(57)【要約】【課題】アンテナとマイクロ波の送受信用回路側との接続部におけるマイクロ波の反射に由来して起こる、被検出物の位置の誤認を解消する。【解決手段】マイクロ波を送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波を受信する送受信兼用プローブを備えるアンテナと、マイクロ波発振器からのマイクロ波を分波して一方をアンテナ側に送り、他方を基準信号としてミキサ側に送るデバイダと、アンテナとデバイダ及びミキサとの間に挿入されるサーキュレータと、反射マイクロ波と基準信号とをミキシングしたミキシング信号を演算回路に送るミキサと、ミキシング信号を演算する演算回路とを備えるとともに、サーキュレータのみをアンテナに近接配置したマイクロ波距離計。【選択図】図１
2007303966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計において、
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するとともに被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための送受信兼用プローブを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータを介してアンテナに送るとともに残部を基準信号としてミキサに送るデバイダと、
デバイダとアンテナとの間に挿入され、第１の同軸ケーブルで接続されるとともに、ミキサと第２の同軸ケーブルで接続されるサーキュレータと、
アンテナで受信され、サーキュレータを経由して入力される反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
サーキュレータのみをアンテナに近接配置したことを特徴とするマイクロ波距離計。
【請求項２】
アンテナをサーキュレータとともに被検出物の近傍に配置し、マイクロ波発振器、デバイダ、ミキサ及び演算回路を含む他の構成部材をアンテナと離間して配置したことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波距離計
【請求項３】
マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計において、
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するための送信用プローブと、被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための受信用プローブとを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をアンテナ側に送るとともに残部を基準信号としてミキサ側に送るデバイダと、
アンテナで受信された反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
アンテナの送信用プローブとデバイダとを第１の同軸ケーブルで接続し、受信用プローブとミキサとを第２の同軸ケーブルで接続したことを特徴とするマイクロ波距離計。
【請求項４】
アンテナを被検出物の近傍に配置し、マイクロ波発振器、デバイダ、ミキサ及び演算回路を含む他の構成部材をアンテナと離間して配置したことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波距離計。
【請求項５】
炉の頂部にアンテナを装着して炉内の内容物に向けてマイクロ波を送信し、内容物からの反射マイクロ波を検出して炉内の堆積量を測定することを特徴とする請求項２または４記載のマイクロ波距離計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場内で加工品の位置を検出するために、レーザ光や赤外線等を用いた距離計が広く使用されている。しかし、このような光を用いた方式では、例えば溶鉱炉やコークス炉、焼却炉等のように水蒸気ミストやオイルミスト等が存在する使用環境では感度が著しく低下して検出が困難となる。そこで、このような環境下での距離検出手段として、検出媒体にマイクロ波を用いたマイクロ波距離計が使用されている。
【０００３】
図３は、従来のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である（例えば、特許文献１参照）。マイクロ波発振器１はデバイダ２に接続しており、デバイダ２では、マイクロ波発振器１からの発振マイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータ２０を介してアンテナ３に送る。アンテナ３は、マイクロ波を送信し、かつ、被検出物（図示せず）で反射されたマイクロ波の受信を行うために、送受信兼用のプローブ（図示せず）を備えており、送信マイクロ波Ｍ１を被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波Ｍ２を受信する。そして、受信マイクロ波Ｍ２は、サーキュレータ２０を介してミキサ４に送られる。ミキサ４には、デバイダ２で分波された他方の発振マイクロ波が入力されており、この他方の発振マイクロ波と受信された反射マイクロ波Ｍ２とがミキシングされ、そのミキシング信号が演算回路５に送られる。演算回路５では、マイクロ波検波器（図示せず）でミキシング信号中のデバイダ２からの発振マイクロ波及び受信された反射マイクロ波Ｍ２を検波し、両検波信号の位相差を基に被検出物までの距離を算出し、例えば図４に示すように、横軸を距離とするチャート上に、被検出物による反射ピーク（Ｒ）が位置情報として表示される。
【０００４】
しかし、上記のマイクロ波距離計では、アンテナ３の送受信兼用プローブとサーキュレータ２０とを一本の同軸ケーブル３０で接続しているため、サーキュレータ２０から出力され同軸ケーブル３０を伝播する発振マイクロ波が、送受信兼用プローブとの接続部Ａにおいて同軸ケーブル３０の端面で反射され、図４に示すように、被検出物による反射ピーク（Ｒ）の他に、この同軸ケーブル３０の端面での反射ピーク（Ａ）が現れる。しかも、被検出物による反射マイクロ波Ｍ２が空中を伝播しているため減衰しているのに対し、同軸ケーブル３０の端面で反射されたマイクロ波は減衰が少ないため、両者の受信電力を比較すると同軸ケーブル３０の端面による反射ピーク（Ａ）の方が被検出物による反射ピーク（Ｒ）よりも大きくなってチャート上に現れ、誤計測を招きやすい。
【０００５】
また、設置箇所によってはアンテナ３のみを被検出物の近傍に配置し、マイクロ波発振器１やデバイダ２、サーキュレータ２０、ミキサ４及び演算回路５等のその他の構成部材をアンテナ３から離して配置することが行われている。例えば、高炉や焼却炉等のように高温の内容物の堆積量を測定するような場合は、アンテナ３を炉の頂部に装着し、その他の構成部材を炉から離して配置するのが一般的である。そのため、計測範囲内に、内容物による反射ピーク（Ｒ）とともに、同軸ケーブル３０のケーブル長の倍数の距離にケーブル端面での反射ピーク（Ａ´）が現れ、内容物の堆積量を誤計測することがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９１６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、アンテナとマイクロ波の送受信用回路側との接続部におけるマイクロ波の反射に由来して起こる、被検出物の位置の誤認を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、下記の第１のマイクロ波距離計及び第２のマイクロ波距離計を提供する。
（１）マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計において、
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するとともに被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための送受信兼用プローブを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータを介してアンテナに送るとともに残部を基準信号としてミキサに送るデバイダと、
デバイダとアンテナとの間に挿入され、第１の同軸ケーブルで接続されるとともに、ミキサと第２の同軸ケーブルで接続されるサーキュレータと、
アンテナで受信され、サーキュレータを経由して入力される反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
サーキュレータのみをアンテナに近接配置したことを特徴とする第１のマイクロ波距離計。
（２）マイクロ波をアンテナから被検出物に向けて送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波をアンテナで受信して被検出物までの距離を計測するマイクロ波距離計において、
マイクロ波発振器と、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を送信するための送信用プローブと、被検出物で反射された反射マイクロ波を受信するための受信用プローブとを備えるアンテナと、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を分波し、その一方をアンテナ側に送るとともに残部を基準信号としてミキサ側に送るデバイダと、
アンテナで受信された反射マイクロ波と、デバイダからの基準信号とをミキシングし、ミキシング信号を演算回路に送るミキサと、
ミキサからのミキシング信号を演算して被検出物までの距離を算出する演算回路とを備えるとともに、
アンテナの送信用プローブとデバイダとを第１の同軸ケーブルで接続し、受信用プローブとミキサとを第２の同軸ケーブルで接続したことを特徴とする第２のマイクロ波距離計。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る第１のマイクロ波距離計では、サーキュレータとアンテナとを近接配置したため、アンテナとの接続部において同軸ケーブル端面で反射したマイクロ波が、距離を表すチャート上で極く近距離に現れるため、被検出物による反射で無いことを容易に判断できる。また、第２のマイクロ波距離計では、サーキュレータを無くし、アンテナの送信用プローブとデバイダとを第１の同軸ケーブルで接続し、アンテナの受信用プローブとミキサとを第２の同軸ケーブルで接続したため、第１の同軸ケーブルを伝播する発振マイクロ波がアンテナとの接続部においてケーブル端面で反射しても、その反射マイクロ波がミキサに送られることがなく、チャート上には距離を表すチャート上に表示されることはない。このように、本発明に係る第１のマイクロ波距離計及び第２のマイクロ波距離計によれば、被検出物による反射マイクロ波を的確に認識できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図示される実施形態により本発明を詳細に説明する。
【００１１】
（第１のマイクロ波距離計）
図１は、本発明に係る第１のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。図示されるように、マイクロ波発振器１はデバイダ２に接続しており、デバイダ２では、マイクロ波発振器１からの発振マイクロ波を分波し、その一方をサーキュレータ２０を介してアンテナ３に送る。尚、デバイダ２とサーキュレータ２０との間は第１の同軸ケーブル１０で接続されている。アンテナ３は、マイクロ波を送信し、かつ、被検出物（図示せず）で反射されたマイクロ波の受信を行うために、送受信兼用のプローブ（図示せず）を備えており、この送受信兼用プローブとサーキュレータ２０とが一本の同軸ケーブル３０で接続されている。アンテナ３は、被検出物に向けて送信マイクロ波Ｍ１を送信し、被検出物で反射された反射マイクロ波Ｍ２を受信する。そして、受信マイクロ波Ｍ２は、サーキュレータ２０を介してミキサ４に送られる。尚、サーキュレータ２０とミキザ４とは第２の同軸ケーブル１１で接続されている。ミキサ４には、デバイダ２で分波された他方の発振マイクロ波が入力されており、この他方の発振マイクロ波と受信された反射マイクロ波Ｍ２とがミキシングされ、そのミキシング信号が演算回路５に送られる。演算回路５では、被検出物までの距離を算出し、例えば図４に示すような横軸を距離とするチャート上に被検出物による反射ピークを表示する。
【００１２】
以上の部品構成は、例えば図３に示した従来のサーキュレータ２０とアンテナ３とを同軸ケーブル３０で接続したマイクロ波距離計と同様であり、マイクロ波発振器１、デバイダ２、アンテナ３、ミキサ４及び同軸ケーブル３０は何れも公知のものでかまわない。演算回路５の構成にも制限がない。また、マイクロ波の発振方式も制限されず、例えばＦＭ／ＣＷ方式とすることができる。更に、各種フィルタ類を挿入してもよい。
【００１３】
但し、本発明では、サーキュレータ２０とアンテナ３とを近接配置する、即ち、同軸ケーブル３０のケーブル長を短くした点に特徴がある。それにより、接続部Ａにおいて同軸ケーブル３０の端面で反射されたマイクロ波のピーク（Ａ）はチャート上の極く近距離に現れるため、被検出物による反射ピークとは明らかに異なると判断できる。従って、同軸ケーブル３０のケーブル長は極力短くすることが好ましい。
【００１４】
また、サーキュレータ２０を除く、マイクロ波発振器１やデバイダ２、ミキサ４及び演算回路５等のその他の構成部材からは反射マイクロ波の信号がミキサ４に入力しないため、これらをユニット化（符号１００）し、アンテナ３及びサーキュレータ２０と離して配置することもできる。これにより、設置の自由度が増し、特に高炉や焼却炉等への適用において有用となる。サーキュレータ２０は、その大部分の部品が金属製であることから、アンテナ３とともに炉頂に設置して周囲温度が高くても動作に影響はない。
【００１５】
（第２のマイクロ波距離計）
図２は、本発明に係る第２のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。図示されるように、第２のマイクロ波距離計は、第１のマイクロ波距離計あるいは図３に示した従来のマイクロ波距離計からサーキュレータ２０を取り除き、デバイダ２とアンテナ３とを第１の同軸ケーブル１０で接続し、アンテナ３とミキサ４とを第２の同軸ケーブル１１で接続して構成される。アンテナ３は、送信マイクロ波Ｍ１を送信するための送信用プローブ（図示せず）と、反射マイクロ波Ｍ２を受信するための受信用プローブ（図示せず）とを備えており、第１の同軸ケーブル１０はデバイダ２と送信用プローブとを接続し、第２の同軸ケーブル１１はミキサ４と受信用プローブとを接続する。
【００１６】
このような構成によれば、デバイダ２からの発振マイクロ波が第１の同軸ケーブル１０を伝播し、アンテナ３との接続部Ａにおいてケーブル端面で反射しても、その反射マイクロ波がミキサ４に送られることがない。そのため、ミキサ４には、デバイダ２で分波された発振マイクロ波と、アンテナ３で受信された被検出物による反射マイクロ波Ｍ２のみが入力し、被検出物による反射ピークのみがチャート上に表示される。
【００１７】
また、第２のマイクロ波距離計においても、マイクロ波発振器１やデバイダ２、ミキサ４及び演算回路５等のその他の構成部材をユニット化（符号１００）し、アンテナ３と離して配置することもできる。更に、マイクロ波の減衰を抑えるためには同軸ケーブル１０，１１のケーブル長が短い方が有利であり、デバイダ２及びミキサ４のみをユニット化し（符号５０）、アンテナ３と近接させて配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る第１のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第２のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。
【図３】従来のマイクロ波距離計の主要な構成部品を示すブロック図である。
【図４】従来のマイクロ波距離計による測定結果の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  マイクロ波発振器
２  デバイダ
３  アンテナ
４  ミキサ
５  演算回路
１０  第１の同軸ケーブル
１１  第２の同軸ケーブル
２０  サーキュレータ
【図１】
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【図２】
2007303966.tif 000004
【図３】
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【図４】
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