JP3105107B2 - マイクロ波による水分測定装置 - Google Patents
マイクロ波による水分測定装置Info
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- JP3105107B2 JP3105107B2 JP7522793A JP7522793A JP3105107B2 JP 3105107 B2 JP3105107 B2 JP 3105107B2 JP 7522793 A JP7522793 A JP 7522793A JP 7522793 A JP7522793 A JP 7522793A JP 3105107 B2 JP3105107 B2 JP 3105107B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波を利用し
た水分測定装置に関する。
た水分測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波エネルギーが測定対象物中の
水分によって減衰され、その程度が水分の多少に応じて
異なることを利用する水分測定装置は種々のものが知ら
れている。このうち、透過型は測定対象物にマイクロ波
を貫通させ、貫通後のマイクロ波エネルギーの減衰を検
出し、これから測定対象物の水分を換算する。このため
には測定対象物を通過したマイクロ波だけを正確に受信
する必要がある。
水分によって減衰され、その程度が水分の多少に応じて
異なることを利用する水分測定装置は種々のものが知ら
れている。このうち、透過型は測定対象物にマイクロ波
を貫通させ、貫通後のマイクロ波エネルギーの減衰を検
出し、これから測定対象物の水分を換算する。このため
には測定対象物を通過したマイクロ波だけを正確に受信
する必要がある。
【０００３】しかし、従来の測定装置は、測定対象物の
大きさと発振ホーン、受信ホーンが作るマイクロ波ゾー
ンの大きさに無頓着で、測定対象物が前記のマイクロ波
ゾーンに対して小さいときに、測定対象物を通過してい
ないマイクロ波まで受信したり、測定対象物がある程度
大きくても十分に大きくないために測定対象物の周縁を
回折によって回り込んだマイクロ波をも受信してしま
い、それぞれ、測定結果の精度が低下してしまうことが
あった。
大きさと発振ホーン、受信ホーンが作るマイクロ波ゾー
ンの大きさに無頓着で、測定対象物が前記のマイクロ波
ゾーンに対して小さいときに、測定対象物を通過してい
ないマイクロ波まで受信したり、測定対象物がある程度
大きくても十分に大きくないために測定対象物の周縁を
回折によって回り込んだマイクロ波をも受信してしま
い、それぞれ、測定結果の精度が低下してしまうことが
あった。
【０００４】測定用のマイクロ波として波長の短いもの
を使用すると前記の点は多少解決されるが、測定物の大
きさに応じて使用するマイクロ波の波長を使い分けねば
ならず、面倒であると共に装置としてもコスト高とな
る。
を使用すると前記の点は多少解決されるが、測定物の大
きさに応じて使用するマイクロ波の波長を使い分けねば
ならず、面倒であると共に装置としてもコスト高とな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、測定対象
物が比較的小さな場合にも、正確な水分値の測定が可能
な、マイクロ波を利用した測定装置の提供を課題とす
る。
物が比較的小さな場合にも、正確な水分値の測定が可能
な、マイクロ波を利用した測定装置の提供を課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】マイクロ波による水分測
定装置にマイクロ波遮蔽板を設け、これにより測定領域
を測定対象物の投影の周縁より内側の領域に限定する。
限定された領域の周縁は、測定対象物の周縁から少なく
ともマイクロ波の回折による回り込み量以上の距離とす
る 。
定装置にマイクロ波遮蔽板を設け、これにより測定領域
を測定対象物の投影の周縁より内側の領域に限定する。
限定された領域の周縁は、測定対象物の周縁から少なく
ともマイクロ波の回折による回り込み量以上の距離とす
る 。
【０００７】
【作用】マイクロ波遮蔽体１３は、測定領域を限定し、
測定物を貫通したマイクロ波のみの受信を可能とする。
測定物を貫通したマイクロ波のみの受信を可能とする。
【０００８】
【実施例】図１は、マイクロ波を利用した水分測定装置
１の要部を概略で示しており、測定対象物２の移動経路
３を挟んで発振ホーン４と受信ホーン５が対向して配置
されている。発信ホーン４と受信ホーン５の中心軸を結
ぶ線（マイクロ波の発射方向）は、反射波による影響を
極力減少させるために移動経路３に対して傾斜してい
る。
１の要部を概略で示しており、測定対象物２の移動経路
３を挟んで発振ホーン４と受信ホーン５が対向して配置
されている。発信ホーン４と受信ホーン５の中心軸を結
ぶ線（マイクロ波の発射方向）は、反射波による影響を
極力減少させるために移動経路３に対して傾斜してい
る。
【０００９】発信ホーン４には、ガンダイオードを主体
とする９．４ＧＨz の発振器６が取り付けられ、これは
送受信装置７を介して駆動される。受信ホーン５には、
検波器８が取り付けられ、受信したマイクロ波エネルギ
ーを電圧に変換して送受信装置７に伝達する。送受信装
置７は、また、マイクロ波を利用した水分測定装置１の
全体を制御する制御装置９の管理下に置かれている。移
動経路３は、この実施例においてポリエチレンベルトの
コンベア１０で形成されており、測定対象物２を載置し
て安定に搬送することができる。
とする９．４ＧＨz の発振器６が取り付けられ、これは
送受信装置７を介して駆動される。受信ホーン５には、
検波器８が取り付けられ、受信したマイクロ波エネルギ
ーを電圧に変換して送受信装置７に伝達する。送受信装
置７は、また、マイクロ波を利用した水分測定装置１の
全体を制御する制御装置９の管理下に置かれている。移
動経路３は、この実施例においてポリエチレンベルトの
コンベア１０で形成されており、測定対象物２を載置し
て安定に搬送することができる。
【００１０】発振器６が駆動されると発信ホーン４と受
信ホーン５間にマイクロ波ゾーン１１が形成され、この
ゾーン１１と移動経路３の交差する領域が測定領域１２
（７５ｍｍ×９５ｍｍ）となる。なお、マイクロ波の発
射方向は、前記のとおり移動経路３に対して傾斜されて
おり、コンベア１０の表面から反射したマイクロ波が反
射によって発信ホーン４に到達する率は低い。
信ホーン５間にマイクロ波ゾーン１１が形成され、この
ゾーン１１と移動経路３の交差する領域が測定領域１２
（７５ｍｍ×９５ｍｍ）となる。なお、マイクロ波の発
射方向は、前記のとおり移動経路３に対して傾斜されて
おり、コンベア１０の表面から反射したマイクロ波が反
射によって発信ホーン４に到達する率は低い。
【００１１】そして、移動経路３の測定領域１２の部分
には、コンベア１０の裏面にぴったりと接してマイクロ
波遮蔽板１３が配置される。マイクロ波遮蔽板１３は、
表面にマイクロ波吸収体１４を貼着した鋼板１５で、窓
１６（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を備える。窓１６はその開
口面積の全体が測定対象物２の平面投影の周縁より内側
に位置することができる大きさである。すなわち、マイ
クロ波遮蔽板１３は、測定領域１２を測定対象物２の平
面投影の周縁より内側の領域に限定することができる
（図２）。マイクロ波吸収体１４はゴム系のエコソーブ
（商品名）である。
には、コンベア１０の裏面にぴったりと接してマイクロ
波遮蔽板１３が配置される。マイクロ波遮蔽板１３は、
表面にマイクロ波吸収体１４を貼着した鋼板１５で、窓
１６（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を備える。窓１６はその開
口面積の全体が測定対象物２の平面投影の周縁より内側
に位置することができる大きさである。すなわち、マイ
クロ波遮蔽板１３は、測定領域１２を測定対象物２の平
面投影の周縁より内側の領域に限定することができる
（図２）。マイクロ波吸収体１４はゴム系のエコソーブ
（商品名）である。
【００１２】マイクロ波を利用した水分測定装置１が駆
動されると、制御装置９の制御下にコンベア１０が移動
されて停止されると共に、発振器６で励起されたマイク
ロ波が発信ホーン４から受信ホーン５に向けて連続的に
発射され、マイクロ波ゾーン１１が形成される。マイク
ロ波は、ポリエチレンベルトのコンベア１０をほとんど
減衰されることなく通過するが、マイクロ波遮蔽板１３
の鋼板１５をまったく通過することができないので、受
信ホーン５には前記遮蔽板１３の窓１６の大きさに限定
されたマイクロ波ゾーン１１のマイクロ波が到達する。
動されると、制御装置９の制御下にコンベア１０が移動
されて停止されると共に、発振器６で励起されたマイク
ロ波が発信ホーン４から受信ホーン５に向けて連続的に
発射され、マイクロ波ゾーン１１が形成される。マイク
ロ波は、ポリエチレンベルトのコンベア１０をほとんど
減衰されることなく通過するが、マイクロ波遮蔽板１３
の鋼板１５をまったく通過することができないので、受
信ホーン５には前記遮蔽板１３の窓１６の大きさに限定
されたマイクロ波ゾーン１１のマイクロ波が到達する。
【００１３】マイクロ波ゾーン１１は水分測定装置１が
駆動されている間、常時形成されており、送受信器７の
受信側には検波器８からの出力（ｅ）が常時伝達されて
いる。制御装置９は予め入力されているプログラムにし
たがって、前記の出力を適宜に読み出し、ついで、記憶
している換算式にしたがって水分値を算出する。また、
設定された所定の時間間隔で初期化を行う。初期化は、
測定対象物２が測定領域１２に存在しない時に受信マイ
クロ波エネルギーを読み出してその大きさを基準値
（Ｅ）として設定あるいは再設定する作動である。水分
値はこのようにして確認および修正される基準値（Ｅ＝
１．６ｍＷ程度）をもとに受信マイクロ波エネルギーの
大きさを比較し、その減衰率から算出される。
駆動されている間、常時形成されており、送受信器７の
受信側には検波器８からの出力（ｅ）が常時伝達されて
いる。制御装置９は予め入力されているプログラムにし
たがって、前記の出力を適宜に読み出し、ついで、記憶
している換算式にしたがって水分値を算出する。また、
設定された所定の時間間隔で初期化を行う。初期化は、
測定対象物２が測定領域１２に存在しない時に受信マイ
クロ波エネルギーを読み出してその大きさを基準値
（Ｅ）として設定あるいは再設定する作動である。水分
値はこのようにして確認および修正される基準値（Ｅ＝
１．６ｍＷ程度）をもとに受信マイクロ波エネルギーの
大きさを比較し、その減衰率から算出される。
【００１４】すなわち、測定対象物２の水分は、マイク
ロ波遮蔽板１３の窓１６を通過してきたマイクロ波のみ
に関してそのエネルギー減衰率が検出され、これをもと
に算出される。したがって、この減衰率に測定対象物２
を貫通していないマイクロ波が関与することはなく水分
値の精度が向上する。
ロ波遮蔽板１３の窓１６を通過してきたマイクロ波のみ
に関してそのエネルギー減衰率が検出され、これをもと
に算出される。したがって、この減衰率に測定対象物２
を貫通していないマイクロ波が関与することはなく水分
値の精度が向上する。
【００１５】また、マイクロ波遮蔽板１３の表面（発信
ホーン側の面）に貼着されたマイクロ波吸収体１４は、
遮蔽体１３の窓１６以外の個所に衝突するマイクロ波を
吸収し、マイクロ波が反射を繰り返して受信ホーン５に
到達するのを防止する。
ホーン側の面）に貼着されたマイクロ波吸収体１４は、
遮蔽体１３の窓１６以外の個所に衝突するマイクロ波を
吸収し、マイクロ波が反射を繰り返して受信ホーン５に
到達するのを防止する。
【００１６】図４は、マイクロ波遮蔽体１３による効果
を確認するために行った測定実験である。測定対象物２
として半乾燥状態の油揚げを選択し、マイクロ波遮蔽体
１３の有無だけで他の条件をまったく同じにして測定
１、測定２を行い、得た結果を示している。測定１は、
マイクロ波遮蔽体１３を用いなかった場合、測定２はこ
れを用いた場合である。測定１の直線Ａおよび測定２の
直線Ｂは、プロットで示したデータを最小２乗法で処理
して得たそれぞれの回帰線である。
を確認するために行った測定実験である。測定対象物２
として半乾燥状態の油揚げを選択し、マイクロ波遮蔽体
１３の有無だけで他の条件をまったく同じにして測定
１、測定２を行い、得た結果を示している。測定１は、
マイクロ波遮蔽体１３を用いなかった場合、測定２はこ
れを用いた場合である。測定１の直線Ａおよび測定２の
直線Ｂは、プロットで示したデータを最小２乗法で処理
して得たそれぞれの回帰線である。
【００１７】測定時の条件は次の通りである。 測定領域の大きさ ７５×９５ （ｍｍ） 窓の大きさ ４０×４０ （ｍｍ） マイクロ波 ９．４ＧＨz 油揚げの大きさ ７３×９３×５〜７ （ｍｍ） 測定した枚数 ２８枚（試料Ｎｏ１〜Ｎｏ２８） 測定環境……平均的に湿度６５％、室温１８Ｃ°である
通常の室内環境。 測定手順……（１） 試料Ｎｏ１〜Ｎｏ２８について、
マイクロ波遮蔽体１３を使用しないでそれぞれの受信マ
イクロ波エネルギーを電力ｅ0 （ｍＷ）として検出す
る。 （２） マイクロ波遮蔽体１３を使用しないで基準値Ｅ
0 （ｍＷ）を得る。 （３） マイクロ波電力比Ｅ0 ／ｅ0 をデシベル（ｄ
Ｂ）として得る。 （４） 試料Ｎｏ１〜Ｎｏ２８について、マイクロ波遮
蔽体１３を使用してそれぞれの受信マイクロ波エネルギ
ーを電力ｅ1 （ｍＷ）として検出する。 （５） マイクロ波遮蔽体１３を使用して基準値Ｅ1 を
得る。 （６） マイクロ波電力比Ｅ1 ／ｅ1 をデシベル（ｄ
Ｂ）として表示。 （７） それぞれの試料の含水率を絶乾法〔１００×
（試料重量−乾物重量）／乾物重量〕で得て、これらの
値を前記で得たデータに対応させる。
通常の室内環境。 測定手順……（１） 試料Ｎｏ１〜Ｎｏ２８について、
マイクロ波遮蔽体１３を使用しないでそれぞれの受信マ
イクロ波エネルギーを電力ｅ0 （ｍＷ）として検出す
る。 （２） マイクロ波遮蔽体１３を使用しないで基準値Ｅ
0 （ｍＷ）を得る。 （３） マイクロ波電力比Ｅ0 ／ｅ0 をデシベル（ｄ
Ｂ）として得る。 （４） 試料Ｎｏ１〜Ｎｏ２８について、マイクロ波遮
蔽体１３を使用してそれぞれの受信マイクロ波エネルギ
ーを電力ｅ1 （ｍＷ）として検出する。 （５） マイクロ波遮蔽体１３を使用して基準値Ｅ1 を
得る。 （６） マイクロ波電力比Ｅ1 ／ｅ1 をデシベル（ｄ
Ｂ）として表示。 （７） それぞれの試料の含水率を絶乾法〔１００×
（試料重量−乾物重量）／乾物重量〕で得て、これらの
値を前記で得たデータに対応させる。
【００１８】図４について考察すると、直線Ａが直線Ｂ
より低く、かつ、直線の傾斜が緩い。これは、マイクロ
波遮蔽板１３（窓１６）を使用しないと、試料を貫通し
ていないマイクロ波（外乱波）まで受信され、基準値Ｅ
に対し測定対象物２を貫通して受信されるマイクロ波の
比率が小さくなり、このために前記のマイクロ波電力比
が低くされているためと考えられる。したがって、逆
に、直線Ｂが直線Ａの上方に位置し、どの試料に関して
もマイクロ波遮蔽体１３を用いた場合の方がマイクロ波
電力比が大きいことは、測定対象物２を貫通した、すな
わち、水分測定に有効なマイクロ波のみが検出されてい
ることを意味するので、この検出値をもとに算出されて
いる水分値の精度が高くなる。結局、測定対象物２が比
較的小さい場合に測定領域１２を測定対象物２の平面投
影の周縁より内側の領域（窓１６）に限定するマイクロ
波遮蔽体１３を用いることは有効であり、水分測定の精
度が高くなる。油揚げは測定対象物２の一例であって、
他の測定対象物２においても同様の結果を得られる。
より低く、かつ、直線の傾斜が緩い。これは、マイクロ
波遮蔽板１３（窓１６）を使用しないと、試料を貫通し
ていないマイクロ波（外乱波）まで受信され、基準値Ｅ
に対し測定対象物２を貫通して受信されるマイクロ波の
比率が小さくなり、このために前記のマイクロ波電力比
が低くされているためと考えられる。したがって、逆
に、直線Ｂが直線Ａの上方に位置し、どの試料に関して
もマイクロ波遮蔽体１３を用いた場合の方がマイクロ波
電力比が大きいことは、測定対象物２を貫通した、すな
わち、水分測定に有効なマイクロ波のみが検出されてい
ることを意味するので、この検出値をもとに算出されて
いる水分値の精度が高くなる。結局、測定対象物２が比
較的小さい場合に測定領域１２を測定対象物２の平面投
影の周縁より内側の領域（窓１６）に限定するマイクロ
波遮蔽体１３を用いることは有効であり、水分測定の精
度が高くなる。油揚げは測定対象物２の一例であって、
他の測定対象物２においても同様の結果を得られる。
【００１９】なお、マイクロ波は測定対象物２の縁で回
折するので、本来ならばマイクロ波遮蔽板１３で阻止さ
れる筈のマイクロ波の一部が図３（イ）のように、窓１
６に入り込むことがある。これを防止するために、窓１６
は、これにより限定される測定領域１６の周縁が測定対
象物２の周縁から少なくともマイクロ波の回折による周
り込み量ａ以上の距離となるように設けると測定値の精
度が向上する（図３、ロ 。 ）この場合、回折に関するマイ
クロ波の振る舞いは複雑で、前記の回り込み量ａを算出
したり測定することは困難なので、実際上、９．４ＧＨｚ
のマイクロ波を使用するとき、測定対象物２の厚さの２
倍程度を前記の量ａ以上の距離として採用している。
折するので、本来ならばマイクロ波遮蔽板１３で阻止さ
れる筈のマイクロ波の一部が図３（イ）のように、窓１
６に入り込むことがある。これを防止するために、窓１６
は、これにより限定される測定領域１６の周縁が測定対
象物２の周縁から少なくともマイクロ波の回折による周
り込み量ａ以上の距離となるように設けると測定値の精
度が向上する（図３、ロ 。 ）この場合、回折に関するマイ
クロ波の振る舞いは複雑で、前記の回り込み量ａを算出
したり測定することは困難なので、実際上、９．４ＧＨｚ
のマイクロ波を使用するとき、測定対象物２の厚さの２
倍程度を前記の量ａ以上の距離として採用している。
【００２０】
【００２１】以上は、実施例であり、本発明は図示した
具体的な構成に限定されない。例えば、移動経路３は測
定対象物２を静置する単なる台であっても良い。鋼板１
５の下面側にもマイクロ波吸収体を添着して受信ホーン
５への反射を防止することもある。また、測定対象物２
の大きさに応じて前記の窓１６の大きさを調整できるよ
うに、マイクロ波遮蔽板１３にガイドと送りねじ、ある
いは長孔と固定用ボルト・ナットなどを用いた調整機構
を設けても良い。
具体的な構成に限定されない。例えば、移動経路３は測
定対象物２を静置する単なる台であっても良い。鋼板１
５の下面側にもマイクロ波吸収体を添着して受信ホーン
５への反射を防止することもある。また、測定対象物２
の大きさに応じて前記の窓１６の大きさを調整できるよ
うに、マイクロ波遮蔽板１３にガイドと送りねじ、ある
いは長孔と固定用ボルト・ナットなどを用いた調整機構
を設けても良い。
【００２２】
【発明の効果】測定対象物の大きさが、水分測定装置が
備えた本来の測定領域より小さいなど、測定対象物が比
較的小さい時にも、マイクロ波を利用して精度高く水分
値を測定することができる。測定対象物の大小にかかわ
らず、汎用性の高いマイクロ波（例えば、９．４ＧＨz
）を利用できる。
備えた本来の測定領域より小さいなど、測定対象物が比
較的小さい時にも、マイクロ波を利用して精度高く水分
値を測定することができる。測定対象物の大小にかかわ
らず、汎用性の高いマイクロ波（例えば、９．４ＧＨz
）を利用できる。
【図１】測定装置を概略で示す機構図。
【図２】測定領域の平面図（第１実施例）。
【図３】（イ）（ロ）共に、模式的に示した測定領域の
断面図。
断面図。
【図４】窓の有無を比較するためのグラフ。
１ マイクロ波を利用した水分測定装置 ２ 測定対象物 ３ 移動経路 ４ 発信ホーン ５ 受信ホーン ６ 発信器 ７ 送受信装置 ８ 検波器 ９ 制御装置 １０ コンベア １１ マイクロ波ゾーン １２ 測定領域 １３ マイクロ波遮蔽板 １４ マイクロ波吸収体 １５ 鋼板 １６ 窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 晃広 静岡県榛原郡金谷町金谷3482−91 (56)参考文献 特公 昭61−61342（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】 測定対象物の移動経路を挟んで発信ホー
ンと受信ホーンを対向して配置し、発信ホーンと受信ホ
ーンが形成するマイクロ波ゾーンが移動経路と交差する
領域を測定領域とし、測定領域よりも小さな測定対象物
に合わせて、測定領域を測定対象物の平面投影の周縁よ
り少なくともマイクロ波の回折による回り込み量以上の
距離だけ内側の領域に限定するマイクロ波遮蔽板を測定
領域に備えていることを特徴としたマイクロ波による水
分測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7522793A JP3105107B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | マイクロ波による水分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7522793A JP3105107B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | マイクロ波による水分測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258256A JPH06258256A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3105107B2 true JP3105107B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=13570134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7522793A Expired - Fee Related JP3105107B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | マイクロ波による水分測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3105107B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3458675B2 (ja) * | 1997-10-27 | 2003-10-20 | 松下電工株式会社 | マイクロ波を用いたボード状建材の含水率測定方法 |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP7522793A patent/JP3105107B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06258256A (ja) | 1994-09-16 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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