓによって位相変調されたマイクロ波信号Ｓθと被測定流体１Ａを伝播したマイクロ波Ｓφとが混合されたマイクロ波信号Ｍ２から波形パラメータ検出回路１０で検出されたデジタル値出力の位相変化とからマイクロ波Ｓφの位相差φを検出して濃度を求める。
【００５２】
従ってこの構成は第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同じであるが、第１の実施の形態及び第２の実施の形態とは、位相シフト回路６の回路構成及び位相検出濃度演算部１１での処理内容が異なる。
【００５３】
以下この連続して基準位相となるマイクロ波Ｓθの位相θを変える方式の構成と動作について同じく図１、図５、図７及び図８を参照して説明する。図７はこの実施の形態における位相シフト回路６を示し、図８は位相検出濃度演算部１１におけるマイクロ波信号Ｓθとマイクロ波信号Ｓφ位相差φの測定の例を示す。
【００５４】
この時、位相変化を検出する波形パラメータ検出回路１０の回路構成としては、第１の実施の形態の場合は加算出力のからの振幅の検出、あるいは第２の実施の形態の場合は乗算出力からの低周波成分の検出のいずれの検出回路を用いても良い。
【００５５】
図７に示す位相シフト回路６は、可変容量コンデンサ３３と抵抗３２の１次遅れ回路で構成し、可変容量コンデンサ３３を位相検出濃度演算部１１のＣＰＵ２４によって位相制御出力Ｉ／Ｆ２６を介して容量値を制御し、マイクロ波信号Ｓθの位相θをのこぎり波状に繰り返し０°乃至３６０°の周期Ｔで直線状に連続して変化させる。
【００５６】
例えば図８（ａ）に示す様に、横軸は時間軸でマイクロ波Ｓの位相θを時間Ｔで３６０°まで直線状に変化させるのこぎり波を設定する。この時マイクロ波信号混合回路８のマイクロ波信号Ｍ１のアンプ出力２の振幅または低周波成分の出力変動は図８（ｂ）に示す様にマイクロ波信号Ｓθに印加したのこぎり波の周期がφ遅れて現れる。
【００５７】
そこで、基準位相が１８０°（または３６０°）変化するｔ１（ｔ２）のタイミングとマイクロ波信号Ｍ２の振幅または低周波成分がゼロクロスするタイミングｔ１１（ｔ２２）との位相差を検出する。
【００５８】
この位相差φの検出は位相検出濃度演算部１１のＣＰＵ２４によって図８（ａ）及び図８（ｂ）の波形をメモリ２５に記憶し前述したタイミング間の信号を検出することによって容易に求めることができる。
【００５９】
従って第３の実施の形態によっても、１台のマイクロ波発信器とし、さらに基準位相を連続信号として印可したので第１の実施の形態及び第２の実施の形態でのマイクロ波信号スイッチが不要とすることができるので、マイクロ波発信周波数の変動が無く且つシンプルなマイクロ波濃度測定装置とすることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば１つのマイクロ波信号発振器を用いて、被測定流体を伝播したマイクロ波信号と基準位相となる位相シフトしたマイクロ波信号とを混合して位相差を測定するので、マイクロ波信号周波数の揺らぎの影響の無いシンプルで高精度なマイクロ波濃度測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる位相シフト回路の構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる加算によるマイクロ波信号混合回路の構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる位相検出および濃度演算回路の構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる振幅を検出する波形パラメータ検出手段の構成を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる低周波成分を検出する波形パラメータ検出手段の構成を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わる連続位相シフトによる位相シフト手段の構成を示す図。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係わる連続位相シフトによる位相差検出の説明図。
【図９】従来のマイクロ波濃度測定装置の構成図。
【符号の説明】
１  マイクロ波信号発振器
１Ａ  被測定流体
２  アンプ
４  測定パイプ
５  マイクロ波信号送信アンテナ
６  位相シフト回路
７  マイクロ波信号受信アンテナ
８  マイクロ波信号混合回路
９  アンプ
１０  波形パラメータ検出回路
１１  位相検出濃度演算部
１２  濃度演算回路
１３、１４、１５  位相シフト伝送線路
１６  マイクロ波信号スイッチ
１７、１８、１９  抵抗
２０  ダイオード
２１  コンデンサ
２２  抵抗
２３  Ａ／Ｄコンバータ
２４  ＣＰＵ
２５  メモリ
２６  位相制御出力Ｉ／Ｆ
２７  波形パラメータ入力Ｉ／Ｆ
２８  濃度出力Ｉ／Ｆ
２９  抵抗
３０  コンデンサ
３１  Ａ／Ｄコンバータ
３２  抵抗
３３  可変容量コンデンサ
３４、３５  マイクロ波信号スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004177370.tif 000008
【図５】
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【図６】
2004177370.tif 000010
【図７】
2004177370.tif 000011
【図８】
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【図９】
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