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公開番号2024176009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094189
出願日2023-06-07
発明の名称体積測定方法及び体積測定装置
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G01S 13/52 20060101AFI20241212BHJP(測定;試験)
要約【課題】周囲に構造物がある場合でも、安定的に測定対象となる流体の体積や重量を測定することができるようにする。
【解決手段】アレイレーダーのアレイアンテナから照射されたマイクロ波が物体または流体に反射して受信される反射波に基づいて、前記物体または流体までの距離、および、前記物体または流体の速度を、前記反射波の方向ごとに算出したデータを生成するデータ生成ステップと、前記算出された前記物体または流体の速度に基づいて計測対象となる流体である計測対象流体の流速に対応する速度を有する前記反射波の成分を特定する速度特定ステップと、前記特定した前記反射波の成分から前記計測対象流体までの距離を、前記反射波の方向ごとに特定することで、前記計測対象流体の2次元断面形状を算出する断面形状算出ステップと、前記2次元断面形状に基づいて前記計測対象流体の体積を算出する体積算出ステップとを含む。
【選択図】図23
特許請求の範囲【請求項１】
測定対象である流体の体積を測定する体積測定方法であって、
ＦＭＣＷ方式のアレイアンテナを用いて、マイクロ波を前記流体に向けて送信波として送信する送信部と、
前記アレイアンテナを用いて、前記流体及び前記流体の周囲の物体で反射したマイクロ波を反射波として受信する受信部と、
前記送信波に対応する参照波と前記反射波とから生成されるビート波に基づいて、前記流体の体積を算出する演算処理部と、
を有する体積測定装置を用い、
前記演算処理部を用いて、
前記反射波に基づいて前記流体及び前記物体までの距離と、前記流体及び前記物体の速度とを、前記反射波の方向ごとに算出したデータを生成するデータ生成ステップと、
前記流体及び前記物体の速度に基づいて、速度を有する成分を特定する速度特定ステップと、
前記速度を有する成分から、前記流体までの距離を、前記反射波の方向ごとに特定することで、前記流体の２次元断面形状を算出する断面形状算出ステップと、
前記２次元断面形状に基づいて前記流体の体積を算出する体積算出ステップと、
を有する、体積測定方法。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記流体の２次元断面形状に対応する面積の２倍の面積を、時間的に積分することで前記流体の体積を算出する、請求項１に記載の体積測定方法。
【請求項３】
前記流体が、中間排滓工程において転炉口から排滓されるスラグ流である、請求項１に記載の体積測定方法。
【請求項４】
前記送信波の照射方向が、鉛直方向下向きに対して、０度より大きく７５度以下又は１０５度以上で１８０度より小さい範囲内で傾いており、前記送信波の照射方向上の前記スラグ流の位置が、前記転炉口より下方又は上方に位置する、請求項３に記載の体積測定方法。
【請求項５】
測定対象である流体の体積を測定する体積測定装置であって、
ＦＭＣＷ方式のアレイアンテナを用いて、マイクロ波を前記流体に向けて送信波として送信する送信部と、
前記アレイアンテナを用いて、前記流体及び前記流体の周囲の物体で反射したマイクロ波を反射波として受信する受信部と、
前記送信波に対応する参照波と前記反射波とから生成されるビート波に基づいて、前記流体の体積を算出する演算処理部と、演算処理部と、
を有し、
前記演算処理部は、
前記反射波に基づいて前記流体及び前記物体までの距離と、前記流体及び前記物体の速度とを、前記反射波の方向ごとに算出したデータを生成するデータ生成部と、
前記流体及び前記物体の速度に基づいて、速度を有する成分を特定する速度特定部と、
前記速度を有する成分から、前記流体までの距離を、前記反射波の方向ごとに特定することで、前記流体の２次元断面形状を算出する断面形状算出部と、
前記２次元断面形状に基づいて前記流体の体積を算出する体積算出部と、
を有する、体積測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、体積測定方法及び体積測定装置に関し、周囲に構造物がある場合でも、安定的に測定対象となる流体の体積を測定することができるようにする体積測定方法及び体積測定装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
転炉操業では脱リン（Ｐ）、脱炭（Ｃ）を効率的に行うために、ＭＵＲＣと呼ばれる吹錬を２段階に分けて実施する操業が行われている。一連の吹錬の途中でフォーミングしたスラグを排滓して除去したリンをスラグとともに排出することで、後段の脱炭素吹錬の効率を改善している。この工程を中間排滓と呼ぶ。
【０００３】
中間排滓では、転炉を傾動させることにより溶鉄を転炉内に残したまま炉口からスラグの一部が排滓される。中間排滓により炉外に排出されたリンの量を推定することは、後段の脱炭吹錬の条件（例えば、送酸条件、副原料の投入条件）を決定する上で極めて重要である。炉外に排出されたリンの量を推定するために排滓されるスラグの体積または重量を測定する技術が求められている。
【０００４】
スラグの測定技術の一つとして、排滓されるスラグを受け取る排滓鍋の重量を測定する方式がある。しかし、この方式では、排滓時のスプラッシュなどによる故障のため安定的にスラグの排滓量を測定することができない。
【０００５】
一方で、光学的なセンサによって排滓されるスラグ流を測定することも考えられる。しかし、排滓中のスラグ流の周囲からは火炎や、黒煙、スプラッシュなどの粉塵が多く発生しており、光学的なセンサを用いて排滓流を測定することは困難である。一方で、マイクロ波は、波長が長く、黒煙、スプラッシュなどの影響を受け難いため、マイクロ波を用いたスラグ流の状態の測定を可能とする技術が期待される。
【０００６】
例えば、マイクロ波レーダーを利用して移動する物体を識別する技術として、特許文献１および特許文献２が提案されている。
【０００７】
特許文献１によれば、レーダー装置２により検出された物体を静止物と移動物に分類し、移動物に対応する検出結果情報に基づいて、各反射点の距離を算出し、各反射点の距離および方位を示す反射点情報を出力することで、任意の形状の移動物とその位置を検出する。これにより、パターンマッチングを用いる場合に比べて、様々な形状の物体を検出でき、検出精度が向上する。
【０００８】
特許文献２によれば、道路形状を推定するにあたり、レーダーにより測定された物体のドップラー速度と車速センサにより測定された自車両の速度を比較して、当該物体が静止物体であるか否かを識別し、静止物体であると識別されている物体の中から道路形状の推定に適している有効な静止物体が抽出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１８－１００８９９
特開２００７－６６０４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、転炉や排滓鍋は、スプラッシュの飛散防止のため、構造物によって周囲を囲まれて設置される。このため、マイクロ波を用いて排滓中のスラグ流の状態を測定してスラグの体積を算出する場合、周囲を壁に取り囲まれている中で測定を行う必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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