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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024142223
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】検査システム、及び検査方法
(51)【国際特許分類】
G01N 22/04 20060101AFI20241003BHJP
G01N 22/00 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G01N22/04 Z
G01N22/00 Y
G01N22/00 W
G01N22/00 X
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023054298
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】増田 耕平
(72)【発明者】
【氏名】細井 勇佑
(72)【発明者】
【氏名】小野 泰司
(72)【発明者】
【氏名】吉田 和正
(72)【発明者】
【氏名】南山 征慶
(57)【要約】
【課題】対象物の組成に関連する検査対象量の測定精度を向上すること。
【解決手段】検査システム１は、送信部１１と、受信アンテナ２２と、ミキサ部１２と、演算部３９と、設定部３８と、を備える。送信部１１は、周波数が第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号を送信アンテナ２１に出力し、送信アンテナ２１から対象空間２００に電波を送信させる。受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信されて対象空間２００又は対象空間２００に配置された対象物１００を通過した電波を受信する。ミキサ部１２は、送信信号と受信アンテナ２２から出力される受信信号とに基づいて中間波を生成する。演算部３９は、ミキサ部１２の出力に基づいて対象物１００の組成に関連する検査対象量を求める。設定部３８は、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。
【選択図】図１
【解決手段】検査システム１は、送信部１１と、受信アンテナ２２と、ミキサ部１２と、演算部３９と、設定部３８と、を備える。送信部１１は、周波数が第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号を送信アンテナ２１に出力し、送信アンテナ２１から対象空間２００に電波を送信させる。受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信されて対象空間２００又は対象空間２００に配置された対象物１００を通過した電波を受信する。ミキサ部１２は、送信信号と受信アンテナ２２から出力される受信信号とに基づいて中間波を生成する。演算部３９は、ミキサ部１２の出力に基づいて対象物１００の組成に関連する検査対象量を求める。設定部３８は、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信アンテナに送信信号を出力することによって、前記送信アンテナから対象物を配置可能な対象空間に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる送信部と、
前記送信アンテナから送信されて前記対象空間又は前記対象空間に配置された前記対象物を通過した電波を受信する受信アンテナと、
前記送信信号と前記受信アンテナから出力される受信信号とに基づいて中間波を生成するミキサ部と、
前記ミキサ部の出力に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める演算部と、
設定部と、を備え、
前記送信部は、前記送信アンテナから送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した前記送信信号を前記送信アンテナに出力し、
前記設定部は、前記チャープ時間を、前記中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する、
検査システム。
前記送信アンテナから送信されて前記対象空間又は前記対象空間に配置された前記対象物を通過した電波を受信する受信アンテナと、
前記送信信号と前記受信アンテナから出力される受信信号とに基づいて中間波を生成するミキサ部と、
前記ミキサ部の出力に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める演算部と、
設定部と、を備え、
前記送信部は、前記送信アンテナから送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した前記送信信号を前記送信アンテナに出力し、
前記設定部は、前記チャープ時間を、前記中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する、
検査システム。
【請求項2】
前記ミキサ部は、前記受信信号の周波数と、前記送信信号の周波数との差の信号を前記中間波として生成する、
請求項１に記載の検査システム。
請求項１に記載の検査システム。
【請求項3】
前記設定部が、前記送信部から出力されて前記送信アンテナに入力される前記送信信号の位相を調整する第１位相調整部、及び、前記受信アンテナから出力される前記受信信号の位相を調整する第２位相調整部の少なくとも一方を含む、
請求項１に記載の検査システム。
請求項１に記載の検査システム。
【請求項4】
前記第１位相調整部は、前記チャープ時間が前記中間波を１周期以上生成可能な時間となるように、前記送信部から出力されて前記送信アンテナに入力される前記送信信号の位相を調整し、
前記第２位相調整部は、前記チャープ時間が前記中間波を１周期以上生成可能な時間となるように、前記受信アンテナから出力される前記受信信号の位相を調整する、
請求項３に記載の検査システム。
前記第２位相調整部は、前記チャープ時間が前記中間波を１周期以上生成可能な時間となるように、前記受信アンテナから出力される前記受信信号の位相を調整する、
請求項３に記載の検査システム。
【請求項5】
前記演算部が、
前記対象物が前記対象空間に不存在である第１状態で前記ミキサ部が生成した前記中間波と、前記対象物が前記対象空間に存在している第２状態で前記ミキサ部が生成した前記中間波との間での、位相及び振幅の変化、又は、前記位相の変化に基づいて前記対象物の比誘電率を算出する第１算出処理と、前記位相及び前記振幅の変化に基づいて前記対象物の誘電正接を算出する第２算出処理との少なくとも一方を行う第１演算部と、
前記第１演算部の算出結果に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める第２演算部と、を含む、
請求項１に記載の検査システム。
前記対象物が前記対象空間に不存在である第１状態で前記ミキサ部が生成した前記中間波と、前記対象物が前記対象空間に存在している第２状態で前記ミキサ部が生成した前記中間波との間での、位相及び振幅の変化、又は、前記位相の変化に基づいて前記対象物の比誘電率を算出する第１算出処理と、前記位相及び前記振幅の変化に基づいて前記対象物の誘電正接を算出する第２算出処理との少なくとも一方を行う第１演算部と、
前記第１演算部の算出結果に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める第２演算部と、を含む、
請求項１に記載の検査システム。
【請求項6】
前記ミキサ部の出力を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング部を更に備え、
前記第１演算部は、前記第１状態及び前記第２状態の各々で、前記サンプリング部がサンプリングした複数個のデータに基づいて前記中間波の位相及び振幅を算出し、
前記設定部が、前記中間波の１周期において前記サンプリング部がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、前記チャープ時間を設定する、
請求項５に記載の検査システム。
前記第１演算部は、前記第１状態及び前記第２状態の各々で、前記サンプリング部がサンプリングした複数個のデータに基づいて前記中間波の位相及び振幅を算出し、
前記設定部が、前記中間波の１周期において前記サンプリング部がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、前記チャープ時間を設定する、
請求項５に記載の検査システム。
【請求項7】
前記ミキサ部の出力を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング部を更に備え、
前記第１演算部は、前記第１状態及び前記第２状態の各々で、前記サンプリング部がサンプリングした複数個のデータに基づいて前記中間波の位相及び振幅を算出し、
前記サンプリング部は、前記中間波の１周期において前記サンプリング部がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、前記チャープ時間におけるサンプリング数を設定する、
請求項５に記載の検査システム。
前記第１演算部は、前記第１状態及び前記第２状態の各々で、前記サンプリング部がサンプリングした複数個のデータに基づいて前記中間波の位相及び振幅を算出し、
前記サンプリング部は、前記中間波の１周期において前記サンプリング部がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、前記チャープ時間におけるサンプリング数を設定する、
請求項５に記載の検査システム。
【請求項8】
前記第２演算部は、前記第１演算部の算出対象と前記検査対象量との関係を予め求めた検量線と、前記第１演算部の算出結果とに基づいて、前記検査対象量を求める、
請求項５に記載の検査システム。
請求項５に記載の検査システム。
【請求項9】
前記検査対象量は、前記対象物の含水率である、
請求項１に記載の検査システム。
請求項１に記載の検査システム。
【請求項10】
送信アンテナに送信信号を出力することによって、前記送信アンテナから対象物を配置可能な対象空間に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる送信部と、
前記送信アンテナから送信されて前記対象空間又は前記対象空間に配置された前記対象物を通過した電波を受信する受信アンテナと、
前記送信信号と前記受信アンテナから出力される受信信号とに基づいて中間波を生成するミキサ部と、を備える検査システムの検査方法であって、
前記ミキサ部の出力に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める演算処理と、
設定処理と、を含み、
前記送信部は、前記送信アンテナから送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した前記送信信号を前記送信アンテナに出力し、
前記設定処理では、前記チャープ時間を、前記中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する、
検査方法。
前記送信アンテナから送信されて前記対象空間又は前記対象空間に配置された前記対象物を通過した電波を受信する受信アンテナと、
前記送信信号と前記受信アンテナから出力される受信信号とに基づいて中間波を生成するミキサ部と、を備える検査システムの検査方法であって、
前記ミキサ部の出力に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める演算処理と、
設定処理と、を含み、
前記送信部は、前記送信アンテナから送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した前記送信信号を前記送信アンテナに出力し、
前記設定処理では、前記チャープ時間を、前記中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する、
検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、検査システム、及び検査方法に関する。より詳細には、本開示は、対象物に含まれる検査対象の組成に関連する検査対象量を検出する検査システム、及び検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、被検査物体の内部の構造や欠陥の形状を検査可能な内部検査装置を開示する。この内部検査装置は、被検査物体に向けてミリ波を放射し、被検査物体からの反射波を受信するミリ波送受信アンテナと、ミリ波送受信アンテナに接続されたミリ波送受信回路と、被検査物体を移動する電動ステージとを備える。内部検査装置は、被検査物体とミリ波送受信アンテナとの間の複数の相対的に異なる位置で受信した複数のミリ波信号と、複数の相対的に異なる位置を示す位置データを用いて合成開口処理を行い、被検査物体の内部の構造又は内部の欠陥の形状を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１６９２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の内部検査装置は、被検査物体（対象物）の内部の構造又は内部の欠陥の形状を求めるものであり、対象物の組成に関連する検査対象量をより精度よく測定したいという要求があった。
【0005】
本開示の目的は、対象物の組成に関連する検査対象量の測定精度を向上することができる検査システム及び検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様の検査システムは、送信部と、受信アンテナと、ミキサ部と、演算部と、設定部と、を備える。前記送信部は、送信アンテナに送信信号を出力することによって、前記送信アンテナから対象物を配置可能な対象空間に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。前記受信アンテナは、前記送信アンテナから送信されて前記対象空間又は前記対象空間に配置された前記対象物を通過した電波を受信する。前記ミキサ部は、前記送信信号と前記受信アンテナから出力される受信信号とに基づいて中間波を生成する。前記演算部は、前記ミキサ部の出力に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める。前記送信部は、前記送信アンテナから送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した前記送信信号を前記送信アンテナに出力する。前記設定部は、前記チャープ時間を、前記中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。
【0007】
本開示の一態様の検査方法は、送信部と受信アンテナとミキサ部とを備える検査システムの検査方法である。前記送信部は、送信アンテナに送信信号を出力することによって、前記送信アンテナから対象物を配置可能な対象空間に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。前記受信アンテナは、前記送信アンテナから送信されて前記対象空間又は前記対象空間に配置された前記対象物を通過した電波を受信する。前記ミキサ部は、前記送信信号と前記受信アンテナから出力される受信信号とに基づいて中間波を生成する。前記検査方法は、演算処理と、設定処理と、を含む。前記演算処理では、前記ミキサ部の出力に基づいて前記対象物の組成に関連する検査対象量を求める。前記送信部は、前記送信アンテナから送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した前記送信信号を前記送信アンテナに出力する。前記設定処理では、前記チャープ時間を、前記中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、対象物の組成に関連する検査対象量の測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態に係る検査システム及び検査方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例に過ぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【0011】
【0012】
本実施形態の検査システム１は、送信部１１と、送信アンテナ２１と、受信アンテナ２２と、ミキサ部１２と、演算部３９と、設定部３８と、を備える。
【0013】
送信部１１は、送信アンテナ２１に送信信号ＳＧ１を出力することによって、送信アンテナから対象空間２００に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。対象空間２００には対象物１００を配置可能である。
【0014】
受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信されて対象空間２００又は対象空間２００に配置された対象物１００を通過した電波を受信する。
【0015】
ミキサ部１２は、送信信号ＳＧ１と受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２とに基づいて中間波（ＩＦ：Intermediate Frequency）を生成する。
【0016】
演算部３９は、ミキサ部１２の出力に基づいて対象物１００の組成に関連する検査対象量を求める。
【0017】
送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで所定のチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１（図２の上段のグラフを参照）を送信アンテナ２１に出力する。
【0018】
設定部３８は、チャープ時間ｔｃを、中間波（中間周波数の信号ＳＧ３）を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間に設定する（図２参照）。
【0019】
ここにおいて、ミリ波の周波数帯の電波とは、波長が１～１０ｍｍ、周波数が３０～３００ＧＨｚの電波である。また、準ミリ波の周波数帯の電波とは、周波数が２４ＧＨｚ～２９ＧＨｚの電波である。
【0020】
対象物１００が対象空間２００に不存在である（つまり配置されていない）第１状態では、受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信されて対象空間２００を通過した電波を受信する。対象物１００が対象空間２００に存在している（つまり配置されている）第２状態では、受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信され、対象空間２００に配置された対象物１００を通過（透過）した電波を受信する。
【0021】
対象物１００が対象空間２００に配置された第２状態では、対象物１００が対象空間２００に配置されていない第１状態に比べ、対象物１００の組成に応じて、受信アンテナ２２が受信する電波の位相及び振幅が変化し、それによってミキサ部１２の出力が変化する。
【0022】
したがって、演算部３９は、例えば、第１状態でミキサ部１２が生成した中間波と、第２状態でミキサ部１２が生成した中間波との変化から、対象物１００の組成に関連する検査対象量を非接触で求めることができる。
【0023】
また、検査システム１は、マイクロ波に比べて波長が短い準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を対象物１００に送信しているので、対象物１００の検査対象量の測定精度が向上するという利点もある。
【0024】
さらに、設定部３８が、チャープ時間ｔｃを中間波の１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間に設定しているので、チャープ時間ｔｃが中間波の１周期ＴＩＦ未満である場合に比べ、演算部３９は、第１状態でミキサ部１２が出力する中間波と、第２状態でミキサ部１２が出力する中間波との間での変化をより精度よく算出することができる。したがって、演算部３９は対象物１００の検査対象量をより精度よく求めることができ、検査対象量の測定精度を向上させることができる。
【0025】
【0026】
本実施形態の検査システム１では対象物１００が、例えば、乳製品（チーズ、バター、ヨーグルト等）、ペースト状の食材（パン、クッキー、麺類の生地）、又は調味料（ソース、ドレッシング等）等の食品である。本実施形態の検査システム１は、食品に含まれる水分の割合を表す含水率を求めるために用いられる。すなわち、検査システム１が求める検査対象量は、対象物１００の含水率である。なお、対象物１００の含水率は例えば重量パーセントであるが、体積パーセントでもよい。
【0027】
（２．１）構成
本実施形態の検査システム１は、図１に示すように、上述の送信部１１及びミキサ部１２を有するレーダモジュール１０と、送信アンテナ２１と、受信アンテナ２２と、上述の演算部３９及び設定部３８を有する演算装置３０と、を備える。
本実施形態の検査システム１は、図１に示すように、上述の送信部１１及びミキサ部１２を有するレーダモジュール１０と、送信アンテナ２１と、受信アンテナ２２と、上述の演算部３９及び設定部３８を有する演算装置３０と、を備える。
【0028】
レーダモジュール１０は、フィルタ１３と、サンプリング部１４とを更に備える。
【0029】
レーダモジュール１０は、送信アンテナ２１から対象空間２００に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させ、対象空間２００を通過した電波又は対象空間２００に配置された対象物１００を透過した電波を受信アンテナ２２で受信する。
【0030】
送信アンテナ２１は、例えば、基板上に複数のアンテナ素子がアレイ状（例えば４行４列）に配列された平面アレイアンテナである。
【0031】
受信アンテナ２２は、例えば、基板上に複数のアンテナ素子がアレイ状（例えば４行４列）に配列された平面アレイアンテナである。
【0032】
送信アンテナ２１と受信アンテナ２２とは、対象物１００を配置可能な対象空間２００を挟んで、互いに対向して配置されている。
【0033】
送信部１１から送信アンテナ２１に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の送信信号ＳＧ１が入力されると、送信アンテナ２１は準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を対象空間２００に送信する。本実施形態では、送信部１１は、例えば２４ＧＨｚ帯（２４．０ＧＨｚ～２４．２５ＧＨｚ）の電波を送信アンテナ２１から送信させる。対象空間２００に対象物１００が配置されていない第１状態では、送信アンテナ２１から送信された電波は、対象空間２００を通過して受信アンテナ２２によって受信される。また、対象空間２００に対象物１００が配置されている第２状態では、送信アンテナ２１から対象空間２００に送信された電波は、対象空間２００に配置された対象物１００を透過して受信アンテナ２２によって受信される。
【0034】
送信アンテナ２１から送信され、対象空間２００又は対象空間２００に配置された対象物１００を通過した電波が受信アンテナ２２によって受信されると、受信アンテナ２２は、受信アンテナ２２が受信した電波を電気信号に変換して受信信号ＳＧ２を出力する。
【0035】
送信部１１は、送信アンテナ２１に送信信号ＳＧ１を出力し、送信アンテナ２１が備える複数のアンテナ素子と接地導体との間に電流を流すことによって、送信アンテナ２１から対象空間２００を介して受信アンテナ２２へ準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。より詳細には、送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が、図２に示すように、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで所定のチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式（ＦＭＣＷ方式）で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。ここにおいて、送信部１１は、設定部３８から入力される設定値に基づいてチャープ時間を決定し、周波数が第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまでチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。なお、図２は、送信部１１が出力する送信信号ＳＧ１の周波数、受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２の周波数、及び中間波の信号強度の時間変化を示している。
【0036】
ミキサ部１２は、送信部１１が出力する送信信号ＳＧ１と、受信アンテナ２２が出力する受信信号ＳＧ２とを混合して中間波、つまり中間周波数の信号ＳＧ３を生成する。具体的には、ミキサ部１２は、受信信号ＳＧ２の周波数ｆｒと、送信信号ＳＧ１の周波数ｆｔとの差の信号を中間波として出力する。なお、ミキサ部１２は、送信信号ＳＧ１の周波数ｆｔと受信信号ＳＧ２の周波数ｆｒととの和（ｆｔ＋ｆｒ）の信号と、送信信号ＳＧ１の周波数ｆｔと受信信号ＳＧ２の周波数ｆｒとの差（ｆｔ－ｆｒ）の信号とを出力するが、フィルタ１３によって周波数の差（ｆｔ－ｆｒ）の信号のみがサンプリング部１４に出力される。すなわち、サンプリング部１４には、送信信号ＳＧ１の周波数ｆｔと受信信号ＳＧ２の周波数ｆｒとの差信号である、中間周波数の信号ＳＧ３が入力される。
【0037】
ここにおいて、数ｍ先にある物体を検知するためのレーダ装置では、送信アンテナ２１から物体まで電波が伝搬した後、物体で反射された電波が受信アンテナ２２まで伝搬するため、送信信号ＳＧ１と受信信号ＳＧ２との間の遅延時間は、物体までの距離に応じた遅延時間となる。このようなレーダ装置に比べて、本実施形態の検査システム１では、送信アンテナ２１と受信アンテナ２２との間で電波が伝搬する距離が短くなるため、送信信号ＳＧ１と受信信号ＳＧ２との間の遅延時間が短くなる。よって、送信信号ＳＧ１の周波数ｆｔと受信信号ＳＧ２の周波数ｆｒとの差が小さくなり、中間周波数の信号ＳＧ３の周波数が低くなる。
【0038】
サンプリング部１４は、ミキサ部１２の出力を所定のサンプリング周期でサンプリングする。さらに言えば、サンプリング部１４は、第１状態及び第２状態の各々において、ミキサ部１２から入力される中間周波数の信号ＳＧ３を、所定のサンプリング周期でサンプリングしたデータを演算装置３０に出力する。上述のように、チャープ時間ｔｃは中間波（つまり中間周波数の信号ＳＧ３）を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間に設定されているので、サンプリング部１４は、第１状態及び第２状態の各々で、中間周波数の信号ＳＧ３の少なくとも１周期ＴＩＦ分のデータをサンプリングすることができる。したがって、送信信号ＳＧ１と受信信号ＳＧ２との間の遅延時間が短いために、中間波の周波数が低い場合でも、サンプリング部１４が、中間波の１周期ＴＩＦ以上のデータをサンプリングすることができる。
【0039】
演算装置３０は、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ等で実現される。
【0040】
演算装置３０は、処理部３１と、記憶部３２と、表示部３３と、操作部３７と、を備える。
【0041】
記憶部３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含む。記憶部３２は、例えば、第１状態及び第２状態の各々で、サンプリング部１４が中間周波数の信号ＳＧ３をサンプリングした複数個のデータを記憶する。また、記憶部３２は、後述する第１演算部３４の算出対象と対象物１００の検査対象量との関係を予め求めた検量線のデータを記憶する。本実施形態では、第１演算部３４の算出対象が対象物１００の比誘電率であり、検査対象量が対象物１００に含まれる水分の含水率（例えば対象物１００の重量に対する水分の重量パーセント）である。したがって、記憶部３２は、対象物１００の比誘電率と対象物１００の含水率との関係を予め求めた検量線のデータを記憶する。
【0042】
表示部３３は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置である。表示部３３は、例えば、演算部３９での演算結果を表示するために用いられる。
【0043】
操作部３７は、ユーザの操作を受け付ける機能を有している。操作部３７は、例えば、マウス等のポインティングデバイス、キーボード、若しくはメカニカルなスイッチ、又はこれらの組み合わせにて実現される。なお、操作部３７は、ユーザが発した音声を音声認識処理で入力情報に変換することによって、音声による操作命令を入力情報として受け付けるように構成されていてもよい。
【0044】
処理部３１は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを主構成とする。コンピュータシステムのメモリ又は記憶部３２に記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、処理部３１の機能が実現される。プログラムは、メモリ又は記憶部３２に記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【0045】
処理部３１は、例えば、演算部３９、出力部３６、及び設定部３８の機能を有している。また、演算部３９は、第１演算部３４と、第２演算部３５の機能を含んでいる。なお、演算部３９（第１演算部３４及び第２演算部３５）、出力部３６、及び設定部３８は、処理部３１によって実現される機能を示しているに過ぎず、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。
【0046】
設定部３８は、送信部１１が送信信号ＳＧ１を周波数連続変調方式で変調するチャープ時間ｔｃを設定する。設定部３８は、中間波を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間となるようにチャープ時間ｔｃを設定し、チャープ時間ｔｃの設定値を送信部１１に出力する。これにより、送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで、設定部３８によって設定されたチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。
【0047】
第１演算部３４は、第１算出処理と、第２算出処理との少なくとも一方を行う。第１算出処理は、第１状態でミキサ部１２が生成した中間波と、第２状態でミキサ部１２が生成した中間波との間での、位相及び振幅の変化、又は、位相の変化に基づいて対象物１００の比誘電率を算出する処理である。第２算出処理は、第１状態でミキサ部１２が生成した中間波と、第２状態でミキサ部１２が生成した中間波との間での、位相及び振幅の変化に基づいて対象物１００の誘電正接を算出する処理である。第１状態は、対象物１００が対象空間２００に不存在の状態である。第２状態は、対象物１００が対象空間２００に存在している状態である。第２演算部３５は、第１演算部３４の算出結果（比誘電率及び誘電正接の少なくとも一方の算出結果）に基づいて対象物１００の組成に関連する検査対象量を求める。なお、本実施形態では、第１演算部３４が、中間波の位相及び振幅の変化に基づいて対象物１００の誘電正接及び比誘電率を算出し、第２演算部３５が、第１演算部３４による比誘電率の算出結果に基づいて検査対象量を求める場合を例に説明を行う。
【0048】
具体的には、第１演算部３４は、第１状態及び第２状態の各々で、サンプリング部１４がサンプリングした複数個のデータに基づいて中間波の位相及び振幅を算出する。
【0049】
なお、本実施形態では、第１演算部３４が、第１状態でミキサ部１２が生成した中間波と、第２状態でミキサ部１２が生成した中間波との間での位相及び振幅の変化から対象物１００の誘電正接及び比誘電率を算出する。
【0050】
本実施形態では、第１演算部３４は、例えば、第１状態及び第２状態の各々で、チャープの開始時点からチャープ時間ｔｃが経過するまでの間にサンプリング部１４が中間周波数の信号ＳＧ３をサンプリングした複数個のデータをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析することによって、中間周波数の信号ＳＧ３の位相及び振幅を算出する。ここにおいて、チャープ時間ｔｃは、中間波（つまり中間周波数の信号ＳＧ３）の１周期ＴＩＦ以上に設定されている。これにより、サンプリング部１４は、中間周波数の信号ＳＧ３の１周期ＴＩＦ分以上のデータをサンプリングすることができ、第１演算部３４は、中間周波数の信号ＳＧ３の位相及び振幅をより正確に求めることができる。
【0051】
第１演算部３４は、第１状態及び第２状態の各々で中間周波数の信号ＳＧ３の位相及び振幅を算出すると、以下の式（１）～（５）を用いて対象物１００の誘電正接tanδを算出した後、式（６）を用いて対象物１００の比誘電率εｒを算出する。ここで、第１状態での中間波の位相をθ１、振幅をＬ１とし、第２状態での中間波の位相をθ２、振幅をＬ２とする。また、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数をｆ１［Ｈｚ］、周波数ｆ１での電波の波長をλ１［ｍ］、対象物１００の内部で電波が進行する距離（つまり、対象物１００の厚さ）をｔ１［ｍ］とする。なお、周波数ｆ１は、ＦＭＣＷ方式で周波数を変化させる周波数範囲の中央値である。
【0052】
このとき、第１状態での中間波と第２状態での中間波との間での位相の変化量Δθ及び振幅の変化量ｄＬは、下記の式（１）（２）となる。
【0053】
Δθ＝θ２－θ１ （１）
ｄＬ＝Ｌ２－Ｌ１ （２)
そして、変数ａ，ｂを下記の式（３）（４）のように定義すると、対象物１００の誘電正接は下記の式（５）を用いて求めることができる。
ｄＬ＝Ｌ２－Ｌ１ （２)
そして、変数ａ，ｂを下記の式（３）（４）のように定義すると、対象物１００の誘電正接は下記の式（５）を用いて求めることができる。
【0054】
【数1】
【0055】
【数2】
【0056】
【数3】
【0057】
第１演算部３４は、対象物１００の誘電正接ｔａｎδを求めると、下記の式（６）を用いて対象物１００の比誘電率εｒを求める。
【0058】
【数4】
【0059】
第１演算部３４が、対象物１００の比誘電率εｒを算出すると、第２演算部３５が、対象物１００の比誘電率εｒと含水率との関係を表す検量線と、比誘電率εｒの算出結果とに基づいて、対象物１００の含水率を算出する。なお、第２演算部３５は、第１演算部３４の算出対象と検査対象量との関係を予め求めた検量線と、第１演算部３４の算出結果とに基づいて検査対象量を求めている。本実施形態では、第１演算部３４の算出対象が対象物１００の比誘電率εｒ、検査対象量が対象物１００の含水率である。したがって、第２演算部３５は、対象物１００の比誘電率εｒと含水率との関係を予め求めた検量線と、第１演算部３４による比誘電率εｒの算出結果とに基づいて含水率を求めている。図３は、対象物１００の比誘電率εｒと含水率との関係を表す検量線の一例を示す。検量線は、例えば、複数の対象物１００の含水率及び比誘電率εｒを測定して得た複数点の測定データを補間することによって求められる。第２演算部３５は、例えば、比誘電率εｒの算出結果を検量線に当てはめることによって、対象物１００の含水率を求めることができる。なお、第２演算部３５は、複数の対象物１００の含水率及び比誘電率εｒを測定して得た複数点の測定データをもとに、比誘電率εｒから含水率を求める関係式を求めておき、この関係式に比誘電率εｒの算出結果を入力することで含水率を算出してもよい。
【0060】
出力部３６は、第２演算部３５によって対象物１００の含水率が求められると、含水率の演算結果を表示部３３に出力し、表示部３３に含水率の演算結果を表示させる。
【0061】
従来、試料の含水率を測定する場合、カールフィッシャー滴定法のような化学反応を利用して試料中の水分を定量する方法があるが、このような方法は測定に手間がかかっていた。それに対して、本実施形態の検査システム１では、対象物１００が配置されていない対象空間２００に電波を送信した場合の中間波と、対象空間２００に配置された対象物１００に電波を送信した場合の中間波との間で位相及び振幅の変化を求め、位相及び振幅の変化から誘電正接及び比誘電率を算出し、検査対象量（本実施形態では含水率）を求めているので、測定の手間を軽減できるという利点がある。
【0062】
さらに、本実施形態では、設定部３８が、チャープ時間ｔｃを、中間波を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間に設定しているので、チャープ時間ｔｃが中間波の１周期ＴＩＦ未満である場合に比べ、第１演算部３４は、第１状態及び第２状態の各々で、中間波の位相及び振幅をより精度よく算出することができる。したがって、第１演算部３４が対象物１００の比誘電率をより精度よく算出することができ、第２演算部３５が対象物１００の検査対象量をより精度よく求めることができる。
【0063】
なお、設定部３８は、チャープ時間ｔｃを中間波の２周期分以上の時間に設定してもよく、第１演算部３４は、第１状態及び第２状態の各々で、中間波の位相及び振幅をより精度よく算出することができる。
【0064】
ここにおいて、チャープ時間ｔｃにおける中間波の波数をｎ、チャープ時間ｔｃにおけるサンプリング数をＮｓとすると、サンプリング部１４は、角度（ｎ×３６０÷Ｎｓ）ごとに１個のデータをサンプリングすることができる。したがって、設定部３８は、角度（ｎ×３６０÷Ｎｓ）が１以下となるような波数ｎの中間波がチャープ時間ｔｃに現れるように、チャープ時間ｔｃを設定すればよい。
【0065】
例えば、サンプリング部１４がチャープ時間ｔｃにおけるサンプリング数を１０２４とした場合、チャープ時間ｔｃにおける中間波の波数が２．８４以下であれば、中間波（中間周波数の信号ＳＧ３）の位相の１度につき１個以上のデータをサンプリングすることができる。したがって、設定部３８は、チャープ時間ｔｃにおける中間波の波数が１以上かつ２．８４以下となるようにチャープ時間ｔｃを設定すればよい。
【0066】
（２．２）動作説明
本実施形態の検査システム１の動作を図４等に基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは、本実施形態の検査システム１を用いて対象物１００の含水率を測定する際の動作の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。
本実施形態の検査システム１の動作を図４等に基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは、本実施形態の検査システム１を用いて対象物１００の含水率を測定する際の動作の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。
【0067】
検査システム１を用いて対象物１００の含水率を測定する際の動作を図４等に基づいて説明する。
【0068】
検査システム１のユーザは、対象空間２００に検査対象の対象物１００を配置していない第１状態で、操作部３７を操作して送信アンテナ２１から電波の送信を開始させる送信開始操作を行う。
【0069】
操作部３７が送信開始操作を受け付けると、処理部３１は、送信信号ＳＧ１の出力を開始する制御指令を送信部１１に出力し、送信部１１が送信信号ＳＧ１の出力を開始する。送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまでチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。本実施形態では、送信部１１は、第１状態及び第２状態の各々において、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数を、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまでチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化させる送信信号ＳＧ１を複数回繰り返し生成する。ここで、送信信号ＳＧ１を所定の回数（例えば３２回）生成する期間を１フレームといい、送信部１１は、第１状態及び第２状態の各々において、例えば１フレームの期間に送信信号ＳＧ１を所定の回数繰り返し生成している。なお、送信部１１は、第１状態及び第２状態の各々において、送信信号ＳＧ１を所定の回数繰り返し生成する１フレームの処理を複数フレーム分行ってもよく、第１状態及び第２状態の各々において送信信号ＳＧ１を生成する回数は適宜変更が可能である。
【0070】
送信部１１が送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力すると、送信アンテナ２１から対象空間２００に向けて電波が送信され（ステップＳＴ１）、対象空間２００を通過した電波が受信アンテナ２２によって受信される。このとき、ミキサ部１２が、送信信号ＳＧ１と、受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２とを混合して中間波、つまり中間周波数の信号ＳＧ３を生成する（ステップＳＴ２）。送信部１１は、送信信号ＳＧ１の出力開始からチャープ時間ｔｃが経過するまで、送信信号ＳＧ１の周波数を第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで連続的に増加させており、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで連続的に増加する。また、送信信号ＳＧ１の出力開始からチャープ時間ｔｃが経過するまでの間、サンプリング部１４はミキサ部１２からフィルタ１３を介して入力される信号ＳＧ３を所定のサンプリング周期でサンプリングし、信号ＳＧ３をサンプリングしたデータを処理部３１に出力する。処理部３１は、サンプリング部１４から信号ＳＧ３をサンプリングしたデータが入力されると、このデータを記憶部３２に保存する。１フレームの時間内に送信信号ＳＧ１が所定の回数生成されるので、記憶部３２には、第１状態において、送信信号ＳＧ１の出力開始からチャープ時間ｔｃが経過するまでの間に生成された中間周波数の信号ＳＧ３を所定のサンプリング周期でサンプリングした複数個のデータが記憶される。
【0071】
送信部１１は、第１状態での測定開始から１フレームの時間が経過したか否かを判断し（ステップＳＴ３）、１フレームの時間が経過していない場合（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、ステップＳＴ１に戻り、周波数を変化させて電波の送信を継続する。
【0072】
第１状態での測定開始から１フレームの時間が経過すると（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、送信部１１は送信信号ＳＧ１の出力を停止し、１フレームの測定の終了を示す送信終了信号を処理部３１に出力する。処理部３１は、送信部１１から送信終了信号を受信すると、第１状態での測定が終了したことを示す表示画面を表示部３３に表示させる。
【0073】
検査システム１のユーザが、表示部３３の表示画面に基づいて第１状態での測定が終了したことを確認すると、対象空間２００に対象物１００を配置する。その後、ユーザは、操作部３７を操作して送信アンテナ２１から電波の送信を開始させる送信開始操作を行う。
【0074】
操作部３７が送信開始操作を受け付けると、処理部３１は、送信信号ＳＧ１の出力を開始する制御指令を送信部１１に出力し、送信部１１が送信信号ＳＧ１の出力を開始する。送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまでチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。これにより、送信アンテナ２１から対象空間２００に向けて電波が送信され（ステップＳＴ４）、対象空間２００に配置された対象物１００を透過した電波が受信アンテナ２２によって受信される。このとき、ミキサ部１２が、送信信号ＳＧ１と、受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２とを混合して中間波、つまり中間周波数の信号ＳＧ３を生成する（ステップＳＴ５）。送信部１１は、送信信号ＳＧ１の出力開始からチャープ時間ｔｃが経過するまで、送信信号ＳＧ１の周波数を第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで連続的に増加させており、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで連続的に増加する。また、送信信号ＳＧ１の出力開始からチャープ時間ｔｃが経過するまでの間、サンプリング部１４はミキサ部１２からフィルタ１３を介して入力される信号ＳＧ３を所定のサンプリング周期でサンプリングし、信号ＳＧ３をサンプリングしたデータを処理部３１に出力する。処理部３１は、サンプリング部１４から信号ＳＧ３をサンプリングしたデータが入力されると、このデータを記憶部３２に保存する。１フレームの時間内に送信信号ＳＧ１が所定の回数生成されるので、記憶部３２には、第２状態において、送信信号ＳＧ１の出力開始からチャープ時間ｔｃが経過するまでの間に生成された中間周波数の信号ＳＧ３を所定のサンプリング周期でサンプリングした複数個のデータが、送信信号ＳＧ１を生成した回数分記憶される。
【0075】
送信部１１は、第２状態での測定開始から１フレームの時間が経過したか否かを判断し（ステップＳＴ６）、１フレームの時間が経過していない場合（ステップＳＴ６：Ｎｏ）、ステップＳＴ４に戻り、周波数を変化させて電波の送信を継続する。
【0076】
第２状態での測定開始から１フレームの時間が経過すると（ステップＳＴ６：Ｙｅｓ）、送信部１１は、送信信号ＳＧ１の出力を停止し、電波の送信終了を示す送信終了信号を処理部３１に出力する。処理部３１は、送信部１１から送信終了信号を受信すると、第２状態での測定が終了したと判断し、第１演算部３４に対象物１００の比誘電率εｒを算出する第１演算処理を実行させる。
【0077】
第１演算部３４は、第１状態において１フレームの時間が経過する間に中間周波数の信号ＳＧ３をサンプリングした複数個のデータを平均化処理してノイズを低減した後、ＦＦＴ解析することによって、第１状態での中間波の位相及び振幅を算出する。また、第１演算部３４は、第２状態において１フレームの時間が経過する間に中間周波数の信号ＳＧ３をサンプリングした複数個のデータを平均化処理してノイズを低減した後、ＦＦＴ解析することによって、第２状態での中間波の位相及び振幅を算出する。そして、第１演算部３４は、上述した式（１）～（６）を用いて、対象物１００の比誘電率εｒ及び誘電正接ｔａｎδを算出する（ステップＳＴ７）。
【0078】
第１演算処理が終了すると、第２演算部３５が、第１演算処理で算出された比誘電率εｒを、記憶部３２に保存された検量線に当てはめて、対象物１００の含水率を求める（ステップＳＴ８）。
【0079】
第２演算処理が終了すると、出力部３６が、対象物１００の含水率の演算結果を表示部３３に出力し（ステップＳＴ９）、表示部３３が対象物１００の含水率の演算結果を表示画面に表示する。これにより、検査システム１のユーザは、表示部３３の表示画面をもとに対象物１００の含水率の演算結果を確認することができる。
【0080】
（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、検査システム１と同様の機能は、検査システム１が行う検査方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る検査方法は、検査システム１の検査方法であり、演算処理と、を含む。検査システム１は、送信部１１と、受信アンテナ２２と、ミキサ部１２と、を備える。送信部１１は、送信アンテナ２１に送信信号ＳＧ１を出力することによって、送信アンテナ２１から、対象物１００を配置可能な対象空間２００に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信されて対象空間２００又は対象空間２００に配置された対象物１００を通過した電波を受信する。ミキサ部１２は、送信信号ＳＧ１と受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２とに基づいて中間波を生成する。演算処理では、ミキサ部１２の出力に基づいて対象物１００の組成に関連する検査対象量を求める。送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで所定のチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。設定処理では、チャープ時間ｔｃを、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。一態様に係る（コンピュータ）プログラムは、コンピュータシステムに、上記の第１演算処理と、第２演算処理とを実行させるためのプログラムである。
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、検査システム１と同様の機能は、検査システム１が行う検査方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る検査方法は、検査システム１の検査方法であり、演算処理と、を含む。検査システム１は、送信部１１と、受信アンテナ２２と、ミキサ部１２と、を備える。送信部１１は、送信アンテナ２１に送信信号ＳＧ１を出力することによって、送信アンテナ２１から、対象物１００を配置可能な対象空間２００に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。受信アンテナ２２は、送信アンテナ２１から送信されて対象空間２００又は対象空間２００に配置された対象物１００を通過した電波を受信する。ミキサ部１２は、送信信号ＳＧ１と受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２とに基づいて中間波を生成する。演算処理では、ミキサ部１２の出力に基づいて対象物１００の組成に関連する検査対象量を求める。送信部１１は、送信アンテナ２１から送信される電波の周波数が、第１周波数ｆａから第２周波数ｆｂまで所定のチャープ時間ｔｃをかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号ＳＧ１を送信アンテナ２１に出力する。設定処理では、チャープ時間ｔｃを、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。一態様に係る（コンピュータ）プログラムは、コンピュータシステムに、上記の第１演算処理と、第２演算処理とを実行させるためのプログラムである。
【0081】
以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
【0082】
本開示における検査システム１又は検査方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における検査システム１又は検査方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１又は複数の電子回路で構成される。
【0083】
上記の実施形態では、検査システム１が、レーダモジュール１０と、演算装置３０とに分かれているが、レーダモジュール１０と、演算装置３０とが１つの筐体内に集約されていてもよい。つまり、検査システム１における複数の機能は、複数の筐体に分散して設けられていてもよいし、１つの筐体内に集約されていてもよい。
【0084】
また、検査システム１の少なくとも一部の機能、例えば、演算装置３０の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。
【0085】
（３．１）変形例１
図５は、変形例１の検査システム１の概略的なシステム構成図である。変形例１の検査システム１は、設定部３８に代えて、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む設定部４０を備える点で上記実施形態と相違する。変形例１では、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む設定部４０が、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する設定部として機能する。なお、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２以外の構成は上記実施形態と同様であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図５は、変形例１の検査システム１の概略的なシステム構成図である。変形例１の検査システム１は、設定部３８に代えて、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む設定部４０を備える点で上記実施形態と相違する。変形例１では、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む設定部４０が、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する設定部として機能する。なお、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２以外の構成は上記実施形態と同様であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0086】
第１位相調整部４１は、送信部１１から出力されて送信アンテナ２１に入力される送信信号の位相を調整する。第１位相調整部４１は、送信部１１が出力した送信信号ＳＧ１の位相を遅延させた送信信号ＳＧ１Ａを送信アンテナ２１に出力することによって、送信アンテナ２１から電波を送信させる。第１位相調整部４１は、例えば、入力信号（送信信号ＳＧ１）に対して一定の角度でシフトした位相信号（送信信号ＳＧ１Ａ）を出力するフェイズシフタで実現される。なお、レーダモジュール１０と送信アンテナ２１との間を接続するケーブルの長さが、位相遅れを発生させる程度の長さ（例えば１～３ｍ程度）である場合、このケーブル自体で第１位相調整部４１を実現してもよい。
【0087】
第２位相調整部４２は、受信アンテナ２２から出力される受信信号の位相を調整する。第２位相調整部４２は、受信アンテナ２２から出力される受信信号ＳＧ２の位相を遅延させた受信信号ＳＧ２Ａをミキサ部１２に出力する。第１位相調整部４１は、例えば、入力信号（送信信号ＳＧ１）に対して一定の角度でシフトした位相信号（送信信号ＳＧ１Ａ）を出力するフェイズシフタで実現される。なお、受信アンテナ２２とレーダモジュール１０との間を接続するケーブルの長さが、位相遅れを発生させる程度の長さ（例えば１～３ｍ程度）である場合、このケーブル自体で第２位相調整部４２を実現してもよい。
【0088】
変形例１の検査システム１は第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む設定部４０を備えているので、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を備えていない場合の受信信号ＳＧ２に比べて、受信信号ＳＧ２Ａの位相を遅らせることができる。したがって、変形例１では、図６に示すように、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を備えていない場合の中間周波数の信号ＳＧ３に比べて、ミキサ部１２が出力する中間周波数の信号ＳＧ３Ａの周波数を高くできる。したがって、チャープ時間ｔｃが同じであれば、チャープ時間ｔｃ内に現れる中間波の波数を増やすことができる。つまり、変形例１の検査システム１は、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を備えることによって、チャープ時間ｔｃを中間波の１周期ＴＩＦ以上の時間に設定することができる。言い換えると、変形例１の検査システム１では、チャープ時間ｔｃを中間波の１周期ＴＩＦ以上の時間に設定する機能部が、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む。
【0089】
ここで、第１位相調整部４１は、チャープ時間ｔｃが中間波を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間となるように、送信部１１から出力されて送信アンテナ２１に入力される送信信号の位相を調整する（図６参照）。また、第２位相調整部４２は、チャープ時間ｔｃが中間波を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間となるように、受信アンテナ２２から出力される受信信号の位相を調整する（図６参照）。
【0090】
このように、変形例１の検査システム１は、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を備えることで、チャープ時間ｔｃを、中間波を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間とすることができ、チャープ時間ｔｃが中間波の１周期ＴＩＦ未満である場合に比べ、第１演算部３４は、第１状態及び第２状態の各々で、中間波の位相及び振幅をより精度よく算出することができる。したがって、第１演算部３４が対象物１００の比誘電率及び誘電正接をより精度よく算出することができ、第２演算部３５が対象物１００の検査対象量をより精度よく求めることができるので、検査対象量の測定精度を向上させることができる。
【0091】
なお、検査システム１は、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２の両方を備える必要は無く、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２のいずれか一方のみを備えていてもよい。
【0092】
また、変形例１の検査システム１において、上記実施形態で説明した設定部３８を更に備えてもよく、第１位相調整部４１及び第２位相調整部４２を含む設定部４０と、上記実施形態で説明した設定部３８との両方で、チャープ時間ｔｃを、中間波を１周期ＴＩＦ以上生成可能な時間に設定することができる。
【0093】
（３．２）その他の変形例
上記の実施形態において、設定部３８は、中間波の１周期ＴＩＦにおいてサンプリング部１４がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、チャープ時間ｔｃを設定してもよい。これにより、サンプリング部１４は、中間波（中間周波数の信号ＳＧ３）の位相の１度につき１個以上のデータをサンプリングできるから、第１演算部３４はチャープ時間ｔｃにおいてサンプリング部１４がサンプリングした複数個のデータに基づいて中間波の位相及び振幅をより高精度に算出することができる。
上記の実施形態において、設定部３８は、中間波の１周期ＴＩＦにおいてサンプリング部１４がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、チャープ時間ｔｃを設定してもよい。これにより、サンプリング部１４は、中間波（中間周波数の信号ＳＧ３）の位相の１度につき１個以上のデータをサンプリングできるから、第１演算部３４はチャープ時間ｔｃにおいてサンプリング部１４がサンプリングした複数個のデータに基づいて中間波の位相及び振幅をより高精度に算出することができる。
【0094】
上記の実施形態では、演算装置３０が設定部３８を備えているが、チャープ時間を設定するための設定部３８はレーダモジュール１０に設けられていてもよい。
【0095】
また、サンプリング部１４は、中間波の１周期ＴＩＦにおいてサンプリング部１４がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、チャープ時間ｔｃにおけるサンプリング数を設定してもよい。例えば、チャープ時間ｔｃにおける中間波の波数をｎとすると、サンプリング部１４は、チャープ時間ｔｃにおけるサンプリング数Ｎｓを（ｎ×３６０）以上に設定すればよく、中間波（中間周波数の信号ＳＧ３）の位相の１度につき１個以上のデータをサンプリングすることができるので、中間波の位相及び振幅をより高精度に算出することができる。
【0096】
上記の実施形態では、検査システム１の対象物１００が食品であり、検査対象量として含水率を測定しているが、検査システム１の対象物１００及び検査対象量は適宜変更が可能である。例えば、検査システム１の対象物１００は、農作物等の植物でもよいし、魚及び家畜等の動物でもよいし、クリーム状の化粧品又は医薬品でもよいし、グリース、塗料又は樹脂材料などの工業製品でもよい。また、検査システム１が検査する対象物１００の検査対象量は、対象物１００の含水率に限定されず、対象物１００の比誘電率εｒに基づいて判定可能な含水率以外の物性値でもよい。
【0097】
上記の実施形態では、検査システム１は、第１状態で電波を送受波した後、第２状態で電波を送受波しているが、第２状態で電波を送受波した後に、第１状態で電波を送受波してもよい。
【0098】
また、上記の実施形態では、検査システム１は、第１状態で対象空間２００に電波を送信して中間波の位相及び振幅を求める処理と、第２状態で対象物１００に電波を送信して中間波の位相及び振幅を求める処理とを毎回行っているが、第１状態で対象空間２００に電波を送信して中間波の位相及び振幅を求める処理は毎回行う必要はない。この場合、検査システム１は、第１状態で対象空間２００に電波を送信して中間波の位相及び振幅を求めた結果を記憶部３２に予め保存しておけばよい。そして、検査システム１が対象物１００の検査対象量を測定する場合、検査システム１は、対象物１００が対象空間２００に配置された第２状態で対象物１００に電波を送信して中間波の位相及び振幅をその都度算出する。そして、検査システム１は、対象物１００の検査対象量を測定するごとに算出した第２状態での中間波の位相及び振幅の算出結果と、記憶部３２に予め保存された第１状態での中間波の位相及び振幅の算出結果とを用いて、検査対象量の演算を行えばよい。
【0099】
また、上記の実施形態では、第１演算部３４は、第１状態でミキサ部１２が生成した中間波と、第２状態でミキサ部１２が生成した中間波との間での位相と振幅の両方の変化から対象物１００の比誘電率を算出しているが、位相の変化に基づいて対象物１００の比誘電率を算出してもよい。
【0100】
例えば、第１演算部３４は、誘電正接ｔａｎδ＝０と仮定し、以下の式（７）を用いて簡易的に比誘電率εｒを算出してもよい。第１演算部３４は、式（７）を用いることによって、第１状態での中間波の位相θ１と第２状態での中間波の位相θ２との差Δθ（＝θ２－θ１）に基づいて対象物１００の比誘電率を算出することができる。ここにおいて、送信アンテナ２１から送信される電波の波長をλ１［ｍ］、対象物１００の内部で電波が進行する距離（つまり、対象物１００の厚さ）をｔ１［ｍ］とする。
【0101】
【数5】
【0102】
また、上記の実施形態では、第１演算部３４の算出対象が対象物１００の比誘電率εｒであったが、第１演算部３４の算出対象は対象物１００の誘電正接ｔａｎδであってもよい。この場合、記憶部３２には、第１演算部３４の算出対象である対象物１００の誘電正接ｔａｎδと検査対象量（例えば含水率）との関係を予め求めた検量線のデータを予め記憶していればよい。第１演算部３４は、第１状態でミキサ部１２が生成した中間波と、第２状態でミキサ部１２が生成した中間波との間での位相と振幅の変化から対象物１００の誘電正接ｔａｎδを算出する。具体的には、第１演算部３４は、上述した式（１）～（５）を用いて誘電正接ｔａｎδを算出する。そして、第２演算部３５が、第１演算部３４による誘電正接ｔａｎδの算出結果と、記憶部３２に記憶された検量線のデータとを用いて、対象物１００の検査対象量（例えば含水率）を求めればよい。
【0103】
また、上記の実施形態において、第１演算部３４の算出対象が対象物１００の比誘電率εｒと誘電正接ｔａｎδの両方であってもよい。この場合、記憶部３２には、第１演算部３４の算出対象である対象物１００の比誘電率εｒ及び誘電正接ｔａｎδと、検査対象量（例えば含水率）との関係を予め求めた検量線のデータを予め記憶していればよい。第１演算部３４は、例えば、上述した式（１）～（６）を用いて対象物１００の比誘電率εｒ及び誘電正接ｔａｎδを算出する。そして、第２演算部３５が、第１演算部３４による比誘電率εｒ及び誘電正接ｔａｎδの算出結果と、記憶部３２に記憶された検量線のデータとを用いて、対象物１００の検査対象量（例えば含水率）を求めればよい。
【0104】
また、上記の実施形態において、設定部３８は、中間波の測定結果に基づいてチャープ時間ｔｃを自動的に設定してもよい。例えば、対象物１００の検査対象量を測定する前に、設定部３８がチャープ時間ｔｃを所定のデフォルト値に設定した状態で電波の送受信を行い、第１演算部３４が、サンプリング部１４によってサンプリングされた複数個のデータをＦＦＴ解析して中間波の周波数を求める。そして、設定部３８が、中間波の周波数の算出結果に基づいて、チャープ時間ｔｃが中間波の１周期ＴＩＦ以上の時間となるように、チャープ時間ｔｃを設定する。これにより、検査システム１は、チャープ時間ｔｃが中間波の１周期ＴＩＦ以上の時間に設定された状態で、対象物１００の検査対象量を測定することができる。
【0105】
また、上記の実施形態では、出力部３６が、検査対象量（本実施形態では含水率）の測定結果を表示部３３に表示させているが、例えばスピーカから音声で測定結果を出力してもよいし、測定結果をプリンタに印刷させてもよい。また、出力部３６は、検査対象量の測定結果を外部システム（例えばスマートフォン、タブレット端末などのコンピュータ端末）に送信してもよい。
【0106】
また、上記の実施形態では、検査システム１は、２４ＧＨｚ帯の電波を送信アンテナ２１から送信させているが、送信アンテナ２１から送信する電波の周波数帯は適宜変更可能である。検査システム１は、送信アンテナ２１から準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させればよく、ミリ波レーダで使用される６０ＧＨｚ、７６ＧＨｚ帯、７９ＧＨｚ帯の電波を送信させてもよい。
【0107】
（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
【0108】
第１の態様の検査システムは、送信部（１１）と、受信アンテナ（２２）と、ミキサ部（１２）と、演算部（３９）と、設定部（３８，４０）と、を備える。送信部（１１）は、送信アンテナ（２１）に送信信号を出力することによって、送信アンテナ（２１）から対象物（１００）を配置可能な対象空間（２００）に準ミリ波又はミリ波の周波数帯の電波を送信させる。受信アンテナ（２２）は、送信アンテナ（２１）から送信されて対象空間（２００）又は対象空間（２００）に配置された対象物（１００）を通過した電波を受信する。ミキサ部（１２）は、送信信号と受信アンテナ（２２）から出力される受信信号とに基づいて中間波を生成する。演算部（３９）は、ミキサ部（１２）の出力に基づいて対象物（１００）の組成に関連する検査対象量を求める。送信部（１１）は、送信アンテナ（２１）から送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号を送信アンテナ（２１）に出力する。設定部（３８，４０）は、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。
【0109】
この態様によれば、設定部（３８，４０）が、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定しているので、チャープ時間が中間波の１周期未満である場合に比べ、演算部（３９）は、対象物（１００）が対象空間（２００）に不存在である第１状態と、対象物（１００）が対象空間（２００）に存在している第２状態との間での中間波の変化をより精度よく算出することができる。したがって、演算部（３９）が対象物（１００）の検査対象量をより精度よく求めることができ、検査対象量の測定精度を向上させることができる。
【0110】
第２の態様の検査システム（１）では、第１の態様において、ミキサ部（１２）は、受信信号の周波数と、送信信号の周波数との差の信号を中間波として生成する。
【0111】
この態様によれば、対象物（１００）の組成に関連する検査対象量をより精度よく求めることができる。
【0112】
第３の態様の検査システム（１）は、第１又は第２の態様において、設定部（４０）が、第１位相調整部（４１）及び第２位相調整部（４２）の少なくとも一方を含む。第１位相調整部（４１）は、送信部（１１）から出力されて送信アンテナ（２１）に入力される送信信号の位相を調整する。第２位相調整部（４２）は、受信アンテナ（２２）から出力される受信信号の位相を調整する。
【0113】
この態様によれば、第１位相調整部（４１）及び第２位相調整部（４２）を備えていない場合に比べて、ミキサ部（１２）が出力する中間波の周波数を高くでき、それによって、チャープ時間を中間波の１周期以上の時間に設定することができる。これにより、チャープ時間が中間波の１周期未満である場合に比べ、第１演算部（３４）は、第１状態及び第２状態の各々で、中間波の位相及び振幅をより精度よく算出することができる。
【0114】
第４の態様の検査システム（１）では、第３の態様において、第１位相調整部（４１）は、チャープ時間が中間波を１周期以上生成可能な時間となるように、送信部（１１）から出力されて送信アンテナ（２１）に入力される送信信号の位相を調整する。第２位相調整部（４２）は、チャープ時間が中間波を１周期以上生成可能な時間となるように、受信アンテナ（２２）から出力される受信信号の位相を調整する。
【0115】
この態様によれば、第１位相調整部（４１）及び第２位相調整部（４２）の少なくとも一方を備えることで、チャープ時間を中間波の１周期以上の時間に設定することができる。これにより、チャープ時間が中間波の１周期未満である場合に比べ、第１演算部（３４）は、第１状態及び第２状態の各々で、中間波の位相及び振幅をより精度よく算出することができる。
【0116】
第５の態様の検査システム（１）は、第１～第４のいずれかの態様において、演算部（３９）が、第１演算部（３４）と、第２演算部（３５）と、を含む。第１演算部（３４）は、第１算出処理と、第２算出処理との少なくとも一方を行う。第１算出処理は、第１状態でミキサ部（１２）が生成した中間波と、第２状態でミキサ部（１２）が生成した中間波との間での、位相及び振幅の変化、又は、位相の変化に基づいて対象物（１００）の比誘電率を算出する処理である。第２算出処理は、第１状態でミキサ部（１２）が生成した中間波と、第２状態でミキサ部（１２）が生成した中間波との間での、位相及び振幅の変化に基づいて対象物（１００）の誘電正接を算出する処理である。第１状態は、対象物（１００）が対象空間（２００）に不存在の状態である。第２状態は、対象物（１００）が対象空間（２００）に存在している状態である。第２演算部（３５）は、第１演算部（３４）の算出結果に基づいて対象物（１００）の組成に関連する検査対象量を求める。
【0117】
この態様によれば、第１演算部（３４）が対象物（１００）の比誘電率及び誘電正接の少なくとも一方をより精度よく算出することができ、第２演算部（３５）が対象物（１００）の検査対象量をより精度よく求めることができるので、検査対象量の測定精度を向上させることができる。
【0118】
第６の態様の検査システム（１）は、第５の態様において、ミキサ部（１２）の出力を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング部（１４）を更に備える。第１演算部（３４）は、第１状態及び第２状態の各々で、サンプリング部（１４）がサンプリングした複数個のデータに基づいて中間波の位相及び振幅を算出する。設定部（３８）が、中間波の１周期においてサンプリング部（１４）がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、チャープ時間を設定する。
【0119】
この態様によれば、サンプリング部（１４）は、中間波の位相の１度につき１個以上のデータをサンプリングすることができ、第１演算部（３４）が、第１状態及び第２状態の各々において、中間波の位相及び振幅をより高精度に算出することができる。
【0120】
第７の態様の検査システム（１）では、第５又は第６の態様において、ミキサ部（１２）の出力を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング部（１４）を更に備える。第１演算部（３４）は、第１状態及び第２状態の各々で、サンプリング部（１４）がサンプリングした複数個のデータに基づいて中間波の位相及び振幅を算出する。サンプリング部（１４）は、中間波の１周期においてサンプリング部（１４）がサンプリングするデータの数が３６０以上となるように、チャープ時間におけるサンプリング数を設定する。
【0121】
この態様によれば、サンプリング部（１４）は、中間波の位相の１度につき１個以上のデータをサンプリングすることができ、第１演算部（３４）が、第１状態及び第２状態の各々において、中間波の位相及び振幅をより高精度に算出することができる。
【0122】
第８の態様の検査システム（１）では、第１～第７のいずれかの態様において、第２演算部（３５）は、第１演算部（３４）の算出対象と検査対象量との関係を予め求めた検量線と、第１演算部（３４）の算出結果とに基づいて、検査対象量を求める。
【0123】
この態様によれば、第１演算部（３４）の算出対象と検査対象量との関係を予め求めた検量線を用いて、対象物（１００）の組成に関連する検査対象量を求めることができる。
【0124】
第９の態様の検査システム（１）では、第１～第８のいずれかの態様において、検査対象量は、対象物（１００）の含水率である。
【0125】
この態様によれば、対象物（１００）の含水率を求めることができる。
【0126】
第１０の態様の検査方法は、送信部（１１）と受信アンテナ（２２）とミキサ部（１２）とを備える検査システムの検査方法である。送信部（１１）は、送信アンテナ（２１）に送信信号を出力することによって、送信アンテナ（２１）から対象物（１００）を配置可能な対象空間（２００）にミリ波の周波数帯の電波を送信させる。受信アンテナ（２２）は、送信アンテナ（２１）から送信されて対象空間（２００）又は対象空間（２００）に配置された対象物（１００）を通過した電波を受信する。ミキサ部（１２）は、送信信号と受信アンテナ（２２）から出力される受信信号とに基づいて中間波を生成する。検査方法は、演算処理と、設定処理と、を含む。演算処理では、ミキサ部（１２）の出力に基づいて対象物（１００）の組成に関連する検査対象量を求める。送信部（１１）は、送信アンテナ（２１）から送信される電波の周波数が、第１周波数から第２周波数まで所定のチャープ時間をかけて連続的に変化するように周波数連続変調方式で変調した送信信号を送信アンテナ（２１）に出力する。設定処理では、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定する。
【0127】
この態様によれば、設定処理によって、チャープ時間を、中間波を１周期以上生成可能な時間に設定しているので、チャープ時間が中間波の１周期未満である場合に比べ、演算処理により、対象物（１００）が対象空間（２００）に不存在である第１状態と、対象物（１００）が対象空間（２００）に存在している第２状態との間で、中間波の変化をより精度よく算出することができる。したがって、演算処理により対象物（１００）の検査対象量をより精度よく求めることができ、検査対象量の測定精度を向上させることができる。
【0128】
上記態様に限らず、上記実施形態に係る検査システム（１）の種々の構成（変形例を含む）は、検査システム（１）の制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。
【0129】
第２～第９の態様に係る構成については、検査システム（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【0130】
１ 検査システム
１１ 送信部
１２ ミキサ部
１４ サンプリング部
２１ 送信アンテナ
２２ 受信アンテナ
３４ 第１演算部
３５ 第２演算部
３８，４０ 設定部
３９ 演算部
４１ 第１位相調整部
４２ 第２位相調整部
１００ 対象物
２００ 対象空間
１１ 送信部
１２ ミキサ部
１４ サンプリング部
２１ 送信アンテナ
２２ 受信アンテナ
３４ 第１演算部
３５ 第２演算部
３８，４０ 設定部
３９ 演算部
４１ 第１位相調整部
４２ 第２位相調整部
１００ 対象物
２００ 対象空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】