JP3361999B2 - 移動距離検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土砂崩れ災害の事
前予知・警報のため、地滑り等の危険のある地域の地表
層（斜面）の微小変位、積雪量等を遠隔地点より高精度
で検出するマイクロ波手段を用いた移動距離検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】出願人は、マイクロ波手段を用いた移動
距離検出装置を、特願平１０−１２１４３２号「地表層
変位検出装置」により提案している。本発明はこの先願
の改良に関するものであるため、以下この先願技術の概
要と問題点を従来技術として説明する。

【０００３】図８は、地表層変位検出装置の全体構成図
である。１は安全な不動地域、２は矢印Ｐ方向の地滑り
が予測される危険地域、３は両地域の境界で亀裂あるい
は地形変換点である。４は危険地域２に打ち込まれた杭
である。５は不動地域１（安全地域）に支持台６を介し
て固定されたモニタ手段、７はこのモニタ手段５の筐体
に一体に形成された送受信アンテナである。

【０００４】８は地表層変位地域（危険地域２）に打ち
込まれた杭４のトップに固定された電波反射手段、Ｌは
電波反射手段８と送受信アンテナ７間の距離を示す。モ
ニタ手段５は、送受信アンテナ７を介して周波数Ｆの送
信波（例えば１０.５２５ＧＨｚのマイクロ波）ｆｔを
ビーム状に電波反射手段８に送信し、電波反射手段８か
らの反射波ｆｒを再び送受信アンテナ７を介して受信
し、送信波ｆｔと合成する。

【０００５】電波反射手段８により送信波ｆｔが反射さ
れるとき、位相が逆転することを考慮すると、 ２Ｌ＝（１／２）・（ｎ＋１）・λ （λ：波長 λ＝
Ｃ／Ｆ Ｃ：光速） のとき、送信波ｆｔと反射波ｆｒはモニタ手段５の位置
で同相となり、合成振幅は両者の和となる。一方、２Ｌ
＝（ｎ／２）λ の場合は送信波ｆｔと反射波ｆｒは逆
相となって、合成波は両者の差となる。

【０００６】従って、送信波ｆｔと反射波ｆｒの合成波
出力振幅Ｖを取ると図９に示すように、λ／４の間で最
大値より最小値まで変化する正弦波となる。例えば図９
のＡ点（電圧ＶＡ）になるようにモニタ手段５と電波反
射手段８の距離を事前に設定しておけば、電波反射手段
８が微小距離動くことにより動作点はＢ点（ＶＢ）、Ｃ
点（ＶＣ）に変化し、合成振幅の変化値より移動距離が
検知できる。換言すればこれは反射波ｆｒの相対位相を
電圧に変換しているものである。

【０００７】ここで、例えばＦ＝１０.５２５ＧＨｚ
（λ＝２８.５mm）とすると、λ／４＝７.１２mmとな
る。この間に合成振幅は最大値から最小値まで（フルス
ケール）変化するから、この振幅の測定分解能が３ビッ
ト（１／８フルスケール）１mm程度の距離変化を検知す
ることが可能である。

【０００８】図１０は、モニタ手段５の電気的な構成を
示すブロック線図である。９はマイクロ波発振部であ
り、所定の周波数Ｆのマイクロ波を発振し、バッファ増
幅器１０を介してカップラ１１に供給する。カップラ１
１はマイクロ波を２分配するものであり、一方を電力増
幅器１２を介してサーキュレータ１３へ、他方をミキサ
１４へ供給する。サーキュレータ１３は切り換え器であ
り、電力増幅器１２から供給されたマイクロ波をアンテ
ナ７へ、アンテナ７から供給された受信マイクロ波をミ
キサ１４に供給する。

【０００９】アンテナ７は、マイクロ波の送受信を行う
ものであり、アンテナからビーム状に送信されたマイク
ロ波ｆｔは、電波反射手段８で反射され、反射されたマ
イクロ波ｆｒが同一アンテナ７により受信され、サーキ
ュレータ１３を介してミキサ１４に供給される。

【００１０】ミキサ１４はカップラ１１からの送信波ｆ
ｔ（送信マイクロ波）とサーキュレータ１３からの反射
波ｆｒ（受信マイクロ波）を合成し、その合成波出力振
幅の直流レベルＶは図９で説明したように電波反射手段
８のλ／４以内の変動による送信波ｆｔと反射波ｆｒ
（受信マイクロ波）の位相差により最大から最小に変化
する。

【００１１】１５は合成波出力振幅Ｖの直流分を増幅
し、スパン設定を行うための直流増幅器であり、その出
力Ｖ0 は、例えば電波反射手段８の０乃至λ／４の変化
に対して１乃至５ボルトの範囲で変化するようにスパン
設定される。

【００１２】１６は信号処理部であり、直流増幅器出力
Ｖ0 を入力信号とし、これに対して警報設定値との比較
による警報、１日単位又は１週間単位の変動記録、必要
に応じてディジタル変換した後コンピュータ処理により
さらに複雑なデータ管理を実行する。１７はこの信号処
理部１６の出力で作動する現場指示計器、Ｓは同じくこ
の信号処理部１６の出力で遠隔地の監視センター等へ伝
送されるアナログ又はディジタルの伝送信号である。

【００１３】一般に、電波反射手段８は実用上の大きさ
に制限があるため、送信波ｆｔに比較して反射波ｆｒは
極めて微弱である。また反射は反射体のみならず、周辺
の土砂面・樹木等からの反射も当然存在するし、そこで
の水流・砂礫などの移動等を考えると１mm程度の変動は
常時考えられる。これらバックグラウンドの影響を除
き、設置した電波反射手段８からの反射波のみを抽出す
る方法として、反射手段に変調をかけ、周波数ドメイン
でバックグラウンド雑音を除去することが対策として有
効である。

【００１４】図８において、１８は電波反射手段８の反
射を一定周波数の信号で断続制御する反射率制御回路で
ある。このような反射率制御は、海上のブイ位置等をレ
ーダーで確認するためのレーダー電波反射手段として実
用化されている、通称ルネベルグレンズを用いることで
容易に実現可能である。この場合の受信信号の処理は、
フィルタ手段を介して合成波より変調周波数成分のエン
ベロープ出力を抽出し、その振幅変化により図９と同様
な変位の検出ができる。

【００１５】変調用の交流信号ｆｍの周波数を風による
樹木の揺らぎ、雨水流の変化に由来する砂礫変動の周波
数よりも充分高く取り、フィルタ手段により合成波の中
から信号ｆｍで変調された成分を抽出すれば、バックグ
ラウンドの雑音をカットした電波反射手段のみの変動信
号を得ることができる。

【００１６】図１１の構成例では、変調を送信側でかけ
ることにより電波反射手段の構成を簡素化することを目
的としており、周囲のバックグラウンド雑音が小さく、
反射波対雑音比の良い環境に適している。さらにこの構
成では、モニタ手段５を送信ユニット５ａと受信ユニッ
ト５ｂに分離し独立構成にした点に特徴がある。７ａは
送信アンテナ、７ｂは受信アンテナである。

【００１７】送信ユニット５ａにおいて、１９は変調回
路であり、マイクロ波発振部９の出力に対し例えば１０
ｋＨＺの信号ｆｍで振幅変調をかける。従って送信アン
テナ７ａよりの送信波ｆｔは１０ＫＨＺで振幅変調され
たマイクロ波となる。

【００１８】受信ユニット５ｂにおいて、受信アンテナ
７ｂには電波反射手段８からの反射波ｆｒと送信アンテ
ナ７ａから地面等を介して回り込む直接波ｆｔ’が受信
され、ダイオード等の非直線素子２０により合成され、
合成波出力ｆｍが発生する。２１は高周波増幅器であ
り、合成波出力の交流分を増幅する。２２は変調交流信
号ｆｍを中心周波数とするバンドパスフィルタであり、
合成信号のうち変調交流信号ｆｍの周波数で変調された
信号のエンベロープ出力ｖｅを抽出する。

【００１９】２３はエンベロープ出力ｖｅの整流平滑回
路であり、エンベロープ出力ｖｅの振幅に比例した直流
信号ｖに変換する。１５乃至１７の構成は図１０の場合
と同様である。図１２は、変調交流信号ｆｍで変調され
た受信波のエンベロープ出力の振幅ｖの変化により電波
反射手段の移動を図９と全く同様に測定することが出来
る様子を示している。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】このような構成のマイ
クロ波による検出装置の問題点は、 （１）マイクロ波発振部９の出力振幅の変動が合成波ま
たはエンベロープ出力の振幅変動となり、測定誤差要因
となる。従って、マイクロ波発振部９に振幅安定手段を
設ける必要があるが、周波数が高いために構成が複雑高
価となり、システムのコスト障害となる。 （２）マイクロ波が伝搬する空間の電波の減衰が気象条
件（水蒸気量、温度、気圧等）により影響を受け測定誤
差要因となる。この要因の補正は各種気象センサを必要
とし、システムのコスト障害となり実用的ではない。本
発明はこのような背景の下になされたもので、マイクロ
波出力の変動、気象条件による誤差要因に影響されない
移動距離検出装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような背
景の下になされたもので、これらの誤差要因に影響され
ない方式による検出装置を提供することを目的とする。
本発明の構成上の特徴の第１は、電波の送受信方向に一
定距離を周期的に往復移動可能に設置されたモニタ手段
と、このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象
となる電波反射手段とよりなり、上記モニタ手段は、上
記電波反射手段に向かって所定波長の電波を送信する送
信手段と、上記電波反射手段からの反射波を受信する受
信手段と、この受信手段において上記送信波と受信波と
を合成するミキサ手段と、上記電波反射手段の変位を上
記ミキサ手段の合成波出力の変化として検出するレベル
検出手段と、上記モニタ手段の各往復移動周期内で上記
合成波出力のピークが得られるタイミングにおける上記
モニタ手段の位置情報を保持する手段とを具備し、各往
復移動周期における上記位置情報の保持値に基づき上記
移動検出対象の移動距離を検出する点にある。

【００２２】特徴の第２は、電波の送受信方向に一定距
離を周期的に往復移動可能に設置されたモニタ手段と、
このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とな
る電波反射手段とこの電波反射手段に形成された反射率
の周期的可変手段とよりなり、上記モニタ手段は、上記
電波反射手段に向かって所定波長の電波を送信する送信
手段と、上記電波反射手段からの反射波を受信する受信
手段と、この受信手段において上記送信波と受信波とを
合成するミキサ手段と、このミキサ手段の合成波出力よ
り可変周期成分を抽出するエンベロープ検出手段と、上
記電波反射手段の変位を上記エンベロープ検出手段の出
力の変化として検出するレベル検出手段と、上記モニタ
手段の各往復移動周期内で上記エンベロープ出力のピー
クが得られるタイミングにおけるモニタ手段の位置情報
を保持する手段とを具備し、各往復移動周期における上
記位置情報の保持値に基づき上記移動検出対象の移動距
離を検出する点にある。

【００２３】特徴の第３は、電波の送受信方向に一定距
離を周期的に往復移動可能に設置されたモニタ手段と、
このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とな
る電波反射手段とよりなり、上記モニタ手段は、上記電
波反射手段に向かって一定周期で振幅変調された所定波
長の電波を送信する送信手段と、上記電波反射手段から
の反射波を受信する受信手段と、この受信手段において
上記送信波と受信波とを合成するミキサ手段と、このミ
キサ手段の合成波出力より可変周期成分を抽出するエン
ベロープ検出手段と、上記電波反射手段の変位を上記エ
ンベロープ検出手段の出力の変化として検出するレベル
検出手段と、上記モニタ手段の各往復移動周期内で上記
エンベロープ出力のピークが得られるタイミングにおけ
るモニタ手段の位置情報を保持段とを具備し、各往復移
動周期における上記位置情報の保持値に基づき上記移動
検出対象の移動距離を検出する点にある。

【００２４】特徴の第４は、電波の送受信方向に一定距
離を周期的に往復移動可能に設置されたモニタ手段と、
このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とよ
りなり、上記モニタ手段は、上記電波反射手段に向かっ
て一定周期で振幅変調された所定波長の電波を送信する
送信手段と、この送信手段とは一定距離離れて独立に設
置され上記電波反射手段からの反射波を受信する受信手
段と、この受信手段において上記送信波と受信波とを合
成するミキサ手段と、このミキサ手段の合成波出力より
可変周期成分を抽出するエンベロープ検出手段と、上記
電波反射手段の変位を上記エンベロープ検出手段の出力
の変化として検出するレベル検出手段と、上記モニタ手
段の各往復移動周期内で上記エンベロープ検出手段の出
力のピークが得られるタイミングにおけるモニタ手段の
位置情報を保持する手段とを具備し、各往復移動周期に
おける上記ピーク位置情報の保持値に基づき上記移動検
出対象の移動距離を検出する点にある。特徴の第５は、
各往復移動周期における上記合成波出力又はエンベロー
プ検出手段の出力のピーク発生回数と上記ピーク位置情
報の保持値とに基づき上記移動検出対象の移動距離を検
出する点にある。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態を説明する。本発明に一実施形態による移動距離
検出装置の特徴は、従来装置が合成波出力またはエンベ
ロープ出力の電圧変化を測定する構成に対して、モニタ
手段を周期的に往復移動させて合成波出力またはエンベ
ロープ出力のピーク位置を測定し、ピーク位置の変化に
基づいて電波反射手段の移動量を検出する点にある。

【００２６】図２は本発明の一実施形態による移動距離
検出装置による測定の基本概念を示す図である。測定開
始の基準位置Ｌ０がピークＰ０となるようにモニタ手段
をセットする。Ｖ１は第１回測定周期における合成波出
力波形であり、Ｐ１はそのピーク値、Ｌ１はピークＰ１
におけるモニタ手段の位置を示す。次にＶ２は第２回の
測定周期における合成波出力波形であり、Ｐ２はそのピ
ーク値、Ｌ２はピークＰ２におけるモニタ手段の位置を
示す。従って、モニタ手段の移動位置はＬ０を基準位置
としてＬ２であり、１測定周期の電波反射手段の移動量
は、△Ｌ＝Ｌ２−Ｌ１である。

【００２７】このように、本発明の一実施形態において
は、各測定周期における合成波出力のピーク値が得られ
るモニタ手段の位置を保持し、この保持値の変化に基づ
いて電波反射手段の位置及び移動量を検出する。この結
果マイクロ波発振器の出力変動や気象条件により合成波
またはエンベロープ出力の振幅が図２のように変動して
いてもピーク位置は変化しないために、外乱に影響され
ない測定が可能となる。

【００２８】次に、図面を用いて本発明の一実施形態に
よる移動距離検出装置について説明する。図１のブロッ
ク線図において、２４は図１１で説明した送信ユニット
５ａ及び５ｂを連結して一体に保持する連結部材、２５
はパルスモータ手段であり、その回転出力軸２６はラッ
クピニオン機構を介して連結部材２４と係合している。

【００２９】パルスモータ手段２５は、位置制御部２７
内のパルス発生手段２８からのクロックパルスＣＬによ
り正転及び逆転制御され、各測定周期に連結部材２６を
矢印Ｑで示すように初期位置からマイクロ波の発射方向
へ一定距離前進させてから初期位置に戻す。この場合の
移動距離は、マイクロ波の周波数を１０.５２５ＧＨｚ
（λ＝２８.５mm）とすると、移動距離＝λ／２＝１４.
２５mmである。クロックパルスＣＬは、例えば１００個
のパルスｃ１,ｃ２,…ｃ１００により連結部材を前進、
後退させる設計では、１パルス当たりの連結部材２６の
移動量は０.１４２５ｍｍである。

【００３０】２９は位置カウンタ手段であり、各測定周
期における連結部材２６の位置（初期位置からの移動
量）をクロックパルスＣＬのカウント値で保持する。３
０はピーク位置ラッチ部であり、各測定周期において合
成信号出力Ｖ０のピーク値を検出したタイミングで後述
の電圧ラッチ制御信号ＬＴにより位置カウンタ手段２９
の位置情報を取り込んで保持する。

【００３１】このピーク位置ラッチ部３０の保持情報
は、各測定周期においてピーク位置検出が終了した後、
次の測定周期前にタイマ３２よりのラッチシフト信号Ｌ
Ｓにより前回ピーク位置ラッチ部（保持手段）３１に移
されて保持される。ピーク位置ラッチ部３０の保持情報
（今回測定値）Ｌｎと前回ピーク位置ラッチ部３１の保
持情報Ｌｎ−１の差により１測定周期間のピーク位置の
移動距離、即ち電波反射手段８の移動距離が測定でき
る。

【００３２】タイマ３２は、各測定周期のシーケンスを
制御しており、各測定周期毎に位置制御部２７内のパル
ス発生手段２８の動作を規制すると共に、各測定周期で
位置測定が終了した後次の測定周期前にピーク位置ラッ
チ部３０の保持情報を前回ピーク位置ラッチ部３１に移
すためのラッチシフト信号ＬＳを発生する。

【００３３】図３（Ａ）〜（Ｅ）に示すタイムチャート
は、２周期の測定期間のシーケンスを表しており、図３
（Ａ）はタイマ３２のシーケンス信号である。各測定周
期Ｔ１，Ｔ２…は例えば６５秒に設定され、各周期のス
タートタイミングｔ０より５秒間（Ｔ１１,Ｔ２１…）
が測定期間とされ、各測定期間終了後の６０秒間（Ｔ２
１,Ｔ２２…）が待機期間とされる。

【００３４】図３（Ｂ）は、各測定周期におけるパルス
発生手段２８よりのクロックパルスＣＬの波形を示して
おり、測定期間の５秒間に１００個の正方向パルスＣ
１,Ｃ２…Ｃ１００を発生し、パルスモータ手段２５を
介して連結部材２６を初期位置からλ／２だけ前進させ
る。さらに同じ測定周期の待機期間内に同一個数の負方
向クロックパルスＣ１’,Ｃ２’…Ｃ１００’によりパ
ルスモータ２５を逆転させて連結部材２６を初期位置に
戻す。各測定周期でこのような往復動作を繰り返す。

【００３５】図３（Ｄ）は、各測定期間でピーク位置が
検出されたタイミングｔ１,ｔ２…を示しており、この
タイミングで位置カウンタ手段２９の位置情報Ｌ１,Ｌ
２…をピーク位置ラッチ部３０に取り込んで保持する。

【００３６】図３（Ｅ）は、各測定期間の終了のタイミ
ングでタイマー３２より発生するラッチシフト信号ＬＳ
を示しており、このタイミングでピーク位置ラッチ部３
０の保持情報をＬ１,Ｌ２…を前回ピーク位置ラッチ部
３１にシフトさせる。

【００３７】次に、図１に戻り合成波出力またはエンベ
ロープ出力Ｖ０のピーク位置検出部３３の構成と動作を
説明する。３４はＡ／Ｄ変換部であり、アナログ電圧で
与えられる合成波出力Ｖ０をディジタル変換し、その変
換出力ＶＤを電圧ラッチ部３５及び比較部３６に供給す
る。

【００３８】電圧ラッチ部３５及び比較部３６は、各測
定周期の測定期間におけるパルス発生手段２８のクロッ
クパルスＣＬを受け、その立ち上がりで電圧ラッチ部３
５はＶＤをラッチしてラッチ電圧ＶＬを比較部３６に供
給する。次にこのクロックパルスＣＬの立ち下がりのタ
イミングでＶＬとＶＤの比較が行われ、ＶＬ＞ＶＤであ
ればそのまま次のクロックパルスによるラッチと比較を
行う。

【００３９】比較結果がＶＬ≦ＶＤであればＶ０はピー
ク値であると判断し、比較部３６は電圧ラッチ制御信号
ＬＴを発信して電圧ラッチ部３５のラッチを解除すると
共に位置制御部のピーク位置ラッチ部３０を制御してピ
ークタイミングの位置カウンタ情報、即ち連結部材２４
の位置情報を３０に取り込む。図３（Ｃ）はクロックパ
ルスＣＬに同期した電圧ラッチと比較のタイミングを示
しており、図３（Ｄ）は、各測定期間においてＶ０のピ
ーク位置で発信される電圧ラッチ制御信号ＬＴの発生タ
イミングを示している。

【００４０】３７は位置演算・表示部である。３８は移
動量演算部であり、位置制御部２７のピーク位置ラッチ
部３０の保持値Ｌｎと前回ピーク位置ラッチ部３１の保
持値Ｌｎ−１の差△Ｌ＝Ｌｎ−Ｌｎ−１を演算して位置
演算部３９に与える。位置演算部３９は、電波反射手段
のλ／２以内の移動情報△Ｌとその極性、並びにピーク
数検出部４１からのピーク回数情報Ｎを入力して、電波
反射手段の移動方向を含めた移動情報又は位置情報を演
算する。この演算結果は表示部４０により現場表示さ
れ、又は伝送信号Ｓにより外部の監視システム等に伝送
される。

【００４１】ピーク数検出部４１は、電波反射手段８が
λ／２を越えて移動した場合に各測定周期内において発
生するＶ０のピーク数Ｎをカウントする機能を有する。
４３はＶＤの微分手段、４４は微分カウンタ手段であ
り、微分値の極性反転の回数をカウント保持すると共
に、測定期間の終了時に発生するラッチシフト信号ＬＳ
でそのカウント値がクリアされる。この機能を具備する
ことにより、電波反射体のλ／２以内の微小移動からλ
／２を越えた移動までの移動量を検出することができ
る。

【００４２】次に図４のフローチャート、図３のタイム
チャートにより位置測定の動作手順を説明する。リセッ
ト信号ＲＳによりタイマーによるシーケンスがスタート
すると６０秒の待機時間の経過を待ってパルス発生より
のクロックにより位置カウンタが１となり、パルスモー
タ手段が１ステップ前進する。このタイミングでＶ０の
電圧測定が実行され、この測定ループがクロックＣＬの
回数１００ステップで実行される。

【００４３】この１００ステップのループ期間中にピー
ク位置が検出されて移動情報が保持される。１００ステ
ップのループが終了すれば、パルスモータ手段は初期位
置に戻されると共に、位置カウンタ手段の内容が０とさ
れ、さらにタイマも初期状態とされてスタートに戻る。

【００４４】次に図５のフローチャート、図３のタイム
チャートによりピーク位置測定の動作手順を説明する。
パルスモータ手段のステップ前進毎にＡ／Ｄ変換出力Ｖ
Ｄと電圧ラッチ出力ＶＬの比較を実行し、ＶＬ＞ＶＤで
あればパルスモーター手段を１ステップ前進させた比較
を続行し、ＶＬ≧ＶＤでピーク点を判断すると位置カウ
ンタ手段の情報をラッチする。

【００４５】クロックパルスの１００ステップ終了のタ
イミングで位置情報を前回位置情報としてラッチし、次
のステップで前回位置情報との差による移動量計算が実
行される。クロックの１００ステップの終了タイミング
で今回測定の位置情報が前回位置情報としてラッチさ
れ、移動情報の表示演算が行われてスタートに戻る。さ
らに、Ａ／Ｄ変換出力ＶＤが微分演算、微分カウンタ手
段に与えられてピーク回数信号Ｎが検出され、表示演算
手段に供給される。

【００４６】次に、図６により電波反射手段８のλ／２
を越える移動に対してその移動位置または移動量を検出
する具体的な動作手順を説明する。図１のすべての機能
をリセット信号ＲＳでリセットし、連結部材２４を手動
操作しＶ０がピーク値Ｐ０を取る位置Ｌ０を測定開始の
初期位置としてセットし、測定をスタートする。このと
き微分カウンタ手段４２の内容は０である。

【００４７】Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は第１，第２、第３測定
周期におけるＶ０のピーク位置でありいずれも変化量が
λ／２以内であるため、モニタ手段の基準位置からの移
動量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３がＬ０からの移動量として検出さ
れる。ｎ番目のピーク位置がＰｎが場合、このピークは
点線矢印Ｗで示すように、λ／２を越えた量Ｌｎの位置
にピークＰｎ’として現れ、見かけ上の測定値はＬｎで
ある。

【００４８】このような場合、Ｖ０はその測定周期内で
微分値の極性反転が１回以上発生しているので、この発
生回数Ｎを微分カウンタ手段のカウント値で検出するよ
うにすれば、Ｐｎの実際の移動位置Ｌは、Ｌ＝Ｌｎ＋Ｎ
*λ／２で求めることができる。さらに、電波反射体８
の基準位置のからの移動方向判断は、移動量演算手段３
８の出力△Ｌの極性を位置演算部３９内でチェックする
ようにすれば容易である。

【００４９】λ／２を越えた回数の判断を微分カウンタ
手段によらない方法で実現するには、毎測定周期の△Ｌ
の前回からの増加傾向をチェックし、増加が減少に逆転
した場合にその測定値はλ／２を越えた測定値と判断す
る方法も可能である。

【００５０】図７は本発明を適用した積雪計の実施例を
示しており、監視地点４３の降雪４４の積雪量Ｌｓを測
定する。４５は最大積雪予想レベルよりも高い支持柱、
５は支持柱の頂部に固定されたモニター手段の電気回路
部ユニット、７はこのユニットから延長された部材に固
定された送受信アンテナユニットであり、このアンテナ
ユニットが周期的に往復移動制御される。４６は無線テ
レメータ用のアンテナである。測定開始の基準レベル
（地表）からアンテナユニット７までの初期位置Ｌ０と
測定値Ｌｄとの差Ｌｓにより積雪量Ｌｓを求めることが
できる。

【００５１】以上図１により本発明の一実施形態を説明
したが、モニタ手段５は実施例のごとく独立ユニット構
成の他従来例の図１０で説明した送受信一体型の構成で
あってもよく、マイクロ波への変調手段はマイクロ波発
振部の変調の他ルネベルグレンズ手段等による電波反射
体８の反射率制御を行ってもよい。さらに、タイマ３２
のシーケンス周期は、測定対象である電波反射手段８の
移動速度に対応して十分な測定精度を確保する値に選定
される。

【００５２】なお、電波反射手段８は、図８のように特
別な反射体を移動対象に設置する場合の他、図７の積雪
計や崩落のある岩盤の変位監視システムのように特別な
反射体の設置ができない場合では、監視対象に直接ビー
ム照射したマイクロ波の反射波を受信する実施形態も可
能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、ピーク位置の変化
を追従する本発明の移動距離検出装置においては、従来
方式に比較して次のような効果を期待できる。 （１）マイクロ波発振部の出力振幅の変動が合成波また
はエンベロープ出力の振幅変動となっても、測定誤差要
因とならないので、マイクロ波発振部の振幅安定手段を
簡素化することが出来るため、低コストで高精度なシス
テムを実現できる。 （２）マイクロ波が伝搬する空間の気象条件変動により
電波の減衰が影響を受けても測定誤差要因とならないの
で、各種気象センサによる補正は不要となり、低コスト
で高精度なシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による移動距離検出装置
の構成を示すブロック線図である。

【図２】 同一実施形態による移動距離検出装置の基本
概念を示す図である。

【図３】 同一実施形態による移動距離検出装置の動作
を説明するタイムチャートである。

【図４】 同一実施形態による移動距離検出装置におけ
る位置測定の動作手順を説明するフローチャートであ
る。

【図５】 同一実施形態による移動距離検出装置におけ
るピーク位置測定の動作手順を説明するフローチャート
である。

【図６】 同一実施形態による移動距離検出装置におい
て、λ／２を越えた移動を検出した場合の動作を説明す
る図である。

【図７】 同一実施形態による移動距離検出装置を積雪
計に適用した場合の構成図である。

【図８】 従来の地表変位検出装置の全体構成を示す図
である。

【図９】 従来の地表変位検出装置における合成波出力
の波形を示す図である。

【図１０】 従来の地表変位検出装置におけるモニタ手
段の電気的な構成を示す図である。

【図１１】 従来の地表変位検出装置において、変調を
送信側でかけた場合のモニタ手段の電気的な構成を示す
図である

【図１２】 図１１の従来の地表変位検出装置における
エンベロープ出力の波形を示す図である。

【符号の説明】

５ａ 送信ユニット ５ｂ 受信ユニット ７ａ 送信アンテナ ７ｂ 受信アンテナ ８ 電波反射手段 ２４ 連結部材 ２５ パルスモータ手段 ２６ 回転出力軸 ２７ 位置制御部 ３２ タイマ ３３ ピーク位置検出部 ３７ 位置演算・表示部 ４１ ピーク数検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−325864（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−316140（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−303093（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−272488（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G01B 21/32 G01D 21/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波の送受信方向に一定距離を周期的に
   往復移動可能に設置されたモニタ手段と、 このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とな
   る電波反射手段とよりなり、 上記モニタ手段は、 上記電波反射手段に向かって所定波長の電波を送信する
   送信手段と、 上記電波反射手段からの反射波を受信する受信手段と、 この受信手段において上記送信波と受信波とを合成する
   ミキサ手段と、 上記電波反射手段の変位を上記ミキサ手段の合成波出力
   の変化として検出するレベル検出手段と、 上記モニタ手段の各往復移動周期内で上記合成波出力の
   ピークが得られるタイミングにおける上記モニタ手段の
   位置情報を保持する手段とを具備し、 各往復移動周期における上記位置情報の保持値に基づき
   上記移動検出対象の移動距離を検出することを特徴とす
   る移動距離検出装置。
2. 【請求項２】 電波の送受信方向に一定距離を周期的に
   往復移動可能に設置されたモニタ手段と、 このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とな
   る電波反射手段とこの電波反射手段に形成された反射率
   の周期的可変手段とよりなり、 上記モニタ手段は、 上記電波反射手段に向かって所定波長の電波を送信する
   送信手段と、 上記電波反射手段からの反射波を受信する受信手段と、 この受信手段において上記送信波と受信波とを合成する
   ミキサ手段と、 このミキサ手段の合成波出力より可変周期成分を抽出す
   るエンベロープ検出手段と、 上記電波反射手段の変位を上記エンベロープ検出手段の
   出力の変化として検出するレベル検出手段と、 上記モニタ手段の各往復移動周期内で上記エンベロープ
   検出手段の出力のピークが得られるタイミングにおける
   モニタ手段の位置情報を保持する手段とを具備し、 各往復移動周期における上記位置情報の保持値に基づき
   上記移動検出対象の移動距離を検出することを特徴とす
   る移動距離検出装置。
3. 【請求項３】 電波の送受信方向に一定距離を周期的に
   往復移動可能に設置されたモニタ手段と、 このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とな
   る電波反射手段とよりなり、 上記モニタ手段は、 上記電波反射手段に向かって一定周期で振幅変調された
   所定波長の電波を送信する送信手段と、 上記電波反射手段からの反射波を受信する受信手段と、 この受信手段において上記送信波と受信波とを合成する
   ミキサ手段と、 このミキサ手段の合成波出力より可変周期成分を抽出す
   るエンベロープ検出手段と、 上記電波反射手段の変位を上記エンベロープ検出手段の
   出力の変化として検出するレベル検出手段と、 上記モニタ手段の各往復移動周期内で上記エンベロープ
   検出手段の出力のピークが得られるタイミングにおける
   モニタ手段の位置情報を保持する手段とを具備し、 各往復移動周期における上記位置情報の保持値に基づき
   上記移動検出対象の移動距離を検出することを特徴とす
   る移動距離検出装置。
4. 【請求項４】 電波の送受信方向に一定距離を周期的に
   往復移動可能に設置されたモニタ手段と、 このモニタ手段より所定距離を隔てた移動検出対象とよ
   りなり、 上記モニタ手段は、 上記電波反射手段に向かって一定周期で振幅変調された
   所定波長の電波を送信する送信手段と、 この送信手段とは一定距離離れて独立に設置され上記電
   波反射手段からの反射波を受信する受信手段と、 この受信手段において上記送信波と受信波とを合成する
   ミキサ手段と、 このミキサ手段の合成波出力より可変周期成分を抽出す
   るエンベロープ検出手段と、 上記電波反射手段の変位を上記エンベロープ検出手段の
   出力の変化として検出するレベル検出手段と、 上記モニタ手段の各往復移動周期内で上記エンベロープ
   検出手段の出力のピークが得られるタイミングにおける
   モニタ手段の位置情報を保持する手段とを具備し、 各往復移動周期における上記ピーク位置情報の保持値に
   基づき上記移動検出対象の移動距離を検出することを特
   徴とする移動距離検出装置。
5. 【請求項５】 各往復移動周期における上記合成波出力
   又はエンベロープ検出手段の出力のピーク発生回数と上
   記ピーク位置情報の保持値とに基づき上記移動検出対象
   の移動距離を検出することを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれかに記載の移動距離検出装置。