JPS5822922A - マイクロ波溶融金属湯面計 - Google Patents
マイクロ波溶融金属湯面計Info
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- JPS5822922A JPS5822922A JP56120631A JP12063181A JPS5822922A JP S5822922 A JPS5822922 A JP S5822922A JP 56120631 A JP56120631 A JP 56120631A JP 12063181 A JP12063181 A JP 12063181A JP S5822922 A JPS5822922 A JP S5822922A
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- Japan
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- antenna
- microwave
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- level gauge
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/24—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave constituted by a dielectric or ferromagnetic rod or pipe
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
Landscapes
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明社基準辺と測定辺とからなるマイクロ波ブリッジ
を有し、測定辺上の被測定対象物である溶融金属湯面距
離又社その変位を位相比較方式により一定するマイク−
ＩＩｍ融金異金属湯面計曳に―すゐ０ 従来のこの種（Ｑｗイクロ波溶融金属湯面計は測定範囲
が狭いという欠点があったので、本出願人は先にその欠
点を解消したマイクロ波変位針を特願昭５６−９５１９
１号により提案している。このマイクロ波変位針は、基
準辺と測定辺からなるマイクロ波ブリッジを有し、測定
辺上の被測定対象物の変位を位相比較方式により一定す
るマイクロ波変位計において、移相量が２Ｋを越える度
にその回数を積算するカウンタを備えたものであシ、高
精ｗＩＬＫかつ広範１５ Ｋ ＩＩＩ定するという所期
の目的を達成しているが、送受信用アンテナはこの種の
アンテナヘッドとして一般的に用いられているホーンア
ンテナ又祉パラボナアンテナを用いておシ、これらめ−
アンテナの寸法線大きいので、例えに小型連続鋳造モー
ルド等の狭い場所に設置する仁とは回前であり九〇 ホーンアンテナ及びパラボナアンテナの大きさは、１０
Ｇ＆帯程度の周ｔＩＬａで約３Ｃ程度の指向性を得るた
めには、例えｄ第１図及び第２図に示される寸法が必要
となる。開口部の大きさは、ホーンアンテナ１（第１Ｎ
！！２）で紘５０■×７０雪、パラボナアンテナ２ （
１！２図）で紘１００■φｌｌｆになる０この几め、送
受信に同一アンテナを使用する場合はもとよプ独立のア
ンテナで使用する場合には、これらの二倍のアンテナ設
置空間が必要となる。
を有し、測定辺上の被測定対象物である溶融金属湯面距
離又社その変位を位相比較方式により一定するマイク−
ＩＩｍ融金異金属湯面計曳に―すゐ０ 従来のこの種（Ｑｗイクロ波溶融金属湯面計は測定範囲
が狭いという欠点があったので、本出願人は先にその欠
点を解消したマイクロ波変位針を特願昭５６−９５１９
１号により提案している。このマイクロ波変位針は、基
準辺と測定辺からなるマイクロ波ブリッジを有し、測定
辺上の被測定対象物の変位を位相比較方式により一定す
るマイクロ波変位計において、移相量が２Ｋを越える度
にその回数を積算するカウンタを備えたものであシ、高
精ｗＩＬＫかつ広範１５ Ｋ ＩＩＩ定するという所期
の目的を達成しているが、送受信用アンテナはこの種の
アンテナヘッドとして一般的に用いられているホーンア
ンテナ又祉パラボナアンテナを用いておシ、これらめ−
アンテナの寸法線大きいので、例えに小型連続鋳造モー
ルド等の狭い場所に設置する仁とは回前であり九〇 ホーンアンテナ及びパラボナアンテナの大きさは、１０
Ｇ＆帯程度の周ｔＩＬａで約３Ｃ程度の指向性を得るた
めには、例えｄ第１図及び第２図に示される寸法が必要
となる。開口部の大きさは、ホーンアンテナ１（第１Ｎ
！！２）で紘５０■×７０雪、パラボナアンテナ２ （
１！２図）で紘１００■φｌｌｆになる０この几め、送
受信に同一アンテナを使用する場合はもとよプ独立のア
ンテナで使用する場合には、これらの二倍のアンテナ設
置空間が必要となる。
さらに、より鋭い指向性が要求される場合にはアンテナ
の寸法もその指向性に反比例して増大するため、狭い空
間での設置はますます困難になる。
の寸法もその指向性に反比例して増大するため、狭い空
間での設置はますます困難になる。
元来マイクロ波による湯面計は悪環境下での針側に強味
を発揮するが、上述した理由によシ小型連続鋳造モール
ドの湯面レベル測定のように狭い場所での使用は困難で
あシ、未だその解決策はないという実情にあった。
を発揮するが、上述した理由によシ小型連続鋳造モール
ドの湯面レベル測定のように狭い場所での使用は困難で
あシ、未だその解決策はないという実情にあった。
本発明はこのような情況に僑みて発明されたものであり
、掬定領斌が広範囲であｐがっ小型連続鋳造モールドの
場合のような狭い空間においても溶融金属の湯面レベル
又はその変位の測定を可能にしたマイクロ波溶融金属湯
面計を提供するものである０すなわち本発明に係る湯面
計拡、基準辺と測定辺とからなるマイクロ波ブリッジと
、移相量が２Ｋを越える度にその回数を積算するカウン
タとを備え、６１１１定辺上の被測定対象物の距離又は
その変位を位相比較方式により測定するマイクロ波溶融
金属湯面計において、マイクロ波の送受信用アンテナに
コーンアンテナを用いた本のである。
、掬定領斌が広範囲であｐがっ小型連続鋳造モールドの
場合のような狭い空間においても溶融金属の湯面レベル
又はその変位の測定を可能にしたマイクロ波溶融金属湯
面計を提供するものである０すなわち本発明に係る湯面
計拡、基準辺と測定辺とからなるマイクロ波ブリッジと
、移相量が２Ｋを越える度にその回数を積算するカウン
タとを備え、６１１１定辺上の被測定対象物の距離又は
その変位を位相比較方式により測定するマイクロ波溶融
金属湯面計において、マイクロ波の送受信用アンテナに
コーンアンテナを用いた本のである。
以下本発明の実施例を内面に基づきながら説明するＯ
易４図社本発明の一実施例に係るマイクロ波溶融金属湯
面計のアンテナの説明図であり、このアンテナ３拡導波
管３ａの先にテーパのついたＳｔ体棒６ｂが過当な整合
条件で接続されて構成されている０棒の長手方向にテー
パ部３ｂから電波が放射さ亀アンテナと１．７での機能
を発揮する。この図からも明らかなように、ホーンアン
テナ１やパラボテアンテナ２０大きさと比較して、この
アンテナ３は断面が円形又は楕円形である九め小型にな
っている。
面計のアンテナの説明図であり、このアンテナ３拡導波
管３ａの先にテーパのついたＳｔ体棒６ｂが過当な整合
条件で接続されて構成されている０棒の長手方向にテー
パ部３ｂから電波が放射さ亀アンテナと１．７での機能
を発揮する。この図からも明らかなように、ホーンアン
テナ１やパラボテアンテナ２０大きさと比較して、この
アンテナ３は断面が円形又は楕円形である九め小型にな
っている。
例えば１０Ｇ＆帯で指向性を必要とする場合は、このア
ンテナ３の寸法は１３霞φｘ１９３ｍｍであり、＠１図
及び第２図に示されている従来例の寸法と比べて見ても
、明らかに小型になっている。
ンテナ３の寸法は１３霞φｘ１９３ｍｍであり、＠１図
及び第２図に示されている従来例の寸法と比べて見ても
、明らかに小型になっている。
また、このアンテナ３０指向性祉テーパ部の長さによっ
て決まシ、その断面積には関係がないため、必要に応じ
た指向性を得るためＫｆ−１長さを変える必要はあるが
、断面積は変える必要がない。
て決まシ、その断面積には関係がないため、必要に応じ
た指向性を得るためＫｆ−１長さを変える必要はあるが
、断面積は変える必要がない。
このため、５０〜４０ｗ＠度の設定空間幅があれば、溶
融金属の湯面レベルの計測線可能となる〇ところで、耐
熱性の問題に関して線、アンテナを構成する誘電体材料
に高耐熱性のセラミックスを使えば解決できる。さらに
、アンテナ３紘もともと小形棒形状をしているから、８
４図に示すように、アンテナ５の外周に冷却用の筒４を
配置して冷却用エアー５を吹けば熱対策は完全である。
融金属の湯面レベルの計測線可能となる〇ところで、耐
熱性の問題に関して線、アンテナを構成する誘電体材料
に高耐熱性のセラミックスを使えば解決できる。さらに
、アンテナ３紘もともと小形棒形状をしているから、８
４図に示すように、アンテナ５の外周に冷却用の筒４を
配置して冷却用エアー５を吹けば熱対策は完全である。
従って、小製連続鋳造モールドのようにアンテナをノズ
ル近傍に配置せざるを得ない場合で４、その―射熱や湯
面からの輻射熱からアンテナを守ることができ、かつノ
ズル面からのマイクロ波の不要反射の影響を防ぐ事がで
きる。
ル近傍に配置せざるを得ない場合で４、その―射熱や湯
面からの輻射熱からアンテナを守ることができ、かつノ
ズル面からのマイクロ波の不要反射の影響を防ぐ事がで
きる。
ｌＩｌ！５＠は本発明の上記一実施例に係るマイクロ波
溶融金属湯面計の全体のブロック図である。図中６はモ
ールド、７は浸漬ノズルを示している〇そして、１１は
マイクロ波発振器、１２線方向性結合器、１６は送信ア
ンテナ、１４は被ＩＩＩ定対象物である湯面、１５は受
信アンテナ、１６社周波数変換器、１７は検波器、１８
は測定辺２１と基準辺２２との間の位相差を検出する位
相差検出回路１１９はカウンタ、２０は距離計算回路、
２３は周波数変換を行なうための基準発振器である〇こ
こで送信アンテナ１′５及び受信アンテナ１５は第３囚
のコーンアンテナを用いている。この実施例では送信ア
ンテナと受信アンテナとをそ牡ぞれ別のものにしている
が、同一のアンテナで両者を兼用させるようにしてもよ
いことはいうまでもない０ 以上の構成からなるマイクロ波溶融金属湯面計２６にお
いて、マイクロ波発振器１１から発生した周波数ｆｏの
マイクロ波線方向性結合器１２によシ、送信アンテナ１
３を介して被ＩＩＩ定対象物１４に送信されそこで反射
されて受信アンテナ１５に戻る測定辺２１と、周波数変
換回路１６へ向かう基準辺２２とに分離される。基準辺
２２では周波数変換器１６により、周波数ｆｏから基準
発振益２３の周波数ｆｓ （ｆｏ ＞ ｈ ）が差し引
か牡、この減算周波数（ｆａ−ｆ＋）が検知器１７に与
えられる０ここでは勿論周波数ｆｏと周波数ｆｌとを加
算した周波数（ｆ。
溶融金属湯面計の全体のブロック図である。図中６はモ
ールド、７は浸漬ノズルを示している〇そして、１１は
マイクロ波発振器、１２線方向性結合器、１６は送信ア
ンテナ、１４は被ＩＩＩ定対象物である湯面、１５は受
信アンテナ、１６社周波数変換器、１７は検波器、１８
は測定辺２１と基準辺２２との間の位相差を検出する位
相差検出回路１１９はカウンタ、２０は距離計算回路、
２３は周波数変換を行なうための基準発振器である〇こ
こで送信アンテナ１′５及び受信アンテナ１５は第３囚
のコーンアンテナを用いている。この実施例では送信ア
ンテナと受信アンテナとをそ牡ぞれ別のものにしている
が、同一のアンテナで両者を兼用させるようにしてもよ
いことはいうまでもない０ 以上の構成からなるマイクロ波溶融金属湯面計２６にお
いて、マイクロ波発振器１１から発生した周波数ｆｏの
マイクロ波線方向性結合器１２によシ、送信アンテナ１
３を介して被ＩＩＩ定対象物１４に送信されそこで反射
されて受信アンテナ１５に戻る測定辺２１と、周波数変
換回路１６へ向かう基準辺２２とに分離される。基準辺
２２では周波数変換器１６により、周波数ｆｏから基準
発振益２３の周波数ｆｓ （ｆｏ ＞ ｈ ）が差し引
か牡、この減算周波数（ｆａ−ｆ＋）が検知器１７に与
えられる０ここでは勿論周波数ｆｏと周波数ｆｌとを加
算した周波数（ｆ。
十ｆ１）を検波器１７に与えてもよい。
測定辺２１では送受値アンテナ１３．１５と被測定対象
物１４との距離Ｒが変化すれば、検波器１７に到達する
までの径路も変化する０従って、横波器１７で基準辺２
２及び測定辺２１からの信号をｉキシングをしてからバ
ンドパスフィルタを通せば、両辺間の位相差は測定し易
いｆｌの周波数上の情報として、径路２４及び２５の間
に現われるＯ この径路２４及び２５の間０位相差を位相差検出回路１
８により測定すれば、第６図囚に示すように、送受信ア
ンテナ１３．１５から被測定対象物１４までの距＠Ｒに
より、λ４単位に不連続変化を生じて′ｇｉ帰する位相
差−が測定できる〇カウンタ１９は位相差検出器１８の
出力が２に→０に復帰するときにカウントアツプし、０
→２Ｋに復帰する時にはカウントダウンを行なう回路で
あるから、第６図（Ｂ）のような距離Ｒが大きくなるに
従ってカウント数ｎも増加する。
物１４との距離Ｒが変化すれば、検波器１７に到達する
までの径路も変化する０従って、横波器１７で基準辺２
２及び測定辺２１からの信号をｉキシングをしてからバ
ンドパスフィルタを通せば、両辺間の位相差は測定し易
いｆｌの周波数上の情報として、径路２４及び２５の間
に現われるＯ この径路２４及び２５の間０位相差を位相差検出回路１
８により測定すれば、第６図囚に示すように、送受信ア
ンテナ１３．１５から被測定対象物１４までの距＠Ｒに
より、λ４単位に不連続変化を生じて′ｇｉ帰する位相
差−が測定できる〇カウンタ１９は位相差検出器１８の
出力が２に→０に復帰するときにカウントアツプし、０
→２Ｋに復帰する時にはカウントダウンを行なう回路で
あるから、第６図（Ｂ）のような距離Ｒが大きくなるに
従ってカウント数ｎも増加する。
従って、距離計算回路２０によシ次式の演算を行なえば
湯面距離Ｒが得られる。
湯面距離Ｒが得られる。
上式の右辺の１！ｎ３項Ｌ・は、測定開始点の値で定数
項であるから測定誤差には影響しない。第２１Ｊｌは位
相比較方式による項であり、周波数１０Ｇ＆のマイクロ
波を使用すれば±ａ Ｉ ｗ Ｏ測定精度が得られる。
項であるから測定誤差には影響しない。第２１Ｊｌは位
相比較方式による項であり、周波数１０Ｇ＆のマイクロ
波を使用すれば±ａ Ｉ ｗ Ｏ測定精度が得られる。
そして、第１項においてλ（マイクロ波の波長）は５桁
の精度で測定することができるので、周波９１０Ｇ＆の
マイクロ波で測定すれば、±０．１−の測定精度が得ら
れる。１１４７図に距離計算回路２０の出力を実際の湯
面距離との関係で示す。この図からも明らかなように直
線性の優れた出力が得られている。
の精度で測定することができるので、周波９１０Ｇ＆の
マイクロ波で測定すれば、±０．１−の測定精度が得ら
れる。１１４７図に距離計算回路２０の出力を実際の湯
面距離との関係で示す。この図からも明らかなように直
線性の優れた出力が得られている。
上述の実施例では湯面とアンテナとの距離すなわち湯面
距離Ｒを求める場合について説明したが、湯面距離の変
位ΔＲを求めるには距離計算回路２０において次式の計
算をすればよいＣ ｎ・λ λ・ｅ ΔＢ、−−＋ −−Ｌ・ （２）２
４π 以上の説明から明らかなように、本発明に係るマイクａ
波溶融金属湯面計によれば、カウンタ１９演算回路中に
挿入した事によシ広範囲にわたって高ｎ度に測定する事
ができ、さらに送受信用アンテナをコーン形状にした事
によって、アンテナの設ｆＩＬ場所が得られないような
狭い場所であっても、当該場所での測定が可能になって
いる０
距離Ｒを求める場合について説明したが、湯面距離の変
位ΔＲを求めるには距離計算回路２０において次式の計
算をすればよいＣ ｎ・λ λ・ｅ ΔＢ、−−＋ −−Ｌ・ （２）２
４π 以上の説明から明らかなように、本発明に係るマイクａ
波溶融金属湯面計によれば、カウンタ１９演算回路中に
挿入した事によシ広範囲にわたって高ｎ度に測定する事
ができ、さらに送受信用アンテナをコーン形状にした事
によって、アンテナの設ｆＩＬ場所が得られないような
狭い場所であっても、当該場所での測定が可能になって
いる０
第１図拡小−ンアンテナの説明図、第２図はノ（ラボナ
アンテナの説明図、第３図は本発明の一実Ｍ１例に係る
湯面計のアンテナの説明図、第４脂は本発明の他の実施
例に係る湯面計のアンテナの説明図、第５図は本発明の
上記一実施例に係る湯面側の全体のブロック図、第６図
（Ａ） （Ｂ＋は第５−のカウンタの動作説明１、第７
図は第５図の湯面計の出力特性図である。 １・・・ホーンアンテナ、２・・・パラボナアンテナ、
３・・・コーンアンテナ、４・・・冷却用筒、５・・・
冷却用エアー、１１・・・マイクロ波発振器、１２・・
・方向性結合器、１３・・・送信アンテナ、１４・・・
被測定対象物、１５・・・受信アンテナ、１６・・・周
波数変換器、１７・・・検波器、１８・・・位相差検出
器、１９・・・カウンタ、２０・・・距離計算回路、２
１・・・マイクロ波の測定辺、２２・・・マイクロ波の
基準辺、２３・・・基準発振回路、２６・・・マイクロ
波溶融金楓湯面針。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 第３図 ３ａ 第４図 第５図 竺６図 を桿７７；ＪＩＡＩしくｔ１７（ｍｍ）手続補正書（自
発） 特許庁長官殿 昭和５６年９月２日１、
事件の表示 特願昭 ５６−１２０４＋５１号 ２・発明の名称 ！イクー波ａｉｍ金属湯画計 ３、補正をする者 事件との関係 畳許出願人 名 称（４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人 ６、補正の対象 ′Ｓ川用ｄ；：ｉ ’ 、＋ｉ７ （１）明細書Ｏ特許請求の範囲を別紙のとお抄補正する
。 伐） 明細書を次のとおｐ補正する。 以上 基準辺と測定辺とからなるマイクロ波ブリッジと、移相
量が２πを越える度にそ０回数を積算するカクンタとを
備え、測定辺上Ｏ被側定対象物の７距離又はその変位を
位相比較方式によｐ測定する→イクロ波溶融金属湯面計
において、マイクロ波の送受信用アンテナに誘電体棒ア
ンテナを用φた事を特徴とするマイクロ波溶融金属湯函
計。
アンテナの説明図、第３図は本発明の一実Ｍ１例に係る
湯面計のアンテナの説明図、第４脂は本発明の他の実施
例に係る湯面計のアンテナの説明図、第５図は本発明の
上記一実施例に係る湯面側の全体のブロック図、第６図
（Ａ） （Ｂ＋は第５−のカウンタの動作説明１、第７
図は第５図の湯面計の出力特性図である。 １・・・ホーンアンテナ、２・・・パラボナアンテナ、
３・・・コーンアンテナ、４・・・冷却用筒、５・・・
冷却用エアー、１１・・・マイクロ波発振器、１２・・
・方向性結合器、１３・・・送信アンテナ、１４・・・
被測定対象物、１５・・・受信アンテナ、１６・・・周
波数変換器、１７・・・検波器、１８・・・位相差検出
器、１９・・・カウンタ、２０・・・距離計算回路、２
１・・・マイクロ波の測定辺、２２・・・マイクロ波の
基準辺、２３・・・基準発振回路、２６・・・マイクロ
波溶融金楓湯面針。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 第３図 ３ａ 第４図 第５図 竺６図 を桿７７；ＪＩＡＩしくｔ１７（ｍｍ）手続補正書（自
発） 特許庁長官殿 昭和５６年９月２日１、
事件の表示 特願昭 ５６−１２０４＋５１号 ２・発明の名称 ！イクー波ａｉｍ金属湯画計 ３、補正をする者 事件との関係 畳許出願人 名 称（４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人 ６、補正の対象 ′Ｓ川用ｄ；：ｉ ’ 、＋ｉ７ （１）明細書Ｏ特許請求の範囲を別紙のとお抄補正する
。 伐） 明細書を次のとおｐ補正する。 以上 基準辺と測定辺とからなるマイクロ波ブリッジと、移相
量が２πを越える度にそ０回数を積算するカクンタとを
備え、測定辺上Ｏ被側定対象物の７距離又はその変位を
位相比較方式によｐ測定する→イクロ波溶融金属湯面計
において、マイクロ波の送受信用アンテナに誘電体棒ア
ンテナを用φた事を特徴とするマイクロ波溶融金属湯函
計。
Claims (1)
- 基準辺と測定辺とからなるマイクロ波ブリッジと、移相
量が２胃を越える匿にその回数を積算するカウンタとを
備え、測定辺上の被測定対象物の距離又はその変位を位
相比較方式によ１７ Ｉｌｌ定するマイクロ波溶融金属
湯面計において、マイクロ波の送受信用アンテナにコー
ンアンテナを用い窺事を特徴とするｉイクロ波溶融金属
湯面計〇
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120631A JPS5822922A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | マイクロ波溶融金属湯面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120631A JPS5822922A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | マイクロ波溶融金属湯面計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5822922A true JPS5822922A (ja) | 1983-02-10 |
Family
ID=14790999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56120631A Pending JPS5822922A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | マイクロ波溶融金属湯面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822922A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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