JP3390673B2 - 水位計測法 - Google Patents
水位計測法Info
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- JP3390673B2 JP3390673B2 JP22068198A JP22068198A JP3390673B2 JP 3390673 B2 JP3390673 B2 JP 3390673B2 JP 22068198 A JP22068198 A JP 22068198A JP 22068198 A JP22068198 A JP 22068198A JP 3390673 B2 JP3390673 B2 JP 3390673B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波を使用して空
中線から水面までの距離を計測し、水位を求める水位計
測法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の周波数変調された電波を使用した
電波水位計では、空中線から水面に向けて放射し反射さ
れた電波を受信し、該受信した反射波と放射した電波と
で生じるビート信号をフィルタを通した後周波数／電圧
変換処理を行い、該周波数／電圧変換処理で得られた電
圧値から水面までの距離即ち水位を計算によって求めて
いた。 【０００３】上記従来の技術によると、水面と空中線の
間で生ずる多重反射による不要周波数成分の影響で誤っ
た水位を出力する事があるという問題がある。更に水面
の波で生ずる電波の擾乱が水位を計測する井戸の側壁面
で反射して不要周波数成分となりビート信号のＳ／Ｎ比
の低下をきたし正確な水位の検出を困難にするという問
題がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決するために提案するもので、ビート信号に含まれる
水面と空中線との間で生ずる多重反射による不要周波数
成分による影響の除去と、水面の波で生ずる電波の擾乱
が水位を計測する井戸の側壁面で反射して不要周波数成
分となりビート信号のＳ／Ｎ比が低下することによる影
響を除去することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、ＦＭ変調の周波数偏移幅をΔＦとして周
波数変調された高周波信号を発生する送信部と、該送信
部からの周波数変調された高周波信号をサーキュレータ
を介して水面に向けて繰り返し（繰り返し周波数をｆ
ｍ）放射し、且、水面から反射して来る反射波を受信す
る空中線と、該空中線で受信した反射波を上記サーキュ
レータを介して受信し、且、前記送信部からの高周波信
号をサーキュレータを介して水面に向けて放射した高周
波信号の一部をサーキュレータから受信して上記受信し
た反射波とのビート信号を検出する受信部と、該受信部
から上記ビート信号を受信してこれを処理する信号処理
部を有する電波水位計を用いて水位が急激に変化しない
場合の水位計測法において、前に得た水位データから逆
算して求めた最適ビート周波数の値を上記信号処理部の
適応化フィルタに与えて通過帯域を最適に設定してお
き、上記信号処理部では受信したビート信号を高速フー
リエ変換処理により該ビート信号の周波数成分を抽出し
たデータを該適応化フィルタに与え、しかる後、該適応
化フィルタにより処理して得たビート信号の周波数成分
の内から主要周波数成分を取り出し、該取り出したビー
ト信号の主要周波数成分を用いて離散フーリエ変換処理
によりビート信号の周波数（ｆｒ）を抽出し、該抽出し
たビート信号の周波数から下記計算式 Ｒ＝Ｃ（電波伝播速度）・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） によって空中線から水面までの距離（Ｒ）を求めること
を特徴とする。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態に基いて詳細に説明する。 【０００７】図１は本発明の実施の形態を示すＦＭ−Ｃ
Ｗレーダを用いた水位計のブロック図で、１は送信部、
２はサーキュレータ、３は空中線、４は受信部、５は信
号処理部、６は操作部、７は表示部、８は井戸、９は水
面、１０は送信波、１１は反射波を示す。 【０００８】１は送信部で、ＦＭ変調の周波数偏移幅を
ΔＦとして周波数変調された高周波信号を発生し、該送
信部１で発生する周波数変調された高周波信号即ち送信
波はサーキュレータ２を介して空中線３に供給され該空
中線３から井戸８の水面９に向って送信波１０が繰り返
し（繰り返し周波数をｆｍ）放射される。水面９で反射
された反射波１１は空中線３で受信されサーキュレータ
２を介して受信部４に入力される。また受信部４は送信
部１で発生した上記周波数変調された高周波信号即ち送
信波の一部をサーキュレータ２を介して受信し、該送信
波の一部と上記受信した反射波とが混合されて生ずるビ
ート信号を検出する。該ビート信号は受信部４で増幅さ
れた後信号処理部５に出力され、信号処理部５は該ビー
ト信号を受信してこれをサンプリングして、Ａ／Ｄ変換
によりディジタルデータとした後、演算処理により高速
フーリエ変換をおこない周波数成分のスペクトルを得る
が、ここで得られる周波数成分は井戸８の水面と空中線
３との間で生ずる多重反射、水面の波による反射波や井
戸８の側壁からの反射波等によって生ずる雑音としての
周波数成分を含んでいるので、これ等の雑音としての周
波数成分を除去するために、予め水位は急激に変化しな
いことを利用して、すなわち水位が急激に変化しない場
合、前に得た水位データから逆算して得た最適なビート
周波数の値を操作部６を用いて信号処理部５の適応化フ
ィルタに与えて、上記高速フーリエ変換で得た周波数成
分のスペクトルを該適応化フィルタで処理することによ
って上記雑音の除去を行い、これによって得た周波数成
分の最大値を用いて更に離散フーリエ変換処理を行った
結果得られたビート信号の周波数値をＦＭ−ＣＷの下記
の式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） Ｒ：空中線から水面までの距離 Ｃ：電波伝播速度 ｆｒ：ビート信号の周波数 ΔＦ：ＦＭ変調の周波数偏移幅 ｆｍ：ＦＭ変調の繰り返し周波数 に代入して水面までの距離を算出するようにしたもので
ある。上記計算式においてＣ，ΔＦ及びｆｍはすべて既
知であるからｆｒの値を代入することによってＲを求め
ることが出来る。 【０００９】 【発明の効果】本発明によれば、水位が急激に変化しな
い場合において、観測されたビート信号をディジタルデ
ータとした後高速フーリエ変換を行ない、既に得てある
水位からビート周波数を逆算して得た最適な値を与えて
適応化フィルタの通過帯域を最適に設定して適応化フィ
ルタ処理を行うことにより、上記多重反射あるいは水面
の波と井戸の壁面による電波の擾乱から生ずるＳ／Ｎ比
の低下即ち雑音の影響を除去し、離散フーリエ変換によ
り正確なビート周波数を検出することが可能となり、そ
のビート周波数から正確な水位を算出することが出来る
効果が得られる。
中線から水面までの距離を計測し、水位を求める水位計
測法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の周波数変調された電波を使用した
電波水位計では、空中線から水面に向けて放射し反射さ
れた電波を受信し、該受信した反射波と放射した電波と
で生じるビート信号をフィルタを通した後周波数／電圧
変換処理を行い、該周波数／電圧変換処理で得られた電
圧値から水面までの距離即ち水位を計算によって求めて
いた。 【０００３】上記従来の技術によると、水面と空中線の
間で生ずる多重反射による不要周波数成分の影響で誤っ
た水位を出力する事があるという問題がある。更に水面
の波で生ずる電波の擾乱が水位を計測する井戸の側壁面
で反射して不要周波数成分となりビート信号のＳ／Ｎ比
の低下をきたし正確な水位の検出を困難にするという問
題がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決するために提案するもので、ビート信号に含まれる
水面と空中線との間で生ずる多重反射による不要周波数
成分による影響の除去と、水面の波で生ずる電波の擾乱
が水位を計測する井戸の側壁面で反射して不要周波数成
分となりビート信号のＳ／Ｎ比が低下することによる影
響を除去することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、ＦＭ変調の周波数偏移幅をΔＦとして周
波数変調された高周波信号を発生する送信部と、該送信
部からの周波数変調された高周波信号をサーキュレータ
を介して水面に向けて繰り返し（繰り返し周波数をｆ
ｍ）放射し、且、水面から反射して来る反射波を受信す
る空中線と、該空中線で受信した反射波を上記サーキュ
レータを介して受信し、且、前記送信部からの高周波信
号をサーキュレータを介して水面に向けて放射した高周
波信号の一部をサーキュレータから受信して上記受信し
た反射波とのビート信号を検出する受信部と、該受信部
から上記ビート信号を受信してこれを処理する信号処理
部を有する電波水位計を用いて水位が急激に変化しない
場合の水位計測法において、前に得た水位データから逆
算して求めた最適ビート周波数の値を上記信号処理部の
適応化フィルタに与えて通過帯域を最適に設定してお
き、上記信号処理部では受信したビート信号を高速フー
リエ変換処理により該ビート信号の周波数成分を抽出し
たデータを該適応化フィルタに与え、しかる後、該適応
化フィルタにより処理して得たビート信号の周波数成分
の内から主要周波数成分を取り出し、該取り出したビー
ト信号の主要周波数成分を用いて離散フーリエ変換処理
によりビート信号の周波数（ｆｒ）を抽出し、該抽出し
たビート信号の周波数から下記計算式 Ｒ＝Ｃ（電波伝播速度）・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） によって空中線から水面までの距離（Ｒ）を求めること
を特徴とする。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態に基いて詳細に説明する。 【０００７】図１は本発明の実施の形態を示すＦＭ−Ｃ
Ｗレーダを用いた水位計のブロック図で、１は送信部、
２はサーキュレータ、３は空中線、４は受信部、５は信
号処理部、６は操作部、７は表示部、８は井戸、９は水
面、１０は送信波、１１は反射波を示す。 【０００８】１は送信部で、ＦＭ変調の周波数偏移幅を
ΔＦとして周波数変調された高周波信号を発生し、該送
信部１で発生する周波数変調された高周波信号即ち送信
波はサーキュレータ２を介して空中線３に供給され該空
中線３から井戸８の水面９に向って送信波１０が繰り返
し（繰り返し周波数をｆｍ）放射される。水面９で反射
された反射波１１は空中線３で受信されサーキュレータ
２を介して受信部４に入力される。また受信部４は送信
部１で発生した上記周波数変調された高周波信号即ち送
信波の一部をサーキュレータ２を介して受信し、該送信
波の一部と上記受信した反射波とが混合されて生ずるビ
ート信号を検出する。該ビート信号は受信部４で増幅さ
れた後信号処理部５に出力され、信号処理部５は該ビー
ト信号を受信してこれをサンプリングして、Ａ／Ｄ変換
によりディジタルデータとした後、演算処理により高速
フーリエ変換をおこない周波数成分のスペクトルを得る
が、ここで得られる周波数成分は井戸８の水面と空中線
３との間で生ずる多重反射、水面の波による反射波や井
戸８の側壁からの反射波等によって生ずる雑音としての
周波数成分を含んでいるので、これ等の雑音としての周
波数成分を除去するために、予め水位は急激に変化しな
いことを利用して、すなわち水位が急激に変化しない場
合、前に得た水位データから逆算して得た最適なビート
周波数の値を操作部６を用いて信号処理部５の適応化フ
ィルタに与えて、上記高速フーリエ変換で得た周波数成
分のスペクトルを該適応化フィルタで処理することによ
って上記雑音の除去を行い、これによって得た周波数成
分の最大値を用いて更に離散フーリエ変換処理を行った
結果得られたビート信号の周波数値をＦＭ−ＣＷの下記
の式 Ｒ＝Ｃ・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） Ｒ：空中線から水面までの距離 Ｃ：電波伝播速度 ｆｒ：ビート信号の周波数 ΔＦ：ＦＭ変調の周波数偏移幅 ｆｍ：ＦＭ変調の繰り返し周波数 に代入して水面までの距離を算出するようにしたもので
ある。上記計算式においてＣ，ΔＦ及びｆｍはすべて既
知であるからｆｒの値を代入することによってＲを求め
ることが出来る。 【０００９】 【発明の効果】本発明によれば、水位が急激に変化しな
い場合において、観測されたビート信号をディジタルデ
ータとした後高速フーリエ変換を行ない、既に得てある
水位からビート周波数を逆算して得た最適な値を与えて
適応化フィルタの通過帯域を最適に設定して適応化フィ
ルタ処理を行うことにより、上記多重反射あるいは水面
の波と井戸の壁面による電波の擾乱から生ずるＳ／Ｎ比
の低下即ち雑音の影響を除去し、離散フーリエ変換によ
り正確なビート周波数を検出することが可能となり、そ
のビート周波数から正確な水位を算出することが出来る
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＦＭ−ＣＷレーダを用いた水位計のブロック図
を示す。 【符号の説明】 １…送信部 ２…サーキュレータ ３…空中線 ４…受信部 ５…信号処理部 ６…操作部 ７…表示部 ８…井戸 ９…水面 １０…送信波 １１…反射波
を示す。 【符号の説明】 １…送信部 ２…サーキュレータ ３…空中線 ４…受信部 ５…信号処理部 ６…操作部 ７…表示部 ８…井戸 ９…水面 １０…送信波 １１…反射波
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 23/284
G01S 13/34
G01S 13/42
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＦＭ変調の周波数偏移幅をΔＦとして周
波数変調された高周波信号を発生する送信部と、該送信
部からの周波数変調された高周波信号をサーキュレータ
を介して水面に向けて繰り返し（繰り返し周波数をｆ
ｍ）放射し、且、水面から反射して来る反射波を受信す
る空中線と、該空中線で受信した反射波を上記サーキュ
レータを介して受信し、且、前記送信部からの高周波信
号をサーキュレータを介して水面に向けて放射した高周
波信号の一部をサーキュレータから受信して上記受信し
た反射波とのビート信号を検出する受信部と、該受信部
から上記ビート信号を受信してこれを処理する信号処理
部を有する電波水位計を用いて水位が急激に変化しない
場合の水位計測法において、前に得た水位データから逆算して求めた最適ビート周波
数の値を上記信号処理部の適応化フィルタに与えて通過
帯域を最適に設定しておき、 上記信号処理部では受信し
たビート信号を高速フーリエ変換処理により該ビート信
号の周波数成分を抽出したデータを該適応化フィルタに
与え、しかる後、該適応化フィルタにより処理して得た
ビート信号の周波数成分の内から主要周波数成分を取り
出し、該取り出したビート信号の主要周波数成分を用い
て離散フーリエ変換処理によりビート信号の周波数（ｆ
ｒ）を抽出し、該抽出したビート信号の周波数から下記
計算式 Ｒ＝Ｃ（電波伝播速度）・ｆｒ／（４・ΔＦ・ｆｍ） によって空中線から水面までの距離（Ｒ）を求めること
を特徴とした水位計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22068198A JP3390673B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 水位計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22068198A JP3390673B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 水位計測法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000055716A JP2000055716A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3390673B2 true JP3390673B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=16754812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22068198A Expired - Fee Related JP3390673B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 水位計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3390673B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4495528B2 (ja) * | 2004-06-18 | 2010-07-07 | 日本無線株式会社 | 電波を利用した水位測定装置及び水位測定方法 |
| JP6880850B2 (ja) * | 2017-03-13 | 2021-06-02 | 富士通株式会社 | 測距装置，水位計測システム及び測距方法 |
| CN113842037B (zh) * | 2020-06-28 | 2023-04-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和存储介质 |
| CN112212936A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-12 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一体化电缆井积水深度在线监测装置、设备及方法 |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22068198A patent/JP3390673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000055716A (ja) | 2000-02-25 |
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