JP2000275190A - マイクロ波水分測定装置 - Google Patents
マイクロ波水分測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定物の種類が異なる毎に検量線を作成す
る必要のないマイクロ波水分測定装置を提供する。 【解決手段】 マイクロ波を使用して被測定物中の水分
量を測定するマイクロ波水分測定装置において、下記の
条件のもとに水分率に関連するパラメータｋ値を求め、
このｋ値に基づいて水分率を求めることを特徴とするマ
イクロ波水分測定装置。 記 １．同一被測定物内の単位体積当たりの自由水と結合水
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。
る必要のないマイクロ波水分測定装置を提供する。 【解決手段】 マイクロ波を使用して被測定物中の水分
量を測定するマイクロ波水分測定装置において、下記の
条件のもとに水分率に関連するパラメータｋ値を求め、
このｋ値に基づいて水分率を求めることを特徴とするマ
イクロ波水分測定装置。 記 １．同一被測定物内の単位体積当たりの自由水と結合水
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波水分測
定装置に関し、検量線を作成するためのアルゴリズムを
改善することにより被測定物の種類が異なる毎に検量線
を作成する必要のないマイクロ波水分測定装置に関す
る。
定装置に関し、検量線を作成するためのアルゴリズムを
改善することにより被測定物の種類が異なる毎に検量線
を作成する必要のないマイクロ波水分測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、マイクロ波帯では、水分のマイ
クロ波吸収が極めて大きい。このため、水分のマイクロ
波吸収を利用し、マイクロ波の減衰量から被測定物（例
えば紙…以下単に紙という）の水分量を測定することが
従来から広く行なわれている。
クロ波吸収が極めて大きい。このため、水分のマイクロ
波吸収を利用し、マイクロ波の減衰量から被測定物（例
えば紙…以下単に紙という）の水分量を測定することが
従来から広く行なわれている。
【０００３】図４は、このような従来のマイクロ波水分
計を説明する従来例構成説明図であり、図中、１はマイ
クロ波信号を発生するマイクロ波源たる発信器、２は一
方向にのみマイクロ波を通し逆方向にはマイクロ波をほ
とんど通さないアイソレータ、３は第１導波管（若しく
は同軸ケーブル、以下単に「導波管」という）４を介し
てアイソレータ２に接続された送信ホーンである。
計を説明する従来例構成説明図であり、図中、１はマイ
クロ波信号を発生するマイクロ波源たる発信器、２は一
方向にのみマイクロ波を通し逆方向にはマイクロ波をほ
とんど通さないアイソレータ、３は第１導波管（若しく
は同軸ケーブル、以下単に「導波管」という）４を介し
てアイソレータ２に接続された送信ホーンである。
【０００４】５は送信ホーン３と所定距離ｌを隔てて配
設される受信ホーン、７は第２導彼瞥６を介して受信ホ
ーン５に接続された送信ホーン、８は送受信ホーン３，
５間の距離と同一の所定距離ｌを送信ホーン７との間に
隔てて配設される受信ホーン、９は送信ホーン３，７と
受信ホーン５，８の問に配置された例えばシート状の紙
などでなる被測定物である。
設される受信ホーン、７は第２導彼瞥６を介して受信ホ
ーン５に接続された送信ホーン、８は送受信ホーン３，
５間の距離と同一の所定距離ｌを送信ホーン７との間に
隔てて配設される受信ホーン、９は送信ホーン３，７と
受信ホーン５，８の問に配置された例えばシート状の紙
などでなる被測定物である。
【０００５】１１は例えばクリスタルダイオードやＨＢ
Ｔ（ヘテロバイポーラトランジスタ）等でなり第３導波
管１０を介して受信ホーン８の出力を検出する検出部、
１２は検出部１１の出力を受け所定の演算処理を施こし
て紙中の水分量を算出する演算部である。
Ｔ（ヘテロバイポーラトランジスタ）等でなり第３導波
管１０を介して受信ホーン８の出力を検出する検出部、
１２は検出部１１の出力を受け所定の演算処理を施こし
て紙中の水分量を算出する演算部である。
【０００６】上記構成からなる従来例において、発振器
１から送出されたマイクロ波は、アイソレータ２および
第１導波管４を経て送信ホーン３から被測定物９に投射
される。また、紙９を透過して水分子による減衰を受け
たマイクロ波は、受信ホーン５で受信されてのち第２導
波管６を経て、送信ホーン７から再び紙９に投射され
る。
１から送出されたマイクロ波は、アイソレータ２および
第１導波管４を経て送信ホーン３から被測定物９に投射
される。また、紙９を透過して水分子による減衰を受け
たマイクロ波は、受信ホーン５で受信されてのち第２導
波管６を経て、送信ホーン７から再び紙９に投射され
る。
【０００７】この紙９を透過して再度水分子による減衰
を受けたマイクロ波は、受信ホーン８で受信されてのち
第３導波管１０を経て検出部（以下、センサという）１
１で検出される。このセンサの出力に基づき、演算部１
２内で施こされる演算処理により、紙９中の水分量が求
められるようになる。
を受けたマイクロ波は、受信ホーン８で受信されてのち
第３導波管１０を経て検出部（以下、センサという）１
１で検出される。このセンサの出力に基づき、演算部１
２内で施こされる演算処理により、紙９中の水分量が求
められるようになる。
【０００８】このようなマイクロ波測定装置では紙の水
分量を求めた後水分率を計算している。即ち、 １．センサ出力を読み込む。 ２．センサ出力から検量線を用いて水分量に換算する。 ３．求めた水分量と外部センサより入手した坪量値から
水分率を計算する。
分量を求めた後水分率を計算している。即ち、 １．センサ出力を読み込む。 ２．センサ出力から検量線を用いて水分量に換算する。 ３．求めた水分量と外部センサより入手した坪量値から
水分率を計算する。
【０００９】ここで、従来行われている水分率換算アル
ゴリズムを示す。演算部１２は紙を透過して減衰した測
定信号Ｍと比較信号Ｒを受信する。以下に水分率計算に
用いる検量線作成のフローと実際に水分率を計算するフ
ローを示す。ただし、本特許と直接関係しないフレーム
補償と温度補償の部分は省略する。
ゴリズムを示す。演算部１２は紙を透過して減衰した測
定信号Ｍと比較信号Ｒを受信する。以下に水分率計算に
用いる検量線作成のフローと実際に水分率を計算するフ
ローを示す。ただし、本特許と直接関係しないフレーム
補償と温度補償の部分は省略する。
【００１０】検量線作成フローは以下に示す手順により
行う。 規格化信号Ｐ（＝Ｍ／Ｒ）を計算する。 水分量計算用の中間値ＧＭＷを計算する。
行う。 規格化信号Ｐ（＝Ｍ／Ｒ）を計算する。 水分量計算用の中間値ＧＭＷを計算する。
【００１１】 図５に示すように紙の銘柄（Ｇ0，Ｇ1
…坪量）毎に他の測定器で厳密に測定した真の水分量…
ラボ値）ＭＷ（ｇ／ｍ2）とで求めたＧＭＷ（ｇ／
ｍ2）との相関関係を調べ、ＭＷ−ＧＭＷカーブを作成
する。 紙の銘柄の坪量によりＭＷ−ＧＭＷカーブが異なる
ので、図６に示すようにで求めたＭＷ−ＧＭＷカーブ
を使用して紙の坪量毎にＢＷ−ＧＭＷカーブを作成す
る。
…坪量）毎に他の測定器で厳密に測定した真の水分量…
ラボ値）ＭＷ（ｇ／ｍ2）とで求めたＧＭＷ（ｇ／
ｍ2）との相関関係を調べ、ＭＷ−ＧＭＷカーブを作成
する。 紙の銘柄の坪量によりＭＷ−ＧＭＷカーブが異なる
ので、図６に示すようにで求めたＭＷ−ＧＭＷカーブ
を使用して紙の坪量毎にＢＷ−ＧＭＷカーブを作成す
る。
【００１２】 図７に示すようにで求めた各坪量毎
のＢＷ−ＧＭＷカーブを水分率ＭＰ毎に計算して、同じ
ＭＰ毎に２次式（ＧＭＷ＝ａ・ＢＷ２＋ｂ・ＢＷ＋ｃ）
で近似する。
のＢＷ−ＧＭＷカーブを水分率ＭＰ毎に計算して、同じ
ＭＰ毎に２次式（ＧＭＷ＝ａ・ＢＷ２＋ｂ・ＢＷ＋ｃ）
で近似する。
【００１３】次に計算フローを示す。 測定紙の坪量信号ＢＷを別に設けた坪量計から受け
取る。 検量線作成フローのＧＭＷを読み込む。 図８に示すように、検量線作成フローので求めた
各坪量毎の検量線に現在のＢＷ値を代入して各ＭＰの時
のＧＭＷを求め、実際のＧＭＷ値と比較して近い２つの
ＭＰ値を求める。
取る。 検量線作成フローのＧＭＷを読み込む。 図８に示すように、検量線作成フローので求めた
各坪量毎の検量線に現在のＢＷ値を代入して各ＭＰの時
のＧＭＷを求め、実際のＧＭＷ値と比較して近い２つの
ＭＰ値を求める。
【００１４】 図８に示すように、求めた２つのＭＰ
値（例えば６，８％）の間のＭＰ−ＧＭＷの関係（Ａ−
Ｂ間）はリニアであるとして、両者のＧＭＷに対する実
際のＧＭＷの比率を計算し、その比率から水分率ＭＰ値
を計算する。例えば２つのＭＰ値（６，８％）のＡ−Ｂ
間の６０％のＣ点にセンサ出力があったとするとＭＰは
７．２％となる。
値（例えば６，８％）の間のＭＰ−ＧＭＷの関係（Ａ−
Ｂ間）はリニアであるとして、両者のＧＭＷに対する実
際のＧＭＷの比率を計算し、その比率から水分率ＭＰ値
を計算する。例えば２つのＭＰ値（６，８％）のＡ−Ｂ
間の６０％のＣ点にセンサ出力があったとするとＭＰは
７．２％となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この様な従
来のアルゴリズムを用いた場合、 １） センサ出力と水分量の検量線が被測定紙の絶乾坪
量により変化するので、異なる絶乾坪量毎に検量線を用
意する必要がある。 ２） マイクロ波は被測定紙の水分以外に被測定紙自体
により吸収されるが、この吸収量が紙の種類により異な
るため紙質が異なる被測定紙毎に検量線を用意する必要
がある。このような問題が生じるのは、マイクロ波水分
測定装置の出力を水分量に換算しているためである。
来のアルゴリズムを用いた場合、 １） センサ出力と水分量の検量線が被測定紙の絶乾坪
量により変化するので、異なる絶乾坪量毎に検量線を用
意する必要がある。 ２） マイクロ波は被測定紙の水分以外に被測定紙自体
により吸収されるが、この吸収量が紙の種類により異な
るため紙質が異なる被測定紙毎に検量線を用意する必要
がある。このような問題が生じるのは、マイクロ波水分
測定装置の出力を水分量に換算しているためである。
【００１６】上述の問題点１）が発生する原因は以下の
とおりである。マイクロ波水分測定装置の原理は被測定
紙に含まれる水分がマイクロ波を吸収することを利用し
ている。しかし、紙に含まれる水分のうちマイクロ波を
吸収するのはセルロース等に結合していない自由水が大
部分で、セルロース等に結合した結合水はマイクロ波を
ほとんど吸収しない。
とおりである。マイクロ波水分測定装置の原理は被測定
紙に含まれる水分がマイクロ波を吸収することを利用し
ている。しかし、紙に含まれる水分のうちマイクロ波を
吸収するのはセルロース等に結合していない自由水が大
部分で、セルロース等に結合した結合水はマイクロ波を
ほとんど吸収しない。
【００１７】自由水と結合水の比率は水分率に依ると考
えられる。水分量５０ｇでも坪量１０００ｇ／ｍ2の場
合は水分率５％、坪量１００ｇ／ｍ2の場合は水分率５
０％となる。言い換えれば、同じ水分量でも坪量の違い
によりそこに含まれる自由水の量が異なるのでマイクロ
波水分測定装置の出力は異なることになる。そのために
各水分率毎に坪量とセンサ出力の検量線を持たせる必要
があった。図９は同じ紙質の測定紙で坪量が異なる｛１
００， ２５０，４５０（ｇ／ｃｍ2）｝場合のセンサ出
力と水分量の関係を示している。
えられる。水分量５０ｇでも坪量１０００ｇ／ｍ2の場
合は水分率５％、坪量１００ｇ／ｍ2の場合は水分率５
０％となる。言い換えれば、同じ水分量でも坪量の違い
によりそこに含まれる自由水の量が異なるのでマイクロ
波水分測定装置の出力は異なることになる。そのために
各水分率毎に坪量とセンサ出力の検量線を持たせる必要
があった。図９は同じ紙質の測定紙で坪量が異なる｛１
００， ２５０，４５０（ｇ／ｃｍ2）｝場合のセンサ出
力と水分量の関係を示している。
【００１８】次に、問題点２に関する原因は以下のとお
りである。検量線を紙質毎にも作り替える必要があるの
はマイクロ波が水分以外に紙質の影響を受けるためであ
る。即ち、紙質によりセンサ出力と水分量のカーブの形
が異なってしまうので、そこから求めた検量線の形も異
なってしまう。図１０は坪量が同程度で紙質の異なる
｛上質紙２２０（ｇ／ｃｍ2），故紙１９５（ｇ／ｃ
ｍ2）｝測定紙のセンサ出力と水分量の関係を示してい
る。本発明は上述の問題点を解決するためになされたも
ので、検量線を作成するためのアルゴリズムを改善する
ことにより紙質が異なる毎に検量線を作成する必要のな
いマイクロ波水分測定装置を実現することを目的とす
る。
りである。検量線を紙質毎にも作り替える必要があるの
はマイクロ波が水分以外に紙質の影響を受けるためであ
る。即ち、紙質によりセンサ出力と水分量のカーブの形
が異なってしまうので、そこから求めた検量線の形も異
なってしまう。図１０は坪量が同程度で紙質の異なる
｛上質紙２２０（ｇ／ｃｍ2），故紙１９５（ｇ／ｃ
ｍ2）｝測定紙のセンサ出力と水分量の関係を示してい
る。本発明は上述の問題点を解決するためになされたも
ので、検量線を作成するためのアルゴリズムを改善する
ことにより紙質が異なる毎に検量線を作成する必要のな
いマイクロ波水分測定装置を実現することを目的とす
る。
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、請求項１においては、マイクロ波
を使用して被測定物中の水分量を測定するマイクロ波水
分測定装置において、下記の条件のもとに水分率に関連
するパラメータｋ値を求め、このｋ値に基づいて水分率
を求めることを特徴とする。 記 １．同一被測定物内の単位体積当たりの自由水と結合水
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。
るために本発明では、請求項１においては、マイクロ波
を使用して被測定物中の水分量を測定するマイクロ波水
分測定装置において、下記の条件のもとに水分率に関連
するパラメータｋ値を求め、このｋ値に基づいて水分率
を求めることを特徴とする。 記 １．同一被測定物内の単位体積当たりの自由水と結合水
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。
【００１９】請求項２においては、請求項１記載のマイ
クロ波水分測定装置において、ｋ値は次式により求める
ことを特徴とする。 ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ＢＷ ただし Ｐ；Ｍ／Ｒ Ｍ；被測定物を透過して減衰した測定信号 Ｒ；被測定物を透過しない比較信号 ＢＷ；坪量計で測定した坪量 請求項３においては請求項１又は２記載のマイクロ波水
分測定装置において、被測定物はシート状であることを
特徴とする。
クロ波水分測定装置において、ｋ値は次式により求める
ことを特徴とする。 ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ＢＷ ただし Ｐ；Ｍ／Ｒ Ｍ；被測定物を透過して減衰した測定信号 Ｒ；被測定物を透過しない比較信号 ＢＷ；坪量計で測定した坪量 請求項３においては請求項１又は２記載のマイクロ波水
分測定装置において、被測定物はシート状であることを
特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳しく説明する。本
発明ではマイクロ波水分測定装置で使用する水分率計算
のアルゴリズムにパラメータ「ｋ」を導入する。なお、
装置の構成は図４に示す従来例と同一なのでここでの説
明は省略する。
発明ではマイクロ波水分測定装置で使用する水分率計算
のアルゴリズムにパラメータ「ｋ」を導入する。なお、
装置の構成は図４に示す従来例と同一なのでここでの説
明は省略する。
【００２１】検量線作成フローは次の通りである。 演算部１２は紙を透過して減衰した測定信号Ｍと比
較信号Ｒを取り込み、規格化信号Ｐ（＝Ｍ／Ｒ）を計算
する。 Ｐ値と外部より受け取った坪量信号ＢＷから以下の
式に従ってパラメータｋを計算する。 ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ＢＷ ただし Ｐ；Ｍ／Ｒ Ｍ；紙を透過して減衰した測定信号 Ｒ；紙を透過しない比較信号 ＢＷ；坪量計で測定した坪量 実際の測定データ（ラボ値）からパラメータｋと水
分率ＭＰの関係を求め、ｋ−ＭＰカーブを多項式にて近
似する。
較信号Ｒを取り込み、規格化信号Ｐ（＝Ｍ／Ｒ）を計算
する。 Ｐ値と外部より受け取った坪量信号ＢＷから以下の
式に従ってパラメータｋを計算する。 ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ＢＷ ただし Ｐ；Ｍ／Ｒ Ｍ；紙を透過して減衰した測定信号 Ｒ；紙を透過しない比較信号 ＢＷ；坪量計で測定した坪量 実際の測定データ（ラボ値）からパラメータｋと水
分率ＭＰの関係を求め、ｋ−ＭＰカーブを多項式にて近
似する。
【００２２】水分率計算フローは以下の通りである。 上記フローのとと同様の方法でパラメータｋを
求める。 上記フローで求めたｋ−ＭＰ検量線から現在のＭ
Ｐを計算する。
求める。 上記フローで求めたｋ−ＭＰ検量線から現在のＭ
Ｐを計算する。
【００２３】ここで、パラメータｋについて説明する。
同じ紙質で異なる坪量の測定紙の測定結果をパラメータ
ｋを横軸に、水分率ＭＰを縦軸にしてプロットすると図
１のようになる。坪量が異なる測定紙のカーブがほぼ一
致していることが分かる。
同じ紙質で異なる坪量の測定紙の測定結果をパラメータ
ｋを横軸に、水分率ＭＰを縦軸にしてプロットすると図
１のようになる。坪量が異なる測定紙のカーブがほぼ一
致していることが分かる。
【００２４】図2は異なる紙質（上質紙，故紙）で坪量
が同程度の測定紙の測定結果を同様にプロットしたもの
である。図から分かるように異なる紙質の紙でも両者の
カーブの形が近似していることが分かる。
が同程度の測定紙の測定結果を同様にプロットしたもの
である。図から分かるように異なる紙質の紙でも両者の
カーブの形が近似していることが分かる。
【００２５】図３は図１に示す検量線から実際にＭＰ値
を計算した結果を示している。横軸は実際の水分率、縦
軸は計算から求めた水分率としてプロットしている。こ
のように、パラメータｋを使うことにより坪量に依らず
１本の検量線で水分率を計算することができ、異なる紙
質でも僅かな調整で対応できることがわかる。
を計算した結果を示している。横軸は実際の水分率、縦
軸は計算から求めた水分率としてプロットしている。こ
のように、パラメータｋを使うことにより坪量に依らず
１本の検量線で水分率を計算することができ、異なる紙
質でも僅かな調整で対応できることがわかる。
【００２６】ここで、パラメータｋの導出過程について
説明する。導出条件は次の通りである。 １．同一紙質内の単位体積当たりの自由水と結合水の割
合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波は結合水では減衰しない。 ３．測定紙の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は電
磁波の電界の減衰によって起こる。
説明する。導出条件は次の通りである。 １．同一紙質内の単位体積当たりの自由水と結合水の割
合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波は結合水では減衰しない。 ３．測定紙の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は電
磁波の電界の減衰によって起こる。
【００２７】紙厚ｄの測定紙をマイクロ波が透過したと
きの減衰量について計算する。 ｄＥ(x)／ｄｘ＝−（εｆ・ｆｗ(MP)+γ）Ｅ(x) ただし、 Ｅ0 ；紙を透過する前のマイクロ波の電界強度 Ｅ ；紙を透過した後のマイクロ波の電界強度 Ｅ(x) ；測定紙中の位置xのマイクロ波の電界強度 ｆｗ(MP) ；水分率ＭＰのときの単位体積当たりの自
由水の割合 γ ；測定紙自体（水以外）による単位長さ当
たりの減衰量 εｆ ；自由水中の単位長さ当たりの減衰量 β ；測定紙表面での反射率 ｄ ；測定紙の厚さ とする。
きの減衰量について計算する。 ｄＥ(x)／ｄｘ＝−（εｆ・ｆｗ(MP)+γ）Ｅ(x) ただし、 Ｅ0 ；紙を透過する前のマイクロ波の電界強度 Ｅ ；紙を透過した後のマイクロ波の電界強度 Ｅ(x) ；測定紙中の位置xのマイクロ波の電界強度 ｆｗ(MP) ；水分率ＭＰのときの単位体積当たりの自
由水の割合 γ ；測定紙自体（水以外）による単位長さ当
たりの減衰量 εｆ ；自由水中の単位長さ当たりの減衰量 β ；測定紙表面での反射率 ｄ ；測定紙の厚さ とする。
【００２８】従って ｘ＝０のときＥ(0)＝Ｅ0−βＥ0 なので、 Ｅ(x)＝Ｅ0（１−β）е-( ε f ・ fw(MP)+ γ )x 従って紙を透過後のＥはＥ(d)＝（１−β）е-( ε f ・
fw(MP)+ γ )d となる。マイクロ波水分計の検出器の出力
は電力に比例するので電界の２乗に比例する。従って測
定紙による電力透過率は、
fw(MP)+ γ )d となる。マイクロ波水分計の検出器の出力
は電力に比例するので電界の２乗に比例する。従って測
定紙による電力透過率は、
【００２９】Ｗ／Ｗ0＝Ｅ2／Ｅ0 2＝（１−β）2е-2( ε
f ・ fw(MP)+ γ )d となる。 紙の密度をρ(MP)とすると、ｄ＝ＢＷ／ρ(MP)（ＢＷは
坪量ｇ／ｍ2） ｋ(MP)≡−２（εｆ・ｆｗ(MP)+γ）／ρ(MP) とすると、 Ｗ／Ｗ0＝（１−β）2е-k(MP) ・ BW となる。
f ・ fw(MP)+ γ )d となる。 紙の密度をρ(MP)とすると、ｄ＝ＢＷ／ρ(MP)（ＢＷは
坪量ｇ／ｍ2） ｋ(MP)≡−２（εｆ・ｆｗ(MP)+γ）／ρ(MP) とすると、 Ｗ／Ｗ0＝（１−β）2е-k(MP) ・ BW となる。
【００３０】Ｗ／Ｗ0は検出器センサ１１の出力なの
で、これをＰとすると、 Ｐ＝（１−β）2е-k(MP) ・ BW 両辺自然対数をとって、 ｌｎＰ＝ｌｎ（１−β）2−ｋ(MP)・ＢＷ ｋ(MP)＝｛ｌｎ（１−β）2−ｌｎＰ｝／ＢＷ となる。水分率ＭＰが低い場合はβ＜＜１として、 ｋ(MP)＝−ｌｎＰ／ＢＷ となる。
で、これをＰとすると、 Ｐ＝（１−β）2е-k(MP) ・ BW 両辺自然対数をとって、 ｌｎＰ＝ｌｎ（１−β）2−ｋ(MP)・ＢＷ ｋ(MP)＝｛ｌｎ（１−β）2−ｌｎＰ｝／ＢＷ となる。水分率ＭＰが低い場合はβ＜＜１として、 ｋ(MP)＝−ｌｎＰ／ＢＷ となる。
【００３１】ｋ(MP)についてみると、εｆは紙質に依存
しない。ｆｗ(MP)，γ，ρ(MP)は紙質に依存するがｆｗ
(MP)，γはｋに対してリニアに影響し、ρは分数で影響
するので紙質の影響を補正しやすいことが分かる。
しない。ｆｗ(MP)，γ，ρ(MP)は紙質に依存するがｆｗ
(MP)，γはｋに対してリニアに影響し、ρは分数で影響
するので紙質の影響を補正しやすいことが分かる。
【００３２】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、
シート状の木材，コンクリート小麦粉等でも「結合水と
自由水の比率が水分率に依存する」「媒質と結合した結
合水はマイクロ波を吸収しないか吸収量が自由水に比べ
て格段に小さい」という条件を満たせば測定可能であ
る。
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、
シート状の木材，コンクリート小麦粉等でも「結合水と
自由水の比率が水分率に依存する」「媒質と結合した結
合水はマイクロ波を吸収しないか吸収量が自由水に比べ
て格段に小さい」という条件を満たせば測定可能であ
る。
【００３３】また、本発明においてはパラメータの計算
式にＢＷの値を用いたが、これを測定紙の厚さｄに置換
えて（ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ｄ）としてもよく、更に若干
の水分量では紙の厚さｄが変わらないとするとＢＷの代
わりに絶乾坪量ＢＤを用いて（ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／Ｂ
Ｄ）としてもよい。特許請求の範囲の欄の記載により定
義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包
含するものとする。
式にＢＷの値を用いたが、これを測定紙の厚さｄに置換
えて（ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ｄ）としてもよく、更に若干
の水分量では紙の厚さｄが変わらないとするとＢＷの代
わりに絶乾坪量ＢＤを用いて（ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／Ｂ
Ｄ）としてもよい。特許請求の範囲の欄の記載により定
義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包
含するものとする。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 １．同一被測定物内の単位体積当たりの自由水と結合水
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。という条
件で水分率に関連するパラメータｋ値を求め、このｋ値
に基づいて水分率を求めるようにした、その結果、紙
（被測定物）の種類が異なる毎に検量線を作成する必要
のないマイクロ波水分測定装置を装置を実現することが
できる。
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。という条
件で水分率に関連するパラメータｋ値を求め、このｋ値
に基づいて水分率を求めるようにした、その結果、紙
（被測定物）の種類が異なる毎に検量線を作成する必要
のないマイクロ波水分測定装置を装置を実現することが
できる。
【図１】異なる坪量でのパラメータｋと水分率の関係を
示す図である。
示す図である。
【図２】異なる紙質でのパラメータｋと水分量の関係を
示す図である。
示す図である。
【図３】他の測定器で厳密に測定した水分率と本発明の
装置で測定した水分率との相関関係を示す図である。
装置で測定した水分率との相関関係を示す図である。
【図４】従来例及び本発明で使用するマイクロ波水分測
定装置の構成を示す図である。
定装置の構成を示す図である。
【図５】他の測定器で厳密に測定した水分率ＭＷと装置
で測定して求めたＧＭＷ（ｇ／ｍ2）との相関を示す図
である。
で測定して求めたＧＭＷ（ｇ／ｍ2）との相関を示す図
である。
【図６】紙の坪量毎のＢＷとＧＭＷの関係を示す図であ
る。
る。
【図７】坪量毎のＢＷとＧＭＷの関係を２次式で近似さ
せて示す図である。
せて示す図である。
【図８】２つのＭＰ値のＧＭＷに対する実際のＧＭＷの
比率を計算し、その比率から水分率ＭＰ値を求める一例
を示す図である。
比率を計算し、その比率から水分率ＭＰ値を求める一例
を示す図である。
【図９】同じ紙質の測定紙で坪量が異なる場合のセンサ
出力と水分量の関係を示す図である。
出力と水分量の関係を示す図である。
【図１０】坪量が同程度で紙質の異なる測定紙のセンサ
出力と水分量の関係を示す図である。
出力と水分量の関係を示す図である。
１ マイクロ波発振器 ２ アイソレータ ３，７ 送信ホーン ４ 第１導波管 ５，８ 受信ホーン ６ 第２導波管 ７ 被測定物 １０ 第３導波管 １１ 検出部（センサ） １２ 演算部
Claims (3)
- 【請求項１】マイクロ波を使用して被測定物中の水分量
を測定するマイクロ波水分測定装置において、下記の条
件のもとに水分率に関連するパラメータｋ値を求め、こ
のｋ値に基づいて水分率を求めることを特徴とするマイ
クロ波水分測定装置。 記 １．同一被測定物内の単位体積当たりの自由水と結合水
の割合は水分率によって決まる。 ２．マイクロ波の結合水での減衰は自由水での減衰に対
して極めて小さい。 ３．被測定物の比透磁率は１に近くマイクロ波の減衰は
大部分が電磁波の電界の減衰によって起こる。 - 【請求項２】ｋ値は次式により求めることを特徴とする
請求項１記載のマイクロ波水分測定装置。 ｋ＝−ｌｎ（Ｐ）／ＢＷ ただし Ｐ；Ｍ／Ｒ Ｍ；被測定物を透過して減衰した測定信号 Ｒ；被測定物を透過しない比較信号 ＢＷ；坪量計で測定した坪量 - 【請求項３】被測定物はシート状であることを特徴とす
る請求項１又は２記載のマイクロ波水分測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7930199A JP2000275190A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | マイクロ波水分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7930199A JP2000275190A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | マイクロ波水分測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275190A true JP2000275190A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13686029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7930199A Pending JP2000275190A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | マイクロ波水分測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000275190A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218662A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Canon Inc | 積層体の水分含有量の情報を検出する検出装置 |
| CN103336015A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-02 | 北京紫东科技有限公司 | 利用微波水分仪在线检测原烟烟包水分含量的方法 |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP7930199A patent/JP2000275190A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218662A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Canon Inc | 積層体の水分含有量の情報を検出する検出装置 |
| CN103336015A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-02 | 北京紫东科技有限公司 | 利用微波水分仪在线检测原烟烟包水分含量的方法 |
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