JPS6396583A - マイクロ波レベル計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマイクロ波のＣＷレーダ法による液面のレベ
ルを計測するマイクロ波レベル計に係り。

マイクロ波レベル計を構成する電圧制御発振器（以下Ｖ
ＣＯと略す。）における電圧対周波数の直線性（以下重
縁性と略す）′ｊｔ改善できるマイクロ波レベル計に関
する。

〔従来の技術〕

第５図は従来のマイクロ波レベル計を示す図であり９図
において、（１１は鋸歯状波発生回路、（２）は上記鋸
歯状波発生回路ｉｌ＋からの鋸歯状波により周波数変調
されたマイクロ波を発振するＶＣＯ，（３）はマイクロ
波を分岐する方向性結合器、（４）はマイクロ波を被測
定面に対射する送信アンテナ、（５）は被測定面、（６
）は被測定面で反射したマイクロ波を受ける受信アンテ
ナ、（７）は上記受信アンテナ（６）からのマイクロ波
と方向性結合器（３）からのマイクロ波を混合するミキ
サー、（８）は上記ミキサー（７）からのビート信号を
電流に変換する周波数電流変換器である。

上記のように従来のマイクロ波レベル計は構成されてい
るから、鋸歯状波発生回路（１）で発生した鋸歯状波ａ
により、　ｖ　ｃ　ｏ　ｆ２＋はその発振周波数を増加
の方向に周波数変調されたマイクロ波すを発生する。上
記マイクロ波すは、方向性結合器（３）により送信アン
テナ（４）へ導かれるマイクロ波Ｃと下記ミキサー（７
）へ導かれるマイクロ波ｄに分岐する送信アンテナ（４
）から被測定面（５）に放射されたマイクロ波は距離り
を往復してｄｔ時間経過して受信アンテナ（６）に戻る
。アンテナ（６）に戻ったマイクロ波ｅと上記方向性結
合器（３）で分岐されたマイクロ波ｄはミキサー（７）
で混合される。この時方向性結合器（３）からのマイク
ロ波ｄはアンテナ（６）からのマイクロ波ｅに比べて周
波数が高くなっているためにミキサー（７）はその差の
ビート信号ｆｉ発生する。

このビート信号では被測定面までの距ＭＬが大きい程時
間遅れが大きくなり周波数が高くなり距離乙に比例する
。

この関係を第（１）式と第６図に示す。

Ｏ Ｌ −−ｄ　　ｔ ｆｂ：はビート信号ｆの周波数 Ｊ　：はＶＣＯの周波数偏移幅 Ｔ　：は測定用周期 Ｌ　：は被測定面までの距離 Ｃ；は光速 ｄｔ　−：はマイクロ波が被測定面まで距離りを往復す
る時間 従ってビート信号での周波数ｆｂを測定する事により距
離を測定する事が出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の様なマイクロ波レベル計において使用するＶ　Ｃ
Ｏｆ２１の直線性が悪い時は測定結果に誤差を生じる。

この関係を第６図に示す。

第６図において曲線Ｗは補正されていないマイクロ波４
１曲線Ｘは上記Ｗが時間遅れｄｔ後にミキサー（７）に
入るマイクロ波ｅｆｔ示し、ミキサー（７）では上記曲
線（イ）と戟）との差の周波数のビート信号ｆｂが出力
される。この場合、測定１周期内でｆｔ）の周波数にむ
らが生じ測定誤差となる。ここでＶＣＯｆ２１の直線性
が完全に直線である場合ケ）と（Ｚ）との周波数差は１
周期内どこでも一定の周波数となるため測定誤差が生じ
ない。従って精度よく測定するためにはＶ　ＣＯｔ２１
の直線性が良好である事が必要になる。

従来のマイクロ波レベル針では直線性の良好なＶＣＯを
用いているが非常に高価になる。従って価格的に／１ｏ
程度の安価な直線性の二くないＶＣｏを用いる為には直
線性の補正を行う必要が有る。また安価なＶＣＯは周囲
温度に対する特性の変動が大きく、直線性の補正がａ度
によりずれる事により測定誤差を生じる。

この発明は上記高価なＶＣＯを使用せずに安価なＶＣＯ
を使用しても安定に精度の良いマイクロ波レベル計を得
る事を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明においては、ＶＣＯの特性を補正する為に例え
ばＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）に記憶されたデ
ーターにより鋸歯状波を合成して直線性の補正を行い、
またＶＣＯの温度を一定にするようにしたものである。

〔作　用〕

この発明においては予じめＶＣＯの電圧対周波数の特性
データー全収得して、測定周期Ｔを例えばＲＯＭのアド
レス数（８ＢＩＴの場合は２５６）に分割し各アドレス
値に対応する周波数偏移が一定となる様に電圧を求めこ
の電圧を発生する様にＤ／Ａ−コ、ンバーターのデータ
を計算してデータを計算してデータを作成し２周期ＴＫ
対応してＶＣＯの発振周波数の偏移幅が一定となる様に
計算し念データーにより鋸歯状波を合成することにより
ＶＣＯの直線性を改善する。またＶＣＯの温度を一定に
制御して温度変化によるＶＣＯの特性の変動を抑える。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、（１
）は鋸歯状波発生回路、（２）〜（８）は上記従来の装
置と全く同一のものである。（９）は基準信号発生回路
、α１は基準信号発生回路（９）の出力全カウントする
アドレスカウンタ、＋１υは上記アドレスカウンタ１１
１によりアドレスされる補正ＲＯＭ　、α２は前記ＲＯ
Ｍのデータにより鋸歯状波を作成するＤ　／　Ａコンバ
ータである。

上記の様に構成されたマイクロ波レベル計の鋸歯状波発
生回路における動作を第１図、第２図。

第３図で説明する。

第３図は、Ｖ−Ｆ特性で曲線Ｃは未補正の特性で予じめ
取得する。Ｄは理想的な特性を示す。

第３図における横軸は、測定周期Ｔにも相崩しアドレス
カウンターが０からフルビットｎになるまでの時間とな
る。従って補正用ＲＯＭのアドレスも最大ｎとなる。

ここで鋸歯状波はＤ／Ａコンバーターで作成するため、
ＶｍａｘはＤ／Ａコンバータのフルビット（Ｐ）に相当
する。ここで第３図の８点、すなわちＲＯＭのアドレス
ＥにおけるＲＯＭの補正データは。

発振周波数が（Ｇ）となるようなり　／　Ａコンバータ
のデータで、（Ｆ）とする事により補正出来る。このよ
うにＲＯＭのアドレスに対してすべて同様に決定すると
第４図の（Ｂ）のような曲線となり、ＶＣＯの’／−Ｆ
特性を補正する事が出来る。従って上記の様に動作する
事により安価で精度の良いレベル計を得る事が出来る。

さて、この発明は上記のようにＶＣＯの直線性を補正す
るものであるがＶＣＯの特性は、温度により変動するた
めこれを押さえる必要が有る。第２図に示したＱ３はこ
れを押えるための温度制御回路である。これにより周囲
の温度変化による補正のずれを防ぐことができる。

なお上記実施例では記憶手段としてＲＯＭを用いて説明
したが、この発明はＲＯＭに限るものではな（ＲＡＭ（
ランダム・アクセス・メモリ）を用いても良い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、安価なＶＣＱの直線性を
改善し、レベル測定精度の改善に効果があるとともに、
ＶＣＯの補正が周囲温度に影響されずに安定に動作させ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図。 第２図はこの発明の他の実施例を示すブロック図。 第３図はＶＣＯのＶ−Ｆ特性と理想的なＶ−Ｆ特性金示
す図、第４図は補正用の鋸歯状波を示す図。 第５図は従来のマイクロ波しベルｔｔｔ示すブロック図
、第６図は未補正の’ＶＣＯと補正を行ったＶＣＯによ
るビート信号の周波数の関係金示す図である。 図中、（１）は鋸歯状波発生回路、（２１はＶＣＯ、（
３）は方向性結合器、（４）は送信アンテナ、（５）は
被測定面、（６）は受信アンテナ、（７）はミキサー、
（８）は周波数電流変換器、（９）は基準信号発生回路
、　ｉｎはアドレスカウンタ、ｒＬυは補正ＲＯＭ　、
α２ばＤ　／　Ａコンバーター、０国は温度制御回路で
ある。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣＷレーダー法を用いたマイクロ波レベル計にお
   いて、マイクロ波を発振する電圧制御発振器と、上記電
   圧制御発振器からのマイクロ波を分岐する方向性結合器
   と、上記方向性結合器からのマイクロ波を空中へ放射す
   る送信アンテナと、被測定面で反射されたマイクロ波を
   受ける受信アンテナと、上記受信アンテナからのマイク
   ロ波と上記方向性結合器からのマイクロ波とを混合する
   ミキサーと、上記ミキサーからのビート信号を電流に変
   換する周波数電流変換器と、基準信号発生回路、この基
   準信号発生回路の出力信号をカウントするアドレスカウ
   ンタ、上記電圧制御発振器の発振周波数の偏移幅が一定
   となるような補正データが記憶してあり、上部アドレス
   カウンタのアドレスに対応するデータを出力する記憶手
   段、この記憶手段の出力データをアナログし、変換する
   Ｄ／Ａコンバータとを有し、上記電圧制御発振器の電圧
   対周波数の直線性を補正する変調電圧を発生する鋸歯状
   波発生回路とを備えたことを特徴とするマイクロ波レベ
   ル計。
2. （２）電圧制御発振器に温度を一定にする温度制御回路
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載のマイクロ波レベル計。