JP4837770B2

JP4837770B2 - Temperature compensation method for radio rangefinder

Info

Publication number: JP4837770B2
Application number: JP2009250117A
Authority: JP
Inventors: 雅夫岸本; 貞雄高塚
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2020-05-01
Also published as: JP2010025949A

Description

本発明は、電波信号を送信してから受信するまでの時間を測定することによって目標までの距離を測定する電波距離計に関し、特に、その温度補償方法に関する。 The present invention relates to a radio range finder that measures the distance from transmission to reception of a radio signal, and more particularly to a temperature compensation method thereof.

従来、温度に対して距離測定値が一定で、信号検出能力が変化しない電波距離計を実現するためには、温度によっても特性が変化しない時間差測定回路と、送受信回路が必要とされている。 Conventionally, in order to realize a radio range finder whose distance measurement value is constant with respect to temperature and whose signal detection capability does not change, a time difference measurement circuit and a transmission / reception circuit whose characteristics do not change even with temperature are required.

産業用の電波距離計では、例えば−２０℃から＋７０℃までの範囲で１ミリメートル程度の精度が必要とされるため、時間差測定回路には１０ピコ秒程度の安定性が要求される。この安定な時間差測定回路を作るためには、素子の選別等が必要になる。素子の選別等を行わないとすると、２５℃から７０℃までの温度の変化で、時間差測定回路を構成するタイミング回路を形成するロジックＩＣの温度によるゲート遅延時間が一般に１ナノ秒程度は変化するため、測定距離が１００ミリメートル以上ずれてしまうのが普通である。 In an industrial radio rangefinder, for example, an accuracy of about 1 millimeter is required in a range from −20 ° C. to + 70 ° C. Therefore, the time difference measurement circuit is required to have a stability of about 10 picoseconds. In order to make this stable time difference measuring circuit, it is necessary to select elements. If no element selection or the like is performed, a change in temperature from 25 ° C. to 70 ° C. generally changes the gate delay time by the temperature of the logic IC forming the timing circuit constituting the time difference measuring circuit by about 1 nanosecond. For this reason, the measurement distance is usually shifted by 100 millimeters or more.

また、上記温度範囲内で、信号検出能力が変化しない送受信回路を実現するためには、利得を一定にする目的の温度補償回路が必要である。温度補償回路がない場合には、２５℃から７０℃までの温度の変化によって受信回路内の増幅回路の利得が１対２以上に変化することがあり、目標からの反射信号であっても、不要反射波と判断される可能性が高くなってしまう。 Further, in order to realize a transmission / reception circuit whose signal detection capability does not change within the above temperature range, a temperature compensation circuit for the purpose of making the gain constant is necessary. When there is no temperature compensation circuit, the gain of the amplifier circuit in the receiving circuit may change to 1: 2 or more due to a temperature change from 25 ° C. to 70 ° C. Even if the signal is a reflected signal from the target, The possibility of being judged as an unnecessary reflected wave is increased.

このように従来の電波距離計では、精度が高く安定した回路を実現するために、回路素子の選別や、複雑な温度補償回路を必要とし、素子点数や調整工数の増加によってコストが高くなってしまうという課題がある。 Thus, in order to realize a highly accurate and stable circuit, the conventional radio rangefinder requires selection of circuit elements and a complicated temperature compensation circuit, and the cost increases due to an increase in the number of elements and adjustment man-hours. There is a problem of end.

一方、温度の補償手段を設けない場合には、温度の変化によって測定距離自体が増減するという問題があり、また、振幅の変化によって信号の検出能力が低下するという課題がある。 On the other hand, when the temperature compensation means is not provided, there is a problem that the measurement distance itself increases or decreases due to a change in temperature, and there is a problem that a signal detection capability is reduced due to a change in amplitude.

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、簡単な構成で温度補償を行うことができ、温度の変化の影響を受けない測定を行うことができる電波距離計の温度補償方法を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a temperature compensation method for a radio rangefinder capable of performing temperature compensation with a simple configuration and capable of performing measurement that is not affected by changes in temperature. For that purpose.

上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、送信回路、受信回路、送信回路及び受信回路に接続され電波の送受信を行う単一のアンテナを備え、受信回路で受信した受信信号に基づき目標までの距離を測定する電波距離計の温度補償方法であって、
ａ）観測範囲を設定してその観測範囲に存在し目標に対応する受信信号のデータを取得し、観測範囲に受信信号が存在しない場合には、観測範囲を変更してその観測範囲に存在する目標に対応する受信信号のデータを取得する工程と、
ｂ）前記取得した受信信号のデータから目標までの距離を計算する工程と、
ｃ）前記計算した目標までの距離を補正する工程と、
ｄ）前記送信回路から前記受信回路に漏れる送信漏れ信号を観測可能な観測範囲を設定して、その観測範囲に存在する送信漏れ信号のデータを取得する工程と、
ｅ）前記取得した送信漏れ信号のデータから送信漏れ信号の位置の測定値を求めて、測定値と送信漏れ信号の位置基準値とを比較する工程と、
を備え、工程ｄ）を前回実行してから所定時間が経過したと判定されるまでは、工程ａ）〜ｃ）を繰り返し、工程ｄ）を前回実行してから所定時間が経過することが判定されると、工程ｄ）〜ｅ）を実行してから工程ａ）に戻り、工程ａ）に戻ったときに、観測範囲を、工程ｄ）を実行する直前の観測範囲とし、工程ｃ）の前記目標までの距離を補正する工程は、最新に得られた送信漏れ信号の位置と送信漏れ信号の位置基準値との比較結果に基づき、目標までの距離の補正を行う、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided with a transmission circuit, a reception circuit, a transmission circuit, and a single antenna connected to the reception circuit for transmitting and receiving radio waves, and based on a reception signal received by the reception circuit. A temperature compensation method for a radio rangefinder that measures the distance to a target,
Set the range measurement a) view to obtain data of the received signal corresponding to present in the observation area targets, when the received signal in the observation area does not exist, existing in the observation area by changing the observation area Obtaining received signal data corresponding to the target to be performed;
b) calculating a distance from the acquired received signal data to a target;
a step of correcting the distance to the target that c) before SL calculated,
d) before Symbol transmission circuit sets the observable observable range transmission leakage signal leaking to the reception circuit, a step of acquiring data of the transmission leakage signal present at the observation area,
e) obtaining a measured value of the position of the transmission leakage signal from the acquired transmission leakage signal data, and comparing the measured value with the position reference value of the transmission leakage signal;
Steps a) to c) are repeated until it is determined that a predetermined time has elapsed since step d) was previously executed, and it is determined that a predetermined time has elapsed since step d) was previously executed. Then, after performing steps d) to e), the process returns to step a). When the process returns to step a), the observation range is set to the observation range immediately before the execution of step d), and step c). The step of correcting the distance to the target is characterized in that the distance to the target is corrected based on a comparison result between the position of the latest transmission leakage signal and the position reference value of the transmission leakage signal. .

また、請求項２記載の発明は、送信回路、受信回路、送信回路及び受信回路に接続され電波の送受信を行う単一のアンテナを備え、受信回路で受信した受信信号に基づき目標までの距離を測定する電波距離計の温度補償方法であって、
ａ）観測範囲を設定してその観測範囲に存在し目標に対応する受信信号のデータを取得し、観測範囲に受信信号が存在しない場合には、観測範囲を変更してその観測範囲に存在する目標に対応する受信信号のデータを取得する工程と、
ｂ）前記取得した受信信号のデータから目標までの距離を計算する工程と、
ｃ）前記送信回路から前記受信回路に漏れる送信漏れ信号を観測可能な観測範囲を設定して、その観測範囲に存在する送信漏れ信号のデータを取得する工程と、
ｄ）前記取得した送信漏れ信号のデータから送信漏れ信号の強度の測定値を求めて、測定値と送信漏れ信号の強度基準値とを比較する工程と、
を備え、工程ｃ）を前回実行してから所定時間が経過したと判定されるまでは、工程ａ）〜ｂ）を繰り返し、工程ｃ）を前回実行してから所定時間が経過することが判定されると、工程ｃ）〜ｄ）を実行してから工程ａ）に戻り、工程ａ）に戻ったときに、観測範囲を、工程ｃ）を実行する直前の観測範囲とし、工程ａ）は、最新に得られた送信漏れ信号の強度と送信漏れ信号の強度基準値との比較結果に基づき、受信信号の強度に関する補正を行う工程を含む、ことを特徴とする。 The invention described in claim 2 includes a transmission circuit, a reception circuit, a transmission circuit, and a single antenna connected to the reception circuit for transmitting and receiving radio waves. The distance to the target is determined based on the received signal received by the reception circuit. A temperature compensation method for a radio rangefinder to be measured,
Set the range measurement a) view to obtain data of the received signal corresponding to present in the observation area targets, when the received signal in the observation area does not exist, existing in the observation area by changing the observation area Obtaining received signal data corresponding to the target to be performed;
b) calculating a distance from the acquired received signal data to a target;
c) before Symbol transmission circuit sets the observable observable range transmission leakage signal leaking to the reception circuit, a step of acquiring data of the transmission leakage signal present at the observation area,
d) obtaining a measured value of the intensity of the transmission leakage signal from the acquired transmission leakage signal data, and comparing the measured value with the intensity reference value of the transmission leakage signal;
Steps a) to b) are repeated until it is determined that a predetermined time has elapsed since the previous execution of step c), and it is determined that the predetermined time has elapsed since the previous execution of step c). Then, after executing steps c) to d), the process returns to step a), and when returning to step a), the observation range is set as the observation range immediately before execution of step c), and step a) And a step of correcting the received signal strength based on a comparison result between the strength of the latest transmission leakage signal and the reference strength value of the transmission leakage signal.

送信回路と受信回路との間の結合によって、送信回路からアンテナへと向かわずに受信回路へと漏れる送信漏れ信号は、温度変化の影響を受けて、その送信漏れ信号の位置及び強度が変化する。また、受信信号も温度変化の影響を受けるが、温度変化の影響は送信回路、受信回路等の回路素子を要因とするために、受信信号も送信漏れ信号と同じように変化する。従って、この送信漏れ信号の位置または強度の基準値を記録しておき、実測された送信漏れ信号の位置または強度と比較し、この比較結果に基づき補正を行うことで、受信信号の温度補正を行うことができる。 Due to the coupling between the transmission circuit and the reception circuit, the transmission leakage signal that leaks from the transmission circuit to the reception circuit without going to the antenna is affected by the temperature change, and the position and strength of the transmission leakage signal change. . The reception signal is also affected by the temperature change, but the influence of temperature change transmission circuit, in order to cause the circuit elements of the receiving circuits and the like, also changes in the same way as transmission leakage signal received signals. Therefore, the reference value of the position or intensity of the transmission leakage signal is recorded, compared with the actually measured position or intensity of the transmission leakage signal, and correction is performed based on the comparison result, thereby correcting the temperature of the reception signal. It can be carried out.

例えば、受信信号の位置の補正については、送信漏れ信号の位置の基準値に対する実測された送信漏れ信号の位置との偏差を求めて、この偏差分だけ、受信信号の位置をずらすことで行うことができる。 For example, the correction of the position of the received signal is performed by obtaining a deviation from the measured position of the transmission leakage signal with respect to the reference value of the position of the transmission leakage signal and shifting the position of the reception signal by this deviation. Can do.

また、例えば、受信信号の強度の補正については、送信漏れ信号の強度の基準値に対する実測された送信漏れ信号の強度の比率を求め、掛け算手段により、この比率の逆数を受信信号の強度に掛けることにより行うことができる。または送信漏れ信号の強度の基準値に対する実測された送信漏れ信号の強度の比率を求め、目標からの反射波かどうかを判定するための受信信号の強度の閾値を上記比率分に応じて変化させることにより補正することができる。より具体的には、基準の閾値に対して上記比率を掛けることにより補正することができる。 Further, for example, for correction of the received signal strength, a ratio of the measured transmission leakage signal strength to the reference value of the transmission leakage signal strength is obtained, and the inverse of this ratio is multiplied by the received signal strength by the multiplying means. Can be done. Alternatively, the ratio of the actually measured transmission leakage signal intensity to the reference value of the transmission leakage signal intensity is obtained, and the threshold value of the received signal intensity for determining whether or not it is a reflected wave from the target is changed according to the ratio. This can be corrected. More specifically, the correction can be performed by multiplying the reference threshold by the above ratio.

送信漏れ信号の測定は、測定中に定期的に行うことができる。観測範囲を送信漏れ信号の観測できる範囲とすることにより、送信漏れ信号の位置の測定または送信漏れ信号の強度の測定を行うことができる。 The transmission leakage signal can be measured periodically during the measurement . By the range of the observation range can be observed in the transmission leakage signal, it is possible to perform transmission measurements or measurement of the intensity of the transmission leakage signal of the position of the signal leakage signal.

本発明によれば、送信回路から受信回路へと漏れる送信漏れ信号の温度変化に基づいて温度補償を行うために、回路素子の選定に特別な配慮を行う必要はなく、また、複雑な温度補償回路も不要とすることができ、簡単な構成で温度補償を行うことができ、温度の変化の影響を受けない安定した測定を行うことができる。特に、請求項１記載の発明によれば、距離測定値のずれが発生しにくく、また、請求項２記載の発明によれば、信号の検出を安定して行うことができる。 According to the present invention, since temperature compensation is performed based on the temperature change of the transmission leakage signal leaking from the transmission circuit to the reception circuit, it is not necessary to give special consideration to the selection of circuit elements, and complicated temperature compensation is required. A circuit can also be eliminated, temperature compensation can be performed with a simple configuration, and stable measurement can be performed without being affected by changes in temperature. In particular, according to the first aspect of the present invention, the deviation of the distance measurement value hardly occurs, and according to the second aspect of the present invention, the signal can be detected stably.

また、温度以外の例えば経時変化等の他の要因による回路素子の変化についても同様に補償することができる。 Further, a change in the circuit element due to other factors other than the temperature, such as a change with time, can be similarly compensated.

本発明の方法による電波距離計の実施の形態を表すブロック図である。It is a block diagram showing embodiment of the radio distance meter by the method of this invention. （ａ）常温時と（ｂ）高温時とのそれぞれの送信漏れ信号と受信信号との関係を表す波形図である。It is a wave form diagram showing the relationship between each transmission leak signal and receiving signal at the time of (a) normal temperature and (b) high temperature. 本発明の方法による温度補償処理を含む測定距離演算処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the measurement distance calculation process including the temperature compensation process by the method of this invention. サンプリングの遅延時間のタイムチャートである。It is a time chart of sampling delay time. 演算回路の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an arithmetic circuit.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１ないし図５は、本発明による補償方法に係る電波距離計の実施形態を表す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are diagrams showing an embodiment of a radio rangefinder according to the compensation method of the present invention.

まず構成を図１によって説明すると、この電波距離計は主に、送信回路１、結合回路２、アンテナ４、受信回路３、及び時間差測定回路９を備えており、時間差測定回路９は、さらに、タイミング回路５、包絡線検波回路６、Ａ／Ｄ変換回路７、演算回路８及びメモリ１９を備えている。送信回路１に結合回路２が接続され、結合回路２にはアンテナ４が接続されると共に受信回路３が接続されている。送信回路１は、タイミング回路５からの送信トリガ信号Ｔｒ１を受けて、送信マイクロ波信号Ｓ１を出力するものであり、発生された送信マイクロ波信号Ｓ１は、結合回路２へと送られる。送信マイクロ波信号Ｓ１は、例えば、６ギガヘルツ程度の中心周波数のパルス波とすることができるが、勿論、他の周波数帯域のパルス信号を使用することができることは明らかである。結合回路２は方向性結合器から構成されており、送信回路１からの送信マイクロ波信号Ｓ１の大部分はアンテナ４へと送られる。アンテナ４から送信された電波は、対象物１１（例えば液面）で反射して、アンテナ４で受信され、受信マイクロ波信号Ｓ２となり、結合回路２において送信回路１と受信回路３に等分されて伝送される。 First, the configuration will be described with reference to FIG. 1. This radio rangefinder mainly includes a transmission circuit 1, a coupling circuit 2, an antenna 4, a reception circuit 3, and a time difference measurement circuit 9, and the time difference measurement circuit 9 further includes: A timing circuit 5, an envelope detection circuit 6, an A / D conversion circuit 7, an arithmetic circuit 8 and a memory 19 are provided. A coupling circuit 2 is connected to the transmission circuit 1, and an antenna 4 and a reception circuit 3 are connected to the coupling circuit 2. The transmission circuit 1 receives the transmission trigger signal Tr1 from the timing circuit 5 and outputs a transmission microwave signal S1. The generated transmission microwave signal S1 is sent to the coupling circuit 2. For example, the transmission microwave signal S1 can be a pulse wave having a center frequency of about 6 GHz, but it is obvious that a pulse signal of another frequency band can be used. The coupling circuit 2 includes a directional coupler, and most of the transmission microwave signal S1 from the transmission circuit 1 is sent to the antenna 4. The radio wave transmitted from the antenna 4 is reflected by the object 11 (for example, the liquid level), received by the antenna 4, and becomes a reception microwave signal S2, and is equally divided into the transmission circuit 1 and the reception circuit 3 in the coupling circuit 2. Is transmitted.

受信回路３はサンプリング回路を備えており、受信マイクロ波信号Ｓ２に対して、タイミング回路５から出力された受信トリガ信号Ｔｒ２によって等価サンプリングを実行し、低周波受信信号Ｓ３に変換する。 The reception circuit 3 includes a sampling circuit, and performs equivalent sampling on the reception microwave signal S2 using the reception trigger signal Tr2 output from the timing circuit 5, and converts it to a low frequency reception signal S3.

受信回路３には包絡線検波回路６が接続され、さらに、Ａ／Ｄ変換回路７及び演算回路８が接続されている。上記低周波受信信号Ｓ３は、包絡線検波回路６によって包絡線検波受信信号Ｓ４に変換され、さらにＡ／Ｄ変換回路７によって受信信号データＤ１に変換される。演算回路８では、この受信信号データＤ１を基にして対象物１１までの距離を計算し、最終的に測定距離データＤ２として外部に出力する。演算回路８は、ＣＰＵを含むコンピュータで構成することができ、後述の温度補償処理を行うものであり、図５に示すように、その処理機能として比較手段８１、距離測定手段８２、閾値設定手段８３、観測範囲設定手段８４、及び補正手段としての送信漏れ信号位置測定手段８５と送信漏れ信号強度測定手段８６を有する。 An envelope detection circuit 6 is connected to the reception circuit 3, and an A / D conversion circuit 7 and an arithmetic circuit 8 are further connected. The low frequency reception signal S3 is converted into an envelope detection reception signal S4 by an envelope detection circuit 6, and further converted into reception signal data D1 by an A / D conversion circuit 7. The arithmetic circuit 8 calculates the distance to the object 11 based on the received signal data D1, and finally outputs it to the outside as measured distance data D2. The arithmetic circuit 8 can be composed of a computer including a CPU, and performs a temperature compensation process, which will be described later. As shown in FIG. 5, the processing function includes a comparison unit 81, a distance measurement unit 82, a threshold setting unit. 83, an observation range setting unit 84, and a transmission leakage signal position measuring unit 85 and a transmission leakage signal intensity measuring unit 86 as correction units.

演算回路８にはさらに記録手段としてのメモリ１９が接続されており、メモリ１９において各種のデータが保存される。また、演算回路８の観測範囲設定手段８４からは、タイミング回路５に向けて、観測する距離範囲をどこに設定するかを決定する距離設定信号Ｓ５が出力される。タイミング回路５では、この距離設定信号Ｓ５に基づいて、受信回路３にてサンプリングを行うタイミングを決定する受信トリガ信号Ｔｒ２が出力される。 The arithmetic circuit 8 is further connected memory 1 9 as a recording means, various data is stored in the memory 1 9. The observation range setting means 84 of the arithmetic circuit 8 outputs a distance setting signal S5 that determines where to set the observation distance range to the timing circuit 5. The timing circuit 5 outputs a reception trigger signal Tr2 that determines the timing at which the reception circuit 3 performs sampling based on the distance setting signal S5.

送信回路１から送信マイクロ波パルス信号Ｓ１が出力されると、結合回路２で大部分の信号がアンテナ４へと伝送されるが、その一部がアンテナ４へ向かわずに直接受信回路３へと漏れる。この送信漏れ波形は、タイミング回路５及び受信回路３等における回路素子の温度特性の影響を受けて、温度によって変化する。図２は、この変化を表す図であり、図２（ａ）のＷ₀₁は常温時の送信漏れ波形を表し、図２（ｂ）のＷ₀₂は高温時の送信漏れ波形を表している。常温時と高温時とでは、送信漏れ波形の位置とピーク値が変化する。一般に、高温になると送信漏れ波形のピークレベルは低下する傾向があり、その測定環境下で変化しうる温度変化において、常温時における送信漏れ波形Ｗ₀₁のピークレベルＬ₀₁と高温時における送信漏れ波形Ｗ₀₂のピークレベルＬ₀₂とでは、６デシベル程度の違いが生じうる。また、常温時と高温時で、それぞれの送信漏れ波形の位置Ｐ₁、Ｐ₂のずれＰ₁₂が生じる。また、図２（ａ）のＷ_r1は常温時における受信信号波形、図２（ｂ）のＷ_r2は高温時における受信信号波形を示しており、受信信号波形においても、送信漏れ波形と同様の傾向を示すことが分かる。つまり、常温時における受信信号波形のピークレベルＬ_r1と高温時における受信信号波形のピークレベルＬ_r2の比率と、常温時における送信漏れ波形Ｗ₀₁のピークレベルＬ₀₁と高温時における送信漏れ波形Ｗ₀₂のピークレベルＬ₀₂の比率は等しくなる。これは、受信回路３の温度変化による利得の変化が、送信漏れ波形及び受信信号波形の双方に同じ程度に生じるからである。また、常温時における受信信号波形と高温時における受信信号波形との位置のずれＤ₁₂も、常温時における送信漏れ波形と高温時における送信漏れ波形との位置のずれＰ₁₂に等しくなる。これは、位置ずれの原因となるのが、主としてタイミング回路５の内部で使用されるロジックＩＣのゲート遅延時間の温度による変化であり、これは送信漏れ波形及び受信信号波形の双方に同じ程度に影響を与えるからである。 When the transmission microwave pulse signal S 1 is output from the transmission circuit 1, most of the signal is transmitted to the antenna 4 by the coupling circuit 2, but a part of the signal is not directed to the antenna 4 but directly to the reception circuit 3. Leak. This transmission leakage waveform is affected by the temperature characteristics of the circuit elements in the timing circuit 5, the reception circuit 3, and the like, and changes depending on the temperature. FIG. 2 is a diagram showing this change. W ₀₁ in FIG. 2A represents a transmission leakage waveform at normal temperature, and W _{02 in} FIG. 2B represents a transmission leakage waveform at high temperature. The position and peak value of the transmission leakage waveform change between normal temperature and high temperature. In general, the peak level of the transmission leakage waveform tends to decrease at high temperatures, and the peak level L ₀₁ of the transmission leakage waveform W ₀₁ at normal temperature and the transmission leakage waveform at high temperature in a temperature change that can change under the measurement environment. the peak level L ₀₂ of W _02, may occur difference in about six decibels. In addition, a shift P ₁₂ between the positions P ₁ and P ₂ of the respective transmission leakage waveforms occurs at normal temperature and high temperature. Further, W _r1 in FIG. 2A shows a received signal waveform at normal temperature, and W _{r2 in} FIG. 2B shows a received signal waveform at high temperature, and the received signal waveform is similar to the transmission leakage waveform. It turns out that it shows a tendency. That is, the ratio between the peak level L _r1 of the received signal waveform at normal temperature and the peak level L _r2 of the received signal waveform at high temperature, the peak level L ₀₁ of the transmission leakage waveform W ₀₁ at normal temperature, and the transmission leakage waveform W at high temperature. the ratio of the peak level L ₀₂ ₀₂ are equal. This is because the gain change due to the temperature change of the receiving circuit 3 occurs to the same extent in both the transmission leakage waveform and the reception signal waveform. Further, the positional deviation D ₁₂ between the reception signal waveform at normal temperature and the reception signal waveform at high temperature is also equal to the positional deviation P ₁₂ between the transmission leakage waveform at normal temperature and the transmission leakage waveform at high temperature. This is caused by a change in the gate delay time of the logic IC used mainly in the timing circuit 5 due to temperature, which is the same for both the transmission leakage waveform and the reception signal waveform. It is because it affects.

メモリ１９には、基準となる常温時の送信漏れ波形Ｗ₀₁のピークレベルＬ₁と位置Ｐ₁の値が基準値として予め記録されている。これらの基準値Ｌ₁及びＰ₁は、測定時の送信漏れ波形Ｗ_0xのピークレベルＬ_x及び位置Ｐ_xと比較される。これによって、温度変化による受信回路３の利得の変化と、温度変化による測定位置のずれを補償することができるようになる。例えば、送信漏れ信号の位置が温度の変化によって５０ミリメートルだけ増加した場合には、対象物を反射してきた受信信号から求めた距離から５０ミリメートルだけ差し引くことによって、正確な測定距離が得られる。また、送信漏れ信号のピークレベルを予め記録しておいた基準のピークレベルＬ₁と比較し、その割合だけ受信信号レベルに対して補償することにより、温度の変化による受信信号の振幅の変化を抑圧することができる。例えば、温度の変化によって送信漏れ信号の強度が３０パーセントだけ減少した場合には、受信信号に対して（１００／（１００−３０））だけ振幅を大きくするように演算回路８で波形の振幅の拡大の処理を行えば、温度による振幅の変化を抑圧することができ、信号の検出能力を下げずに不要反射波の影響も受けないようにすることができる。または、信号の振幅を補償する以外に、信号の検出の基準となる閾値自体を３０パーセント減少させることでも同様の作用がある。この閾値を変化させる場合、メモリ１９には予め基準となる常温時の閾値ＴＨ₁も記録される。 In the memory 19, the peak level L ₁ and the value of the position P ₁ of the transmission leakage waveform W ₀₁ at normal temperature as a reference are recorded in advance as reference values. These reference values L ₁ and P ₁ are compared with the peak level L _x and position P _x of the transmission leakage waveform W _0x at the time of measurement. As a result, it is possible to compensate for a change in the gain of the receiving circuit 3 due to a temperature change and a shift in the measurement position due to a temperature change. For example, when the position of the transmission leakage signal increases by 50 millimeters due to a change in temperature, an accurate measurement distance can be obtained by subtracting 50 millimeters from the distance obtained from the reception signal reflecting the object. In addition, the peak level of the transmission leakage signal is compared with a reference peak level L ₁ recorded in advance, and the received signal level is compensated by that ratio, thereby changing the amplitude of the received signal due to a change in temperature. Can be suppressed. For example, when the intensity of the transmission leakage signal decreases by 30% due to a change in temperature, the arithmetic circuit 8 adjusts the amplitude of the waveform so as to increase the amplitude by (100 / (100-30)) with respect to the received signal. If the enlargement process is performed, a change in amplitude due to temperature can be suppressed, and the signal detection capability can be reduced without being affected by unnecessary reflected waves. Alternatively, in addition to compensating the amplitude of the signal, the same effect can be obtained by reducing the threshold value itself as a reference for signal detection by 30 percent. When this threshold value is changed, the memory 19 also records a reference threshold value TH ₁ at normal temperature.

図３は、温度の変化による測定位置のずれを補償すると共に、信号の検出の基準となる閾値を補償する処理を表すフローチャートである。演算回路８において、この温度補償処理を含む測定距離演算が行われる。なお、演算回路８での演算計算は所定時間毎、例えば１秒に１回程度で行われるが、温度の変化が緩やかであることが仮定できる場合には、温度補償処理は、前記所定時間よりも大きい時間間隔毎に定期的に行えば十分であると考えられるため、図３の処理では、１分に１回程度で行っている。以下、図３の処理を説明する。 FIG. 3 is a flowchart showing a process for compensating for a deviation in measurement position due to a change in temperature and compensating for a threshold value serving as a reference for signal detection. In the arithmetic circuit 8, the measurement distance calculation including this temperature compensation process is performed. Note that the arithmetic calculation in the arithmetic circuit 8 is performed at predetermined time intervals, for example, about once per second. However, if it can be assumed that the temperature change is gradual, the temperature compensation processing is performed from the predetermined time interval. Since it is considered that it is sufficient to perform periodically every large time interval, the process of FIG. 3 is performed about once a minute. Hereinafter, the process of FIG. 3 will be described.

まず、初期化処理により距離測定のための準備が行われ送信漏れ信号を検出する（ステップＳ３０１）。このとき距離設定信号Ｓ５は、送信直後の信号に対して等価サンプリングを行うように設定されている。そして、送信漏れ信号位置測定手段８５及び送信漏れ信号強度測定手段８６とで、この送信漏れ信号の位置ＰｘとピークレベルＬｘとを求める（ステップＳ３０２）。さらに、閾値設定手段８３において、これらの求めたピークレベルＬｘ、基準のピークレベルＬ₁及び基準の閾値ＴＨ₁を用いて、対象物１１の有無を判定するための閾値ＴＨｘを次の式により求める（ステップＳ３０３）。 First, preparation for distance measurement is performed by initialization processing, and a transmission leakage signal is detected (step S301). At this time, the distance setting signal S5 is set to perform equivalent sampling on the signal immediately after transmission. Then, the transmission leakage signal position measuring unit 85 and the transmission leakage signal intensity measuring unit 86 obtain the position Px and peak level Lx of the transmission leakage signal (step S302). Further, the threshold value setting means 83 obtains a threshold value THx for determining the presence / absence of the object 11 by using the following equation using the obtained peak level Lx, reference peak level L ₁ and reference threshold value TH _1. (Step S303).

尚、ここで送信漏れ信号の基準のピークレベルＬ₁と、基準の閾値ＴＨ₁とは、工場出荷前に設定され、メモリ１９に予め格納されている。

Here, the reference peak level L ₁ of the transmission leakage signal, the reference to the threshold value TH _1, the set before factory shipment is stored in advance in the memory 1 9.

次に、観測範囲設定手段８４で、観測範囲の先頭を距離測定範囲の最小範囲に設定し（ステップＳ３０４）、受信信号データを取得する（ステップＳ３０５）。例えば、この電波距離計を、タンク内の液体のレベル測定に用いる場合には、距離測定範囲の最小距離はタンク内部の最高液面位置までの距離とし、距離測定範囲の最大距離はタンクの底面までの距離とする。これらの最小距離及び最大距離は、電波距離計が設置された後に設定され、メモリ１９内に格納される。等価サンプリングを行う場合、観測範囲は遅延時間の掃引時間となるが、遅延時間の掃引の先頭位置はタイミング回路５内の遅延掃引回路に対してディジタル的に容易に設定できるという特徴がある。例えば、観測範囲の幅を１メートルで固定にした場合、掃引幅は約６．６７ナノ秒の固定値とし、掃引範囲の先頭を観測範囲の先頭に合わせて設定する。例えば、３．５メートルから４．５メートルの範囲を観測範囲とする場合は、遅延掃引回路の遅延時間の掃引範囲を２３．３５ナノ秒から３０．０２ナノ秒までとする。但し、実際は回路内部での信号伝搬時間などが存在するため、上記の間は、信号伝搬時間などによる遅延時間分だけ増減した値とすると良い。 Next, the observation range setting means 84 sets the beginning of the observation range to the minimum range of the distance measurement range (step S304), and obtains reception signal data (step S305). For example, when this radio rangefinder is used to measure the level of liquid in the tank, the minimum distance in the distance measurement range is the distance to the highest liquid level in the tank, and the maximum distance in the distance measurement range is the bottom of the tank. To the distance. These minimum distance and maximum distance is set after the radio wave distance meter is installed, it is stored in the memory 1 9. When the equivalent sampling is performed, the observation range is the delay time sweep time, but the start position of the delay time sweep can be easily set digitally with respect to the delay sweep circuit in the timing circuit 5. For example, when the width of the observation range is fixed at 1 meter, the sweep width is set to a fixed value of about 6.67 nanoseconds, and the start of the sweep range is set to match the start of the observation range. For example, when the observation range is from 3.5 meters to 4.5 meters, the delay time sweep range of the delay sweep circuit is from 23.35 nanoseconds to 30.02 nanoseconds. However, since there is actually a signal propagation time in the circuit, it is preferable that the value be increased / decreased by a delay time due to the signal propagation time during the above period.

ステップＳ３０５で得た受信信号データに関して、前記ステップＳ３０３で求めた閾値ＴＨｘを用いて閾値ＴＨｘを超えるレベルが存在するか判定し（ステップＳ３０６）、超えるレベルがあれば、距離測定手段８２において、そこで得た受信信号に対する距離計算を行う（ステップＳ３０９）。閾値レベルを超えるレベルがない場合には、現在の観測範囲が測定距離範囲の最大距離であるかどうかを調べ（ステップＳ３０７）、最大距離でないときには、観測範囲を０．５ｍ後方に設定し（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０５に戻り受信信号データを取得し、ステップＳ３０５からステップＳ３０８を繰り返す。現在の観測範囲が測定距離範囲の最大距離である場合には、観測範囲を距離測定範囲の最小距離に設定し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０４からステップ３０８を繰り返す。通常は、観測範囲が測定距離範囲の最大距離に達するまでに液面等の対象物を探知できるため、これらのステップを無限に繰り返すことは回避でき、ステップＳ３０９へと進むことになる。 With respect to the received signal data obtained in step S305, it is determined whether there is a level exceeding the threshold value THx using the threshold value THx obtained in step S303 (step S306). Distance calculation is performed on the obtained received signal (step S309). If there is no level exceeding the threshold level, it is checked whether or not the current observation range is the maximum distance of the measurement distance range (step S307). If it is not the maximum distance, the observation range is set 0.5 m behind (step S307). S308), the process returns to step S305 to obtain the received signal data, and steps S305 to S308 are repeated. If the current observation range is the maximum distance of the measurement distance range, the observation range is set to the minimum distance of the distance measurement range (step S304), and steps S304 to 308 are repeated. Normally, since the object such as the liquid level can be detected before the observation range reaches the maximum distance of the measurement distance range, it is possible to avoid repeating these steps infinitely, and the process proceeds to step S309.

次に、ステップＳ３０９で求めた測定距離が観測範囲の前の方に存在するかどうかを調べて（ステップＳ３１０）、前の方に存在する場合は、観測範囲の先頭を前の方へずらす（ステップＳ３１１）。また、求めた距離範囲が観測範囲の前の方に存在しない場合には、後の方に存在するかどうかを調べ（ステップＳ３１２）、後の方に存在する場合には、観測範囲の先頭を後にずらす（ステップＳ３１３）。これらの処理により、受信信号が常に観測範囲の中心付近にくるように設定される。 Next, it is checked whether or not the measurement distance obtained in step S309 exists in front of the observation range (step S310). If it exists in front, the head of the observation range is shifted forward ( Step S311). If the obtained distance range does not exist in the front of the observation range, it is checked whether or not it exists in the back (step S312). Shift later (step S313). By these processes, the received signal is always set near the center of the observation range.

次に、ステップＳ３０９で求めた測定距離に対して、送信漏れ信号の位置Ｐｘと送信漏れ信号の基準位置Ｐ₁の差を補正し、これを正しい測定距離とする。即ち、ステップＳ３０９で求めた測定距離をＤｘ、正しい測定距離をＤ’ｘとすると、以下の式による補正を行う。 Next, the measurement distance obtained in step S309, the corrected difference between the reference position P ₁ position Px and the transmission leakage signal of a transmission leakage signal, and correct the measured distance of this. That is, if the measurement distance obtained in step S309 is Dx and the correct measurement distance is D′ x, correction according to the following equation is performed.

［数２］
Ｄ’ｘ＝Ｄｘ−（Ｐｘ−Ｐ₁）
例えば、送信漏れ信号の位置が−０．２メートルであり、送信漏れ信号の基準位置が−０．３メートルである場合には、工場での計測値よりも−０．１メートルずらす要因が存在することを意味し、ステップＳ３０９で求めた測定距離は、正確な値よりも０．１メートル大きい値であることが分かるため、このステップＳ３０９で求めた距離に対して０．１メートル減らせばより正確な測定値が得られることになる。 [Equation 2]
D′ x = Dx− (Px−P ₁ )
For example, when the position of the transmission leakage signal is -0.2 meters and the reference position of the transmission leakage signal is -0.3 meters, there is a factor that shifts by -0.1 meters from the measured value at the factory. This means that the measurement distance obtained in step S309 is 0.1 meter larger than the exact value, so if the distance obtained in this step S309 is reduced by 0.1 meter, An accurate measurement will be obtained.

次に、送信漏れ信号を観測してから、１分経過したかどうかを調べ（ステップＳ３１５）、経過していれば再び、送信漏れ信号の位置ＰｘとピークレベルＬｘとを求め（ステップＳ３１６）、過去の値から更新する。さらに、ステップＳ３１６で求めたピークレベルＬｘ、送信漏れ信号の基準のピークレベルＬ₁及び基準の閾値ＴＨ₁を用いて、対象物１１の有無を判断するための閾値ＴＨｘを上述の（１）式により更新する（ステップＳ３１７）。 Next, it is checked whether or not 1 minute has elapsed since the transmission leakage signal was observed (step S315). If it has elapsed, the position Px and the peak level Lx of the transmission leakage signal are obtained again (step S316). Update from past values. Furthermore, the peak level Lx obtained in step S316, by using the threshold value TH ₁ peak level L ₁ and the reference of the reference of the transmission leakage signal, the threshold THx for determining the presence or absence of object 11 in equation (1) (Step S317).

ステップＳ３１７の処理が終了すると、再び観測範囲を、ステップＳ３１６で送信漏れ信号を観測する前の範囲に戻し（ステップＳ３１８）、再度対象物１１が観測できるようにする。ステップＳ３１５の判定処理で、１分以上経過していない場合、及びステップＳ３１８により観測位置が元に戻った後、観測範囲の受信信号データの取得が行われる（ステップＳ３１９）。ステップＳ３１９で取得したデータから、観測範囲内に閾値を超えるレベルがあるか判定され（ステップＳ３２０）、超えるレベルがある場合には対象物が観測範囲内に存在していると判定され、再度ステップＳ３０９で距離計算が行われる。また、ステップＳ３２０の判定処理で閾値を超えるレベルが存在しない場合には、再度ステップＳ３０４で観測範囲の先頭が測定距離範囲の最小距離に設定され、以降の処理が繰り返される。 When the process of step S317 is completed, the observation range is returned to the range before the transmission leakage signal is observed in step S316 (step S318), so that the object 11 can be observed again. In the determination process of step S315, when one minute or more has not elapsed, and after the observation position is returned to the original by step S318, reception signal data in the observation range is acquired (step S319). From the data acquired in step S319, it is determined whether there is a level exceeding the threshold in the observation range (step S320). If there is a level exceeding the threshold, it is determined that the object exists in the observation range, In S309, distance calculation is performed. If there is no level exceeding the threshold value in the determination process in step S320, the beginning of the observation range is set to the minimum distance of the measurement distance range again in step S304, and the subsequent processes are repeated.

図４は、図３の処理による観測範囲のタイミングチャートを示す。縦軸は、観測範囲、言い換えるならば遅延時間、即ち送信トリガ信号Ｔｒ１から受信トリガ信号Ｔｒ２が出力されるまでの時間を表している。 FIG. 4 shows a timing chart of the observation range by the process of FIG. The vertical axis represents the observation range, in other words, the delay time, that is, the time until the reception trigger signal Tr2 is output from the transmission trigger signal Tr1.

以上説明したように、図３の処理では、対象物の探知（ステップＳ３０４からステップＳ３０８）の際に、対象物の有無を判定するとき（ステップＳ３０６）の閾値の補正をステップ３０３において、送信漏れ信号の基準値と実測の送信漏れ信号の振幅の比率に応じて行っており、これによって、安定して対象物の有無を判定することができる。また、対象物の探知後に、対象物の位置が急激に変化するなどの理由によって対象物を見失っても、対象物が観測範囲に存在するかどうかの判定（ステップＳ３２０）は、閾値自体が安定しているため、確実に行うことができる。この場合、送信漏れ信号は、所定時間間隔（例えば１分に１回）の割合で定期的に観測される（ステップＳ３１５からＳ３１８）ため、温度の変化に伴う受信回路特性の変化に閾値を追従させることができる。さらに、取得された観測範囲の受信信号データから求めた距離が、送信漏れ信号の位置の基準値と送信漏れ信号の位置の差によってより正確な値に補正されるため、結果として距離精度の高い電波距離計が実現できる。 As described above, in the process of FIG. 3, the threshold value correction is performed in step 303 when the presence or absence of an object is determined (step S306) when the object is detected (step S304 to step S308). This is performed according to the ratio of the reference value of the signal and the amplitude of the actually measured transmission leakage signal, whereby the presence or absence of the target can be determined stably. Further, even if the object is lost due to a sudden change in the position of the object after the object is detected, the threshold itself is stable in determining whether the object exists in the observation range (step S320). Therefore, it can be performed reliably. In this case, since the transmission leakage signal is periodically observed at a predetermined time interval (for example, once per minute) (steps S315 to S318), the threshold value is tracked to the change in the receiving circuit characteristics due to the temperature change. Can be made. Furthermore, the distance obtained from the received signal data of the acquired observation range is corrected to a more accurate value by the difference between the reference value of the position of the transmission leakage signal and the position of the transmission leakage signal, resulting in high distance accuracy as a result. A radio rangefinder can be realized.

また、対象物が液面でありまたは測定環境が液体中であり、アンテナ４が液体に埋没したような場合でも、送信漏れ信号は存在するために、温度補正を行うことができる。 Further, even when the object is the liquid level or the measurement environment is in the liquid and the antenna 4 is buried in the liquid, since the transmission leakage signal exists, the temperature correction can be performed.

１送信回路
３受信回路
４アンテナ
８５送信漏れ信号位置測定手段（補正手段）
８６送信漏れ信号強度測定手段（補正手段）
９時間差測定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission circuit 3 Reception circuit 4 Antenna 85 Transmission leak signal position measurement means (correction means)
86 Transmission leakage signal intensity measurement means (correction means)
9 Time difference measurement circuit

Claims

送信回路、受信回路、送信回路及び受信回路に接続され電波の送受信を行う単一のアンテナを備え、受信回路で受信した受信信号に基づき目標までの距離を測定する電波距離計の温度補償方法であって、
ａ）観測範囲を設定してその観測範囲に存在し目標に対応する受信信号のデータを取得し、観測範囲に受信信号が存在しない場合には、観測範囲を変更してその観測範囲に存在する目標に対応する受信信号のデータを取得する工程と、
ｂ）前記取得した受信信号のデータから目標までの距離を計算する工程と、
ｃ）前記計算した目標までの距離を補正する工程と、
ｄ）前記送信回路から前記受信回路に漏れる送信漏れ信号を観測可能な観測範囲を設定して、その観測範囲に存在する送信漏れ信号のデータを取得する工程と、
ｅ）前記取得した送信漏れ信号のデータから送信漏れ信号の位置の測定値を求めて、測定値と送信漏れ信号の位置基準値とを比較する工程と、
を備え、工程ｄ）を前回実行してから所定時間が経過したと判定されるまでは、工程ａ）〜ｃ）を繰り返し、工程ｄ）を前回実行してから所定時間が経過することが判定されると、工程ｄ）〜ｅ）を実行してから工程ａ）に戻り、工程ａ）に戻ったときに、観測範囲を、工程ｄ）を実行する直前の観測範囲とし、工程ｃ）の前記目標までの距離を補正する工程は、最新に得られた送信漏れ信号の位置と送信漏れ信号の位置基準値との比較結果に基づき、目標までの距離の補正を行う、ことを特徴とする電波距離計の温度補償方法。 This is a temperature compensation method for a radio rangefinder that has a single antenna that is connected to a transmission circuit, a reception circuit, a transmission circuit, and a reception circuit and that transmits and receives radio waves and that measures the distance to the target based on the received signal received by the reception circuit. There,
Set the range measurement a) view to obtain data of the received signal corresponding to present in the observation area targets, when the received signal in the observation area does not exist, existing in the observation area by changing the observation area Obtaining received signal data corresponding to the target to be performed;
b) calculating a distance from the acquired received signal data to a target;
a step of correcting the distance to the target that c) before SL calculated,
d) before Symbol transmission circuit sets the observable observable range transmission leakage signal leaking to the reception circuit, a step of acquiring data of the transmission leakage signal present at the observation area,
e) obtaining a measured value of the position of the transmission leakage signal from the acquired transmission leakage signal data, and comparing the measured value with the position reference value of the transmission leakage signal;
Steps a) to c) are repeated until it is determined that a predetermined time has elapsed since step d) was previously executed, and it is determined that a predetermined time has elapsed since step d) was previously executed. Then, after performing steps d) to e), the process returns to step a). When the process returns to step a), the observation range is set to the observation range immediately before the execution of step d), and step c). The step of correcting the distance to the target is characterized in that the distance to the target is corrected based on a comparison result between the position of the latest transmission leakage signal and the position reference value of the transmission leakage signal. Temperature compensation method for radio rangefinders.

送信回路、受信回路、送信回路及び受信回路に接続され電波の送受信を行う単一のアンテナを備え、受信回路で受信した受信信号に基づき目標までの距離を測定する電波距離計の温度補償方法であって、
ａ）観測範囲を設定してその観測範囲に存在し目標に対応する受信信号のデータを取得し、観測範囲に受信信号が存在しない場合には、観測範囲を変更してその観測範囲に存在する目標に対応する受信信号のデータを取得する工程と、
ｂ）前記取得した受信信号のデータから目標までの距離を計算する工程と、
ｃ）前記送信回路から前記受信回路に漏れる送信漏れ信号を観測可能な観測範囲を設定して、その観測範囲に存在する送信漏れ信号のデータを取得する工程と、
ｄ）前記取得した送信漏れ信号のデータから送信漏れ信号の強度の測定値を求めて、測定値と送信漏れ信号の強度基準値とを比較する工程と、
を備え、工程ｃ）を前回実行してから所定時間が経過したと判定されるまでは、工程ａ）〜ｂ）を繰り返し、工程ｃ）を前回実行してから所定時間が経過することが判定されると、工程ｃ）〜ｄ）を実行してから工程ａ）に戻り、工程ａ）に戻ったときに、観測範囲を、工程ｃ）を実行する直前の観測範囲とし、工程ａ）は、最新に得られた送信漏れ信号の強度と送信漏れ信号の強度基準値との比較結果に基づき、受信信号の強度に関する補正を行う工程を含む、ことを特徴とする電波距離計の温度補償方法。 This is a temperature compensation method for a radio rangefinder that has a single antenna that is connected to a transmission circuit, a reception circuit, a transmission circuit, and a reception circuit and that transmits and receives radio waves and that measures the distance to the target based on the received signal received by the reception circuit. There,
Set the range measurement a) view to obtain data of the received signal corresponding to present in the observation area targets, when the received signal in the observation area does not exist, existing in the observation area by changing the observation area Obtaining received signal data corresponding to the target to be performed;
b) calculating a distance from the acquired received signal data to a target;
c) before Symbol transmission circuit sets the observable observable range transmission leakage signal leaking to the reception circuit, a step of acquiring data of the transmission leakage signal present at the observation area,
d) obtaining a measurement value of the intensity of the transmission leakage signal from the acquired transmission leakage signal data, and comparing the measurement value with the intensity reference value of the transmission leakage signal;
Steps a) to b) are repeated until it is determined that a predetermined time has elapsed since the previous execution of step c), and it is determined that the predetermined time has elapsed since the previous execution of step c). Then, after executing steps c) to d), the process returns to step a), and when returning to step a), the observation range is set as the observation range immediately before execution of step c), and step a) based on the comparison result of the intensity of the transmission leakage signal obtained to date with the intensity reference value of the transmission leakage signal, comprising the step of performing correction for the intensity of the received signal, the temperature compensation method of a radio wave distance meter, characterized in that .