JP4189864B2 - Method and apparatus for measuring moisture content in medium - Google Patents
Method and apparatus for measuring moisture content in medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP4189864B2 JP4189864B2 JP2003393075A JP2003393075A JP4189864B2 JP 4189864 B2 JP4189864 B2 JP 4189864B2 JP 2003393075 A JP2003393075 A JP 2003393075A JP 2003393075 A JP2003393075 A JP 2003393075A JP 4189864 B2 JP4189864 B2 JP 4189864B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmission line
- display information
- medium
- dielectric constant
- wire transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 159
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- -1 mountain forest land Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
本発明は、土壌などの媒質中の水分量を測定する水分量測定方法及び装置に関する。 The present invention relates to a water content measuring method and apparatus for measuring the water content in the medium such as soil.
従来、第1及び第2の直線状導体が相対向して上下に延長し、それらの上遊端を以って信号入出力端とする構成の平行2線伝送路を、水分量の測定されるべき媒質中に第1及び第2の直線状導体が上下方向に延長するように配し、その状態で平行2線伝送路の信号入出力端にパルス波を供給し、そのパルス波を平行2線伝送路にその下端に向けて伝播させ、それによって、その平行2線伝送路に伝播するパルス波を平行2線伝送路の下端で反射させ、その反射パルス波を平行2線伝送路にその信号入出力端に向けて伝播させ、その反射パルス波を信号入出力端で受信するようにし、そして、その際の、平行2線伝送路の信号入出力端にパルス波を供給した時点から平行2線伝送路の同じ信号入出力端で反射パルス波を受信した時点までの時間を、パルス波伝播時間として測定するようにし、次で、そのパルス波伝播時間が、媒質の平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率を要素として決まることから、そのパルス波伝播時間を用いた演算によって、媒質の平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率を得、また、その媒質の平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率が、媒質中の平行2線伝送路が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量を要素として決まることから、その誘電率を用いた演算によって、媒質中の平行2線伝送路が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を得るようにする、という媒質中の水分量測定方法が提案されている。 Conventionally, a parallel two-wire transmission line configured such that the first and second linear conductors extend vertically opposite to each other and the upper free end thereof is used as a signal input / output end is measured for moisture content. The first and second linear conductors are arranged in the medium to be extended in the vertical direction, and in this state, a pulse wave is supplied to the signal input / output end of the parallel two-wire transmission line, and the pulse wave is parallel The two-wire transmission path is propagated toward the lower end thereof, whereby the pulse wave propagating to the parallel two-wire transmission path is reflected at the lower end of the parallel two-line transmission path, and the reflected pulse wave is transmitted to the parallel two-wire transmission path. Propagating toward the signal input / output end, receiving the reflected pulse wave at the signal input / output end, and at the time of supplying the pulse wave to the signal input / output end of the parallel two-wire transmission line at that time Time until the reflected pulse wave is received at the same signal input / output end of the parallel 2-wire transmission line Then, the pulse wave propagation time is measured, and then the pulse wave propagation time is determined by the average dielectric constant in the region where the parallel two-wire transmission line of the medium is arranged as an element. By calculating using the wave propagation time, an average dielectric constant is obtained in the region where the parallel two-wire transmission line of the medium is arranged, and in the region where the parallel two-wire transmission line of the medium is arranged. Since the average dielectric constant is determined by the average amount of water per unit volume (unit volume) in the area where the parallel two-wire transmission line is arranged in the medium, the calculation using that dielectric constant To obtain an average amount of water per unit volume (unit volume) or in a predetermined volume (planned volume) or total volume (total volume) in a region in the medium where the parallel two-wire transmission line is arranged. A method for measuring the amount of water in a medium is proposed. That.
上述した従来の媒質中の水分量測定方法によれば、媒質の平行2線伝送路が配される領域中に塩分等の比較的高い導電性を呈する物質が実質的に含まれていないか含まれていても多量に含まれていなければ、平行2線伝送路に信号入出力端から下端に向けて伝播するパルス波が平行2線伝送路の下端においてほとんど吸収されないか吸収されるとしても多量に吸収されることがないことから、平行2線伝送路の下端において反射パルス波が得られなくなるということにはならず、よって、媒質中の平行2線伝送路が配された領域での水分量を測定することができるが、媒質の平行2線伝送路が配される領域中に塩分等の比較的高い導電性を呈する物質が多量に含まれている場合、平行2線伝送路に信号入出力端から下端に向けて伝播するパルス波が平行2線伝送路の下端においてほとんど吸収され、平行2線伝送路の下端において反射パルス波が実質的に得られなくなり、よって、媒質中の平行2線伝送路が配された領域での水分量を測定することができなくなる、というおそれを有していた。 According to the above-described conventional method for measuring the amount of water in a medium, the region where the parallel two-wire transmission line of the medium is arranged is substantially free of substances having a relatively high conductivity such as salinity. If it is not included in a large amount, even if the pulse wave propagating from the signal input / output end to the lower end is hardly absorbed or absorbed at the lower end of the parallel two-wire transmission path Therefore, the reflected pulse wave cannot be obtained at the lower end of the parallel two-wire transmission path, and therefore moisture in the region where the parallel two-wire transmission path is arranged in the medium is not obtained. The amount can be measured, but if the area where the parallel two-wire transmission line of the medium is arranged contains a large amount of a material exhibiting relatively high conductivity such as salinity, a signal is sent to the parallel two-wire transmission line. Pal propagating from the input / output end to the lower end Waves are almost absorbed at the lower end of the parallel two-line transmission path, and a reflected pulse wave is substantially not obtained at the lower end of the parallel two-line transmission path, so that in the region where the parallel two-line transmission path in the medium is arranged There was a fear that the moisture content could not be measured.
よって、本発明は、上述した従来の媒質中の水分量測定方法のおそれを有しない、新規な媒質中の水分量測定方法及び装置を提案せんとするものである。 Therefore, the present invention proposes a novel method and apparatus for measuring the amount of water in a medium that does not have the risk of the conventional method for measuring the amount of water in a medium.
本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置は、一般に、平行2線伝送路の信号入力端に周波数信号を供給し、その周波数信号を平行2線伝送路に伝送させ、その平行2線伝送路に伝送された周波数信号を平行2線伝送路の信号出力端から得るようにし、そして、その際、平行2線伝送路の信号入力端に供給される周波数信号と平行2線伝送路の信号出力端に得られる平行2線伝送路に伝送された周波数信号とに着目すれば、それら間には位相差を生じており、その位相差が、平行2線伝送路の2線間の媒質の平均的な誘電率を要素として決まっており、一方、その誘電率が、平行2線伝送路の2線間の媒質中の単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量を要素として決まっている誘電率と、平行2線伝送路の2線間の媒質の種類、平行2線伝送路の2線間の媒質中に含まれる塩分等を要素として決まっている平均的な誘電率との和で決まっており、このことから、いま述べた平行2線伝送路の2線間の媒質中の単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量を要素として決まっている誘電率を求めれば、その誘電率を用いて、平行2線伝送路間の媒質中の単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を求めることができる、ということを本発明者が想起したことに基づき、提案されたもので、次に述べる構成を有する。 The method and apparatus for measuring the amount of moisture in a medium according to the present invention generally supplies a frequency signal to the signal input end of a parallel two-wire transmission line, transmits the frequency signal to the parallel two-wire transmission line, and performs the parallel two-line transmission. The frequency signal transmitted to the path is obtained from the signal output end of the parallel two-wire transmission path, and at that time, the frequency signal supplied to the signal input end of the parallel two-line transmission path and the signal of the parallel two-line transmission path If attention is paid to the frequency signal transmitted to the parallel two-wire transmission line obtained at the output end, a phase difference is generated between them, and the phase difference of the medium between the two lines of the parallel two-wire transmission line is generated. The average dielectric constant is determined as an element, while the dielectric constant is determined based on the average amount of moisture per unit volume (unit volume) in the medium between the two lines of the parallel two-wire transmission line. Dielectric constant and the type of medium between two lines of a parallel two-wire transmission line, parallel It is determined by the sum of the average dielectric constant determined by the salinity contained in the medium between the two lines of the line transmission line as an element. From this, the distance between the two lines of the parallel two-line transmission line just described If the dielectric constant determined with the average amount of moisture per unit volume (unit volume) in the medium as an element is obtained, the unit volume (unit) in the medium between the parallel two-wire transmission lines is calculated using the dielectric constant. Based on what the inventor recalled that the average amount of water per volume) or the planned volume (scheduled volume) or total volume (total volume) can be determined. It has the structure described in the following.
本発明による媒質中の水分量測定方法は、(a)水分量の測定されるべき媒質中に、信号入力端と信号出力端とを有する折り返し平行2線伝送路を配し、(b)上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に、第i(i=1、2……n;ただし、nは2以上の整数)の周波数fiを有する第iの周波数信号Siを供給し、(c)上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給される周波数信号Siと、上記折り返し平行2線伝送路の信号出力端から得られる、当該折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給される上記周波数信号Siに基づく第iの周波数信号Si′とを用い、それら間の位相差θiを表している第iの位相差表示情報Diを生成し、(d)上記第iの位相差表示情報Diを用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εiを表している第iの誘電率表示情報Eiを生成し、(e)上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端への第iの周波数信号Siの供給、上記第iの位相差表示情報Diの生成、及び上記第iの誘電率表示情報Eiの生成の一連の処理を、上記iを1、2……nとそれぞれして行うことによって生成される複数n個の第1、第2……第nの誘電率表示情報E1、E2……Enを用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成し、(f)上記誘電率表示情報E0を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行2線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成する。 The method for measuring the amount of moisture in a medium according to the present invention includes (a) a folded parallel two-wire transmission line having a signal input end and a signal output end in the medium whose moisture amount is to be measured, and (b) the above An i-th frequency signal Si having an i-th (i = 1, 2,... N, where n is an integer of 2 or more) frequency fi is supplied to the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line, and (c ) The frequency signal Si supplied to the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line, and the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line obtained from the signal output end of the folded parallel two-wire transmission line And i-th phase difference display information Di representing the phase difference θi between them is generated using the i-th frequency signal Si ′ based on the frequency signal Si, and (d) the i-th phase difference display Using the information Di, the folded parallel two-wire transmission line of the medium I-th dielectric constant display information Ei representing an average dielectric constant εi in the arranged region is generated, and (e) the i-th frequency signal to the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line By performing a series of processes of supplying Si, generating the i-th phase difference display information Di, and generating the i-th dielectric constant display information Ei, with i being 1, 2,. Using the plurality of n first, second... Nth dielectric constant display information E1, E2... En, in the region where the folded parallel two-line transmission path of the medium is arranged, Generating dielectric constant display information E0 representing an average dielectric constant ε0 which has substantially no frequency dependency or little frequency dependency, and (f) generates the dielectric constant display information E0. Using the folded parallel two-wire transmission line in the medium. Generating a moisture content display information representing the average water content in the region.
また、本発明による媒質中の水分量測定装置は、(a)水分量の測定されるべき媒質中に配される、信号入力端と信号出力端とを有する折り返し平行2線伝送路と、(b)上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給する、第1、第2……第n(ただし、nは2以上の整数)の周波数をそれぞれ有する複数の第1、第2……第nの周波数信号S1、S2……Snを発生する周波数信号発生手段と、(c)上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給される上記第i(i=1、2……n)の周波数信号Siと、上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に上記第iの周波数信号Siが供給されることに基づき上記折り返し平行2線伝送路の信号出力端から得られる第iの周波数信号Si′とを用いて、それら間の位相差θiを表している第iの位相差表示情報Diを生成する位相差表示情報生成手段と、(d)上記第iの位相差表示情報を用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εiを表している第iの誘電率表示情報Eiを生成する誘電率表示情報生成手段と、(e)上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端への第iの周波数信号Siの供給、上記第iの位相差表示情報Diの生成、及び上記第iの誘電率表示情報Eiの生成の一連の処理を、上記iを1、2……nとそれぞれして生成される複数n個の第1、第2……第nの誘電率表示情報E1、E2……Enを用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成する誘電率表示情報生成手段と、(f)上記誘電率表示情報E0を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行2線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成する水分量表示情報生成手段とを有する。 The apparatus for measuring moisture content in a medium according to the present invention comprises: (a) a folded parallel two-wire transmission line having a signal input end and a signal output end, disposed in a medium whose moisture content is to be measured; b) A plurality of first, second,..., having first, second... n (where n is an integer equal to or greater than 2) frequencies supplied to the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line. Frequency signal generating means for generating n-th frequency signals S1, S2... Sn, and (c) the i-th (i = 1, 2,... N) supplied to the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line. ) And the i-th frequency signal Si supplied to the signal input terminal of the folded parallel two-line transmission line is obtained from the signal output terminal of the folded parallel two-line transmission line. The frequency difference Sii is used to express the phase difference θi between them. Phase difference display information generating means for generating i-th phase difference display information Di, and (d) an area where the folded parallel two-wire transmission line of the medium is arranged using the i-th phase difference display information A dielectric constant display information generating means for generating the i th dielectric constant display information Ei representing the average dielectric constant εi at (i), and (e) the i th input to the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line. A series of processes of supplying the frequency signal Si, generating the i-th phase difference display information Di, and generating the i-th dielectric constant display information Ei is generated with i being 1, 2,. Frequency in a region where the folded parallel two-line transmission line of the medium is arranged using a plurality of n first, second... Nth dielectric constant display information E1, E2. Has little or no frequency dependence, if any A dielectric constant display information generating means for generating dielectric constant display information E0 representing an average dielectric constant ε0; and (f) the folded parallel two-line transmission in the medium using the dielectric constant display information E0. Water content display information generating means for generating water content display information representing an average water content in the area where the path is arranged.
なお、本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行2線伝送路としては、(a)相対向する第1及び第2の直線状部とそれらの一方の遊端間にそれらと一体に延長している折り返し部とを有するU字状導体と、そのU字状導体の第1及び第2の直線状部間にそれらと平行に延長している直線状導体とを有し、(b)上記U字状導体の第1の直線状部の上記折り返し部側とは反対側の遊端と上記直線状導体の遊端とを以って、上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端とし、(c)上記U字状導体の第2の直線状部の上記折り返し部側とは反対側の遊端と上記直線状導体の遊端とを以って、上記折り返し平行2線伝送路の信号出力端としている、という構成を有するものとし得る。 As the folded two parallel wire transmission line used for the water content measuring method and apparatus in the medium according to the present invention, them between the first and second linear portions and the free end of one of the them to (a) opposite And a U-shaped conductor having a folded portion extending integrally with the U-shaped conductor, and a linear conductor extending in parallel with and between the first and second linear portions of the U-shaped conductor. (B) The first parallel portion of the U-shaped conductor has a free end opposite to the folded portion side and a free end of the straight conductor, and the folded parallel two-wire transmission line (C) the folded parallel 2 with the free end of the second linear portion of the U-shaped conductor opposite to the folded portion side and the free end of the linear conductor. The signal output terminal of the line transmission path may be used .
本発明による媒質中の水分量測定方法によれば、媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を、媒質の種類、媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。 According to the method for measuring the amount of moisture in a medium according to the present invention, or a predetermined volume (planned volume) or total volume (total volume) per unit volume (unit volume) in the region where the folded parallel two-wire transmission line is arranged in the medium. Average volume of water is easily and accurately measured assuming that it is not affected by factors such as the type of medium and salinity in the area where the folded parallel two-wire transmission line is located in the medium. can do.
本発明による媒質中の水分量測定装置によれば、それを用いて、媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を、媒質の種類、媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。 According to the apparatus for measuring the amount of water in a medium according to the present invention, the apparatus for measuring the amount of moisture in a medium or a predetermined volume (scheduled volume) per unit volume (unit volume) in the region where the folded parallel two-wire transmission path is arranged in the medium is used. Alternatively, the average water content of the total volume (total volume) can be easily determined as not affected by factors such as the type of medium, salinity in the area where the folded parallel two-wire transmission path is arranged in the medium. And it can measure with high precision.
本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に、段落[0008]記載の構成を有する折り返し平行2線伝送路を用いれば、本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いて、媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を、媒質の種類、媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。 If the folded parallel two-wire transmission line having the configuration described in paragraph [0008] is used in the method and apparatus for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention, the medium is used in the method and apparatus for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention. Average moisture content per unit volume (unit volume) or planned volume (planned volume) or total volume (total volume) in the area where the folded parallel two-wire transmission line is arranged is the type of medium, medium It can be measured easily and with high accuracy, assuming that it is not affected by factors such as salinity in the region where the folded parallel two-wire transmission line is arranged.
次に、図1〜図3を伴って、本発明による媒質中の水分量測定方法の第1の実施例を、本発明による媒質中の水分量測定装置の第1の実施例、及び本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行2線伝送路の実施例とともに述べよう。 Next, referring to FIGS. 1 to 3, the first embodiment of the method for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention, the first embodiment of the apparatus for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention, and the present invention. A description will be given together with an example of a folded parallel two-wire transmission line used in the method and apparatus for measuring the amount of moisture in the medium.
まず、本発明による媒質中の水分量測定方法の第1の実施例に用いる、折り返し平行2線伝送路の実施例を述べるに、図3において、10は、折り返し平行2線伝送路の実施例を示し、(a)相対向する第1及び第2の直線状部11a及び11bとそれらの一方の遊端間にそれらと一体に延長している折り返し部12とを有し且つ絶縁性支持基板14に吊下されているU字状導体13と、そのU字状導体13の第1及び第2の直線状部11a及び11bとほぼ同じ長さを有し且つそれら間にそれらと平行に絶縁性支持基板14に吊下されて延長している直線状導体15とを有する。 First, an embodiment of a folded parallel two-wire transmission line used in the first embodiment of the method for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention will be described. In FIG. And (a) the first and second linear portions 11a and 11b facing each other and the folded portion 12 extending integrally therewith between the free ends of the first and second linear portions 11a and 11b. 14 and a U-shaped conductor 13 suspended substantially by the same length as the first and second linear portions 11a and 11b of the U-shaped conductor 13 and insulated in parallel with them. And a linear conductor 15 that is suspended and extended from the conductive support substrate 14.
この場合、U字状導体13は、その直線状部11a及び11bの折り返し部12側とは反対側の遊端部を絶縁性支持基板14を下方からそれぞれ貫通させて例えばそれら遊端部に予め付された螺子及びそれに螺合するナットを用いた固定手段(図示せず)によって、固定することによって、絶縁性支持基板14に吊下され、また、直線状導体15も同じ絶縁性支持基板14に、その一方の遊端を、絶縁性支持基板14を下方から貫通させて同様の固定手段(図示せず)によって固定することによって、絶縁性支持基板14に吊下されている。 In this case, the U-shaped conductor 13 passes through the insulating support substrate 14 from the lower side of the linear portions 11a and 11b opposite to the folded portion 12 side from below, for example, in advance to the free ends. The fixing means (not shown) using the attached screw and a nut screwed thereto is fixed to be suspended from the insulating support substrate 14, and the linear conductor 15 is also the same insulating support substrate 14. Further, one free end of the insulating support substrate 14 is suspended from the insulating support substrate 14 by passing through the insulating support substrate 14 from below and being fixed by the same fixing means (not shown).
また、U字状導体13の直線状部11a及び11b、及び折り返し部12、並びに直線状導体15はほぼ同じ断面形状(例えば断面円形、断面円環状の)を有し且つほぼ同じ断面外寸とを有するのを可とするが、U字状導体13の直線状部11a及び11bのそれぞれと直線状導体15との内側間隔は互いに等しく、またU字状導体13の折り返し部の各部と直線状導体15の絶縁性支持基板14側とは反対側の遊端との内側間隔は、U字状導体13の直線状部11a及び11bのそれぞれと直線状導体15との内側間隔とほぼ等しい。 Further, the linear portions 11a and 11b, the folded portion 12, and the linear conductor 15 of the U-shaped conductor 13 have substantially the same cross-sectional shape (for example, a circular cross-section and an annular cross-section) and have substantially the same cross-sectional outer dimensions. However, the inner distance between each of the linear portions 11a and 11b of the U-shaped conductor 13 and the linear conductor 15 is equal to each other, and each of the folded portions of the U-shaped conductor 13 is linear with each other. The inner distance between the conductor 15 and the free end opposite to the insulating support substrate 14 is substantially equal to the inner distance between each of the linear portions 11 a and 11 b of the U-shaped conductor 13 and the linear conductor 15.
さらに、U字状導体13の第1の直線状部11aの絶縁性支持基板14側の遊端と、直線状導体15の絶縁性支持基板14側の遊端とを以って、折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16とし、また、第2の直線状部11bと直線状導体15の絶縁性支持基板14側の遊端を以って、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17とし、信号入力端16及び信号出力端17間で折り返しの平行2線伝送路を構成している。 Further, the first linear portion 11a of the U-shaped conductor 13 has a free end on the insulating support substrate 14 side and a free end of the linear conductor 15 on the insulating support substrate 14 side. The signal input end 16 of the line transmission path 10 is used, and the signal output of the folded parallel two-line transmission path 10 is provided with the free ends of the second linear portion 11b and the linear conductor 15 on the insulating support substrate 14 side. A folded parallel two-wire transmission path is formed between the signal input terminal 16 and the signal output terminal 17.
以上で、本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置の第1の実施例に用いる、折り返し平行2線伝送路10の実施例の構成が明らかとなった。 Thus, the configuration of the embodiment of the folded parallel two-wire transmission line 10 used in the first embodiment of the method and apparatus for measuring the amount of water in the medium according to the present invention has been clarified.
本発明による媒質中の水分量測定方法の第1の実施例においては、図1に示すように、図3を伴って上述した構成を有する折り返し平行2線伝送路10を、水分量の測定されるべき土壌等の媒質20中に、信号入力端16及び信号出力端17が媒質20の表面上にわずかに臨んでいる(突出している)ように、配置する。 In the first embodiment of the method for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention, as shown in FIG. 1, the folded parallel two-wire transmission line 10 having the configuration described above with reference to FIG. It arrange | positions so that the signal input end 16 and the signal output end 17 may face slightly on the surface of the medium 20 in the medium 20 such as soil to be projected.
そして、バス31に接続されたプロセッサ32、ROM態様の読出し専用のプログラム記憶部33、RAM態様の読み書き自在な記憶部34、データ入出力部35、制御電圧出力部36、AD変換部37などを有するそれ自体公知のコンピュータ装置30を用い、コンピュータ装置30から、その制御電圧出力部36で得られる第1の制御電圧V1を出力させ、その第1の制御電圧V1によってそれ自体公知の可変周波数信号発生回路40を制御し、その可変周波数信号発生回路40から、第1の周波数f1(例えば30MHz)を有する正弦波乃至余弦波でなる第1の周波数信号S1を出力させ、その第1の周波数信号S1を媒質20中に配置されている折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給し、その第1の周波数信号S1を折り返し平行2線伝送路10に伝送させ、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17から、第1の周波数信号S1に基づく第1の周波数信号S1′を得るようにする。
Then, a
また、折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される第1の周波数信号S1を、2つの信号入力端41a及び41bと1つの信号出力端41cとを有するそれ自体公知の位相差検出回路41の一方の信号入力端41aに直接的に供給し、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17に得られる第1の周波数信号S1′を、自動利得制御回路42を介して、位相差検出回路41の他方の信号入力端41bに供給し、位相差検出回路41の信号出力端41cから、第1の周波数信号S1と第1の周波数信号S1′との位相差θ1を表している第1の位相差表示情報D1を得るようにする。
Further, the first frequency signal S1 supplied to the signal input end 16 of the folded parallel two-wire transmission line 10 is converted into a known phase difference having two signal input ends 41a and 41b and one
この場合、折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される第1の周波数信号S1を、2つの信号入力端43a及び43bと2つの信号出力端43c及び43dとを有するそれ自体公知の信号レベル検出回路43の一方の信号入力端43aに直接的に供給し、その信号レベル検出回路43の信号出力端43cから第1の周波数信号S1のレベルを表している第1の信号レベル表示情報F1を得、また、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17に得られる第1の周波数信号S1′を、信号レベル検出回路43の他方の信号入力端43bに供給し、その信号レベル検出回路43の信号出力端43dから第1の周波数信号S1′のレベルを表している第1の信号レベル表示情報F1′を得、第1の信号レベル表示情報F1及びF1′を、2つの信号入力端44a及び44bと1つの信号出力端44cとを有するそれ自体公知の差出力回路44の信号入力端44a及び44bにそれぞれ供給し、その差出力回路44の信号出力端44cから信号レベル表示情報F1及びF1′がそれぞれ表している信号レベルの第1の差出力G1を得、その第1の差出力G1で、上述した自動利得制御回路42を制御し、位相差検出回路41への信号入力端41bに供給される第1の周波数信号S1′が位相差検出回路41の信号入力端41aに供給される第1の周波数信号S1と同じ信号レベルとなるようにするのを可とする。
In this case, the first frequency signal S1 supplied to the signal input end 16 of the folded parallel two-wire transmission line 10 is known per se having two signal input ends 43a and 43b and two signal output ends 43c and 43d. The signal
また、上述したようにして位相差検出回路41の信号出力端41cから得られる第1の位相差表示情報D1を、コンピュータ装置30に供給し、そのコンピュータ装置30において、そのAD変換部37によって、第1の位相差表示情報D1のデジタル化された第1の位相差表示情報D1′を生成する。
Further, the first phase difference display information D1 obtained from the
そして、(a)コンピュータ装置30において生成される位相差表示情報D1′が、折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される第1の周波数信号S1と折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17から得られる第1の周波数信号S1′との位相差θ1を表し、その位相差θ1が、折り返し平行2線伝送路10の長さ、透磁率などの媒質20に依存しない要素と、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での平均的な誘電率ε1でなる媒質20に依存する要素とで決まっているが、折り返し平行2線伝送路10の長さ、透磁率などの媒質20に依存しない要素は予め判知されるまたは判知されている要素であり、このため、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での平均的な誘電率ε1を、位相差θ1を用いた演算によって得ることができる、ということが明らかであるから、(b)いま生成された位相差表示情報D1′を用い、それが表している位相差θ1を用いたプロセッサ32での演算によって、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での誘電率ε1を表している第1の誘電率表示情報E1を得、その第1の誘電率表示情報E1を、記憶部34に記憶させるようにする。
Then, (a) the phase difference display information D1 ′ generated in the computer device 30 is supplied to the signal input terminal 16 of the folded parallel two-line transmission path 10 and the folded parallel two-line transmission path 10 Represents the phase difference θ1 with respect to the first frequency signal S1 ′ obtained from the signal output terminal 17 of the first and second elements, and the phase difference θ1 is independent of the medium 20 such as the length of the folded parallel two-wire transmission line 10 and the magnetic permeability. And the element depending on the medium 20 having an average dielectric constant ε1 in the region where the folded parallel two-line transmission path 10 of the medium 20 is arranged. Elements that do not depend on the medium 20 such as magnetic permeability are elements that are known or are known in advance. For this reason, the average of the medium 20 in the region where the folded parallel two-line transmission line 10 is disposed. Dielectric constant ε Can be obtained by calculation using the phase difference θ1, (b) using the phase difference display information D1 ′ generated now and using the phase difference θ1 represented by the phase difference display information D1 ′. The first dielectric constant display information E1 representing the dielectric constant ε1 in the region where the folded parallel two-line transmission line 10 of the medium 20 is arranged is obtained by the calculation in the
次に、上述したようにして、媒質20の誘電率ε1を表している第1の誘電率表示情報E1を得、それを記憶させるようにするのに準じて、コンピュータ装置30から、その制御電圧出力部36で得られる第2の制御電圧V2を出力させ、その第2の制御電圧V2によって上述した可変周波数信号発生回路40を制御し、その可変周波数信号発生回路40から、第2の周波数f2(例えば40MHz)を有する第2の周波数信号S2を出力させ、その第2の周波数信号S2を媒質20中に配置されている折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給し、その第2の周波数信号S2を折り返し平行2線伝送路10に伝送させ、そして、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17から、第2の周波数信号S2に基づく第2の周波数信号S2′を得るようにし、且つ折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される第2の周波数信号S2を、上述した位相差検出回路41の一方の信号入力端41aに直接的に供給し、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17に得られる第2の周波数信号S2′を、上述した自動利得制御回路42を介して、上述した位相差検出回路41の他方の信号入力端41bに供給し、位相差検出回路41の信号出力端41cから、第2の周波数信号S2と第2の周波数信号S2′との位相差θ2を表している第2の位相差表示情報D2を得るようにするとともに、その第2の位相差表示情報D2を、コンピュータ装置30に供給し、そのコンピュータ装置30において、そのAD変換部37によって、第2の位相差表示情報D2のデジタル化された第2の位相差表示情報D2′を生成し、その位相差表示情報D2′が表している第2の周波数信号S2及びS2′間の位相差θ2を用いたプロセッサ32での演算によって、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での誘電率ε2を表している第2の誘電率表示情報E2を得、その第2の誘電率表示情報E2を、記憶部34に記憶させるようにする。
Next, as described above, the first dielectric constant display information E1 representing the dielectric constant ε1 of the medium 20 is obtained and stored in accordance with the control voltage from the computer device 30. The second control voltage V2 obtained by the output unit 36 is output, the variable frequency
なお、この場合も、自動利得制御回路42を第1の差出力G1で制御するのに準じて、折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される第2の周波数信号S2を、信号レベル検出回路43の一方の信号入力端43aに直接的に供給し、その信号レベル検出回路43の信号出力端43cから第2の周波数信号S2のレベルを表している第2の信号レベル表示情報F2を得、また、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17に得られる第2の周波数信号S2′を、信号レベル検出回路43の他方の信号入力端43bに供給し、その信号レベル検出回路43の信号出力端43dから第2の周波数信号S2′のレベルを表している第2の信号レベル表示情報F2′を得、第2の信号レベル表示情報F2及びF2′を、差出力回路44の信号入力端44a及び44bにそれぞれ供給し、その差出力回路44の信号出力端44cから信号レベル表示情報F2及びF2′がそれぞれ表している信号レベルの第2の差出力G2を得、その第2の差出力G2で、上述した自動利得制御回路42を制御し、位相差検出回路41への信号入力端41bに供給される第2の周波数信号S2′が位相差検出回路41の信号入力端41aに供給される第2の周波数信号S2と同じ信号レベルとなるようにするのを可とする。
In this case as well, the second frequency signal S2 supplied to the signal input terminal 16 of the folded parallel two-wire transmission line 10 is obtained in accordance with the control of the automatic gain control circuit 42 by the first difference output G1. Second signal level display information which is supplied directly to one
次に、コンピュータ装置30において、その記憶部34に上述したようにして記憶されている第1及び第2の誘電率表示情報E1及びE2を読み出す。
そして、(i)第1の誘電率表示情報E1が表している誘電率ε1が、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量gを要素として決まっている平均的な誘電率ε1gと、媒質20の種類を要素として決まっている誘電率ε1mと、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での塩分等を要素として決まっている平均的な誘電率ε1nとの和(ε1g+ε1m+ε1n)で決まっており、その和(ε1g+ε1m+ε1n)を構成している、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量gを要素として決まっている平均的な誘電率ε1gと媒質20の種類を要素として決まっている誘電率ε1mの一部とは、誘電率ε1を得たときに折り返し平行2線伝送路10に伝送させた第1の周波数信号S1の周波数f1には実質的に依存しないが、媒質20の種類を要素として決まっている誘電率ε1mの他部と媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での塩分等を要素として決まっている誘電率ε1nとは、一般に、周波数fに依存性のある誘電率をε(f)の関数式で表し、虚数をjで表すとき、jε(f)の関数式で表されるように、誘電率ε1を得たときの第1の周波数信号S1の周波数f1に依存し、(ii)第2の誘電率表示情報E2が表している誘電率ε2が、第1の誘電率表示情報E1が表している誘電率ε1の場合に準じて、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量gを要素として決まっている誘電率ε2gと、媒質20の種類を要素として決まっている平均的な誘電率ε2mと、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での塩分等を要素として決まっている誘電率ε2nとの和(ε2g+ε2m+ε2n)で決まっており、その和(ε2g+ε2m+ε2n)を構成している、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量gを要素として決まる誘電率ε2gと媒質20の種類を要素として決まっている誘電率ε2mの一部とは、誘電率ε2を得たときに折り返し平行2線伝送路10に伝送させた第2の周波数信号S2の周波数f2には実質的に依存しないが、媒質20の種類を要素として決まっている誘電率ε2mの他部と媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での塩分等を要素として決まる平均的な誘電率ε2nとは、誘電率ε2を得たときの第2の周波数信号S2の周波数f2に依存し、(iii)従って、第1及び第2の誘電率表示情報E1及びE2がそれぞれ表している誘電率ε1及びε2のいずれも、媒質20の種類、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域中に含まれる塩分等の要素によって影響されていて、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの水分量gを正しく表していず、しかしながら、第1及び第2の誘電率表示情報E1及びE2がそれぞれ表している誘電率ε1及びε2を用いれば、例えば、図2に示すように、横軸に周波数f、縦軸に誘電率εをとった座標上において、第1の周波数f1における誘電率ε1と第2の周波数f2における誘電率ε2とをプロットし、それらプロットを結ぶ線Lを周波数fが0である点を通る縦線(縦軸)と交叉するまで延長させ、その交叉点での誘電率を読めば、その誘電率が、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域の、周波数に依存しない平均的な誘電率ε0を表している、ということが明らかであり、また、図2に示す上述した座標上の線Lを、第1の周波数f1における誘電率ε1及び第2の周波数f2における誘電率ε2を用いて、1次関数式で表すことができ、そして、この1次関数式を用いれば、周波数に依存しない誘電率ε0を演算により求めることができることも明らかであることから、(iv)いまコンピュータ装置30において読み出された第1及び第2の誘電率表示情報E1及びE2を用い、それらがそれぞれ表している誘電率ε1及びε2を用いたプロセッサ32での演算によって、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域の、周波数依存性のない平均的な誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成するようにする。
Next, the computer device 30 reads the first and second dielectric constant display information E1 and E2 stored in the storage unit 34 as described above.
(I) The dielectric constant ε1 represented by the first dielectric constant display information E1 is an average per unit volume (unit volume) in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 is disposed in the medium 20. An average dielectric constant ε1g determined based on the typical moisture content g, a dielectric constant ε1m determined based on the type of the medium 20, and a folded parallel two-wire transmission line 10 in the medium 20 are disposed. The folded parallel two-wire transmission line 10 in the medium 20 that is determined by the sum (ε1g + ε1m + ε1n) and the average dielectric constant ε1n determined by the salinity in the region as an element, and that sum (ε1g + ε1m + ε1n) The average dielectric constant ε1g determined with the average moisture content g per unit volume (unit volume) in the region where the is disposed as the element and the dielectric constant ε1m determined with the type of the medium 20 as the element Is substantially independent of the frequency f1 of the first frequency signal S1 transmitted to the folded parallel two-line transmission line 10 when the dielectric constant ε1 is obtained, but is determined by the type of the medium 20 as an element The dielectric constant ε1n determined by the salinity and the like in the other part of the dielectric constant ε1m and the area where the folded parallel two-line transmission line 10 is arranged in the medium 20 is generally dependent on the frequency f. When the dielectric constant is represented by a functional expression of ε (f) and the imaginary number is represented by j, the frequency of the first frequency signal S1 when the dielectric constant ε1 is obtained as represented by the functional expression of jε (f). (ii) The dielectric constant ε2 represented by the second dielectric constant display information E2 is equal to the dielectric constant ε1 represented by the first dielectric constant display information E1. Unit volume (unit volume) in the area where the folded parallel two-wire transmission line 10 is arranged ) The dielectric constant ε2g determined with the average water amount g per element as an element, the average dielectric constant ε2m determined with the type of the medium 20 as an element, and the folded parallel two-wire transmission line 10 in the medium 20 The folded parallel two-line transmission path in the medium 20 that is determined by the sum (ε2g + ε2m + ε2n) and the sum (ε2g + ε2m + ε2n) determined with the salinity and the like in the arranged region as an element 10 is a dielectric constant ε2g determined with an average moisture content g per unit volume (unit volume) in a region where 10 is arranged as an element and a part of the dielectric constant ε2m determined with the type of the medium 20 as an element, Although it does not substantially depend on the frequency f2 of the second frequency signal S2 transmitted to the folded parallel two-wire transmission line 10 when the dielectric constant ε2 is obtained, the type of the medium 20 is determined as an element. The average dielectric constant ε2n determined by the salinity and the like in the other part of the dielectric constant ε2m and the area where the folded parallel two-line transmission line 10 in the medium 20 is arranged is the value obtained when the dielectric constant ε2 is obtained. Depends on the frequency f2 of the second frequency signal S2, and (iii) Therefore, both of the dielectric constants ε1 and ε2 represented by the first and second dielectric constant display information E1 and E2, respectively, A unit in the region of the medium 20 where the folded parallel two-line transmission line 10 is affected and is affected by factors such as salinity included in the region where the folded parallel two-line transmission line 10 is arranged. For example, when the dielectric constants ε1 and ε2 respectively represented by the first and second dielectric constant display information E1 and E2 are used, the moisture amount g per volume (unit volume) is not correctly represented. As shown, the horizontal axis On the coordinates with the frequency f and the dielectric constant ε on the vertical axis, the dielectric constant ε1 at the first frequency f1 and the dielectric constant ε2 at the second frequency f2 are plotted, and the line L connecting these plots is represented by the frequency f. If it is extended until it intersects with a vertical line (vertical axis) passing through a point of 0, and the dielectric constant at the intersection is read, the folded parallel two-wire transmission line 10 of the medium 20 is arranged. It is clear that the region represents an average dielectric constant ε0 that does not depend on the frequency, and the above-described coordinate line L shown in FIG. 2 represents the dielectric constant ε1 at the first frequency f1 and It is also clear that the dielectric constant ε2 at the second frequency f2 can be used to express it by a linear function equation, and if this linear function equation is used, the dielectric constant ε0 independent of the frequency can be obtained by calculation. Because (Iv) The first and second dielectric constant display information E1 and E2 read by the computer device 30 are used, and the calculation is performed by the
次で、コンピュータ装置30において、いま生成された誘電率表示情報E0が表している媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域の、周波数依存性のない平均的な誘電率ε0が、上述したところから明らかなように、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りの平均的な水分量gの要素と媒質20の要素とで決まっているが、媒質20の要素は予め判知されるまたは判知されている要素であり、このため、その水分量gを、誘電率表示情報E0が表している誘電率ε0を用いた演算によって得ることができる、ということが明らかであることから、いま上述したように生成された誘電率表示情報E0を用い、それが表している誘電率ε0を用いたプロセッサ32での演算によって、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を表している水分量表示情報Wを生成し、それをデータ入出力部35から外部に出力するようにする。
Next, in the computer device 30, the average dielectric constant ε0 having no frequency dependency in the region where the folded parallel two-line transmission line 10 of the medium 20 represented by the dielectric constant display information E0 just generated is arranged. However, as is apparent from the above description, the element of the average moisture amount g per unit volume (unit volume) in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 is arranged in the medium 20 and the medium 20 The element of the medium 20 is an element that is known or is known in advance. For this reason, the moisture amount g is expressed by the dielectric constant ε0 represented by the dielectric constant display information E0. Since it is clear that it can be obtained by the calculation used, the calculation in the
以上で、本発明による媒質中の水分量測定方法の第1の実施例が、本発明による媒質中の水分量測定装置の第1の実施例、及び本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行2線伝送路の実施例とともに明らかとなった。 As described above, the first embodiment of the method for measuring the amount of water in the medium according to the present invention is the same as the first embodiment of the apparatus for measuring the amount of water in the medium according to the present invention, and the method for measuring the amount of water in the medium according to the present invention. It became clear with the Example of the folding | turning parallel 2-wire transmission line used for an apparatus.
上述した本発明による媒質中の水分量測定方法の第1の実施例によれば、上述したところから明らかなように、上述したようにして得られる水分量表示情報Wを以って、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を、媒質20中の種類、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。 According to the first embodiment of the method for measuring the amount of moisture in the medium according to the present invention described above, as is apparent from the above description, the medium 20 is obtained using the moisture content display information W obtained as described above. The average amount of water per unit volume (unit volume), or a predetermined volume (planned volume) or a total volume (total volume) in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 is arranged in the medium 20 It can be measured easily and with high accuracy, assuming that it is not affected by factors such as salinity in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 of the medium 20 is disposed.
このことは、図1に示すように、自動利得制御回路42を用いることで、位相差検出回路41に、第1の周波数信号S1及びS1′を同じ信号レベルとなるように供給し、また、第2の周波数信号S2及びS2′も同じ信号レベルとなるように供給して、第1及び第2の位相差表示情報D1及びD2を得るようにした場合、それら第1及び第2の位相差表示情報D1及びD2を、位相差θ1及びθ2がそれぞれ高精度に表されているものとして得ることができるので、なおさらである。
As shown in FIG. 1, the automatic gain control circuit 42 is used to supply the first frequency signals S1 and S1 ′ to the same signal level to the phase
また、上述した本発明による媒質中の水分量測定装置の第1の実施例によれば、上述したところから明らかなように、それを用いて、上述したようにして得られる水分量表示情報Wを以って、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を、媒質20の種類、媒質20中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。 Further, according to the first embodiment of the device for measuring the amount of water in the medium according to the present invention described above, as is apparent from the above, the amount of water display information W obtained as described above is used. Therefore, the average moisture per unit volume (unit volume) or in the planned volume (planned volume) or total volume (total volume) in the area where the folded parallel two-line transmission line 10 is arranged in the medium 20. The amount can be measured easily and with high accuracy as being unaffected by factors such as the type of medium 20 and salinity in the region where the folded parallel two-line transmission line in the medium 20 is disposed.
なお、上述した本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置によれば、上述した折り返し平行2線伝送路10を用いているので、上述したところから明らかなように、本発明による媒質中の水分量測定方法及び媒質中の水分量測定装置に用いて、上述したようにして得られる水分量表示情報Wを以って、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配される領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を、媒質20の種類、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。 Incidentally, according to the water content measuring method and apparatus in the medium according to the present invention described above, because of the use of folding two parallel wire transmission line 10 described above, as is clear from the above, the medium according to the present invention In the region where the folded parallel two-line transmission line 10 in the medium 20 is arranged with the moisture amount display information W obtained as described above, using the moisture amount measuring method and the moisture amount measuring device in the medium. The average amount of water per unit volume (unit volume) or the planned volume (scheduled volume) or the total volume (total volume) is the type of medium 20, and the folded parallel two-wire transmission line 10 in the medium 20 is arranged. It can be measured easily and with high accuracy, assuming that it is not affected by factors such as salinity in the region.
上述においては、折り返し平行2線伝送路10を、媒質20中に、信号入力端16及び信号出力端17が媒質20の表面上にわずかに臨んでいる(突出している)ように配置し、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10がそのように配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を測定する場合につき述べたが、図4に示すように、折り返し平行2線伝送路10を、媒質20中に、折り返し平行2線伝送路10が信号入力端16及び信号出力端17を含めて全く埋置させているように配置し、そして、そのように配置された折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に、第1及び第2の周波数信号S1及びS2を、同軸ケーブルCAを介して供給するようにし、また、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17に得られる第1及び第2の周波数信号S1′及びS2′を、他の同軸ケーブルCBを介して、自動利得制御回路42及び信号レベル検出回路43に供給するようにして、媒質20中のいま折り返し平行2線伝送路10が媒質20中に埋置して配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を測定するようにすることもできることは、明らかであろう。
In the above description, the folded parallel two-wire transmission line 10 is arranged in the medium 20 so that the signal input end 16 and the signal output end 17 slightly face (project) the surface of the medium 20. Measure the average moisture content per unit volume (unit volume) or in the planned volume (planned volume) or total volume (total volume) in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 in 20 is arranged as such. As shown in FIG. 4, the folded parallel two-wire transmission line 10 is completely buried in the medium 20 including the signal input end 16 and the signal output end 17 in the medium 20. The first and second frequency signals S1 and S2 are connected to the signal input end 16 of the folded parallel two-wire transmission line 10 arranged in this way via the coaxial cable CA. To supply, The first and second frequency signals S1 'and S2' obtained at the signal output end 17 of the folded parallel two-wire transmission line 10 are connected to the automatic gain control circuit 42 and the signal level detection via another coaxial cable CB. As supplied to the
また、上述においては、(A)(a)媒質20中に配された折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に、第i(i=1、2……n;ただし、nは2以上の整数)の周波数fiを有する第iの周波数信号Siを供給し、(b)折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される周波数信号Siと、折り返し平行2線伝送路10の信号出力端17から得られる、折り返し平行2線伝送路10の信号入力端16に供給される周波数信号Siに基づく第iの周波数信号Si′とを用い、それら間の位相差θiを表している第iの位相差表示情報Diを生成し、(c)その第iの位相差表示情報Diを用いて、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での平均的な誘電率εiを表している第iの誘電率表示情報Eiを生成することを、iを1、2……nとそれぞれして行い、(B)それによって生成される複数n個の第1、第2……第nの誘電率表示情報E1、E2……Enを用いて、媒質20の折り返し平行2線伝送路10が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成し、(C)その誘電率表示情報E0を用いて、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配された領域での単位体積(単位容積)当りのまたは予定体積(予定容積)もしくは総体積(総容積)の平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成するようにし、そして、この場合、nを2とした場合の実施例を述べたものであるが、nを3以上とし、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成するようにすることもでき、そして、この場合、3個以上の第1、第2、第3……の誘電率表示情報E1、E2、E3……を用いて誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成することから、その誘電率ε0を、上述した本発明の実施例の場合に比し、より高精度に得ることができることは明らかであり、よって、媒質20中の折り返し平行2線伝送路10が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を、上述した本発明の実施例の場合に比しより高精度に得ることができる。 In the above description, (A) (a) the signal input terminal 16 of the folded parallel two-wire transmission line 10 disposed in the medium 20 is connected to the i-th (i = 1, 2,... N; where n is 2 An i-th frequency signal Si having a frequency fi of (an integer above), and (b) the frequency signal Si supplied to the signal input terminal 16 of the folded parallel two-wire transmission line 10 and the folded parallel two-wire transmission line 10. And the i-th frequency signal Si ′ based on the frequency signal Si supplied from the signal output terminal 17 to the signal input terminal 16 of the folded parallel two-line transmission line 10, and the phase difference θi between them is expressed. (C) using the i-th phase difference display information Di, an average of the medium 20 in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 is arranged is generated. The i th dielectric constant display information Ei representing the dielectric constant εi is generated. (B) A plurality of n first, second... Nth dielectric constant display information E1, E2. Using En, an average dielectric constant that has substantially no frequency dependency or little frequency dependency even in the region where the folded parallel two-line transmission line 10 of the medium 20 is disposed A dielectric constant display information E0 representing ε0 is generated. (C) Using the dielectric constant display information E0, a unit volume (unit volume) in a region of the medium 20 where the folded parallel two-wire transmission line 10 is disposed. ) To generate the moisture content display information representing the average moisture content per unit volume or the planned volume (scheduled volume) or the total volume (total volume), and in this case, when n is 2 As an example, n is 3 or more and the medium It is also possible to generate water content display information representing the average water content in the region where the folded parallel two-wire transmission line 10 in 0 is arranged. The dielectric constant display information E0 representing the dielectric constant ε0 is generated using the first, second, third... Dielectric constant display information E1, E2, E3... It is clear that the accuracy can be obtained with higher accuracy than in the case of the embodiment of the present invention. Therefore, the average amount of moisture in the region where the folded parallel two-line transmission line 10 in the medium 20 is arranged is obtained. The displayed water content display information can be obtained with higher accuracy than in the case of the above-described embodiment of the present invention.
さらに、上述においては、折り返し平行2線伝送路として、U字状導体13と直線状導体15とを用いて構成された折り返し平行2線伝送路10を用いた場合につき述べたが、それ自体公知の平行2線伝送路をU字状に折り曲げ、その一端側の2線の遊端を信号入力端とし、他端側の2線の遊端を信号出力端とした構成を以って折り返し平行2線伝送路とし、そして、そのような折り返し平行2線伝送路を、折り返し平行2線伝送路10に代えて用いることもでき、その他、本発明の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るであろう。 Further, in the above description, the case where the folded parallel two-wire transmission path 10 configured using the U-shaped conductor 13 and the linear conductor 15 is used as the folded parallel two-line transmission path has been described. The parallel two-wire transmission line is bent into a U-shape, and the two-wire free end on one end side is used as a signal input end, and the two-wire free end on the other end side is used as a signal output end. A two-wire transmission line is used, and such a folded parallel two-wire transmission line can be used in place of the folded parallel two-wire transmission line 10, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Will be able to.
本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置並びにそれらに用いる折り返し平行2線伝送路を用いて、土壌、肥料、山林地、水源地、造成地、廃棄物処理場での廃棄物の山、食品、その原材料などを媒質とした、その媒質中の折り返し平行2線伝送路が配された領域での平均的な水分量を、容易に測定することができる。 Using the method and apparatus for measuring the amount of water in the medium according to the present invention and the folded parallel two-wire transmission line used therefor, soil, fertilizer, mountain forest land, water source, creation land, pile of waste in the waste treatment plant, It is possible to easily measure an average amount of water in a region where a folded parallel two-wire transmission line is disposed in a medium using food, raw materials thereof, and the like.
10 折り返し平行2線伝送路
11a、11b 直線状部
12 折り返し部
13 U字状導体
14 絶縁性支持基板
15 直線状導体
16 信号入力端
17 信号出力端
20 媒質
30 コンピュータ装置
31 バス
32 プロセッサ
33 プログラム記憶部
34 記憶部
35 データ入出力部
36 制御電圧出力部
37 AD変換部
40 可変周波数信号発生回路
41 位相差検出回路
42 自動利得制御回路
43 信号レベル検出回路
44 差出力回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Folding parallel 2 wire transmission path 11a, 11b Straight part 12 Folding part 13 U-shaped conductor 14 Insulating support board 15 Linear conductor 16 Signal input terminal 17 Signal output terminal 20 Medium 30
Claims (4)
上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に、第i(i=1、2……n;ただし、nは2以上の整数)の周波数fiを有する第iの周波数信号Siを供給し、
上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給される周波数信号Siと、上記折り返し平行2線伝送路の信号出力端から得られる、当該折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給される上記周波数信号Siに基づく第iの周波数信号Si′とを用い、それら間の位相差θiを表している第iの位相差表示情報Diを生成し、
上記第iの位相差表示情報Diを用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εiを表している第iの誘電率表示情報Eiを生成し、
上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端への第iの周波数信号Siの供給、上記第iの位相差表示情報Diの生成、及び上記第iの誘電率表示情報Eiの生成の一連の処理を、上記iを1、2……nとそれぞれして行うことによって生成される複数n個の第1、第2……第nの誘電率表示情報E1、E2……nを用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成し、
上記誘電率表示情報E0を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行2線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成することを特徴とする媒質中の水分量測定方法。 A folded parallel two-wire transmission line having a signal input end and a signal output end is disposed in the medium whose moisture content is to be measured,
An i-th frequency signal Si having an i-th (i = 1, 2,... N; where n is an integer of 2 or more) frequency fi is supplied to a signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line;
The frequency signal Si supplied to the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line and the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line obtained from the signal output terminal of the folded parallel two-wire transmission line Using the i-th frequency signal Si ′ based on the frequency signal Si, and generating i-th phase difference display information Di representing the phase difference θi between them,
Using the i-th phase difference display information Di, the i-th dielectric constant display information Ei representing the average dielectric constant εi in the region where the folded parallel two-line transmission path of the medium is arranged. Generate
A series of processes of supplying the i-th frequency signal Si to the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line, generating the i-th phase difference display information Di, and generating the i-th dielectric constant display information Ei , By using a plurality of n first, second... Nth dielectric constant display information E1, E2... N generated by performing i with 1, 2,. Dielectric representing an average dielectric constant ε0 that has substantially no frequency dependence or little frequency dependence even in the region where the folded parallel two-line transmission line of the medium is arranged The rate display information E0 is generated,
A medium for generating moisture amount display information representing an average amount of moisture in an area of the medium in which the folded parallel two-line transmission line is arranged, using the dielectric constant display information E0. Method of measuring the amount of water in the inside.
上記nを2とすることを特徴とする媒質中の水分量測定方法。 In the method for measuring the amount of water in the medium according to claim 1,
2. A method for measuring a moisture content in a medium, wherein n is 2.
上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給する、第1、第2……第n(ただし、nは2以上の整数)の周波数をそれぞれ有する複数の第1、第2……第nの周波数信号S1、S2……Snを発生する周波数信号発生手段と、
上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に供給される上記第i(i=1、2……n)の周波数信号Siと、上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端に上記第iの周波数信号Siが供給されることに基づき上記折り返し平行2線伝送路の信号出力端から得られる第iの周波数信号Si′とを用いて、それら間の位相差θiを表している第iの位相差表示情報Diを生成する位相差表示情報生成手段と、
上記第iの位相差表示情報を用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εiを表している第iの誘電率表示情報Eiを生成する誘電率表示情報生成手段と、
上記折り返し平行2線伝送路の信号入力端への第iの周波数信号Siの供給、上記第iの位相差表示情報Diの生成、及び上記第iの誘電率表示情報Eiの生成の一連の処理を、上記iを1、2……nとそれぞれして生成される複数n個の第1、第2、……第nの誘電率表示情報E1、E2……Enを用いて、上記媒質の上記折り返し平行2線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε0を表している誘電率表示情報E0を生成する誘電率表示情報生成手段と、
上記誘電率表示情報E0を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行2線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成する水分量表示情報生成手段とを有することを特徴とする媒質中の水分量測定装置。 A folded parallel two-wire transmission line having a signal input end and a signal output end arranged in a medium whose moisture content is to be measured;
A plurality of first, second... Nth frequencies respectively having first, second... Nth (where n is an integer equal to or greater than 2) frequencies supplied to the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line. Frequency signal generating means for generating the frequency signals S1, S2,.
The i-th (i = 1, 2,... N) frequency signal Si supplied to the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line and the i-th signal at the signal input terminal of the folded parallel two-wire transmission line. The i-th position representing the phase difference θi between them by using the i-th frequency signal Si ′ obtained from the signal output end of the folded parallel two-line transmission line based on the supply of the frequency signal Si. Phase difference display information generating means for generating phase difference display information Di;
Using the i-th phase difference display information, i-th dielectric constant display information Ei representing an average dielectric constant εi in the region where the folded parallel two-wire transmission line of the medium is arranged is generated. A dielectric constant display information generating means,
A series of processes of supplying the i-th frequency signal Si to the signal input end of the folded parallel two-wire transmission line, generating the i-th phase difference display information Di, and generating the i-th dielectric constant display information Ei Of the medium using a plurality of n first, second,... Nth dielectric constant display information E1, E2. A dielectric constant display representing an average dielectric constant ε0 that has substantially no frequency dependence or little frequency dependence even in the region where the folded parallel two-wire transmission line is arranged. Dielectric constant display information generating means for generating information E0;
Water content display information generating means for generating water content display information representing an average water content in a region of the medium in which the folded parallel two-wire transmission line is arranged, using the dielectric constant display information E0. A device for measuring the amount of moisture in a medium.
上記nを2とすることを特徴とする媒質中の水分量測定装置。 In the water content measuring apparatus in the medium according to claim 3,
2. A device for measuring a moisture content in a medium, wherein n is 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003393075A JP4189864B2 (en) | 2003-11-21 | 2003-11-21 | Method and apparatus for measuring moisture content in medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003393075A JP4189864B2 (en) | 2003-11-21 | 2003-11-21 | Method and apparatus for measuring moisture content in medium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005156263A JP2005156263A (en) | 2005-06-16 |
JP4189864B2 true JP4189864B2 (en) | 2008-12-03 |
Family
ID=34719576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003393075A Expired - Fee Related JP4189864B2 (en) | 2003-11-21 | 2003-11-21 | Method and apparatus for measuring moisture content in medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4189864B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6047692B2 (en) * | 2012-03-23 | 2016-12-21 | 株式会社メガチップス | Moisture detection device, electrical conductivity detection device, sensor network system, program, moisture detection method, and electrical conductivity detection method |
CN107271455B (en) * | 2016-04-08 | 2020-03-06 | 上海海洋大学 | Method and device for measuring salt content of water in soil by applying low-frequency microwave band |
-
2003
- 2003-11-21 JP JP2003393075A patent/JP4189864B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005156263A (en) | 2005-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5847567A (en) | Microwave level gauge with remote transducer | |
RU2552573C2 (en) | Instrumentation device, control unit and instrument for filling level measurement | |
US6577236B2 (en) | FM CW cable guided intrusion detection radar | |
US8963769B2 (en) | Guided wave radar interface measurement medium identification | |
EP0166707A2 (en) | A method for measuring the moisture ratio of organic material, and apparatus herefor | |
DK160375B (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE DISTANCE TO A HIDDEN CONDUCTIVE ITEM | |
KR920700396A (en) | Liquid level measuring device in container | |
ATE211542T1 (en) | BOUNDARY LAYER LEVEL MEASUREMENT | |
US10571315B2 (en) | Single-beam radar level and velocity sensing | |
CA2124299A1 (en) | Fluid level sensing systems | |
US4733560A (en) | Liquid sensing system | |
JP7521672B2 (en) | MEASUREMENT APPARATUS, MEASUREMENT SYSTEM, AND MEASUREMENT METHOD | |
KR20150132150A (en) | Radar level gauging with signal division | |
EP0974041B1 (en) | Apparatus for capacitive electrical detection | |
JP4189864B2 (en) | Method and apparatus for measuring moisture content in medium | |
JPS6197556A (en) | Method and device for measuring moisture content or dried component content of material | |
DE59600404D1 (en) | HUMIDITY SENSOR FOR EXTENDED LAYERS | |
US11408835B2 (en) | Microwave soil moisture sensor based on phase shift method and independent of electrical conductivity of the soil | |
SU1453275A1 (en) | Device for measuring moisture content | |
WO2024047754A1 (en) | Measurement apparatus, measurement system, and method | |
SU1724113A1 (en) | Method for soil moisture measurement on the irrigated field | |
SU974124A2 (en) | Self-contained wave recorder | |
SU808926A1 (en) | Capacitive moisture meter | |
RU2020131332A (en) | Method for measuring moisture content in a flow of three-component mixtures with any continuous phase from producing oil wells and a device for its implementation | |
JPH0572325A (en) | Integrated-type altimeter and doppler speed sensor apparatus as unitary configuration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061110 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080603 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080804 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080826 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080908 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110926 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4189864 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120926 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130926 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD12 | Notification of acceptance of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D12 |
|
RD14 | Notification of resignation of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D14 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |