JP5648687B2 - Orientation measuring apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、紙、不織布、フィルムをはじめとするシート状物質の配向性あるいは誘電的異方性を複数個のマイクロ波誘電体共振器を用いて測定する装置と方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for measuring the orientation or dielectric anisotropy of a sheet-like substance such as paper, nonwoven fabric, and film using a plurality of microwave dielectric resonators.

シート状物質の配向を測定する方法で複数個の誘電体共振器を用いる場合には、誘電体共振器間の固体差の影響を取り除く必要がある。その手段として誘電体共振器間の固体差を反映した補正係数を求める方法が提案されている(特許文献1〜3参照。)。それらの提案の補正係数を算出する一連の手順は、方法論的には誘電体共振器間の固体差の影響を取り除く有効な手段を示したものである。   When a plurality of dielectric resonators are used in the method of measuring the orientation of the sheet-like substance, it is necessary to remove the influence of the solid difference between the dielectric resonators. As a means for that, a method for obtaining a correction coefficient reflecting a solid difference between dielectric resonators has been proposed (see Patent Documents 1 to 3). A series of procedures for calculating the correction coefficient of these proposals shows an effective means for removing the influence of the solid difference between dielectric resonators in terms of methodologies.

特許文献1は異方性のない実質的に無配向の標準試料を用いて補正係数を求める手法を示したもの、特許文献2は測定対象試料そのものを用いて補正係数を求める手法を示したもの、特許文献3は測定試料にシワや折り目があったり試料が空気を透過する紙の場合でもオフラインの状態で精度よく補正係数を求める手法を示したものである。これらの特許文献で示された誘電体共振器間の固体差の影響を取り除く補正は、空気いわゆるブランク状態を基準とした試料有りの状態での共振周波数のシフト量の固体差を取り除くものである。   Patent Document 1 shows a method for obtaining a correction coefficient using a substantially non-oriented standard sample having no anisotropy, and Patent Document 2 shows a method for obtaining a correction coefficient using a sample to be measured itself. Patent Document 3 shows a method for accurately obtaining a correction coefficient in an off-line state even when the measurement sample has wrinkles or creases or the sample is paper that transmits air. The correction for removing the influence of the solid difference between the dielectric resonators described in these patent documents is to remove the solid difference of the shift amount of the resonance frequency in the state with the sample with reference to the air so-called blank state. .

特許第3882641号公報Japanese Patent No. 3882641 特許第4124147号公報Japanese Patent No. 4124147 特開2010−71835号公報JP 2010-71835 A

本発明も誘電体共振器間の固体差の影響を取り除く補正方法に関するものであるが、さらに検討を進めて各誘電体共振器がもつ試料の誘電率異方性に対する感度の固体差までも対象にしようとするものである。   The present invention also relates to a correction method for removing the influence of the solid difference between the dielectric resonators. However, the present invention is further studied to cover the individual difference in sensitivity to the dielectric anisotropy of the sample of each dielectric resonator. It is something to try.

すなわち、本発明はシート状物質の配向を測定する方法で複数個の誘電体共振器を用いる場合において、各誘電体共振器がもつブランク状態を基準とした試料有りの状態での共振周波数のシフト量に対する固体差に加え、各誘電体共振器がもつ試料の誘電率異方性に対する感度の固体差についても補正する補正係数を求めることができる配向測定装置と方法を提供することを目的とする。   That is, in the present invention, when a plurality of dielectric resonators are used in the method for measuring the orientation of the sheet-like substance, the resonance frequency shift in the state with the sample with respect to the blank state of each dielectric resonator. It is an object of the present invention to provide an orientation measuring apparatus and method capable of obtaining a correction coefficient for correcting a solid difference in sensitivity to a dielectric anisotropy of a sample of each dielectric resonator in addition to a solid difference in quantity. .

本発明の配向性測定装置は、平面上の1つの円の円周上で等間隔に配置された複数個の誘電体共振器(No.1〜No.n)をもつ測定ヘッドと、図1に示されるようにシフト量算出部(36)、ばらつき補正値算出部(38)、シフト補正係数算出部(40)、シフト補正後シフト量算出部(41)、異方性感度補正係数算出部(42)、補正係数記憶部(43)、シフト補正部(44)及び配向性算出部(46)を備えている。   The orientation measuring apparatus of the present invention includes a measuring head having a plurality of dielectric resonators (No. 1 to No. n) arranged at equal intervals on the circumference of one circle on a plane, and FIG. As shown in FIG. 4, a shift amount calculation unit (36), a variation correction value calculation unit (38), a shift correction coefficient calculation unit (40), a shift amount calculation unit after shift correction (41), and an anisotropic sensitivity correction coefficient calculation unit (42), a correction coefficient storage unit (43), a shift correction unit (44), and an orientation calculation unit (46).

シフト量算出部(36)は、測定ヘッドに試料を配置しない状態での各誘電体共振器のブランク共振周波数と、測定ヘッドに試料を配置した状態での各誘電体共振器の共振周波数とを取り込み、誘電体共振器ごとのシフト量として両共振周波数の差を算出するものである。   The shift amount calculation unit (36) calculates the blank resonance frequency of each dielectric resonator when the sample is not placed on the measurement head and the resonance frequency of each dielectric resonator when the sample is placed on the measurement head. The difference between the two resonance frequencies is calculated as the amount of shift for each capture and dielectric resonator.

ばらつき補正値算出部(38)は、測定ヘッドに補正係数測定用試料(以下、補正試料という。)が配置され、測定ヘッドが実試料を測定するときの誘電体共振器の位置に対応する補正試料上の測定領域(Pos.1〜Pos.n)のそれぞれが全ての誘電体共振器の位置に移動して位置決めされるように補正試料又は測定ヘッドが前記円の中心を回転中心として等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)で回転させられたときの各回転角の位置でのシフト量を用い、全ての前記回転角の位置でのシフト量の平均値を各回転角におけるシフト量の平均値で割り算をすることにより回転角ごとのシフト量のばらつき補正値を求めるものである。   The variation correction value calculation unit (38) includes a correction coefficient measurement sample (hereinafter referred to as a correction sample) disposed in the measurement head, and the correction corresponding to the position of the dielectric resonator when the measurement head measures the actual sample. The correction sample or measurement head is equally spaced around the center of the circle so that each of the measurement areas (Pos.1 to Pos.n) on the sample is moved and positioned at all dielectric resonator positions. Using the shift amount at each rotation angle position when rotated at a rotation angle (0, 360 ° / n, ... 360 (n-1) ° / n) at all the rotation angle positions By dividing the average value of the shift amount by the average value of the shift amount at each rotation angle, a variation correction value for the shift amount for each rotation angle is obtained.

ばらつき補正後シフト量算出部(39)は、ばらつき補正値を各回転角の位置でのシフト量に掛け算をしてばらつき補正後シフト量を算出するものである。   The variation-corrected shift amount calculation unit (39) calculates the shift amount after variation correction by multiplying the variation correction value by the shift amount at the position of each rotation angle.

シフト補正係数算出部(40)は、各測定領域についてのばらつき補正後シフト量の平均値を誘電体共振器ごとのばらつき補正後シフト量で割り算をして係数を求め、該係数の誘電体共振器ごとの平均値を算出することにより誘電体共振器ごとのシフト補正係数(K1)を求めるものである。   The shift correction coefficient calculation unit (40) obtains a coefficient by dividing the average value of the shift amount after variation correction for each measurement region by the shift amount after variation correction for each dielectric resonator, and obtains the dielectric resonance of the coefficient. The shift correction coefficient (K1) for each dielectric resonator is obtained by calculating the average value for each resonator.

シフト補正後シフト量算出部(41)は、シフト補正係数(K1)をばらつき補正後シフト量に掛け算をしてシフト補正後シフト量を算出するものである。   The shift amount after shift correction calculation unit (41) calculates the shift amount after shift correction by multiplying the shift correction coefficient (K1) by the shift amount after variation correction.

異方性感度補正係数算出部(42)は、シフト補正後シフト量の測定領域ごとの平均値を、前記回転角のうちの実試料の配向性測定用回転角における各測定領域に位置する誘電体共振器のシフト補正後シフト量で割り算をすることにより、補正試料の誘電率異方性に対する誘電体共振器ごとの異方性感度補正係数(K2)を算出するものである。異方性感度補正係数(K2)は試料の誘電率異方性に対する誘電体共振器間の感度ばらつきを補正するものである。   The anisotropic sensitivity correction coefficient calculation unit (42) calculates the average value of the shift amount after shift correction for each measurement region in the dielectric region located in each measurement region at the rotation angle for measuring the orientation of the actual sample out of the rotation angles. By dividing by the shift amount after shift correction of the body resonator, the anisotropy sensitivity correction coefficient (K2) for each dielectric resonator with respect to the dielectric anisotropy of the corrected sample is calculated. The anisotropy sensitivity correction coefficient (K2) corrects the sensitivity variation between the dielectric resonators with respect to the dielectric anisotropy of the sample.

補正係数記憶部(43)はシフト補正係数(K1)と異方性感度補正係数(K2)を記憶するものである。   The correction coefficient storage unit (43) stores the shift correction coefficient (K1) and the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2).

シフト補正部(44)は、実試料の配向性測定時にシフト量算出部(36)により算出される誘電体共振器ごとのシフト量に補正係数記憶部(42)に記憶されているシフト補正係数(K1)と異方性感度補正係数(K2)を掛けることによりシフト量を補正するものである。   The shift correction unit (44) stores the shift correction coefficient stored in the correction coefficient storage unit (42) in the shift amount for each dielectric resonator calculated by the shift amount calculation unit (36) when measuring the orientation of the actual sample. The shift amount is corrected by multiplying (K1) by the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2).

配向性算出部(46)は、シフト補正部(44)により補正されたシフト量をもとに実試料の配向性を算出するものである。   The orientation calculation unit (46) calculates the orientation of the actual sample based on the shift amount corrected by the shift correction unit (44).

本発明の配向性測定方法は、平面上の1つの円の円周上で等間隔に配置された複数個の誘電体共振器(No.1〜No.n)をもつ測定ヘッドを備えた配向性測定装置を用い、以下のステップ1〜11を備えて配向性をもつ試料の配向性を測定する方法である。   An orientation measuring method of the present invention is an orientation having a measuring head having a plurality of dielectric resonators (No. 1 to No. n) arranged at equal intervals on the circumference of one circle on a plane. This is a method for measuring the orientation of a sample having orientation by using the property measuring apparatus and comprising the following steps 1 to 11.

(ステップ1)測定ヘッドに測定対象物を配置しない状態で各誘電体共振器のブランク共振周波数を測定するステップ。   (Step 1) A step of measuring the blank resonance frequency of each dielectric resonator in a state where the measurement object is not disposed on the measurement head.

(ステップ2)測定ヘッドに補正試料を配置し、測定ヘッドが測定対象である実試料を測定するときの誘電体共振器の位置に対応する補正試料上の測定領域(Pos.1〜Pos.n)のそれぞれが全ての誘電体共振器の位置に移動して位置決めされるように補正試料又は測定ヘッドを前記円の中心を回転中心として等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)で回転させ、各回転角の位置で各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。   (Step 2) A correction sample is arranged on the measurement head, and the measurement region on the correction sample (Pos. 1 to Pos. N) corresponding to the position of the dielectric resonator when the measurement head measures the actual sample to be measured. ) Are moved to positions of all the dielectric resonators, and the correction sample or the measurement head is rotated at equal intervals around the center of the circle (0, 360 ° / n,... 360). rotating at (n-1) ° / n) and measuring the resonant frequency of each dielectric resonator at each rotational angle position.

(ステップ3)各誘電体共振器のブランク共振周波数と各回転角の位置での各誘電体共振器の共振周波数との差から各回転角の位置での各誘電体共振器のシフト量を算出するステップ。   (Step 3) The shift amount of each dielectric resonator at each rotational angle is calculated from the difference between the blank resonant frequency of each dielectric resonator and the resonant frequency of each dielectric resonator at each rotational angle. Step to do.

(ステップ4)各回転角の位置での各誘電体共振器のシフト量について、全ての前記回転角の位置での平均値を各回転角における平均値で除することにより回転角ごとのシフト量のばらつき補正値を算出するステップ。   (Step 4) With respect to the shift amount of each dielectric resonator at each rotation angle position, the shift value for each rotation angle is obtained by dividing the average value at all the rotation angle positions by the average value at each rotation angle. Calculating a variation correction value of the.

(ステップ5)ばらつき補正値をそれぞれの回転角でのシフト量に掛けることによりばらつき補正後シフト量を算出するステップ。   (Step 5) A step of calculating a shift amount after variation correction by multiplying the variation correction value by the shift amount at each rotation angle.

(ステップ6)各測定領域について、ばらつき補正後シフト量の平均値を算出し、該平均値を誘電体共振器ごとのばらつき補正後シフト量で除して係数を算出し、該係数を誘電体共振器ごとに平均して誘電体共振器ごとのシフト補正係数(K1)を求めるシフト補正係数算出ステップ。   (Step 6) For each measurement region, the average value of the shift amount after variation correction is calculated, and the coefficient is calculated by dividing the average value by the shift amount after variation correction for each dielectric resonator. A shift correction coefficient calculating step for obtaining a shift correction coefficient (K1) for each dielectric resonator on average for each resonator.

(ステップ7)シフト補正係数(K1)をばらつき補正後シフト量に掛けることによりシフト補正後シフト量を算出するステップ。   (Step 7) A step of calculating a shift amount after shift correction by multiplying the shift correction coefficient (K1) by the shift amount after variation correction.

(ステップ8)シフト補正後シフト量の測定領域ごとの平均値を求め、該平均値を前記回転角のうちの実試料の配向性測定用回転角における各測定領域に位置する誘電体共振器のシフト補正後シフト量で割り算をすることにより、補正試料の誘電率異方性に対する誘電体共振器ごとの異方性感度補正係数(K2)を算出する異方性感度補正係数算出ステップ。   (Step 8) An average value for each measurement region of the shift amount after shift correction is obtained, and the average value of the dielectric resonator located in each measurement region in the rotation angle for measuring the orientation of the actual sample in the rotation angle. An anisotropic sensitivity correction coefficient calculating step of calculating an anisotropic sensitivity correction coefficient (K2) for each dielectric resonator with respect to the dielectric anisotropy of the corrected sample by dividing by the shift amount after shift correction.

(ステップ9)シフト補正係数(K1)と異方性感度補正係数(K2)を記憶装置に記憶させるステップ。   (Step 9) storing the shift correction coefficient (K1) and the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2) in the storage device.

(ステップ10)測定ヘッドと実試料を実試料の配向性測定用回転角の状態にして、各誘電体共振器により実試料を測定してシフト量を算出し、その算出されたシフト量に、記憶されているシフト補正係数(K1)と異方性感度補正係数(K2)を掛けるシフト量補正ステップ。   (Step 10) The measurement head and the actual sample are in the state of the rotation angle for measuring the orientation of the actual sample, the actual sample is measured by each dielectric resonator, the shift amount is calculated, and the calculated shift amount is A shift amount correction step of multiplying the stored shift correction coefficient (K1) and the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2).

(ステップ11)補正されたシフト量をもとに実試料の配向性を算出するステップ。   (Step 11) A step of calculating the orientation of the actual sample based on the corrected shift amount.

配向性測定装置は、好ましくは実試料として走行するオンライン試料を測定するように構成される。   The orientation measuring device is preferably configured to measure an on-line sample running as a real sample.

測定ヘッドとしては、前記円の中心を回転中心として前記平面内で回転可能に支持された回転可能な測定ヘッドと、回転しないように固定された固定型測定ヘッドのいずれも使用することができる。   As the measurement head, either a rotatable measurement head supported so as to be rotatable in the plane around the center of the circle or a fixed measurement head fixed so as not to rotate can be used.

回転可能な測定ヘッドを備えた配向性測定装置は、誘電体共振器を前記円周上で複数個の測定領域(Pos.1〜Pos.n)に位置決めするとともに、各誘電体共振器が全ての測定領域に位置決めされるように測定ヘッドを等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)をもって回転させる回転機構をさらに備えている。前記回転機構は補正試料の測定時は測定ヘッドを回転させ、実試料の測定時は測定ヘッドを実試料測定用の回転角度に固定する。   An orientation measuring apparatus having a rotatable measuring head positions a dielectric resonator in a plurality of measurement regions (Pos. 1 to Pos. N) on the circumference, and all the dielectric resonators are Is further provided with a rotation mechanism that rotates the measurement head at equal intervals of rotation angles (0, 360 ° / n,... 360 (n−1) ° / n) so as to be positioned in the measurement region. The rotating mechanism rotates the measuring head when measuring the correction sample, and fixes the measuring head at the rotation angle for measuring the actual sample when measuring the actual sample.

回転可能な測定ヘッドを備えた配向性測定装置では、走行する実試料を補正試料としても使用することができる。   In an orientation measuring device having a rotatable measuring head, a traveling actual sample can be used as a correction sample.

固定型測定ヘッドを備えた配向性測定装置では、実試料が走行するものである場合には、実試料とは別に用意された補正試料が測定ヘッドに対して等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)をもって回転させられる。そのような補正試料の一例は実試料の一部を切り出した試料片である。   In an orientation measuring apparatus equipped with a fixed measuring head, when the actual sample travels, a correction sample prepared separately from the actual sample is rotated at equal intervals with respect to the measuring head (0, 360). Rotated at ° / n, ... 360 (n-1) ° / n). An example of such a correction sample is a sample piece obtained by cutting out a part of an actual sample.

試料片からなる補正試料を走行する実試料の測定条件と近い条件で測定できるようにするための好ましい固定型測定ヘッドの一例は、誘電体共振器が配置されている部分以外の部分に空気吸引孔をもち、空気吸引力によって試料を測定ヘッドに吸着させることができるものである。そのような測定ヘッドは、試料片を測定するときは空気吸引力によって試料片を測定ヘッドに吸着させ、実試料を測定するときは空気吸引力を作用させないように使用する。   An example of a preferable fixed measurement head for enabling measurement under conditions close to the measurement conditions of an actual sample that travels a correction sample made of a sample piece is an air suction to a portion other than a portion where a dielectric resonator is disposed. It has a hole, and the sample can be adsorbed to the measuring head by the air suction force. Such a measurement head is used so that the sample piece is attracted to the measurement head by an air suction force when measuring the sample piece, and the air suction force is not applied when measuring the actual sample.

そのような空気吸引孔をもつ測定ヘッドにより試料片からなる補正試料を測定するときは、無配向の基準フィルムを測定ヘッドに吸着させて測定したときの疑似ブランク共振周波数と、補正試料を測定ヘッドに載せ、さらにその補正試料上に前記基準フィルムを載せて補正試料と基準フィルムを重ねて測定ヘッドに吸着させて測定したときの共振周波数との差を補正試料を測定したときのシフト量として使用する。   When measuring a correction sample consisting of a sample piece with a measurement head having such an air suction hole, the pseudo blank resonance frequency when the non-oriented reference film is adsorbed to the measurement head and measured, and the correction sample are measured with the measurement head. The reference film is placed on the correction sample, and the difference between the correction frequency and the resonance frequency when the correction sample and the reference film are stacked and adsorbed on the measurement head is used as the shift amount when the correction sample is measured. To do.

本発明によれば、シート状物質の配向を測定する方法で複数個の誘電体共振器を用いる場合において、各誘電体共振器がもつブランク状態を基準とした試料有りの状態での共振周波数のシフト量の固体差に加え、各誘電体共振器が持つ試料の誘電率異方性に対する感度の固体差についても補正する補正係数を求めることが可能となる。配向を測定するために用いる配向測定装置の測定ヘッドでは、各誘電体共振器をアルミニウム、真鍮、銅等を用いた一つの金属製の測定ヘッドに装着するが、金属の加工精度のわずかなばらつき、測定ヘッドに設けられた穴部に底部や側周部と若干の隙間を保って装着される複数の誘電体共振器のわずかな装着状態のばらつきが、誘電体共振器を用いた検出部の共振状態に影響を与えることがある。つまり、本発明は、測定ヘッドの加工時に生じるばらつきが共振状態に与える影響を含めて、誘電体共振器を用いた各検出部が持つ固有の個体差を補正することで、誘電的異方性が小さいいわゆる無配向に近い試料を測定する際にも、配向角度や配向度などで表される測定試料の配向性を精度よく示すことが可能となる。   According to the present invention, in the case where a plurality of dielectric resonators are used in the method for measuring the orientation of the sheet-like substance, the resonance frequency in the state with the sample based on the blank state of each dielectric resonator is used. In addition to the individual difference in shift amount, a correction coefficient for correcting the individual difference in sensitivity to the dielectric anisotropy of the sample of each dielectric resonator can be obtained. In the measurement head of the orientation measurement device used to measure the orientation, each dielectric resonator is mounted on one metal measurement head using aluminum, brass, copper, etc., but there is a slight variation in metal processing accuracy. The slight variation in the mounting state of the plurality of dielectric resonators mounted in the hole provided in the measurement head while maintaining a slight clearance from the bottom and the side peripheral portion is caused by the detection unit using the dielectric resonator. May affect resonance. In other words, according to the present invention, the dielectric anisotropy is corrected by correcting the inherent individual difference of each detection unit using a dielectric resonator, including the effect of variations caused during processing of the measuring head on the resonance state. Even when measuring a so-called non-orientated sample having a small size, it is possible to accurately indicate the orientation of the measurement sample represented by the orientation angle, the orientation degree, and the like.

本発明におけるデータ処理のための各部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows each part for the data processing in this invention. 5個の誘電体共振器を保持した円形測定ヘッドを示す平面図である。It is a top view which shows the circular measurement head holding five dielectric resonators. 5個の誘電体共振器を使用した場合の信号処理系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a signal processing system at the time of using five dielectric resonators. 各誘電体共振器の出力から得られる配向パターンを示す図である。It is a figure which shows the orientation pattern obtained from the output of each dielectric resonator. 一実施例における補正係数測定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction coefficient measurement operation | movement in one Example. 同実施例における配向性測定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the orientation measurement operation | movement in the Example. 同実施例における補正係数測定動作と配向性測定動作をデータの変化を基にして示す図表の前半部である。It is the first half of the chart which shows the correction coefficient measurement operation and orientation measurement operation in the example based on change of data. 同実施例における補正係数測定動作と配向性測定動作をデータの変化を基にして示す図表の後半部である。It is the latter half part of the figure which shows the correction coefficient measurement operation | movement and orientation measurement operation | movement in the Example based on the change of data. 測定ヘッドの共振器ナンバーと試料の測定領域であるポジション(PosA-PosE)を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing a resonator number of a measurement head and a position (PosA-PosE) which is a measurement region of a sample. 各角度の周波数シフト量のばらつきのみを補正した場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のばらつき補正後シフト量を示すグラフである。It is a graph which shows the shift amount after dispersion | variation correction | amendment of the resonance frequency which each dielectric resonator shows in five positions when only the dispersion | variation in the frequency shift amount of each angle is correct | amended. 各誘電体共振器がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差を補正した場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト補正後シフト量を示すグラフである。It is a graph which shows the shift amount after shift correction of the resonance frequency which each dielectric resonator shows in five positions, when the solid difference of the frequency shift amount from the blank resonance frequency which each dielectric resonator has is corrected. 補正無しシフト量、シフト補正後シフト量、及びさらに異方性感度補正まで行ったシフト量を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the amount of shifts performed to the amount of shifts without correction, the amount of shifts after shift correction, and the anisotropic sensitivity correction. (a)は5個の誘電体共振器の位置を示した測定ヘッドを示す平面図、(b)は各誘電体共振器の出力から得られる配向パターンを示す図である。(A) is a top view which shows the measurement head which showed the position of five dielectric resonators, (b) is a figure which shows the orientation pattern obtained from the output of each dielectric resonator. 図12(b)の配向パターンが算出される場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す理想的な共振周波数のシフト量を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing ideal resonance frequency shift amounts indicated by the dielectric resonators at five positions when the orientation pattern of FIG. 吸引孔をもつ測定ヘッドの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the measuring head with a suction hole. 図14の測定ヘッドに対する試料と基準フィルムの配置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows arrangement | positioning of the sample with respect to the measuring head of FIG. 14, and a reference | standard film. 各角度の周波数シフト量のばらつきのみを補正した場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のばらつき補正後シフト量を実測データをもとに示したグラフである。6 is a graph showing the shift amount after correction of variation in resonance frequency indicated by each dielectric resonator at five positions when only variation in frequency shift amount at each angle is corrected, based on measured data. 各誘電体共振器がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差を補正した場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト補正後シフト量を実測データをもとに示したグラフである。When the individual differences in the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each dielectric resonator are corrected, the shift amount after shift correction of the resonance frequency indicated by each dielectric resonator at five positions is shown based on the measured data. It is a graph. 補正無しシフト量、シフト補正後シフト量、及びさらに異方性感度補正まで行ったシフト量を実測データを基にして比較して示すグラフである。It is a graph which shows the shift amount without correction | amendment, the shift amount after shift correction | amendment, and also the shift amount performed even to anisotropic sensitivity correction | amendment based on measured data. 配向角度15度の場合について、5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト量をシミュレーションにより求めたグラフである。It is the graph which calculated | required the shift amount of the resonant frequency which each dielectric resonator shows in five positions by simulation about the case of orientation angle 15 degree | times.

試料の物性として配向性あるいは誘電的異方性を測定する方法として、矩形の誘電体共振器を用いた検出部をマイクロ波により共振させ、その表面に沁みだしたエバネセント波を利用する方法がある。その方法では、試料の片側から検出部を接触もしくは近接させた際の誘電体共振器の共振周波数の変化を測定する。試料の片側から検出部が接触あるいは近接したときに、試料の誘電率から空気の誘電率1を引いた値と厚さの積に応じて共振周波数が低周波数側にシフトする。このシフト量を測定することによって、紙などのシート状物の繊維配向あるいは分子配向を測定することができる。   As a method of measuring orientation or dielectric anisotropy as a physical property of a sample, there is a method of using an evanescent wave that swells on the surface of a detection unit using a rectangular dielectric resonator by resonating with a microwave. . In this method, the change in the resonance frequency of the dielectric resonator when the detection unit is brought into contact with or close to the sample from one side is measured. When the detection unit contacts or approaches from one side of the sample, the resonance frequency shifts to the low frequency side according to the product of the value obtained by subtracting the dielectric constant 1 of air from the dielectric constant of the sample and the thickness. By measuring this shift amount, the fiber orientation or molecular orientation of a sheet-like material such as paper can be measured.

使用する誘電体共振器の個数を5個とした場合を例に説明するが、誘電体共振器の個数は他の数であってもよい。この場合の測定ヘッド10は、図2に示されるように、測定対象物の一面側に配置される平面上の1つの円の円周上に配置された5個の誘電体共振器1〜5をもつ。各誘電体共振器1〜5は、隣接する誘電体共振器とそれらの誘電体共振器1〜5が配置されている円の中心とのなす角度が72度となるように、等間隔に配置されている。   Although the case where the number of dielectric resonators used is five will be described as an example, the number of dielectric resonators may be other numbers. As shown in FIG. 2, the measurement head 10 in this case includes five dielectric resonators 1 to 5 arranged on the circumference of one circle on a plane arranged on one surface side of the measurement object. It has. The dielectric resonators 1 to 5 are arranged at equal intervals so that the angle formed by the adjacent dielectric resonators and the center of the circle where the dielectric resonators 1 to 5 are arranged is 72 degrees. Has been.

この実施例では、測定ヘッド10は回転可能なものである。測定ヘッド10は誘電体共振器1〜5が配置されている円の中心を回転中心として、誘電体共振器1〜5が配置されている平面内で回転可能に支持されている。   In this embodiment, the measuring head 10 is rotatable. The measurement head 10 is supported so as to be rotatable in a plane on which the dielectric resonators 1 to 5 are disposed, with the center of the circle where the dielectric resonators 1 to 5 are disposed as the center of rotation.

測定ヘッド10は回転機構9を備えている。回転機構9は、誘電体共振器1〜5をそれらが配置されている円周上で5個の測定領域であるポジションPos.1〜Pos.5に位置決めするとともに、各誘電体共振器1〜5が全てのポジションに位置決めされるように測定ヘッド10を等間隔の回転角72度をもって回転させる。測定領域は、実試料を測定するときの測定ヘッドにおける誘電体共振器の位置に対応する補正試料上又は実試料上の位置である。回転機構9は例えばステッピングモータを備え、後で説明するマイクロコンピュータ30又はパーソナルコンピュータ32から駆動パルス信号が送られることにより回転角度が制御される。   The measuring head 10 includes a rotation mechanism 9. The rotating mechanism 9 positions the dielectric resonators 1 to 5 at positions Pos. 1 to Pos. 5 which are five measurement regions on the circumference where they are arranged, and also each dielectric resonator 1 to 1. The measuring head 10 is rotated with a rotation angle of 72 degrees at equal intervals so that 5 is positioned at all positions. The measurement region is a position on the correction sample or the actual sample corresponding to the position of the dielectric resonator in the measurement head when measuring the actual sample. The rotation mechanism 9 includes a stepping motor, for example, and the rotation angle is controlled by sending a drive pulse signal from a microcomputer 30 or a personal computer 32 described later.

このような複数の誘電体共振器を使用した場合、信号処理は図3に示されるような信号処理系により行うことができる。この場合も5個の誘電体共振器を使用した場合について説明する。マイクロ波掃引発振器(スイーパ)20から出たマイクロ波信号は5個の誘電体共振器22−1〜22−5に分配され、誘電体共振器22−1〜22−5の透過強度が検波ダイオード24−1〜24−5により電圧に変換される。電圧に変換された信号は増幅及びA/D変換回路26−1〜26−5により増幅とA/D変換がなされ、ピーク検出回路28−1〜28−5に送られる。ピーク検出回路28−1〜28−5の出力信号がマイクロコンピュータ30に送られる。   When such a plurality of dielectric resonators are used, signal processing can be performed by a signal processing system as shown in FIG. In this case as well, a case where five dielectric resonators are used will be described. The microwave signal output from the microwave sweep oscillator (sweeper) 20 is distributed to five dielectric resonators 22-1 to 22-5, and the transmission intensity of the dielectric resonators 22-1 to 22-5 is detected by the detection diode. It is converted into a voltage by 24-1 to 24-5. The signal converted into the voltage is amplified and A / D converted by the amplification and A / D conversion circuits 26-1 to 26-5 and sent to the peak detection circuits 28-1 to 28-5. Output signals from the peak detection circuits 28-1 to 28-5 are sent to the microcomputer 30.

マイクロ波掃引発振器20は出力するマイクロ波信号の周波数を掃引することにより、ピーク検出回路28−1〜28−5では掃引された周波数範囲でのピーク位置の周波数が検出される。マイクロ波掃引発振器20による周波数の掃引は一定の周期で繰り返され、ピーク検出回路28−1〜28−5ではピーク位置の周波数検出値の平均化がなされる。   The microwave sweep oscillator 20 sweeps the frequency of the output microwave signal, and the peak detection circuits 28-1 to 28-5 detect the frequency of the peak position in the swept frequency range. Frequency sweeping by the microwave sweep oscillator 20 is repeated at a constant period, and the peak detection circuits 28-1 to 28-5 average the frequency detection values at the peak positions.

また、マイクロ波掃引発振器20は出力するマイクロ波信号の掃引中のみハイレベルとなる同期信号を出力し、その同期信号はピーク検出回路28−1〜28−5に送られる。マイクロコンピュータ30では、この同期信号がハイレベルになる瞬間から透過強度が最大値をとるまでの時間を測定して共振周波数が求められる。   Further, the microwave sweep oscillator 20 outputs a synchronization signal that becomes a high level only during the sweep of the output microwave signal, and the synchronization signal is sent to the peak detection circuits 28-1 to 28-5. In the microcomputer 30, the resonance frequency is obtained by measuring the time from when the synchronizing signal becomes high level until the transmission intensity reaches the maximum value.

マイクロコンピュータ30は図1に示された各部の機能を実現するものである。   The microcomputer 30 implements the functions of the respective units shown in FIG.

試料がないときのブランク共振周波数と試料を共振器に近接または接触させたときの共振周波数の差をシフト量(Δf)と呼ぶ。図2に示した5個の誘電体共振器1〜5のそれぞれについてシフト量を求め、それを極座標上にプロットすると楕円パターンが描ける。そして、得られたデータについて楕円近似を行うことにより、図4のような配向パターンと呼ばれる楕円が計算され、試料の配向性が示される。   The difference between the blank resonance frequency when there is no sample and the resonance frequency when the sample is brought close to or in contact with the resonator is called a shift amount (Δf). When the shift amount is obtained for each of the five dielectric resonators 1 to 5 shown in FIG. 2 and plotted on the polar coordinates, an elliptic pattern can be drawn. Then, by performing ellipse approximation on the obtained data, an ellipse called an orientation pattern as shown in FIG. 4 is calculated, and the orientation of the sample is shown.

試料が走行するオンラインでの配向測定を例にとると、図4において、MD(Machine Direction)方向は試料の走行方向であり、この方向を基準方向とする。TD(Transverse Direction)は基準方向に直交する方向で、オンライン測定の場合は試料の幅方向である。その楕円の長軸方向は誘電率最大の方向であり、基準方向と誘電率最大の方向とのなす角度φは配向角度を表し、長軸aと短軸bの差又はそれを長軸aもしくは短軸bで除したものは異方性の程度を表す。   Taking the on-line orientation measurement in which the sample travels as an example, in FIG. 4, the MD (Machine Direction) direction is the travel direction of the sample, and this direction is the reference direction. TD (Transverse Direction) is a direction orthogonal to the reference direction, and in the case of online measurement, it is the width direction of the sample. The major axis direction of the ellipse is the direction with the maximum dielectric constant, the angle φ formed between the reference direction and the direction with the maximum dielectric constant represents the orientation angle, and the difference between the major axis a and the minor axis b or the major axis a or What is divided by the short axis b represents the degree of anisotropy.

配向性算出部46での実試料の配向性算出と、ステップ11での実試料の配向性算出は、シフト量として本発明により求められる補正係数により補正されたシフト量を用い、図4に示される配向パターンに基づいて実行される。   The orientation calculation of the actual sample in the orientation calculation unit 46 and the orientation calculation of the actual sample in step 11 are shown in FIG. 4 using the shift amount corrected by the correction coefficient obtained by the present invention as the shift amount. This is performed based on the orientation pattern to be determined.

ここで、使用する誘電体共振器の個数を5個とした実施例について、補正係数測定について説明する。補正係数測定とは、測定対象試料の配向を求める配向測定方法における次の手順を備えた補正係数算出方法である。   Here, correction coefficient measurement will be described for an example in which the number of dielectric resonators used is five. Correction coefficient measurement is a correction coefficient calculation method including the following procedure in an orientation measurement method for obtaining the orientation of a sample to be measured.

図5〜図11は、MD方向が配向角度である走行中の紙について、ブランク共振周波数からの周波数シフト量及び異方性に対する感度がそれぞれ異なる5つの誘電体共振器を有する測定ヘッドをもつ配向測定装置で補正係数測定から実試料測定まで行った一例である。   FIGS. 5 to 11 show an orientation having a measurement head having five dielectric resonators each having different frequency shift amount from the blank resonance frequency and sensitivity to anisotropy for a running paper whose MD direction is an orientation angle. It is an example which performed from the correction coefficient measurement to the actual sample measurement by the measuring device.

まず、補正係数測定を説明する。図5に補正係数測定動作を示し、図6に補正係数が求められた後の実試料の配向性測定動作を示す。図7Aと図7Bにはデータの変化を基にした補正係数測定動作と配向性測定動作を示す。この例では、走行する実試料が補正試料を兼ねる。   First, correction coefficient measurement will be described. FIG. 5 shows the correction coefficient measurement operation, and FIG. 6 shows the orientation measurement operation of the actual sample after the correction coefficient is obtained. 7A and 7B show a correction coefficient measurement operation and an orientation measurement operation based on data changes. In this example, the traveling actual sample also serves as the correction sample.

(ステップS1)試料の一面側のみに配置される5個の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク共振周波数を求める。このブランク測定では、測定ヘッドの回転角度はどこでもよいが、この例では、実試料の配向性を測定するための回転角度に設定しておく。図8は回転角度0度での測定ヘッドにおける共振器の配置と、試料に対する測定領域(ポジション)を示したものであるが、回転角度0度での測定ヘッドを配向性測定時の回転角度と設定する。   (Step S1) A blank resonance frequency is determined by measuring the resonance frequency of each dielectric resonator in a state where nothing is placed on a measurement head including five dielectric resonators arranged only on one side of the sample. Ask. In this blank measurement, the rotation angle of the measurement head may be anywhere, but in this example, it is set to the rotation angle for measuring the orientation of the actual sample. FIG. 8 shows the arrangement of the resonators in the measurement head at a rotation angle of 0 degrees and the measurement region (position) with respect to the sample. The measurement head at the rotation angle of 0 degrees represents the rotation angle at the time of orientation measurement. Set.

(ステップS2)走行中の測定対象試料(実試料)の表面に測定ヘッドを接触させた状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定する。   (Step S2) The resonance frequency of each dielectric resonator is measured in a state in which the measurement head is in contact with the surface of the measurement target sample (actual sample) that is running.

(ステップS3)測定ヘッドを一旦測定対象試料表面から離して回転させ、回転完了後に再び測定対象試料表面に測定ヘッドを接触させるか、又は、測定ヘッドを測定対象試料表面に接触した状態を維持したまま測定ヘッドを連続的または断続的に回転させて各誘電体共振器の共振周波数を測定する。この実施例では測定ヘッドは5個の共振器を備えているので、0度から72度毎の5水準を回転角度としている。   (Step S3) The measurement head is once rotated away from the measurement target sample surface, and after completion of the rotation, the measurement head is brought into contact with the measurement target sample surface again, or the measurement head is kept in contact with the measurement target sample surface. The measurement head is continuously or intermittently rotated to measure the resonance frequency of each dielectric resonator. In this embodiment, since the measuring head includes five resonators, the rotation angle is set to 5 levels from 0 degrees to 72 degrees.

(ステップS4)ステップS3までで得られた各誘電体共振器の全ての共振周波数とブランク時の共振周波数との差から、各誘電体共振器の各回転角でのシフト量を求める。   (Step S4) The shift amount at each rotation angle of each dielectric resonator is obtained from the difference between all the resonance frequencies of each dielectric resonator obtained up to Step S3 and the resonance frequency at the time of blank.

(ステップS5)ステップS4により得られた各回転角でのシフト量について、各回転角での各誘電体共振器全ての平均値を各回転角における共振器の平均値で除することで得られる各回転角度でのシフト量測定値のばらつきを補正するばらつき補正値を算出し、算出したばらつき補正値を各回転角度のシフト量にそれぞれ掛ける。これは、ステップS2の各回転角での測定中に、外乱の一時的変化によるデータの変動や測定試料の坪量の一時的変化による影響を回避するために行うばらつき補正である。このばらつき補正のみを実施した際に得られる、各領域における共振周波数のばらつき補正後シフト量(Δf)のグラフを図9に示す。   (Step S5) The shift amount at each rotation angle obtained at step S4 is obtained by dividing the average value of all the dielectric resonators at each rotation angle by the average value of the resonators at each rotation angle. A variation correction value for correcting variation in the shift amount measurement value at each rotation angle is calculated, and the calculated variation correction value is multiplied by the shift amount at each rotation angle. This is a variation correction performed in order to avoid the influence of the fluctuation of the data due to the temporary change of the disturbance and the temporary change of the basis weight of the measurement sample during the measurement at each rotation angle in step S2. FIG. 9 shows a graph of the shift amount (Δf) after variation correction of the resonance frequency in each region, which is obtained when only this variation correction is performed.

(ステップS6)ステップS5にてばらつきを補正し算出された各誘電体共振器の各回転角度でのばらつき補正後シフト量の平均値を測定領域毎に算出し、その平均値を各誘電体共振器のばらつき補正後シフト量で割り算をして、測定領域毎に規格化した各誘電体共振器のシフト量を算出する。その各規格化した各誘電体共振器のシフト量を誘電体共振器毎に平均化して、各誘電体共振器がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差を補正する補正係数K1とする。ここで記載した測定領域とは補正試料及び実試料の測定対象となる場所であり、図8の右図のように、補正試料上又は実試料上での5つの共振器の定位置をそれぞれポジションA、ポジションB、ポジションC、ポジションD、ポジションEと定義する。図8の左図を試料に対する測定ヘッド回転角度0度の位置とするとき、回転角度0度ではNo.1の共振器がPosAを測定、以下同様にNo.2がPosB、No.3がPosC、No.4がPosD、No.5がPosEをそれぞれ測定することとなる。   (Step S6) The average value of the shift amount after variation correction at each rotation angle of each dielectric resonator calculated by correcting the variation in step S5 is calculated for each measurement region, and the average value is calculated for each dielectric resonance. The shift amount of each dielectric resonator normalized for each measurement region is calculated by dividing by the shift amount after correcting the variation of the resonator. The shift amount of each normalized dielectric resonator is averaged for each dielectric resonator to obtain a correction coefficient K1 that corrects the solid difference in the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each dielectric resonator. . The measurement region described here is a place where the correction sample and the actual sample are to be measured. As shown in the right diagram of FIG. 8, the fixed positions of the five resonators on the correction sample or the actual sample are respectively positioned. A, position B, position C, position D, and position E are defined. When the left diagram in FIG. 8 is a position at a measurement head rotation angle of 0 degrees with respect to the sample, No. 1 measured PosA, and so on. 2 is PosB, no. 3 is PosC, no. 4 is PosD, No. 4; 5 will measure PosE, respectively.

さらに、試料の誘電率異方性に対する感度の補正について説明する。   Further, correction of sensitivity to the dielectric anisotropy of the sample will be described.

(ステップS7)各回転角度でのばらつきを補正した各誘電体共振器の各測定領域でのばらつき補正後シフト量に対し補正係数K1を掛け、得られた値について各測定領域における各誘電体共振器のシフト量の平均値をそれぞれ算出する。この段階での補正係数K1を掛けた後の、各測定領域における共振周波数シフト量(Δf)のグラフを図10に示す。図9と図10を比較すると、図10は各共振器がそれぞれもつブランク共振周波数からの周波数シフト量のばらつきが補正され、各誘電体共振器のグラフが平均値のグラフ付近に密集していることがわかる。   (Step S7) The shift amount after variation correction in each measurement region of each dielectric resonator in which variation at each rotation angle is corrected is multiplied by the correction coefficient K1, and the obtained value is used for each dielectric resonance in each measurement region. The average value of the shift amount of the vessel is calculated. FIG. 10 shows a graph of the resonance frequency shift amount (Δf) in each measurement region after being multiplied by the correction coefficient K1 at this stage. Comparing FIG. 9 and FIG. 10, FIG. 10 corrects the variation in the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each resonator, and the graphs of the dielectric resonators are concentrated near the average value graph. I understand that.

(ステップS8)配向性の測定を実施する際の測定ヘッドと試料のなす角度について、補正係数測定中の各相対角度の水準のうちの1つから選出する。今回は配向測定の角度を0度、つまり図8に示されるように、No.1の共振器がPosAを測定、以下同様にNo.2がPosB、No.3がPosC、No.4がPosD、No.5がPosEをそれぞれ測定する状態である。そして、ステップS7で得られた各測定領域における各共振器のシフト量の平均値を、同様にステップS7で得られた0度の回転角度での配向性測定の際の試料の各測定領域に対応する各誘電体共振器のシフト量(PosA=No.1、PosB=No.2、PosC=No.3、PosD=No.4、PosE=No.5)でそれぞれ除することで、試料の誘電率の異方性に対する誘電体共振器の感度のばらつきを補正する補正係数K2が算出される。   (Step S8) The angle between the measurement head and the sample when measuring the orientation is selected from one of the levels of the relative angles during the correction coefficient measurement. This time, the angle of orientation measurement is 0 degree, that is, as shown in FIG. 1 measured PosA, and so on. 2 is PosB, no. 3 is PosC, no. 4 is PosD, No. 4; 5 is a state in which PosE is measured. Then, the average value of the shift amount of each resonator in each measurement region obtained in step S7 is similarly applied to each measurement region of the sample at the time of orientation measurement at the 0 degree rotation angle obtained in step S7. By dividing by the shift amount (PosA = No.1, PosB = No.2, PosC = No.3, PosD = No.4, PosE = No.5) of each corresponding dielectric resonator, A correction coefficient K2 for correcting variation in sensitivity of the dielectric resonator with respect to the dielectric anisotropy is calculated.

算出された補正係数K1とK2は記憶部に保持しておき、試料の配向性を求める際に使用する。   The calculated correction coefficients K1 and K2 are stored in the storage unit and used when obtaining the orientation of the sample.

次に、補正係数測定後の実試料の配向測定へと移行する。   Next, the process proceeds to the orientation measurement of the actual sample after the correction coefficient measurement.

(ステップS9)ステップS8で定めた0度の回転角度のもとで、全ての誘電体共振器の測定面を覆う大きさの実試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定する。実試料は走行する試料である。   (Step S9) Under the rotation angle of 0 degrees determined in Step S8, an actual sample having a size covering the measurement surfaces of all dielectric resonators is placed on the measurement head, and the resonance frequency of each dielectric resonator is set. Measure. The actual sample is a running sample.

(ステップS10)ステップS9で得られた各誘電体共振器の共振周波数とステップS1で得られたブランク共振周波数の差から実試料の周波数シフト量を算出する。この際、ステップS9を実施する前に、再度測定ヘッド上に何も載せない空気のみの状態で、再度ブランク測定を実施してブランク共振周波数を取得し、シフト量の演算に用いてもよい。   (Step S10) The frequency shift amount of the actual sample is calculated from the difference between the resonance frequency of each dielectric resonator obtained in step S9 and the blank resonance frequency obtained in step S1. At this time, before performing step S9, blank measurement may be performed again in the state of only air with nothing on the measurement head again to obtain a blank resonance frequency, which may be used for calculation of the shift amount.

(ステップS11)ステップS10で得られた共振周波数シフト量に、記憶されている補正係数K1と補正係数K2を掛けて補正後のシフト量とし、その値をもとに試料の配向性を算出する。   (Step S11) The resonance frequency shift amount obtained in Step S10 is multiplied by the stored correction coefficient K1 and correction coefficient K2 to obtain a corrected shift amount, and the sample orientation is calculated based on the value. .

ステップS9及びステップS10にて得られたシフト量に対し、補正係数を掛けない場合、補正係数K1のみを掛けた場合、補正係数K1及び補正係数K2を掛けた場合のそれぞれにおける各領域での共振周波数シフト量(Δf)のグラフを図11に示す。   Resonance in each region when the correction coefficient is not multiplied, only the correction coefficient K1 is multiplied, or when the correction coefficient K1 and the correction coefficient K2 are multiplied with respect to the shift amount obtained in step S9 and step S10. A graph of the frequency shift amount (Δf) is shown in FIG.

ここで図11のグラフの形状について図12及び図13を用いて説明する。図12では、(a)に示したように矢印の紙の流れ方向に配向した紙を図示のように配置したマイクロ波誘電体共振器により測定すると、(b)に示した配向パターンが得られることを示している。図12では、No.1の誘電体共振器がPosAを、以下同様にNo.2をPosB、No.3がPosC、No.4がPosD、No.5がPosEを測定する対応関係となっている。図12は測定ヘッドと紙面の接触状態が均一な場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト量の一例である。5つの誘電体共振器を用いて図12(b)に示したような配向パターンが得られる場合、5つのヘッドの定位置であるポジションAからEに対して、共振周波数のシフト量(Δf)は理論上、図13に示したようなPosA<PosC=PosD<PosB=PosEの形になる。これを踏まえあらためて図11を見ると、補正前及び補正係数K1を掛けたのみのグラフが各共振器のもつ試料の異方性に対する感度差の影響を受けているのに対して、補正係数K1及びK2をかけた補正後のグラフは理論上算出されるべき相対関係とほぼ同等となっていることが分かる。このように、本発明の各ステップを踏み補正係数測定を実施することで、図13のような理想的な測定結果を得ることが可能となる。   Here, the shape of the graph of FIG. 11 will be described with reference to FIGS. In FIG. 12, the orientation pattern shown in (b) is obtained by measuring the paper oriented in the direction of the paper flow of the arrow as shown in (a) with the microwave dielectric resonator arranged as shown. It is shown that. In FIG. No. 1 dielectric resonator is Pos A, and so on. 2 is PosB, no. 3 is PosC, no. 4 is PosD, No. 4; 5 is a correspondence relationship for measuring PosE. FIG. 12 is an example of the shift amount of the resonance frequency indicated by each dielectric resonator at five positions when the contact state between the measurement head and the paper surface is uniform. When the orientation pattern as shown in FIG. 12B is obtained using five dielectric resonators, the shift amount (Δf) of the resonance frequency with respect to the positions A to E which are the fixed positions of the five heads. Theoretically takes the form of PosA <PosC = PosD <PosB = PosE as shown in FIG. Looking back at FIG. 11 based on this fact, the graph before correction and by multiplying the correction coefficient K1 is influenced by the sensitivity difference with respect to the anisotropy of the sample of each resonator, whereas the correction coefficient K1 It can be seen that the corrected graph multiplied by K2 is almost equivalent to the theoretically calculated relative relationship. In this way, by performing each step of the present invention and performing the correction coefficient measurement, an ideal measurement result as shown in FIG. 13 can be obtained.

測定ヘッドとして回転しないように固定された測定ヘッド使用する場合は、走行する実試料を補正試料として利用することはできない。その場合は、補正試料として実試料の一部を切り出した試料片を補正試料として使用する。   When using a measurement head that is fixed so as not to rotate as a measurement head, the traveling actual sample cannot be used as a correction sample. In that case, a sample piece obtained by cutting out a part of the actual sample is used as the correction sample.

補正係数を求めるための補正試料による共振周波数の測定では、補正試料を測定ヘッドに対して等間隔の回転角をもって回転させて各回転角の位置で各誘電体共振器の共振周波数を測定する。   In the measurement of the resonance frequency by the correction sample for obtaining the correction coefficient, the correction sample is rotated with a rotation angle at equal intervals with respect to the measurement head, and the resonance frequency of each dielectric resonator is measured at each rotation angle position.

測定ヘッドに対して補正試料を回転させるには、例えば次のような方法をとることができる。例えば、5個の誘電体共振器が設けられている測定ヘッドでは、誘電体共振器は測定ヘッド面上の円の円周上に配置され、隣接する誘電体共振器はその円の中心からの角度が72度となる等間隔の位置に配置されている。そこで、補正試料となる試料片にも円周上で中心からの角度が72度ごとの位置に目印を設けておく。そして、測定ヘッドの誘電体共振器の位置に補正試料の目印が合うように、補正試料を測定ヘッド上に置いて共振周波数を測定し、次に補正試料の目印が測定ヘッドの誘電体共振器の次の位置へ移動するように補正試料を回転させた状態で共振周波数を測定するというように、補正試料を72度ずつ順次回転させながら共振周波数を測定していく。   For example, the following method can be used to rotate the correction sample with respect to the measurement head. For example, in a measurement head provided with five dielectric resonators, the dielectric resonators are arranged on the circumference of a circle on the measurement head surface, and adjacent dielectric resonators are separated from the center of the circle. They are arranged at equally spaced positions where the angle is 72 degrees. Therefore, a mark is also provided on the sample piece as the correction sample at a position on the circumference where the angle from the center is 72 degrees. Then, the correction sample is placed on the measurement head so that the mark of the correction sample is aligned with the position of the dielectric resonator of the measurement head, and the resonance frequency is measured. Next, the mark of the correction sample is the dielectric resonator of the measurement head. The resonance frequency is measured while sequentially rotating the correction sample by 72 degrees so that the resonance frequency is measured while the correction sample is rotated so as to move to the next position.

また、誘電体共振器が配置されている円の中心からの角度が72度となる等間隔の位置に、例えば測定ヘッドに蓋をとりつけるためのネジ穴などが配置されている場合には、そのようなネジ穴などの位置も誘電体共振器の位置と同様に補正試料を回転させる際の目安として利用することができる。   In addition, when screw holes for attaching a lid to the measuring head, for example, are arranged at equally spaced positions where the angle from the center of the circle where the dielectric resonator is arranged is 72 degrees, The position of the screw hole or the like can be used as a guide when the correction sample is rotated similarly to the position of the dielectric resonator.

さらに、補正試料の試料片を測定する場合、特に空気を透過する紙のような試料片について、オフラインで補正係数測定を実施する際には、通気性をもたない無配向フィルムを基準フィルムとする測定方法が有用である。基準フィルムを用いて得られた共振周波数を疑似ブランク値としてブランク値に代用し、実測の際は基準フィルムを測定ヘッドに対して回転させず、補正試料のみを測定ヘッドに対して相対的に回転させることで、各角度におけるシフト量を算出することとなる。   Furthermore, when measuring a sample piece of a correction sample, particularly when performing correction coefficient measurement offline on a sample piece such as paper that allows air to pass through, a non-orientated film having no air permeability is used as a reference film. A measuring method is useful. The resonance frequency obtained by using the reference film is substituted for the blank value as a pseudo blank value, and the reference film is not rotated with respect to the measurement head during actual measurement, and only the correction sample is rotated relative to the measurement head. By doing so, the shift amount at each angle is calculated.

このとき基準フィルムと補正試料を測定ヘッドに密着させる必要があるが、その具体的な方法を説明する。図14は基準フィルムと補正試料を吸着させることのできる測定ヘッド10aを上部から見た平面図である。この例での測定ヘッド10aは回転せず、補正係数を求める補正試料の測定時も固定されたままで使用される。測定ヘッド10aで試料と接する面には、誘電体共振器1〜5が配置されている部分以外の部分に空気吸引孔13が複数設けられている。空気吸引孔13の大きさと配置は、試料や基準フィルムを十分に密着させることができるのであればどのようなものであってもよい。   At this time, it is necessary to bring the reference film and the correction sample into close contact with the measuring head, and a specific method thereof will be described. FIG. 14 is a plan view of the measuring head 10a capable of adsorbing the reference film and the correction sample as viewed from above. The measurement head 10a in this example does not rotate and is used while being fixed even when measuring a correction sample for obtaining a correction coefficient. A plurality of air suction holes 13 are provided in a portion other than the portion where the dielectric resonators 1 to 5 are disposed on the surface in contact with the sample in the measurement head 10a. The size and arrangement of the air suction holes 13 may be any as long as the sample and the reference film can be sufficiently adhered.

図15はその測定ヘッド10aと試料11と基準フィルム12の位置関係を示している。試料11と基準フィルム12は測定ヘッド10aの表面の複数の空気孔13により吸引される。空気孔13は測定ヘッド内部から配管14を経て吸引ポンプ15に接続されている。測定ヘッド10aの表面の空気孔13から空気を吸引することにより、試料11が測定ヘッド10aに吸着されるが、もし試料にシワや折り目がある場合や、通気性のある紙のような試料の場合は十分な吸着ができない。しかし、その上に通気性をもたない無配向の基準フィルム12を載せることで、空気の透過が生じず試料11は基準フィルム12と一緒に吸着されて試料11は測定ヘッドに密着されることとなる。   FIG. 15 shows the positional relationship among the measuring head 10 a, the sample 11, and the reference film 12. The sample 11 and the reference film 12 are sucked by a plurality of air holes 13 on the surface of the measuring head 10a. The air hole 13 is connected to the suction pump 15 through the pipe 14 from the inside of the measuring head. By sucking air from the air holes 13 on the surface of the measuring head 10a, the sample 11 is adsorbed to the measuring head 10a. However, if the sample has wrinkles or folds, or the sample such as air-permeable paper is used. In this case, sufficient adsorption cannot be performed. However, by placing a non-oriented reference film 12 having no air permeability on it, air permeation does not occur and the sample 11 is adsorbed together with the reference film 12 and the sample 11 is in close contact with the measuring head. It becomes.

なお、測定ヘッドの試料に接する面と各誘電体共振器の測定面が同一平面内にあるように測定ヘッドを設計した場合は、測定ヘッドが試料に接触した場合に各誘電体共振器も試料に接する。ここで誘電体共振器の試料に対向させる面を測定ヘッドの試料に接する面から若干下げると、誘電体共振器の測定面と試料の間には常に微小な距離が維持される。このような場合も勿論本発明を適用可能であることはいうまでもない。   When the measurement head is designed so that the surface of the measurement head in contact with the sample and the measurement surface of each dielectric resonator are in the same plane, each dielectric resonator is also in contact with the sample when the measurement head is in contact with the sample. To touch. Here, when the surface of the dielectric resonator facing the sample is slightly lowered from the surface of the measurement head in contact with the sample, a minute distance is always maintained between the measurement surface of the dielectric resonator and the sample. Needless to say, the present invention can be applied to such a case.

実試料の測定は、走行する試料を測定するオンライン測定と、試料片からなる試料を測定するオフライン測定の両方に適用するとができる。   The measurement of the actual sample can be applied to both on-line measurement for measuring a traveling sample and off-line measurement for measuring a sample made of a sample piece.

[実施例]
以下に本発明に係る具体例を説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
[Example]
Specific examples according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

まず、図2のように5個の誘電体共振器1〜5を72度ずつ配置した測定ヘッド10に対し、図3に示した信号処理回路を組み合わせ、実際に走行している抄紙後の紙に測定ヘッドを接触させ、リアルタイムで紙の繊維配向を測定した。紙との接触手段としてはフォイル効果を用い、米坪62.5g/m2の試料について、各誘電体共振器の共振周波数のシフト量を72度ごと取得した後、ポジションごとに共振周波数のシフト量を並び替え表示した。First, as shown in FIG. 2, the signal processing circuit shown in FIG. 3 is combined with the measuring head 10 in which the five dielectric resonators 1 to 5 are arranged at 72 degrees, and the paper after the paper making actually running is combined. The fiber head orientation was measured in real time. The foil effect is used as the contact means with the paper. For the sample of 62.5 g / m 2 , the resonance frequency shift amount of each dielectric resonator is obtained every 72 degrees and then the resonance frequency shift for each position. Sorted and displayed quantities.

図16は各回転角度のばらつきのみ補正した場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト量のグラフである。   FIG. 16 is a graph of the shift amount of the resonant frequency indicated by each dielectric resonator at five positions when only the variation of each rotation angle is corrected.

図17は測定した共振周波数シフト量に対し補正係数K1を掛け、各誘電体共振器がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差を補正した場合に5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト量のグラフである。   FIG. 17 shows that when each resonance frequency shift amount is multiplied by a correction coefficient K1 and a solid difference of the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each dielectric resonator is corrected, each dielectric resonator has five positions. It is a graph of the shift amount of the shown resonant frequency.

図18は補正係数を掛けない場合、補正係数K1のみを掛けた場合、補正係数K1及び補正係数K2を掛けた場合のそれぞれにおける各領域での共振周波数シフト量(Δf)のグラフである。言い換えると、補正無しの場合、各測定部がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差のみを補正した場合、各測定部がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差及び試料の誘電率の異方性に対する感度の固体差について補正した場合のそれぞれについて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト量を比較したグラフである。   FIG. 18 is a graph of the resonance frequency shift amount (Δf) in each region when the correction coefficient is not multiplied, when only the correction coefficient K1 is multiplied, and when the correction coefficient K1 and the correction coefficient K2 are multiplied. In other words, when there is no correction, when only the individual difference of the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each measurement unit is corrected, the individual difference of the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each measurement unit and the dielectric of the sample. It is the graph which compared the shift amount of the resonant frequency which each dielectric resonator shows about each when the difference in the sensitivity with respect to the anisotropy of a ratio is correct | amended.

上記の測定対象である米坪62.5g/m2試料について、王子計測機器(株)製分子配向計(型式:MOA−3001A)を用い、取得サンプルをオフラインで測定した結果、配向角度は約15度、MOR(分子配向度)値は約1.17程度であった。前述したように、図12(b)に示したような配向パターンが得られる場合、共振周波数のシフト量は各ポジションに対して理論上は図13に示したような形になる。これはすなわち、図4における配向角度が0度の状態での各ポジションに対する共振周波数のシフト量をシミュレーションした結果となる。これと同様に、配向角度15度の場合のシミュレーション結果を図19に示す。図19は配向角度15度の場合について、5つのポジションにおいて各誘電体共振器が示す共振周波数のシフト量をシミュレーションにより求めたグラフである。As a result of measuring the obtained sample off-line using a molecular orientation meter (model: MOA-3001A) manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd. for the 62.5 g / m 2 sample that is the above-mentioned measurement object, the orientation angle is about The value of 15 degrees and MOR (degree of molecular orientation) was about 1.17. As described above, when the orientation pattern as shown in FIG. 12B is obtained, the shift amount of the resonance frequency is theoretically as shown in FIG. 13 for each position. In other words, this is a result of simulating the shift amount of the resonance frequency with respect to each position when the orientation angle in FIG. 4 is 0 degree. Similarly, FIG. 19 shows a simulation result when the orientation angle is 15 degrees. FIG. 19 is a graph obtained by simulating the shift amount of the resonance frequency indicated by each dielectric resonator at five positions in the case where the orientation angle is 15 degrees.

図12に示した配向角度0度の状態のシミュレーション結果は共振周波数のシフト量の数値がPosA<PosC=PosD<PosB=PosEとなる。一方、図19の結果は、図12を基準とすると相対的にPosA、C、Eが上がり、PosB,Dが下がる結果となる。これを踏まえ図18を見ると、補正無し、及び各測定部がもつブランク共振周波数からの周波数シフト量の固体差の補正を実施するのみの場合、各共振器がもつ異方性に対する感度の固体差の影響などの影響により、No.3のΔfが他よりも低くなるなど、本来得られるべきグラフ形状からやや逸脱した結果となっている。一方、図18の補正後のグラフは、補正係数K1のみを掛けた結果と比較してもNo.3のΔfが上昇していることなどから、シミュレーション結果とより近いグラフ形状を示している。このことから、各測定部がもつブランク共振周波数にからの周波数シフト量の固体差及び試料の誘電率の異方性に対する感度の固体差をともに補正することの有用性が確認された。つまり、紙の繊維配向の実測においても、配向角度および配向度の測定精度が向上したことが確認されたということになる。   In the simulation result in the state where the orientation angle is 0 degree shown in FIG. 12, the numerical value of the shift amount of the resonance frequency is PosA <PosC = PosD <PosB = PosE. On the other hand, the result of FIG. 19 is a result of relatively increasing PosA, C, E and decreasing PosB, D with reference to FIG. Based on this, when FIG. 18 is viewed, when there is no correction and only the correction of the solid difference of the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each measurement unit is performed, the sensitivity of the anisotropy of each resonator is solid. Due to the influence of the difference, etc. This is a result that deviates slightly from the graph shape that should originally be obtained, for example, Δf of 3 is lower than others. On the other hand, the corrected graph of FIG. Since Δf of 3 is increased, the graph shape is closer to the simulation result. From this, the usefulness of correcting both the solid difference of the frequency shift amount from the blank resonance frequency of each measurement unit and the solid difference of the sensitivity to the anisotropy of the dielectric constant of the sample was confirmed. In other words, it was confirmed that the measurement accuracy of the orientation angle and the orientation degree was improved in the actual measurement of the fiber orientation of the paper.

1〜5 誘電体共振器
10,10a 測定ヘッド
9 回転機構
36 シフト量算出部
38 ばらつき補正値算出部
39 ばらつき補正後シフト量算出部
40 シフト補正係数算出部
41 シフト補正後シフト量算出部
42 異方性感度補正係数算出部
43 補正係数記憶部
44 シフト補正部
46 配向性算出部
1 to 5 Dielectric Resonator 10, 10a Measuring Head 9 Rotating Mechanism 36 Shift Amount Calculation Unit 38 Variation Correction Value Calculation Unit 39 Variation Corrected Shift Amount Calculation Unit 40 Shift Correction Coefficient Calculation Unit 41 Shift Corrected Shift Amount Calculation Unit 42 Different Directional sensitivity correction coefficient calculation unit 43 Correction coefficient storage unit 44 Shift correction unit 46 Orientation calculation unit

Claims (10)

平面上の1つの円の円周上で等間隔に配置された複数個の誘電体共振器(No.1〜No.n)をもつ測定ヘッドと、
前記測定ヘッドに試料を配置しない状態での前記各誘電体共振器のブランク共振周波数と、前記測定ヘッドに試料を配置した状態での前記各誘電体共振器の共振周波数とを取り込み、誘電体共振器ごとのシフト量として両共振周波数の差を算出するシフト量算出部(36)と、
前記測定ヘッドに補正係数測定用試料(以下、補正試料という。)が配置され、前記測定ヘッドが実試料を測定するときの前記誘電体共振器の位置に対応する前記補正試料上の測定領域(Pos.1〜Pos.n)のそれぞれが全ての誘電体共振器の位置に移動して位置決めされるように前記補正試料又は前記測定ヘッドが前記円の中心を回転中心として等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)で回転させられたときの各回転角の位置での前記シフト量を用い、全ての前記回転角の位置での前記シフト量の平均値を各回転角における前記シフト量の平均値で割り算をすることにより前記回転角ごとのばらつき補正値を求めるばらつき補正値算出部(38)と、
前記ばらつき補正値を前記各回転角の位置での前記シフト量に掛け算をしてばらつき補正後シフト量を算出するばらつき補正後シフト量算出部(39)と、
前記各測定領域についての前記ばらつき補正後シフト量の平均値を前記誘電体共振器ごとの前記ばらつき補正後シフト量で割り算をして係数を求め、該係数の前記誘電体共振器ごとの平均値を算出することにより前記誘電体共振器ごとのシフト補正係数(K1)を求めるシフト補正係数算出部(40)と、
前記シフト補正係数(K1)を前記ばらつき補正後シフト量に掛け算をしてシフト補正後シフト量を算出するシフト補正後シフト量算出部(41)と、
前記シフト補正後シフト量の前記測定領域ごとの平均値を、前記回転角のうちの実試料の配向性測定用回転角における前記各測定領域に位置する前記誘電体共振器の前記シフト補正後シフト量で割り算をすることにより、前記補正試料の誘電率異方性に対する前記誘電体共振器ごとの異方性感度補正係数(K2)を算出する異方性感度補正係数算出部(42)と、
前記シフト補正係数(K1)と前記異方性感度補正係数(K2)を記憶する補正係数記憶部(43)と、
実試料の配向性測定時に前記シフト量算出部(36)により算出される前記誘電体共振器ごとのシフト量に前記補正係数記憶部(42)に記憶されている前記シフト補正係数(K1)と前記異方性感度補正係数(K2)を掛けることによりシフト量を補正するシフト補正部(44)と、
前記シフト補正部(44)により補正されたシフト量をもとに前記実試料の配向性を算出する配向性算出部(46)と、
を備えた配向性測定装置。
A measuring head having a plurality of dielectric resonators (No. 1 to No. n) arranged at equal intervals on the circumference of one circle on a plane;
Taking in the blank resonance frequency of each dielectric resonator in a state where no sample is arranged in the measurement head and the resonance frequency of each dielectric resonator in a state where a sample is arranged in the measurement head, dielectric resonance A shift amount calculation unit (36) for calculating a difference between both resonance frequencies as a shift amount for each device;
A correction coefficient measurement sample (hereinafter referred to as a correction sample) is disposed on the measurement head, and a measurement region on the correction sample corresponding to the position of the dielectric resonator when the measurement head measures an actual sample ( (Pos.1 to Pos.n), the correction sample or the measurement head is rotated at equal intervals around the center of the circle so that each of the dielectric resonators is moved to the positions of all the dielectric resonators. 0, 360 ° / n, ... 360 (n-1) ° / n), using the shift amount at each rotation angle position, and the shift amount at all rotation angle positions. A variation correction value calculation unit (38) for calculating a variation correction value for each rotation angle by dividing the average value of the shift amount by the average value of the shift amount at each rotation angle;
A variation-corrected shift amount calculation unit (39) that calculates the shift amount after variation correction by multiplying the variation correction value by the shift amount at the position of each rotation angle;
A coefficient is obtained by dividing an average value of the variation-corrected shift amount for each measurement region by the shift amount after the variation correction for each dielectric resonator, and an average value of the coefficient for each dielectric resonator A shift correction coefficient calculation unit (40) for calculating a shift correction coefficient (K1) for each dielectric resonator by calculating
A shift amount after shift correction calculating unit (41) for calculating the shift amount after shift correction by multiplying the shift amount after variation correction by the shift correction coefficient (K1);
The average value of the shift amount after shift correction for each measurement region is the shift-shift-after-shift correction of the dielectric resonator located in each measurement region at the rotation angle for measuring the orientation of an actual sample out of the rotation angles. An anisotropy sensitivity correction coefficient calculation unit (42) for calculating an anisotropy sensitivity correction coefficient (K2) for each dielectric resonator with respect to the dielectric anisotropy of the correction sample by dividing by an amount;
A correction coefficient storage unit (43) for storing the shift correction coefficient (K1) and the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2);
The shift correction coefficient (K1) stored in the correction coefficient storage unit (42) and the shift amount for each dielectric resonator calculated by the shift amount calculation unit (36) when measuring the orientation of the actual sample, A shift correction unit (44) for correcting the shift amount by multiplying by the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2);
An orientation calculation unit (46) for calculating the orientation of the actual sample based on the shift amount corrected by the shift correction unit (44);
An orientation measuring apparatus comprising:
該配向性測定装置は実試料の測定時は走行するオンライン試料を測定するものである請求項1に記載の配向性測定装置。   The orientation measuring apparatus according to claim 1, wherein the orientation measuring apparatus measures an on-line sample that travels during measurement of an actual sample. 前記測定ヘッドは前記円の中心を回転中心として前記平面内で回転可能に支持された測定ヘッドであり、
該配向性測定装置は、前記誘電体共振器を前記円周上で前記複数個の測定領域(Pos.1〜Pos.n)に位置決めするとともに、前記各誘電体共振器が全ての前記測定領域に位置決めされるように前記測定ヘッドを等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)をもって回転させる回転機構をさらに備えており、
前記回転機構は前記補正試料の測定時は前記測定ヘッドを回転させ、実試料の測定時は前記測定ヘッドを実試料測定用の回転角度に固定するものである請求項1又は2に記載の配向性測定装置。
The measurement head is a measurement head supported so as to be rotatable in the plane with the center of the circle as a rotation center;
The orientation measuring device positions the dielectric resonator in the plurality of measurement regions (Pos. 1 to Pos. N) on the circumference, and the dielectric resonators are arranged in all the measurement regions. A rotation mechanism for rotating the measurement head at equal intervals of rotation angles (0, 360 ° / n,... 360 (n-1) ° / n)
The orientation according to claim 1 or 2, wherein the rotating mechanism rotates the measuring head when measuring the correction sample, and fixes the measuring head at a rotation angle for measuring the actual sample when measuring the actual sample. Sex measuring device.
前記測定ヘッドは回転しないように固定されたものであり、前記補正試料が前記測定ヘッドに対して等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)をもって回転させられる請求項1又は2に記載の配向性測定装置。   The measurement head is fixed so as not to rotate, and the correction sample has a rotation angle (0, 360 ° / n,... 360 (n-1) ° / n) at equal intervals with respect to the measurement head. The orientation measuring device according to claim 1 or 2, wherein the orientation measuring device is rotated. 該配向性測定装置は実試料として走行するオンライン試料を測定し、前記補正試料として実試料の一部からなる試料片が用いられるものであり、
前記測定ヘッドは前記誘電体共振器が配置されている部分以外の部分に空気吸引孔をもち、空気吸引力によって試料を前記測定ヘッドに吸着させることができるものであり、前記測定ヘッドは前記試料片を測定するときは空気吸引力によって前記試料片を前記測定ヘッドに吸着させ、前記実試料を測定するときは空気吸引力を作用させないものである請求項4に記載の配向性測定装置。
The orientation measuring device measures an on-line sample running as a real sample, and a sample piece consisting of a part of the real sample is used as the correction sample,
The measurement head has an air suction hole in a portion other than the portion where the dielectric resonator is disposed, and the sample can be adsorbed to the measurement head by an air suction force. 5. The orientation measuring apparatus according to claim 4, wherein when measuring a piece, the sample piece is adsorbed to the measuring head by an air suction force, and when measuring the actual sample, the air suction force is not applied.
平面上の1つの円の円周上で等間隔に配置された複数個の誘電体共振器(No.1〜No.n)をもつ測定ヘッドを備えた配向性測定装置を用い、以下のステップを備えて配向性をもつ試料の配向性を測定する配向性測定方法。
(ステップ1)前記測定ヘッドに測定対象物を配置しない状態で前記各誘電体共振器のブランク共振周波数を測定するステップ、
(ステップ2)前記測定ヘッドに補正試料を配置し、前記測定ヘッドが測定対象である実試料を測定するときの前記誘電体共振器の位置に対応する前記補正試料上の測定領域(Pos.1〜Pos.n)のそれぞれが全ての誘電体共振器の位置に移動して位置決めされるように前記補正試料又は前記測定ヘッドを前記円の中心を回転中心として等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)で回転させ、各回転角の位置で前記各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ、
(ステップ3)前記各誘電体共振器のブランク共振周波数と前記各回転角の位置での前記各誘電体共振器の共振周波数との差から前記各回転角の位置での前記各誘電体共振器のシフト量を算出するステップ、
(ステップ4)前記各回転角の位置での前記各誘電体共振器のシフト量について、全ての前記回転角の位置での平均値を各回転角における平均値で除することにより前記回転角ごとのばらつき補正値を算出するステップ、
(ステップ5)前記ばらつき補正値をそれぞれの前記回転角での前記シフト量に掛けることによりばらつき補正後シフト量を算出するステップ、
(ステップ6)前記各測定領域について、前記ばらつき補正後シフト量の平均値を算出し、該平均値を前記誘電体共振器ごとの前記ばらつき補正後シフト量で除して係数を算出し、該係数を前記誘電体共振器ごとに平均して前記誘電体共振器ごとのシフト補正係数(K1)を求めるシフト補正係数算出ステップ、
(ステップ7)前記シフト補正係数(K1)を前記ばらつき補正後シフト量に掛けることによりシフト補正後シフト量を算出するステップ、
(ステップ8)前記シフト補正後シフト量の前記測定領域ごとの平均値を求め、該平均値を前記回転角のうちの実試料の配向性測定用回転角における前記各測定領域に位置する前記誘電体共振器の前記シフト補正後シフト量で割り算をすることにより、前記補正試料の誘電率異方性に対する前記誘電体共振器ごとの異方性感度補正係数(K2)を算出する異方性感度補正係数算出ステップ、
(ステップ9)前記シフト補正係数(K1)と前記異方性感度補正係数(K2)を記憶装置に記憶させるステップ、
(ステップ10)前記測定ヘッドと実試料を実試料の配向性測定用回転角の状態にして、前記各誘電体共振器により実試料を測定してシフト量を算出し、その算出されたシフト量に、記憶されている前記シフト補正係数(K1)と前記異方性感度補正係数(K2)を掛けるシフト量補正ステップ、及び
(ステップ11)補正されたシフト量をもとに実試料の配向性を算出するステップ。
Using an orientation measuring device having a measuring head having a plurality of dielectric resonators (No. 1 to No. n) arranged at equal intervals on the circumference of one circle on a plane, the following steps An orientation measurement method for measuring the orientation of a sample having orientation.
(Step 1) measuring a blank resonance frequency of each dielectric resonator in a state where a measurement object is not disposed on the measurement head;
(Step 2) A correction sample is arranged on the measurement head, and a measurement region (Pos. 1) on the correction sample corresponding to the position of the dielectric resonator when the measurement head measures an actual sample to be measured. .About.Pos.n), the correction sample or the measurement head is rotated at equal intervals around the center of the circle so that each of the dielectric resonators is moved to the positions of all the dielectric resonators. Rotating at 360 / (n-1) ° / n), and measuring the resonance frequency of each dielectric resonator at each rotation angle position;
(Step 3) From the difference between the blank resonance frequency of each dielectric resonator and the resonance frequency of each dielectric resonator at each rotation angle, each dielectric resonator at each rotation angle position Calculating the shift amount of
(Step 4) With respect to the shift amount of each dielectric resonator at each rotation angle, the average value at all the rotation angles is divided by the average value at each rotation angle for each rotation angle. Calculating a variation correction value of
(Step 5) calculating a shift amount after variation correction by multiplying the shift correction value at each rotation angle by the variation correction value;
(Step 6) For each measurement region, calculate an average value of the shift amount after variation correction, calculate the coefficient by dividing the average value by the shift amount after variation correction for each dielectric resonator, A shift correction coefficient calculating step of obtaining a shift correction coefficient (K1) for each dielectric resonator by averaging the coefficients for each dielectric resonator;
(Step 7) calculating the shift amount after shift correction by multiplying the shift correction coefficient (K1) by the shift amount after variation correction;
(Step 8) An average value of the shift amount after shift correction for each measurement region is obtained, and the average value is located in each measurement region at the rotation angle for measuring the orientation of an actual sample out of the rotation angles. Anisotropic sensitivity for calculating an anisotropic sensitivity correction coefficient (K2) for each dielectric resonator with respect to the dielectric anisotropy of the corrected sample by dividing by the shift amount after shift correction of the body resonator Correction coefficient calculation step,
(Step 9) storing the shift correction coefficient (K1) and the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2) in a storage device;
(Step 10) The shift amount is calculated by measuring the actual sample with each of the dielectric resonators with the measurement head and the actual sample being in the rotation angle for measuring the orientation of the actual sample, and the calculated shift amount. And a shift amount correction step of multiplying the stored shift correction coefficient (K1) and the anisotropic sensitivity correction coefficient (K2), and (Step 11) the orientation of the actual sample based on the corrected shift amount Calculating step.
前記測定ヘッドとして前記円の中心を回転中心として前記平面内で回転可能に支持された測定ヘッドを使用し、
前記ステップ2では前記各誘電体共振器が全ての前記測定領域に位置決めされるように前記測定ヘッドを等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)をもって回転させて各回転角の位置で前記各誘電体共振器の共振周波数を測定し、
前記ステップ10では前記測定ヘッドを実試料の配向性測定用回転角に固定して実試料の測定を行う請求項6に記載の配向性測定方法。
Using a measurement head supported rotatably in the plane with the center of the circle as the rotation center as the measurement head;
In step 2, the measurement heads are rotated at equal intervals (0, 360 ° / n,... 360 (n-1) ° / n) so that the dielectric resonators are positioned in all the measurement regions. And measure the resonance frequency of each dielectric resonator at the position of each rotation angle,
The orientation measuring method according to claim 6, wherein in step 10, the measurement head is fixed to a rotation angle for measuring the orientation of the actual sample and the actual sample is measured.
実試料として走行するオンライン試料を測定し、補正試料としても実試料を使用する請求項7に記載の配向性測定方法。   The orientation measuring method according to claim 7, wherein an on-line sample traveling as an actual sample is measured, and the actual sample is also used as a correction sample. 前記測定ヘッドとして回転しないように固定された測定ヘッドを使用し、
前記補正試料として試料片を使用し、
前記ステップ2では、前記補正試料を前記測定ヘッドに対して等間隔の回転角(0, 360°/n,…360(n-1)°/n)をもって回転させて各回転角の位置で前記各誘電体共振器の共振周波数を測定する請求項6に記載の配向性測定方法。
Using a measurement head fixed so as not to rotate as the measurement head,
Using a sample piece as the correction sample,
In the step 2, the correction sample is rotated at equal rotation angles (0, 360 ° / n,... 360 (n-1) ° / n) with respect to the measurement head, and the correction sample is rotated at each rotation angle position. The orientation measuring method according to claim 6, wherein the resonance frequency of each dielectric resonator is measured.
実試料として走行するオンライン試料を測定し、
前記測定ヘッドとして前記誘電体共振器が配置されている部分以外の部分に空気吸引孔をもつ測定ヘッドを使用し、前記補正試料を測定するときは空気吸引力によって前記補正試料を前記測定ヘッドに吸着させ、前記実試料を測定するときは空気吸引力を作用させないようにし、
前記補正試料を測定するときは無配向の基準フィルムを前記測定ヘッドに吸着させて測定したときの疑似ブランク共振周波数と、前記補正試料を前記測定ヘッドに載せ、さらにその補正試料上に前記基準フィルムを載せて前記補正試料と前記基準フィルムを重ねて前記測定ヘッドに吸着させて測定したときの共振周波数との差として前記ステップ3でのシフト量を求める請求項9に記載の配向性測定方法。
Measure online samples running as real samples,
A measurement head having an air suction hole in a portion other than the portion where the dielectric resonator is disposed is used as the measurement head, and when the correction sample is measured, the correction sample is applied to the measurement head by an air suction force. When adsorbing and measuring the actual sample, do not apply air suction force,
When measuring the correction sample, a pseudo blank resonance frequency when the non-oriented reference film is adsorbed to the measurement head and measured, and the correction sample is placed on the measurement head, and the reference film is placed on the correction sample. The orientation measurement method according to claim 9, wherein the shift amount in step 3 is obtained as a difference from a resonance frequency when the correction sample and the reference film are stacked and adsorbed on the measurement head and measured.
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