CN100458424C - 克重测定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种廉价且易于操作的克重测定法和克重仪，具备：介质谐振器(1)，仅被配置在样品(10)的一面侧；防护容器(4)，除了该样品测定面，实质覆盖介质谐振器；微波用激励装置(6、2a)，在介质谐振器中产生电场矢量；检测装置(8、2b)，检测出介质谐振器的透过能量或反射能量；存储装置(12)，存储表示变更介电常数和密度一定、且克重已知的标准样品的克重，根据各个克重所对应的、由介质谐振器在一定条件下测得的谐振频率移位量作成的克重所对应的谐振频率移位量的校准曲线；以及数据处理装置(14)，根据介电常数和密度与标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量的测定结果和校准曲线，求出该测定对象样品的克重。

Description

克重测定方法及装置

技术领域

本发明，涉及利用微波的谐振，对以纸、无纺布、膜片为首的薄片状物质的厚度或克重(每1m²的质量)进行测定的方法和装置。

背景技术

薄片(sheet)状物质、例如纸或膜片(film)，其厚度和克重在产品品质上是最为重要的参数之一，在制造工序中，对厚度、或克重(特别在纸的情况下)进行在线测量是必不可缺的。

目前，作为在纸的制造工序中在线测量克重的方法，一般都是使用β线。特别是，主要使用氪85。β线是放射线的一种，是由放射性同位素的β衰变产生的带电粒子。β线，被照射到样品的一个面上，并且检测出另一个面上穿过来的量。照射到样品的一个面上的β线，在穿透样品的途中，会激励构成样品的原子的状态或者使其电离，β线自身也会在因损失运动能量等而能量受损的状态下，穿透到另一个面。该能量损失的量，由构成样品的物质特性(吸收系数)和量(厚度和克重等)决定。其关系可以用(3)式来表示。

I＝I₀exp(-μρχ)    (3)

其中，I₀：照射的放射线强度

I：穿透后的放射线强度

μ：由放射线的能量和样品决定的吸收系数

ρ：样品的密度

χ：穿透物质的厚度。

此外，如果用b表示克重，则b＝ρ·χ，因此(3)式就变为(4)式。

I＝I₀exp(-μb)       (4)

也就是说，如果利用克重已知的标准样品，事先对每个作为测定对象的样品作出校准曲线(calibration curve)的话，就可以通过计算求得对每个样品决定的吸收系数μ。这样，在作业时，通过对所照射的放射线强度I₀和穿透以后的放射线强度I进行测定，就可以用(4)式求出样品的克重。如此一来，虽然这种方法需要事先求出对象样品的吸收系数，但克重可以在作业中以在线的状态瞬时算出，因此抄纸机(paper machine)的在线控制得以实施。

【专利文献1】特开平10-325811号公报

但是，由于β线本身是放射线，因此在克重测定中采用β线的方法的情况下，势必会影响到人体。因而操作起来并不容易。此外，万一发生突发情况，还会有可能危及操作员。

发明内容

本发明的目的是：提供一种廉价且易于操作的克重测定方法和克重仪。

本发明的克重测定方法的一个方面，包含以下的步骤来求出测定对象样品的克重。

(步骤1)将仅被配置在薄片状的样品的一面侧的介质谐振器的样品测定面，以一定条件配置在克重已知的标准样品上，将该标准样品的介电常数和密度保持固定并使克重改变，测定各个克重所对应的该介质谐振器的谐振频率移位量，取得表示克重所对应的谐振频率移位量的校准曲线。

(步骤2)对介电常数和密度与标准样品相等、且克重未知的测定对象样品，按照所述一定的条件，通过所述介质谐振器，测定谐振频率移位量。

(步骤3)根据其测定值和所述校准曲线，求出测定对象样品的克重。

这里，所谓谐振频率移位量是指，没有样品(标准样品或测定对象样品)的情况和有样品的情况下的谐振频率之差，

包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，使用被如下配置的测定装置，即具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

根据所述多个介质谐振器的输出之差，求出样品的电介质各向异性，同时，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述校准曲线，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述校准曲线，来计算测定对象样品的克重。

本发明的克重测定方法的另一个方面，将仅被配置在样品的一面侧的介质谐振器的样品测定面，以一定条件配置在克重b已知的标准样品上，并测定谐振频率移位量Δf来计算出以下的常数A，对介电常数和密度与标准样品相等的测定对象样品，按照所述一定的条件，通过所述介质谐振器，测定谐振频率移位量Δf，并依照下式(5)计算该测定对象样品的克重b，

Δf＝A·b          (5)

其中，Δf＝f₀-f_s

f₀：没有样品(标准样品或测定对象样品)的情况下的谐振频率，

f_s：有样品(标准样品或测定对象样品)的情况下的谐振频率，

其中，包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，使用被如下配置的测定装置，即具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

根据所述多个介质谐振器的输出之差，求出样品的电介质各向异性，同时，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述常数A，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述常数A，来计算测定对象样品的克重。

用介质谐振器测定谐振频率移位量Δf的一定的条件，一种形式是使介质谐振器的样品测定面与样品接触来进行测定；另一种形式是使介质谐振器的样品测定面与样品离开一定距离来进行测定。

可以根据没有样品的情况下的谐振峰值电平、与有样品的情况下的谐振峰值电平之差，求出样品的水分含有量或水分含有率。

图1表示本发明的克重测定装置。

其一个方面中，具备：介质谐振器1，仅被配置在样品10的一面侧；防护容器4，实质覆盖介质谐振器1，除了其样品测定面；微波用激励装置6、2a，使介质谐振器1产生电场矢量；检测装置8、2b，检测出介质谐振器1的透过能量或反射能量；存储装置，存储表示克重所对应的谐振频率移位量的校准曲线，该校准曲线通过变更介电常数和密度一定、且克重已知的标准样品的克重，并根据各个克重所对应的、由介质谐振器1在一定条件下测得的谐振频率移位量作成；数据处理装置14，根据介电常数和密度与标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量的测定结果、和校准曲线，求出该测定对象样品的克重，

包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，被配置为具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

通过令所述数据处理装置，还具有根据这些介质谐振器的输出之差求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述校准曲线，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述校准曲线，来计算测定对象样品的克重。

微波用激励装置包括：微波振荡器6和天线2a；检测装置包括：检波器8和天线2b。

本发明的克重测定装置的另一方面中，虽然在具有介质谐振器1、防护容器4、微波用激励装置6、2a、以及检测装置8、2b这一点上，与上述的一方面相同，但存储装置12中，存储有下式(6)的常数A，该常数A通过变更介电常数和密度一定、且克重b已知的标准样品的克重，并根据各个克重所对应的、由介质谐振器1在一定条件下测得的谐振频率移位量Δf求出；数据处理装置14中，根据介电常数和密度与标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量Δf的测定结果、和存储装置12中存储的常数A，基于下式(6)，算出该测定对象样品的克重b，

包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，被配置为具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

通过令所述数据处理装置，还具有根据这些介质谐振器的输出之差求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述常数A，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述常数A，来计算测定对象样品的克重。

Δf＝A·b              (6)

其中，Δf＝f₀-f_s

f₀：没有样品(标准样品或测定对象样品)的情况下的谐振频率。

f_s：有样品(标准样品或测定对象样品)的情况下的谐振频率。

本发明的克重测定装置，通过令数据处理装置14，还具有根据没有样品情况下的谐振峰值电平、与有样品情况下的谐振峰值电平之差求出样品的水分含有量或水分含有率的功能，来具有水分测定功能。

本发明的克重测定装置，另外，还可以具有取向测定功能。这种克重测定装置的一个方式是，包含多个被配置在同一平面上的介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，被配置为具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，通过令数据处理装置14，还具有根据这些介质谐振器的输出之差求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，使用这多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述校准曲线或常数A，并根据测定对象样品所对应的基于这多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和校准曲线或常数A，来计算测定对象样品的克重。

与多个介质谐振器连接且对各个输出进行放大的放大电路，包含有延时元素。作为这种情况下的优选方式，多个介质谐振器的每一个，构成具有量可变电信号衰减/放大装置的介质谐振器检测系统，该量可变电信号衰减/放大装置，被插入在微波振荡器、至谐振峰值电平检测出电路之间，所述微波振荡器分别与各介质谐振器连接，所述谐振峰值电平检测电路与所述放大电路连接并从其输出中检测出谐振峰值电平，并具备运算装置，将来自各个介质谐振器检测系统的谐振峰值电平检测电路的输出、与另外设定的目标谐振峰值电平相比较，并以使其接近于目标谐振峰值电平的方式，运算输出改变所述量可变电信号衰减/放大装置所对应的衰减度或放大度的信号。

介质谐振器检测系统，还具有模拟/数字转换电路部，目标谐振峰值电平电压，能被设定在该模拟/数字转换电路部的输入范围内。

可编程衰减器，是量可变电信号衰减/放大装置的一例。可编程衰减器，可以连接在介质谐振器与微波振荡器之间。

量可变电信号衰减/放大装置的另一例，设置在放大电路内。

具备取向测定功能的克重测定装置的另一方式中，介质谐振器，仅包含单一的介质谐振器，该介质谐振器在与一个平面平行的样品内平面上，具有一个方向成分的电场矢量，具备使样品或介质谐振器在与所述平面平行的面内旋转的旋转机构，通过令数据处理装置14，还具有根据与由该旋转机构实现的旋转相伴的介质谐振器输出的变化求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，使用与由该旋转机构实现的旋转相伴的介质谐振器输出的平均值求出校准曲线或常数A，并根据测定对象样品所对应的基于介质谐振器输出的平均值的测定结果、和校准曲线或常数A，来计算测定对象样品的克重。

本发明中，由于在介质谐振器中对测定对象样品的谐振频率移位量进行测定，并将该测定值应用到事先求得的校准曲线中，或通过使用包含事先求得的常数A的表达式，来求出该样品的克重，因此避免使用放射线等对人体有不良影响的物质，从而可以安全且易于操作地测定克重。

附图说明

图1是概略表示本发明的框图。

图2(A)是概略表示本发明的介质谐振器的框图，(B)为其等价电路图。

图3(A)是表示介质谐振器的谐振峰值的波形图，(B)是表示由于样品的有无而导致的谐振曲线的变化的波形图。

图4表示克重(表示为(每平方米)克重)与谐振频率移位量的关系的一例的图线。

图5是表示因有无含水分样品而导致的谐振曲线的变化的波形图。

图6是表示厚度一定的样品的水分率测定方法的流程图。

图7是表示厚度不一定的样品的水分率测定方法的流程图。

图8是表示样品的涂布层的水分率测定方法的流程图。

图9是表示样品的取向测定中使用的矩形介质谐振器的平面图

图10是取向测定中的因有无样品而导致的谐振频率的移位的波形图。

图11是表示配置有5个介质谐振器的取向仪测定部的一例的平面图。

图12是表示从图11所示的5个介质谐振器取得的取向图形的一例的图。

图13是对各个介质谐振器，表示谐振峰值电平(用电压表示)与当时的谐振频率之间的关系的一例的图线。

图14是表示处理来自5个介质谐振器的信号的电路的框图。

图15是表示图14的框图中的信号处理的时序图。

图16是详细表示图14电路中的一个介质谐振器的信号处理电路的框图。

图17是表示输入到放大电路中的台阶式输入波形和从放大电路输出的波形的波形图。

图18是表示谐振曲线与谐振峰值电平电压之间关系的波形图。

图19是表示可编程衰减器的工作的框图。

图20是表示将可编程衰减器放入图14的信号处理电路中的状态框图。

图21是表示决定可编程衰减器的衰减量的动作的流程图。

图22是将各介质谐振器的输出电压显示在个人计算机的显示器上的图，(A)是测定刚刚开始后的状态，(B)是可编程衰减器工作之后的状态。

图23是将在纸的抄纸过程中的各介质谐振器系统的谐振峰值电压用原来的状态表示的图。

图24是表示对图23的谐振峰值电压进行一定化控制后的状态的图。

图中：1、1a～1e-介质谐振器，4-防护容器，6-微波振荡器，2a、2b-天线，8-检波器，10-样品，12-存储装置，14-数据处理装置，21-微波扫描振荡器，22a～22e-隔离器，23a～23e-检波二极管，24a～24e-放大+A/D转换电路部，25a～25e-峰值检测+平均化处理电路部，33a～33e-可编程衰减器。

具体实施方式

图2概略地表示了一个实施方式。(A)为框图，(B)为等价电路图。

通过对介质谐振器(dielectric resonator)1，有方向地配置适当的微波用拉杆天线2a、2b，使其相对介质谐振器位于适当位置上，可以使介质谐振器1发生谐振，并且作出存在从介质谐振器1向外部渗透的电场矢量20的一种谐振模式。另外，为了简单起见，本图中省略了防护容器的图示。当介质谐振器1的样品相对面是圆形的情况下，上述谐振模式会是HEM模式；在方形的情况下，上述谐振模式会是TM模式、TE模式等。电场矢量20的强度，虽然随着远离介质谐振器1，会几乎呈指数函数地减小，但将样品10与介质谐振器1仅离开一点距离放置，或与介质谐振器1相接触地放置，都会使谐振频率因电磁耦合发生与样品1的介电常数相应的移位。

从振荡器6发出的微波，可以通过拉杆天线2a与介质谐振器1形成电磁耦合，使介质谐振器1变为谐振状态。介质谐振器1的电场矢量20，以几乎与样品10的面平行的形态显现，产生与样品10所具有的偶极矩的相互作用。介质谐振器1的透过微波，被通过拉杆天线2b由检波器8检测出。控制器16，将由检波器8得到的微波强度取入。18为作为数据处理装置的计算机，根据该检测出的微波强度来求出克重。

下面，说明克重(厚度)的原理。在介质谐振器1中，透过微波强度与频率之间的关系如图3(A)所示。此谐振曲线被称为Q曲线。根据样品10的摆放，Q曲线会按照以下关系变化。

$\frac{{\mathrm{\ω}}_s-{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}_0}\≅\frac{1}{4\stackrel{\‾}{W}}\underset{\mathrm{\Δv}}{\∫}[(P+\frac{J}{j{\mathrm{\ω}}_a}){\·E}_a^{*}+{\mathrm{\μ}}_{0}M\·H_a^{*}]\mathrm{dv}---\left(7\right)$

$\stackrel{\‾}{W}=\frac{1}{2}\underset{v}{\∫}{\mathrm{\ϵ}}_s{\left|E_a\right|}^2\mathrm{dv}$

ω_s：复角频率(有样品的情况下)

ω₀：复角频率(无样品的情况下)

P：电介质极化

J：导电电流密度

Ea：电场

M：磁场

ε_s：介质谐振器的介电常数

*：表示是复数

图3(B)表示有样品的情况和无样品的情况(空(blank))之间的谐振频率的变化。

另外，(7)式本来是在空腔谐振器的情况下成立的表达式，在本发明中，样品实质上是配置在介质谐振器1的旁边或与介质谐振器相接触，所以，(7)式对于本发明也是成立的。

在上述的(7)式中，W是介质谐振器内的存储能量，由介质谐振器1的介电常数ε和电场Ea来决定。所以它是不受测定样品影响的装置固有的值。接下来，对于μ₀·M·Ha^*这一项而言，由于样品是非磁性的电介质，所以为0。结合以上，再来表示的话，就会变为(8)式。

$\frac{{\mathrm{\ω}}_s-{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}_0}\≅\frac{1}{4\stackrel{\‾}{W}}\underset{\mathrm{\Δv}}{\∫}\left[(P+\frac{J}{j{\mathrm{\ω}}_a}){\·E}_a^{*}\right]\mathrm{dv}---\left(8\right)$

再有，将复介电常数的实部和虚部分离，并且仅记述实部即介电常数ε′，就会得到(9)式。

$\frac{{\mathrm{\ω}}_s-{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}_0}\≅-\frac{1}{4\stackrel{\‾}{W}}\underset{\mathrm{\Δv}}{\∫}{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}^{\′}-1)E_a^2\mathrm{dv}---\left(9\right)$

对右边的积分项进行积分后，变为(10)式。

$\frac{{\mathrm{\ω}}_s-{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}_0}\≅-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}^{\′}-1)E_a^2\·\mathrm{\ΔV}}{4\stackrel{\‾}{W}}---\left(10\right)$

ΔV是样品的体积，表示为ΔV＝S·d。这里，S是样品的测定面积，d是样品的厚度。将其代入(10)式后，变为(11)式。

$\frac{{\mathrm{\ω}}_s-{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}_0}\≅-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}^{\′}-1)E_a^2\·S}{4\stackrel{\‾}{W}}\·d---\left(11\right)$

接着，由于ω＝2πf，所以代入(11)式，得到(12)式。

$\frac{2\mathrm{\π}(f_s-f_0)}{2{\mathrm{\πf}}_0}\≅-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}^{\′}-1)E_a^2\·S}{4\stackrel{\‾}{W}}\·d---\left(12\right)$

消掉左边的2π，并对两边乘以-fa，则变成(13)式。

$f_0-f_s\≅\frac{f_a{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}^{\′}-1)E_a^2\·S}{4\stackrel{\‾}{W}}\·d---\left(13\right)$

由于克重b可以用样品的密度e和厚度d表现为b＝e·d，所以将其代入(13)式，得到(14)式。

$f_0-f_s\≅\frac{f_a{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}^{\′}-1)E_a^2\·S}{4\stackrel{\‾}{W}\·e}\·b---\left(14\right)$

f₀、Ea、W、S是装置固有的常数，ε0是常数，ε′是样品的介电常数、是由样品决定的常数，所以，将常数部分设为A，整理得到(15)式。

Δf＝A·b                            (15)

这里，Δf＝f₀-f_s

f₀：没有样品的情况下的谐振频率

f_s：有样品的情况下的谐振频率

A：常数

也就是说，图3(B)所示的谐振频率移位量Δf，与样品的克重b存在比例关系，只要事先求出常数A，就能通过测定Δf得到样品的厚度。

具体说明求取A的步骤。

首先，在实际制造纸的过程中，对于同一品种的纸而言，虽然克重会不同，但其原料的配合比率和密度被控制为一定。样品的介电常数值，是由抄纸材料的配合比率、纸的密度和水分量决定的值。该材料中含有纸浆(pulp)、颜料和根据其他目的而添加的化学品。对各品种中的各材料而言，例如纸浆，其种类是已定的，所以，如上所述，各材料的配合比率也被决定。也就是说，对于克重不同的同一品种来说，配合比率是一定的，再制定砑光条件等使密度一定，所以也就是说，介电常数为固定的值。克重，通过调节抄纸时的原料量的增减而得到控制。具体讲就是，制造更大克重的纸的时候，就增加原料的量；反之，要减少克重，减少原料的量即可。这样，常数A取由同一品种决定的值。

因此，按几个阶段对原料的量进行调节，同时变化克重，并按各阶段记录Δf的值。在在线状态下，对各阶段抄出的纸的克重进行测定，绘出与各克重相对应的Δf。图4表示了它的一个例子。由图4可知，克重与Δf显示出一元的相关，其斜率表示的就是(15)式的常数A。

本发明可以采取两种形式，一种形式将上述相关关系作为校准曲线来保持，另一种形式是保持由该相关关系求出的常数A。在使用校准曲线的形式中，对于未知样品，可以通过将测定的Δf应用于校准曲线来求出克重。在使用常数A的形式中，对于未知样品，可以将测定的Δf应用于(15)，并通过计算来求出克重。这样一来，在在线测定未知的纸时，可以使用测定到的Δf和预先求出的校准曲线或常数A，立即得到该未知样品的克重。

如上所述，本发明中，根据Δf、即谐振曲线的峰值频率移位量来求出克重，正确测定峰值频率极为重要。为此，首先要进一步加大谐振的锐度(Q值)，来使谐振曲线锐化，这是非常有效的。因此，本案发明者们，对介质谐振器的形状、防护容器的形状以及它们之间的关系等进行了各种各样的试验。

首先，优选对除了样品测定面以外的介质谐振器的周围，覆盖由导电性材料构成的防护部件。由此可以提高谐振曲线的Q值。更优选，这时在介质谐振器的样品测定面一侧，也配置由导电性材料构成的防护部件，并将样品配置在介质谐振器的样品测定面与样品测定面侧的该防护部件之间。

对于介质谐振器的形状而言，可知比起方柱状(方形)，克重测定优选的是圆柱状(圆筒形)。当使用圆柱状的介质谐振器时，其谐振模式为TM_01δ模式，这种情况下，由于电场矢量是圆形分布的，所以，即使是介电常数存在各向异性的样品，不论样品的方向如何，都可以得到固定的测定值。

另一方面，对于方柱状的介质谐振器而言，如果将方柱的底面作为样品测定平面的话，那么电场矢量会因其形状而变得平行，例如TM₁₀₁和TM₂₀₁等、几乎所有的TM模式，在测定介电常数具有各向异性的样品时，测定值都会因样品的方向而变化。这种情况，虽然符合如后所述的对样品的介电常数各向异性进行测定的目的，但对于作为本发明主要目的的克重测定而言是缺点。因此，要想使用方柱状的介质谐振器，来对具有介电常数各向异性的样品进行测定，方法之一是设置多个方柱状介质谐振器，并同时取得来自多个介质谐振器的数据，然后根据其平均值求出克重。作为另一方法，可以使用一个方柱状介质谐振器，使其以样品的面内方向旋转，在旋转方向的多处，取得来自介质谐振器的数据，然后根据其平均值求出克重。

本发明还包含水分测定功能，通过令数据处理装置还具有以下功能来实现，即根据没有样品情况下的谐振峰值电平、与有样品情况下的谐振峰值电平之差，求出样品的水分含有量或水分含有率。

当微波谐振器发生谐振时，得到图5那样的谐振曲线。右侧的谐振曲线是没有样品的状态(空)下的谐振曲线。当谐振器的内部或旁边存在样品时，谐振频率会根据样品所具有的介电常数，如左侧的谐振曲线那样，向低频率侧移位，同时，峰值电平会因介质损耗率而减少，Q值也会减少。着眼于谐振曲线的峰值电平根据该介质损耗率变化这一情况，来对水分含有量或水分含有率进行测定。

用图6所示的流程图，说明厚度t已知且固定的样品的测定。

通过步骤1，在没有样品的状态(空)下，对谐振峰值电平P0进行测定。

接着，通过步骤2，测定样品的谐振峰值电平Ps。

步骤3中，计算两者的差ΔP(＝P0-Ps)。该ΔP，与样品的介质损耗率ε″和样品厚度t的乘积ε″·t成比例。因此，若预先对厚度t相同的样品，将水分率和ΔP的关系作为校准曲线求出，就可以根据步骤3所求出的ΔP值，得到水分率。因此，例如，可以在绝对湿度不同的三个条件以上的环境中对样品进行湿度调节，并测定各条件下的水分率(重量％)和ΔP的值，从而事先作出表示两者关系的校准曲线。

步骤4中，将步骤3求出的ΔP的值，应用到上述校准曲线来求出水分率。在线测定的情况下，可以每隔一定时间重复步骤2～4。

使用图7的流程图，对厚度不固定的样品的测定方法进行说明。

通过步骤1，在没有样品的状态(空)下，对谐振峰值电平P0和谐振频率F0进行测定。

接着，作为步骤2，测定样品的谐振峰值电平Ps和谐振频率Fs。

通过步骤3，计算空与样品的峰值电平之差ΔP(＝P0--Ps)。

通过步骤4，计算空与样品的谐振频率之差ΔF。

空腔谐振器中，介电常数ε′可用以下(16)式表示。

ε′-1＝K1×ΔF/t                   (16)

另一方面，如上所述，由于ΔP与ε″·t成比例，故可用以下(17)式表示。

ε″＝K2×ΔP/t                     (17)

这里，K1和K2分别为装置常数。

将t从(16)、(17)式中消去后，可以得到以下的(18)式。

ε″＝K2/K1·(ε′-1)×(ΔP/ΔF)    (18)

如果介电常数ε′一定，则(18)式就可用(19)式来表示。

ε″＝K3×(ΔP/ΔF)                 (19)

其中，K3是常数。

也就是说，在对于样品的膜片(film)而言水分为微量的情况下，即，若ε′为一定，则不论样品的厚度t如何，ε″都与ΔP/ΔF成比例。

因此，由步骤5求出的ΔP/ΔF，为与水分含有率相关的值。在此，如果与厚度一定情况下的实施例同样，事先作出校准曲线的话，就能据此根据ΔP/ΔF求出水分含有率(步骤6)。

以下说明的是，对像涂层膜片(coating film)等那样、以膜片为基材并在膜片上的一面或两面上设置一层或多层涂布层的样品，求取各层的水分含有率的方法。

(涂布层的Δε″的测定)

对在PET膜片上设置有第1涂布层的样品、以及未涂布的PET膜片，在常温常湿下进行湿度调节，并通过分子取向仪，求出水分达到平衡状态的状态下的介质损耗率ε″_wet。只有第1涂布层的常温常湿状态下的介质损耗率ε″_{第1涂布层wet}，可以根据设置有第1涂布层的样品、与未涂布膜片的介质损耗率之间的关系来求得。接下来，通过分子取向仪，求出充分除去水分之后的状态下的介质损耗率ε″_dry，同样，也可以求得除去水分之后的状态下的介质损耗率ε″_{第1涂布层dry}。这里，这两者之差Δε″_{第1涂布层}，相当于第1涂布层的每单位体积的水分含有量(即，水分含有率)。

同样地，求出第2、3、…涂布层的介质损耗率Δε″_{第2涂布层}、Δε″_{第3涂 布层}…。这些值，是已经测定的常温常湿条件下的固有物性值。

(厚度的测定)

通过厚度仪和涂层量等，求出基材膜片的厚度t_base和各涂布层的厚度t_{第1涂布层}、t_{第2涂布层}、t_{第3涂布层}、…，以及总厚度t_total。

(各涂布层的水分率的计算)

使用图8的流程图，对测定步骤进行说明。

通过步骤1，对没有样品的状态(空)下的谐振峰值电平P0进行测定。

通过步骤2，对由涂布有1层或多层的涂层膜片构成的样品，测定谐振峰值电平Ps。

通过步骤3，计算两者之差ΔP_total(＝P0-Ps)。

这里，考虑基材膜片和各涂布层中所含水分量相对涂层膜片全体所含有的总水分量的分配比例。若用W表示各涂布层之间水分达到平衡状态时的总水分量，用各层的Δε″和厚度t，则可表示为(20)式。

W＝Δε″_base·t_base+Δε″_{第1涂布层}·t_{第1涂布层}+Δε″_{第2涂布层}·t_{第2涂布层}+Δε″_{第3涂布层}·t_{第3涂布层}+…                          (20)

这样，对各层的分配率Rx，由(21)式来表示。

Rx＝Δε″x·tx/W                               (21)

这里，X表示基材膜片或各涂布层的任意之一。

通过以上步骤，在步骤4中，根据各层的Δε″和厚度t，求出各层的水分分配率。

再有，由于ΔP_total与涂层膜片的总水分含有量成比例，所以各层的水分含有量，为与通过以下的(22)式求出的ΔPx成比例的值(步骤5)。

ΔPx＝ΔP_total×Rx                              (22)

由此，ΔPx/tx，为与各层的水分含有率相关的值(步骤6)。

在线测定的情况下，可以每隔一定时间重复步骤2～6。

本发明的克重测定，还可以在取向仪中实施。该取向仪，使用介质谐振器，根据其谐振频率的变化来测定纤维取向或分子取向，并以在线方式测定纸的纤维取向或膜片等高分子薄片的分子取向。这种情况下，克重测定中，使用介质谐振器输出的平均值，该值位于取向测定中使用的各取向方向上。

专利文献1中例示了使用介质谐振器的取向仪。记述了如下方法：将多个介质谐振器排列起来，并根据各介质谐振器中的谐振频率移位量，以在线方式测定纸的纤维取向或膜片的分子取向。

该方法中，使用例如图9所示的介质谐振器。图9是表示介质谐振器的结构的平面图。矩形介质谐振器1，被一方的天线2a激励，从另一方的天线2b作出输出。矩形介质谐振器1和天线2a、2b，被收置在防护外罩4内。如果将样品放置在该介质谐振器1的附近，则谐振频率就会如图10所示，从没有样品的空状态，向低频率侧移位。图10表示的是，介质谐振器中，与因有无该样品导致的介电常数变化相伴的、谐振频率的移位的图。图中MD的意思是，样品为纸样品时，抄纸机的纸的流动方向(机器方向)。CD的意思是，与抄纸机的纸的流动方向垂直的方向(交叉方向)。由于Δf＝f₀-f₁·(f₂)所表示的移位量与介电常数和厚度之积成比例，所以将5个矩形介质谐振器1a～1e预先如图11所示配置，即例如每72°改变其方向，并且如果将各移位量描绘在极坐标上，则如图12所示，得到与介电常数的各向异性相对应的取向图形。图11是表示一例配置有5个介质谐振器的取向仪测定部3的平面图。图12是表示从图11所示的5个介质谐振器中获得的取向图形的一例的图。根据该图12所示的取向图形的长轴方向，可知纤维或分子链的取向方向；此外，根据长轴和短轴的差或比，可知取向的程度。

若根据上述测定原理，实际以在线方式来测定行进中的纸的纤维取向，会发生种种问题。其中的一个问题是，不能适当地测定谐振频率移位量。因此，无法得到本来的取向图形。本案的发明者们，通过接触方式对纸的取向重复进行了各种的测定。认为基本的问题如下，由于纸在行进中的不均匀性等，接触状态也发生变动，由此，纸与介质谐振器的测定面之间的缝隙会发生变动，因而，测定的谐振频率也就会发生变动。但是，从实际在线测定的结果可知，对谐振频率的测定无法更加恰当。

了解到这种变动原因之后可知：原来，介质谐振器的谐振频率与谐振峰值电平没有关系。也就是说，即使进入到介质谐振器中的微波的功率变化，且谐振峰值电平会随之变化，谐振频率也应该是固定的。然而，已知实际上若谐振峰值电平变换，则谐振频率也会变化。例如，如图13所示，谐振峰值电平上升后，谐振频率也会趋于上升。图13是对各个介质谐振器No1至No5，表示谐振峰值电平与当时的谐振频率之间的关系的一例的图。

本案发明者们在探究其原因时发现，上述问题是缘于放大电路。为了以接近于实时的高速来测定谐振频率，就要使用图14所示的信号处理系统，来按照图15所示的时序图测定谐振频率。图14是处理来自5个介质谐振器的信号的电路的框图。此外，图15是表示图14所示的框图中进行的信号处理的时序图。将从作为微波振荡装置之一的微波扫描振荡器(microwave sweeper oscillator)21发出的信号，通过隔离器22a～22e分配给介质谐振器1a～1e。将微波扫描振荡器，在图中表示为扫描振荡器(sweeper)。来自介质谐振器的输出，被检波二极管23a～23e转换成电压，之后通过放大+A/D转换电路部24a～24e输入到峰值检测+平均化处理电路部25a～25e中。也就是说，如图15所示，通过微波扫描振荡器对频率进行扫描(sweep)，并从该扫描信号21s中检测出开始脉冲部分，来测定谐振电平达到峰值为止的时间，并根据该时间通过比例计算，求出谐振频率。例如，若将频率以4GHz为中心地用250MHz扫描连续提高频率，则根据微波透过强度得到谐振曲线。该峰值频率，为所求的谐振频率。由于可以通过扫描信号的上升即开始脉冲部分来检测出扫描开始定时，所以可以测量从那时起至达到峰值电平为止的时间，从10msec、250MHz的扫描速度起进行计算，来测定谐振频率。例如，可以以50msec为周期重复，取20次平均来作为一个谐振频率。像这样，一次的扫描时间短至10msec，且以高速将信号放大，并进行数字处理。

图16更为详细地表示了图14所示的电路中的一个介质谐振器的电路。即，一个介质谐振器检测系统的电路。先前说明的放大+A/D转换电路部24a，作为一例由放大电路31和A/D转换部LSI32构成。来自放大+A/D转换电路部24a的数字输出，输入到峰值检测+平均值化处理电路部25a。峰值检测+平均化处理电路部，作为一例由峰值检测LSI和平均化处理LSI构成。峰值检测LSI，准确地来说，具有谐振峰值电平检测电路，在该LSI中进行谐振峰值检测，在平均化处理LSI中，对每次扫描得到的谐振峰值频率进行平均化处理。

为了将来自这各个介质谐振器检测系统的信号，汇集发送给后段的个人计算机27，并对每个介质谐振器系统，控制并驱动各放大+A/D转换电路部24a～24e、峰值检测+平均化处理电路部25a～25e，具有控制功能的微型计算机部26，被连在峰值检测+平均化处理电路部的后段。个人计算机27被与微型计算机部连接，其对来自该微型计算机部26的输出进行运算来测定取向的方向和量，并将各种数据或显示或保存。

这里图16中，放大+A/D转换电路部24a中，由于放大后的输出中含有由噪声引起的脉动，所以在放大电路31中，将由电容器C1和电阻R2构成的RC电路插入在反馈线中，吸收并削弱脉动电压，获得变动较少的直流电压。为此，电容C1在本放大电路中是必须的。

这种C1和R2是所谓延时元素。因此，放大电路中会产生图17所示的延迟(时间常数)。图17的波形图，表示输入到放大电路中的台阶式输入波形和从放大电路输出的波形。也就是说，即使输入上升时间非常短的、理想的台阶状脉冲Ps，放大器的输出波形也不会形成理想的台阶状，而是会像图中所示那样，形成缓慢上升的响应波形。一般来说，将达到最终输出电压的63.2％的时间称为时间常数τ，用电容器的电容C1和电阻值R2的积来表示。也就是说，时间常数(τ)＝R2·C1，此外在本电路中，可以通过放大率(|G|)＝Vo/Vi＝R2/R1来求得。其中，Vo是输出电压，Vi是输入电压。

如果将用扫描时间为10msec的高速进行扫描的情况下的谐振器输出，输入给使用这种放大电路的电路，放大后的谐振曲线波形如图18所示，对于谐振峰值电平电压发生变化。图18是表示谐振曲线自身是如何随着谐振曲线的谐振峰值电平电压的上升发生变化的图。就理想的谐振曲线而言，谐振峰值电平电压即使上升，也应该在图中呈左右对称。但是实际上，图中右侧形成的谐振曲线，其形状稍偏离于对称形，倒向了峰值频率高的一侧。由图可知，谐振峰值电平电压越高，谐振峰值频率往越高的一侧移位。也就是说，发现：即使包含电路的谐振器系统相同，只要谐振峰值电平电压变化，也会发生本来应该相同的谐振峰值频率发生变化这一显像，这就是为什么无法测定到真正的谐振频率的原因。也就是说在图中，最大的本来是理想的谐振曲线C1，会由于放大系统的延迟而变为实际的谐振曲线C2。

实施本发明的取向测定装置的优选方式中，其构成的取向测定装置，不会受到由以上的讨论结果了解到的谐振峰值电平电压的移位的影响。

该取向测定装置，具备分别包含多个介质谐振器的介质谐振器检测系统，该介质谐振器检测系统具备：与微波发送装置连接的多个介质谐振器；与该介质谐振器连接，并将其输出放大的包含延时元素的放大电路；与该放大电路连接，并从其输出中检测出谐振峰值电平的谐振峰值电平检测电路；以及，插入在微波发送装置至谐振峰值电平检测电路之间的量可变电信号衰减/放大装置。而且，还具备运算装置，它将来自各介质谐振器检测系统的谐振峰值电平检测电路的输出，与另外设定的目标谐振峰值电平相比较，并且运算输出改变上述量可变电信号衰减/放大装置所对应的衰减度或放大度的信号，使谐振峰值电平检测电路的输出接近于目标谐振峰值电平。

由于作为运算装置的计算机，将来自谐振峰值电平检测电路的输出，与另外设定的目标谐振峰值电平相比较，并以使其接近于目标谐振峰值电平的方式，对作为量可变电信号衰减/放大装置的可编程衰减器，发送改变其衰减度或放大度的信号来进行控制，因此谐振峰值电平总被控制为固定值，从而能够在不太受到由谐振峰值电平的移位所引起的谐振峰值频率偏离其真值的影响的状态下，对取向进行测定。

还优选，上述介质谐振器检测系统还具有模拟/数字转换电路部，在该模拟/数字转换电路部的输入范围内设定目标谐振峰值电平电压。其主旨在于，进一步优选的是，由于通过对模拟/数字转换电路部(A/D转换电路)的输入范围取尽量大的值，可以取得动态范围，因此能够提高精度，且通过使其低于最大值若干，来保留超调时的裕量。

结构上优选，量可变电信号衰减/放大装置为可编程衰减器，并连接在介质谐振器和上述微波振荡器的连接之间。

量可变电信号衰减/放大装置，可以兼用为上述放大电路。在这种情况下，优选的放大电路中，可以以模拟或数字的方式改变放大电路的放大率。

这种取向测定装置中的取向测定方法，包括：分别放大来自与微波发送装置连接的多个介质谐振器的输出，从放大的各个输出中分别检测出谐振峰值电平，将与各介质谐振器相对应的谐振峰值电平与另外设定的目标谐振峰值电平相比较、运算，衰减或放大从上述微波发送装置向介质谐振器的输出、或者来自介质谐振器的输出，使其接近于该目标谐振峰值电平。

这种取向测定方法和装置中，根据介质谐振器的谐振峰值求出的谐振频率，其测定的误差会变得更小。此外，在根据有样品时和没样品时的谐振频率之差求出取向的程度的取向测定中，可实现更正确的取向测定。

因此，对于这种如图18所示的谐振峰值电平A1、A2、A3、A4的变动，和与其相对应的谐振峰值频率T1、T2、T3、T4的变化而言，虽然考虑将这各个谐振峰值频率的变动，修正至本来的位置、即图中谐振峰值频率的正常位置Tn，但这需要进行相当的波形模拟运算等，可以说实际实现起来会十分困难。

本案发明者们想出一种简单的方法，即：如果对其进行修正，使其变为某个固定的谐振峰值电平、例如与图中A3所表示的那个谐振峰值电平相同的电平，就可以被作为与该谐振峰值电平对应的、具有某个偏离的谐振频率来评价，而由各介质谐振器得到的每个数据的、由于谐振峰值电平的不同而导致的误差，可被相当程度地抑制。可以预见到这样的结果，由于最终求出的取向的强度，是根据样品测定时的谐振频率与空时的谐振频率之差计算出的，因此即便存在刚刚说明的某个偏差，该偏差本身也会在差运算时被去掉，因而实际的偏差的影响会进一步减小。

对于该谐振峰值电平来说，例如，在如上所述使用5个介质谐振器的情况下，一般来说得到5个不同的值。为了使这5个谐振峰值电平总统一为一定，导入了可编程衰减器。它可以根据电信号，得到任意的衰减量(衰减电平)。所以称其为量可变电信号衰减装置。例如，作为图19所示的一例的7位型的可编程衰减器的情况下，通过加在各位上的电信号(TTL电平)的组合，可以阶段性地得到任意衰减量，其分辨率最小为0.125dB，最大为15.875dB。图19是表示可编程衰减器的工作的图。图中，将输入的7位信号所对应的可编程衰减器的衰减量，做成表来表示。也就是说，通过这7位信号的组合，可以控制微波输入Pin的衰减量，并作为Pout输出到介质谐振器前面的衰减器。衰减量，用衰减量(dB)＝-Log₁₀(Pout/Pin)来表示。

在这种测定中，尽量不对信号的形状等进行变化，另外在确保简单的电路结构的基础上，一般使用衰减装置(衰减器)。但是，如果不考虑它们的优点也可使用放大器，同样用来使谐振峰值电平统一。所以，原理上讲，量可变电信号衰减/放大装置是可以使用的。

另外，在实际研究5个介质谐振器的5个谐振峰值电平时发现，电平不是全都相同，也会略有不同。其原因是各种各样的，比如介质谐振器存在个体差异等等。

像图20所示的框图那样，放入上述的可编程衰减器，通过使用了计算机的控制循环，进行反馈控制。图20是取向仪的介质谐振器的电路的框图，表示将可编程衰减器，放入先前的图14所示的对来自介质谐振器的信号进行处理的电路的状态。图中，与图14所示的各构成部分的符号标记相同的部分，是与其相同的部分且具有相同的功能。另外，由于个人计算机27，是以软件方式加入控制这种可编程衰减器的功能，所以是在功能上与图14有所不同。在像图14那样使用5个介质谐振器的情况下，就要将可编程衰减器33a～33e，如图20所示分别放入到这5个介质谐振器的电路中。

也就是说，从图中省略记为扫描振荡器的微波扫描振荡器中发出的微波，被分配并输入给5个可编程衰减器33a～33e，在此微波被衰减，衰减量由个人计算机27向各个可编程衰减器发送的电信号34s决定。被衰减的微波，通过隔离器22a～22e，分别被输入到5个介质谐振器1a～1e中。谐振电平，被由相反侧的天线检测出，并由检波二极管23a～23e将透过强度转换为电压。其后，通过放大+A/D转换电路部24a～24e，发送到峰值检测+平均化处理电路部25a～25e。谐振频率被在峰值检测LSI中测定。图中，适当省略了各介质谐振器检测系统的部件的标号。由于对频率进行了模拟灯扫描，所以检测出微波扫描振荡器所发出的扫描信号的上升脉冲RP(参照图15)，并测定从那时开始直到检波电压达到峰值为止的时间。由于事先知道扫描速度(每单位时间的频率的扫描幅度)(例如，250MHz/10msec)、和开始时的频率(例如，4000.000MHz)，所以根据电压达到峰值为止的时间，通过比例计算就可以算出谐振频率。也就是说，从微波扫描振荡器振荡得到的微波，其频率的扫描以一定周期重复进行，并且，只有在扫描中高电平的扫描信号同时从微波扫描振荡器中发出，所以，如果测出该扫描信号从上升的瞬间起直到透过强度取最大值为止的时间，就可以求出谐振频率。

此外，该谐振峰值电平电压，被通过微型计算机部26传送到个人计算机27中，并与目标的谐振峰值电平电压相比较，并且根据其偏差(目标的谐振峰值电平电压-当前的谐振峰值电平电压)来决定可编程衰减器的衰减量，并从个人计算机发出数字信号，由此来改变可编程衰减器的衰减量，使其调整为目标的谐振峰值电平电压。也就是说，个人计算机，是与目标谐振峰值电平电压进行比较，并基于差运算来实施运算的运算装置。该处理，在各介质谐振器系统中进行。在图20的例子当中，在5个系统中分别进行。

另外，目标的谐振峰值电平电压，设定在放大+A/D转换电路部24a～24e的A/D转换的输入电压范围之中，在不发生输入超调且保留些许余量的前提下，设定得尽量高。例如，将值设为最大输入电压的90％等。另外，往该A/D转换的输入电压，还与前段的放大程度有关。

如上所述，通过微型计算机部26，被测定的谐振频率和谐振峰值电平电压被传送至个人计算机。个人计算机，将预先设定的目标谐振峰值电平电压与实际测定的谐振峰值电平电压相比较，根据其偏差来控制可编程衰减器的衰减量。简单来说，如果峰值电压大于目标电压，就增加衰减量，相反，如果峰值电压小于目标电压，就减少衰减量来提高微波功率。

若将其自动、短周期、且连续地重复，可以得到总为一定的谐振峰值电平电压。

以下表示这种控制的具体例。设被测定的谐振峰值电平电压为P1，被设定的目标谐振峰值电平电压为P2，并通过下式对P进行计算。P＝10×log(P1/P2)…有关若这个P的绝对值处于什么范围，则将可编程衰减器的衰减量设为多少，可以按照图21所示的流程图，由个人计算机进行运算。图21表示的是，将目标谐振峰值电平电压与实际测定的谐振峰值电平电压相比较，并根据其偏差来控制可编程衰减器的衰减量的流程图的一例。通过按照这种流程图来进行控制，新的谐振峰值电平电压的测定数据输入到个人计算机中后，衰减量的设定立即被变更，并使谐振峰值电平电压总是保持为一定值。

对流程图进行简要说明。从步骤31起开始本测定，在接下来的步骤32中，将作为初始值预先设定在个人计算机的设定文件中的衰减量，输出到各可编程衰减器中。接着，在步骤33中，将从各介质谐振器、本例中为5个介质谐振器获得的5个谐振峰值电压，以事先设定的次数进行平均，并将所得到的值显示在个人计算机上。在接下来的步骤34中，运算目标值(目标谐振峰值电平电压)和实测值的偏差。设实测值为P1，目标值为P2(P2在设定文件中已经事先设定完毕)，并对各介质谐振器求出偏差P＝10×log(P1/P2)。接着，在步骤35中，判断所有的介质谐振器的偏差，是否是在某个固定值Ps以下。Ps是指实际可以测定的程度的、充分靠近目标值的边界的设定值。在尚不充分的情况下，跳到步骤36将N置为0。在其后的步骤37中，对各介质谐振器，根据各自的偏差来决定给各可编程衰减器的信号。在接下来的步骤38中，输出给各可编程衰减器的信号，并对它们进行保持。之后返回步骤33。当步骤35判定偏差P小于Ps、能够进行测定时，进入到步骤39、40，与NS(预先设定的数值，用于进行判断，以确定偏差P被判断为小于Ps的次数为几次以上，可测定的状态稳定)进行比较，来判断是否为偏差P小于Ps且可以进行测定的状态。

步骤40判断出该测定可能的状态足够稳定的时候，也就是说，判断出图中左半部分的循环X运行过程中，谐振峰值电平电压被充分稳定保持在基本固定的值上，跳转到图中右方的步骤41，进入到本来的谐振频率的测定、即取向测定。这种稳定程度所涉及的信息，在该循环中适宜地在个人计算机的显示器上通过绿、橙、红的亮灯等显示来表现。

另外，当将编程衰减器的衰减量增大1次变化的衰减量后，如果与峰值电压的变动重合，变动会变得更大，有时会发生所谓的超调，因此一般来说，如果偏差在某个一定的范围内，则以最小分辨率为单位进行操作，从而能够更为稳定地进行控制。在P的绝对值小的情况下，例如是在0.125以下的情况下，一般来说最好什么都不变更。虽然P的绝对值为什么程度的时候、设什么程度的衰减量，最好是结合实际的测定系统决定，但一般来说，基本的考虑方法是，将衰减量改变其偏离目标值的那部分。

将实际的测定，用使用了图20所示的取向仪的介质谐振器的电路的装置来实施进行。各构成机器的设定如下：微波扫描振荡器，是安立公司(ANRITSU)生产的SM5947，扫描幅度是3940～4190MHz，扫描速度为10msec，由个人计算机将目标谐振峰值电压设为1.1V，即A/D转换的最大输入电压的90％。图22表示的是，将各介质谐振器的输出电压显示在个人计算机的显示器上的状态。图22(A)是表示测定刚刚开始后的状态的图。图22(B)是表示测定开始后经过几秒左右以后的状态的图。由本图可知，即便5个介质谐振器的谐振峰值电压是分散的，2～3秒以内也像图22(B)所示的那样，全部统一为目标的谐振峰值电压。

图23是表示随着时间的经过、实际在纸的抄纸过程中的各介质谐振器系统的谐振峰值电压的状态。此外，测定中还如图24所示，5个介质谐振器都在1.1V固定。虽然在图中记述为等级变化(grade change)的箭头的时间点上，改变纸的组成等，测定中纸的种类改变，并改变厚度和克重(每单位面积的重量)，但可知在如此对谐振峰值电压进行一定化控制的情况下，谐振峰值电压如图所示为固定的。相反，图23表示的是不进行本控制情况下的示例。图23是表示不对这种谐振峰值电压进行一定化控制的情况下，随着时间的经过、在纸的抄纸过程中的各介质谐振器系统的谐振峰值电压的状态。不进行该控制的情况下，如本数据所示，谐振峰值电压就会改变，由此谐振频率也会改变，因此，无法得到正确的取向图形。

这样，通过谐振峰值电压的一定化控制，作为最终测定项目的谐振频率的测定精度当然会得到提高，而谐振频率的偏差本身也会变小，稳定性得到了提高。为了进行比较，表1中表示出进行这样的谐振峰值电压的一定化控制的情况和没有进行的情况下，在等级相同的纸的抄纸状态下的各介质谐振器的谐振频率的标准偏差。可知：在没有进行这种控制的情况下，对约为4000MHz的谐振频率，标准偏差是43.45KHz，在进行了峰值电压一定化控制的情况下，标准偏差会大幅减小为30.27KHz，可以进行非常稳定的测定。

另外，虽然以上实施例中，表示将电路从半途起用数字系统进行处理的方式，但无庸赘言，可全部都由模拟系统构成、或将模拟系统和数字系统适宜灵活应用来构成电路。

在进行这样的谐振峰值电压的一定化控制的情况下，无法简单地根据有上述样品情况下的谐振峰值电平、与没有样品的情况下的谐振峰值电平之差，求出样品的水分含有量等。也就是说，在这种情况的一例中，实施令没有样品的情况和有样品的情况的谐振峰值电平相同且固定的控制。这种情况下，可对于将该谐振峰值电平一定化时所基于的、各介质谐振器的可编程衰减器的衰减量的值的各介质谐振器的平均值，将其有样品的情况和没样品的情况之差，考虑为谐振峰值电平之差。

[产业上利用的可能性]

可以将本发明用于以纸、无纺布、膜片为首的薄片状物质的克重测定。

Claims (22)

1.一种克重测定方法，求测定对象样品的克重，包括以下步骤：

步骤1，将仅被配置在薄片状的样品的一面侧的介质谐振器的样品测定面，以一定条件配置在克重已知的标准样品上，将该标准样品的介电常数和密度保持固定并使克重改变，测定各个克重所对应的该介质谐振器的谐振频率移位量，取得表示克重所对应的谐振频率移位量的校准曲线；

步骤2，对介电常数和密度与标准样品相等、且克重未知的测定对象样品，按照所述一定的条件，通过所述介质谐振器，测定谐振频率移位量；以及，

步骤3，根据其测定值和所述校准曲线，求出测定对象样品的克重，

这里，所谓谐振频率移位量是指，没有样品即标准样品或测定对象样品的情况和有样品的情况下的谐振频率之差，

包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，使用被如下配置的测定装置，即具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

根据所述多个介质谐振器的输出之差，求出样品的电介质各向异性，同时，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述校准曲线，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述校准曲线，来计算测定对象样品的克重。

2.根据权利要求1所述的克重测定方法，其特征在于，

所述一定的条件是，使所述介质谐振器的样品测定面与样品接触来进行测定。

3.根据权利要求1所述的克重测定方法，其特征在于，

所述一定的条件是，使所述介质谐振器的样品测定面与样品离开一定距离来进行测定。

4.根据权利要求1所述的克重测定方法，其特征在于，

根据没有样品的情况下的谐振峰值电平、与有样品的情况下的谐振峰值电平之差，求出样品的水分含有量或水分含有率。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的克重测定方法，其特征在于，

将来自所述多个介质谐振器的输出分别放大，并从得到的信号中分别检测出谐振峰值电平，并以使各个谐振峰值电平接近另外设定的目标谐振峰值电平的方式，将分别输出给所述多个介质谐振器的的微波发送装置的输出、或所述多个介质谐振器各自的输出衰减或放大。

6.根据权利要求5所述的克重测定方法，其特征在于，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值作为所述谐振峰值电平，来求出样品的水分含有量或水分含有率。

7.一种克重测定方法，包括，

将仅被配置在样品的一面侧的介质谐振器的样品测定面，以一定条件配置在克重b已知的标准样品上，并测定谐振频率移位量Δf来计算出以下的常数A，

对介电常数和密度与标准样品相等的测定对象样品，按照所述一定的条件，通过所述介质谐振器，测定谐振频率移位量Δf，并依照下式(1)计算该测定对象样品的克重b，

Δf＝A·b(1)

其中，Δf＝f₀-f_s，

f₀：没有样品即标准样品或测定对象样品的情况下的谐振频率，

f_s：有样品即标准样品或测定对象样品的情况下的谐振频率，

其中，包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，使用被如下配置的测定装置，即具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

根据所述多个介质谐振器的输出之差，求出样品的电介质各向异性，同时，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述常数A，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述常数A，来计算测定对象样品的克重。

8.根据权利要求7所述的克重测定方法，其特征在于，

所述一定的条件是，使所述介质谐振器的样品测定面与样品接触来进行测定。

9.根据权利要求7所述的克重测定方法，其特征在于，

所述一定的条件是，使所述介质谐振器的样品测定面与样品离开一定距离来进行测定。

10.根据权利要求7的任一项所述的克重测定方法，其特征在于，

根据没有样品的情况下的谐振峰值电平、与有样品的情况下的谐振峰值电平之差，求出样品的水分含有量或水分含有率。

11.根据权利要求7～10的任一项所述的克重测定方法，其特征在于，

将来自所述多个介质谐振器的输出分别放大，并从得到的信号中分别检测出谐振峰值电平，并以使各个谐振峰值电平接近另外设定的目标谐振峰值电平的方式，将分别输出给所述多个介质谐振器的的微波发送装置的输出、或所述多个介质谐振器各自的输出衰减或放大。

12.根据权利要求11的任一项所述的克重测定方法，其特征在于，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值作为所述谐振峰值电平，来求出样品的水分含有量或水分含有率。

13.一种克重测定装置，具备：

介质谐振器，仅被配置在样品的一面侧；

防护容器，实质覆盖所述介质谐振器，除了其样品测定面；

微波用激励装置，使所述介质谐振器产生电场矢量；

检测装置，检测出所述介质谐振器的透过能量或反射能量；

存储装置，存储表示克重所对应的谐振频率移位量的校准曲线，该校准曲线通过变更介电常数和密度一定、且克重已知的标准样品的克重，并根据各个克重所对应的、由所述介质谐振器在一定条件下测得的谐振频率移位量作成；

数据处理装置，根据介电常数和密度与所述标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量的测定结果、和所述校准曲线，求出该测定对象样品的克重，

包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，被配置为具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

通过令所述数据处理装置，还具有根据这些介质谐振器的输出之差求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述校准曲线，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述校准曲线，来计算测定对象样品的克重，

这里，谐振频率移位量是指，没有样品即标准样品或测定对象样品的情况、和有样品的情况下的谐振频率之差。

14.根据权利要求13所述的克重测定装置，其特征在于，

通过令所述数据处理装置，还具有根据没有样品情况下的谐振峰值电平、与有样品情况下的谐振峰值电平之差求出样品的水分含有量或水分含有率的功能，来具有水分测定功能。

15.根据权利要求13所述的克重测定装置，其特征在于，

与所述多个介质谐振器连接且对各个输出进行放大的放大电路，包含有延时元素，

所述多个介质谐振器的每一个，构成具有量可变电信号衰减/放大装置的介质谐振器检测系统，该量可变电信号衰减/放大装置，被插入在微波振荡器、至谐振峰值电平检测出电路之间，所述微波振荡器分别与各介质谐振器连接，所述谐振峰值电平检测电路与所述放大电路连接并从其输出中检测出谐振峰值电平，

并具备运算装置，将来自各个介质谐振器检测系统的谐振峰值电平检测电路的输出、与另外设定的目标谐振峰值电平相比较，并以使其接近于目标谐振峰值电平的方式，运算输出改变所述量可变电信号衰减/放大装置所对应的衰减度或放大度的信号。

16.一种克重测定装置，具备：

介质谐振器，仅被配置在样品的一面侧；

防护容器，实质覆盖所述介质谐振器，除了其样品测定面；

微波用激励装置，使所述介质谐振器产生电场矢量；

检测装置，检测出所述介质谐振器的透过能量或反射能量；

存储装置，存储下式(2)的常数A，该常数A通过变更介电常数和密度一定、且克重b已知的标准样品的克重，并根据各个克重所对应的、由所述介质谐振器在一定条件下测得的谐振频率移位量Δf求出；

数据处理装置，根据介电常数和密度与所述标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量Δf的测定结果、和所述存储装置中存储的常数A，基于下式(2)，算出该测定对象样品的克重b，

包含多个被配置在同一平面上的所述介质谐振器，且这些介质谐振器在与所述平面平行的样品内平面上，被配置为具有一个方向成分的电场矢量在各介质谐振器中变为另一个方向，

通过令所述数据处理装置，还具有根据这些介质谐振器的输出之差求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，

使用所述多个介质谐振器的输出的平均值，求出所述常数A，并根据测定对象样品所对应的基于所述多个介质谐振器的输出的平均值的测定结果、和所述常数A，来计算测定对象样品的克重，

Δf＝A·b(2)

其中，Δf＝f₀-f_s，

f₀：没有样品即标准样品或测定对象样品的情况下的谐振频率，

f_s：有样品即标准样品或测定对象样品的情况下的谐振频率。

17.根据权利要求16所述的克重测定装置，其特征在于，

通过令所述数据处理装置，还具有根据没有样品情况下的谐振峰值电平、与有样品情况下的谐振峰值电平之差求出样品的水分含有量或水分含有率的功能，来具有水分测定功能。

18.根据权利要求17所述的克重测定装置，其特征在于，

与所述多个介质谐振器连接且对各个输出进行放大的放大电路，包含有延时元素，

所述多个介质谐振器的每一个，构成具有量可变电信号衰减/放大装置的介质谐振器检测系统，该量可变电信号衰减/放大装置，被插入在微波振荡器、至谐振峰值电平检测出电路之间，所述微波振荡器分别与各介质谐振器连接，所述谐振峰值电平检测电路与所述放大电路连接并从其输出中检测出谐振峰值电平，

并具备运算装置，将来自各个介质谐振器检测系统的谐振峰值电平检测电路的输出、与另外设定的目标谐振峰值电平相比较，并以使其接近于目标谐振峰值电平的方式，运算输出改变所述量可变电信号衰减/放大装置所对应的衰减度或放大度的信号。

19.一种克重测定装置，其特征在于，

具备：介质谐振器，仅被配置在样品的一面侧；

防护容器，实质覆盖所述介质谐振器，除了其样品测定面；

微波用激励装置，使所述介质谐振器产生电场矢量；

检测装置，检测出所述介质谐振器的透过能量或反射能量；

存储装置，存储表示克重所对应的谐振频率移位量的校准曲线，该校准曲线通过变更介电常数和密度一定、且克重已知的标准样品的克重，并根据各个克重所对应的、由所述介质谐振器在一定条件下测得的谐振频率移位量作成；

数据处理装置，根据介电常数和密度与所述标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量的测定结果、和所述校准曲线，求出该测定对象样品的克重，

所述介质谐振器，仅包含单一的介质谐振器，该介质谐振器在与一个平面平行的样品内平面上，具有一个方向成分的电场矢量，

具备使所述样品或所述介质谐振器在与所述平面平行的面内旋转的旋转机构，

通过令所述数据处理装置，还具有根据与由所述旋转机构实现的旋转相伴的所述介质谐振器输出的变化求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，

使用与由所述旋转机构实现的旋转相伴的所述介质谐振器输出的平均值求出所述校准曲线，并根据测定对象样品所对应的基于所述介质谐振器输出的平均值的测定结果、和所述校准曲线，来计算测定对象样品的克重。

20.根据权利要求19所述的克重测定装置，其特征在于，

通过令所述数据处理装置，还具有根据没有样品情况下的谐振峰值电平、与有样品情况下的谐振峰值电平之差求出样品的水分含有量或水分含有率的功能，来具有水分测定功能。

21.一种克重测定装置，其特征在于，

具备：介质谐振器，仅被配置在样品的一面侧；

防护容器，实质覆盖所述介质谐振器，除了其样品测定面；

微波用激励装置，使所述介质谐振器产生电场矢量；

检测装置，检测出所述介质谐振器的透过能量或反射能量；

存储装置，存储下式(2)的常数A，该常数A通过变更介电常数和密度一定、且克重b已知的标准样品的克重，并根据各个克重所对应的、由所述介质谐振器在一定条件下测得的谐振频率移位量Δf求出；

数据处理装置，根据介电常数和密度与所述标准样品相等的测定对象样品的谐振频率移位量Δf的测定结果、和所述存储装置中存储的常数A，基于下式(2)，算出该测定对象样品的克重b，

所述介质谐振器，仅包含单一的介质谐振器，该介质谐振器在与一个平面平行的样品内平面上，具有一个方向成分的电场矢量，

具备使所述样品或所述介质谐振器在与所述平面平行的面内旋转的旋转机构，

通过令所述数据处理装置，还具有根据与由所述旋转机构实现的旋转相伴的所述介质谐振器输出的变化求出样品的电介质各向异性的功能，来具有取向测定功能，

使用与由所述旋转机构实现的旋转相伴的所述介质谐振器输出的平均值求出所述常数A，并根据测定对象样品所对应的基于所述介质谐振器输出的平均值的测定结果、和所述常数A，来计算测定对象样品的克重，

Δf＝A·b(2)

其中，Δf＝f₀-f_s，

f₀：没有样品即标准样品或测定对象样品的情况下的谐振频率，

f_s：有样品即标准样品或测定对象样品的情况下的谐振频率。

22.根据权利要求21所述的克重测定装置，其特征在于，

通过令所述数据处理装置，还具有根据没有样品情况下的谐振峰值电平、与有样品情况下的谐振峰值电平之差求出样品的水分含有量或水分含有率的功能，来具有水分测定功能。

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