JPH0423726B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0423726B2 JPH0423726B2 JP60089868A JP8986885A JPH0423726B2 JP H0423726 B2 JPH0423726 B2 JP H0423726B2 JP 60089868 A JP60089868 A JP 60089868A JP 8986885 A JP8986885 A JP 8986885A JP H0423726 B2 JPH0423726 B2 JP H0423726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- level
- signal
- mode
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
-
- 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
- G01F23/284—Electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Level Indicators Using A Float (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、導波管を介して送信機から供給され
るマイクロ波信号により、容器に貯蔵されている
流動材料のレベルを測定する方法、並びにそれを
実施するための装置に関する。
るマイクロ波信号により、容器に貯蔵されている
流動材料のレベルを測定する方法、並びにそれを
実施するための装置に関する。
前記導波管は、容器を経て下方へ垂直に伸び、
かつ導波管内の材料のレベルが、周囲の材料のレ
ベルと等しくなるよう、容器と連通し、また、前
記信号は、面によつて反射されて導波管を通り、
かつ電子ユニツトで信号処理された後、容器内の
材料のレベルを決定するべく、受信器へ導かれる
ようになつている。
かつ導波管内の材料のレベルが、周囲の材料のレ
ベルと等しくなるよう、容器と連通し、また、前
記信号は、面によつて反射されて導波管を通り、
かつ電子ユニツトで信号処理された後、容器内の
材料のレベルを決定するべく、受信器へ導かれる
ようになつている。
（従来の技術）
米国特許第4044355号明細書に開示されている
如く、タンクなどに入つている液体、若しくは液
体様材料のレベルを測定するのに、レーダーが使
用されることがある。空気中、若しくは他のガス
中におけるレーダー波の速度は、非常に安定して
いるので、良好な精度が得られる。また、レーダ
ーアンテナは、大変丈夫な材料でつくることがで
きるので、このようなレベル測定器は、温度や、
化学腐蝕や、機械的応力に対して相当に過酷な状
況の下で使用できる。
如く、タンクなどに入つている液体、若しくは液
体様材料のレベルを測定するのに、レーダーが使
用されることがある。空気中、若しくは他のガス
中におけるレーダー波の速度は、非常に安定して
いるので、良好な精度が得られる。また、レーダ
ーアンテナは、大変丈夫な材料でつくることがで
きるので、このようなレベル測定器は、温度や、
化学腐蝕や、機械的応力に対して相当に過酷な状
況の下で使用できる。
レーダーアンテナは、タンクの頂部にある孔に
取り付けることができるので、設置が簡単であ
り、かつ又、保守や交換を簡単に行なうことがで
きる。
取り付けることができるので、設置が簡単であ
り、かつ又、保守や交換を簡単に行なうことがで
きる。
従来、レーダービームには、タンクにある筋
違、梯子、パイプなどの間を縫つて、ある空間を
設ける必要があり、そのため、使用上の制限があ
つた。
違、梯子、パイプなどの間を縫つて、ある空間を
設ける必要があり、そのため、使用上の制限があ
つた。
仮りに、直径Ｄの丸いレーダーアンテナを使用
するとしたら、レーダービームの使用幅は、約
λ／Ｄラジアンとなるが、レーダービームの拡散
境界を考慮に入れての乱さないゾーンは、約
2λ／Ｄラジアンの頂角を有する円錐でなければ
ならない。ここで、λは、レーダー搬送波の波長
を表わし、例えば３cmという値である。
するとしたら、レーダービームの使用幅は、約
λ／Ｄラジアンとなるが、レーダービームの拡散
境界を考慮に入れての乱さないゾーンは、約
2λ／Ｄラジアンの頂角を有する円錐でなければ
ならない。ここで、λは、レーダー搬送波の波長
を表わし、例えば３cmという値である。
各種の実際的な問題を考慮して、アンテナの直
径は、ある制限内にとどめなければならず、か
つ、搬送波の波長は、レーダー送信機や他の要素
が、高価であることと、VHFの搬送波に対し微
妙であるため、実際上、限度がある。
径は、ある制限内にとどめなければならず、か
つ、搬送波の波長は、レーダー送信機や他の要素
が、高価であることと、VHFの搬送波に対し微
妙であるため、実際上、限度がある。
従つて、レーダービームは、勝手に狭くでき
ず、いろいろな使用面において、不都合が生じ、
例えば、装置を、姿勢や傾きが変わるようなタン
カーに使用する場合など全く不適当である。実際
には、５〜15度の角度が、代表的な空間要件であ
ると言える。これは、多くのタンクには、自由空
間伝搬を有するレーダーレベル測定器を取り付け
ることができないことを意味する。
ず、いろいろな使用面において、不都合が生じ、
例えば、装置を、姿勢や傾きが変わるようなタン
カーに使用する場合など全く不適当である。実際
には、５〜15度の角度が、代表的な空間要件であ
ると言える。これは、多くのタンクには、自由空
間伝搬を有するレーダーレベル測定器を取り付け
ることができないことを意味する。
このことは、浮動ルーフを有するタンク、即
ち、内容量に直接基づいて浮動するルーフを備え
たタンクについても言える。
ち、内容量に直接基づいて浮動するルーフを備え
たタンクについても言える。
上述の制約を解消するため、タンクを経て下方
に伸びる導波管に、レーダー波を導く方法があ
る。
に伸びる導波管に、レーダー波を導く方法があ
る。
この方法によるレベル測定は、例えば米国特許
第4359908号明細書に開示されているように、す
でに、試みられてきているが、使用されるレーダ
ー周波数範囲に合わせるため、通常の導波管の直
径を相当に小さくしなければならないという、実
際上の大きな制約を含んでいる。この導波管は、
１モード伝搬を可能にする大きさの、長方形若し
くは円筒状の金属製パイプである。
第4359908号明細書に開示されているように、す
でに、試みられてきているが、使用されるレーダ
ー周波数範囲に合わせるため、通常の導波管の直
径を相当に小さくしなければならないという、実
際上の大きな制約を含んでいる。この導波管は、
１モード伝搬を可能にする大きさの、長方形若し
くは円筒状の金属製パイプである。
円筒状導波管について言えば、波長λは、パイ
プの内径の1.3乃至1.7倍にしなければならないこ
とを意味し、従つて、代表的レーダー周波数に対
し、パイプの直径は、せいぜい数cm程度にしかな
らない。
プの内径の1.3乃至1.7倍にしなければならないこ
とを意味し、従つて、代表的レーダー周波数に対
し、パイプの直径は、せいぜい数cm程度にしかな
らない。
このような導波管には、次のような問題点があ
る。
る。
タンクの中味が、ワツクスに富んだ原油である
場合、パイプが目詰りを起こす。
場合、パイプが目詰りを起こす。
液体が外側と内側の間を淀みなく確実に往き来
するように導波管に設けられている孔によつて、
レーダー波の伝搬に致命的な影響を受ける。
するように導波管に設けられている孔によつて、
レーダー波の伝搬に致命的な影響を受ける。
パイプの腐蝕が原因で、タンクの高さが通常の
ものであつても、パイプの頂部から底部に亘る送
信は、実用にならないまでに減衰させられる。そ
のため、高価な材料を使ってパイプを作るか、ま
たはその内側を、貴金属で塗被する必要が生じて
くる。
ものであつても、パイプの頂部から底部に亘る送
信は、実用にならないまでに減衰させられる。そ
のため、高価な材料を使ってパイプを作るか、ま
たはその内側を、貴金属で塗被する必要が生じて
くる。
伝搬速度は、パイプの太さとレーダー周波数に
よつて、大いに影響される。そのため、高い精度
を得るためには、これらの値を、正確に一定に保
つことが、絶対的に必要となる。
よつて、大いに影響される。そのため、高い精度
を得るためには、これらの値を、正確に一定に保
つことが、絶対的に必要となる。
本発明では、これらの問題点を解決するため、
レーダー放射が、あらゆる不要な導波管モードを
抑制して導くことができるような相当に大きな導
波管が使用される。この導波管として、多くの場
合、タンクに現在取り付けられているパイプに使
用できる。
レーダー放射が、あらゆる不要な導波管モードを
抑制して導くことができるような相当に大きな導
波管が使用される。この導波管として、多くの場
合、タンクに現在取り付けられているパイプに使
用できる。
このことは、場合に応じて、パイプの太さをい
ろいろ変え、有用な構造に仕立てられることを意
味する。また、可成りの量の錆や、オイルの被膜
があつても支障のないようにすることが必要であ
る。
ろいろ変え、有用な構造に仕立てられることを意
味する。また、可成りの量の錆や、オイルの被膜
があつても支障のないようにすることが必要であ
る。
実際の場合における１対の計算式が、大きな円
形導波管を使用できる意味を表わしている。
形導波管を使用できる意味を表わしている。
導波管によつて、距離を測定する場合、実際の
距離Ｌより大きい見かけ上の距離Lsが得られ、か
つ商は、次式によつて表わすことができる。
距離Ｌより大きい見かけ上の距離Lsが得られ、か
つ商は、次式によつて表わすことができる。
上式において、λは、３cmに設定され、かつλc
は、導波管の限界波長（遮断波長）を表わし、基
本モードに対するその値は、パイプの直径の1.71
倍である。
は、導波管の限界波長（遮断波長）を表わし、基
本モードに対するその値は、パイプの直径の1.71
倍である。
上式から、λcがλに比べ大きい場合、言い換え
れば、パイプの直径が、波長λに比べ大きい場
合、真の値Ｌに近い実測値Lsが得られることが分
かる。
れば、パイプの直径が、波長λに比べ大きい場
合、真の値Ｌに近い実測値Lsが得られることが分
かる。
逆に、導波管が１モード伝搬を有する場合、λ
は、λcの75〜100％であり、かつLsは、Ｌより相
当大きくなる。いま仮に、搬送周波数であつて、
それとともにλが変化する場合、商Ls／Ｌは変化
する。また、変化量が小さい場合、Ls／Ｌの相対
的変化は、λ若しくはλcの相対的変化に比例する
ようになる。
は、λcの75〜100％であり、かつLsは、Ｌより相
当大きくなる。いま仮に、搬送周波数であつて、
それとともにλが変化する場合、商Ls／Ｌは変化
する。また、変化量が小さい場合、Ls／Ｌの相対
的変化は、λ若しくはλcの相対的変化に比例する
ようになる。
この比例定数は、変形すると、次の式で与えら
れる。
れる。
（λ／λc）2／［１−（λ／λc）2］3/2
１モード伝搬を有する通常の導波管に対し、こ
の係数は一般に2/3である。原油を測定する際、
約10-4の測定精度が要求される。これは、20ｍの
距離に対して、最大誤差２mmであることを意味す
る。その際、同じ精度が、パイプの直径と周波数
について要求されるが、実際問題それは不可能で
ある。
の係数は一般に2/3である。原油を測定する際、
約10-4の測定精度が要求される。これは、20ｍの
距離に対して、最大誤差２mmであることを意味す
る。その際、同じ精度が、パイプの直径と周波数
について要求されるが、実際問題それは不可能で
ある。
代わりに、例えば、直径25cmのパイプと３cmの
波長を用いると、係数は、5/1000に落ちる。直径
の精度と周波数の精度が、妥当である１％のオー
ダーにのつているとすれば、10-4という相対的精
度が得られる。
波長を用いると、係数は、5/1000に落ちる。直径
の精度と周波数の精度が、妥当である１％のオー
ダーにのつているとすれば、10-4という相対的精
度が得られる。
導波管における減衰は、壁面の抵抗ロスによつ
て生じ、それの計算式は、導波管に関するいくつ
かのハンドブツクに記載されている。例えば、マ
ルキユビツツ（Marcuvicz）著、「導波管ハンド
ブツク」（Waveguide Handbook）、マグローヒ
ル（McGrawHill）、1951年に記載されている。
て生じ、それの計算式は、導波管に関するいくつ
かのハンドブツクに記載されている。例えば、マ
ルキユビツツ（Marcuvicz）著、「導波管ハンド
ブツク」（Waveguide Handbook）、マグローヒ
ル（McGrawHill）、1951年に記載されている。
銅製の１モード導波管を用い、その直径が約２
cm、λ＝３cmとすると、25ｍ長の導波管を往復す
る間の減衰は、約10dBである。仮に、ステンレ
ス・スチールを使うと、減衰は、約10倍
（100dB）高くなる。これは、減衰があまりに激
しくて、正確なレベル測定には使えない。
cm、λ＝３cmとすると、25ｍ長の導波管を往復す
る間の減衰は、約10dBである。仮に、ステンレ
ス・スチールを使うと、減衰は、約10倍
（100dB）高くなる。これは、減衰があまりに激
しくて、正確なレベル測定には使えない。
別に、同じ波長の信号を、例えば直径25cmのパ
イプに通してやれば、減衰は、1/40に下がり、ス
チール製パイプを使つても、減衰は、2.5dBとな
る。実際に、減衰は、パイプの内側に堆積した油
のために大きくなるが、作動中の低下に対して十
分な余裕を持たせておけば、理想的な場合の低減
衰が可能である。
イプに通してやれば、減衰は、1/40に下がり、ス
チール製パイプを使つても、減衰は、2.5dBとな
る。実際に、減衰は、パイプの内側に堆積した油
のために大きくなるが、作動中の低下に対して十
分な余裕を持たせておけば、理想的な場合の低減
衰が可能である。
パイプの直径が大きくなると、減衰が減少する
理由は、よく知られているように、壁部の面電流
が、導波管の同様に、大きな転換エネルギーとと
もに、減少することである。従つて、同じ理由
で、通常の直径を有する導波管に穿設される数以
上の孔を、大径のパイプ表面に設けるのがよい。
理由は、よく知られているように、壁部の面電流
が、導波管の同様に、大きな転換エネルギーとと
もに、減少することである。従つて、同じ理由
で、通常の直径を有する導波管に穿設される数以
上の孔を、大径のパイプ表面に設けるのがよい。
前述のハンドブツクに示されている装置によれ
ば、従来の理由で、導波管の基本モード、即ち
H11を使うことが受け入れられてきた。
ば、従来の理由で、導波管の基本モード、即ち
H11を使うことが受け入れられてきた。
しかし、錆ついた壁部や孔などの影響に対する
許容誤差を改善するため、H01伝搬モードを使う
のが好ましいとされている。このモードは、導波
管の壁部が相当低い電流が生じるので、ロスが少
なくなる。ロスが少ない上に、H01モードの重要
な特徴は、パイプの壁部における全電流が、周辺
方向に流れ、そのため、いまあるパイプの接続部
からもたらされる妨害が問題にならなくなる点で
ある。
許容誤差を改善するため、H01伝搬モードを使う
のが好ましいとされている。このモードは、導波
管の壁部が相当低い電流が生じるので、ロスが少
なくなる。ロスが少ない上に、H01モードの重要
な特徴は、パイプの壁部における全電流が、周辺
方向に流れ、そのため、いまあるパイプの接続部
からもたらされる妨害が問題にならなくなる点で
ある。
本発明による導波管を用いて、正確な距離測定
を行なうために必要なことは、あらゆる不要な伝
搬モードを抑制することである。もしそうでない
と、一般に異なる伝搬モードは、パイプ中で異な
る速度を持つているので、正常なエコーが、異な
る距離からくる複数のエコーとして解釈されてし
まう。
を行なうために必要なことは、あらゆる不要な伝
搬モードを抑制することである。もしそうでない
と、一般に異なる伝搬モードは、パイプ中で異な
る速度を持つているので、正常なエコーが、異な
る距離からくる複数のエコーとして解釈されてし
まう。
不要モードと所望モードとの間の商に基づく代
表的要求値は、25dBになる。言い換えれば、不
要モードのエネルギーは、５％以下である。これ
は、導波管の上端に設けられている測定装置につ
いて言えば、大きい要求値である。
表的要求値は、25dBになる。言い換えれば、不
要モードのエネルギーは、５％以下である。これ
は、導波管の上端に設けられている測定装置につ
いて言えば、大きい要求値である。
この要求値は、一方で、不要モードにおける放
射エネルギーを十分に低くさせる必要があり、ま
た一方、不要モードにおける到来エネルギーに対
する感度を、十分に低くさせる必要がある。後者
の場合、パイプ壁部の孔により、不要モードに広
がり、かつ受信機に到達するエネルギーを持たな
いようにしなければならない。
射エネルギーを十分に低くさせる必要があり、ま
た一方、不要モードにおける到来エネルギーに対
する感度を、十分に低くさせる必要がある。後者
の場合、パイプ壁部の孔により、不要モードに広
がり、かつ受信機に到達するエネルギーを持たな
いようにしなければならない。
（本発明の目的）
本発明の目的は、容器に貯蔵されている液体若
しくはその他の流動材料のレベルを、レーダーに
よつて正確に測定するための方法および装置を提
供することである。
しくはその他の流動材料のレベルを、レーダーに
よつて正確に測定するための方法および装置を提
供することである。
本発明を使用すれば、容器を経て伸びるパイプ
を導波管として用いる際に起こる前述の問題点を
解決することができる。
を導波管として用いる際に起こる前述の問題点を
解決することができる。
浮動ルーフを有する地上に設置されたタンクに
この方法を使用するため、タンクの改良に必要以
上の費用をかけないで済む簡単レーダー装置を取
り付けることで、目的が達成できる。
この方法を使用するため、タンクの改良に必要以
上の費用をかけないで済む簡単レーダー装置を取
り付けることで、目的が達成できる。
（実施例）
以下、本発明による好適実施例を、添付の図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
第１図に示すように、本発明は、地面２の基礎
に構築され、かつ貯蔵中、浮動ルーフ４によつて
保護されている大量のオイル若しくは他の流動材
料３が入つているタンク１内のレベル１０を測定
するのに用いられる。このタンク１は、直径が約
100mmもある大型のものであり、高さに僅かの差
位があつても、それが量的に相当大きなものとな
り、かつ損益を分けるような経済的価値を持つの
で、タンクの内容量をできるだけ正確に決めるた
め、材料のレベルは、正確に測定されなければな
らない。
に構築され、かつ貯蔵中、浮動ルーフ４によつて
保護されている大量のオイル若しくは他の流動材
料３が入つているタンク１内のレベル１０を測定
するのに用いられる。このタンク１は、直径が約
100mmもある大型のものであり、高さに僅かの差
位があつても、それが量的に相当大きなものとな
り、かつ損益を分けるような経済的価値を持つの
で、タンクの内容量をできるだけ正確に決めるた
め、材料のレベルは、正確に測定されなければな
らない。
タンク１の頂部には、プラツトホーム５があ
り、このプラツトホームには、階段６が設けられ
ており、かつレベルを測定するのに用いられる導
波管７の上端が固着されている。
り、このプラツトホームには、階段６が設けられ
ており、かつレベルを測定するのに用いられる導
波管７の上端が固着されている。
導波管７は、浮動ルーフ４の開口８を経て、か
つタンク底部の下方へ垂直に伸び、そこに取り付
けられる。導波管７には、その全長にわたつて、
十分大きく、かつ近接して離隔した孔９が穿孔さ
れている。導波管の内部は、外側と連通し、か
つ、第２図に示す如く、導波管中のレベル１０
は、周囲の液体の高さ、即ちルーフ４の下側の高
さになつている。
つタンク底部の下方へ垂直に伸び、そこに取り付
けられる。導波管７には、その全長にわたつて、
十分大きく、かつ近接して離隔した孔９が穿孔さ
れている。導波管の内部は、外側と連通し、か
つ、第２図に示す如く、導波管中のレベル１０
は、周囲の液体の高さ、即ちルーフ４の下側の高
さになつている。
従来のタンクの中にある同じ導波管は、もとも
と機械的測定装置として用いられるフロートを入
れるためにつくられたものであり、従つて、その
直径は、通常、20〜30cm程度であることが望まし
いとされている。
と機械的測定装置として用いられるフロートを入
れるためにつくられたものであり、従つて、その
直径は、通常、20〜30cm程度であることが望まし
いとされている。
もし、このような貯蔵構造を有するものを、レ
ーダー測定装置に切り換える際、従来のタンクの
基本的構成を変えずに設置することができる。ま
た、フロートによる測定のために使われてきた大
きなパイプを、引続いて使用できるとしたら、大
いに価値のあることである。
ーダー測定装置に切り換える際、従来のタンクの
基本的構成を変えずに設置することができる。ま
た、フロートによる測定のために使われてきた大
きなパイプを、引続いて使用できるとしたら、大
いに価値のあることである。
基本的に異なるものとするため、このような大
きさのオイル・タンクを、空中線放射に基づくレ
ーダー測定装置に改造するには、膨大な費用がか
かり、また、特にタンクが浮動ルーフを備えてい
る場合、作業が困難であるので、実際問題とし
て、手のくだしようがない。
きさのオイル・タンクを、空中線放射に基づくレ
ーダー測定装置に改造するには、膨大な費用がか
かり、また、特にタンクが浮動ルーフを備えてい
る場合、作業が困難であるので、実際問題とし
て、手のくだしようがない。
タンクが、主として上で述べた性能を維持しう
るよう、タンクに設置できる測定装置を提供する
問題に対して取り得る本発明の解決手段は、タン
クのパイプを導波管７として使用し、この導波管
７に、モード発生器１１により発生するマイクロ
波信号を送信することである。モード発生器１１
は、導波管７につけられ、かつ信号伝搬のただ一
つの主モードを生成するように配置される。
るよう、タンクに設置できる測定装置を提供する
問題に対して取り得る本発明の解決手段は、タン
クのパイプを導波管７として使用し、この導波管
７に、モード発生器１１により発生するマイクロ
波信号を送信することである。モード発生器１１
は、導波管７につけられ、かつ信号伝搬のただ一
つの主モードを生成するように配置される。
図示の如く、モード発生器１１は、同軸ケーブ
ル１３により送信機（図示せず）に結合されてい
る円筒状導波管１２からなり、送信機は、プラツ
トホーム５上方のハウジング１４に取り付けられ
ている電子ユニツトに含まれている。
ル１３により送信機（図示せず）に結合されてい
る円筒状導波管１２からなり、送信機は、プラツ
トホーム５上方のハウジング１４に取り付けられ
ている電子ユニツトに含まれている。
導波管１２の直径は、供給される信号の波長に
関連し、モードH11，E01だけが送信されるよう
な直径とし、かつ、対称性の助けを借りて、導波
管は、後者のモードだけが信号中にあるようにで
きる。導波管は、下向き放射器１５へ続いてい
る。この放射器１５は、アンテナ・ホーンの形に
つくられ、かつ例えば、60度のローブ幅と、電場
が放射状に向くようなE01キヤラクターのフイー
ルド・イメージとを有するアンテナ・ビームを生
成する。
関連し、モードH11，E01だけが送信されるよう
な直径とし、かつ、対称性の助けを借りて、導波
管は、後者のモードだけが信号中にあるようにで
きる。導波管は、下向き放射器１５へ続いてい
る。この放射器１５は、アンテナ・ホーンの形に
つくられ、かつ例えば、60度のローブ幅と、電場
が放射状に向くようなE01キヤラクターのフイー
ルド・イメージとを有するアンテナ・ビームを生
成する。
図示のモード発生器１１は、２重反射式であ
り、放射方向に交互に配置された２つの反射器１
６，１７からなつている。
り、放射方向に交互に配置された２つの反射器１
６，１７からなつている。
平面状か、若しくは放物面状の第１反射器は、
例えばプラスチツクからつくられた誘電シエルか
らなり、その片面、好ましくはその上側には、第
３図に示すように、好ましくは、印刷されたリー
ドパターンとしてつくられた、放射状に広がるコ
ンダクタ１８からなる装置が設けられる。
例えばプラスチツクからつくられた誘電シエルか
らなり、その片面、好ましくはその上側には、第
３図に示すように、好ましくは、印刷されたリー
ドパターンとしてつくられた、放射状に広がるコ
ンダクタ１８からなる装置が設けられる。
コンダクタの相互の距離は、非常に狭いので、
アンテナ・ホーン状の放射器１５から放射される
E01モードは、大部分、正に連続金属面と同じよ
うに反射される。
アンテナ・ホーン状の放射器１５から放射される
E01モードは、大部分、正に連続金属面と同じよ
うに反射される。
図示の如く、長手のタンク導波管７の上方部分
を構成する金属パイプ１９によつて支持されてい
る第２反射器１７は、反射器１６から上方へ発散
方向に伝搬するレーダー・ビームが、２次反射の
際、平行面状に、かつパイプ１９の垂直下方を向
くように、放物状か、若しくは類似の形状をなし
ている。
を構成する金属パイプ１９によつて支持されてい
る第２反射器１７は、反射器１６から上方へ発散
方向に伝搬するレーダー・ビームが、２次反射の
際、平行面状に、かつパイプ１９の垂直下方を向
くように、放物状か、若しくは類似の形状をなし
ている。
反射器１７は、プラスチツク板２０でつくるこ
とができる。この際、プラスチツク板の上側部
分、即ちホーン型放射器１５の半径方向外側に当
たるところには、金属蒸着が施される。従つて、
プラスチツク板２０のこの部分全体は、金属膜２
１で覆われる（第５図参照）。
とができる。この際、プラスチツク板の上側部
分、即ちホーン型放射器１５の半径方向外側に当
たるところには、金属蒸着が施される。従つて、
プラスチツク板２０のこの部分全体は、金属膜２
１で覆われる（第５図参照）。
ホーンの直径に対応数プラスチツク板２０の中
心部を除き、プラスチツク板２０の下側には、下
部反射器１６の放射状コンダクタ１８と同じよう
に近接した渦巻き状リード２２からなる印刷され
たコンダクタ・パターンが設けられる。
心部を除き、プラスチツク板２０の下側には、下
部反射器１６の放射状コンダクタ１８と同じよう
に近接した渦巻き状リード２２からなる印刷され
たコンダクタ・パターンが設けられる。
実際の誘電体において、0.25λの板の厚さとと
もにリード・パターンは、渦巻に対して垂直なＥ
−ベクトルを持つ電磁波が、渦巻と平行なＥ−ベ
クトルを持つ波に対して180度の遅れをもつて反
射する、という特徴を有している。
もにリード・パターンは、渦巻に対して垂直なＥ
−ベクトルを持つ電磁波が、渦巻と平行なＥ−ベ
クトルを持つ波に対して180度の遅れをもつて反
射する、という特徴を有している。
リードの渦巻形状は、リード上のすべての点に
おける接線が、渦巻きパターンの中心から同じ点
を通る半径に対し、α＝45゜なる角度を形成する
ようにつくられる。従つて、結果的に、E01モー
ドは、下方反射により、H01モードに変換され
る。言い換えれば、この時点で、電場は、周辺方
向をとる。
おける接線が、渦巻きパターンの中心から同じ点
を通る半径に対し、α＝45゜なる角度を形成する
ようにつくられる。従つて、結果的に、E01モー
ドは、下方反射により、H01モードに変換され
る。言い換えれば、この時点で、電場は、周辺方
向をとる。
そのほか、放射の不必要なモードは、同時に反
射して消えて行く。第２図に示されているよう
に、反射器１７は、主放射器１５と結合される。
射して消えて行く。第２図に示されているよう
に、反射器１７は、主放射器１５と結合される。
下方へ伝搬する際、モード発生器によつて生成
されるH01モードは、下部反射器１６を通過して
行く。H01モードの場は、上述した方向を持つて
いるので、信号は、それが、場に対して垂直に伸
びているコンダクタ１８を通過し、かつコンダク
タを支持しているシエルを通過する際、悪い影響
を受けないで済む。
されるH01モードは、下部反射器１６を通過して
行く。H01モードの場は、上述した方向を持つて
いるので、信号は、それが、場に対して垂直に伸
びているコンダクタ１８を通過し、かつコンダク
タを支持しているシエルを通過する際、悪い影響
を受けないで済む。
それから、マイクロ波信号は、液面に到達し、
そこで反射されるべく、タンクの導波管７を通つ
て下方へ進み、アンテナ放射器１５および同軸ケ
ーブル１３のところへ戻つてくる。エコー信号
は、ケーブルによつて、電子ユニツト用ハウジン
グ１４の中にある受信機へ導かれ、そこで、従来
の方法で、送信信号と受信信号とのミキシングが
行なわれ、それから、進行時間、即ち液面１０ま
での距離に基づいて、材料レベルの決定が行なわ
れる。
そこで反射されるべく、タンクの導波管７を通つ
て下方へ進み、アンテナ放射器１５および同軸ケ
ーブル１３のところへ戻つてくる。エコー信号
は、ケーブルによつて、電子ユニツト用ハウジン
グ１４の中にある受信機へ導かれ、そこで、従来
の方法で、送信信号と受信信号とのミキシングが
行なわれ、それから、進行時間、即ち液面１０ま
での距離に基づいて、材料レベルの決定が行なわ
れる。
エコー信号がパイプを通つて上方へ進行する
間、孔９があるため、信号エネルギーの一部は、
主モードH01を除いて、伝搬モードに変換され、
かつこれらは、一部、下部反射器１６へ戻つてく
る。
間、孔９があるため、信号エネルギーの一部は、
主モードH01を除いて、伝搬モードに変換され、
かつこれらは、一部、下部反射器１６へ戻つてく
る。
しかし、この反射器にある放射格子状コンダク
タ１８は、これらの偽エコーが、更に伝搬した
り、アンテナ放射器１３の内部に到達するのを防
止する。そのため、この反射器は、このように、
モード・フイルターとして作用する。
タ１８は、これらの偽エコーが、更に伝搬した
り、アンテナ放射器１３の内部に到達するのを防
止する。そのため、この反射器は、このように、
モード・フイルターとして作用する。
本発明は、この明細書において例示した実施例
に限定されない。
に限定されない。
反射器１６，１７の代わりに、モード発生器に
送信板を設け、その両面に、第４図示のような渦
巻きパターンを配し、それによつて、送信板の下
から出されるE01モード信号を、主モードとなる
H01に変換されるようにすることができる。板か
ら出される放射ビームを平行化するため、導波管
７と同じ直径のレンズを用いることができる。
送信板を設け、その両面に、第４図示のような渦
巻きパターンを配し、それによつて、送信板の下
から出されるE01モード信号を、主モードとなる
H01に変換されるようにすることができる。板か
ら出される放射ビームを平行化するため、導波管
７と同じ直径のレンズを用いることができる。
改良された図示の構成からなる測定装置は、本
発明が、導波管として、0.2〜0.5ｍの直径を有す
る在来のパイプを用いている大型のタンクに取り
付ける際に好適である。
発明が、導波管として、0.2〜0.5ｍの直径を有す
る在来のパイプを用いている大型のタンクに取り
付ける際に好適である。
パイプがそれより小さい場合、モード発生器と
して、例えばマリエ（Marie′）転換のような公
知のH01−H11転換を、円錐直径アダプタと組み
合わせて使用できるが、モードを抑制する必要が
あるので、このような組合わせは、関心のもたれ
る多くの実用場面において、非常に長くなつてし
まう。
して、例えばマリエ（Marie′）転換のような公
知のH01−H11転換を、円錐直径アダプタと組み
合わせて使用できるが、モードを抑制する必要が
あるので、このような組合わせは、関心のもたれ
る多くの実用場面において、非常に長くなつてし
まう。
マイクロウエーブ・ジヤーナル（Microwave
Journal）（1982年12月）に記載されている「導波
管技術の実情」（State of the Waveguide Art）
なる論文に、非円錐筒を用いた或る改良例が開示
されている。この筒をパイプの中で吊り下げられ
れば、主伝搬モードとしてのH01と組み合わせる
ことによつて、実際に筒を使うことができる。そ
の際、長さはあまり問題にならず、H01の特殊な
特性によつて、パイプと筒との間の整合性に対す
る要求は緩和される。
Journal）（1982年12月）に記載されている「導波
管技術の実情」（State of the Waveguide Art）
なる論文に、非円錐筒を用いた或る改良例が開示
されている。この筒をパイプの中で吊り下げられ
れば、主伝搬モードとしてのH01と組み合わせる
ことによつて、実際に筒を使うことができる。そ
の際、長さはあまり問題にならず、H01の特殊な
特性によつて、パイプと筒との間の整合性に対す
る要求は緩和される。
第１図は、本発明の好適な実施例であるオイ
ル・タンクの縦断面図である。第２図は、第１図
示のタンクにおいて導波管として使用されている
パイプの上部に取り付けられている本発明による
モード発生器を示す縦断面図である。第３図は、
第２図示の装置の一部であるモード・フイルター
の平面図である。第４図は、第２図示の装置の一
部である反射器の底面図である。第５図は、第４
図における線−についての縦断面図である。 １……タンク、２……地面、３……流動材料、
４……浮動ルーフ、５……プラツトホーム、６…
…階段、７……導波管、８……開口、９……孔、
１０……レベル、１１……モード発生器、１２…
…導波管、１３……同軸ケーブル、１４……ハウ
ジング、１５……放射器、１６，１７……反射
器、１８……コンダクタ、１９……金属パイプ、
２０……プラスチツク板、２１……金属膜、２２
……リード。
ル・タンクの縦断面図である。第２図は、第１図
示のタンクにおいて導波管として使用されている
パイプの上部に取り付けられている本発明による
モード発生器を示す縦断面図である。第３図は、
第２図示の装置の一部であるモード・フイルター
の平面図である。第４図は、第２図示の装置の一
部である反射器の底面図である。第５図は、第４
図における線−についての縦断面図である。 １……タンク、２……地面、３……流動材料、
４……浮動ルーフ、５……プラツトホーム、６…
…階段、７……導波管、８……開口、９……孔、
１０……レベル、１１……モード発生器、１２…
…導波管、１３……同軸ケーブル、１４……ハウ
ジング、１５……放射器、１６，１７……反射
器、１８……コンダクタ、１９……金属パイプ、
２０……プラスチツク板、２１……金属膜、２２
……リード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導波管７を介して送信機から供給されるマイ
クロ波信号を使つて、容器１に貯蔵されている流
動材料３のレベル１０を測定する方法であつて、 前記導波管７は、容器を経て下方へ垂直に伸
び、かつ該導波管７内の材料のレベル１０が、周
囲の材料のレベルと等しくなるよう、容器１と連
通しており、また、前記信号は、前記レベル１０
で反射されて導波管７を通り、かつ電子ユニツト
で信号処理された後、容器１内の材料のレベル１
０を決定しうるようになつている受信機へ導かれ
るようになつており、かつ 導波管７の直径の数分の１程度の波長を有する
マイクロ波信号が、一つだけの信号の主伝搬モー
ドを生成するモード発生器１１により、導波管７
へ供給されるようになつていることを特徴とする
容器内流動材料のレベル測定方法。 ２ Hon型か、またはEon型の対称的に変わりう
る伝搬モードが、モード発生器１１から供給され
るようになつていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の容器内流動材料のレベル測定
方法。 ３ 容器１内の流動材料のレベル測定装置であつ
て、導波管７にマイクロ波信号を供給するための
送信機１４と、反射されたマイクロ波信号を受信
するための受信機と、受信信号を用いることによ
つて、容器中の材料のレベル１０を決定しうるよ
うになつている電子ユニツトとから成り、前記導
波管７は、容器１を経て垂直に下方へ伸び、かつ
マイクロ波信号を反射する該導波管７内の材料の
レベル１０が、周囲における材料のレベル１０と
等しくなるよう、容器１と連通している測定装置
において、 送信機１４と導波管７との間に、一つだけの信
号の主伝搬モードを生成しうるモード発生器１１
があり、かつ導波管７の直径が、波長より相当に
大きいことを特徴とする容器１内の流動材料のレ
ベル測定装置。 ４ 信号の１主モードがH01モードであり、かつ
導波管７が円形断面を有しており、モード発生器
１１が、送信機に接続され、かつマイクロ液信号
をE01型の信号に変換しうるようになっている主
放射器１５と、変換された信号を、導波管７によ
つて供給されるH01型の信号に変えるモード変換
機とからなることを特徴とする特許請求の範囲第
３項に記載のレベル測定装置。 ５ モード変換器が、変換の際、面平行状態に信
号を反射する下向きの反射器１７であることを特
徴とする特許請求の範囲第４項に記載のレベル測
定装置。 ６ 下向きの反射器１７が、放物状であり、かつ
誘電板２０からなり、その上側２１は、電気的に
導電性であり、一方、下側は、渦巻き状のリード
２２からなる導電パターンを備えていることを特
徴とする特許請求の範囲第５項に記載のレベル測
定装置。 ７ 渦巻き状リード２２において、その上のすべ
ての点の接線は、反射器の半径に対し約45度の角
度αを形成するようになつていることを特徴とす
る特許請求の範囲第６項に記載のレベル測定装
置。 ８ フイルターが、受信器の前に置かれ、かつ、
例えば、導波管７に孔９があることにより、該導
波管に発生する不要のモードを阻止しうるように
なっていることを特徴とする特許請求の範囲第３
項乃至第７項のいずれかに記載のレベル測定装
置。 ９ フイルターが、上向きの反射器１６からなつ
ており、この反射器１６は、導波管７と主放射器
１５との間に置かれ、かつE01型のマイクロ波信
号を下向きの反射器１７に対して反射させ、該反
射器１７によつて反射されたマイクロ波信号が、
変換され、しかも影響を受けずに、上向き反射器
１６を貫通しうるようになっていることを特徴と
する特許請求の範囲第４項乃至第８項のいずれか
に記載のレベル測定装置。 １０ 上向き反射器１６が、半径方向のコンダク
タからなるリード・パターン１８を有することを
特徴とする特許請求の範囲第９項に記載のレベル
測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8402247A SE441306B (sv) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | Sett och anordning for metning av nivan hos ett i en behallare forvarat flytande material |
| SE8402247-4 | 1984-04-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6128825A JPS6128825A (ja) | 1986-02-08 |
| JPH0423726B2 true JPH0423726B2 (ja) | 1992-04-23 |
Family
ID=20355663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8986885A Granted JPS6128825A (ja) | 1984-04-25 | 1985-04-25 | 容器内流動材料のレベルを測定する方法および装置 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4641139B1 (ja) |
| EP (1) | EP0162821B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6128825A (ja) |
| KR (1) | KR930010470B1 (ja) |
| AU (1) | AU578279B2 (ja) |
| BR (1) | BR8501945A (ja) |
| DE (1) | DE3562053D1 (ja) |
| DK (1) | DK160374C (ja) |
| ES (1) | ES8607536A1 (ja) |
| FI (1) | FI73836C (ja) |
| HR (1) | HRP921001A2 (ja) |
| IN (1) | IN164742B (ja) |
| MX (1) | MX158252A (ja) |
| NO (1) | NO159962B (ja) |
| SE (1) | SE441306B (ja) |
| SI (1) | SI8510699A8 (ja) |
| YU (1) | YU46369B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE461179B (sv) * | 1989-02-08 | 1990-01-15 | Saab Marine Electronics | Anordning foer maetning av nivaan av ett i en behaallare befintligt fluidum |
| SE466519B (sv) * | 1989-04-10 | 1992-02-24 | Saab Marine Electronics | Anordning foer maetning av nivaan av ett i en behaallare befintligt fluidum |
| FR2650080B1 (fr) * | 1989-07-20 | 1991-11-08 | Materiel Auxil Signalisat Cont | Detecteur de la presence d'un liquide a guide composite d'ondes elastiques |
| WO1991019171A1 (en) * | 1990-06-05 | 1991-12-12 | Australian Coal Industry Research Laboratories Limited | Fluid level detector system and apparatus |
| US5474198A (en) * | 1992-07-29 | 1995-12-12 | Saab-Scania Ab | Stillpipe sealing device |
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| US5406842A (en) * | 1993-10-07 | 1995-04-18 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for material level measurement using stepped frequency microwave signals |
| JP2655306B2 (ja) * | 1993-10-19 | 1997-09-17 | 株式会社ワイヤーデバイス | 液面計 |
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| DE4404745C2 (de) * | 1994-02-15 | 1997-03-06 | Grieshaber Vega Kg | Füllstandmeßvorrichtung |
| DE4407823C2 (de) * | 1994-03-09 | 1997-12-11 | Grieshaber Vega Kg | Füllstandmeßgerät |
| US5495218A (en) * | 1994-04-20 | 1996-02-27 | Thermo Instrument Controls Inc. | Microwave waveguide seal assembly |
| US5703289A (en) * | 1995-02-01 | 1997-12-30 | Magnetrol International, Inc. | Microwave transmitter housing |
| US5614831A (en) * | 1995-02-13 | 1997-03-25 | Saab Marine Electronics Ab | Method and apparatus for level gauging using radar in floating roof tanks |
| SE9702235L (sv) | 1997-06-11 | 1998-06-22 | Saab Marine Electronics | Hornantenn |
| EP0887658B1 (en) * | 1997-06-27 | 2004-08-25 | EADS Deutschland GmbH | Radar level gauge |
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| DE10010713B4 (de) * | 2000-03-04 | 2008-08-28 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Füllstandmeßgerät zum Aussenden und Empfangen breitbandiger hochfrequenter Signale |
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| DE10109453A1 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-26 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter |
| SE0102881D0 (sv) * | 2001-08-30 | 2001-08-30 | Saab Marine Electronics | Radarnivåmätare |
| SE0103816D0 (sv) * | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Saab Marine Electronics | Slitsantenn |
| WO2004046663A1 (en) * | 2002-11-20 | 2004-06-03 | Saab Rosemount Tank Radar Ab | Apparatus and method for radar-based level gauging |
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| US6759977B1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-06 | Saab Marine Electronics Ab | Method and apparatus for radar-based level gauging |
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