WO2012104921A1 - 帯状体の幅方向端部位置測定装置、帯状体の幅方向中心位置測定装置及びマイクロ波散乱板 - Google Patents

帯状体の幅方向端部位置測定装置、帯状体の幅方向中心位置測定装置及びマイクロ波散乱板 Download PDF

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measuring device
width direction
scattering plate
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昌弘 山本
崇寛 山倉
裕雅 加藤
友紀 中尾
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株式会社ニレコ
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    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Definitions

  • the present invention relates to a widthwise end position measuring device for a strip, a center position measuring device for a widthwise direction of the strip, and a microwave scattering plate.
  • width direction end position measuring devices and width direction center position measuring devices optical devices, pneumatic devices, electrostatic capacitance devices, and the like are used.
  • these devices are susceptible to environmental influences such as steam and dust (optical type), have low detection accuracy (pneumatic type), and have low stability (capacitance type) Etc.).
  • the applicant applied a band-shaped end position measuring device for a band-shaped body using an electromagnetic wave and a width-direction center position measuring apparatus for the band-shaped body (hereinafter also referred to as an electromagnetic device).
  • an electromagnetic device Developed and put into practical use (Patent Document 1).
  • the electromagnetic wave type device radiates an electromagnetic wave toward the end portion of the belt and measures the distance to the end portion by detecting the reflected electromagnetic wave.
  • the electromagnetic wave type device is advantageous in that it is not easily affected by the environment such as steam and dust, has high detection accuracy, and high stability. Because of such advantages, the electromagnetic wave type apparatus can be used stably even in a severe environment such as in a heat treatment furnace.
  • an electromagnetic wave absorber may be used to prevent harmful effects such as noise caused by electromagnetic waves such as microwaves (for example, Patent Document 2).
  • the electromagnetic wave absorber is inferior in environmental resistance such as heat resistance and cannot be used, for example, in a high-temperature furnace.
  • the width direction end position measuring device of the strip using the electromagnetic wave and the width direction center position measuring device using the electromagnetic wave which can ensure sufficient measurement accuracy in a closed space of a predetermined dimension or less such as in a narrow furnace.
  • an electromagnetic wave removing member excellent in environmental resistance that can replace an electromagnetic wave absorber.
  • a width direction end position measuring device is a width direction end position measuring device that measures the position of a width direction end of a strip that passes through a closed space surrounded by a plurality of surfaces. is there.
  • the width direction end position measuring device uses an antenna that radiates an electromagnetic wave toward the width direction end and receives the electromagnetic wave reflected by the width direction end, and information on the reflected electromagnetic wave.
  • a signal processing unit for determining the position of the end in the width direction, and a scattering plate for scattering the incident electromagnetic wave, wherein the antenna is opposed to the end in the width direction for determining the position.
  • the scattering plate is installed on a second surface opposite to the first surface.
  • the width direction end position measuring apparatus includes a scattering plate on a surface of the closed space facing the surface where the antenna is installed, and is thus radiated from the antenna, reflected by the facing surface, and returned to the antenna again. Electromagnetic waves can be greatly reduced. Therefore, according to the width direction end position measuring apparatus according to this aspect, noise caused by reflected electromagnetic waves in a closed space smaller than a predetermined size is greatly increased over a wide range of the distance between the surface on which the antenna is installed and the end of the measurement target. And a sufficient measurement accuracy can be ensured in a closed space of a predetermined dimension or less.
  • the scattering plate is formed of a corrugated plate.
  • the electromagnetic wave that has reached the scattering plate is reflected in a direction different from the direction in which the microwave incident on the flat plate disposed at the same position as the scattering plate is reflected by the side surface of the wave plate.
  • the microwaves traveling in the direction in which the microwaves incident on the flat plate arranged at the same position as the scattering plate are regularly reflected can be greatly reduced. Therefore, noise due to the reflected electromagnetic wave of the measuring device can be greatly reduced.
  • the scattering plate formed from a corrugated plate can be easily manufactured by processing a metal such as steel.
  • the scattering plate is formed from a collection of weight-shaped convex portions or concave portions arranged on a flat plate.
  • the electromagnetic wave that has reached the scattering plate is uniformly scattered around the cone-shaped convex portion or the concave portion, so that the microwave incident on the flat plate arranged at the same position as the scattering plate is Microwaves traveling in the direction of regular reflection can be greatly reduced. Therefore, noise due to the reflected electromagnetic wave of the measuring device can be greatly reduced.
  • the width-direction center position measuring device is a width-direction center position measuring device that measures the center position in the width direction of a strip that passes through a closed space surrounded by a plurality of surfaces.
  • the width direction center position measuring apparatus includes a first antenna that radiates electromagnetic waves toward one width direction end and receives the electromagnetic waves reflected by the one width direction end, and the other width direction.
  • a second antenna that radiates electromagnetic waves toward the end and receives electromagnetic waves reflected by the other widthwise end, and using the information of the reflected electromagnetic waves, the width direction of the one and the other A signal processing unit that obtains the center position in the width direction of the band by obtaining the position of the end portion, and a scattering plate that scatters the incident electromagnetic wave, the first antenna facing the one end portion in the width direction
  • the second antenna is installed on the second surface of the furnace wall closed space, and is disposed on the first surface of the furnace wall closed space, the second antenna is opposed to the other widthwise end, and the scattering plate is , Around the first antenna on the first surface and the second antenna on the second surface. It is installed around the burner.
  • the second antenna is installed around the second antenna on the second surface facing the first surface where the first antenna is installed in the closed space. Since the scattering plate is provided around the first antenna on the first surface opposite to the second surface, the first and second antennas radiate from the first surface and are reflected by the opposing surface and again. The electromagnetic wave returning to the antenna 2 can be greatly reduced. Therefore, according to the width direction end position measuring apparatus according to this aspect, in a closed space smaller than a predetermined dimension over a wide range of the distance between the surface on which the first and second antennas are installed and the end of the measurement target. Noise due to reflected electromagnetic waves can be greatly reduced, and sufficient measurement accuracy can be ensured in a closed space having a predetermined dimension or less.
  • the scattering plate according to the third aspect of the present invention is a scattering plate that scatters incident microwaves, and is formed of a wave plate.
  • the scattering plate of this aspect it is possible to significantly reduce the microwave that travels in the direction in which the microwave incident on the flat plate disposed at the same position as the scattering plate is regularly reflected. Moreover, since the scattering plate of this aspect can be manufactured from a metal, it is excellent in environmental resistance including heat resistance.
  • the length of the side surface of the corrugated plate is 0.5 times or more the wavelength of the microwave.
  • microwave scattering is performed efficiently. If the length of the side surface of the corrugated plate is less than 0.5 times the wavelength of the microwave, there is a possibility that the scattering effect due to the reflection of the side surface cannot be obtained.
  • the incident angle of the incident microwave with respect to the surface of the corrugated plate is in the range of 20 degrees to 45 degrees.
  • the microwave incident on the surface of the corrugated plate is reflected in a direction completely different from the traveling direction of the incident microwave, so that the microwave is efficiently scattered.
  • the scattering plate according to the fourth aspect of the present invention is a scattering plate that scatters incident microwaves, and is formed of a collection of weight-like convex portions or concave portions arranged on a flat plate.
  • the scattering plate of this aspect it is possible to significantly reduce the microwave that travels in the direction in which the microwave incident on the flat plate disposed at the same position as the scattering plate is regularly reflected. Moreover, since the scattering plate of this aspect can be manufactured from a metal, it is excellent in environmental resistance including heat resistance.
  • the length of the side surface of the cone is not less than 0.5 times the wavelength of the microwave.
  • microwave scattering is performed efficiently. If the length of the side surface of the corrugated plate is less than 0.5 times the wavelength of the microwave, there is a possibility that the scattering effect due to the reflection of the side surface cannot be obtained.
  • FIG. 7 the intensity of the electromagnetic wave radiated by the width direction end position measuring device of the band according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 10 degrees, and received by the device is shown.
  • FIG. 7 the intensity of the electromagnetic wave radiated by the widthwise end position measuring device of the belt-like body according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 15 degrees, and received by the device is shown.
  • FIG. 7 the intensity of the electromagnetic wave radiated by the widthwise end position measuring device of the band according to the embodiment of the present invention, reflected by the flat plate having an inclination angle of 20 degrees, and received by the device is shown.
  • FIG. 7 the intensity of the electromagnetic wave radiated by the widthwise end position measuring device of the strip according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 35 degrees, and received by the device is shown.
  • FIG. 7 the intensity of the electromagnetic wave radiated by the width direction end position measuring device of the strip according to the embodiment of the present invention, reflected by the flat plate having an inclination angle of 40 degrees, and received by the device is shown.
  • FIG. 7 the intensity of the electromagnetic wave radiated by the width direction end position measuring device of the strip according to the embodiment of the present invention, reflected by the flat plate having the inclination angle of 45 degrees, and received by the device is shown.
  • FIG. It is a top view of the scattering plate which arranged the cone-shaped convex part on the flat plate.
  • FIG. 9 It is a perspective view of the scattering plate which arranged the cone-shaped convex part and the recessed part on the flat plate, respectively.
  • the width direction end position measuring device of the band according to one embodiment of the present invention is reflected by the scattering plate formed from the collection of conical convex portions and is received by the device. It is a figure which shows the intensity
  • FIG. 14 it is a figure which shows the edge part measurement result of the width direction edge part position measuring apparatus of the strip
  • FIG. 14 it is a figure which shows the edge part measurement result of the width direction edge part position measuring apparatus of the strip
  • FIG. 14 it is a figure which shows the edge part measurement result of the width direction edge part position measuring apparatus of the strip
  • FIG. 14 shows the edge position measurement result of the width direction edge position measuring apparatus of the strip
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the width direction center position measuring apparatus of the strip
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a width direction center position measuring device of a belt-like body. Since the scattering plate is not shown in FIG. 1, the electromagnetic wave type device of FIG. 1 is the same as that described in Patent Document 1. The scattering plate will be described in detail later.
  • the cold-rolled steel plate 201 that is a band-shaped body passes between the furnace walls 301R and 301L of the continuous annealing furnace that is a closed space.
  • the closed space is a space formed by a plurality of surfaces surrounding the periphery of the belt-like body 201 over a certain distance in the longitudinal direction of the belt-like body 201.
  • the closed space has an opening as an entrance and an exit of the strip.
  • the left-right direction in the figure indicates the width direction of the cold-rolled steel sheet 201, and the cold-rolled steel sheet 201 travels from the front side to the rear side of the page.
  • a microwave transmitting antenna 101R and a microwave receiving antenna 103R are provided on the right furnace wall 301R, and the microwave radiated from the microwave transmitting antenna 101R is reflected at the right end of the cold-rolled steel plate 201, and the reflected wave Is received by the microwave receiving antenna 103R.
  • the left furnace wall 301L is provided with a microwave transmitting antenna 101L and a microwave receiving antenna 103L, and the microwave radiated from the microwave transmitting antenna 101L is reflected at the left end of the cold-rolled steel plate 201. The reflected wave is received by the microwave receiving antenna 103L.
  • the distance to the object that reflects the microwave is t ⁇ c / 2 Is required.
  • the microwave transmitting antenna 101R and the microwave receiving antenna 103R are connected to the right end position signal processing unit 105R.
  • the right end position signal processing unit 105R forms a microwave and transmits it to the microwave transmitting antenna 101R, and converts the microwave received by the microwave receiving antenna 103R into an electric signal, and processes the microwave.
  • the time t from transmission to reception of the reflected wave is measured, and from this, the distance to the right end of the cold rolled steel sheet 201 is calculated, and the right end position of the cold rolled steel sheet 201 is measured.
  • the microwave transmission antenna 101L and the microwave reception antenna 103L are connected to the left end position signal processing unit 105L.
  • the left end position signal processing unit 105L forms a microwave and transmits it to the microwave transmitting antenna 101L, and converts the microwave received by the microwave receiving antenna 103L into an electric signal, and processes the microwave.
  • the time t from transmission to reception of the reflected wave is measured, and from this, the distance to the left end of the cold rolled steel sheet 201 is calculated, and the position of the left end of the cold rolled steel sheet 201 is measured.
  • the signals of the right end position signal processing unit 105R and the left end position signal processing unit 105L are connected to the band center position signal processing section 107, and the band center position signal processing section 107 is connected to the right end section.
  • the center position in the width direction of the cold-rolled steel plate 201 is detected as the center point between the position and the left end position.
  • the right end position signal processing unit 105R, the left end position signal processing unit 105L, and the belt-like body center position signal processing unit 107 are collectively referred to as a signal processing unit.
  • the right or left transmitting antenna, the receiving antenna, and the end position signal processing unit form a width-direction end position measuring device for the band-shaped body. And can function independently to measure the right or left end position of the strip.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a signal processing unit for the left end portion of the signal processing unit of the widthwise center position measuring apparatus for the band according to the present embodiment.
  • the description of FIG. 2 and the description thereof is the same as the content of Patent Document 1.
  • the clock generator 501 generates a clock signal having a frequency f1.
  • This clock signal enters the M-sequence signal generator 505 and is converted into an M-sequence pseudo-random signal.
  • a pseudo-random signal is a signal that has periodicity when viewed in a long time, but can be regarded as a random signal when viewed in a short time.
  • ”And“ 0 ” are known as typical pseudo-random signals, and an example of the formation method is described in Japanese Patent Publication No. 6-16080.
  • N be the wave number of pulses included in one cycle of the M-sequence signal.
  • the output M1 of the M-sequence signal generator 505 is branched into two, one enters the power amplifier 513, is power amplified, and is radiated as a microwave from the transmitting antenna 101L.
  • the clock generator 503 generates a clock signal having a frequency f2.
  • the frequency f2 is slightly lower than the frequency f1.
  • This clock signal enters the M-sequence signal generator 507 and is converted into an M-sequence pseudo-random signal. Since the M-sequence signal generator 505 and the M-sequence signal generator 507 are configured by exactly the same circuit, the repetition pattern of the output of the M-sequence signal generator 505 and the output of the M-sequence signal generator 507 is the same. Only the frequency will be different.
  • the output M2 of the M-sequence signal generator 507 is branched into two, and one enters the multiplier 509 and is multiplied by the output M1 of the M-sequence signal generator 505.
  • the output of the multiplier 509 enters the low pass filter 517, and the high frequency component is removed.
  • the output of the low-pass filter 517 is a triangular wave.
  • the timing at which the output of the low-pass filter 517 reaches the maximum value is detected by the maximum value detection circuit 521, a pulse is generated at this timing, and this is used as a reference signal.
  • the microwave reflected at the end of the cold rolled steel plate 201 is received by the receiving antenna 103L and amplified by the power amplifier 515.
  • Output signal M 1 ′ of power amplifier 515 enters multiplier 511 and is multiplied with output signal M 2 of M-sequence signal generator 507.
  • the output of the multiplier 511 enters a low-pass filter 519, and a high frequency component is removed.
  • the output of the low-pass filter 519 is a triangular wave.
  • the timing at which the output of the low-pass filter 519 reaches the maximum value is detected by the maximum value detection circuit 523, a pulse is generated at this timing, and this is used as a detection signal.
  • ⁇ ⁇ f2 ⁇ ⁇ f1 ⁇ t ⁇ f1
  • ⁇ t (f1 ⁇ f2) ⁇ ⁇ / f1 (2) Is obtained.
  • the time difference detection circuit 525 performs this calculation to calculate ⁇ t.
  • the distance x between the transmitting antenna 101L, the receiving antenna 103L and the end of the cold-rolled steel plate 201 is as follows.
  • x (f1 ⁇ f2) ⁇ ⁇ ⁇ c / (2 ⁇ f1) (3) From this, the position of the end of the cold-rolled steel plate 201 is known.
  • the distance calculation circuit 527 performs this calculation to calculate the distance x.
  • the microwave from the microwave transmission antenna 101R in FIG. 1 is detected by the microwave reception antenna 103L, or when the microwave from the microwave transmission antenna 101L is detected by the microwave reception antenna 103R, the right side
  • the M-sequence waveform used in the end position measuring device 105R different from the M-sequence pattern used in the left-side end position measuring device 105L, detection errors due to mixing of both signals are prevented. be able to.
  • FIG. 3 is a diagram showing a widthwise end position measuring apparatus for a band-shaped body according to an embodiment of the present invention installed in a closed space.
  • the closed space is described as a furnace, but the closed space may be a throat-shaped passage other than the furnace.
  • the electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna 101L installed on the furnace wall surface 301L is reflected by the end of the strip 201 and received by the receiving antenna 103L.
  • the transmitting antenna 101L and the receiving antenna 103L are installed such that the electric field surface of the electromagnetic wave is parallel to the surface of the strip 201. Since the signal reflected at the end of the strip 201 is a signal used to measure the distance to the end of the strip 201, it is represented by S in FIG.
  • part of the electromagnetic waves radiated from the transmitting antenna 101L reaches the furnace wall surface 301R facing the furnace wall surface 301L, is reflected by the furnace wall surface 301R, and is received by the receiving antenna 103L.
  • the signal reflected on the furnace wall surface 301R is noise when measuring the distance to the end of the strip 201 using the signal reflected on the end of the strip 201, and is represented by N in FIG. .
  • N the number of bits
  • N the number of bits
  • the free space propagation loss T of the reflected power of the electromagnetic wave can be expressed by the following equation.
  • the unit of the free space propagation loss T is dB
  • D is the propagation distance
  • ⁇ is the wavelength of the electromagnetic wave.
  • the free space propagation loss T of the reflected power of the electromagnetic wave increases in proportion to the square of the propagation distance. Therefore, when the propagation distance is large, noise due to the reflected electromagnetic wave is not a problem.
  • FIG. 4 is a diagram showing a belt-like body that passes through a furnace that is a closed space.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section perpendicular to the surface of the belt-like body.
  • the furnace includes furnace wall surfaces 301T and 301B parallel to the surface of the strip 201 and furnace wall surfaces 301L and 301R perpendicular to the surface of the strip 201.
  • the length of the furnace wall surfaces 301T and 301B in the direction parallel to the strip surface is A
  • the length of the furnace wall surfaces 301L and 301R in the direction perpendicular to the belt surface is B.
  • A is smaller than 2000 mm or B is smaller than 1000 mm
  • the influence of reflection of electromagnetic waves on the furnace wall surface (surface of the closed space) cannot be ignored.
  • the reason why the influence of noise increases when A becomes smaller than a predetermined value has been described with reference to FIG.
  • the reason why the influence of noise increases when B becomes smaller than a predetermined value will be described later.
  • FIG. 5 is a diagram showing a strip-shaped body in a furnace and a width-direction end position measuring device for the strip-shaped body according to an embodiment of the present invention installed in the furnace.
  • FIG. 5 is a view showing a cross section perpendicular to the surface of the belt-like body.
  • the transmission range of the transmission antenna 101L installed on the furnace wall surface 301L is indicated by T.
  • the receiving range of the receiving antenna 103L installed on the furnace wall surface 301L is indicated by R.
  • the range where the transmission range T and the reception range R overlap is the detection range D of the width direction end position measuring device of the strip.
  • FIG. 6 is a view for explaining a detection range of the widthwise end position measuring device for the band-shaped body according to the embodiment of the present invention installed in the furnace.
  • the transmission range and the reception range are about 23 degrees.
  • the width in the vertical direction of the detection range is about 700 mm.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an experiment for examining the influence of the electromagnetic wave radiated by the band-shaped end position measuring device of the strip and reflected by the flat plate according to the embodiment of the present invention on the device.
  • the electromagnetic wave reflected by the flat plate corresponds to noise as described with reference to FIG. 4, and the smaller the intensity, the better.
  • the flat plate 401 is a square having a side of 600 mm, and is first arranged at a distance of 500 mm from the transmission / reception antenna so as to be parallel to the opening surface of the transmission / reception antenna.
  • the reception antenna 103 detects the electromagnetic wave radiated from the transmission antenna 101 of the width direction end position measuring apparatus and reflected by the flat plate 401.
  • the flat plate 401 is inclined with respect to a plane parallel to the opening surface of the transmission / reception antenna, and in the inclined state, from the transmission antenna 101 of the width direction end position measuring apparatus.
  • the electromagnetic wave radiated and reflected by the flat plate 401 is detected by the receiving antenna 103.
  • the detection is performed in a state where the flat plate 401 is inclined at nine inclination angles at intervals of 5 degrees from 5 degrees to 45 degrees.
  • the surface of the flat plate 401 when the inclination angle is 0 degree is referred to as a reference surface.
  • the reference plane is parallel to the opening surface of the transmission / reception antenna.
  • FIG. 8A shows an electromagnetic wave that is radiated by the width direction end position measuring device of the belt-like body according to an embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 5 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the horizontal axis represents the carrier frequency
  • the vertical axis represents the intensity of the received electromagnetic wave.
  • strength of the electromagnetic waves reflected by the flat plate of each inclination angle is represented by a solid line
  • the intensity of the electromagnetic waves reflected by the flat plate having an inclination angle of 0 degrees is represented by a dotted line as a reference.
  • the intensity in dB shown together with the frequency in each figure shows the intensity of the electromagnetic wave at that frequency reflected by the flat plate of each inclination angle.
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate having the inclination angle of 5 degrees is approximately 1.5 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate having the inclination angle of 0 degree.
  • FIG. 8B shows an electromagnetic wave radiated by the width direction end position measuring device of the band according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 10 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate having the inclination angle of 10 degrees is smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate having the inclination angle of 0 degree by about 3.9 dB.
  • FIG. 8C shows an electromagnetic wave radiated by the band-direction end position measuring device of the band according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 15 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 15 degrees is approximately 7.0 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 0 degrees.
  • FIG. 8D is an electromagnetic wave radiated by the band-direction end position measuring device of the band according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 20 degrees, and received by the device in the experiment described with reference to FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 20 degrees is approximately 15.2 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 0 degree.
  • FIG. 8E shows an electromagnetic wave that is radiated by the width direction end position measuring device of the belt-like body according to the embodiment of the present invention, reflected by the flat plate having an inclination angle of 25 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 25 degrees is approximately 21.4 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 0 degree.
  • FIG. 8F shows an electromagnetic wave radiated by the band-direction edge position measuring device according to an embodiment of the present invention, reflected by a flat plate with an inclination angle of 30 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with an inclination angle of 30 degrees is approximately 22.7 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with an inclination angle of 0 degree.
  • FIG. 8G shows an electromagnetic wave radiated by the width direction end position measuring device of the band according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 35 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate having the inclination angle of 35 degrees is about 33.5 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate having the inclination angle of 0 degree.
  • FIG. 8H shows an electromagnetic wave radiated by the band-direction end position measuring device of the strip according to the embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 40 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 40 degrees is smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 0 degree by about 23.9 dB.
  • FIG. 8I shows an electromagnetic wave radiated by the width direction end position measuring device of the band according to an embodiment of the present invention, reflected by a flat plate having an inclination angle of 45 degrees, and received by the device in the experiment described in FIG. It is a figure which shows the intensity
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 45 degrees is approximately 18.8 dB smaller than the intensity of the electromagnetic wave reflected by the flat plate with the inclination angle of 0 degree.
  • the intensity of the electromagnetic wave corresponding to the noise reflected by the flat plate 401 and received by the receiving antenna 103 is reduced when the inclination angle is 20 degrees to 45 degrees.
  • FIG. 9 illustrates an experiment for investigating the influence of an electromagnetic wave radiated by a widthwise end position measuring device of a strip according to an embodiment of the present invention and reflected by a scattering plate formed from a corrugated plate on the device.
  • FIG. 9A is a diagram showing the arrangement of the transmission / reception antenna and the scattering plate 111A of the widthwise end position measuring device of the belt-like body.
  • Scattering plate 111A having a corrugated plate on the surface is a square with a side of 600 mm, and is arranged at a distance of 500 mm from the transmitting / receiving antenna and parallel to the opening surface of the transmitting / receiving antenna.
  • a scattering plate refers to a plate that reflects or scatters incident electromagnetic waves in a direction different from the direction of regular reflection when the plate is flat. In this state, an electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna of the width direction end position measuring device and reflected by the plate 111A having a corrugated plate on the surface is detected by the receiving antenna.
  • the dimension of the scattering plate 111A substantially corresponds to the detection range of the transmission / reception antenna shown in FIG.
  • FIG. 9B is a view showing a cross section of the corrugated plate of the scattering plate 111A perpendicular to the wave ridge and valley directions.
  • the inclination angle of the side surface of the corrugated sheet with respect to the bottom surface is preferably in the range of 20 degrees to 45 degrees.
  • the inclination angle with respect to the bottom surface of the side surface of the corrugated plate was set to 30 degrees.
  • the scattering plate 111A is manufactured by processing a metal such as steel.
  • the length of the side surface S of the corrugated plate may be 0.5 times or more of the wavelength corresponding to the carrier frequency.
  • the length of the side surface of the corrugated sheet refers to the distance between adjacent ridges and valleys in a direction perpendicular to the direction of the wave ridge or valley of the corrugated sheet. If the length of the side surface S is less than 0.5 times the wavelength corresponding to the carrier frequency, the scattering effect due to the side surface reflection may not be obtained. If the carrier frequency is 10 GHz, the wavelength is 30 mm, and the length of the side surface S is 15 mm or more.
  • FIG. 9 (c) is a diagram for explaining the reflection of electromagnetic waves in the direction perpendicular to the opening surface of the transmitting / receiving antenna by the corrugated plate shown in FIG. 9 (b).
  • the electromagnetic wave in the direction perpendicular to the opening surface of the transmission / reception antenna is reflected on the surface of the corrugated plate at an angle of 60 degrees with respect to the direction.
  • FIG. 10 shows the influence of the electromagnetic wave radiated by the widthwise end position measuring device of the belt-like body according to the embodiment of the present invention and reflected by the scattering plate formed from the collection of conical convex portions on the device. It is a figure for demonstrating experiment.
  • FIG. 10A is a diagram showing the arrangement of the transmitting and receiving antennas and the scattering plate 111B of the widthwise end position measuring device of the band-shaped body.
  • the scattering plate 111B having a conical convex portion on the surface is a square having a side of 600 mm, and is arranged at a distance of 500 mm from the transmission / reception antenna so as to be parallel to the opening surface of the transmission / reception antenna.
  • an electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna of the width direction end position measuring apparatus and reflected by the scattering plate 111B having a conical convex portion on the surface is detected by the receiving antenna.
  • the dimension of the scattering plate 111B substantially corresponds to the detection range of the transmission / reception antenna shown in FIG.
  • FIG. 10B is a diagram showing a cross section of the central axis (conical rotational symmetry axis) of the conical convex portion of the scattering plate 111B.
  • the scattering plate 111B is manufactured by processing a metal such as steel.
  • the length of the side surface S of the cone may be 0.5 times or more of the wavelength corresponding to the carrier frequency.
  • the length of the side surface of the cone means the shortest distance between the apex and the bottom surface of the cone, and in the case of a cone, it corresponds to the length of the bus. If the length of the side surface S is less than 0.5 times the wavelength corresponding to the carrier frequency, the scattering effect due to the side surface reflection may not be obtained.
  • the carrier frequency is 10 GHz
  • the wavelength is 30 mm
  • the length of the side surface S is 15 mm or more.
  • FIG. 10 (c) is a diagram for explaining the reflection of electromagnetic waves in the direction perpendicular to the opening surface of the transmitting / receiving antenna by the conical convex portion shown in FIG. 10 (b).
  • the electromagnetic waves in the direction perpendicular to the opening surface of the transmitting / receiving antenna are transmitted in each direction around the central axis at an angle of 30 degrees with respect to the direction on the side surface of the conical convex portion. Reflected.
  • FIG. 11A is a plan view of a scattering plate in which conical convex portions are arranged on a flat plate.
  • FIG. 11A (a) is a plan view in the case where the positions of the central axes of the cones are arranged so as to form the vertices of an equilateral triangle.
  • FIG. 11A (b) is a plan view when the bottom surfaces of the cones are hexagonal and similarly arranged so that the positions of the central axes of the cones constitute the vertices of an equilateral triangle.
  • FIG. 11B is a perspective view of a scattering plate in which conical convex portions and concave portions are arranged on a flat plate, respectively.
  • FIG. 11B (a) is a perspective view of a scattering plate in which conical convex portions are arranged on a flat plate
  • FIG. 11B (b) is a perspective view of a scattering plate in which conical concave portions are arranged on a flat plate.
  • a scattering plate in which conical concave portions are arranged on a flat plate can achieve the same effect as a scattering plate in which conical convex portions are arranged on a flat plate.
  • the scattering plate formed from the corrugated plate and the scattering plate formed from a collection of conical convex portions or concave portions disposed on the flat plate are manufactured by processing a metal such as steel as described above. It is excellent in environmental resistance such as heat resistance and can be used in a wide range.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an experiment described with reference to FIG. 9, which is radiated by a band-width end position measuring device according to an embodiment of the present invention, reflected by a scattering plate formed from a corrugated plate, and received by the device.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an experiment described with reference to FIG. 9, which is radiated by a band-width end position measuring device according to an embodiment of the present invention, reflected by a scattering plate formed from a corrugated plate, and received by the device.
  • the horizontal axis represents the carrier frequency
  • the vertical axis represents the intensity of the received electromagnetic wave.
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the scattering plate and received by the apparatus is represented by a solid line
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the apparatus without the scattering plate and received by the apparatus is represented by a dotted line.
  • the former when the intensity of the electromagnetic wave reflected by the scattering plate is compared with the intensity of the electromagnetic wave reflected without the scattering plate, the former is about 20.7 dB smaller than the latter when the carrier frequency is 9 GHz.
  • the carrier frequency is 10 GHz
  • the former is about 18.1 dB smaller than the latter
  • the carrier frequency is 11 GHz
  • the former is about 13.5 dB smaller than the latter.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an experiment described with reference to FIG. 10, which is radiated by a widthwise end position measuring device of a band according to an embodiment of the present invention and reflected by a scattering plate formed from a set of conical convex portions. It is a figure which shows the intensity
  • the horizontal axis represents the carrier frequency
  • the vertical axis represents the intensity of the received electromagnetic wave.
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the scattering plate and received by the apparatus is represented by a solid line
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the apparatus without the scattering plate and received by the apparatus is represented by a dotted line.
  • the intensity of the electromagnetic wave reflected by the scattering plate is compared with the intensity of the electromagnetic wave reflected without the scattering plate
  • the carrier frequency is 9 GHz
  • the former is about 16.1 dB smaller than the latter.
  • the carrier frequency is 10 GHz
  • the former is about 22.6 dB smaller than the latter
  • the carrier frequency is 11 GHz
  • the former is about 21.7 dB smaller than the latter.
  • FIG. 14 illustrates an experiment in which the position of the strip in the furnace is changed to examine the influence of the electromagnetic waves reflected by the furnace wall on the widthwise end position measuring apparatus of the strip according to the embodiment of the present invention. It is a figure for doing.
  • FIG. 14A is a diagram showing a cross section parallel to the surface of the strip of the experimental apparatus
  • FIG. 14B is a diagram showing a cross section perpendicular to the plane of the strip of the experimental apparatus.
  • the experimental device includes a furnace part and a strip drive.
  • the furnace portion includes furnace wall surface portions 301T 'and 301B' parallel to the surface of the belt-shaped body and furnace wall surface portions 301L 'and 301R' perpendicular to the surface of the belt-shaped body.
  • the lengths in the width direction and the longitudinal direction of the strips of the furnace wall portions 301T ′ and 301B ′ are 2000 mm, respectively, and the length in the direction perpendicular to the plane of the strips of the furnace wall portions 301L ′ and 301R ′ is 700 mm. It is.
  • the strip drive unit 601 moves the strip portion 201 ′ in the width direction of the strip inside the furnace portion.
  • the thickness of the strip is 1 mm.
  • the transmission antennas 101L and 103L of the widthwise end position measuring device for the band according to the present embodiment are installed on the furnace wall surface portion 301L ', and the electromagnetic waves radiated from the transmission antenna 101L are received by the reception antenna 103L.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an end position measurement result of the width direction end position measuring apparatus for the band-shaped body according to the embodiment of the present invention when the scattering plate is not used in the experiment of FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 15 represents the distance between the left end of the strip-shaped body portion 201 'and the furnace wall surface portion 301L' in FIG.
  • the vertical axis in FIG. 15 represents the measurement distance (left scale) and the deviation (right scale) of the measurement distance from the actual distance by the width direction end position measuring device of the strip according to the present embodiment.
  • the measurement distance is indicated by a thin solid line
  • the deviation is indicated by a thick solid line.
  • the deviation of the measurement distance is about 45 mm at the maximum.
  • the deviation of the measurement distance becomes large when the distance between the left end of the strip portion 201 ′ and the furnace wall surface portion 301 ⁇ / b> L ′ is 300 mm or less.
  • the reason is that the electromagnetic wave reflected on the other wall surface of the furnace extends to a relatively close position to the receiving antenna 103L while being subjected to multiple reflections between the belt-like body part 201 ′ and the furnace wall surface parts 301T ′ and 301B ′. It is presumed that the vehicle travels in the left direction of FIG. 14 along 201 ′ and reaches the receiving antenna 103L.
  • the length B of the furnace wall surface 301L (corresponding to the furnace wall surface portion 301L ′ in FIG. 14) and 301R (corresponding to the furnace wall surface portion 301R ′ in FIG. 14) in FIG. If it is above, the electromagnetic wave reflected on the other furnace wall surface is reflected in multiple numbers between strip
  • FIG. 16 is a diagram showing an end position measurement result of the width direction end position measuring apparatus for the band-shaped body according to the embodiment of the present invention when a scattering plate formed of a corrugated plate is used in the experiment of FIG. It is.
  • the experiment was performed in a state where the scattering plate 111A having the corrugated plate on the surface shown in FIG.
  • the dimension of the scattering plate 111A substantially corresponds to the detection range of the transmission / reception antenna shown in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 16 represents the distance between the left end of the strip-shaped body portion 201 'and the furnace wall surface portion 301L' in FIG.
  • shaft of FIG. 16 represents the deviation (right scale) from the actual distance of the measurement distance (left scale) by the width direction edge part position measuring apparatus of the strip
  • the measurement distance is indicated by a thin solid line
  • the deviation is indicated by a thick solid line.
  • the deviation of the measurement distance is about 19 mm at the maximum. Comparing FIG. 15 and FIG. 16, in particular, the deviation of the measured distance is remarkably reduced when the distance between the left end portion of the strip-shaped body portion 201 'and the furnace wall surface portion 301L' is 300 mm or less.
  • FIG. 17 shows an end position of the width direction end position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention when a scattering plate formed from a set of conical convex portions is used in the experiment of FIG. It is a figure which shows a measurement result.
  • the experiment was performed in a state where the scattering plate 111 ⁇ / b> B having a conical convex portion on the surface shown in FIG. 10 was installed at a location facing the transmitting / receiving antenna of the furnace wall surface portion 301 ⁇ / b> R ′.
  • the dimension of the scattering plate 111B substantially corresponds to the detection range of the transmission / reception antenna shown in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 17 represents the distance between the left end of the strip-shaped body portion 201 'and the furnace wall surface portion 301L' in FIG.
  • shaft of FIG. 16 represents the deviation (right scale) from the actual distance of the measurement distance (left scale) by the width direction edge part position measuring apparatus of the strip
  • the measurement distance is indicated by a thin solid line
  • the deviation is indicated by a thick solid line.
  • the maximum deviation is about 13 mm. Comparing FIG. 15 and FIG. 17, the deviation of the measured distance is remarkably reduced over the entire range of the distance between the left end of the band-like body portion 201 ′ and the furnace wall surface portion 301 ⁇ / b> L ′.
  • the inventor measured the end position of the band-shaped body in the furnace to face the end of the object to be measured (301 L).
  • the measurement accuracy is greatly improved over a wide range of the distance between the surface where the antenna is installed and the end of the measurement target (201 '). I got new knowledge that I could do it.
  • the deviation of the measurement distance when the distance between the left end of the band-shaped body portion band-shaped portion 201 'and the furnace wall surface portion 301L' is 300 mm or less, which is large when no scattering plate is installed, can be significantly reduced.
  • the reason for this is that while traveling in multiple directions between the strip portion 201 ′ and the furnace wall portions 301T ′ and 301B ′, it proceeds along the strip portion 201 ′ in the left direction of FIG. 14 and reaches the receiving antenna 103L. It is estimated that the electromagnetic wave reflected by the furnace wall portion 301R ′ facing the surface on which the transmitting antenna is mainly installed is greatly reduced by installing the scattering plate 111A or 111B.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a width direction center position measuring device for a belt-like body installed in a closed space according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 (a) is a diagram showing an overall configuration of the widthwise center position measuring apparatus for the band according to the present embodiment.
  • the configuration other than the scattering plate is as described in relation to FIG.
  • the strip 201 travels in the closed space.
  • the transmitting antenna 101L and the receiving antenna 103L for measuring the position of one end in the width direction of the band-like body 201 are installed on the surface 301L of the closed space facing the one end in the width direction.
  • the scattering plate 111R for reducing electromagnetic waves of noise received by the receiving antenna 103L is installed on a surface 301R facing the surface 301L of the closed space.
  • the transmitting antenna 101R and the receiving antenna 103R for measuring the position of the other end in the width direction of the band 201 are installed on the surface 301R of the closed space facing the other end in the width direction.
  • a scattering plate 111L for reducing electromagnetic waves of noise received by the receiving antenna 103R is installed on a surface 301L facing the surface 301R of the closed space.
  • the scattering plates 111R and 111L are made of metal such as steel, and are formed from a set of corrugated plates or conical convex portions as described above.
  • FIG. 18B shows the scattering plate 111L installed on the surface 111L of the closed space.
  • the scattering plate 111L is installed around the transmission antenna 101L and the reception antenna 103L.
  • the electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna 101R installed on the surface 111R and reaches the scattering plate 111L installed on the surface 301L is reflected or scattered in a direction different from the incident direction, and is received by the receiving antenna 103R installed on the surface 111R. I will not head.
  • the electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna 101R installed on the surface 111R and reaches the transmitting antenna 101L and the receiving antenna 103L installed on the surface 301L is absorbed without being reflected.
  • the transmitting antenna 101L and the receiving antenna 103L are connected to the power amplifiers 513 and 515, respectively, and are terminated with an impedance of 50 ohms. Therefore, the noise received by the receiving antenna 103R installed on the surface 111R is greatly reduced as compared with the case where the scattering plate 111L is not installed.

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Abstract

本発明による幅方向端部位置測定装置は、複数の面で囲まれた閉鎖空間内を通過する帯状体の幅方向端部の位置を測定する幅方向端部位置測定装置である。本発明による幅方向端部位置測定装置は、幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該幅方向端部によって反射された電磁波を受信するアンテナと、該反射された電磁波の情報を使用して、該幅方向端部の位置を求める信号処理部と、入射した電磁波を散乱させる散乱板と、を備え、該アンテナが、位置を求める幅方向端部に対向する、該閉鎖空間の第１の面に設置され、該散乱板が第１の面に対向する第２の面に設置されている。

Description

帯状体の幅方向端部位置測定装置、帯状体の幅方向中心位置測定装置及びマイクロ波散乱板
　本発明は、帯状体の幅方向端部位置測定装置、帯状体の幅方向中心位置測定装置及びマイクロ波散乱板に関する。
　鋼板などの帯状体（ストリップとも呼称される）の生産・加工プロセスにおいて、帯状体が蛇行せずに走行するように制御する必要がある。また、帯状体をコイルに巻き取る際に、コイルの巻き形状を整えるために、コイルの巻き取り位置に対して巻き取られる帯状体の端部を一定位置に制御する必要がある。このような制御を行うために、帯状体の生産・加工プロセスにおいて、帯状体の幅方向端部位置測定装置及び帯状体の幅方向中心位置測定装置が使用されている。
　これらの幅方向端部位置測定装置及び幅方向中心位置測定装置として、光学式のもの、空気式のもの、静電容量式のものなどが使用されている。しかし、これらの装置は、蒸気や粉塵など環境の影響を受けやすいという点（光学式のもの）、検出精度が低いという点（空気式のもの）、安定性が低いという点（静電容量式のもの）などの問題点を有していた。
　そこで、これらの問題点を解決する装置として、出願人は、電磁波を使用した帯状体の幅方向端部位置測定装置及び帯状体の幅方向中心位置測定装置（以下、電磁波式装置とも呼称）を開発し、実用化した（特許文献１）。電磁波式装置は、帯状体の端部に向けて電磁波を放射し、反射された電磁波を検出することによって端部までの距離を測定する。電磁波式装置は、蒸気や粉塵など環境の影響を受けにくく、検出精度が高く、安定性が高いという利点を有する。このような利点を有するので、電磁波式装置は、熱処理炉内など厳しい環境においても安定して使用することができる。
　しかし、電磁波式装置を、狭い炉内など所定の寸法以下の閉鎖空間で使用すると、閉鎖空間の内面で反射された電磁波によるノイズによって電磁波式装置の測定精度が低下するという問題があった。このように、所定の寸法以下の閉鎖空間で電磁波式装置の十分な測定精度を確保することは困難であった。
　また、マイクロ波などの電磁波によるノイズなどの弊害を防止するために電磁波吸収体が使用されることがある（たとえば、特許文献２）。しかし、電磁波吸収体は、耐熱性など耐環境性に劣り、たとえば、高温の炉内などで使用することはできなかった。
特許第４４１６７９８号公報 特開２００８－２７７３６３号公報
　したがって、狭い炉内など所定の寸法以下の閉鎖空間で十分な測定精度を確保することのできる、電磁波を使用した帯状体の幅方向端部位置測定装置及び帯状体の幅方向中心位置測定装置に対するニーズがある。また、電磁波吸収体に代わる、耐環境性に優れた電磁波除去部材に対するニーズがある。
　本発明の第１の態様による幅方向端部位置測定装置は、複数の面で囲まれた閉鎖空間内を通過する帯状体の幅方向端部の位置を測定する幅方向端部位置測定装置である。本態様による幅方向端部位置測定装置は、幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該幅方向端部によって反射された電磁波を受信するアンテナと、該反射された電磁波の情報を使用して、該幅方向端部の位置を求める信号処理部と、入射した電磁波を散乱させる散乱板と、を備え、該アンテナが、位置を求める幅方向端部に対向する、該閉鎖空間の第１の面に設置され、該散乱板が第１の面に対向する第２の面に設置されている。
　本態様による幅方向端部位置測定装置は、閉鎖空間の、アンテナが設置された面に対向する面に散乱板を備えているので、アンテナから放射され、対向面で反射されて再びアンテナに戻る電磁波を大幅に低減することができる。したがって、本態様による幅方向端部位置測定装置によれば、アンテナが設置される面と測定対象の端部との距離の広い範囲にわたって、所定の寸法より小さな閉鎖空間における反射電磁波によるノイズを大幅に低減し、所定の寸法以下の閉鎖空間で十分な測定精度を確保することができる。
　本態様の一つの実施形態によれば、前記散乱板が、波板から形成されている。
　本実施形態によれば、散乱板に到達した電磁波は、波板の側面によって該散乱板と同じ位置に配置された平板に入射したマイクロ波が正反射される方向と異なる方向に反射されるので、該散乱板と同じ位置に配置された平板に入射したマイクロ波が正反射される方向に進むマイクロ波を大幅に低減することができる。したがって、測定装置の反射電磁波によるノイズを大幅に低減することができる。また、波板から形成される散乱板は鋼などの金属を加工することによって容易に製造することができる。
　本態様の他の実施形態によれば、前記散乱板が、平板上に配置された錘状の凸部または凹部の集合から形成されている。
　本実施形態によれば、散乱板に到達した電磁波は、錐状の凸部または凹部の周囲に一様に散乱されるので、該散乱板と同じ位置に配置された平板に入射したマイクロ波が正反射される方向に進むマイクロ波を大幅に低減することができる。したがって、測定装置の反射電磁波によるノイズを大幅に低減することができる。
　本発明の第２の態様による幅方向中心位置測定装置は、複数の面で囲まれた閉鎖空間内を通過する帯状体の幅方向の中心位置を測定する幅方向中心位置測定装置である。本態様による幅方向中心位置測定装置は、一方の幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該一方の幅方向端部によって反射された電磁波を受信する第１のアンテナと、他方の幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該他方の幅方向端部によって反射された電磁波を受信する第２のアンテナと、該反射された電磁波の情報を使用して、該一方及び他方の幅方向端部の位置を求めることによって帯状体の幅方向の中心位置を求める信号処理部と、入射した電磁波を散乱させる散乱板と、を備え、第１のアンテナが該一方の幅方向端部に対向する、該炉壁閉鎖空間の第１の面に設置され、第２のアンテナが該他方の幅方向端部に対向する、該炉壁閉鎖空間の第２の面に設置され、該散乱板が、第１の面の第１のアンテナの周囲及び第２の面の第２のアンテナの周囲に設置されている。
　本態様による幅方向端部位置測定装置は、閉鎖空間の、第１のアンテナが設置された第１の面に対向する第２の面の第２のアンテナの周囲及び第２のアンテナが設置された第２の面に対向する第１の面の第１のアンテナの周囲に散乱板を備えているので、第１及び第２のアンテナから放射され、対向面で反射されて再び第１及び第２のアンテナに戻る電磁波を大幅に低減することができる。したがって、本態様による幅方向端部位置測定装置によれば、第１及び第２のアンテナが設置される面と測定対象の端部との距離の広い範囲にわたって、所定の寸法より小さな閉鎖空間における反射電磁波によるノイズを大幅に低減し、所定の寸法以下の閉鎖空間で十分な測定精度を確保することができる。
　本発明の第３の態様による散乱板は、入射したマイクロ波を散乱させる散乱板であって、波板から形成されている。
　本態様の散乱板によれば、該散乱板と同じ位置に配置された平板に入射したマイクロ波が正反射される方向に進むマイクロ波を大幅に低減することができる。また、本態様の散乱板は金属から製造することができるので、耐熱性を含む耐環境性に優れている。
　本態様の一つの実施態様によれば、前記波板の側面の長さが、マイクロ波の波長の０．５倍以上である。
　本実施形態によれば、マイクロ波の散乱が効率的に行われる。波板の側面の長さが、マイクロ波の波長の０．５倍未満であると、側面の反射による散乱効果が得られない可能性がある。
　本態様の他の実施態様によれば、前記入射したマイクロ波の、前記波板の面に対する入射角が２０度から４５度の範囲である。
　本実施形態によれば、前記波板の面に入射するマイクロ波は、入射するマイクロ波の進行方向と全く異なる方向に反射されるので、マイクロ波の散乱が効率的に行われる。
　本発明の第４の態様による散乱板は、入射したマイクロ波を散乱させる散乱板であって、平板上に配置された錘状の凸部または凹部の集合から形成されている。
　本態様の散乱板によれば、該散乱板と同じ位置に配置された平板に入射したマイクロ波が正反射される方向に進むマイクロ波を大幅に低減することができる。また、本態様の散乱板は金属から製造することができるので、耐熱性を含む耐環境性に優れている。
　本態様の一つの実施態様によれば、錐の側面の長さが、マイクロ波の波長の０．５倍以上である。
　本実施形態によれば、マイクロ波の散乱が効率的に行われる。波板の側面の長さが、マイクロ波の波長の０．５倍未満であると、側面の反射による散乱効果が得られない可能性がある。
帯状体の幅方向中心位置測定装置を説明するための図である。 本実施形態による帯状体の幅方向中心位置測定装置の信号処理部のうちの左側端部位置用信号処理部の構成を示す図である。 閉鎖空間内に設置された本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置を示す図である。 閉鎖空間である炉内を通過する帯状体を示す図である。 炉内の帯状体及び炉内に設置された本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置を示す図である。 炉内に設置された本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の検出範囲を説明するための図である。 本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、平板によって反射された電磁波の該装置に対する影響を調べる実験を説明するための図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角１０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角１５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角２０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角２５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角３０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角３５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角４０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角４５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、波板から形成される散乱板によって反射された電磁波の該装置に対する影響を調べる実験を説明するための図である。 本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、錐状の凸部の集合から形成される散乱板によって反射された電磁波の該装置に対する影響を調べる実験を説明するための図である。 円錐状の凸部を平板上に配列した散乱板の平面図である。 円錐状の凸部及び凹部を、それぞれ平板上に配列した散乱板の透視図である。 図９で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、波板から形成される散乱板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 図１０で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、円錐状の凸部の集合から形成される散乱板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。 炉内の帯状体の位置を変化させて、炉壁に反射された電磁波の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置への影響を調べる実験を説明するための図である。 図１４の実験において、散乱板を使用しない場合の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の端部位置測定結果を示す図である。 図１４の実験において、波板から形成される散乱板を使用した場合の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の端部位置測定結果を示す図である。 図１４の実験において、錐状の凸部の集合から形成される散乱板を使用した場合の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の端部位置測定結果を示す図である。 本発明の一実施形態による、閉鎖空間に設置される帯状体の幅方向中心位置測定装置の構成を示す図である。
　図１は、帯状体の幅方向中心位置測定装置を説明するための図である。図１に散乱板は記載していないので、図１の電磁波式装置は特許文献１に記載されたものと同じである。散乱板については、後で詳細に説明する。
　閉鎖空間である連続焼鈍炉の炉壁３０１Ｒ、３０１Ｌの間を帯状体である冷延鋼板２０１が通過している。ここで、閉鎖空間とは、帯状体２０１の長手方向のある距離にわたって、帯状体２０１の周囲を取り囲む複数の面によって形成される空間である。閉鎖空間は、帯状体の入り口及び出口としての開口部を有する。図の左右方向が冷延鋼板２０１の幅方向を示しており、冷延鋼板２０１は、紙面の手前方向から後側方向に走行している。
　右側の炉壁３０１Ｒには、マイクロ波送信アンテナ１０１Ｒとマイクロ波受信アンテナ１０３Ｒが設けられ、マイクロ波送信アンテナ１０１Ｒから放射されるマイクロ波が、冷延鋼板２０１の右側端部で反射され、反射波がマイクロ波受信アンテナ１０３Ｒで受信されるようになっている。同様に、左側の炉壁３０１Ｌには、マイクロ波送信アンテナ１０１Ｌとマイクロ波受信アンテナ１０３Ｌが設けられ、マイクロ波送信アンテナ１０１Ｌから放射されるマイクロ波が、冷延鋼板２０１の左側端部で反射され、反射波がマイクロ波受信アンテナ１０３Ｌで受信されるようになっている。
　マイクロ波を送信してから反射波を受信するまでの時間をｔとし、マイクロ波の速度をｃとすると、マイクロ波を反射した物体までの距離は、
　ｔ・ｃ／２
で求められる。
　マイクロ波送信アンテナ１０１Ｒとマイクロ波受信アンテナ１０３Ｒは、右側端部位置用信号処理部１０５Ｒに接続されている。右側端部位置用信号処理部１０５Ｒは、マイクロ波を形成してマイクロ波送信アンテナ１０１Ｒに伝達し、かつマイクロ波受信アンテナ１０３Ｒで受信したマイクロ波を電気信号に変えて処理し、前記マイクロ波を送信してから反射波を受信するまでの時間ｔを測定し、これから、冷延鋼板２０１の右側端部までの距離を計算して、冷延鋼板２０１の右側端部位置を測定する。同様に、マイクロ波送信アンテナ１０１Ｌとマイクロ波受信アンテナ１０３Ｌは左側端部位置用信号処理部１０５Ｌに接続されている。左側端部位置用信号処理部１０５Ｌは、マイクロ波を形成してマイクロ波送信アンテナ１０１Ｌに伝達し、かつマイクロ波受信アンテナ１０３Ｌで受信したマイクロ波を電気信号に変えて処理し、前記マイクロ波を送信してから反射波を受信するまでの時間ｔを測定し、これから、冷延鋼板２０１の左側端部までの距離を計算して、冷延鋼板２０１の左側端部位置を測定する。右側端部位置用信号処理部１０５Ｒと左側端部位置用信号処理部１０５Ｌの信号は、帯状体中心位置用信号処理部１０７に接続され、帯状体中心位置用信号処理部１０７は、右側端部位置と左側端部位置との中心点として、冷延鋼板２０１の幅方向中心位置を検出する。右側端部位置用信号処理部１０５Ｒ、左側端部位置用信号処理部１０５Ｌ、及び帯状体中心位置用信号処理部１０７を合わせて信号処理部と呼称する。
　なお、上記の帯状体の幅方向中心位置測定装置のうち、右側または、左側の送信アンテナ、受信アンテナ及び端部位置用信号処理部は、帯状体の幅方向端部位置測定装置を形成しており、帯状体の右側または左側の端部位置を測定するために独立して機能させることもできる。
　図２は、本実施形態による帯状体の幅方向中心位置測定装置の信号処理部のうちの左側端部位置用信号処理部の構成を示す図である。図２及びその説明の記載は、特許文献１の内容と同じである。
　クロック発生器５０１は、周波数ｆ１のクロック信号を発生する。このクロック信号は、Ｍ系列信号発生器５０５に入り、Ｍ系列の擬似ランダム信号に変換される。なお、本明細書及び特許請求の範囲において擬似ランダム信号とは、長い時間で見れば周期性を有するが、短時間で見るとランダム信号とみなせるような信号を言い、Ｍ系列信号は、「１」と「０」の２値からなる代表的な擬似ランダム信号として周知のものであり、その形成方法の例は特公平６-１６０８０号公報に記載されている。このＭ系列信号の１周期に含まれるパルスの波数をＮとする。Ｍ系列信号発生器５０５の出力Ｍ１は２つに分岐され、一つは電力増幅器５１３に入り、電力増幅されて、送信アンテナ１０１Ｌからマイクロ波として放射される。
　クロック発生器５０３は、周波数ｆ２のクロック信号を発生する。周波数ｆ２は、周波数ｆ１より僅かに低くされている。このクロック信号は、Ｍ系列信号発生器５０７に入り、Ｍ系列の擬似ランダム信号に変換される。Ｍ系列信号発生器５０５とＭ系列信号発生器５０７とは全く同一の回路で構成されるので、Ｍ系列信号発生器５０５の出力とＭ系列信号発生器５０７の出力の繰り返しパターンは同一であり、周波数のみが異なっていることになる。
　Ｍ系列信号発生器５０７の出力Ｍ２は２つに分岐され、一つは掛算器５０９に入ってＭ系列信号発生器５０５の出力Ｍ１と掛算される。掛算器５０９の出力はローパスフィルタ５１７に入り、高周波成分が除去される。このローパスフィルタ５１７の出力は三角波となる。このローパスフィルタ５１７の出力が最大値となるタイミングを、最大値検出回路５２１で検出し、このタイミングでパルスを発生させて、これを基準信号として用いる。この基準信号の周期をＴＡとすると、このＴＡ間に含まれる信号Ｍ１と信号Ｍ２との波数の差が、ちょうど一周期の波数Ｎとなる。すなわち、
　ＴＡ・ｆ１＝ＴＡ・ｆ２＋Ｎ
　これより
　ＴＡ＝Ｎ／（ｆ１－ｆ２） …（１）
　が得られる。
　冷延鋼板２０１の端部で反射されたマイクロ波は、受信アンテナ１０３Ｌで受信され、電力増幅器５１５で増幅される。電力増幅器５１５の出力信号Ｍ１’は、掛算器５１１に入り、Ｍ系列信号発生器５０７の出力信号Ｍ２と掛け算される。掛算器５１１の出力はローパスフィルタ５１９に入り、高周波成分が除去される。このローパスフィルタ５１９の出力は三角波となる。このローパスフィルタ５１９の出力が最大値となるタイミングを、最大値検出回路５２３で検出し、このタイミングでパルスを発生させて、これを検出信号として用いる。
　送信アンテナ１０１Ｌからマイクロ波が放射されてから受信アンテナ１０３Ｌで反射波が検出されるまでの時間をΔｔとし、検出信号が発生する時刻と基準信号が発生する時刻の差をτとすると、τ間に発生する信号Ｍ２の波数は、τ間に発生する信号Ｍ１の波数より、Δｔ間に発生する信号Ｍ１の波数だけ少ないので、以下の式が成立する。
　τ・ｆ２＝τ・ｆ１－Δｔ・ｆ１
　これより、
　Δｔ＝（ｆ１－ｆ２）・τ／ｆ１ …（２）
が得られる。時間差検出回路５２５は、この計算を行い、Δｔを算出する。
　送信アンテナ１０１Ｌ、受信アンテナ１０３Ｌと冷延鋼板２０１の端部との距離ｘは、マイクロ波の速度をｃとすると、これらの式より、
　ｘ＝（ｆ１－ｆ２）・τ・ｃ／（２・ｆ１） …（３）
　として計算され、これより冷延鋼板２０１の端部の位置が分かる。距離演算回路５２７は、この計算を行い、距離ｘを算出する。
　この手段においては、Ｍ系列信号発生器５０５、Ｍ系列信号発生器５０７によって発生されるＭ系列信号と同じ波形を持つ信号のみが有効となるので、ノイズをほぼ完全に除去することができ、反射波の出力が微小な場合でも、高Ｓ／Ｎ比で反射波の信号を取り出すことができる。
　なお、図１におけるマイクロ波送信アンテナ１０１Ｒからのマイクロ波がマイクロ波受信アンテナ１０３Ｌで検出されたり、マイクロ波送信アンテナ１０１Ｌからのマイクロ波がマイクロ波受信アンテナ１０３Ｒで検出されたりする場合には、右側端部位置測定装置１０５Ｒで使用するＭ系列の波形と左側端部位置測定装置１０５Ｌで使用するＭ系列のパターンを別のものとすることにより、両者の信号が混合することによる検出誤差を防止することができる。
　図３は、閉鎖空間内に設置された本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置を示す図である。以下において、閉鎖空間を炉として説明するが、閉鎖空間は炉以外のスロート状の通路などであってもよい。
　図３において、炉壁面３０１Ｌに設置された送信アンテナ１０１Ｌから放射された電磁波は、帯状体２０１の端部で反射されて受信アンテナ１０３Ｌに受信される。送信アンテナ１０１Ｌ及び受信アンテナ１０３Ｌは、電磁波の電界面が帯状体２０１の面と平行となるように設置されている。帯状体２０１の端部で反射される信号は、帯状体２０１の端部までの距離を測定するために使用される信号であるので、図３においてＳで表す。他方、送信アンテナ１０１Ｌから放射された電磁波の一部は、炉壁面３０１Ｌに対向する炉壁面３０１Ｒに至り、炉壁面３０１Ｒで反射されて受信アンテナ１０３Ｌに受信される。炉壁面３０１Ｒで反射される信号は、帯状体２０１の端部で反射される信号を使用して帯状体２０１の端部までの距離を測定する場合のノイズであるので、図３においてＮで表す。ＳＮ比(信号対ノイズ比)を大きくするには、炉壁面３０１Ｒで反射されるノイズＮの影響を小さくする必要がある。
　ここで、電磁波の反射電力の自由空間伝搬損失Ｔは以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 自由空間伝搬損失Ｔの単位は、ｄＢであり、Ｄは伝搬距離であり、λは電磁波の波長である。このように、電磁波の反射電力の自由空間伝搬損失Ｔは、伝搬距離の二乗に比例して大きくなるので、伝搬距離が大きな場合は、反射電磁波によるノイズは問題とならない。
　図４は、閉鎖空間である炉内を通過する帯状体を示す図である。
　図４は、帯状体の面に垂直な断面を示す図である。炉は、帯状体２０１の面に平行な炉壁面３０１Ｔ及び３０１Ｂと、帯状体２０１の面に垂直な炉壁面３０１Ｌ及び３０１Ｒを有する。図４の断面図において、炉壁面３０１Ｔ及び３０１Ｂの帯状体の面に平行な方向の長さはＡであり、炉壁面３０１Ｌ及び３０１Ｒの帯状体の面に垂直な方向の長さはＢである。たとえば、Ａが２０００ｍｍより小さくなるか、Ｂが１０００ｍｍより小さくなると、電磁波の炉壁面（閉鎖空間の面）における反射の影響が無視できなくなる。Ａが所定値より小さくなるとノイズの影響が大きくなる理由は、図３に関連して説明した。Ｂが所定値より小さくなるとノイズの影響が大きくなる理由は後で説明する。
　図５は、炉内の帯状体及び炉内に設置された本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置を示す図である。
　図５は、帯状体の面に垂直な断面を示す図である。図５において、炉壁面３０１Ｌに設置された送信アンテナ１０１Ｌの送信範囲をＴで示した。また、炉壁面３０１Ｌに設置された受信アンテナ１０３Ｌの受信範囲をＲで示した。送信範囲Ｔ及び受信範囲Ｒの重なる範囲が、帯状体の幅方向端部位置測定装置の検出範囲Ｄである。
　図６は、炉内に設置された本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の検出範囲を説明するための図である。
　例として、搬送波周波数１０ＧＨｚ、指向性利得２０ｄＢｉのとき、送信範囲および受信範囲（メインローブ）は約２３度である。図６に示すように、図６において、水平方向の距離が２０００ｍｍである場合に、検出範囲の鉛直方向の幅は約７００ｍｍである。
　図７は、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、平板によって反射された電磁波の該装置に対する影響を調べる実験を説明するための図である。平板によって反射された電磁波は、図４に関連して説明したようにノイズに相当するものであり、強度が小さいほど好ましい。
　図７（ａ）に示すように、平板４０１は、一辺が６００ｍｍの正方形であり、最初、送受信アンテナから５００ｍｍの距離に、送受信アンテナの開口面と平行となるように配置する。この状態で、幅方向端部位置測定装置の送信アンテナ１０１から放射され、平板４０１によって反射された電磁波を受信アンテナ１０３によって検出する。
　つぎに、図７（ｂ）に示すように、平板４０１を、送受信アンテナの開口面と平行な面に対して傾斜させ、傾斜させた状態で、幅方向端部位置測定装置の送信アンテナ１０１から放射され、平板４０１によって反射された電磁波を受信アンテナ１０３によって検出する。検出は、平板４０１を、５度から４５度まで、５度の間隔で９個の傾斜角で傾斜させた状態で行う。傾斜角０度の場合の平板４０１の面を基準面と呼称する。基準面は、送受信アンテナの開口面と平行である。電磁波が基準面に垂直に進行して平板４０１に入射する場合に、電磁波の入射角は平板４０１の傾斜角に等しい。
　図８Ａは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ａ乃至図８Ｉにおいて、横軸は搬送波周波数を表し、縦軸は受信された電磁波の強度を表す。また、それぞれの傾斜角の平板によって反射された電磁波の強度を実線で表し、基準として、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度を点線で表す。さらに、それぞれの図に周波数とともに示したｄＢ単位の強度は、それぞれの傾斜角の平板によって反射されたその周波数における電磁波の強度を示す。
　図８Ａによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角５度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約１．５ｄＢ小さい。
　図８Ｂは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角１０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｂによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角１０度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約３．９ｄＢ小さい。
　図８Ｃは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角１５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｃによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角１５度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約７．０ｄＢ小さい。
　図８Ｄは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角２０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｄによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角２０度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約１５．２ｄＢ小さい。
　図８Ｅは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角２５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｅによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角２５度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約２１．４ｄＢ小さい。
　図８Ｆは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角３０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｆによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角３０度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約２２．７ｄＢ小さい。
　図８Ｇは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角３５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｇによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角３５度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約３３．５ｄＢ小さい。
　図８Ｈは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角４０度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｈによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角４０度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約２３．９ｄＢ小さい。
　図８Ｉは、図７で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、傾斜角４５度の平板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図８Ｉによれば、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、傾斜角４５度の平板によって反射された電磁波の強度は、傾斜角０度の平板によって反射された電磁波の強度よりも約１８．８ｄＢ小さい。
　図８Ａ乃至図８Ｉに示した結果によれば、受信アンテナ１０３によって受信される、平板４０１によって反射されたノイズに相当する電磁波の強度は、傾斜角が２０度乃至４５度の場合に小さくなる。
　図９は、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、波板から形成される散乱板によって反射された電磁波の該装置に対する影響を調べる実験を説明するための図である。
　図９（ａ）は、帯状体の幅方向端部位置測定装置の送受信アンテナ及び散乱板１１１Ａの配置を示す図である。
　表面に波板を備えた散乱板１１１Ａは、一辺が６００ｍｍの正方形であり、送受信アンテナから５００ｍｍの距離に、送受信アンテナの開口面と平行となるように配置する。本明細書及び特許請求の範囲において、散乱板とは、入射する電磁波を板が平面の場合の正反射の方向とは異なる方向に反射または散乱させる板をいう。この状態で、幅方向端部位置測定装置の送信アンテナから放射され、表面に波板を備えた板１１１Ａによって反射された電磁波を受信アンテナによって検出する。ここで、散乱板１１１Ａの寸法は、図６で示した送受信アンテナの検出範囲にほぼ対応する。
　図９(ｂ)は、散乱板１１１Ａの波板の、波の尾根及び谷の方向に垂直な断面を示す図である。図８Ａ乃至図８Ｉに示した結果によると、波板の側面の底面に対する傾斜角は２０度乃至４５度の範囲であるのが好ましい。ここでは、波板の側面の底面に対する傾斜角を３０度とした。散乱板１１１Ａは、鋼などの金属を加工して製造する。ここで、波板の側面Ｓの長さは、搬送周波数に対応する波長の０．５倍以上であればよい。本明細書及び特許請求の範囲において、波板の側面の長さとは、波板の波の尾根または谷の方向と垂直な方向における、隣接する尾根と谷の距離をいう。側面Ｓの長さが、搬送周波数に対応する波長の０．５倍未満であると、側面の反射による散乱効果が得られない可能性がある。搬送周波数を１０ＧＨｚとすると、波長は３０ｍｍであり、側面Ｓの長さは、１５ｍｍ以上である。
　図９(ｃ)は、図９(ｂ)に示した波板による、送受信アンテナの開口面と垂直な方向の電磁波の反射を説明するための図である。図９(ｃ)に示すように、送受信アンテナの開口面と垂直な方向の電磁波は、波板の面において、該方向を基準として６０度の角度で反射される。
　図１０は、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、錐状の凸部の集合から形成される散乱板によって反射された電磁波の該装置に対する影響を調べる実験を説明するための図である。
　図１０（ａ）は、帯状体の幅方向端部位置測定装置の送受信アンテナ及び散乱板１１１Ｂの配置を示す図である。
　表面に円錐状の凸部を備えた散乱板１１１Ｂは、一辺が６００ｍｍの正方形であり、送受信アンテナから５００ｍｍの距離に、送受信アンテナの開口面と平行となるように配置する。この状態で、幅方向端部位置測定装置の送信アンテナから放射され、表面に円錐状の凸部を備えた散乱板１１１Ｂによって反射された電磁波を受信アンテナによって検出する。ここで、散乱板１１１Ｂの寸法は、図６で示した送受信アンテナの検出範囲にほぼ対応する。
　図１０(ｂ)は、散乱板１１１Ｂの円錐状の凸部の、中心軸（円錐の回転対称軸）断面を示す図である。散乱板１１１Ｂは、鋼などの金属を加工して製造する。ここで、円錐の側面Ｓの長さは、搬送周波数に対応する波長の０．５倍以上であればよい。本明細書及び特許請求の範囲において、錐の側面の長さとは、錐の頂点と底面との最短距離をいい、円錐の場合は母線の長さに相当する。側面Ｓの長さが、搬送周波数に対応する波長の０．５倍未満であると、側面の反射による散乱効果が得られない可能性がある。搬送周波数を１０ＧＨｚとすると、波長は３０ｍｍであり、側面Ｓの長さは、１５ｍｍ以上である。
　図１０(ｃ)は、図１０(ｂ)に示した円錐状の凸部による、送受信アンテナの開口面と垂直な方向の電磁波の反射を説明するための図である。図１０(ｃ)に示すように、送受信アンテナの開口面と垂直な方向の電磁波は、円錐状の凸部の側面において、該方向を基準として３０度の角度で中心軸の周りの各方向に反射される。
　図１１Ａは、円錐状の凸部を平板上に配列した散乱板の平面図である。図１１Ａ（ａ）は、各円錐の中心軸の位置が正三角形の頂点を構成するように配列した場合の平面図である。図１１Ａ（ｂ）は、円錐の底面を六角化し、同様に、各円錐の中心軸の位置が正三角形の頂点を構成するように配列した場合の平面図である。
　図１１Ｂは、円錐状の凸部及び凹部を、それぞれ平板上に配列した散乱板の透視図である。図１１Ｂ（ａ）は、円錐状の凸部を平板上に配列した散乱板の透視図であり、図１１Ｂ（ｂ）は、円錐状の凹部を平板上に配列した散乱板の透視図である。円錐状の凹部を平板上に配列した散乱板も、円錐状の凸部を平板上に配列した散乱板と同様な効果が得られる。
　上記の波板から形成される散乱板及び平板上に配置された錐状の凸部または凹部の集合から形成される散乱板は、上述のように鋼などの金属を加工して製造されるので、耐熱性などの耐環境性に優れ、広い範囲で使用することができる。
　図１２は、図９で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、波板から形成される散乱板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図１２の横軸は搬送波周波数を表し、縦軸は受信された電磁波の強度を表す。また、散乱板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を実線で表し、基準として、散乱板がない状態で反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を点線で表す。図１２において、散乱板によって反射された電磁波の強度を、散乱板がない状態で反射された電磁波の強度よりと比較すると、搬送波周波数が９ＧＨｚの場合に、前者は後者よりも約２０．７ｄＢ小さく、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、前者は後者よりも約１８．１ｄＢ小さく、搬送波周波数が１１ＧＨｚの場合に、前者は後者よりも約１３．５ｄＢ小さい。
　図１３は、図１０で説明した実験において、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置によって放射され、円錐状の凸部の集合から形成される散乱板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を示す図である。
　図１３の横軸は搬送波周波数を表し、縦軸は受信された電磁波の強度を表す。また、散乱板によって反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を実線で表し、基準として、散乱板がない状態で反射され、該装置によって受信された電磁波の強度を点線で表す。図１３において、散乱板によって反射された電磁波の強度を、散乱板がない状態で反射された電磁波の強度と比較すると、搬送波周波数が９ＧＨｚの場合に、前者は後者よりも約１６．１ｄＢ小さく、搬送波周波数が１０ＧＨｚの場合に、前者は後者よりも約２２．６ｄＢ小さく、搬送波周波数が１１ＧＨｚの場合に、前者は後者よりも約２１．７ｄＢ小さい。
　図１４は、炉内の帯状体の位置を変化させて、炉壁に反射された電磁波の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置への影響を調べる実験を説明するための図である。
　図１４（ａ）は、実験装置の帯状体の面に平行な断面を示す図であり、図１４（ｂ）は、実験装置の帯状体の面に垂直な断面を示す図である。実験装置は、炉部分と帯状体駆動装置を含む。炉部分は、帯状体の面に平行な炉壁面部分３０１Ｔ’及び３０１Ｂ’と、帯状体の面に垂直な炉壁面部分３０１Ｌ’及び３０１Ｒ’を有する。炉壁面部分３０１Ｔ’及び３０１Ｂ’の帯状体の幅方向及び長手方向の長さは、それぞれ２０００ｍｍであり、炉壁面部分３０１Ｌ’及び３０１Ｒ’の帯状体の面に垂直な方向の長さは、７００ｍｍである。帯状体駆動装置６０１は、炉部分の内部において、帯状体部分２０１’を、帯状体の幅方向に移動させる。帯状体の厚さは１ｍｍである。本実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の送信アンテナ１０１Ｌ及び１０３Ｌを、炉壁面部分３０１Ｌ’に設置し、送信アンテナ１０１Ｌから放射した電磁波を受信アンテナ１０３Ｌで受信する。
　図１５は、図１４の実験において、散乱板を使用しない場合の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の端部位置測定結果を示す図である。
　図１５の横軸は、図１４において、帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離を表す。図１５の縦軸は、本実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置による測定距離（左側目盛）及び測定距離の実距離からの偏差（右目盛り）を表す。図１５において、細い実線で測定距離を示し、太い実線で偏差を示した。
　図１５によれば、測定距離の偏差は最大で約４５ｍｍである。図１５によると測定距離の偏差は、帯状体部分帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離が３００ｍｍ以下のときに大きくなる。その理由は、他の炉壁面に反射された電磁波が、帯状体部分２０１’と炉壁面部分３０１Ｔ’及び３０１Ｂ’との間で多重反射されながら、受信アンテナ１０３Ｌの比較的近くまで伸びる帯状体部分２０１’に沿って図１４の左側の方向に進行し、受信アンテナ１０３Ｌに到達するためであると推定される。ここで、図４における炉壁面３０１Ｌ（図１４の炉壁面部分３０１Ｌ’に対応）及び３０１Ｒ（図１４の炉壁面部分３０１Ｒ’に対応）の帯状体の面に垂直な方向の長さＢが１０００ｍｍ以上であれば、他の炉壁面に反射された電磁波が、帯状体部分２０１’と炉壁面部分３０１Ｔ’及び３０１Ｂ’との間で多重反射されながら、帯状体部分２０１’に沿って図１４の左側の方向に進行し、受信アンテナ１０３Ｌに到達しにくくなると考えられる。このため、長さＢが１０００ｍｍ以上であれば、反射電磁波によるノイズの影響は小さくなると推定される。
　図１６は、図１４の実験において、波板から形成される散乱板を使用した場合の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の端部位置測定結果を示す図である。
　図１４の実験装置において、炉壁面部分３０１Ｒ’の送受信アンテナと対向する箇所に、図９で示した表面に波板を備えた散乱板１１１Ａを設置した状態で実験を行った。ここで、散乱板１１１Ａの寸法は、図６で示した送受信アンテナの検出範囲にほぼ対応する。
　図１６の横軸は、図１４において、帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離を表す。図１６の縦軸は、本実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置による測定距離（左側目盛）及び測定距離の実距離からの偏差（右目盛り）を表す。図１６において、細い実線で測定距離を示し、太い実線で偏差を示した。
　図１６によれば、測定距離の偏差は最大で約１９ｍｍである。図１５と図１６を比較すると、特に、帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離が３００ｍｍ以下のときの測定距離の偏差が顕著に減少している。
　図１７は、図１４の実験において、錐状の凸部の集合から形成される散乱板を使用した場合の、本発明の一実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置の端部位置測定結果を示す図である。
　図１４の実験装置において、炉壁面部分３０１Ｒ’の送受信アンテナと対向する箇所に、図１０で示した表面に円錐状の凸部を備えた散乱板１１１Ｂを設置した状態で実験を行った。ここで、散乱板１１１Ｂの寸法は、図６で示した送受信アンテナの検出範囲にほぼ対応する。
　図１７の横軸は、図１４において、帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離を表す。図１６の縦軸は、本実施形態による帯状体の幅方向端部位置測定装置による測定距離（左側目盛）及び測定距離の実距離からの偏差（右目盛り）を表す。図１７において、細い実線で測定距離を示し、太い実線で偏差を示した。
　図１７によれば、偏差は最大で約１３ｍｍである。図１５と図１７を比較すると、帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離の全範囲にわたり測定距離の偏差が顕著に減少している。
　図１５乃至図１７に示した実験結果に基づいて、発明者は、炉内の帯状体の端部位置を測定する際に、測定対象の端部に対向し、アンテナが設置される面（３０１Ｌ’）に対向する面（３０１Ｒ’）に散乱板を設置することにより、アンテナが設置される面と測定対象（２０１’）の端部との距離の広い範囲にわたって、測定精度を大幅に向上させることができるとの新たな知見を得た。散乱板を設置しない場合に大きい、帯状体部分帯状体部分２０１’の左側の端部と炉壁面部分３０１Ｌ’との距離が３００ｍｍ以下の場合の測定距離の偏差も顕著に減少させることができる。その理由は、帯状体部分２０１’と炉壁面部分３０１Ｔ’及び３０１Ｂ’との間で多重反射されながら、帯状体部分２０１’に沿って図１４の左側の方向に進行し、受信アンテナ１０３Ｌに到達していた、主に送信アンテナが設置される面に対向する炉壁部分３０１Ｒ’で反射される電磁波が、散乱板１１１Ａまたは１１１Ｂを設置することにより大幅に低減されるためと推定される。
　図１８は、本発明の一実施形態による、閉鎖空間に設置される帯状体の幅方向中心位置測定装置の構成を示す図である。
　図１８（ａ）は、本実施形態による帯状体の幅方向中心位置測定装置の全体構成を示す図である。散乱板以外の構成は、図１に関連して説明したとおりである。帯状体２０１は、閉鎖空間内を走行する。帯状体２０１の一方の幅方向端部の位置を測定するための送信アンテナ１０１Ｌ及び受信アンテナ１０３Ｌは、該一方の幅方向端部に対向する、閉鎖空間の面３０１Ｌに設置される。受信アンテナ１０３Ｌで受信されるノイズの電磁波を低減するための散乱板１１１Ｒは、閉鎖空間の面３０１Ｌに対向する面３０１Ｒに設置される。帯状体２０１の他方の幅方向端部の位置を測定するための送信アンテナ１０１Ｒ及び受信アンテナ１０３Ｒは、該他方の幅方向端部に対向する、閉鎖空間の面３０１Ｒに設置される。受信アンテナ１０３Ｒで受信されるノイズの電磁波を低減するための散乱板１１１Ｌは、閉鎖空間の面３０１Ｒに対向する面３０１Ｌに設置される。散乱板１１１Ｒ及び１１１Ｌは、鋼などの金属製であり、上述のように波板または錐状の凸部の集合から形成される。
　図１８（ｂ）は、閉鎖空間の面１１１Ｌに設置された散乱板１１１Ｌを示す図である。散乱板１１１Ｌは、送信アンテナ１０１Ｌ及び受信アンテナ１０３Ｌの周囲に設置される。面１１１Ｒに設置された送信アンテナ１０１Ｒから放射され、面３０１Ｌに設置された散乱板１１１Ｌに到達した電磁波は、入射の方向と異なる方向に反射または散乱され、面１１１Ｒに設置された受信アンテナ１０３Ｒに向かうことはない。他方、面１１１Ｒに設置された送信アンテナ１０１Ｒから放射され、面３０１Ｌに設置された送信アンテナ１０１Ｌ及び受信アンテナ１０３Ｌに到達した電磁波は、反射されることなく吸収される。その理由は、送信アンテナ１０１Ｌ及び受信アンテナ１０３Ｌは、電力増幅器５１３及び５１５にそれぞれ接続されており、インピーダンス５０オームで終端されているためである。したがって、面１１１Ｒに設置された受信アンテナ１０３Ｒによって受信されるノイズは、散乱板１１１Ｌを設置しない場合に比較して大幅に減少する。

Claims (9)

  1. 　複数の面で囲まれた閉鎖空間内を通過する帯状体の幅方向端部の位置を測定する幅方向端部位置測定装置であって、
    　該幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該幅方向端部によって反射された電磁波を受信するアンテナと、
    　該反射された電磁波の情報を使用して、該幅方向端部の位置を求める信号処理部と、
    　入射した電磁波を散乱させる散乱板と、を備え、
    　該アンテナが、位置を求める幅方向端部に対向する、該閉鎖空間の第１の面に設置され、該散乱板が第１の面に対向する第２の面に設置された幅方向端部位置測定装置。
  2. 　前記散乱板が、波板から形成される請求項１に記載の幅方向端部位置測定装置。
  3. 　前記散乱板が、平板上に配置された錘状の凸部または凹部の集合から形成される請求項１に記載の幅方向端部位置測定装置。
  4. 　複数の面で囲まれた閉鎖空間内を通過する帯状体の幅方向の中心位置を測定する幅方向中心位置測定装置であって、
    　一方の幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該一方の幅方向端部によって反射された電磁波を受信する第１のアンテナと、
    　他方の幅方向端部に向けて電磁波を放射し、該他方の幅方向端部によって反射された電磁波を受信する第２のアンテナと、
    　該反射された電磁波の情報を使用して、該一方及び他方の幅方向端部の位置を求めることによって帯状体の幅方向の中心位置を求める信号処理部と、
    　入射した電磁波を散乱させる散乱板と、を備え、
    　第１のアンテナが該一方の幅方向端部に対向する、該炉壁閉鎖空間の第１の面に設置され、第２のアンテナが該他方の幅方向端部に対向する、該炉壁閉鎖空間の第２の面に設置され、該散乱板が、第１の面の第１のアンテナの周囲及び第２の面の第２のアンテナの周囲に設置された幅方向中心位置測定装置。
  5. 　入射したマイクロ波を散乱させる散乱板であって、波板から形成された散乱板。
  6. 　前記波板の側面の長さが、マイクロ波の波長の０．５倍以上である請求項５に記載の散乱板。
  7. 　前記入射したマイクロ波の、前記波板の面に対する入射角が２０度から４５度の範囲である請求項５または６に記載の散乱板。
  8. 　入射したマイクロ波を散乱させる散乱板であって、平板上に配置された錘状の凸部または凹部の集合から形成された散乱板。
  9. 　錐の側面の長さが、マイクロ波の波長の０．５倍以上ある請求項８に記載の散乱板。
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