(57)【要約】本発明は、コンテナ（３）内の内容物（２）のレベルを決定する装置に関する。本発明の目的は、高精度の遅延回路（９）を実現することである。このため、遅延回路（９）は、以下の要素を有する。エミッタ周波数（ｆ2）でエミッタパルスを生成するエミッティング発振器、エミッタ周波数（ｆ2）より低いサンプリング周波数（ｆ1）である、サンプリング周波数（ｆ1）でサンプリングパルスを生成するサンプリング発振器、サンプリングパルスでエミッタパルスをサンプリングするデジタルサンプリング回路（１７）、所定の変換ファクタを得るために、エミッティング発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）の周波数差（ｆ2−ｆ1）を設定する調整／制御ユニット（１６）。【選択図】図１
2004534937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波数信号を生成し、充填された表面の方向に所定のパルス繰り返し周波数でそれを放射し、高周波数信号は、製品の表面で反射されるような送信ユニットと、反射された信号を受信する受信ユニットと、高周波数信号／反射信号を所定の変換ファクタで低周波数信号に変換する遅延回路と、信号の遅延時間に基づいて、コンテナ内の製品の充填レベルを決定する評価ユニットとを備えたコンテナ内の製品の充填レベルを決定する装置であって、
遅延回路（９）は、
送信周波数（ｆ2）の送信パルスを生成する送信発振器（１４）と、
送信周波数（ｆ2）より小さいサンプリング周波数（ｆ1）で、サンプリングパルスを生成するサンプリング発振器（１５）と、
サンプリングパルスで送信パルスをサンプリングするデジタルサンプリング回路（１７）と、
送信発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）の周波数の差（ｆ2−ｆ1）を所定の変換ファクタを達成するように設定する閉ループ／開ループ制御ユニット（１６）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
送信発振器（１４）は、固定の送信周波数（ｆ2）を有し、サンプリング発振器（１５）のサンプリング周波数（ｆ1）は調節可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記デジタルサンプリング回路（１７）は、位相検出器であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記デジタルサンプリング回路（１７）は、測定サイクルを規定し、サンプリングパルスの立ち上がりあるいは立下りエッジが、送信パルスの立下りあるいは立ち上がりエッジと一致する、すなわち、送信周波数（ｆ2）とサンプリング周波数（ｆ1）が同相のとき、の時間軸上の２つの連続する点を決定することにより、周波数の差を決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記デジタルサンプリング回路（１７）は、送信発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）が同相の時間軸上の点を、測定と、周波数差（ｆ2−ｆ1）の確定の開始時間として、メモリユニット（２０）に格納することを特徴とする１以上の前述の請求項に記載した装置。
【請求項６】
前記メモリユニット（２０）は、Ｄフリップフロップ（２３）であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記メモリユニット（２０）は、論理ゲート、好ましくは、ＡＮＤゲート（２１）とＳＲフリップフロップ（２２）であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
周波数差（ｆ2−ｆ1）を決定するために、前記閉ループ／開ループ制御ユニット（１６）は、多くの測定サイクルにわたって平均を取ることを特徴とする請求項１、２、３、４あるいは６に記載の装置。
【請求項９】
前記閉ループ／開ループ制御ユニット（１６）は、送信周波数（ｆ2）とサンプリング周波数（ｆ1）が同相である前、間、後に短時間だけ前記デジタルサンプリング回路（１７）をアクティブにすることを特徴とする１以上の前述の請求項に記載の装置。
【請求項１０】
前記デジタルサンプリング回路（１７）の後段には、送信、あるいは、受信された信号から測定信号を生成する２つの単一パルスジェネレータ（１８、１９）が設けられることを特徴とする１以上の前述の請求項に記載の装置。
【請求項１１】
送信周波数（ｆ2）及び／あるいは、サンプリング周波数（ｆ1）を、前記デジタルサンプリング回路（１７）の前、及び／あるいは、後で、ｎ＝１、２、３・・・として、所定の分周ファクタ２nで分周する、周波数分周器（２４、２５、２６、２７）を設けたことを特徴とする１以上の前述の請求項に記載の装置。
【請求項１２】
送信周波数（ｆ2）とサンプリング周波数（ｆ1）の位相差が、３６０°と、ｎ＝１、２、３・・・として、分周ファクタ２nとの商に等しくなるとすぐに、後続の測定サイクルを開始するリセットユニット（２６）を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記送信発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）は水晶発振器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
高周波数信号が生成され、対象物の方向に、特に、充填された製品の表面の方向に、所定のパルス繰り返し周波数で放射し、高周波数信号は、製品の表面で反射され、反射信号は、受信され、高周波数信号／反射信号は、所定の変換ファクタで低周波数信号に変換され、距離あるいはコンテナ内の製品の充填レベルを信号の遅延時間に基づいて決定する、物体からの距離を決定および／あるいは監視する、特には、コンテナ内の製品の充填レベルを決定及び／あるいは監視する方法において、
送信パルスは、送信周波数（ｆ2）で生成され、サンプリングパルスは、サンプリング周波数（ｆ1）で生成され、送信パルスは、サンプリングパルスでデジタル的にサンプリングされ、送信パルスとサンプリングパルスの周波数差（ｆ2−ｆ1）は、所定の変換ファクタが達成されるように調整されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填された製品の表面の方向に、所定の送信繰り返し周波数あるいは、ショットレイト（ＰＲＦ＝Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で、高周波数の信号を生成し、放射する送信ユニットを有するコンテナ内の製品の充填レベルを決定する装置及び方法に関する。ここで、高周波数信号は、製品の表面で反射される。また、更に、反射信号を受信する受信ユニット、高周波数信号／反射信号を所定の変換ファクタに従って、低周波数の信号に変換する遅延回路、及び、信号の遅延時間を基に、コンテナ内の製品の充填レベルを決定する評価ユニットを備える。
【背景技術】
【０００２】
計測信号（パルスあるいはＦＭＣＷ（Frequency-modulated continuous signals））を使った、充填レベルを決定する装置あるいは方法は、伝搬距離が遅延時間と伝搬速度の積に等しいと言う物理的法則を使用している。充填レベル計測の場合、伝搬距離は、アンテナと充填された製品の表面の間の距離の２倍に対応する。実際の有用エコー信号とその遅延時間は、好ましくは、低周波数信号のエコー関数あるいは、デジタル包絡曲線に基づいて決定される。エコー曲線は、「アンテナ−充填製品の表面」距離あるいは遅延時間の関数として、エコー信号の振幅を再現する。充填レベルそのものは、既知の、アンテナのコンテナの底面からの距離と、測定によって決定されるアンテナからの充填製品の表面の距離の差から得られる。
【０００３】
ＤＥ  ３１  ０７  ４４４  Ａ１は、高精度パルスレーダ法を記載している。ジェネレータは、第１のマイクロ波パルスを生成し、充填製品の表面の方向に所定の送信繰り返し周波数で、アンテナからこれらを送信する。別のジェネレータは、送信繰り返し周波数が、第１のパルスとわずかに異なる参照マイクロ波パルスを生成する。エコー信号と参照信号は混合される。ミキサーの出力においては、中間周波数信号が生成される。中間周波数信号は、エコー信号と同じ波形をしているが、送信繰り返し周波数と第１のマイクロ波パルスの繰り返し周波数と参照マイクロ波パルスの繰り返し周波数の周波数差の商に等しい変換ファクタの分だけ、後者に対して引き伸ばされている。数メガヘルツの送信繰り返し周波数、数ヘルツの周波数差、及び、数ギガヘルツのマイクロ波周波数においては、中間周波数信号の周波数は、１ＭＨｚよりはるかに小さい。中間周波数に変換する利点は、比較的遅く、従って、ローコストな、電子部品を、信号取得及び／あるいは信号評価に使用できるというものである。これに関して、ＴＤＲ充填レベル測定装置の場合の既知の変換技術を記載するドイツの実用新案ＤＥ−Ｕ  ２９８  １５  ０６９．７も参照されたい。
【０００４】
シーケンシャルサンプリングと呼ばれる方法による時間遅延のための予備知識としては、連続する２つのサンプリング点間の時間差は、多くは一定であるということがある。上記のミキサ原理の場合、好ましくは、２つの水晶発振器が、わずかに異なる周波数で２つの発振を生成する。２つの発振をわずかにずらすことにより、位相シフトが生じ、各周期毎に、線形的に増加するようになる。
【０００５】
ミキサ原理の欠点の一つは、比較的多くの電力を消費することであり、従って、広く受け入れられている工業規格である４〜２０ｍＡのカレントループによるエネルギー供給は、１秒間に１測定値の測定レートでのみ用いることが出来る。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、高精度でローコストな遅延回路を提案すると言う目的に基づいている。また、ローコストで高精度で高周波数信号を低周波数信号の範囲に変換することが出来る方法が示される。
【０００７】
この目的は、以下の要素を持つ遅延回路によって達成される。送信パルスを送信周波数で生成する送信発振器、送信周波数と異なるサンプリング周波数で、サンプリングパルスを生成するサンプリング発振器、サンプリングパルスで送信パルスをサンプリングするデジタルサンプリング回路、送信発振器とサンプリング発振器の周波数差を、所定の変換ファクタが達成されるように設定する閉ループ／開ループ制御ユニット。特に、デジタルサンプリング回路は、送信周波数がサンプリング周波数でサンプリングされるような位相検出器である。
【０００８】
本発明によれば、結果として送信周波数の周期間隔は、直接時間方向に広がった形でプロットされ、結果として低周波数範囲に変換される。
本発明の装置の主な利点は、電力消費が少ないことである。電力消費は、デジタルサンプリング回路を有する充填レベル測定装置が、問題なくツーワイヤラインによって駆動されえるほど少ない。工業的応用において広く用いられている４〜２０ｍＡカレントループは、例として上げられるであろう。ここで、４〜２０ｍＡの電流値は、測定値を示す。これらの電流値は、測定装置が電力供給を受ける、このツーワイヤラインで伝送される。
【０００９】
従来技術で開示されているサンプリング信号と送信信号のアナログ混合の場合、通常、１秒に１つだけの測定値が得られるのみである。この相対的に低い測定レートの理由は、レーダ充填レベル測定装置の既知のツーワイヤラインのいくつかの種類は、間欠的にのみ正常に動作するのみであるからである。間欠的とは、測定信号を放射した後、続いて測定を行う場合、装置がほとんどエネルギーを消費しないスタンバイモードに切り替えられる。電源に十分なエネルギーがある場合にのみ、次の測定信号が発射される。この問題においては、閉ループ／開ループ制御ユニットによって形成される制御ループは、スタンバイフェーズにいて、オープンにされなければならず、差周波数及び、結果として変換ファクタが制御不可能な様子で揺れ動くことになる。
【００１０】
次の測定値の決定が行われる前に、差周波数は、調整フェーズにおいてリセットされなければならない。この調整フェーズは、通常、実際の測定フェーズよりもいくらか長いので、不利な点となる。
【００１１】
本発明のデジタルサンプリング回路は、全体として、この調整フェーズを必要としない。従って、単位時間当たりの測定値が非常に多くすることができ、１／ｓｅｃの測定レートにおいても、ＨＦモジュールの平均パワーを既知の測定装置の場合の半分とすることが出来る。
【００１２】
本発明の装置の好ましい進歩によれば、送信発振器の送信周波数は固定され、他方、サンプリング発振器のサンプリング周波数は調整可能である。
本発明の装置の好適実施形態では、デジタルサンプリング回路は、測定周期あるいは測定フェーズを規定し、あるいは、サンプリングパルスの立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジが、送信パルスの立ち下りあるいは、立ち上がりエッジと一致するような時間あるいは、言い換えると、送信周波数とサンプリング周波数が同位相であるときにおける２つの連続する点を決めることにより周波数の差を確定する。
【００１３】
更に、デジタルサンプリング回路は、送信発振器とサンプリング発振器が同位相の時間点をメモリユニットに格納し、周波数の差の測定及び確定の開始時間とする。
有利な実施形態においては、メモリユニットは、Ｄフリップフロップである。他の実施形態では、メモリユニットは論理ゲート、好ましくは、ＡＮＤゲートとＳＲフリップフロップである。
【００１４】
測定誤差を小さくするため、本発明の装置の有利な進歩においては、周波数の差を決定するために、閉ループ／開ループ制御ユニットは、多数の測定周期にわたって平均を取る。これにより、測定精度が上がる。
【００１５】
閉ループ／開ループ制御ユニットが、送信周波数とサンプリング周波数が同位相の時間の前、間、後にデジタルサンプリング回路を短時間だけアクティブにすると、電力の問題に関して、特に有利であることがわかった。
【００１６】
本発明の装置の好適実施形態においては、デジタルサンプリング回路が、送信信号と受信信号から幅の狭いパルスを生成する２つの単一パルスジェネレータを後段に持つように設けられる。
【００１７】
本発明の装置の特に興味深い変形例は、送信周波数及び／あるいはサンプリング周波数を、デジタルサンプリング回路の前及び／あるいは後で分周する周波数分周器を提案する。分周ファクタは、予め決定され、ｎ＝１、２、３、・・・として、２nに基づくことが好ましい。送信信号及び、サンプリング信号の周波数を、デジタルサンプリング前、及び／あるいは、デジタルサンプリングの後に分周することにより、充填された製品の方向に測定信号が放出される周波数であるショットレートが、対応して、小さくなる。同時に、測定時間及び測定範囲は、分周ファクタによって増加される。
【００１８】
周波数分周がデジタルサンプリングの後で行われる、すなわち、周波数差が周波数分周の前に測定される場合、有利な進歩は、送信周波数とサンプリング周波数の位相差が３６０°と分周ファクタ２n（ｎ＝１、２、３・・・）との商に等しくなるとすぐに、それぞれの後続の測定サイクルをスタートするリセットユニットを設ける。従って、ここでは、次に測定サイクルが、例えば、サンプリング周波数と送信周波数の位相差が９０°となるとすぐに、始められる。この実施形態は、充填された製品の方向の導電性エレメントにそって、広帯域の単一パルスを通過させる、ＴＤＲ測定装置とよばれる場合に特に、使用を推薦する。なぜならば、対応するＴＤＲ装置の高周波数部分は、送信繰り返し周波数（ＰＲＦ＝Pulse Repetition Frequency）あるいは、ショットレートが、メガヘルツ範囲ではなく、数キロヘルツ周辺で最適に動作することがわかったからである。特に、信号対雑音比は、この方法により、メガヘルツ範囲で動作する、多くの点で有利な水晶発振器の使用を控える必要なしに向上することが出来る。特に、リセットユニットは、送信信号とサンプリング信号の位相シフトが、規定された３６０°のサブレンジ以上にのみなるように、差周波数信号を使って、サンプリング信号のエッジをリセットする。結果として、同じ測定ウィンドウの送信周波数は、ｎ＝１、２、３・・・として、分周ファクタ２nだけ減少される。
【００１９】
既に上で述べたように、送信発振器とサンプリング発振器は、水晶発振器である。
本発明による方法については、目的は、以下の方法によって達成される。送信パルスを送信周波数で、サンプリングパルスをサンプリング周波数で生成し、送信パルスは、サンプリングパルスでデジタル的にサンプリングされ、送信パルスとサンプリングパルスの周波数差は、所定の変換ファクタを達成するように制御される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明による装置１の模式図である。本発明による装置１は、コンテナ３に蓄積される製品２の充填レベルＦを測定するための実施形態を示す。充填レベル測定装置は、ハウジングに実際のセンサ部分と電子部品を収納するコンパクトな装置、あるいは、電子部品、ここでは、アンテナ６がセンサ部分から空間的に離されている。ちなみに、アンテナ６から測定信号が自由に送信される対応する充填レベル測定装置は、出願人、例えば、Ｍｉｃｒｏｐｉｌｏｔの名前で、販売されている。
【００２１】
図の場合、アンテナ６は、コンテナ３のカバー５内の開口部４に配置されている。送信ユニット７で生成される測定信号は、アンテナ６から充填された製品２の表面方向に送信される。同様に、製品２の表面で反射されるエコー信号は、アンテナ６によって、受信され、受信ユニット８に渡される。後の図の異なる実施形態でも示される遅延回路９によって、測定信号あるいは反射エコー信号あるいは受信信号は、高周波数範囲から低周波数範囲に変換される。低周波数信号の遅延時間に基づいて、評価ユニット１０は、コンテナ３内の製品２の充填レベルＦを確定する。
【００２２】
示された例示的実施形態においては、充填レベル測定装置は、ツーワイヤライン１２，１３によって、遠隔制御局１１に接続される。送信規格として、４〜２０ｍＡカレントループが、例えば、使用される。充填レベル測定装置は、遠隔制御局１１とバスシステムを介してデジタル的に通信可能なことはいうまでもない。ここであえて言うならば、可能なバスシステムの例は、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ  ＰＡ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ及びＥｔｈｅｒｎｅｔである。通信は、無線でも可能なことは言うまでもない。
【００２３】
アンテナ６から自由に測定信号を送信する、図１の充填レベル測定装置の他に、測定信号及びエコー信号が充填された製品２の方向に導電性エレメントに沿って通る充填レベル測定装置も知られている。対応する装置は、出願人によって、Ｌｅｖｅｌｆｌｅｘの名前で提供され、販売されている。
【００２４】
図２は、本発明による遅延回路９のブロック図である。送信発振器１４は、送信周波数ｆ2の送信信号を生成する。サンプリング発振器１５は、サンプリング周波数ｆ1のサンプリング信号を生成する。なお、図示の場合には、送信周波数ｆ2は一定であり、サンプリング周波数ｆ1は調整可能である。
【００２５】
デジタルサンプリング回路１７は、サンプリング周波数ｆ1で送信周波数ｆ2をサンプリングする。すなわち、位相検出器として動作する。よって、サンプリング値は、周期的に、送信／受信信号から取られ、送信信号とサンプリング信号の周波数差ｆ2−ｆ1が一定に保たれるなら、エコー曲線の時間伸張されたプロットが生成される。閉ループ／開ループ制御ユニット１６は、周波数差ｆ2−ｆ1を正しく設定する。
【００２６】
よって、送信周波数ｆ2の周期間隔は、デジタルサンプリングにより、直接に、時間伸張された形でプロットされる。原理的には、送信信号とサンプリング信号のエッジの一致を検出すれば十分である。更に、本発明によるデジタルサンプリング回路１７は、既知のアナログ解法の場合に依然必要とされるような、実際の測定フェーズの始まりの前に回路の各部品をリセットをする必要なく、パルスモードで動作できる。よって、限定的にしか電力を供給しない、ツーワイヤ装置においても問題なく使用できるというのが、本発明によるデジタル遅延回路１７の大きな特徴である。
【００２７】
２つの単一パルスジェネレータ１８、１９は、例えば、出願人によって販売されているＭｉｃｒｏｐｉｌｏｔ装置において使用される、高周波数部分を駆動するのに使用される。これらは、送信信号とサンプリング信号から、数ナノ秒の長さの針状パルスを生成する。
【００２８】
図３は、本発明による、サンプリング回路１７として使用可能な第１のメモリユニット２０のブロック図である。ＡＮＤゲート２１の第１入力にある送信発振器１４の送信周波数ｆ2の送信信号Ｔｘは、図４ａに示すような信号波形を有している。例えば、周期間隔は、２３０ナノ秒である。ＡＮＤゲート２１の第２の入力にあるサンプリング周波数ｆ1のサンプリング発振器１５のサンプリング信号Ｒｘは、数ナノ秒のパルス幅、例えば、１０ｎｓｅｃのパルスである。サンプリング信号の対応する信号波形が、図４ｂに示されている。ＡＮＤゲート２１は、結果として、送信信号Ｔｘとサンプリング信号Ｒｘのハイレベルが互いに重なり合うようにシフトしている間だけ、ハイレベルを供給する。この信号波形は、図４ｃに示されている。サンプリング信号ＴＲｘの立下りエッジが、送信信号Ｔｘの立ち上がりエッジと同位相となるとすぐ、あるいは、一般に、サンプリング信号と送信信号のハイ信号が同時にＡＮＤゲートに入る限り、ＡＮＤゲート２１はハイ信号を出力する。送信信号Ｔｘとサンプリング信号Ｒｘの同相位置に関する情報は、ＳＲフリップフロップ２２を使って格納される。ＳＲフリップフロップ２２は、結果としてトリガとなり、新しい測定フェーズの始まりを示すハイレベルを出力する。この測定フェーズでは、ＳＲフリップフロップ２２のリセットが起こり、例えば、マイクロコントローラを構成するであろう閉ループ／開ループ制御回路１６によって、行われる。リセットに続いて、サンプリング信号Ｒｘのエッジが、送信信号Ｔｘのエッジと同相となる時間軸上の次の点が、再び示される。
【００２９】
ＳＲフリップフロップ２２のＱ出力にある信号Ｙ２の周期間隔（図４ｄ参照）は、出力信号Ｙ２の周期間隔と送信信号Ｔｘの周期間隔の商に等しい変換ファクタで、時間伸張された送信信号Ｔｘの周期となる。この図示の場合、変換ファクタは従って、４６ｍｓ／２３０ｎｓ＝２００、０００である。
【００３０】
図５は、本発明に従った、サンプリング回路１７と関連して使用できるメモリユニット２０の第２の変形例を示している。ここで、メモリ部２０は、図３に示されるＡＮＤゲート２１とＳＲフリップフロップ２２の組み合わせと特性が同じ、Ｄフリップフロップ２３と呼ばれるものである。Ｄフリップフロップ２３の使用は、更に、リセット信号が必要とならない限り特に好ましく、ローコストメモリ部２０となる。
【００３１】
図６は、デジタルサンプリングの後で、実際の送信パルスあるいは、サンプリングパルスが単一パルスジェネレータ１８、１９で生成される前にそれぞれ設けられる、周波数分周器２４、２５を有する、本発明に従った遅延回路９の変形例のブロック図である。分周ファクタは、好ましくは、ｎ＝１、２、３・・・として、２nである。
【００３２】
この周波数分周は、送信繰り返し周波数（ＰＲＦ）を対応する分周ファクタだけ減らす効果を有する。同時に、測定範囲は、この分周ファクタによって増加され、あるいは、他の言い方をすると、測定範囲が順次スキャンされるまでの経過時間であるスイープ時間が、分周ファクタによって増加される。差周波数は、周波数分周器２７、２８による分周の後決定することも出来る。対応する回路が、図８に示されている。
【００３３】
同様に、デジタルサンプリング回路１７の後段にそれぞれある、周波数分周器２４、２５を有する、本発明に従った、遅延回路の更なる変形例のブロック図が図７に示されている。既に述べたように、この回路は、導電性エレメントに沿って進む測定信号によって充填レベルを決定する充填レベル測定装置（→ＴＤＲ測定装置）の場合に非常に有利である。ここで、送信繰り返し周波数が、メガヘルツのオーダーではなく、数百キロヘルツである場合に、好ましい。よって、水晶発振器１４、１５を好んで使用して動作する遅延回路９を使いつづけることができるためには、サンプリング信号のエッジが、差周波数信号を用いて、周波数分周器２５でリセットされる。リセットは、リセット回路２６によって行われる。よって、送信信号とサンプリング信号の位相シフトが、ある周期、例えば、３６０°以上測定されないが、分周ファクタ分減少され、例えば、たった４５°である。これにより、スイープ時間は変化せず、測定範囲もほぼ変化しない。送信繰り返し周波数のみが、もし望むなら、それぞれの周波数ファクタだけ減少される。図８の回路構成では、ちなみに、差周波数は、周波数分周の後に、デジタルサンプリング回路１７によって測定される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による装置の模式図である。
【図２】本発明による遅延回路のブロック図である。
【図３】本発明によるサンプリング回路に用いられる第１のメモリユニットを示す図である。
【図４】差周波数信号波形を示し、ａ）は、図３のＡＮＤゲートの入力における送信信号Ｔｘを示し、ｂ）図３のＡＮＤゲートの入力のサンプリング信号Ｒｘを示し、ｃ）図３のＡＮＤゲートの出力の出力信号Ｙ１を示し、ｄ）図３のＳＲフリップフロップのＱ出力を示す図である。
【図５】本発明によるサンプリング回路に用いられる第２のメモリユニットを示す図である。
【図６】デジタルサンプリング回路の後段の周波数分周器を有する、本発明による遅延回路の第１の変形例のブロック図である。
【図７】デジタルサンプリング回路の後段の周波数分周器を有する、本発明による遅延回路の第２の変形例のブロック図である。
【図８】デジタルサンプリングの前に行われる周波数分周を有する、本発明による遅延回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      本発明による装置
２      充填された製品
３      コンテナ
４      開口部
５      カバー
６      アンテナ
７      送信ユニット
８      受信ユニット
９      遅延回路
１０      評価ユニット
１１      制御局
１２      接続線
１３      接続線
１４      送信発振器
１５      サンプリング発振器
１６      閉ループ／開ループ制御ユニット
１７      サンプリング回路
１８      単一パルスジェネレータ
１９      単一パルスジェネレータ
２０      メモリユニット
２１      ＡＮＤゲート
２２      ＳＲフリップフロップ
２３      Ｄフリップフロップ
２４      周波数分周器
２５      周波数分周器
２６      リセット回路
２７      周波数分周器
２８      周波数分周器
【国際公開パンフレット】
2004534937.tif 000003
2004534937.tif 000004
2004534937.tif 000005
2004534937.tif 000006
2004534937.tif 000007
2004534937.tif 000008
2004534937.tif 000009
2004534937.tif 000010
2004534937.tif 000011
2004534937.tif 000012
2004534937.tif 000013
2004534937.tif 000014
2004534937.tif 000015
2004534937.tif 000016
2004534937.tif 000017
2004534937.tif 000018
2004534937.tif 000019
2004534937.tif 000020
2004534937.tif 000021
2004534937.tif 000022
2004534937.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月10日(2003.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波数信号を生成し、充填された表面の方向に所定のパルス繰り返し周波数でそれを放射し、高周波数信号は、製品の表面で反射されるような送信ユニットと、反射された信号を受信する受信ユニットと、高周波数信号／反射信号を所定の変換ファクタで低周波数信号に変換する遅延回路と、信号の遅延時間に基づいて、コンテナ内の製品の充填レベルを決定する評価ユニットとを備えたコンテナ内の製品の充填レベルを決定する装置であって、
遅延回路（９）は、
送信周波数（ｆ2）の送信パルスを生成する送信発振器（１４）と、
送信周波数（ｆ2）より小さいサンプリング周波数（ｆ1）で、サンプリングパルスを生成するサンプリング発振器（１５）と、
送信発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）の周波数の差（ｆ2−ｆ1）を所定の変換ファクタを達成するように設定する閉ループ／開ループ制御ユニット（１６）と、
送信パルスをサンプリングパルスでサンプリングするデジタルサンプリング回路（１７）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
送信発振器（１４）は、固定の送信周波数（ｆ2）を有し、サンプリング発振器（１５）のサンプリング周波数（ｆ1）は調節可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記デジタルサンプリング回路（１７）は、位相検出器であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記デジタルサンプリング回路（１７）は、測定サイクルを規定し、サンプリングパルスの立ち上がりあるいは立下りエッジが、送信パルスの立下りあるいは立ち上がりエッジと一致する、すなわち、送信周波数（ｆ2）とサンプリング周波数（ｆ1）が同相のとき、の時間軸上の２つの連続する点を決定することにより、周波数の差を決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記デジタルサンプリング回路（１７）は、送信発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）が同相の時間軸上の点を、測定と、周波数差（ｆ2−ｆ1）の確定の開始時間として、メモリユニット（２０）に格納することを特徴とする１以上の前述の請求項に記載した装置。
【請求項６】
前記メモリユニット（２０）は、Ｄフリップフロップ（２３）であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記メモリユニット（２０）は、論理ゲート、好ましくは、ＡＮＤゲート（２１）とＳＲフリップフロップ（２２）であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
周波数差（ｆ2−ｆ1）を決定するために、前記閉ループ／開ループ制御ユニット（１６）は、多くの測定サイクルにわたって平均を取ることを特徴とする請求項１、２、３、４あるいは６に記載の装置。
【請求項９】
前記閉ループ／開ループ制御ユニット（１６）は、送信周波数（ｆ2）とサンプリング周波数（ｆ1）が同相である前、間、後に短時間だけ前記デジタルサンプリング回路（１７）をアクティブにすることを特徴とする１以上の前述の請求項に記載の装置。
【請求項１０】
前記デジタルサンプリング回路（１７）の後段には、送信、あるいは、受信された信号から測定信号を生成する２つの単一パルスジェネレータ（１８、１９）が設けられることを特徴とする１以上の前述の請求項に記載の装置。
【請求項１１】
送信周波数（ｆ2）及び／あるいは、サンプリング周波数（ｆ1）を、前記デジタルサンプリング回路（１７）の前、及び／あるいは、後で、ｎ＝１、２、３・・・として、所定の分周ファクタ２nで分周する、周波数分周器（２４、２５、２６、２７）を設けたことを特徴とする１以上の前述の請求項に記載の装置。
【請求項１２】
送信周波数（ｆ2）とサンプリング周波数（ｆ1）の位相差が、３６０°と、ｎ＝１、２、３・・・として、分周ファクタ２nとの商に等しくなるとすぐに、後続の測定サイクルを開始するリセットユニット（２６）を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記送信発振器（１４）とサンプリング発振器（１５）は水晶発振器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
高周波数信号が生成され、対象物の方向に、特に、充填された製品の表面の方向に、所定のパルス繰り返し周波数で放射し、高周波数信号は、製品の表面で反射され、反射信号は、受信され、高周波数信号／反射信号は、所定の変換ファクタで低周波数信号に変換され、距離あるいはコンテナ内の製品の充填レベルを信号の遅延時間に基づいて決定する、物体からの距離を決定および／あるいは監視する、特には、コンテナ内の製品の充填レベルを決定及び／あるいは監視する方法において、
送信パルスは、送信周波数（ｆ2）で生成され、サンプリングパルスは、サンプリング周波数（ｆ1）で生成され、送信パルスとサンプリングパルスの周波数差（ｆ2−ｆ1）は、所定の変換ファクタが達成されるように調整され、送信パルスは、サンプリングパルスでデジタル的にサンプリングされることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2004534937.tif 000024
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