JPS63158485A - 位相検出装置 - Google Patents
位相検出装置Info
- Publication number
- JPS63158485A JPS63158485A JP30520886A JP30520886A JPS63158485A JP S63158485 A JPS63158485 A JP S63158485A JP 30520886 A JP30520886 A JP 30520886A JP 30520886 A JP30520886 A JP 30520886A JP S63158485 A JPS63158485 A JP S63158485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection signal
- phase difference
- signal
- phase
- measured
- 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.)
- Pending
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Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
し発明の目的１
（産業上の利用分野）
この発明は、例えば音波等の検出信号が被測定対象を経
たときの遅延時間を、発信される検出信号との位相差と
して検出し、この位相差から距離等の物理ωを計測する
位相検出装置に関する。
たときの遅延時間を、発信される検出信号との位相差と
して検出し、この位相差から距離等の物理ωを計測する
位相検出装置に関する。
（従来の技術）
検出信号が被測定対象を経たときの遅延時間を、発信さ
れる検出信号との位相差として検出し、この位相差から
被測定対象の特定の物理量を計測する装置としては、例
えば音波を利用した距離、伝搬媒体の温度また湿度等の
所要物理量を測定する装２がある。
れる検出信号との位相差として検出し、この位相差から
被測定対象の特定の物理量を計測する装置としては、例
えば音波を利用した距離、伝搬媒体の温度また湿度等の
所要物理量を測定する装２がある。
このような測定装置は、上記とほぼ同様の原理で、検出
信号として例えばマイクロウェーブ等の′Ｆｉ磁波を用
いたもの、光波を利用したものも知られている。
信号として例えばマイクロウェーブ等の′Ｆｉ磁波を用
いたもの、光波を利用したものも知られている。
マイクロウェーブまたは光波を利用する場合は、キャリ
アの位相検出が難しくなる場合があるので、例えば強度
変調または周波数変調等の変調を施した信号を検出信号
として用いる場合が多い。
アの位相検出が難しくなる場合があるので、例えば強度
変調または周波数変調等の変調を施した信号を検出信号
として用いる場合が多い。
超Δ波を利用する場合も、被測定対象等によっては、変
調信号を検出信号として用いる場合がある。
調信号を検出信号として用いる場合がある。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで上記のような位相検出装置において、検出信号
の発信側と受信側との間に電気的なカップリングが生じ
た場合、または検出信号である音波、電磁波、または光
波等の波動に何らかの原因で反射散乱が生じた場合等に
、被測定対象を経た検出信号以外の信号が、受信側に混
入してしまう場合があり、このような場合に受信される
検出信号に位相誤差が生じて、計測精度が低下してしま
うという問題点があった。
の発信側と受信側との間に電気的なカップリングが生じ
た場合、または検出信号である音波、電磁波、または光
波等の波動に何らかの原因で反射散乱が生じた場合等に
、被測定対象を経た検出信号以外の信号が、受信側に混
入してしまう場合があり、このような場合に受信される
検出信号に位相誤差が生じて、計測精度が低下してしま
うという問題点があった。
そしてこのようなりロストーク（漏洩信号）等によって
生じる位相誤差は、第３図（Ａ＞に示すように、受信さ
れる検出信号ＳとクロストークＥとの合成が合成信号Ｃ
のベクトルを形成することから、第３図（Ｂ）に示すよ
うに、被測定物理量の変化に対して周期的に生じ、且つ
その周期は、検出信号の１波長にほぼ等しいと考えられ
ている。
生じる位相誤差は、第３図（Ａ＞に示すように、受信さ
れる検出信号ＳとクロストークＥとの合成が合成信号Ｃ
のベクトルを形成することから、第３図（Ｂ）に示すよ
うに、被測定物理量の変化に対して周期的に生じ、且つ
その周期は、検出信号の１波長にほぼ等しいと考えられ
ている。
この発明は上記事情に基づいてなされたもので、位相誤
差を顕著に低減させて計測精度を向上させることのでき
る位相検出装置を提供することを目的とする。
差を顕著に低減させて計測精度を向上させることのでき
る位相検出装置を提供することを目的とする。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段）
この発明は上記問題点を解決するために、発信される検
出信号と被測定対象を経た検出信号との位相差を検出し
、該位相差から当該被測定対象の特定の物理量を計測す
る装置であって、検出信号を被測定対象に発信する信号
発生部と、該信号発生部から発信される検出信号の波長
の２分の１波長に相当する遅延特性を有する遅延手段と
、被測定対象を経た前記検出信号を受信する受信部と、
前記信号発生部で発生する検出信号と前記遅延手段を介
さずに前記受信部で受信された検出信号との第１の位相
差および前記信号発生部で発生する検出信号と前記遅延
手段を介して前記受信部で受信された検出信号との第２
の位相差をそれぞれ検出する位相計測部と、前記第１の
位相差および第２の位相差を相加平均し、該相加平均し
た位相差を計測用の位相差とする演算手段とを有するこ
とを要旨とする。
出信号と被測定対象を経た検出信号との位相差を検出し
、該位相差から当該被測定対象の特定の物理量を計測す
る装置であって、検出信号を被測定対象に発信する信号
発生部と、該信号発生部から発信される検出信号の波長
の２分の１波長に相当する遅延特性を有する遅延手段と
、被測定対象を経た前記検出信号を受信する受信部と、
前記信号発生部で発生する検出信号と前記遅延手段を介
さずに前記受信部で受信された検出信号との第１の位相
差および前記信号発生部で発生する検出信号と前記遅延
手段を介して前記受信部で受信された検出信号との第２
の位相差をそれぞれ検出する位相計測部と、前記第１の
位相差および第２の位相差を相加平均し、該相加平均し
た位相差を計測用の位相差とする演算手段とを有するこ
とを要旨とする。
（作用）
クロストークによって検出信号に生じる位相誤差は、検
出信号の１波長にほぼ等しい周期で周期的に発生する。
出信号の１波長にほぼ等しい周期で周期的に発生する。
このような周期で位相誤差が生じている検出信号を、当
該検出信号の波長の１７２波長に相当する遅延特性を有
する遅延手段を通過させると、検出信号に生じる位相誤
差は１／２波長（１８０’）遅延される。
該検出信号の波長の１７２波長に相当する遅延特性を有
する遅延手段を通過させると、検出信号に生じる位相誤
差は１／２波長（１８０’）遅延される。
したがって信号発生部で発生する原検出信号と遅延手段
を介さずに受信部で受信された検出信号との第１の位相
差および原検出信号と遅延手段を介して受信部で受信さ
れた検出信号との第２の位相差を位相計測部でそれぞれ
検出し、この第１の位相差および第２の位相差の相加平
均をとると検出信号に生じている位相誤差が打潤されて
顕著に低減し、高精麿の計測がなされる。
を介さずに受信部で受信された検出信号との第１の位相
差および原検出信号と遅延手段を介して受信部で受信さ
れた検出信号との第２の位相差を位相計測部でそれぞれ
検出し、この第１の位相差および第２の位相差の相加平
均をとると検出信号に生じている位相誤差が打潤されて
顕著に低減し、高精麿の計測がなされる。
（実施例）
以下この発明の実施例を第１図および第２図に曇づいて
説明する。
説明する。
第１図は全体構成を示すブロック図、第２図は相４加平
均による位相誤差の補償作用を説明するための波形図で
ある。
均による位相誤差の補償作用を説明するための波形図で
ある。
まず構成を説明すると、第１図中、１は信号発生部であ
り、音波、マイクロウェーブ等の電磁波、または光波の
何れかの発生装置で構成されている。
り、音波、マイクロウェーブ等の電磁波、または光波の
何れかの発生装置で構成されている。
また信号発生部１には、所要の場合には、これらの信号
に強度変調または周波数変調を施すための変調器も籠え
られている。
に強度変調または周波数変調を施すための変調器も籠え
られている。
信号発生部１からは、音波、マイクロウェーブ等のＮ！
１波、または光波の何れかの信号、またはこれの変調信
号の何れかからなる信号が検出信号として発信される。
１波、または光波の何れかの信号、またはこれの変調信
号の何れかからなる信号が検出信号として発信される。
信号発生部１は、発信側導波路２を介して切換部３にお
ける切換接点Ｃに接続されている。導波路２は、マイク
ロウェーブの場合は導波管、光波の場合は光ファイバ等
が用いられる。
ける切換接点Ｃに接続されている。導波路２は、マイク
ロウェーブの場合は導波管、光波の場合は光ファイバ等
が用いられる。
切換部３における固定接点ａには遅延線（遅延手段）４
が接続され、遅延１１４の他端と他の固定接点すとが共
通接続され、その共通接続点が発信側導波路２を介して
被測定媒体（被測定対象）５に通じている。
が接続され、遅延１１４の他端と他の固定接点すとが共
通接続され、その共通接続点が発信側導波路２を介して
被測定媒体（被測定対象）５に通じている。
切換部３は、後述の演算制御部からの制御信号により切
換制御される。
換制御される。
また、遅延［１４は、検出信号の波長の１／２波長に相
当する遅延特性を有するもので、導波路を所要の長さに
設定することにより実現される。
当する遅延特性を有するもので、導波路を所要の長さに
設定することにより実現される。
６は、受信側導波路であり、発信側導波路２から被測定
媒体５に投射された検出信号は、被測定媒体５で反射、
または透過、散乱等をしたのち受信側導波路６に導かれ
る。
媒体５に投射された検出信号は、被測定媒体５で反射、
または透過、散乱等をしたのち受信側導波路６に導かれ
る。
受信側導波路６は、被測定媒体５を経た検出信号を受信
する受信部７に接続されている。検出信号が音波、また
は光波等の場合、受信信号は、受信部７で電気信号に変
換される。
する受信部７に接続されている。検出信号が音波、また
は光波等の場合、受信信号は、受信部７で電気信号に変
換される。
８は１位相計測部であり、位相計測部８には、信号発生
部１で発生する検出信号および受信部７で受信された検
出信号が入力されている。位相計測部８では、信号発生
部１で発生する検出信号と遅延線４を介さずに受信部７
で受信された原検出信号との第１の位相差および信号発
生部１で発生する原検出信号と遅延線４を介して受信部
７で受信された検出信号との第２の位相差がそれぞれ検
出される。
部１で発生する検出信号および受信部７で受信された検
出信号が入力されている。位相計測部８では、信号発生
部１で発生する検出信号と遅延線４を介さずに受信部７
で受信された原検出信号との第１の位相差および信号発
生部１で発生する原検出信号と遅延線４を介して受信部
７で受信された検出信号との第２の位相差がそれぞれ検
出される。
９は演算制御部（演算手段）であり、演算制御部９は、
受信部７で検出した位相差データ等の一時記憶機能も備
えており、この演算制御部９で上記の第１の位相差およ
び第２の位相差の相加平均等の演算処理がなされる。
受信部７で検出した位相差データ等の一時記憶機能も備
えており、この演算制御部９で上記の第１の位相差およ
び第２の位相差の相加平均等の演算処理がなされる。
また演算制御部９から制御信号！！１１が切換部３に通
じている。
じている。
次に第２図を用いて作用を説明する。
演算制御部９からの制御信号により、切換部３が、まず
固定接点す側に切換えられ、信号発生部１で発生する原
検出信号と遅延１！ｉ１４を介さずに受信部７で受信さ
れた検出信号との第１の位相差が位相計測部８で検出さ
れる。検出された第１の位相差信号は、演算制御部９に
一時記憶される。
固定接点す側に切換えられ、信号発生部１で発生する原
検出信号と遅延１！ｉ１４を介さずに受信部７で受信さ
れた検出信号との第１の位相差が位相計測部８で検出さ
れる。検出された第１の位相差信号は、演算制御部９に
一時記憶される。
クロストーク等が生じていると、この第１の位相差信号
中には、検出信号の１波長にほぼ等しい周期で周期的に
発生する位相誤差が含まれている。
中には、検出信号の１波長にほぼ等しい周期で周期的に
発生する位相誤差が含まれている。
次いで演算制御部９からの制御信号により、切換部３が
、固定接点ａ側に切換えられ、信号発生部１で発生する
原検出信号と遅延線４を介して受信部７で受信された検
出信号との第２の位相差が位相計１１１１部８で検出さ
れる。
、固定接点ａ側に切換えられ、信号発生部１で発生する
原検出信号と遅延線４を介して受信部７で受信された検
出信号との第２の位相差が位相計１１１１部８で検出さ
れる。
遅延線４は、検出信号の波長の１／２波長に相当する遅
延特性を有しているので、検出された第２の位相差信号
中には、先に検出された第１の位相差信号中に含まれて
いる位相誤差に対し、１／２波艮（１８０°）だけ遅延
された位相誤差が含まれる。
延特性を有しているので、検出された第２の位相差信号
中には、先に検出された第１の位相差信号中に含まれて
いる位相誤差に対し、１／２波艮（１８０°）だけ遅延
された位相誤差が含まれる。
第２の位相差信号は、演ｑ制御部９に送られ、第１の位
相差と第２の位相差との相加平均の演算がなされる。こ
の結果、検出信号中に生じている位相誤差が打消されて
、位相誤差の除去された１シ相差により、被測定対象の
物理量が粘度よく計測される。
相差と第２の位相差との相加平均の演算がなされる。こ
の結果、検出信号中に生じている位相誤差が打消されて
、位相誤差の除去された１シ相差により、被測定対象の
物理量が粘度よく計測される。
次に、上記の位相誤差の除去作用を、数式を用いてさら
に説明する。 ゛ クロストーク等による位相誤差は、前述のように導波路
２．６および被測定媒体５を含めた仝長しの変化に対し
、検出信号の１波長λにほぼ等しい周期性を示す（第２
図中（イ））。したがって１／２彼長ごとに位相誤差は
ゼロとなる。
に説明する。 ゛ クロストーク等による位相誤差は、前述のように導波路
２．６および被測定媒体５を含めた仝長しの変化に対し
、検出信号の１波長λにほぼ等しい周期性を示す（第２
図中（イ））。したがって１／２彼長ごとに位相誤差は
ゼロとなる。
そこで、この位相誤差Δφ１を
Δφ、−ΣＡｎ −ｓ ｉ ｎ２ （ｎ＋１ ） πＬ
／λｎ＝０ ・・・（１） と表記する。
／λｎ＝０ ・・・（１） と表記する。
一方、遅延ＩＩ４は、検出信号の波長の１／２波長に相
当する遅延特性を右しているので、遅延線４を通過した
検出信号中の位相誤差Δφ２はΔφ２＝Σ（−１）ｎ＋
ｌ△ｎ−５ｉｎ２ｎ＝Ｑ ・（ｎ＋１）πＬ／λ ・・・（２） となり（第２図中（ロ））、演算制御部９で相加平均を
とった後の誤差ΔφＣは ΔψＣ＝ΣＡ２ ｍ＋ １・Ｓ ｉ ｎ４ （ｍ
＋ １ ）ｍ＝０ ・πＬ／λ ・・・（３） 上記（３）式中には、基本周期の誤差成分を含むＡｏ１
△２、Ａ４・・の項が含まれないので、誤差ΔφＣは、
第２図中（ハ）の波形で示すように顕著に低減される。
当する遅延特性を右しているので、遅延線４を通過した
検出信号中の位相誤差Δφ２はΔφ２＝Σ（−１）ｎ＋
ｌ△ｎ−５ｉｎ２ｎ＝Ｑ ・（ｎ＋１）πＬ／λ ・・・（２） となり（第２図中（ロ））、演算制御部９で相加平均を
とった後の誤差ΔφＣは ΔψＣ＝ΣＡ２ ｍ＋ １・Ｓ ｉ ｎ４ （ｍ
＋ １ ）ｍ＝０ ・πＬ／λ ・・・（３） 上記（３）式中には、基本周期の誤差成分を含むＡｏ１
△２、Ａ４・・の項が含まれないので、誤差ΔφＣは、
第２図中（ハ）の波形で示すように顕著に低減される。
このように周期的に発生する位相誤差が補償されて、精
度のよい物理量計測が行なわれる。
度のよい物理量計測が行なわれる。
なお、被計測位相に対し一定量の位相誤差は、オフセッ
ト調整により容易に取除くことができるので１、物理ｍ
の計測上、重要な誤差要因とはならない。
ト調整により容易に取除くことができるので１、物理ｍ
の計測上、重要な誤差要因とはならない。
［発明の効果〕
以Ｊ：、説明したように、この発明によれば、検出信号
の波長の１／２波長に相当する遅延特性を有する遅延手
段を設け、信号発生部で発生する原検出信号と上記の遅
延手段を介さずに受信部で受信された検出信号との第１
の位相差および原検出信号と上記の遅延手段を介して受
信部で受信された検出信号との第２の位相差が、位相計
測部でそれぞれ検出され、演算手段により、この第１の
位相差および第２の位相差の相加平均がとられるので、
クロストーク等により検出信号に生じる周期的な位相誤
差が打消され、計測精度が顕著に向上するという利点が
ある。
の波長の１／２波長に相当する遅延特性を有する遅延手
段を設け、信号発生部で発生する原検出信号と上記の遅
延手段を介さずに受信部で受信された検出信号との第１
の位相差および原検出信号と上記の遅延手段を介して受
信部で受信された検出信号との第２の位相差が、位相計
測部でそれぞれ検出され、演算手段により、この第１の
位相差および第２の位相差の相加平均がとられるので、
クロストーク等により検出信号に生じる周期的な位相誤
差が打消され、計測精度が顕著に向上するという利点が
ある。
第１図はこの発明の係る位相検出装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図は同上実施例による位相誤差の補償作
用を説明するための波形図、第３図はクロストークによ
って発生する位相誤差の波形等を示す図である。 １：信号発生部、 ２．６：導波路、 ３：切換部、 ４：遅延線、 ５：被測定媒体（被測定対象）、 ７：受信部、 ８：位相計測部、 ９：演算制御部（演算手段）。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑代理人 弁理
士 三 俣 弘 文算１ 図
ロック図、第２図は同上実施例による位相誤差の補償作
用を説明するための波形図、第３図はクロストークによ
って発生する位相誤差の波形等を示す図である。 １：信号発生部、 ２．６：導波路、 ３：切換部、 ４：遅延線、 ５：被測定媒体（被測定対象）、 ７：受信部、 ８：位相計測部、 ９：演算制御部（演算手段）。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑代理人 弁理
士 三 俣 弘 文算１ 図
Claims (2)
- （１）発信される検出信号と被測定対象を経た検出信号
との位相差を検出し、該位相差から当該被測定対象の特
定の物理量を計測する装置であって、検出信号を被測定
対象に発信する信号発生部と、 該信号発生部から発信される検出信号の波長の２分の１
波長に相当する遅延特性を有する遅延手段と、 被測定対象を経た前記検出信号を受信する受信部と、 前記信号発生部で発生する検出信号と前記遅延手段を介
さずに前記受信部で受信された検出信号との第１の位相
差および前記信号発生部で発生する検出信号と前記遅延
手段を介して前記受信部で受信された検出信号との第２
の位相差をそれぞれ検出する位相計測部と、 前記第１の位相差および第２の位相差を相加平均し、該
相加平均した位相差を計測用の位相差とする演算手段と
を有することを特徴とする位相検出装置。 - （２）前記信号発生部で発生する検出信号は、音波、電
磁波、または光波の何れかの信号、または該信号の変調
信号の何れかからなるものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の位相検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30520886A JPS63158485A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 位相検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30520886A JPS63158485A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 位相検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63158485A true JPS63158485A (ja) | 1988-07-01 |
Family
ID=17942353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30520886A Pending JPS63158485A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 位相検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63158485A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017122659A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | コニカミノルタ株式会社 | ガス検知装置およびガス検知方法 |
| CN107237381A (zh) * | 2016-03-22 | 2017-10-10 | Toto株式会社 | 卫生设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS543490A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-11 | Aga Ab | Method of balance removing internal jam in distance measuring device and means for executing same |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP30520886A patent/JPS63158485A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS543490A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-11 | Aga Ab | Method of balance removing internal jam in distance measuring device and means for executing same |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017122659A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | コニカミノルタ株式会社 | ガス検知装置およびガス検知方法 |
| CN107237381A (zh) * | 2016-03-22 | 2017-10-10 | Toto株式会社 | 卫生设备 |
| CN107237381B (zh) * | 2016-03-22 | 2021-03-02 | Toto株式会社 | 卫生设备 |
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