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公開番号2025117778
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012682
出願日2024-01-31
発明の名称計測システム
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類G01S 13/87 20060101AFI20250805BHJP(測定;試験)
要約【課題】実際の厚板ラインなどにおける温度の変化や振動などの外的な要因による送信信号の歪からくる変位測定の不安定さを取り除くことができる計測システムを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、計測システムは、メイン装置、参照用装置、判定部を具備する。メイン装置は、信号発生部、信号分割部、メインアンテナ部、メインデータ信号処理部を備える。信号発生部は、変調信号を発生させる。信号分割部は、発生した信号を分割する。メインアンテナ部は、第1の信号を測定対象物との間で送受信する。メインデータ信号処理部は、第1の信号と第3の信号とを用いた処理を行う。参照用装置は、遅延部、参照データ信号処理部を備える。遅延部は、第2の信号に遅延を与える。参照データ信号処理部は、第2の信号と第3の信号とを用いた処理を行う。判定部は、メイン装置での処理結果と参照用装置での処理結果とに基づき、測定対象物の変位を計測する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
メイン装置と、
参照用装置と、
判定部と、を具備し、
前記メイン装置は、
位相変調または周波数変調した信号を発生させる信号発生部と、
前記信号発生部が発生させた信号を、少なくとも第１の信号、第２の信号、および第３の信号を含む複数の信号に分割する信号分割部と、
前記第１の信号を測定対象物へ送信し、前記測定対象物からの前記第１の信号を受信するメインアンテナ部と、
前記メインアンテナ部で送受信された前記第１の信号と、前記第３の信号とを用いた信号処理を実行するメインデータ信号処理部と、を備え、
前記参照用装置は、
前記メイン装置から供給される前記第２の信号に遅延を与える遅延部と、
前記遅延部によって遅延が与えられた前記第２の信号と、前記第３の信号とを用いた信号処理を実行する参照データ信号処理部と、を備え、
前記判定部は、
前記メイン装置から出力される前記メインデータ信号処理部の信号処理結果と、前記参照用装置から出力される前記参照データ信号処理部の信号処理結果とに基づき、前記測定対象物の変位を計測する、
計測システム。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記メインデータ信号処理部は、前記メインアンテナ部で送受信された前記第１の信号と、前記第３の信号とを用いて、第１のビート信号を取り出し、スペクトラム解析により周波数特性を計算する、請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
前記遅延部は、
参照アンテナ部を有し、
前記測定対象物とは異なる参照ターゲットに対して前記参照アンテナ部から前記第２の信号を送信し、前記参照ターゲットからの前記第２の信号を前記参照アンテナ部で受信することで、前記第２の信号に遅延を与える、
請求項１に記載の計測システム。
【請求項４】
前記参照アンテナ部と前記参照ターゲットとの距離は、前記メインアンテナ部と前記測定対象物との距離と所定の範囲内の差で異なる、請求項３に記載の計測システム。
【請求項５】
前記遅延部は、
遅延素子を有し、
前記遅延素子を用いて、前記第２の信号に遅延を与える、
請求項１に記載の計測システム。
【請求項６】
前記遅延素子によって前記第２の信号に与えられる遅延の量は、前記メイン装置における前記メインアンテナ部での送受信によって前記第１の信号に生じる遅延の量と所定の範囲内の差で異なる、請求項５に記載の計測システム。
【請求項７】
前記参照データ信号処理部は、前記遅延部で遅延が与えられた前記第２の信号と、前記第３の信号とを用いて、第２のビート信号を取り出し、スペクトラム解析により周波数特性を計算する、請求項１に記載の計測システム。
【請求項８】
前記判定部は、前記メイン装置から出力される前記メインデータ信号処理部の信号処理結果と、前記参照用装置から出力される前記参照データ信号処理部の信号処理結果との間の差分を取得することにより、前記測定対象物の変位の計測結果に対するアナログ歪または振動の影響を削減する、請求項１に記載の計測システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、計測システムに関する。
続きを表示（約 960 文字）【背景技術】
【０００２】
たとえば圧延ラインにおける厚み計測においては、数十～数ミクロンオーダーの精度が求められる。従来の厚み計測機では、Ｘ線やγ線を測定対象物に照射し、透過させて測定を行っていた。しかし、環境耐性やコストにおいて課題があるため、安価で環境耐性のあるミリ波レーダを用いた厚み計測が研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
独国特許発明第１０２０１９１０１１５２号明細書
特開２０１１－１８３４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、ミリ波レーダやレーザーを用いた厚み計測における厚板の凹みの検知方法を開示する。
【０００５】
しかし、特許文献１には、実際のライン上における位相雑音や振動が計測の精度に及ぼす影響についての言及はない。実際のミリ波レーダにおける微小変位測定においては、以下の２つが大きな問題になると考えられる。
【０００６】
１つ目が、基準信号源のアナログ歪（位相雑音や温度特性など）の影響であり、２つ目が、設置環境周辺の振動や作業時の加振の影響（除振対策を入れても１００％排除することはできない）である。
【０００７】
これらは、周波数変調や位相変調するレーダ特有の問題であり、レーダの振動発生部における水晶体の励振が振動や温度の変化によって揺らぐことが原因である。その結果、微小変位の測定において不安定であること、長時間の測定ができないこと、などの問題が出てしまう。
【０００８】
また、特許文献２は、ＦＭＣＷレーダにおける雑音成分の除去として、送信信号から受信信号に回り込んでしまう雑音の低減方法を開示する。
【０００９】
しかし、特許文献２は、送信信号自体に乗ってしまう雑音成分には注目していない。
【００１０】
このように、従来のミリ波レーダを用いた微小変位測定においては、水晶体の励振が振動や温度の変化によって揺らぐことにより、変位測定の結果が揺らいでしまうという問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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