JP2001525934A - 気体含有量測定方法および気体含有量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製紙パルプやコーティングペースト等の流体の気体含有量を測定する気体含有量測定方法および気体含有量測定装置に関し、ポンプなどによって流体に圧力の変化を発生させる。マイクロ波信号２０の伝送時間、位相および減衰をこのマイクロ波信号２０が流体１３を通過するときに測定し、流体１３の圧力変化によって生じたマイクロ波信号２０の伝送時間、位相および減衰の変化に基づいて、気体含有量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】 気体含有量測定方法および気体含有量測定装置 発明の分野 本発明は、圧力の変化が発生する流体中の気体含有量を測定する気体含有量測 定方法に関する。 また、本発明は、圧力の変化が発生する流体中の気体含有量を測定する気体含 有量測定装置に関する。 背景技術 現在、流体や液体の気体含有量、特に空気含有量の測定には、主に超音波およ び密度測定に基づいた方法や装置が使用されている。超音波測定法では、測定の ために超音波を発信して流体を通過させ、その減衰を測る。超音波の減衰は流体 に含まれた気体によって生じるもので、流体中の気体が多ければ、超音波の減衰 は大きくなる。製紙業界では、製紙パルプや紙(stock)の気体含有量を超音波測 定法で測定するのが一般的である。最終製品、つまり紙の品質は、気体含有量に よってある程度決定される流体製紙パルプの品質に左右される。 フィンランド特許第８４，２９９号公報で開示している解決法では、混濁液の 空気含有量を２種類の既知の圧力において測定することで決定している。また、 米国特許第４，８５２，３９５号公報で開示している解決法では、流れる液体の 気体含有量を２種類の既知の圧力において、液体を通過する放射されたマイクロ 波の透過率を測定することで決定している。 しかしながら、超音波の減衰に基づいた気体含有量測定の問題点の一つは、固 体を多く含む混濁液にこの方法を応用できない点である。例えば、製紙用パルプ の気体含有量測定が可能なのは、パルプの濃度が２％より低い場合のみである。 さらに、この方法をインライン（in-line）型の設備に適用するのは困難である 。そのため、超音波測定装置は、通常、できる限りパルプと一致したサンプルの 流体を測定するために開発されている。一方、密度測定法の問題点の一つは、測 定 結果が濃度を変化させる空気以外の構成要素に非常に敏感になる点である。空気 は製紙パルプ中に最も多く含まれる気体である。製紙パルプにおける、混濁液の 構成要素の代表的な濃度は、水＝１、空気＝０、木質繊維＝１．３〜１．５、添 加物＝２．５〜４．５である。この数字は、パルプの添加物がわずかに減少して もパルプの空気含有量が増加した印象を与えることを示している。 ２種類の既知の圧力で行われるマイクロ波測定の問題点は、利用する圧力を、 マイクロ波測定を行うポイントと正確に同じにする必要があることである。圧力 インジケータを正確に調整し、気体含有量の体系的な測定エラーを避けなくては ならない。 発明の開示 したがって、本発明の目的は、上述の問題点を解消するための方法、および該 方法を実施する装置を考案することである。本発明に係る方法および測定装置は 、濃度２％を超える混濁液にも応用できる。また、本発明に係る解決法は、流体 や混濁液のさまざまな構成要素の濃度にも影響を受けない。 これは序文（preamble）で説明した方法により達成されるもので、この方法の 特徴は、マイクロ波信号によって測定が行われ、マイクロ波信号の少なくとも一 つの変化をマイクロ波信号が流体を通過した後で測定し、圧力変化が引き起こし た上述のマイクロ波信号の変化に基づいて流体中の気体含有量を決定する点にあ る。 また、本発明に係る気体含有量測定装置の特徴は、この気体含有量測定装置が マイクロ波メータ、送信アンテナおよび受信アンテナから構成され、マイクロ波 信号の少なくとも一つの変化をマイクロ波信号が流体を通過するときに測定する ようにこれらが配置されており、圧力変化が引き起こした上述のマイクロ波信号 の変化に基づいて流体中の気体含有量を決定する手段をこの気体含有量測定装置 が有している点にある。 本発明の方法およびシステムにより、いくつかの利点が生まれる。本発明の解 決法では、混濁液の構成要素の濃度の違いによって生じる問題の影響を受けずに 、高濃度の混濁液での気体含有量を測定することもできる。 図面の簡単な説明 以下では、添付した図面を参照して、好適な実施態様により本発明をさらに詳 細に説明する。 図１は、気体含有量測定装置を示す図である。 図２は、マイクロ波信号の位相を測定するときの気体含有量測定装置を示す回 路図である。 図３は、さまざまな量の空気を加えた水の中のマイクロ波信号の位相測定値を 示す図である。 図４は、マイクロ波信号の位相変化の平均を空気含有量の関数として示す図で ある。 図５は、マイクロ波信号の減衰を測定するときの気体含有量測定装置を示す回 路図である。 発明を実施するための最良の態様 本発明は、液体や混濁液など、圧力の変化が発生するさまざまな流体中の気体 含有量の測定に適している。本発明は、特に製紙に適しているが、これに限定さ れるものではない。 本発明に係る方法および代表的な測定装置について、本態様では図１を参照し て説明する。図１に示す装置は、ポンプ１１、ダクト１２、流体１３、マイクロ 波メータ１４、気体含有量を決定する手段１５、送信アンテナ１６および受信ア ンテナ１７を備えて構成されている。この装置は、さらに、圧力インジケータ１ ８と圧力モジュレータ１９とを備えることができる。ポンプ１１は流体１３を押 し出し、その結果、この流体はダクト１２に流れ込む。通常はポンプ１１の動作 により、流体１３の圧力が変化する。流体１３が空気を含む場合、または一般的 なケースのように、少なくとも理想気体に近い反応を示す気体状の物質を含む場 合、圧力の上昇によって気体状の物質は圧縮される。逆に、圧力が低いレベルに 戻れば、気体状の物質はもとの容積に膨張する。木質繊維を含む混濁液のような 代表的な流体１３には、気体を除けば、大幅に圧縮される構成要素は含まれてい ない。したがって、圧縮の度合いは流体中の空気や気体の含有量を示すことにな る。 本発明の解決法では、マイクロ波信号２０を用いて気体の量を測定する。マイ クロ波信号は送信アンテナ１６から送信され、流体１３を通過して、受信アンテ ナ１７が受信する。マイクロ波メータ１４は、マイクロ波信号２０から、信号位 相や、伝送時間、信号２０が流体１３を通過したときの減衰などのいくつかの変 化を測定する。 最初は主に信号の伝送時間を調べる。信号の伝送時間の変化によって位相の変 化が生じるため、一般的なレベルでは、伝送時間は位相の測定結果と一致する。 手段１５は、伝送時間の変化に基づいて流体１３の気体含有量を決定する。ダク ト１２の中に、例えば水などの気体を含まない液体１３がある場合、ポンプ１１ による圧力の変化は流体１３の容積に影響を与えない。さらに、マイクロ波信号 の伝送時間は圧力が変わっても変化しない。しかしながら、流体１３が気体を含 んでいる場合は、気体容積の変化によってマイクロ波信号２０の伝送時間に変化 が生じる。マイクロ波信号２０の通過速度は液体よりも気体の中のほうが速いた め、流体１３の気体含有量が多ければマイクロ波が流体１３を通過する速度は速 くなる。ダクト１２内の（瞬間的に）高い圧力の影響で気体が圧縮され、マイク ロ波信号が通過する気体の距離は短くなるため、送信アンテナ１６から受信アン テナ１７へ移動する信号の速度は（瞬間的に）低い圧力時には遅くなる。マイク ロ波の伝送時間の変化により信号位相も変化するため、この変化は圧力による位 相変化として確認することもできる。本発明の方法は、最長の伝送時間と最短の 伝送時間との差を測定し、これから気体の圧縮の度合いを間接的に推定し、さら に大量の気体では圧縮の度合いの絶対的な測定値が少量の気体よりも高くなるた め、この圧縮の度合いから気体の量を推定することが目的である。圧力の絶対的 なレベルと変化を望ましくは事前に決定し、固体粒子を含まない液体を測定する とき、気体の量はマイクロ波信号の伝送時間の最高値および最低値から直接的に 推定できる。 信号の伝送時間は、信号が流体を通過するのに要する時間を計測することで直 接的に測定できる。しかし、この種の方法は技術的に実現が困難である。さらに 、本発明の観点では伝送時間そのものではなく伝送時間の変化が重要になるため 、信号の位相変化を測定することで伝送時間の変化の測定を有利に行うことがで きる。 圧力インジケータ１８は２種類の方法で利用できる。圧力インジケータ１８に より静圧（static pressure）の測定が可能で、ここからプロセス内の実際の気 体の量を決定できる。本発明に係る気体の量の測定では、測定が実施された時点 の圧力で空気の量が示される。圧力インジケータ１８によりプロセス中の実際の 圧力を知ることができるため、圧力をかけない状態での絶対的な気体の量を計算 することができる。また、圧力インジケータ１８では動圧（dynamic pressure） を測定することもできる。プロセス中の構成要素の割合の変化はマイクロ波の測 定に影響を与えるため、プロセス中の気体によって生じた変化と、濃度や構成要 素の密度の変化によって生じた変化とを区別できることが重要である。 しかしながら、特に混濁液では、マイクロ波信号の伝送時間、位相および減衰 は、混濁液の濃度によっても変化する。そのため、本発明の解決法では混濁液の 濃度を測定する。この濃度は既存のあらゆる方法で測定可能だが、気体含有量を 測定するものと同じマイクロ波メータで濃度を測定するのが最も望ましい。した がって、本発明の装置では、マイクロ波の伝送時間によって濃度を測定するよう に調節している。測定は、ＦＭＣＷ方式（Frequency Modulated Continuous Wav e：周波数変調持続波）に従った周波数変調を利用して行う。ＦＭＣＷ方式では 、発振器の周波数をレーダのように広帯域で直線的にスキャンし、ミキサ出力に 正弦信号を持つ。この信号の周波数は基準信号と受信信号との伝送時間の差を示 し、この差は、例えば濃度によって影響を受ける。濃度の変化は、一般に、あら ゆる液体や混濁液のプロセスにおいて、例えばポンプ１１が生み出す圧力の変化 よりも遅い。そのため、濃度は伝送時間に基づく長期的な平均値として測定する ことができる一方で、気体含有量は、例えばはるかに短時間（通常は１秒未満） の伝送時間に基づく位相測定値により周波数変調をせずに測定する。本発明に係 る方法では、別個の圧力インジケータ１８を圧力レベルとマイクロ波信号２０の 移動エリアの実際の変化とを実質的に測定するのにさらに利用できる。正確な圧 力とその実際の変化が判明したとき、圧力の変化が大きいか不規則な場合で も、マイクロ波信号２０の伝送時間に基づいて気体の量を決定することができる 。したがって、例えば、圧力インジケータ１８で測定した圧力変化とマイクロ波 メータ１４で測定した伝送時間の変化（位相変化、減衰変化）との相関関係を計 算できる。例えば相関関係Ｃ（τ）は、ｘ（ｔ）を時間（ｔ）を関数とする圧力 とし、ｙ（ｔ）を時間を関数とするマイクロ波信号の伝送時間（位相、減衰）と すると、以下に示す方程式Ｃ（τ） により計算できる。この相関関係により、圧力の変化を、伝送時間（位相、減衰 ）に影響を与える濃度などの要素から区別することができる。 以下では、本発明による解決法を、位相測定に基づき、図２を参照して詳しく 検討する。この解決法は、マイクロ波メータ１４に関し、このマイクロ波メータ １４は、ローカル発振器２１、トランスミッタアンプ２２、スイッチ２３、基準 チャンネル２４、受信アンプ２５およびミキサ２６を備えて構成されている。さ らに、図２には、送信アンテナ１６、ダクト１２および受信アンテナ１７が含ま れている。発振器２１は、マイクロ波周波をトランスミッタアンプ２２とミキサ ２６との両方に送信する。トランスミッタアンプ２２が発振器２１の信号を増幅 した後、この信号をダクト１２に送信して実際のプロセスの測定を行うか、基準 チャンネル２４で測定を行うかをスイッチ２３により選択し、これによりアンプ のドリフトをモニタし補整することができる。基準チャンネルは、通常、同軸ケ ーブルやストリップラインのような伝送線で、その伝送時間や減衰は長期的にさ まざまな温度において安定している。信号が実際のプロセス測定で送信アンテナ １６、ダクト１２および受信アンテナ１７を通過した後、または基準チャンネル ２４を通過した後、信号はスイッチ２３によって選択的に受信アンプ２５に送ら れる。信号は受信アンプ２５からミキサ２６に送られ、ミキサ２６において受信 信号２９は発振器２１からのオリジナル信号によって増幅される。増幅する信号 が互いに同調する場合、ミキサ出力の位相を示す信号はゼロになる。位相に違い がある場合、位相相違信号２７はゼロではなくなり、この位相相違信号２７の値 は気体含有量と濃度とによって変化する。気体含有量の測定では、好適には、ミ キサ２６の出力信号２７が基本的にゼロになる周波数を発振器２１で選択する。 その結果、基準マイクロ波信号２８および受信マイクロ波信号２９は少なくとも 瞬間的には互いに同調する。その後、発振器２１を好適には信号２７によって制 御する。本発明の解決法では、この周波数をマイクロ波信号の固定周波数として 設定し、伝送時間の変化はミキサ２６の出力信号２７が示す基準信号２８と受信 マイクロ波信号２９との位相の差によって測定する。気体含有量は、ミキサ２６ と出力信号２７またはこれに相当するものとの位相の差の変化の標準偏差を計算 することで有効に測定できる。 基準信号２８および受信信号２９の位相は、気体含有量測定において、発振器 ２１とミキサ２６との間にある調整可能な遅延素子３０を用いることで、周波数 を変えずに瞬間的に等化することができる。次に、遅延素子３０は、受信信号２ ９および基準信号２８が希望する瞬間に同じ位相でミキサ２６に入るように発振 器２１からの基準信号の遅れを変更し、その結果、出力信号２７は事実上ゼロに なる。有効な周波数を選択しているときには、ミキサ２６の出力信号２７によっ て、発振器２１の周波数を有効にコントロールし、または出力信号２７によって 、遅延素子３０を有効にコントロールして位相をゼロにする。 図３は測定結果を示す。図３Ａでは、縦軸が位相信号２７であり、横軸が時間 である。グラフ３１は、不純物および空気を含まない水での位相の動きを示して いる。グラフ３１は、純水ではマイクロ波信号２０の位相が圧力の変化の影響で 変化しないことを示しており、グラフではほとんどノイズが確認できない。グラ フ３２は、純水に空気を少し加えたときのマイクロ波信号２０の位相の動きを示 している。ポンプ１１によって生じた圧力の変化が、位相変化の振動としてはっ きり示されている。グラフ３３では、水に加える空気を増やしており、グラフ３ ２と比較して位相の振動の幅は明らかに増している。また、グラフ３４に示す状 態では、水にさらに多くの空気を加えており、その結果、位相変化の振幅はさら に増している。したがって、位相振動の幅は気体含有量の関数である。 図４は水中の空気含有量の測定結果を示しており、マイクロ波信号位相（縦軸 ）の標準偏差の測定結果が、水中の実際の空気含有量（横軸）の関数として表さ れている。測定では、１５［ｌ／ｓ］，２０［ｌ／ｓ］，２５［ｌ／ｓ］の３種 類の流動率を使用した。測定ポイントは四角で示している。図４からは、位相変 化の振幅と空気含有量との間には、流動率に関係なく、どちらかというと単純で 直線的な関係があることが分かり、この関係は直線で表すことができる。 図５は、減衰を変数として用いた気体含有量の測定法を示している。この解決 法は図２の解決法と非常に似ている。この場合、マイクロ波信号はスイッチ２３ につながり、さらに基準チャンネル２４および送信アンテナ１６につながってい る。基準マイクロ波信号６２および受信信号６３の強度をレシーバで測定し、受 信マイクロ波信号６３および基準マイクロ波信号６２の強度を手段５１で比較す る。この比較は、例えば、基準信号６２と受信信号６３との差や関係を計算する ことによって行う。その後、手段５１で得られた結果を手段１５に送信し、手段 １５は標準偏差やこれに相当するものなどを使用して、減衰の変化に基づいた気 体含有量を決定する。 本発明の解決法では、ポンプ１１では十分な圧力パルスが発生しない場合、別 の圧力モジュレータ１９によって、さらに流体の圧力変化を発生させることがで きる。圧力モジュレータ１９は、例えば、裏の圧力が変化するダイヤフラム、カ ム、ピストンなどである。 本発明の解決法の流体１３はプロセスダクト内の製紙パルプとするのが有利で あるため、本発明の方法は製紙パルプの気体含有量を測定して、パルプを製紙機 械に送る前に紙質の向上をはかるのに利用する。流体１３は、紙のコーティング に使用するコーティングペーストであってもよい。 本発明は上記記載において、添付図面に従った例を参照して説明してきたが、 本発明は明らかにこれに限定されるものではなく、添付請求の範囲により開示さ れた発明の概念の範囲内で様々に変形可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月１８日（１９９８．１２．１８） 【補正内容】 その結果、基準マイクロ波信号２８および受信マイクロ波信号２９は少なくとも 瞬間的には互いに同調する。その後、発振器２１を好適には信号２７によって制 御する。本発明の解決法では、この周波数をマイクロ波信号の固定周波数として 設定し、伝送時間の変化はミキサ２６の出力信号２７が示す基準信号２８と受信 マイクロ波信号２９との位相の差によって測定する。気体含有量は、ミキサ２６ と出力信号２７またはこれに相当するものとの位相の差の変化の標準偏差を計算 することで有効に測定できる。 基準信号２８および受信信号２９の位相は、気体含有量測定において、発振器 ２１とミキサ２６との間にある調整可能な遅延素子３０を用いることで、周波数 を変えずに瞬間的に等化することができる。次に、遅延素子３０は、受信信号２ ９および基準信号２８が希望する瞬間に同じ位相でミキサ２６に入るように発振 器２１からの基準信号の遅れを変更し、その結果、出力信号２７は事実上ゼロに なる。有効な周波数を選択しているときには、ミキサ２６の出力信号２７によっ て、発振器２１の周波数を有効にコントロールし、または出力信号２７によって 、遅延素子３０を有効にコントロールして位相をゼロにする。 図３は測定結果を示す。図３では、縦軸が位相信号２７であり、横軸が時間で ある。グラフ３１は、不純物および空気を含まない水での位相の動きを示してい る。グラフ３１は、純水ではマイクロ波信号２０の位相が圧力の変化の影響で変 化しないことを示しており、グラフではほとんどノイズが確認できない。グラフ ３２は、純水に空気を少し加えたときのマイクロ波信号２０の位相の動きを示し ている。ポンプ１１によって生じた圧力の変化が、位相変化の振動としてはっき り示されている。グラフ３３では、水に加える空気を増やしており、グラフ３２ と比較して位相の振動の幅は明らかに増している。また、グラフ３４に示す状態 では、水にさらに多くの空気を加えており、その結果、位相変化の振幅はさらに 増している。したがって、位相振動の幅は気体含有量の関数である。 図４は水中の空気含有量の測定結果を示しており、マイクロ波信号位相（縦軸 ）の標準偏差の測定結果が、水中の実際の空気含有量（横軸）の関数として表さ れている。測定では、１５［ｌ／ｓ］，２０［ｌ／ｓ］，２５［ｌ／ｓ］の３種 類の流動率を使用した。測定ポイントは四角で示している。図４からは、位相変 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年６月７日（１９９９．６．７） 【補正内容】 請求の範囲 １．圧力変化が発生する流体（１３）の気体含有量を測定する気体含有量測定方 法において、 単一の測定手段を用いて、マイクロ波信号（２０）により測定を行い、 前記マイクロ波信号（２０）が前記流体（１３）を通過した後に、前記マイク ロ波信号（２０）の少なくとも一つの変数を測定し、 圧力変化が発生している間に前記測定を行い、圧力変化による前記マイクロ波 信号（２０）の前記変数に基づいて、前記流体（１３）の気体含有量を決定する ことを特徴とする気体含有量測定方法。 ２．伝送時間を変数として用いて前記気体含有量を測定することによって、前記 気体含有量は伝送時間の変化に基づいて決定されることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の気体含有量測定方法。 ３．基準マイクロ波信号（２８）の位相を調整し、 受信マイクロ波信号（２９）の位相を、ミキサ（２６）またはこれに相当する ものを用いて前記基準マイクロ波信号（２８）と比較し、 所望した瞬間での基準マイクロ波信号（２８）のために固定位相を選択して、 ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す出力信号（２７）をほ ぼゼロにし、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前記受信マイク ロ波信号（２９）を瞬間的に互いに同調させ、 前記受信マイクロ波信号（２９）の位相変化を、前記基準マイクロ波信号（２ ８）の固定周波数および位相を用いて測定し、 圧力変化によって生じた前記マイクロ波信号（２８，２９）の位相変化に基づ いて、前記流体（１３）の気体含有量を決定することにより、 位相を変数として用いて前記気体含有量を決定することを特徴とする請求の範 囲第１項記載の気体含有量測定方法。 ４．前記基準マイクロ波信号（２８）の位相を周波数によって調整し、 前記受信マイクロ波信号（２９）の位相を、前記ミキサ（２６）またはこれに 相当するものを用いて前記基準マイクロ波信号（２８）と比較し、 所望した瞬間での前記基準マイクロ波信号（２８）のために固定位相を選択し て、前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す前記出力信号 （２７）をほぼゼロにし、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前 記受信信号（２９）を瞬間的に互いに同調させ、 圧力の変化によって生じたマイクロ波信号（２８，２９）の位相の変化に基づ いて、前記流体（１３）の気体含有量を決定することにより、 前記気体含有量を測定することを特徴とする請求の範囲第３項記載の気体含有 量測定方法。 ５．前記基準マイクロ波信号（６２）の強度を測定し、 前記受信マイクロ波信号（６３）の強度を測定し、 前記受信マイクロ波信号（６３）の強度と前記基準マイクロ波信号（６２）の 強度とを互いに比較し、 圧力変化によって生じた前記マイクロ波信号（２０，６３）の減衰の変化に基 づいて、前記流体（１３）の気体含有量を決定することにより、 前記気体含有量を測定することを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有 量測定方法。 ６．前記変数またはこれに相当するものの標準偏差から気体含有量を測定するこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有量測定方法。 ７．前記気体含有量をより正確に決定するために、別個の圧力インジケータ（１ ８）によって圧力変化を測定し、前記変数の変化を前記圧力インジケータ（１８ ）で得られた結果と比較することを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有 量測定方法。 ８．前記流体（１３）の濃度も測定し、 気体含有量の測定を濃度の測定値に従って較正することを特徴とする請求の範 囲第１項記載の気体含有量測定方法。 ９．前記流体（１３）の圧力変化が別個の圧力モジュレータ（１９）によって発 生されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有量測定方法。 １０．前記流体（１３）が製紙パルプであり、当該気体含有量測定方法を、前記 製紙パルプの気体含有量を測定するために用いることを特徴とする請求の範囲第 １ 項記載の気体含有量測定方法。 １１．前記流体（１３）がコーティングペーストであり、当該気体含有量測定方 法を、前記コーティングペーストの気体含有量を測定するために用いることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有量測定方法。 １２．周波数変調測定を利用して、前記マイクロ波信号（２０）の伝送時間の測 定値として濃度を測定することを特徴とする請求の範囲第８項記載の気体含有量 測定方法。 １３．圧力変化が発生する流体（１３）の気体含有量を測定するように構成され た気体含有量測定装置において、 マイクロ波信号（２０）の少なくとも一つの変数を、該信号が前記流体（１３ ）を通過するときに測定するように構成された、マイクロ波メータ（１４）、送 信アンテナ（１６）および受信アンテナ（１７）を備えた単一の測定手段を用い て気圧含有量を測定し、 当該気体含有量測定装置が、圧力変化が発生している間に測定を行うよう構成 され、圧力変化によって生じる前記マイクロ波信号（２９）の前記変数の変化に 基づいて、前記流体（１３）の気体含有量を決定する手段（１５）を備えること を特徴とする気体含有量測定装置。 １４．前記マイクロ波信号（２０）の伝送時間を変数として用い、前記手段（１ ５）は伝送時間の変化に基づいて前記気体含有量を決定するように構成されるこ とを特徴とする請求の範囲第１３項記載の気体含有量測定装置。 １５．前記基準マイクロ波信号（２８）の位相を調節し、 前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものを用いて、前記受信マイクロ波 信号（２９）と前記基準マイクロ波信号（２８）とを比較し、 所望した瞬間での基準マイクロ波信号（２８）のために固定位相を選択して、 前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す出力信号（２７） をほぼゼロにし、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前記受信マ イクロ波信号（２９）を瞬間的に互いに同調させるように前記マイクロ波メータ （１４）が構成され、 前記マイクロ波信号の固定周波数および位相を用いて、前記マイクロ波信号の 位相変化に基づいて前記流体（１３）の気体含有量を測定するように前記手段（ １５）が構成されていることを特徴とする請求の範囲第13項記載の気体含有量測 定装置。 １６．前記基準マイクロ波信号（６２）の強度を測定し、 前記受信マイクロ波信号（６３）の強度を測定し、 前記マイクロ波信号（２０）の減衰を決定するために、前記受信マイクロ波信 号（６３）の強度と前記基準マイクロ波信号（６２）の強度とを比較するように 前記マイクロ波メータ（１４）が構成され、 前記マイクロ波信号（６３）の減衰の変化に基づいて、前記流体（１３）の気 体含有量を測定するように手段（１５）が構成されていることを特徴とする請求 の範囲第１３項記載の気体含有量測定装置。 １７．周波数を変えることによって前記基準マイクロ波信号（２８）の位相を調 節し、 前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものを用いて、前記基準マイクロ波 信号（２８）の位相と前記受信信号（２９）とを比較し、 所望した瞬間でのマイクロ波信号（２０，２８，２９）の固定周波数を選択し て、前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す出力信号（２ ７）をほぼゼロにして、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前記 受信マイクロ波信号（２９）を瞬間的に互いに同調させるように前記マイクロ波 メータ（１４）が構成され 前記マイクロ波信号の固定周波数および位相を用いて、前記マイクロ波信号（ ２９）の位相の変化に基づいて前記流体（１３）の気体含有量を測定するように 前記手段（１５）が構成されていることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の 気体含有量測定装置。 １８．前記手段（１５）は、前記変数の標準偏差またはこれに相当するものによ って気体含有量を測定するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 １５項記載の気体含有量測定装置。 １９．前記気体含有量をより正確に決定するために、別個の圧力インジケータ（ １８）によって圧力変化を測定するように手段（１５）が構成され、容積の変化 を前記圧力インジケータ（１８）で得られた結果と比較することを特徴とする請 求の範囲第１５項記載の気体含有量測定装置。 ２０．前記流体（１３）の濃度を測定し、濃度の測定値に従って気体含有量の測 定値を較正するようにも構成されていることを特徴とする請求の範囲第１５項記 載の気体含有量測定装置。 ２１．測定に必要な前記流体（１３）の圧力変化を発生させるように、別個の圧 力モジュレータ（１６）が構成されることを特徴とする請求の範囲第１５項記載 の気体含有量測定装置。 ２２．前記流体（１３）が製紙パルプであり、当該気体含有量測定装置が前記製 紙パルプの気体含有量の測定のために使用されるよう構成されていることを特徴 とする請求の範囲第１５項記載の気体含有量測定装置。 ２３．前記流体（１３）がコーティングペーストであり、当該気体含有量測定装 置が前記コーティングペーストの気体含有量の測定のために使用されるよう構成 されていることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の気体含有量測定装置。 ２４．前記信号（２０）の伝送時間に基づいた周波数変調測定を利用して、マイ クロ波により濃度を測定するように構成されていることを特徴とする請求の範囲 第２０項記載の気体含有量測定装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ウィルッカーラ，ラウリ フィンランド国，エフ・アイ・エヌ― 90540 オウル，サツラヴョンティー ２・エー・１ (72)発明者 ニニマキ，ジョウコ フィンランド国，エフ・アイ・エヌ― 90230 オウル．カルヒュティー 17・ビ ー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧力変化が発生する流体（１３）の気体含有量を測定する気体含有量測定方 法において、 マイクロ波信号（２０）により測定を行い、 前記マイクロ波信号（２０）が前記流体（１３）を通過した後に、前記マイク ロ波信号（２０）の少なくとも一つの変数を測定し、 圧力変化による前記マイクロ波信号（２０）の前記変数に基づいて、前記流体 （１３）の気体含有量を決定することを特徴とする気体含有量測定方法。 ２．伝送時間を変数として用いて前記気体含有量を測定することによって、前記 気体含有量は伝送時間の変化に基づいて決定されることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の気体含有量測定方法。 ３．基準マイクロ波信号（２８）の位相を調整し、 受信マイクロ波信号（２９）の位相を、ミキサ（２６）またはこれに相当する ものを用いて前記基準マイクロ波信号（２８）と比較し、 所望した瞬間での基準マイクロ波信号（２８）のために固定位相を選択して、 ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す出力信号（２７）をほ ぼゼロにし、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前記受信マイク ロ波信号（２９）を瞬間的に互いに同調させ、 前記受信マイクロ波信号（２９）の位相変化を、前記基準マイクロ波信号（２ ８）の固定周波数および位相を用いて測定し、 圧力変化によって生じた前記マイクロ波信号（２８，２９）の位相変化に基づ いて、前記流体（１３）の気体含有量を決定することにより、 位相を変数として用いて前記気体含有量を決定することを特徴とする請求の範 囲第１項記載の気体含有量測定方法。 ４．前記基準マイクロ波信号（２８）の位相を周波数によって調整し、 前記受信マイクロ波信号（２９）の位相を、前記ミキサ（２６）またはこれに 相当するものを用いて前記基準マイクロ波信号（２８）と比較し、 所望した瞬間での前記基準マイクロ波信号（２８）のために固定位相を選択し て、前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す前記出力信号 （２７）をほぼゼロにし、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前 記受信信号（２９）を瞬間的に互いに同調させ、 圧力の変化によって生じたマイクロ波信号（２８，２９）の位相の変化に基づ いて、前記流体（１３）の気体含有量を決定することにより、 前記気体含有量を測定することを特徴とする請求の範囲第３項記載の気体含有 量測定方法。 ５．前記基準マイクロ波信号（６２）の強度を測定し、 前記受信マイクロ波信号（６３）の強度を測定し、 前記受信マイクロ波信号（６３）の強度と前記基準マイクロ波信号（６２）の 強度とを互いに比較し、 圧力変化によって生じた前記マイクロ波信号（２０，６３）の減衰の変化に基 づいて、前記流体（１３）の気体含有量を決定することにより、 前記気体含有量を測定することを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有 量測定方法。 ６．前記変数またはこれに相当するものの標準偏差から気体含有量を測定するこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有量測定方法。 ７．前記気体含有量をより正確に決定するために、別個の圧力インジケータ（１ ８）によって圧力変化を測定し、前記変数の変化を前記圧力インジケータ（１８ ）で得られた結果と比較することを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有 量測定方法。 ８．前記流体（１３）の濃度も測定し、 気体含有量の測定を濃度の測定値に従って較正することを特徴とする請求の範 囲第１項記載の気体含有量測定方法。 ９．前記流体（１３）の圧力変化が別個の圧力モジュレータ（１９）によって発 生されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有量測定方法。 １０．前記流体（１３）が製紙パルプであり、当該気体含有量測定方法を、前記 製紙パルプの気体含有量を測定するために用いることを特徴とする請求の範囲第 １項記載の気体含有量測定方法。 １１．前記流体（１３）がコーティングペーストであり、当該気体含有量測定方 法を、前記コーティングペーストの気体含有量を測定するために用いることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の気体含有量測定方法。 １２．周波数変調測定を利用して、前記マイクロ波信号（２０）の伝送時間の測 定値として濃度を測定することを特徴とする請求の範囲第８項記載の気体含有量 測定方法。 １３．圧力変化が発生する流体（１３）の気体含有量を測定するように構成され た気体含有量測定装置において、 マイクロ波メータ（１４）、送信アンテナ（１６）および受信アンテナ（１７ ）を備え、これらはマイクロ波信号（２０）の少なくとも一つの変数を、該信号 が前記流体（１３）を通過するときに測定するように構成され、 圧力変化によって生じる前記マイクロ波信号（２９）の前記変数の変化に基づ いて、前記流体（１３）の気体含有量を決定する手段（１５）を備えることを特 徴とする気体含有量測定装置。 １４．前記マイクロ波信号（２０）の伝送時間を変数として用い、前記手段（１ ５）は伝送時間の変化に基づいて前記気体含有量を決定するように構成されるこ とを特徴とする請求の範囲第１３項記載の気体含有量測定装置。 １５． 前記基準マイクロ波信号（２８）の位相を調節し、 前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものを用いて、前記受信マイクロ波 信号（２９）と前記基準マイクロ波信号（２８）とを比較し、 所望した瞬間での基準マイクロ波信号（２８）のために固定位相を選択して、 前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す出力信号（２７） をほぼゼロにし、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前記受信マ イクロ波信号（２９）を瞬間的に互いに同調させるように前記マイクロ波メータ （１４）が構成され、 前記マイクロ波信号の固定周波数および位相を用いて、前記マイクロ波信号の 位相変化に基づいて前記流体（１３）の気体含有量を測定するように前記手段（ １５）が構成されていることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の気体含有量 測定装置。 １６．前記基準マイクロ波信号（６２）の強度を測定し、 前記受信マイクロ波信号（６３）の強度を測定し、 前記マイクロ波信号（２０）の減衰を決定するために、前記受信マイクロ波信 号（６３）の強度と前記基準マイクロ波信号（６２）の強度とを比較するように 前記マイクロ波メータ（１４）が構成され、 前記マイクロ波信号（６３）の減衰の変化に基づいて、前記流体（１３）の気 体含有量を測定するように手段（１５）が構成されていることを特徴とする請求 の範囲第１３項記載の気体含有量測定装置。 １７．周波数を変えることによって前記基準マイクロ波信号（２８）の位相を調 節し、 前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものを用いて、前記基準マイクロ波 信号（２８）の位相と前記受信信号（２９）とを比較し、 所望した瞬間でのマイクロ波信号（２０，２８，２９）の固定周波数を選択し て、前記ミキサ（２６）またはこれに相当するものの位相差を示す出力信号（２ ７）をほぼゼロにして、その結果、前記基準マイクロ波信号（２８）および前記 受信マイクロ波信号（２９）を瞬間的に互いに同調させるように前記マイクロ波 メータ（１４）が構成され 前記マイクロ波信号の固定周波数および位相を用いて、前記マイクロ波信号（ ２９）の位相の変化に基づいて前記流体（１３）の気体含有量を測定するように 前記手段（１５）が構成されていることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の 気体含有量測定装置。 １８．前記手段（１５）は、前記変数の標準偏差またはこれに相当するものによ って気体含有量を測定するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 １５項記載の気体含有量測定装置。 １９．前記気体含有量をより正確に決定するために、別個の圧力インジケータ（ １８）によって圧力変化を測定するように手段（１５）が構成され、容積の変化 を前記圧力インジケータ（１８）で得られた結果と比較することを特徴とする請 求の範囲第１５項記載の気体含有量測定装置。 ２０．前記流体（１３）の濃度を測定し、濃度の測定値に従って気体含有量の測 定値を較正するようにも構成されていることを特徴とする請求の範囲第１５項記 載の気体含有量測定装置。 ２１．測定に必要な前記流体（１３）の圧力変化を発生させるように、別個の圧 力モジュレータ（１６）が構成されることを特徴とする請求の範囲第１５項記載 の気体含有量測定装置。 ２２．前記流体（１３）が製紙パルプであり、当該気体含有量測定装置が前記製 紙パルプの気体含有量の測定のために使用されるよう構成されていることを特徴 とする請求の範囲第１５項記載の気体含有量測定装置。 ２３．前記流体（１３）がコーティングペーストであり、当該気体含有量測定装 置が前記コーティングペーストの気体含有量の測定のために使用されるよう構成 されていることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の気体含有量測定装置。 ２４．前記信号（２０）の伝送時間に基づいた周波数変調測定を利用して、マイ クロ波により濃度を測定するように構成されていることを特徴とする請求の範囲 第２０項記載の気体含有量測定装置。