JP5958098B2 - Dielectric constant measuring apparatus and dielectric constant measuring method - Google Patents

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Description

本発明は、誘電率測定装置及び誘電率測定方法に関する。   The present invention relates to a dielectric constant measuring apparatus and a dielectric constant measuring method.

物質の誘電率(又は比誘電率)を測定する技術として、測定対象物質に一対の電極(対向電極)を配置し、その電極間の静電容量に基づき、その物質の誘電率を測定する技術が知られている。雪や土壌を誘電率の測定対象とし、電極を用いて雪や土壌の静電容量、誘電率を測定し、その測定値から雪の密度や土壌の水分量を求める技術が知られている。   As a technique for measuring the dielectric constant (or relative dielectric constant) of a substance, a technique for arranging a pair of electrodes (counter electrodes) on a measurement target substance and measuring the dielectric constant of the substance based on the capacitance between the electrodes It has been known. 2. Description of the Related Art A technique is known in which snow or soil is used as a dielectric constant measurement target, the capacitance and dielectric constant of snow or soil are measured using electrodes, and the density of snow or the moisture content of the soil is obtained from the measured values.

実公平07−004599号公報No. 07-004599 特開平06−288888号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-288888 特開2001−021518号公報JP 2001-021518 A

誘電率の測定において、電極部(電極或いは電極を含むセンサ部)間が測定対象物質で隙間なく満たされている場合には、比較的容易にその物質の静電容量、誘電率を測定することができる。しかし、電極部と測定対象物質の間に隙間があると、隙間がない場合に比べて静電容量が減少し、その物質の適正な誘電率を求めることができない恐れがある。例えば、測定対象が雪である場合には、測定時の融雪によって電極部との間に隙間が生じることが起こり得る。また、測定対象が土壌である場合、その土壌の形態等により、隙間なく電極部を配置できないことが起こり得る。   When measuring the dielectric constant, if the gap between the electrode parts (electrodes or sensor part including the electrodes) is filled with the substance to be measured without gaps, the capacitance and dielectric constant of the substance should be measured relatively easily. Can do. However, if there is a gap between the electrode portion and the substance to be measured, the capacitance decreases compared to the case where there is no gap, and there is a possibility that the appropriate dielectric constant of the substance cannot be obtained. For example, when the measurement object is snow, a gap may be formed between the electrode portion and the electrode due to melting snow during measurement. Moreover, when a measuring object is soil, it may happen that an electrode part cannot be arrange | positioned without a clearance gap by the form of the soil.

本発明の一観点によれば、第1電極及び第2電極を含む第1検知部、第3電極及び第4電極を含む第2検知部、前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部、並びに、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和、前記第3静電容量及び前記情報を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部を含み、前記情報は、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1データと、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第2データとを含み、前記演算部は、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を、前記第1データ及び前記第2データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算する誘電率測定装置が提供される。更に、本発明の一観点によれば、第1電極及び第2電極を含む第1検知部、第3電極及び第4電極を含む第2検知部、前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部、並びに、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和、前記第3静電容量及び前記情報を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部を含み、前記情報は、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1の一次関数と、前記第2信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第2の一次関数と、前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第2信号の変化率と前記第1信号の変化率との比とを含み、前記演算部は、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量と、前記比とを用いて、第3の一次関数を取得し、前記第3の一次関数と前記第1の一次関数との交点の前記第2信号の値を取得し、前記値と前記第2の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算する誘電率測定装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, a first detection unit including a first electrode and a second electrode, a second detection unit including a third electrode and a fourth electrode, and a first detection unit between the first electrode and the second electrode. A first measurement mode for measuring a sum of one capacitance and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; and a first measurement mode between the first detection unit and the second detection unit. A switching unit for switching between a second measurement mode for measuring three capacitances, a first signal corresponding to the sum of the first capacitance and the second capacitance, and a third capacitance. A storage unit in which information about the second signal is stored, and a sum of the first capacitance and the second capacitance , the third capacitance, and the information ; look including a calculator for calculating the dielectric constant of the analyte provided between the second detection unit, wherein the information, the first detection portion and said First data indicating the relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the two detection units and the measurement target substance, the first detection unit, the second detection unit, and the measurement Including a second data indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is a gap between the target substance and the arithmetic unit, the first capacitance to be measured and the second data There is provided a dielectric constant measuring apparatus that compares the sum of the electrostatic capacity and the third electrostatic capacity with the first data and the second data, and calculates a dielectric constant of the substance to be measured. Furthermore, according to one aspect of the present invention, a first detection unit including a first electrode and a second electrode, a second detection unit including a third electrode and a fourth electrode, and between the first electrode and the second electrode. A first measurement mode for measuring the sum of the first capacitance and the second capacitance between the third electrode and the fourth electrode, and between the first detection unit and the second detection unit. A switching unit for switching to a second measurement mode for measuring the third capacitance of the first capacitance, a first signal corresponding to the sum of the first capacitance and the second capacitance, and the third capacitance A storage unit storing information related to the corresponding second signal, and the first detection using the sum of the first capacitance and the second capacitance, the third capacitance, and the information. And a calculation unit for calculating a dielectric constant of a measurement target substance provided between the first detection unit and the second detection unit. A first linear function indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the second detection unit and the measurement target substance; and the second signal and the measurement target substance A second linear function indicating a relationship with a dielectric constant, and a rate of change of the second signal and a rate of change of the first signal when the dielectric constant of the substance to be measured is constant and the thickness of the gap changes. The calculation unit includes a third linear function using the sum of the first capacitance and the second capacitance to be measured, the third capacitance, and the ratio. And obtaining the value of the second signal at the intersection of the third linear function and the first linear function, and using the value and the second linear function, the dielectric of the substance to be measured is obtained. A dielectric constant measurement device for calculating a ratio is provided.

また、本発明の一観点によれば、誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a dielectric constant measurement method using a dielectric constant measuring apparatus is provided.

開示の技術によれば、検知部と測定対象物質の間に隙間がある場合にも、その隙間の影響を補正して測定対象物質の適正な誘電率を測定することが可能になる。   According to the disclosed technology, even when there is a gap between the detection unit and the measurement target substance, it is possible to correct the influence of the gap and measure the appropriate dielectric constant of the measurement target substance.

誘電率測定の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of a dielectric constant measurement. 誘電率測定装置の一例を示す図(その1)である。It is FIG. (1) which shows an example of a dielectric constant measuring apparatus. 誘電率測定装置の一例を示す図(その2)である。It is FIG. (2) which shows an example of a dielectric constant measuring apparatus. 第1測定時の電界の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the electric field at the time of 1st measurement. 第2測定時の電界の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the electric field at the time of 2nd measurement. 第1信号と第2信号の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a 1st signal and a 2nd signal. 誘電率測定フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a dielectric constant measurement flow. 誘電率測定装置の処理フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the processing flow of a dielectric constant measuring apparatus. 誘電率測定装置の検知部のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the detection part of a dielectric constant measuring apparatus. 図9のモデルを用いた有限要素解析によって求めた第1信号と第2信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the 1st signal calculated | required by the finite element analysis using the model of FIG. 9, and a 2nd signal. 比誘電率を求める方法の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the method of calculating | requiring a dielectric constant. 比誘電率を求める方法の別例の説明図である。It is explanatory drawing of another example of the method of calculating | requiring a dielectric constant. 隙間と算出される比誘電率の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a clearance gap and the calculated dielectric constant. 誘電率測定装置の検知部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection part of a dielectric constant measuring apparatus. 誘電率測定装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the hardware of the computer used for a dielectric constant measuring apparatus.

例えば、土壌や雪を測定対象とし、そのような測定対象物質の誘電率(又は比誘電率)を測定することが行われる。土壌の誘電率測定は、農業分野における土壌の水分管理、土砂崩れ等の危険を予測することに利用でき、また、雪の誘電率測定は、積雪深さだけでは分からない雪の重量、雪解け水の量の予測等に利用することができる。   For example, soil or snow is used as a measurement target, and the dielectric constant (or relative dielectric constant) of such a measurement target substance is measured. Dielectric constant measurement of soil can be used to predict the risk of soil moisture management, landslides, etc. in the agricultural field, and snow permittivity measurement can be used to determine the weight of snow, It can be used for quantity prediction.

図1は誘電率測定の一例の説明図である。
土壌や雪のような測定対象物質100の誘電率は、その測定対象物質100の中に置かれた一対の電極101及び電極102の間の静電容量から求めることができる。静電容量と測定対象物質100の誘電率との関係は、最も単純な場合、対向する一対の平行平板電極についての次式(1)で表すことができる。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of dielectric constant measurement.
The dielectric constant of the measurement target substance 100 such as soil or snow can be obtained from the capacitance between the pair of electrodes 101 and 102 placed in the measurement target substance 100. In the simplest case, the relationship between the capacitance and the dielectric constant of the measurement target substance 100 can be expressed by the following equation (1) for a pair of opposed parallel plate electrodes.

C=ε×S/d ・・・(1)
式(1)において、Cは静電容量、εは測定対象物質100の誘電率、Sは電極101及び電極102の面積、dは電極101と電極102の間の距離である。
C = ε × S / d (1)
In Expression (1), C is the capacitance, ε is the dielectric constant of the measurement target substance 100, S is the area of the electrode 101 and the electrode 102, and d is the distance between the electrode 101 and the electrode 102.

電極101と電極102の間の距離が大きい場合等では、式(1)の関係から外れることがあるが、校正データを準備することで、静電容量を適正に求め、その静電容量から測定対象物質100の適正な誘電率を求めることができる。尚、電極をこのように対向させず、平面上に並設し、そのように並設した電極間の静電容量から誘電率を求めることも行われる。   When the distance between the electrode 101 and the electrode 102 is large, etc., it may deviate from the relationship of the expression (1). However, by preparing calibration data, the capacitance is appropriately obtained and measured from the capacitance. An appropriate dielectric constant of the target substance 100 can be obtained. In addition, the electrodes are arranged in parallel on a plane without facing each other, and the dielectric constant is obtained from the capacitance between the electrodes arranged in parallel.

図1に示すように、一対の電極101及び電極102は、検出ユニット103に接続される。静電容量を測定する際には、検出ユニット103を用い、電極101と電極102のうち、一方の電極(印加電極)に交流電圧信号を印加し、他方の電極(検出電極)に流れる電流値を検出する。交流の電流振幅が、静電容量に比例することから、検出される電流値から静電容量を求め、その静電容量から誘電率を求める。   As shown in FIG. 1, the pair of electrodes 101 and 102 are connected to the detection unit 103. When measuring the capacitance, the detection unit 103 is used, an AC voltage signal is applied to one of the electrodes 101 and 102 (application electrode), and the current value that flows to the other electrode (detection electrode). Is detected. Since the alternating current amplitude is proportional to the capacitance, the capacitance is obtained from the detected current value, and the dielectric constant is obtained from the capacitance.

ところで、このようにして電極間の静電容量から測定対象物質の誘電率を求める場合には、電極或いは電極を含むセンサ部に対し、測定対象物質が密着していることが前提となる。電極を含むセンサ部の場合、その電極が樹脂等で被覆されていることで電極と測定対象物質とが密着しないことは、測定対象物質の誘電率と静電容量の間の関係を予め校正することで、対処できる。しかし、電極或いは電極を含むセンサ部と測定対象物質が密着せず、それらの間に幅(厚み)の分からない隙間があると、隙間がない場合に比べて静電容量が減少するため、測定対象物質の誘電率を適正に測定することができないことが起こり得る。   By the way, when obtaining the dielectric constant of the measurement target substance from the capacitance between the electrodes in this way, it is assumed that the measurement target substance is in close contact with the electrode or the sensor unit including the electrode. In the case of a sensor unit including an electrode, the fact that the electrode and the measurement target substance are not in close contact with each other because the electrode is covered with a resin or the like calibrates the relationship between the dielectric constant and the capacitance of the measurement target substance in advance. This can be dealt with. However, since the electrode or the sensor part containing the electrode and the measurement target substance do not adhere to each other and there is a gap between them that does not know the width (thickness), the capacitance decreases compared to the case where there is no gap. It may happen that the dielectric constant of the target substance cannot be measured properly.

例えば、雪の中に電極或いは電極を含むセンサ部を配置して雪の誘電率測定を行う際には、通電によって、又は、センサ部の固定部材からの熱伝導により、電極或いはセンサ部の温度が雪より高くなり、その表面付近の雪が融けて隙間ができてしまう場合がある。また、土壌中に電極或いは電極を含むセンサ部を埋め込んで誘電率測定を行う際には、土壌の形態により、電極或いはセンサ部を土壌との間に隙間ができないように配置することが難しい場合がある。   For example, when measuring the dielectric constant of a snow by placing an electrode or a sensor part including an electrode in snow, the temperature of the electrode or the sensor part is caused by energization or by heat conduction from a fixing member of the sensor part. May become higher than the snow, and the snow near the surface may melt, creating a gap. In addition, when the dielectric constant measurement is performed by embedding the electrode or the sensor unit including the electrode in the soil, it is difficult to arrange the electrode or the sensor unit so that there is no gap between the soil and the soil due to the form of the soil. There is.

そこで、以下、上記のような隙間が存在し得る状態でも、雪や土壌のような測定対象物質の静電容量、誘電率を適正に測定することのできる技術について説明する。
図2及び図3は誘電率測定装置の一例を示す図である。
Therefore, hereinafter, a technique capable of appropriately measuring the capacitance and dielectric constant of a measurement target substance such as snow or soil even in a state where such a gap may exist will be described.
2 and 3 are diagrams showing an example of a dielectric constant measuring apparatus.

誘電率測定装置10は、図2及び3に示すように、第1検知部11、第2検知部12、印加電圧信号源13、電流検出回路(検出部)14、及び測定モード切り換え部15を有する。更に、誘電率測定装置10は、図3に示すように、制御部16、演算部17、及びメモリ(格納部)18を有する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the dielectric constant measuring apparatus 10 includes a first detection unit 11, a second detection unit 12, an applied voltage signal source 13, a current detection circuit (detection unit) 14, and a measurement mode switching unit 15. Have. Furthermore, as shown in FIG. 3, the dielectric constant measuring apparatus 10 includes a control unit 16, a calculation unit 17, and a memory (storage unit) 18.

第1検知部11は、第1電極11a及び第2電極11bを備える。ここでは、複数(一例として3つ)の第1電極11a(電極アレイ)と、複数(一例として3つ)の第2電極11b(電極アレイ)とを備え、第1電極11aと第2電極11bとが互いに離間して交互に配置された第1検知部11を例示している。第1電極11a群は、互いに電気的に接続され、第2電極11b群は、互いに電気的に接続される。   The first detection unit 11 includes a first electrode 11a and a second electrode 11b. Here, a plurality (three as an example) of first electrodes 11a (electrode array) and a plurality (three as an example) of second electrodes 11b (electrode array) are provided, and the first electrode 11a and the second electrode 11b are provided. Exemplifies the first detectors 11 that are alternately spaced apart from each other. The first electrode 11a group is electrically connected to each other, and the second electrode 11b group is electrically connected to each other.

第2検知部12は、第3電極12a及び第4電極12bを備える。ここでは、複数(一例として3つ)の第3電極12a(電極アレイ)と、複数(一例として3つ)の第4電極12b(電極アレイ)とを備え、第3電極12aと第4電極12bとが互いに離間して交互に配置された第2検知部12を例示している。第3電極12a群は、互いに電気的に接続され、第4電極12b群は、互いに電気的に接続される。   The second detection unit 12 includes a third electrode 12a and a fourth electrode 12b. Here, a plurality (three as an example) of third electrodes 12a (electrode array) and a plurality (three as an example) of fourth electrodes 12b (electrode array) are provided, and the third electrode 12a and the fourth electrode 12b are provided. The second detectors 12 are illustrated as being alternately arranged apart from each other. The third electrode 12a group is electrically connected to each other, and the fourth electrode 12b group is electrically connected to each other.

印加電圧信号源13は、後述のように測定モード切り換え部15によって接続される第1電極11a群と第3電極12a群、又は第1電極11a群と第2電極11b群に対して印加する交流電圧信号の信号源である。   The applied voltage signal source 13 is an alternating current applied to the first electrode 11a group and the third electrode 12a group, or the first electrode 11a group and the second electrode 11b group, which are connected by the measurement mode switching unit 15 as will be described later. It is a signal source for voltage signals.

電流検出回路14は、後述のように測定モード切り換え部15によって接続される第2電極11b群と第4電極12b群、又は第3電極12a群と第4電極12b群に流れる電流値を検出する回路である。   The current detection circuit 14 detects a current value flowing through the second electrode 11b group and the fourth electrode 12b group, or the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group connected by the measurement mode switching unit 15 as described later. Circuit.

測定モード切り換え部15は、第2電極11b群の印加電圧信号源13又は電流検出回路14への接続の切り換えを行うスイッチ15a、及び第3電極12a群の印加電圧信号源13又は電流検出回路14への接続の切り換えを行うスイッチ15bを備える。   The measurement mode switching unit 15 includes a switch 15a for switching the connection of the second electrode 11b group to the applied voltage signal source 13 or the current detection circuit 14, and the applied voltage signal source 13 or current detection circuit 14 of the third electrode 12a group. The switch 15b for switching the connection to the is provided.

制御部16は、測定モード切り換え部15のスイッチ15aの切り換え、及びスイッチ15bの切り換えを制御する。また、制御部16は、印加電圧信号源13及び電流検出回路14の動作を制御する。   The control unit 16 controls switching of the switch 15a of the measurement mode switching unit 15 and switching of the switch 15b. The control unit 16 controls the operation of the applied voltage signal source 13 and the current detection circuit 14.

演算部17は、電流検出回路14で検出される電流値を用いて、静電容量、誘電率、比誘電率等を演算する処理を行う。演算部17の演算処理は、制御部16によって制御される。   The calculation unit 17 performs a process of calculating a capacitance, a dielectric constant, a relative dielectric constant, and the like using the current value detected by the current detection circuit 14. The calculation process of the calculation unit 17 is controlled by the control unit 16.

メモリ18は、演算部17での演算処理に用いられる各種データを格納する。メモリ18の動作は、制御部16によって制御される。
誘電率測定装置10は、上記のような4つの電極アレイ、即ち、第1電極11a群、第2電極11b群、第3電極12a群及び第4電極12b群を、測定モード切り換え部15を用いて組み合わせ、静電容量について2種類の測定を行う。1つ目は、第1検知部11の第1電極11a群と第2電極11b群の間の静電容量測定、及び第2検知部12の第3電極12a群と第4電極12b群の間の静電容量測定を含む測定(第1測定)である。2つ目は、第1検知部11と第2検知部12の間の静電容量測定を含む測定(第2測定)である。
The memory 18 stores various data used for calculation processing in the calculation unit 17. The operation of the memory 18 is controlled by the control unit 16.
The dielectric constant measuring apparatus 10 uses the measurement mode switching unit 15 for the four electrode arrays as described above, that is, the first electrode 11a group, the second electrode 11b group, the third electrode 12a group, and the fourth electrode 12b group. Two types of measurements are made for capacitance. The first is a capacitance measurement between the first electrode 11a group and the second electrode 11b group of the first detection unit 11, and between the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group of the second detection unit 12. It is a measurement (1st measurement) including the electrostatic capacitance measurement. The second is measurement (second measurement) including capacitance measurement between the first detection unit 11 and the second detection unit 12.

まず、第1測定(第1測定モード)について述べる。
第1測定では、第1電極11a群と第2電極11b群の間の静電容量と、第3電極12a群と第4電極12b群の間の静電容量とを測定し、それら2つの静電容量の和を第1信号として測定する。
First, the first measurement (first measurement mode) will be described.
In the first measurement, the capacitance between the first electrode 11a group and the second electrode 11b group and the capacitance between the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group are measured, and the two static electricity is measured. The sum of the capacitances is measured as the first signal.

この第1測定では、測定モード切り換え部15のスイッチ15aが図2の接点qに接続され、スイッチ15bが図2の接点rに接続される。これにより、第1電極11a群及び第3電極12a群が印加電圧信号源13に接続され、第2電極11b群及び第4電極12b群が電流検出回路14に接続された状態になる。この状態から電流検出回路14で検出される電流値が、第1電極11a群と第2電極11b群の間の静電容量と、第3電極12a群と第4電極12b群の間の静電容量との和に対応する信号となる。   In the first measurement, the switch 15a of the measurement mode switching unit 15 is connected to the contact q in FIG. 2, and the switch 15b is connected to the contact r in FIG. As a result, the first electrode 11 a group and the third electrode 12 a group are connected to the applied voltage signal source 13, and the second electrode 11 b group and the fourth electrode 12 b group are connected to the current detection circuit 14. The current value detected by the current detection circuit 14 from this state is the electrostatic capacity between the first electrode 11a group and the second electrode 11b group, and the electrostatic capacity between the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group. The signal corresponds to the sum of the capacitance.

演算部17では、電流検出回路14で検出される信号(電流値)が用いられ、第1電極11a群と第2電極11b群の間の静電容量と、第3電極12a群と第4電極12b群の間の静電容量との和を示す第1信号が演算される。   In the arithmetic unit 17, a signal (current value) detected by the current detection circuit 14 is used, the capacitance between the first electrode 11a group and the second electrode 11b group, the third electrode 12a group, and the fourth electrode. A first signal indicating the sum of the capacitance between the groups 12b is calculated.

このように測定モード切り換え部15のスイッチ15a及びスイッチ15bを切り換え、第1電極11a群及び第3電極12a群を印加電極、第2電極11b群及び第4電極12b群を検出電極とし、第1信号を測定する測定モードを、第1測定モードという。   In this way, the switch 15a and the switch 15b of the measurement mode switching unit 15 are switched, the first electrode 11a group and the third electrode 12a group are applied electrodes, the second electrode 11b group and the fourth electrode 12b group are detection electrodes, A measurement mode for measuring a signal is referred to as a first measurement mode.

次に、第2測定(第2測定モード)について述べる。
第2測定では、第1検知部11と第2検知部12の間の静電容量を、第2信号として測定する。
Next, the second measurement (second measurement mode) will be described.
In the second measurement, the capacitance between the first detection unit 11 and the second detection unit 12 is measured as a second signal.

この第2測定では、測定モード切り換え部15のスイッチ15aが図2の接点pに接続され、スイッチ15bが図2の接点sに接続される。これにより、第1検知部11の第1電極11a群及び第2電極11b群が印加電圧信号源13に接続され、第2検知部12の第3電極12a群及び第4電極12b群が電流検出回路14に接続された状態になる。この状態から電流検出回路14で検出される電流値が、第1検知部11と第2検知部12の間の静電容量に対応する信号となる。   In the second measurement, the switch 15a of the measurement mode switching unit 15 is connected to the contact p in FIG. 2, and the switch 15b is connected to the contact s in FIG. Thereby, the first electrode 11a group and the second electrode 11b group of the first detection unit 11 are connected to the applied voltage signal source 13, and the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group of the second detection unit 12 are detected by current. The circuit 14 is connected. The current value detected by the current detection circuit 14 from this state becomes a signal corresponding to the capacitance between the first detection unit 11 and the second detection unit 12.

演算部17では、電流検出回路14で検出される信号(電流値)が用いられ、第1検知部11と第2検知部12の間の静電容量を示す第2信号が演算される。
尚、第1検知部11の第1電極11aと第2電極11bの間、第2検知部12の第3電極12aと第4電極12bの間には一定距離D1のスペースがあるが、このスペースは、第1検知部11と第2検知部12の間の距離D2よりも小さくなるように設定しておく。例えば、距離D1を距離D2の20%〜30%の範囲に設定する。このようにすることで、第1検知部11及び第2検知部12はそれぞれ、1つの大きな電極のように振る舞い、それらの間の静電容量(第2信号)を測定することが可能になる。
In the calculation unit 17, a signal (current value) detected by the current detection circuit 14 is used, and a second signal indicating the capacitance between the first detection unit 11 and the second detection unit 12 is calculated.
There is a space of a certain distance D1 between the first electrode 11a and the second electrode 11b of the first detector 11 and between the third electrode 12a and the fourth electrode 12b of the second detector 12, but this space Is set to be smaller than the distance D <b> 2 between the first detector 11 and the second detector 12. For example, the distance D1 is set to a range of 20% to 30% of the distance D2. By doing in this way, the 1st detection part 11 and the 2nd detection part 12 behave like one big electrode, respectively, and it becomes possible to measure the electrostatic capacitance (2nd signal) between them. .

このように第2測定では、第1検知部11及び第2検知部12をそれぞれ1つの電極と見なして、それらの間の静電容量(第2信号)を測定する。
このように測定モード切り換え部15のスイッチ15a及びスイッチ15bを切り換え、第1電極11a群及び第2電極11b群を印加電極、第3電極12a群及び第4電極12b群を検出電極とし、第2信号を測定する測定モードを、第2測定モードという。
Thus, in 2nd measurement, the 1st detection part 11 and the 2nd detection part 12 are each considered as one electrode, and the electrostatic capacitance (2nd signal) between them is measured.
In this way, the switch 15a and the switch 15b of the measurement mode switching unit 15 are switched, the first electrode 11a group and the second electrode 11b group are applied electrodes, the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group are detection electrodes, and the second A measurement mode for measuring a signal is referred to as a second measurement mode.

第1電極11a群、第2電極11b群、第3電極12a群、及び第4電極12b群を、上記のように第1測定と第2測定で印加電極として用いるか検出電極として用いるかの関係を、表1にまとめる。   Relationship between the first electrode 11a group, the second electrode 11b group, the third electrode 12a group, and the fourth electrode 12b group as the application electrode or the detection electrode in the first measurement and the second measurement as described above Are summarized in Table 1.

Figure 0005958098
Figure 0005958098

第1測定(第1測定モード)及び第2測定(第2測定モード)について更に説明する。
図4は第1測定時の電界の様子を模式的に示す図である。
図4には、誘電率(比誘電率)の測定対象物質20内に、第1検知部11及び第2検知部12が配置されている状況を図示している。第1検知部11は、その本体11c内部に、第1電極11a群及び第2電極11b群を含み、第1電極11aと第2電極11bとは、互いに離間して交互に配置されている。第2検知部12は、その本体12c内部に、第3電極12a群及び第4電極12b群を含み、第3電極12aと第4電極12bとは、互いに離間して交互に配置されている。
The first measurement (first measurement mode) and the second measurement (second measurement mode) will be further described.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of the electric field during the first measurement.
FIG. 4 illustrates a situation where the first detection unit 11 and the second detection unit 12 are arranged in the measurement target substance 20 having a dielectric constant (relative dielectric constant). The 1st detection part 11 contains the 1st electrode 11a group and the 2nd electrode 11b group in the main body 11c, and the 1st electrode 11a and the 2nd electrode 11b are mutually spaced apart and are arrange | positioned alternately. The 2nd detection part 12 contains the 3rd electrode 12a group and the 4th electrode 12b group in the main part 12c, and the 3rd electrode 12a and the 4th electrode 12b are mutually spaced apart and are arranged alternately.

第1測定では、例えば第1検知部11の場合、印加電極である第1電極11a群と、検出電極である第2電極11b群が隣り合っている。そのため、図4に示すように、第1検知部11では、その表面付近に電界31が広がる。同様に、第2検知部12の場合、印加電極である第3電極12a群と、検出電極である第4電極12b群が隣り合っている。そのため、図4に示すように、第2検知部12では、その表面付近に電界32が広がる。   In the first measurement, for example, in the case of the first detection unit 11, the first electrode 11a group that is an application electrode and the second electrode 11b group that is a detection electrode are adjacent to each other. Therefore, as shown in FIG. 4, in the first detection unit 11, the electric field 31 spreads in the vicinity of the surface. Similarly, in the case of the 2nd detection part 12, the 3rd electrode 12a group which is an application electrode, and the 4th electrode 12b group which is a detection electrode are adjacent. Therefore, as shown in FIG. 4, in the 2nd detection part 12, the electric field 32 spreads in the surface vicinity.

このように第1検知部11の表面付近に電界31が広がり、第2検知部12の表面付近に電界32が広がるため、取得される信号(電流値或いは第1信号)は、第1検知部11の表面付近の状態、第2検知部12の表面付近の状態に大きく影響される。   Since the electric field 31 spreads in the vicinity of the surface of the first detection unit 11 and the electric field 32 spreads in the vicinity of the surface of the second detection unit 12 in this way, the acquired signal (current value or first signal) is the first detection unit. 11 is greatly influenced by the state near the surface of 11 and the state near the surface of the second detector 12.

今、図4に示すように、第1検知部11の表面から一定の厚みで隙間41(例えば空気)が存在し、第2検知部12の表面から一定の厚みで隙間42(例えば空気)が存在しているものとする。隙間41及び隙間42が存在すると、存在しない場合に比べて、得られる信号が小さくなり、存在する隙間41及び隙間42が大きくなるほど、得られる信号が小さくなる傾向がある。誘電率測定装置10は、このように第1測定で取得される信号を、隙間41及び隙間42が第1検知部11と第2検知部12の間の静電容量に与える影響を補正するのに用いる。   As shown in FIG. 4, there is a gap 41 (for example, air) with a constant thickness from the surface of the first detection unit 11, and a gap 42 (for example, air) with a constant thickness from the surface of the second detection unit 12. Suppose it exists. When the gap 41 and the gap 42 exist, the obtained signal becomes smaller than when the gap 41 does not exist, and the obtained signal tends to become smaller as the existing gap 41 and gap 42 become larger. The dielectric constant measuring apparatus 10 corrects the influence of the gap 41 and the gap 42 on the capacitance between the first detection unit 11 and the second detection unit 12 from the signal acquired in the first measurement as described above. Used for.

尚、電界31及び電界32の広がりに比べて、隙間41及び隙間42の厚みが大きくなり過ぎると、厚みによらず、得られる信号がほぼ一定になり、隙間41及び隙間42の影響を補正することができない場合がある。電界31、電界32の広がりはそれぞれ、例えば、第1検知部11の隣り合う第1電極11aと第2電極11bの間の距離、第2検知部12の隣り合う第3電極12aと第4電極12bの間の距離と同程度かそれよりも小さくなる。そのため、第1電極11aと第2電極11bの間の距離、第3電極12aと第4電極12bの間の距離は、想定される隙間41、隙間42の厚みよりも大きくしておくことが望ましい。   If the thickness of the gap 41 and the gap 42 becomes too large compared to the spread of the electric field 31 and the electric field 32, the obtained signal becomes almost constant regardless of the thickness, and the influence of the gap 41 and the gap 42 is corrected. It may not be possible. The spread of the electric field 31 and the electric field 32 is, for example, the distance between the first electrode 11a and the second electrode 11b adjacent to each other in the first detection unit 11, and the third electrode 12a and the fourth electrode adjacent to each other in the second detection unit 12. It is the same as or smaller than the distance between 12b. Therefore, it is desirable that the distance between the first electrode 11a and the second electrode 11b and the distance between the third electrode 12a and the fourth electrode 12b be larger than the thicknesses of the assumed gap 41 and gap 42. .

図5は第2測定時の電界の様子を模式的に示す図である。
第2測定では、第1検知部11の第1電極11a群及び第2電極11b群が印加電極となり、第2検知部12の第3電極12a群及び第4電極12b群が検出電極となる。そのため、第1検知部11から第2検知部12に向かう電界33が生じる。第2測定では、2枚の電極間の静電容量を測定するのと同様にして、第1検知部11と第2検知部12の間の静電容量が測定される。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the state of the electric field during the second measurement.
In the second measurement, the first electrode 11a group and the second electrode 11b group of the first detection unit 11 serve as application electrodes, and the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group of the second detection unit 12 serve as detection electrodes. Therefore, an electric field 33 is generated from the first detection unit 11 toward the second detection unit 12. In the second measurement, the capacitance between the first detection unit 11 and the second detection unit 12 is measured in the same manner as measuring the capacitance between the two electrodes.

今、上記の図4及びこの図5に示すように、第1検知部11の表面及び第2検知部12の表面にそれぞれ隙間41及び隙間42(例えば空気)が存在していると、電界33が隙間41及び隙間42を横切ることになる。隙間41及び隙間42の誘電率は、測定対象物質20の誘電率よりも小さいため、取得される信号(電流値或いは第2信号)は、隙間41及び隙間42が存在しなかった場合に比べて減少する。尚、隙間41及び隙間42の厚みとして想定しているのは、第1検知部11と第2検知部12の間の距離に比べて小さく、第2測定における隙間41及び隙間42の影響は、第1測定における影響よりは小さい。   Now, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 described above, if a gap 41 and a gap 42 (for example, air) are present on the surface of the first detector 11 and the surface of the second detector 12, respectively, the electric field 33 Crosses the gap 41 and the gap 42. Since the dielectric constants of the gap 41 and the gap 42 are smaller than the dielectric constant of the measurement target substance 20, the acquired signal (current value or second signal) is compared with the case where the gap 41 and the gap 42 do not exist. Decrease. The thickness of the gap 41 and the gap 42 is assumed to be smaller than the distance between the first detection unit 11 and the second detection unit 12, and the influence of the gap 41 and the gap 42 in the second measurement is as follows. Less than the effect in the first measurement.

第2測定において測定される第2信号は、第1検知部11と第2検知部12の間の媒体(ここでは測定対象物質20、隙間41及び隙間42)の誘電率を反映した値である。第2信号は、第1検知部11及び第2検知部12の表面の隙間41及び隙間42の影響を受け、隙間41及び隙間42の厚みが大きくなるにつれて、その信号値は比較的緩やかに減少する。一方、第1測定において測定される第1信号は、第1検知部11及び第2検知部12の表面の媒体の誘電率を反映した値である。第1信号は、第1検知部11及び第2検知部12の表面の隙間41及び隙間42の影響を比較的敏感に受け、隙間41及び隙間42の厚みが大きくなるにつれて、その信号値は比較的急峻に減少する。   The second signal measured in the second measurement is a value reflecting the dielectric constant of the medium (here, the measurement target substance 20, the gap 41, and the gap 42) between the first detection unit 11 and the second detection unit 12. . The second signal is affected by the gap 41 and the gap 42 on the surfaces of the first detection unit 11 and the second detection unit 12, and the signal value decreases relatively gradually as the thickness of the gap 41 and the gap 42 increases. To do. On the other hand, the first signal measured in the first measurement is a value reflecting the dielectric constant of the medium on the surface of the first detection unit 11 and the second detection unit 12. The first signal is relatively sensitive to the effects of the gap 41 and the gap 42 on the surfaces of the first detection unit 11 and the second detection unit 12, and the signal values are compared as the thickness of the gap 41 and the gap 42 increases. Decrease sharply.

そこで、第1信号が隙間41及び隙間42の程度を示しているものとし、第1信号によって第2信号の補正をする。これにより、第1検知部11と第2検知部12の間の測定対象物質20について、隙間41及び隙間42の影響を補正して、その誘電率を適正に求めることが可能になる。   Therefore, it is assumed that the first signal indicates the degree of the gap 41 and the gap 42, and the second signal is corrected by the first signal. Thereby, it becomes possible to correct | amend the influence of the clearance gap 41 and the clearance gap 42 about the measuring object substance 20 between the 1st detection part 11 and the 2nd detection part 12, and to obtain | require the dielectric constant appropriately.

図6は第1信号と第2信号の関係の一例を示す図である。図6の横軸は第1信号の値、縦軸は第2信号の値を表している。
まず、隙間41及び隙間42のない状態を考えると、第1測定も第2測定も、媒体(測定対象物質20)の比誘電率にほぼ比例して第1信号及び第2信号が増加する。そのため、第1信号と第2信号とは、図6の線50(点線)に示すような関係となる。図6の線50上、太矢印51の方向ほど比誘電率が小さくなり、太矢印52の方向ほど比誘電率が大きくなる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the first signal and the second signal. The horizontal axis of FIG. 6 represents the value of the first signal, and the vertical axis represents the value of the second signal.
First, when the state without the gap 41 and the gap 42 is considered, in both the first measurement and the second measurement, the first signal and the second signal increase almost in proportion to the relative dielectric constant of the medium (the measurement target substance 20). For this reason, the first signal and the second signal have a relationship as indicated by a line 50 (dotted line) in FIG. On the line 50 in FIG. 6, the relative permittivity decreases in the direction of the thick arrow 51, and the relative permittivity increases in the direction of the thick arrow 52.

尚、図6では、第1測定と第2測定で取得される信号値から、それぞれ媒体の比誘電率が1の場合の信号値を差し引いて線50を表示している。また、第1測定と第2測定では、取得される信号の絶対値が異なるが、図6では便宜上、縦軸、横軸のスケーリングを調整し、線50がほぼ傾き45度となるようにしている。   In FIG. 6, the line 50 is displayed by subtracting the signal value obtained when the relative dielectric constant of the medium is 1 from the signal values acquired in the first measurement and the second measurement. In addition, the absolute value of the acquired signal is different between the first measurement and the second measurement. In FIG. 6, for convenience, the scaling of the vertical axis and the horizontal axis is adjusted so that the line 50 has an inclination of approximately 45 degrees. Yes.

ここで、このような隙間41及び隙間42のない状態の時の線50上に位置する信号値が、測定対象物質20の比誘電率一定のまま、隙間41及び隙間42が大きくなっていった場合にどうなるかを考える。   Here, the gap 41 and the gap 42 became larger while the signal value located on the line 50 in the state without the gap 41 and the gap 42 remained constant in the relative dielectric constant of the measurement target substance 20. Think about what will happen.

隙間41及び隙間42は、上記のように、第2測定で取得される第2信号には比較的影響が小さいのに対し、第1測定で取得される第1信号には比較的影響が大きい。そのため、第1信号と第2信号とは、図6に示すような、線50よりも勾配が緩やかな左下がりの線60(60a,60b,60c)のような関係となり、太矢印61の方向ほど隙間41及び隙間42が大きくなる。   As described above, the gap 41 and the gap 42 have a relatively small influence on the second signal acquired by the second measurement, but have a relatively large influence on the first signal acquired by the first measurement. . For this reason, the first signal and the second signal have a relationship like a left-down line 60 (60a, 60b, 60c) having a gentler slope than the line 50 as shown in FIG. As the gap 41 and the gap 42 become larger.

測定対象物質20の比誘電率として、いくつかの値を選び、それぞれについて隙間41及び隙間42が大きくなった場合の線を描くと、図6の線60a、線60b、線60cのようになる。線60a、線60b、線60cは、それぞれ比誘電率一定での第1信号と第2信号との関係を示す線であり、概ね並行な線になる。この比誘電率ごとの線60a、線60b、線60cは、いわば比誘電率の等高線であり、第1信号と第2信号から比誘電率を求めるためのデータ(比誘電率の分布データ、分布図)として利用することができる。   When several values are selected as the relative dielectric constant of the measurement target substance 20 and the lines when the gap 41 and the gap 42 are increased are drawn, the lines 60a, 60b, and 60c in FIG. 6 are obtained. . Lines 60a, 60b, and 60c are lines indicating the relationship between the first signal and the second signal with a constant relative dielectric constant, respectively, and are generally parallel lines. The lines 60a, 60b, and 60c for each relative permittivity are so-called contour lines of the relative permittivity, and are data for obtaining the relative permittivity from the first signal and the second signal (relative permittivity distribution data, distribution). Figure).

このような分布データは、有限要素解析により、第1検知部11及び第2検知部12の電極構造をモデリングし、測定対象物質20の比誘電率と隙間41及び隙間42の厚みを条件として変えながら、第1信号と第2信号を求めていくことで作成することができる。分布データは、勿論、実験に基づいて作成することもでき、また、その他の方法で作成することもできる。予め準備された分布データは、誘電率測定装置10のメモリ18に格納される。   Such distribution data is obtained by modeling the electrode structures of the first detection unit 11 and the second detection unit 12 by finite element analysis, and changing the relative permittivity of the measurement target substance 20 and the thickness of the gap 41 and the gap 42 as conditions. However, it can be created by obtaining the first signal and the second signal. Of course, the distribution data can be created based on experiments, or can be created by other methods. The distribution data prepared in advance is stored in the memory 18 of the dielectric constant measuring apparatus 10.

第1測定で取得される第1信号、及び第2測定で取得される第2信号を用い、各信号の値を、図6に示したような分布データと比較、照合することで、測定対象物質20の比誘電率を求めることができる。このように分布データを用いて比誘電率を求める処理は、誘電率測定装置10の演算部17で実行される。   Using the first signal acquired in the first measurement and the second signal acquired in the second measurement, the value of each signal is compared with the distribution data as shown in FIG. The relative dielectric constant of the substance 20 can be obtained. Thus, the process which calculates | requires a dielectric constant using distribution data is performed in the calculating part 17 of the dielectric constant measuring apparatus 10. FIG.

以上のような誘電率測定装置10を用いた誘電率(比誘電率)測定フローの一例を図7に示す。
上記図2及び図3に示すような構成を有する誘電率測定装置10を用いた誘電率測定では、まず、測定対象物質20に第1検知部11及び第2検知部12が配置される(ステップS1)。
An example of a dielectric constant (relative dielectric constant) measurement flow using the dielectric constant measuring apparatus 10 as described above is shown in FIG.
In the dielectric constant measurement using the dielectric constant measuring apparatus 10 having the configuration shown in FIGS. 2 and 3, first, the first detection unit 11 and the second detection unit 12 are disposed on the measurement target substance 20 (steps). S1).

次いで、測定モード切り換え部15のスイッチ15a及びスイッチ15bがそれぞれ接点q及び接点rに接続されて第1測定が行われ(ステップS2)、スイッチ15a及びスイッチ15bがそれぞれ接点p及び接点sに接続されて第2測定が行われる(ステップS3)。   Next, the switch 15a and the switch 15b of the measurement mode switching unit 15 are connected to the contact q and the contact r, respectively, and the first measurement is performed (step S2), and the switch 15a and the switch 15b are connected to the contact p and the contact s, respectively. Then, the second measurement is performed (step S3).

ステップS2の第1測定では、印加電圧信号源13から第1電極11a群及び第3電極12a群に交流電圧信号が印加され、電流検出回路14で第2電極11b群及び第4電極12b群に流れる電流値が検出される。その電流値(振幅)に基づき、演算部17により、第1信号としての静電容量が算出される。   In the first measurement of step S2, an AC voltage signal is applied from the applied voltage signal source 13 to the first electrode 11a group and the third electrode 12a group, and the current detection circuit 14 applies the second electrode 11b group and the fourth electrode 12b group. A flowing current value is detected. Based on the current value (amplitude), the computing unit 17 calculates the capacitance as the first signal.

ステップS3の第2測定では、印加電圧信号源13から第1電極11a群及び第2電極11b群に交流電圧信号が印加され、電流検出回路14で第3電極12a群及び第4電極12b群に流れる電流値が検出される。その電流値(振幅)に基づき、演算部17により、第2信号としての静電容量が算出される。   In the second measurement of step S3, an AC voltage signal is applied from the applied voltage signal source 13 to the first electrode 11a group and the second electrode 11b group, and the current detection circuit 14 applies the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group. A flowing current value is detected. Based on the current value (amplitude), the computing unit 17 calculates the capacitance as the second signal.

そして、演算部17により、得られた第1信号及び第2信号が用いられて、測定対象物質20の比誘電率が算出される(ステップS4)。演算部17では、例えば、予め用意されメモリ18に格納された、上記図6に例示したような関係を示す分布データ70が用いられ、第1信号及び第2信号から、測定対象物質20の比誘電率が求められる。   Then, the calculation unit 17 uses the obtained first signal and second signal to calculate the relative dielectric constant of the measurement target substance 20 (step S4). In the calculation unit 17, for example, distribution data 70 that is prepared in advance and stored in the memory 18 and having the relationship illustrated in FIG. 6 is used, and the ratio of the measurement target substance 20 is calculated from the first signal and the second signal. A dielectric constant is required.

このように第1測定及び第2測定を行い、各々の測定で得られる第1信号及び第2信号を用いることで、測定対象物質20について、第1検知部11及び第2検知部12の表面に存在し得る隙間の影響を補正した適正な比誘電率を求めることができる。   Thus, the surface of the 1st detection part 11 and the 2nd detection part 12 is measured about the measuring object substance 20 by performing the 1st measurement and the 2nd measurement, and using the 1st signal and the 2nd signal obtained by each measurement. Therefore, it is possible to obtain an appropriate relative dielectric constant in which the influence of the gap that may exist is corrected.

尚、ここでは、第1検知部11及び第2検知部12の配置(ステップS1)後、第1測定(ステップS2)を行い、次いで第2測定(ステップS3)を行う場合を例示した。このほか、第1検知部11及び第2検知部12の配置後、第2測定を行い、次いで第1測定を行うこともできる。   Here, the case where the first measurement (step S2) is performed after the arrangement of the first detection unit 11 and the second detection unit 12 (step S1) and then the second measurement (step S3) is performed is illustrated. In addition, after the arrangement of the first detection unit 11 and the second detection unit 12, the second measurement can be performed and then the first measurement can be performed.

上記のような誘電率測定において、誘電率測定装置10は、例えば、次のような処理を実行する。誘電率測定装置10の処理フローの一例を図8に示す。
誘電率測定装置10は、測定モード切り換え部15のスイッチ15a及びスイッチ15bをそれぞれ接点q及び接点rに接続する(ステップS11)。これにより、誘電率測定装置10は、第1測定が行える状態(第1測定モード)となる。誘電率測定装置10は、印加電圧信号源13によって第1電極11a群及び第3電極12a群に交流電圧信号を印加し(ステップS12)、第2電極11b群及び第4電極12b群に流れる電流値を電流検出回路14によって検出する(ステップS13)。誘電率測定装置10は、検出された電流値を用い、演算部17によって、第1信号としての静電容量を算出する(ステップS14)。
In the dielectric constant measurement as described above, the dielectric constant measuring apparatus 10 executes, for example, the following processing. An example of the processing flow of the dielectric constant measuring apparatus 10 is shown in FIG.
The dielectric constant measuring apparatus 10 connects the switch 15a and the switch 15b of the measurement mode switching unit 15 to the contact q and the contact r, respectively (step S11). As a result, the dielectric constant measuring apparatus 10 enters a state where the first measurement can be performed (first measurement mode). The dielectric constant measuring apparatus 10 applies an alternating voltage signal to the first electrode 11a group and the third electrode 12a group by the applied voltage signal source 13 (step S12), and the current flowing through the second electrode 11b group and the fourth electrode 12b group. The value is detected by the current detection circuit 14 (step S13). The dielectric constant measuring apparatus 10 uses the detected current value to calculate the capacitance as the first signal by the calculation unit 17 (step S14).

次いで、誘電率測定装置10は、測定モード切り換え部15のスイッチ15a及びスイッチ15bをそれぞれ接点p及び接点sに接続する(ステップS15)。これにより、誘電率測定装置10は、第2測定が行える状態(第2測定モード)となる。誘電率測定装置10は、印加電圧信号源13によって第1電極11a群及び第2電極11b群に交流電圧信号を印加し(ステップS16)、第3電極12a群及び第4電極12b群から出力される電流値を電流検出回路14によって検出する(ステップS17)。誘電率測定装置10は、検出された電流値を用い、演算部17によって、第2信号としての静電容量を算出する(ステップS18)。   Next, the dielectric constant measuring apparatus 10 connects the switch 15a and the switch 15b of the measurement mode switching unit 15 to the contact p and the contact s, respectively (step S15). As a result, the dielectric constant measuring apparatus 10 enters a state where the second measurement can be performed (second measurement mode). The dielectric constant measuring apparatus 10 applies an AC voltage signal to the first electrode 11a group and the second electrode 11b group by the applied voltage signal source 13 (step S16), and is output from the third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group. Current value detected by the current detection circuit 14 (step S17). The dielectric constant measuring apparatus 10 uses the detected current value to calculate the capacitance as the second signal by the calculation unit 17 (step S18).

そして、誘電率測定装置10は、得られた第1信号及び第2信号を用い、演算部17によって、第1検知部11と第2検知部12の間にある測定対象物質20の比誘電率を求める(ステップS19)。演算部17は、第1信号及び第2信号から、予め用意されてメモリ18に格納された分布データ70を用いて、測定対象物質20の比誘電率を求める。   Then, the dielectric constant measuring apparatus 10 uses the obtained first signal and second signal, and the arithmetic unit 17 causes the relative dielectric constant of the measurement target substance 20 between the first detection unit 11 and the second detection unit 12 to be measured. Is obtained (step S19). The computing unit 17 obtains the relative dielectric constant of the measurement target substance 20 from the first signal and the second signal using the distribution data 70 prepared in advance and stored in the memory 18.

尚、誘電率測定装置10で実行されるこのような処理において、測定モード切り換え部15、印加電圧信号源13、電流検出回路14、演算部17、及びメモリ18の各処理動作は、制御部16によって制御される。   In such processing executed by the dielectric constant measuring apparatus 10, each processing operation of the measurement mode switching unit 15, the applied voltage signal source 13, the current detection circuit 14, the calculation unit 17, and the memory 18 is performed by the control unit 16. Controlled by.

また、第1測定(ステップS11〜S14)と第2測定(ステップS15〜S18)の順番は入れ替えることもできる。
続いて、上記のような誘電率測定の実施例について説明する。
Further, the order of the first measurement (steps S11 to S14) and the second measurement (steps S15 to S18) can be switched.
Subsequently, examples of the dielectric constant measurement as described above will be described.

図9は誘電率測定装置の検知部のモデルを示す図、図10は図9のモデルを用いた有限要素解析によって求めた第1信号と第2信号の関係(分布データ)を示す図である。
ここでは、誘電率測定装置10の第1検知部11及び第2検知部12のモデルとして、図9に示すようなモデル80を用いる。モデル80では、第1検知部11と第2検知部12の間の距離D2を50mmとしている。また、モデル80では、第1電極11a、第2電極11b、第3電極12a、第4電極12bの各電極の幅D3を3mmとし、各電極間の距離(スペース)D1を12mmとしている。尚、モデル80は、第1検知部11及び第2検知部12の構造対称性、有限要素解析の簡単化等の観点から、第1検知部11及び第2検知部12の中央Cから片側の部分について設定している。
FIG. 9 is a diagram showing a model of the detection unit of the dielectric constant measuring apparatus, and FIG. 10 is a diagram showing a relationship (distribution data) between the first signal and the second signal obtained by finite element analysis using the model of FIG. .
Here, a model 80 as shown in FIG. 9 is used as a model of the first detector 11 and the second detector 12 of the dielectric constant measuring apparatus 10. In the model 80, the distance D2 between the first detector 11 and the second detector 12 is 50 mm. In the model 80, the width D3 of each electrode of the first electrode 11a, the second electrode 11b, the third electrode 12a, and the fourth electrode 12b is 3 mm, and the distance (space) D1 between the electrodes is 12 mm. In addition, the model 80 is one side from the center C of the 1st detection part 11 and the 2nd detection part 12 from a viewpoint of the structural symmetry of the 1st detection part 11 and the 2nd detection part 12, simplification of a finite element analysis, etc. The part is set.

このようなモデル80で有限要素解析を行って求めた第1信号と第2信号の関係を図10に示している。図10には、測定対象物質の比誘電率が3程度以下の場合の分布データを例示している。尚、雪の比誘電率はこの程度であり、図10は雪の誘電率測定に用いるのに有効な分布データである。   FIG. 10 shows the relationship between the first signal and the second signal obtained by performing finite element analysis using such a model 80. FIG. 10 illustrates distribution data when the relative permittivity of the measurement target substance is about 3 or less. The relative permittivity of snow is about this level, and FIG. 10 is distribution data effective for use in measuring the permittivity of snow.

図10には、測定対象物質の隙間がない場合に比誘電率を変えた場合の線50(点線)を図示している。更に、図10には、比誘電率一定(比誘電率kの値はk=1.5、k=2、k=2.5)にして、隙間を変化させた場合の線60(線60a(k=1.5)、線60b(k=2)、線60c(k=2.5))を図示している。   FIG. 10 illustrates a line 50 (dotted line) when the relative dielectric constant is changed when there is no gap between the substances to be measured. Further, FIG. 10 shows a line 60 (line 60a) when the gap is changed while the relative dielectric constant is constant (the values of the relative dielectric constant k are k = 1.5, k = 2, k = 2.5). (K = 1.5), line 60b (k = 2), line 60c (k = 2.5)) are illustrated.

図10は、第1信号及び第2信号並びに比誘電率について、上記の図6と同様の関係を示している。モデル80のような電極構造は、測定対象物質の比誘電率の測定に用いることのできる構造と言える。また、図10には、隙間3mmまでを解析した結果を示しており、モデル80で示した電極間のスペースD1が12mmという設計は、隙間3mm程度までを補正するのに適した構造と言える。   FIG. 10 shows the same relationship as in FIG. 6 regarding the first signal, the second signal, and the relative dielectric constant. An electrode structure like the model 80 can be said to be a structure that can be used for measuring the relative dielectric constant of the measurement target substance. FIG. 10 shows the result of analysis up to a gap of 3 mm, and the design in which the space D1 between the electrodes shown in the model 80 is 12 mm can be said to be a structure suitable for correcting the gap up to about 3 mm.

この図10のような分布データを予め準備しておき、測定で得られた第1信号及び第2信号を、この分布データと比較、照合することで、測定対象物質の比誘電率を求めることができる。   The distribution data as shown in FIG. 10 is prepared in advance, and the relative permittivity of the measurement target substance is obtained by comparing and collating the first signal and the second signal obtained by the measurement with the distribution data. Can do.

図10の分布データに、比誘電率一定の線60のデータが、充分に小さい間隔の比誘電率についてそれぞれ準備されていれば、測定で得られた第1信号及び第2信号を、単純に分布データと照合することで、測定対象物質の比誘電率を求めることが可能である。このほか、ある程度大きな間隔で比誘電率一定の線60のデータを準備しておき、測定で得られた第1信号及び第2信号が、準備した線60間にある場合には、補間処理によって測定対象物質の比誘電率を求めることも可能である。   In the distribution data of FIG. 10, if the data of the constant dielectric constant line 60 is prepared for the relative dielectric constants with sufficiently small intervals, the first signal and the second signal obtained by the measurement are simply By comparing with the distribution data, it is possible to obtain the relative dielectric constant of the substance to be measured. In addition, when data of the line 60 having a constant relative dielectric constant is prepared at a certain interval and the first signal and the second signal obtained by the measurement are between the prepared lines 60, an interpolation process is performed. It is also possible to obtain the relative dielectric constant of the substance to be measured.

図11は比誘電率を求める方法の一例の説明図である。
図11では、比誘電率k1と比誘電率k2について、分布データの線60aを示すデータ及び線60bを示すデータが準備されており、測定された第1信号Xm及び第2信号Ymが、2つの線60aと線60bの間にあった場合を想定する。また、隙間がない場合の比誘電率k1と比誘電率k2の時の信号から、分布データ上で隙間がない場合の線50(点線)の傾きをaとする。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a method for obtaining a relative dielectric constant.
In FIG. 11, data indicating the distribution data line 60a and data indicating the line 60b are prepared for the relative permittivity k1 and the relative permittivity k2, and the measured first signal Xm and second signal Ym are 2 Assume that there is between two lines 60a and 60b. In addition, the slope of the line 50 (dotted line) when there is no gap on the distribution data from the signals when the relative permittivity k1 and relative permittivity k2 when there is no gap is a.

測定された第1信号Xm及び第2信号Ymに対応する点Pm(Xm,Ym)を通る傾きaの線55(点線)を引き、この線55が、比誘電率k1一定の線60aと交わる点P1と、比誘電率k2一定の線60bと交わる点P2を求める。点Pmと点P1の距離d1、点Pmと点P2の距離d2を求め、この距離により、比誘電率k1と比誘電率k2の値を内挿し、点Pmに対応する比誘電率kを求める。比誘電率kは、次式(2)により求められる。   A line 55 (dotted line) having an inclination a passing through the point Pm (Xm, Ym) corresponding to the measured first signal Xm and second signal Ym is drawn, and this line 55 intersects a line 60a having a constant relative dielectric constant k1. A point P2 that intersects the point P1 and a line 60b with a constant relative dielectric constant k2 is obtained. The distance d1 between the point Pm and the point P1 and the distance d2 between the point Pm and the point P2 are obtained, and the relative dielectric constant k1 and the relative dielectric constant k2 are interpolated by this distance to obtain the relative dielectric constant k corresponding to the point Pm. . The relative dielectric constant k is obtained by the following equation (2).

k=(d2×k1+d1×k2)/(d1+d2) ・・・(2)
上記の誘電率測定装置10では、例えば、その演算部17により、測定された第1信号Xm及び第2信号Ym、及びメモリ18に格納された分布データが用いられて、このような補間処理が実行され、測定対象物質の比誘電率kが求められる。
k = (d2 × k1 + d1 × k2) / (d1 + d2) (2)
In the dielectric constant measuring apparatus 10, for example, the calculation unit 17 uses the first signal Xm and the second signal Ym that are measured and the distribution data stored in the memory 18 to perform such an interpolation process. The relative dielectric constant k of the substance to be measured is obtained.

第1信号Xm及び第2信号Ym並びに分布データを用いて測定対象物質の比誘電率kを求める方法として、次のような方法を用いることもできる。
図12は比誘電率を求める方法の別例の説明図である。
As a method for obtaining the relative dielectric constant k of the substance to be measured using the first signal Xm, the second signal Ym, and the distribution data, the following method can also be used.
FIG. 12 is an explanatory diagram of another example of a method for obtaining a relative dielectric constant.

ここでは、所定パラメータ間の関係を直線(一次関数)で近似し、それを用いて測定対象物質の比誘電率を求める方法について述べる。図12に示すように、隙間のない場合の第1信号Xと第2信号Yの関係を示す線56(点線)を、Y=aX+b(a,bは係数)で近似する。比誘電率一定で隙間の大きさが変わる場合の線66は、傾きα(第2信号の変化率と第1信号の変化率の比)の直線で近似する。また、隙間のない場合の第2信号Yと比誘電率kの関係を、k=cY+d(c,dは係数)で近似する。   Here, a method of approximating the relationship between predetermined parameters with a straight line (linear function) and using it to determine the relative dielectric constant of the substance to be measured will be described. As shown in FIG. 12, a line 56 (dotted line) indicating the relationship between the first signal X and the second signal Y when there is no gap is approximated by Y = aX + b (a and b are coefficients). A line 66 in the case where the relative permittivity is constant and the size of the gap changes is approximated by a straight line having a slope α (ratio of change rate of the second signal and change rate of the first signal). Further, the relationship between the second signal Y and the relative dielectric constant k when there is no gap is approximated by k = cY + d (c and d are coefficients).

これらの情報が準備されていて、測定により第1信号Xm及び第2信号Ymが得られたとする。この場合は、測定された第1信号Xm及び第2信号Ymに対応する点Pm(Xm,Ym)を通る傾きαの線66を引き、この線66が、隙間のない場合の線56と交わる点P’(X’,Y’)を求める。点P’を求める計算は、2つの直線56,66の交点であるので、連立方程式で求められる。Y’は、次式(3)のように表される。   It is assumed that such information is prepared and the first signal Xm and the second signal Ym are obtained by measurement. In this case, a line 66 having an inclination α passing through the point Pm (Xm, Ym) corresponding to the measured first signal Xm and second signal Ym is drawn, and this line 66 intersects the line 56 when there is no gap. A point P ′ (X ′, Y ′) is obtained. Since the calculation for obtaining the point P 'is the intersection of the two straight lines 56 and 66, it can be obtained by simultaneous equations. Y ′ is expressed as the following equation (3).

Y’=a/(a−α)×(Ym−α×Xm)−b×α/(a−α) ・・・(3)
測定対象物質の比誘電率kは、この式(3)の値を用い、k=cY’+dから求めることができる。このように、分布データを表現するための定数a、b、c、d、αの値が準備されていれば、測定された第1信号X及び第2信号Yから、比誘電率を算出することができる。
Y ′ = a / (a−α) × (Ym−α × Xm) −b × α / (a−α) (3)
The relative dielectric constant k of the substance to be measured can be obtained from k = cY ′ + d using the value of this equation (3). As described above, if the values of the constants a, b, c, d, and α for expressing the distribution data are prepared, the relative dielectric constant is calculated from the measured first signal X and second signal Y. be able to.

上記の誘電率測定装置10では、例えば、その演算部17により、測定された第1信号Xm及び第2信号Ym、及びメモリ18に格納された定数a、b、c、d、αの値が用いられて、このような演算処理が実行され、測定対象物質の比誘電率kが求められる。   In the dielectric constant measuring apparatus 10, for example, the calculation unit 17 measures the first signal Xm and the second signal Ym measured and the values of constants a, b, c, d, and α stored in the memory 18. The calculation process is executed and the relative dielectric constant k of the measurement target substance is obtained.

尚、上記のように定数a、b、c、d、αを用いた近似直線を利用する方法は、比較的狭い比誘電率の範囲で非常に有効な方法である。但し、一般的に、比誘電率が大きくなるほど傾きαが大きくなる傾向があること等のために、比較的広い比誘電率の範囲について同じ定数を用いると誤差が大きくなる場合がある。その場合は、比誘電率を所定の範囲で複数に分割し、分割した範囲ごとに定数a、b、c、d、αを使い分けるという方法を用いることもできる。   Note that the method using the approximate straight line using the constants a, b, c, d, and α as described above is a very effective method in a relatively narrow relative dielectric constant range. However, in general, the inclination α tends to increase as the relative permittivity increases, and therefore the error may increase when the same constant is used for a relatively wide range of relative permittivity. In that case, it is also possible to use a method in which the relative dielectric constant is divided into a plurality of ranges within a predetermined range, and constants a, b, c, d, and α are properly used for each divided range.

続いて、上記図10に示した分布データを用い、上記の近似直線を利用する方法の効果について述べる。
図10には、比誘電率一定の線60として、比誘電率k=1.5、k=2、k=2.5にそれぞれ対応する線60a、線60b、線60cが図示されている。それぞれの線60a、線60b、線60cを直線で近似すると、k=1.5の場合は傾き0.32、k=2の場合は傾き0.38、k=2.5の場合は傾き0.44となる。また、隙間のない場合の線50は、傾きa=1.4である。比誘電率一定の線60の傾きは、比誘電率kによって変化するが、ここでは1つの傾きの値α=0.38で代表させる。この傾きの代表値は、比誘電率k=2の場合に最も合っている値であり、比誘電率k=1.5、k=2.5の場合にはずれる。そこで、一例として比誘電率k=1.5の場合に着目し、傾きαとして代表値0.38を用いた時に、上記のような近似直線を利用する方法が有効か否かを調べる。
Next, the effect of the method using the approximate straight line using the distribution data shown in FIG. 10 will be described.
FIG. 10 shows lines 60a, 60b, and 60c corresponding to relative dielectric constants k = 1.5, k = 2, and k = 2.5, respectively, as lines 60 having a constant relative dielectric constant. When the respective lines 60a, 60b, and 60c are approximated by straight lines, the slope is 0.32 when k = 1.5, the slope is 0.38 when k = 2, and the slope is 0 when k = 2.5. .44. Further, the line 50 when there is no gap has an inclination a = 1.4. The slope of the constant relative permittivity line 60 varies depending on the relative permittivity k, but here, it is represented by one slope value α = 0.38. The representative value of this slope is the most suitable value when the relative dielectric constant k = 2, and deviates when the relative dielectric constant k = 1.5 and k = 2.5. Therefore, focusing on the case where the relative dielectric constant k = 1.5 as an example, it is examined whether or not the above method using the approximate straight line is effective when the representative value 0.38 is used as the inclination α.

図13は隙間と算出される比誘電率の関係の一例を示す図である。
図13には、比誘電率k=1.5の場合の第1信号Xmと第2信号Ymの解析結果を用い、上記のような近似直線を利用する方法で、傾きαを0.38として、比誘電率kを求めた結果をグラフ91で示している。図13には、比較のため、第2信号Ymから、k=cYm+dで求めた結果をグラフ92で示している。このグラフ92は、隙間の影響が分からずに、隙間がない場合と同じ式で(隙間の影響を補正しないで)比誘電率kを計算したものに相当する。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the gap and the calculated relative dielectric constant.
In FIG. 13, the analysis result of the first signal Xm and the second signal Ym when the relative dielectric constant k = 1.5 is used, and the slope α is set to 0.38 by the method using the above approximate line. The graph 91 shows the result of obtaining the relative dielectric constant k. In FIG. 13, for comparison, a graph 92 shows the result obtained from the second signal Ym by k = cYm + d. This graph 92 corresponds to the calculation of the relative dielectric constant k by the same equation as when there is no gap without correcting the influence of the gap (without correcting the influence of the gap).

比誘電率k=1.5の条件で有限要素解析した値を用いているので、求められるべき比誘電率kは1.5である。図13のグラフ91より、近似直線を利用する方法では、比誘電率kが誤差0.02程度と良い精度で求められている。一方、隙間の影響を補正しないで比誘電率kを求めると、図13のグラフ92より、比誘電率kの誤差が0.11程度と大きくなる。このように直線の傾きαとして1つの値(代表値)を用いた近似でも、ある程度の範囲の比誘電率に対して、隙間の影響を補正する効果がある。   Since a value obtained by finite element analysis under the condition of relative permittivity k = 1.5 is used, the relative permittivity k to be obtained is 1.5. From the graph 91 of FIG. 13, in the method using an approximate straight line, the relative dielectric constant k is obtained with a good accuracy of about 0.02 error. On the other hand, when the relative dielectric constant k is obtained without correcting the influence of the gap, the error of the relative dielectric constant k becomes as large as about 0.11 from the graph 92 in FIG. Thus, even the approximation using one value (representative value) as the slope α of the straight line has an effect of correcting the influence of the gap on the relative dielectric constant in a certain range.

尚、以上の説明では、誘電率測定装置10の第1検知部11と第2検知部12を、それらの間に測定対象物質20が挟まれるように対向配置させて用いる例を示した。このほか、第1検知部11と第2検知部12を、測定対象物質上に並設し、上記のような第1測定及び第2測定を行って、その測定対象物質の比誘電率を求めることも可能である。第1検知部11と第2検知部12をこのように配置した場合にも、それらと測定対象物質との隙間の影響を補正した適正な比誘電率を求めることができる。また、次の図14に示すような形態の検知部を用いることもできる。   In the above description, an example is shown in which the first detection unit 11 and the second detection unit 12 of the dielectric constant measurement apparatus 10 are disposed so as to face each other so that the measurement target substance 20 is sandwiched therebetween. In addition, the first detection unit 11 and the second detection unit 12 are juxtaposed on the measurement target material, and the first measurement and the second measurement as described above are performed to obtain the relative dielectric constant of the measurement target material. It is also possible. Even when the first detection unit 11 and the second detection unit 12 are arranged in this way, it is possible to obtain an appropriate relative dielectric constant in which the influence of the gap between the first detection unit 11 and the second detection unit 12 is corrected. Moreover, the detection part of a form as shown in the following FIG. 14 can also be used.

図14は誘電率測定装置の検知部の一例を示す図である。
図14に示す検知部200は、電極201を円筒202に配置し、円筒202の周りに存在する測定対象物質の誘電率(比誘電率)を測定するものである。第1検知部211と第2検知部212は、円筒202の上部と下部に分かれて配置され、それぞれが円筒202の周りにライン状の電極201が複数並設された構造になっている。第1検知部211の電極201は、互いに離間して交互に配置された複数の第1電極211aと第2電極211bを含んでいる。第2検知部212の電極201は、互いに離間して交互に配置された複数の第3電極212aと第4電極212bを含んでいる。第1電極211a群、第2電極211b群、第3電極212a群、第4電極212b群の誘電率測定装置10内での電気的接続は、上記の第1電極11a群、第2電極11b群、第3電極12a群、第4電極12b群の場合と同様とすることができる。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a detection unit of the dielectric constant measuring apparatus.
In the detection unit 200 shown in FIG. 14, the electrode 201 is disposed in the cylinder 202 and measures the dielectric constant (relative dielectric constant) of the measurement target substance existing around the cylinder 202. The first detection unit 211 and the second detection unit 212 are arranged separately in an upper part and a lower part of the cylinder 202, and each has a structure in which a plurality of line-shaped electrodes 201 are arranged around the cylinder 202. The electrode 201 of the first detection unit 211 includes a plurality of first electrodes 211a and second electrodes 211b that are alternately spaced apart from each other. The electrode 201 of the second detector 212 includes a plurality of third electrodes 212a and fourth electrodes 212b that are alternately spaced apart from each other. The electrical connection of the first electrode 211a group, the second electrode 211b group, the third electrode 212a group, and the fourth electrode 212b group in the dielectric constant measuring apparatus 10 is performed by the first electrode 11a group and the second electrode 11b group described above. The third electrode 12a group and the fourth electrode 12b group can be the same.

このような検知部200を用い、上記同様、第1検知部211と第2検知部212の各々の静電容量を測定する第1測定と、第1検知部211と第2検知部212の間の静電容量を測定する第2測定を行う。第1検知部211と第2検知部212の間のギャップ付近に存在する測定対象物質の誘電率を、第1検知部211及び第2検知部212の表面付近に存在し得る隙間の影響を補正して、適正に測定することができる。   Using the detection unit 200 as described above, similarly to the above, the first measurement for measuring the capacitance of each of the first detection unit 211 and the second detection unit 212, and between the first detection unit 211 and the second detection unit 212. A second measurement is performed to measure the electrostatic capacity of. The dielectric constant of the measurement target substance existing in the vicinity of the gap between the first detection unit 211 and the second detection unit 212 is corrected for the influence of the gap that may exist in the vicinity of the surfaces of the first detection unit 211 and the second detection unit 212. Thus, it can be measured appropriately.

また、以上述べたような誘電率測定装置10の処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。処理機能としては、印加電圧信号源13による交流電圧信号の印加、電流検出回路14による電流値の検出、測定モード切り換え部15のスイッチ15a及びスイッチ15bの切り換え等が挙げられる。このほか、検出された電流値及びメモリ18に格納されたデータ(分布データ、定数、比誘電率範囲の分割条件等)を用いた演算部17による比誘電率等の演算処理、メモリ18に対する書き込み又は読み出し等が挙げられる。   The processing function of the dielectric constant measuring apparatus 10 as described above can be realized using a computer. Examples of the processing function include application of an alternating voltage signal from the applied voltage signal source 13, detection of a current value by the current detection circuit 14, switching of the switch 15a and the switch 15b of the measurement mode switching unit 15. In addition, calculation processing such as relative permittivity by the calculation unit 17 using the detected current value and data stored in the memory 18 (distribution data, constants, division conditions of the relative permittivity range, etc.), writing to the memory 18 Or read-out etc. are mentioned.

図15は誘電率測定装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。
誘電率測定装置10に用いられるコンピュータ500は、プロセッサ501によって装置全体が制御される。プロセッサ501には、バス509を介してRAM(Random Access Memory)502と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ501は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ501は、例えばCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、又はPLD(Programmable Logic Device)である。また、プロセッサ501は、CPU、MPU、DSP、ASIC、PLDのうち、2種以上を組み合わせたものであってもよい。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of computer hardware used in the dielectric constant measuring apparatus.
The computer 500 used in the dielectric constant measuring apparatus 10 is controlled by the processor 501 as a whole. The processor 501 is connected to a RAM (Random Access Memory) 502 and a plurality of peripheral devices via a bus 509. The processor 501 may be a multiprocessor. The processor 501 is, for example, a central processing unit (CPU), a micro processing unit (MPU), a digital signal processor (DSP), an application specific integrated circuit (ASIC), or a programmable logic device (PLD). The processor 501 may be a combination of two or more of CPU, MPU, DSP, ASIC, and PLD.

RAM502は、コンピュータ500の主記憶装置として使用される。RAM502には、プロセッサ501に実行させるOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM502には、プロセッサ501による処理に必要な各種データが格納される。   The RAM 502 is used as a main storage device of the computer 500. The RAM 502 temporarily stores at least part of an OS (Operating System) program and application programs to be executed by the processor 501. The RAM 502 stores various data necessary for processing by the processor 501.

バス509に接続されている周辺機器としては、HDD(Hard Disk Drive)503、グラフィック処理装置504、入力インタフェース505、光学ドライブ装置506、機器接続インタフェース507及びネットワークインタフェース508がある。   Peripheral devices connected to the bus 509 include an HDD (Hard Disk Drive) 503, a graphic processing device 504, an input interface 505, an optical drive device 506, a device connection interface 507, and a network interface 508.

HDD503は、コンピュータ500の補助記憶装置として使用される。HDD503には、OSのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。尚、補助記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。   The HDD 503 is used as an auxiliary storage device of the computer 500. The HDD 503 stores an OS program, application programs, and various data. A semiconductor storage device such as a flash memory can be used as the auxiliary storage device.

グラフィック処理装置504には、CRT(Cathode Ray Tube)を用いた表示装置や液晶表示装置等のモニタ511が接続される。グラフィック処理装置504は、プロセッサ501からの命令に従って、画像をモニタ511の画面に表示させる。   A monitor 511 such as a display device using a CRT (Cathode Ray Tube) or a liquid crystal display device is connected to the graphic processing device 504. The graphic processing device 504 displays an image on the screen of the monitor 511 in accordance with an instruction from the processor 501.

入力インタフェース505には、キーボード512とマウス513とが接続される。入力インタフェース505は、キーボード512やマウス513から送られてくる信号をプロセッサ501に送信する。尚、マウス513は、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボール等がある。   A keyboard 512 and a mouse 513 are connected to the input interface 505. The input interface 505 transmits a signal transmitted from the keyboard 512 or the mouse 513 to the processor 501. Note that the mouse 513 is an example of a pointing device, and other pointing devices can also be used. Examples of other pointing devices include a touch panel, a tablet, a touch pad, and a trackball.

光学ドライブ装置506は、レーザ光等を利用して、光ディスク514に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク514は、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク514には、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)等がある。   The optical drive device 506 reads data recorded on the optical disk 514 using laser light or the like. The optical disk 514 is a portable recording medium on which data is recorded so that it can be read by reflection of light. The optical disk 514 includes a DVD (Digital Versatile Disc), a DVD-RAM, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R (Recordable) / RW (ReWritable), and the like.

機器接続インタフェース507は、コンピュータ500に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。例えば、機器接続インタフェース507には、メモリ装置515やメモリリーダライタ516を接続することができる。メモリ装置515は、機器接続インタフェース507との通信機能を搭載した記録媒体である。メモリリーダライタ516は、メモリカード517へのデータの書き込み又はメモリカード517からのデータの読み出しを行う装置である。メモリカード517は、カード型の記録媒体である。   The device connection interface 507 is a communication interface for connecting peripheral devices to the computer 500. For example, a memory device 515 or a memory reader / writer 516 can be connected to the device connection interface 507. The memory device 515 is a recording medium equipped with a communication function with the device connection interface 507. The memory reader / writer 516 is a device that writes data to the memory card 517 or reads data from the memory card 517. The memory card 517 is a card type recording medium.

ネットワークインタフェース508は、ネットワーク510に接続されている。ネットワークインタフェース508は、ネットワーク510を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。   The network interface 508 is connected to the network 510. The network interface 508 transmits and receives data to and from other computers or communication devices via the network 510.

以上のようなハードウェア構成によって、誘電率測定装置10の処理機能を実現することができる。
コンピュータ500は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、誘電率測定装置10の処理機能を実現する。コンピュータ500に実行させる処理内容を記述したプログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。例えば、コンピュータ500に実行させるプログラムをHDD503に格納しておくことができる。プロセッサ501は、HDD503内のプログラムの少なくとも一部をRAM502にロードし、プログラムを実行する。また、コンピュータ500に実行させるプログラムを、光ディスク514、メモリ装置515、メモリカード517等の可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、例えばプロセッサ501からの制御により、HDD503にインストールされた後、実行可能となる。また、プロセッサ501が可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。
With the hardware configuration as described above, the processing function of the dielectric constant measuring apparatus 10 can be realized.
The computer 500 implements the processing function of the dielectric constant measuring apparatus 10 by executing a program recorded on a computer-readable recording medium, for example. A program describing the processing contents to be executed by the computer 500 can be recorded in various recording media. For example, a program to be executed by the computer 500 can be stored in the HDD 503. The processor 501 loads at least a part of the program in the HDD 503 into the RAM 502 and executes the program. In addition, a program to be executed by the computer 500 can be recorded on a portable recording medium such as the optical disk 514, the memory device 515, and the memory card 517. The program stored in the portable recording medium can be executed after being installed in the HDD 503 under the control of the processor 501, for example. Further, the processor 501 can also read and execute the program directly from the portable recording medium.

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と
を含むことを特徴とする誘電率測定装置。
Regarding the embodiment described above, the following additional notes are further disclosed.
(Supplementary Note 1) a first detection unit including a first electrode and a second electrode;
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A dielectric constant measurement apparatus comprising: a switching unit that switches between a second measurement mode for measuring a third capacitance between the first detection unit and the second detection unit.

(付記2) 前記第1測定モードは、前記第1電極及び前記第3電極に電圧を印加して前記第2電極及び前記第4電極から検出される第1電流値に基づき、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を測定する測定モードであり、
前記第2測定モードは、前記第1電極及び前記第2電極に電圧を印加して前記第3電極及び前記第4電極から検出される第2電流値に基づき、前記第3静電容量を測定する測定モードである
ことを特徴とする付記1に記載の誘電率測定装置。
(Supplementary Note 2) In the first measurement mode, the first static mode is based on a first current value detected from the second electrode and the fourth electrode by applying a voltage to the first electrode and the third electrode. A measurement mode for measuring a sum of a capacitance and the second capacitance,
In the second measurement mode, the third capacitance is measured based on a second current value detected from the third electrode and the fourth electrode by applying a voltage to the first electrode and the second electrode. The dielectric constant measuring apparatus according to appendix 1, wherein the dielectric constant measuring apparatus is in a measurement mode.

(付記3) 前記第1電流値及び前記第2電流値を検出する検出部と、
検出された前記第1電流値に基づいて前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を演算し、検出された前記第2電流値に基づいて前記第3静電容量を演算する演算部と
を含むことを特徴とする付記2に記載の誘電率測定装置。
(Supplementary Note 3) A detection unit that detects the first current value and the second current value;
The sum of the first capacitance and the second capacitance is calculated based on the detected first current value, and the third capacitance is calculated based on the detected second current value The dielectric constant measuring device according to claim 2, further comprising:

(付記4) 前記演算部は、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間の測定対象物質の誘電率を演算することを特徴とする付記3に記載の誘電率測定装置。   (Additional remark 4) The said calculating part uses the sum of the said 1st electrostatic capacitance measured and the said 2nd electrostatic capacitance, and the said 3rd electrostatic capacitance, and the said 1st detection part and the said 2nd detection part The dielectric constant measuring apparatus according to supplementary note 3, wherein the dielectric constant of a measurement target substance is calculated.

(付記5) 前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部を含み、
前記演算部は、前記情報を用いて、前記測定対象物質の誘電率を演算する
ことを特徴とする付記4に記載の誘電率測定装置。
(Additional remark 5) The storage part in which the information regarding the 1st signal corresponding to the sum of the said 1st electrostatic capacitance and the said 2nd electrostatic capacitance and the 2nd signal corresponding to the said 3rd electrostatic capacitance was stored was included. ,
The dielectric constant measuring apparatus according to appendix 4, wherein the computing unit computes a dielectric constant of the measurement target substance using the information.

(付記6) 前記情報は、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1データと、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第2データとを含み、
前記演算部は、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を、前記第1データ及び前記第2データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算する
ことを特徴とする付記5に記載の誘電率測定装置。
(Additional remark 6) The said information is 1st data which shows the relationship between the said 1st signal and the said 2nd signal when there is no clearance gap between the said 1st detection part and the said 2nd detection part, and the said measurement object substance. And second data indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is a gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance,
The calculation unit compares the measured first capacitance and the second capacitance and the third capacitance with the first data and the second data, and the measurement target substance. The dielectric constant measuring apparatus according to appendix 5, wherein the dielectric constant is calculated.

(付記7) 前記情報は、
前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1の一次関数と、
前記第2信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第2の一次関数と、
前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第2信号の変化率と前記第1信号の変化率との比と
を含み、
前記演算部は、
測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量と、前記比とを用いて、第3の一次関数を取得する工程と、
前記第3の一次関数と前記第1の一次関数との交点の前記第2信号の値を取得する工程と、
前記値と前記第2の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算する工程と
を含むことを特徴とする付記5に記載の誘電率測定装置。
(Appendix 7) The information is
A first linear function indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance;
A second linear function indicating the relationship between the second signal and the dielectric constant of the substance to be measured;
A ratio of a rate of change of the second signal and a rate of change of the first signal when the dielectric constant of the measurement target substance is constant and the thickness of the gap changes,
The computing unit is
Obtaining a third linear function using the sum of the first capacitance and the second capacitance to be measured, the third capacitance, and the ratio;
Obtaining a value of the second signal at the intersection of the third linear function and the first linear function;
The dielectric constant measuring apparatus according to claim 5, further comprising: calculating a dielectric constant of the measurement target substance using the value and the second linear function.

(付記8) 前記第1電極と前記第2電極の間の距離、及び前記第3電極と前記第4電極の間の距離が、前記第1検知部と前記第2検知部の間の距離よりも小さくなるように、前記第1電極と前記第2電極とが並設され、前記第3電極と前記第4電極とが並設される
ことを特徴とする付記1乃至7のいずれかに記載の誘電率測定装置。
(Additional remark 8) The distance between the said 1st electrode and the said 2nd electrode, and the distance between the said 3rd electrode and the said 4th electrode are the distance between the said 1st detection part and the said 2nd detection part. The first electrode and the second electrode are arranged in parallel, and the third electrode and the fourth electrode are arranged in parallel, so that the first electrode and the second electrode are arranged in parallel. Dielectric constant measuring device.

(付記9) 第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と
を含む誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法であって、
前記第1検知部及び前記第2検知部を、測定対象物質を挟んで配置する工程と、
前記切り換え部によって前記第1測定モードにし、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を測定する工程と、
前記切り換え部によって前記第2測定モードにし、前記第3静電容量を測定する工程と
を含むことを特徴とする誘電率測定方法。
(Supplementary Note 9) a first detection unit including a first electrode and a second electrode;
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A dielectric constant measuring method using a dielectric constant measuring apparatus including: a switching unit that switches between a first measurement unit and a second measurement mode for measuring a third capacitance between the second detection unit,
Arranging the first detection unit and the second detection unit across a substance to be measured; and
Switching to the first measurement mode by the switching unit and measuring the sum of the first capacitance and the second capacitance;
And a step of setting the second measurement mode by the switching unit and measuring the third capacitance.

(付記10) 前記誘電率測定装置により、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を用いて、前記測定対象物質の誘電率を演算する工程を含む
ことを特徴とする付記9に記載の誘電率測定方法。
(Additional remark 10) The process of calculating the dielectric constant of the said measuring object substance by the said dielectric constant measuring apparatus using the sum of said 1st electrostatic capacitance and said 2nd electrostatic capacitance, and said 3rd electrostatic capacitance. The dielectric constant measuring method according to appendix 9, characterized by comprising:

(付記11) 第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と
を含む誘電率測定装置を用いて誘電率を測定する誘電率測定プログラムであって、
コンピュータに、
前記切り換え部によって前記第1測定モードにし、測定対象物質を挟んで配置された前記第1検知部と前記第2検知部の、前記第1電極と前記第2電極の間の前記第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の前記第2静電容量との和を測定し、
前記切り換え部によって前記第2測定モードにし、前記測定対象物質を挟んで配置された前記第1検知部と前記第2検知部の間の前記第3静電容量を測定する
処理を実行させることを特徴とする誘電率測定プログラム。
(Additional remark 11) The 1st detection part containing a 1st electrode and a 2nd electrode,
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A dielectric constant measurement program for measuring a dielectric constant using a dielectric constant measurement device including a switching unit that switches between a first measurement unit and a second measurement mode for measuring a third capacitance between the second detection unit and a second measurement mode. And
On the computer,
The first electrostatic mode between the first electrode and the second electrode of the first detection unit and the second detection unit, which are arranged in the first measurement mode by the switching unit and sandwich the substance to be measured. Measuring the sum of the capacitance and the second capacitance between the third electrode and the fourth electrode;
The second measurement mode is set by the switching unit, and the process of measuring the third capacitance between the first detection unit and the second detection unit arranged with the measurement target substance interposed therebetween is executed. Characteristic permittivity measurement program.

(付記12) 前記コンピュータに、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を用いて、前記測定対象物質の誘電率を演算する処理を実行させることを特徴とする付記11に記載の誘電率測定プログラム。   (Additional remark 12) Let the said computer perform the process which calculates the dielectric constant of the said measuring object substance using the sum of said 1st electrostatic capacitance and said 2nd electrostatic capacitance, and said 3rd electrostatic capacitance. The dielectric constant measurement program according to appendix 11, characterized by:

10 誘電率測定装置
11,211 第1検知部
11a,211a 第1電極
11b,211b 第2電極
11c,12c 本体
12,212 第2検知部
12a,212a 第3電極
12b,212b 第4電極
13 印加電圧信号源
14 電流検出回路
15 測定モード切り換え部
15a,15b スイッチ
16 制御部
17 演算部
18 メモリ
20,100 測定対象物質
31,32,33 電界
41,42 隙間
70 分布データ
80 モデル
101,102,201 電極
103 検出ユニット
200 検知部
202 円筒
500 コンピュータ
501 プロセッサ
502 RAM
503 HDD
504 グラフィック処理装置
505 入力インタフェース
506 光学ドライブ装置
507 機器接続インタフェース
508 ネットワークインタフェース
509 バス
510 ネットワーク
511 モニタ
512 キーボード
513 マウス
514 光ディスク
515 メモリ装置
516 メモリリーダライタ
517 メモリカード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dielectric constant measuring apparatus 11, 211 1st detection part 11a, 211a 1st electrode 11b, 211b 2nd electrode 11c, 12c Main body 12,212 2nd detection part 12a, 212a 3rd electrode 12b, 212b 4th electrode 13 Applied voltage Signal source 14 Current detection circuit 15 Measurement mode switching unit 15a, 15b Switch 16 Control unit 17 Calculation unit 18 Memory 20, 100 Measurement target substance 31, 32, 33 Electric field 41, 42 Gap 70 Distribution data 80 Model 101, 102, 201 Electrode DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 Detection unit 200 Detection part 202 Cylinder 500 Computer 501 Processor 502 RAM
503 HDD
504 Graphic processing device 505 Input interface 506 Optical drive device 507 Device connection interface 508 Network interface 509 Bus 510 Network 511 Monitor 512 Keyboard 513 Mouse 514 Optical disk 515 Memory device 516 Memory reader / writer 517 Memory card

Claims (8)

第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和、前記第3静電容量及び前記情報を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
を含み、
前記情報は、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1データと、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第2データとを含み、
前記演算部は、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を、前記第1データ及び前記第2データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算することを特徴とする誘電率測定装置。
A first detector including a first electrode and a second electrode;
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A switching unit for switching between a second measurement mode for measuring a third capacitance between the first detection unit and the second detection unit;
A storage unit storing information related to a first signal corresponding to a sum of the first capacitance and the second capacitance, and a second signal corresponding to the third capacitance;
Using the sum of the first capacitance and the second capacitance , the third capacitance, and the information, the measurement target substance provided between the first detection unit and the second detection unit only contains a calculator for calculating the dielectric constant,
The information includes first data indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance, and the first data Including second data indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is a gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance,
The calculation unit compares the measured first capacitance and the second capacitance and the third capacitance with the first data and the second data, and the measurement target substance. A dielectric constant measuring apparatus for calculating a dielectric constant of a dielectric constant.
第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和、前記第3静電容量及び前記情報を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
を含み、
前記情報は、
前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1の一次関数と、
前記第2信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第2の一次関数と、
前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第2信号の変化率と前記第1信号の変化率との比と
を含み、
前記演算部は、
測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量と、前記比とを用いて、第3の一次関数を取得し、
前記第3の一次関数と前記第1の一次関数との交点の前記第2信号の値を取得し、
前記値と前記第2の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算することを特徴とする誘電率測定装置。
A first detector including a first electrode and a second electrode;
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A switching unit for switching between a second measurement mode for measuring a third capacitance between the first detection unit and the second detection unit;
A storage unit storing information related to a first signal corresponding to a sum of the first capacitance and the second capacitance, and a second signal corresponding to the third capacitance;
Using the sum of the first capacitance and the second capacitance , the third capacitance, and the information, the measurement target substance provided between the first detection unit and the second detection unit only contains a calculator for calculating the dielectric constant,
The information is
A first linear function indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance;
A second linear function indicating the relationship between the second signal and the dielectric constant of the substance to be measured;
The ratio of the change rate of the second signal and the change rate of the first signal when the dielectric constant of the measurement target substance is constant and the thickness of the gap changes.
Including
The computing unit is
Using the sum of the first capacitance and the second capacitance to be measured, the third capacitance, and the ratio, obtain a third linear function,
Obtaining the value of the second signal at the intersection of the third linear function and the first linear function;
A dielectric constant measuring apparatus that calculates a dielectric constant of the substance to be measured using the value and the second linear function .
前記第1測定モードは、前記第1電極及び前記第3電極に電圧を印加して前記第2電極及び前記第4電極から検出される第1電流値に基づき、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を測定する測定モードであり、
前記第2測定モードは、前記第1電極及び前記第2電極に電圧を印加して前記第3電極及び前記第4電極から検出される第2電流値に基づき、前記第3静電容量を測定する測定モードである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の誘電率測定装置。
In the first measurement mode, based on a first current value detected from the second electrode and the fourth electrode by applying a voltage to the first electrode and the third electrode, the first capacitance and the third electrode It is a measurement mode for measuring the sum with the second capacitance,
In the second measurement mode, the third capacitance is measured based on a second current value detected from the third electrode and the fourth electrode by applying a voltage to the first electrode and the second electrode. it is a measurement mode for the dielectric constant measuring apparatus according to claim 1 or 2, characterized in.
前記第1電流値及び前記第2電流値を検出する検出部を含み、
前記演算部は、前記検出部によって検出された前記第1電流値に基づいて前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を演算し、前記検出部によって検出された前記第2電流値に基づいて前記第3静電容量を演算する
ことを特徴とする請求項に記載の誘電率測定装置。
A detector for detecting the first current value and the second current value;
The calculation unit calculates a sum of the first capacitance and the second capacitance based on the first current value detected by the detection unit, and the second detection unit detects the second capacitance detected by the detection unit. The dielectric constant measuring apparatus according to claim 3 , wherein the third capacitance is calculated based on a current value.
前記第1検知部は、交互に並んだ複数の前記第1電極及び複数の前記第2電極を含み、
前記第2検知部は、交互に並んだ複数の前記第3電極及び複数の前記第4電極を含む
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の誘電率測定装置。
The first detection unit includes a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes arranged alternately,
The second detecting unit has a dielectric constant measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a plurality of the third electrodes and the plurality of the fourth electrodes alternately arranged.
第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和、前記第3静電容量及び前記情報を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
を含み、
前記情報は、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1データと、前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第2データとを含む誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法であって、
前記第1検知部及び前記第2検知部を、前記第1検知部と前記第2検知部の間に前記測定対象物質が設けられるように配置する工程と、
前記切り換え部によって前記第1測定モードにし、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を測定する工程と、
前記切り換え部によって前記第2測定モードにし、前記第3静電容量を測定する工程と、
前記演算部により、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量を、前記第1データ及び前記第2データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算する工程と
を含むことを特徴とする誘電率測定方法。
A first detector including a first electrode and a second electrode;
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A switching unit for switching between a second measurement mode for measuring a third capacitance between the first detection unit and the second detection unit;
A storage unit storing information related to a first signal corresponding to a sum of the first capacitance and the second capacitance, and a second signal corresponding to the third capacitance;
Using the sum of the first capacitance and the second capacitance, the third capacitance, and the information, the measurement target substance provided between the first detection unit and the second detection unit only contains a calculator for calculating the dielectric constant,
The information includes first data indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance, and the first data A dielectric constant measuring apparatus including a first data and a second data indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is a gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance is used. A dielectric constant measurement method,
Arranging the first detection unit and the second detection unit so that the substance to be measured is provided between the first detection unit and the second detection unit;
Switching to the first measurement mode by the switching unit and measuring the sum of the first capacitance and the second capacitance;
Setting the second measurement mode by the switching unit and measuring the third capacitance;
The measuring unit compares the sum of the first capacitance and the second capacitance measured by the calculation unit and the third capacitance with the first data and the second data. A method for measuring a dielectric constant, comprising: calculating a dielectric constant of the dielectric constant.
第1電極及び第2電極を含む第1検知部と、
第3電極及び第4電極を含む第2検知部と、
前記第1電極と前記第2電極の間の第1静電容量と、前記第3電極と前記第4電極の間の第2静電容量との和を測定する第1測定モードと、前記第1検知部と前記第2検知部の間の第3静電容量を測定する第2測定モードとを切り換える切り換え部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和に対応する第1信号、及び前記第3静電容量に対応する第2信号に関する情報が格納された格納部と、
前記第1静電容量と前記第2静電容量との和、前記第3静電容量及び前記情報を用いて、前記第1検知部と前記第2検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
を含み、
前記情報は、
前記第1検知部及び前記第2検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第1信号と前記第2信号との関係を示す第1の一次関数と、
前記第2信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第2の一次関数と、
前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第2信号の変化率と前記第1信号の変化率との比とを含む誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法であって、
前記第1検知部及び前記第2検知部を、前記第1検知部と前記第2検知部の間に前記測定対象物質が設けられるように配置する工程と、
前記切り換え部によって前記第1測定モードにし、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和を測定する工程と、
前記切り換え部によって前記第2測定モードにし、前記第3静電容量を測定する工程と、
前記演算部により、測定される前記第1静電容量と前記第2静電容量との和及び前記第3静電容量と、前記比とを用いて、第3の一次関数を取得する工程と、
前記演算部により、前記第3の一次関数と前記第1の一次関数との交点の前記第2信号の値を取得する工程と、
前記演算部により、前記値と前記第2の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算する工程と
を含むことを特徴とする誘電率測定方法。
A first detector including a first electrode and a second electrode;
A second detector including a third electrode and a fourth electrode;
A first measurement mode for measuring a sum of a first capacitance between the first electrode and the second electrode and a second capacitance between the third electrode and the fourth electrode; A switching unit for switching between a second measurement mode for measuring a third capacitance between the first detection unit and the second detection unit;
A storage unit storing information related to a first signal corresponding to a sum of the first capacitance and the second capacitance, and a second signal corresponding to the third capacitance;
Using the sum of the first capacitance and the second capacitance, the third capacitance, and the information, the measurement target substance provided between the first detection unit and the second detection unit only contains a calculator for calculating the dielectric constant,
The information is
A first linear function indicating a relationship between the first signal and the second signal when there is no gap between the first detection unit and the second detection unit and the measurement target substance;
A second linear function indicating the relationship between the second signal and the dielectric constant of the substance to be measured;
Dielectric constant measurement using a dielectric constant measuring apparatus including a ratio of a change rate of the second signal and a change rate of the first signal when the dielectric constant of the measurement target substance is constant and the thickness of the gap changes. A method,
Arranging the first detection unit and the second detection unit so that the substance to be measured is provided between the first detection unit and the second detection unit;
Switching to the first measurement mode by the switching unit and measuring the sum of the first capacitance and the second capacitance;
Setting the second measurement mode by the switching unit and measuring the third capacitance;
Obtaining a third linear function by using the sum of the first capacitance and the second capacitance measured, the third capacitance, and the ratio by the arithmetic unit; ,
Obtaining a value of the second signal at the intersection of the third linear function and the first linear function by the arithmetic unit;
A dielectric constant measurement method comprising: calculating a dielectric constant of the measurement target substance by using the value and the second linear function by the calculation unit .
前記第1検知部は、交互に並んだ複数の前記第1電極及び複数の前記第2電極を含み、
前記第2検知部は、交互に並んだ複数の前記第3電極及び複数の前記第4電極を含む
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の誘電率測定方法。
The first detection unit includes a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes arranged alternately,
The dielectric constant measurement method according to claim 6 or 7 , wherein the second detection unit includes a plurality of the third electrodes and a plurality of the fourth electrodes arranged alternately.
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