JP2007178207A - Microwave distance meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波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を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。 The present invention relates to a microwave rangefinder that transmits a microwave toward a detection object, receives a reflected microwave reflected by the detection object, and measures a distance to the detection object.
従来より、工場生産現場や作業現場において加工品等の物体までの位置をレーザ光や赤外線等を用いて計測することが行われている。しかし、このような光を検出媒体に用いた距離計では、例えば高温多湿で、水蒸気やオイルミスト等が存在したり、低温で結露や氷結が起こる使用環境では検出が困難になるという欠点がある。 Conventionally, a position to an object such as a processed product is measured using a laser beam, an infrared ray, or the like at a factory production site or a work site. However, a distance meter using such light as a detection medium has a drawback that it is difficult to detect in a use environment where high temperature and humidity are present, water vapor, oil mist, etc. are present, or condensation or icing occurs at low temperatures. .
のような環境下での物体検出には、検出媒体としてマイクロ波を使用した物体検出装置が使用されることが多い。例えば、図9に示すように、高炉では、傾注樋9からトピードカーまたは溶銑鍋10に溶銑11が供給されるが、その際、トピードカーまたは溶銑鍋10の受銑量を検出するために溶銑11の液面12を検出する必要がある。しかし、溶銑11は高温であるため赤外線は使用できず、また、トピードカーまたは溶銑鍋10の上方及び周囲には水蒸気や粉塵が多く存在しているためレーザ光が遮断され、何れも溶銑11の液面12を検出できない。そこで、高温や水蒸気、粉塵による影響を受けないマイクロ波を検出媒体に用いて溶銑11の液面12を検出することが行われている(例えば、特許文献1参照)。即ち、同図に示すように、トピードカーまたは溶銑鍋10の直上にアンテナ3Aを配置し、マイクロ波送受信器1Aで発振したマイクロ波を導波管2Aを通じてアンテナ3Aから送信し、トピードカーまたは溶銑鍋10の溶銑11の液面12で反射された反射マイクロ波をアンテナ3Aで受信し、導波管2Aを通じてマイクロ波送受信器1Aに導き、受信した反射マイクロ波を検波する。尚、図中の符号6はマイクロ波の伝搬経路を示す。
For the object detection under such an environment, an object detection device using a microwave as a detection medium is often used. For example, as shown in FIG. 9, in the blast furnace,
図8に示すように、高炉では通常、傾注樋9並びにトピードカーまたは溶銑鍋10は鋳床7の下方に配置されている。鋳床7の上を作業用車両が通行したり、作業員が往来する。そして、マイクロ波距離計は、トピードカーまたは溶銑鍋10の直上に設けられた開口13の上にアンテナ3Aを配設し、このアンテナ3Aとマイクロ波送受信器1Aとを導波管2Aで接続している。そのため、マイクロ波距離計は、装置全体が鋳床7の床面から突出しており、作業用車両の通行や作業員の往来に支障を来たしている。
As shown in FIG. 8, in the blast furnace, the tilting iron 9 and the topped car or the
また、高炉では、傾注樋9の保守のために、鋳床7は、トピードカーまたは溶銑鍋10の直上部分(取外し鋳床8)が取外し可能に構成されている。そのため、取外し鋳床8に固定されたマイクロ波距離計の構成部品も、他の構成部品から取外す必要があり、更には保守後の組み直し作業が必要になる。
Further, in the blast furnace, for maintenance of the tilting iron 9, the
更に、マイクロ波6はアンテナ3Aからある広がりをもって送信されるため、トピードカーまたは溶銑鍋10の溶銑11の液面12以外で反射された反射マイクロ波を受信することもあり、正確な計測の妨げになる。極端な場合は、取外し鋳床8に設けた開口13の周壁からの反射マイクロ波を検知する。尚、このようなマイクロ波の広がり、並びにそれに由来する不要反射マイクロ波の受信の問題は、高炉に限らず、本質的な問題である。
Further, since the
本発明は、例えば高炉のように、被検出物の上方に位置する床面に配設されるマイクロ波距離計における、作業用車両や作業員の往来の妨げを解消し、保守時の分解及び組み直し作業を軽減でき、更に検出精度の向上を図ることを目的とする。 The present invention eliminates the hindrance to traffic of work vehicles and workers in a microwave rangefinder disposed on the floor located above the object to be detected, such as a blast furnace, The purpose is to reduce the reassembly work and to further improve the detection accuracy.
上記の目的を達成するために、本発明は以下のマイクロ波距離計を提供する。
(1)マイクロ波送信器から発振される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、受信したマイクロ波をマイクロ波送受信器に送り、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、
被検出物の上方に、その内部空間にマイクロ波を伝搬させるガイドパイプを配設するとともに、ガイドパイプの一方の開口の端部に、アンテナを送受信面が前記開口と対向するように配設し、かつ、他方の開口の端部に、アンテナから送信され該ガイドパイプを伝搬するマイクロ波を被検出物体に向けて反射させるとともに反射マイクロ波を該ガイドパイプに導くための反射板を配設したことを特徴とするマイクロ波距離計。
(2)ガイドパイプとアンテナとが分離可能であること特徴とする上記(1)記載のマイクロ波距離計。
(3)ガイドパイプが、その長さ方向の任意の位置で分割可能であることを特徴とする上記(1)記載のマイクロ波距離計。
(4)ガイドパイプの反射板と対向する側の開口が、開口上端から開口下端に向かって漸次アンテナ側に後退していることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか1項に記載のマイクロ波距離計。
(5)ガイドパイプの反射板と対向する側の開口の下面に、開口端縁から所定長にわたり、切欠、複数の孔または網目が形成されていることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか1項に記載のマイクロ波距離計。
(6)切欠の幅をアンテナ側に向かって漸次狭くするか、ガイドパイプの周方向における孔の配置数を反射板側が多く、アンテナ側が漸次少なくなるようにするか、網目が形成される領域の幅をアンテナ側に向かって漸次狭くすることを特徴とする上記(5)記載のマイクロ波距離計。
(7)ガイドパイプの下方に、切欠、孔または網目が形成されている領域を覆う邪魔板が配設されていることを特徴とする上記(5)または(6)記載のマイクロ波距離計。
(8)反射板の全面に、複数の孔または網目を形成したことを特徴とする上記(1)〜(7)の何れか1項に記載のマイクロ波距離計。
(9)高炉内で鋳床の下方に配置されるトピードカーまたは溶銑鍋、あるいは鉱滓鍋の鉱滓量の受銑量を検出するために使用され、鋳床の内部または鋳床の下面にガイドパイプ、反射板及びアンテナを配設したことを特徴とする上記(1)〜(8)の何れか1項に記載のマイクロ波距離計。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following microwave rangefinder.
(1) A microwave oscillated from a microwave transmitter is transmitted from an antenna toward a detected object, a reflected microwave reflected by the detected object is received by the antenna, and the received microwave is received by a microwave transceiver. In a microwave rangefinder that measures the distance to the object to be detected,
Above the object to be detected, a guide pipe for propagating microwaves is disposed in the internal space, and an antenna is disposed at the end of one opening of the guide pipe so that the transmitting / receiving surface faces the opening. In addition, a reflection plate for reflecting the microwave transmitted from the antenna and propagating through the guide pipe toward the object to be detected and guiding the reflected microwave to the guide pipe is disposed at the end of the other opening. A microwave rangefinder characterized by that.
(2) The microwave rangefinder according to (1), wherein the guide pipe and the antenna are separable.
(3) The microwave rangefinder according to (1), wherein the guide pipe can be divided at an arbitrary position in the length direction.
(4) Any one of the above (1) to (3), wherein the opening of the guide pipe facing the reflecting plate gradually recedes from the upper end of the opening toward the lower end of the opening toward the antenna. A microwave rangefinder according to
(5) The above (1) to (3), wherein notches, a plurality of holes or meshes are formed on the lower surface of the opening on the side facing the reflector of the guide pipe from the opening edge over a predetermined length. The microwave rangefinder according to any one of the above.
(6) The width of the notch is gradually narrowed toward the antenna side, or the number of holes arranged in the circumferential direction of the guide pipe is increased on the reflector side and gradually decreased on the antenna side, or in the region where the mesh is formed The microwave rangefinder according to (5), wherein the width is gradually narrowed toward the antenna side.
(7) The microwave rangefinder according to (5) or (6) above, wherein a baffle plate that covers a region where notches, holes, or meshes are formed is disposed below the guide pipe.
(8) The microwave rangefinder according to any one of (1) to (7) above, wherein a plurality of holes or meshes are formed on the entire surface of the reflector.
(9) It is used to detect the amount of iron ore received from the topped car or hot metal ladle placed in the blast furnace below the casting bed, or a guide pipe inside the casting bed or the lower surface of the casting bed. The microwave rangefinder according to any one of (1) to (8), wherein a reflector and an antenna are provided.
本発明のマイクロ波距離計は、被検出物の上方に、マイクロ波を伝搬させるガイドパイプを配置し、このガイドパイプの一端にアンテナを配し、他端に反射板を設けたものであり、アンテナから送信されるマイクロ波のより多くを被検出物に向けることができ、被検出物以外からの反射マイクロ波を極力排除できる。 The microwave distance meter of the present invention is such that a guide pipe for propagating microwaves is arranged above the object to be detected, an antenna is arranged at one end of the guide pipe, and a reflecting plate is provided at the other end. More microwaves transmitted from the antenna can be directed to the detected object, and reflected microwaves from other than the detected object can be eliminated as much as possible.
また、特に高炉において、ガイドパイプ、並びにそれに付随して反射板及びアンテナを鋳床の内部または下面に配設することができるため、鋳床上を往来する作業用車両や作業員の妨げにもならず、更にガイドパイプとアンテナとを分離可能とすることもでき、保守時の分解及び組み直し作業を軽減できる。 In particular, in a blast furnace, a guide pipe, and a reflector and an antenna can be provided on the inside or the bottom surface of the casting floor, which may hinder work vehicles and workers traveling on the casting floor. In addition, the guide pipe and the antenna can be separated from each other, and the disassembly and reassembly work during maintenance can be reduced.
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、図8に対応して、高炉内でトピードカーまたは溶銑鍋10の受銑量を検出するために本発明のマイクロ波距離計を適用した例を示す模式である。鋳床7の下方に、トピードカーまたは溶銑鍋10が配置されており、そこへ傾注樋9を通じて溶銑11が供給される。鋳床7のトピードカーまたは溶銑鍋10の直上部分には、取外し鋳床8が設けられており、保守時に鋳床7から取外し可能としている。
FIG. 1 is a schematic view showing an example in which the microwave distance meter of the present invention is applied to detect the amount of receiving of the topped car or the
鋳床7及び取外し鋳床8は、鉄骨で梁を組み立て、その上に床面を置いた構成が一般的であり、取外し鋳床8の鉄骨梁の間にガイドパイプ4を水平に配設する。このガイドパイプ4は、アンテナ3の送受信面の外径よりも若干大きな内径を有する金属製の筒体(例えば鉄管やステンレス管)であり、その一方の開口4a(ここでは図中右側)が取外し鋳床8の一方の端縁8a(ここでは図中右側)と一致するように位置決めされている。尚、ガイドパイプ4は円筒の他、角筒、更には断面が多角形の筒体であってもよい。アンテナ3も、ホーンアンテナの他、パラボラアンテナでもよい。
The
また、取外し鋳床8には、ガイドパイプ4の他方の開口4bと対面して、トピードカーまたは溶銑鍋10に向けて傾斜する反射板5が配設されている。尚、反射板5は、ガイドパイプ4の開口4bに溶接もしくは固定治具等により固定してもよいし、ガイドパイプ4の開口4bから離間して配設してもよい。
The
鋳床7には、ガイドパイプ4の開口4aと対向する位置に、アンテナ3が、その送受信面が前記開口4aと対面するように配設される。ここで、ガイドパイプ4とアンテナ3とは、保守時に、取外し鋳床8を鋳床7から取外すことを考慮して、連結することなく、鋳床7と取外し鋳床8との隙間20の分だけ離間している。
On the
また、アンテナ3には導波管2を介してマイクロ波送受信器1が接続されているが、マイクロ波送受信器1及び導波管2は、作業用車両や作業員の往来の妨げにならないように鋳床7の下面に配設される。このような配置では、マイクロ波送受信器1が熱源である溶銑11から離間するため、熱的外乱を受けることも無い。
Further, although the
このように構成されるマイクロ波距離計では、マイクロ波送信器1から発振されるマイクロ波を導波管2によりアンテナ3に導き、アンテナ3からマイクロ波をガイドパイプ4に向けて送信する。次いで、マイクロ波はガイドパイプ4の内部空間を伝搬して反射板5へと進み、反射板5で反射されてトピードカーまたは溶銑鍋10へと送られる。そして、トピードカーまたは溶銑鍋10の溶銑11の液面12で反射された反射マイクロ波は、反射板5へと向かい、反射板5で反射されてガイドパイプ4の内部空間を伝搬してアンテナ3で受信され、導波管2を介してマイクロ波送受信器1へと送られ、検波される。尚、図中の符号6は、このようなマイクロ波の伝搬経路を示す。
In the microwave distance meter configured as described above, the microwave oscillated from the
上記のマイクロ波の伝搬において、アンテナ3から送信されたマイクロ波は、ガイドパイプ4の内部空間を伝搬することで、実質的に全てのマイクロ波が反射板5で反射され、ガイドパイプが無く、アンテナから直接送信される場合に比べて、より多くのマイクロ波がトピードカーまたは溶銑鍋10へと向かう。それに伴い、不要な反射マイクロ波を受信することが少なくり、測定精度が高まる。
In the microwave propagation described above, the microwave transmitted from the
尚、上記のマイクロ波の送受信によりトピードカーまたは溶銑鍋10の溶銑11の液面12を検出する原理は、例えばFMCW方式に従うことができる。
In addition, the principle which detects the
本発明は種々の変更が可能であり、例えば、図2に示すように、アンテナ3とガイドパイプ4とを、フランジ等で接続するとともに、ガイドパイプ4を鋳床7と取外し鋳床8との隙間20に相当する位置にて分離した構成とすることもできる。このような構成によっても、取外し鋳床8を取外す際に、取外し鋳床8と同時にガイドパイプ4A,4Bとに分割される。
The present invention can be variously modified. For example, as shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、ガイドパイプ4の反射板5と対向する側の開口4bが、開口上端aから開口下端bに向かって徐々にアンテナ3側に後退するように、形成してもよい。尚、同図の(A)は直線的に後退している例を示しており、(B)は円弧状に後退している例を示している。図1及び図2のようにガイドパイプ4の開口4bが垂直に開口していると、この開口端縁でマイクロ波が反射することがあり、ノイズとなって現れるが、このように開口4bを後退させることにより開口端縁での反射を防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、図4に示すように、ガイドパイプ4の反射板5と対向する側の開口4bの下面に、端縁から所定長さにわたり切欠30を形成してもよい。高炉では、トピードカーまたは溶銑鍋10の上方に粉塵が浮遊しており、この粉塵が開口4bからガイドパイプ4の内部に侵入し、堆積しやすい。この堆積した粉塵により、アンテナ3から送信されガイドパイプ4の内部を伝搬するマイクロ波が反射され、ノイズとなって検出される。そこで、切欠30を形成することにより、粉塵がガイドパイプ4bに侵入しても堆積することが無くなる。尚、図示は省略するが、この切欠30に代えて、多数の小孔を開けたり、網状としても同様の効果が得られる。
Moreover, as shown in FIG. 4, you may form the
但し、切欠30の平面形状が矩形の場合、マイクロ波が端縁で反射するおそれがある。そこで、図5に示すように、切欠30の幅を開口4bの端縁が最も広く、アンテナ3側に向かって徐々に狭くなるように形成することが好ましい。尚、同図の(A)は直線的に狭くなり全体としてV字状を呈する切欠を示しており、(B)は円弧状に狭くなり全体としてU字状を呈する切欠を示している。切欠30をこのような形状とすることにより端縁での反射を防ぐことができる。
However, when the planar shape of the
また、切欠30や孔、網目から漏洩するマイクロ波が、トピードカーまたは溶銑鍋10以外の構造物に向かい、その反射マイクロ波を受信しないように、図6に示すように、ガイドパイプ4の下方に、切欠30や孔、網目を覆うように邪魔板31を配設することが好ましい。
Further, as shown in FIG. 6, the microwave leaking from the
更に、図7に示すように、反射板5に網目を形成することも好ましい。粉塵は反射板5にも付着するため、網目を形成してこれを防止する。尚、図示は省略するが、網目に代えて多数の小孔を開けてもよい。このとき、マイクロ波のある成分が網目や孔を通過することも考えられるため、反射板3の後方に、図示は省略する第2の反射板を配置し、網目や孔を通過したマイクロ波を例えば図中上方に反射させてもよい。
Furthermore, it is also preferable to form a mesh on the
また、同じく図示は省略するが、反射板5を傾斜方向に引き抜き可能とし、付着している粉塵を擦り落とすこともできる。
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted similarly, the reflecting
上述した本発明のマイクロ波距離計は、トピードカーまたは溶銑鍋10の受銑量を検出する以外にも、鉱滓鍋の鉱滓量を検出することにも適用できる。鉱滓鍋も、トピードカーまたは溶銑鍋10と同様に取外し鋳床8の下方に配置されるため、上記において、トピードカーまたは溶銑鍋10に代えて鉱滓鍋とした構成となる。
The above-mentioned microwave rangefinder of the present invention can be applied not only to detect the amount of iron received in the topped car or
1 マイクロ波送受信器
2 導波管
3 アンテナ
4 ガイドパイプ
5 反射板
6 マイクロ波
7 鋳床
8 取外し鋳床
9 傾注樋
10 トピードカーまたは溶銑鍋(または鉱滓鍋)
20 隙間
DESCRIPTION OF
20 Clearance
Claims (9)
被検出物の上方に、その内部空間にマイクロ波を伝搬させるガイドパイプを配設するとともに、ガイドパイプの一方の開口の端部に、アンテナを送受信面が前記開口と対向するように配設し、かつ、他方の開口の端部に、アンテナから送信され該ガイドパイプを伝搬するマイクロ波を被検出物体に向けて反射させるとともに反射マイクロ波を該ガイドパイプに導くための反射板を配設したことを特徴とするマイクロ波距離計。 The microwave oscillated from the microwave transmitter is transmitted from the antenna toward the detected object, the reflected microwave reflected by the detected object is received by the antenna, and the received microwave is sent to the microwave transceiver. In the microwave rangefinder that measures the distance to the object to be detected,
Above the object to be detected, a guide pipe for propagating microwaves is disposed in the internal space, and an antenna is disposed at the end of one opening of the guide pipe so that the transmitting / receiving surface faces the opening. In addition, a reflection plate for reflecting the microwave transmitted from the antenna and propagating through the guide pipe toward the object to be detected and guiding the reflected microwave to the guide pipe is disposed at the end of the other opening. A microwave rangefinder characterized by that.
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