JPH0236899B2 - Maikurohaomochiitasuibunsensa*oyobisuibunsokuteisochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、粉状体や粒状体に含まれている水分
量をマイクロ波を利用して検出する水分センサ、
及びこれを使用した水分測定装置に関する。

（従来技術） 穀物やこれの粉状態に含まれている水分の測定
には、試料移送管をマイクロ波導波管に貫通させ
て配設してなる水分センサを用い、マイクロ波を
照射しながら試料移送管内に試料を注入してマイ
クロ波の減衰量を検出することにより行なわれて
いた。

しかしながら、導波管を貫通させて試料供給管
を設ける関係上、試料供給管の寸法が導波管によ
つて制約を受け、測定に供することのできる試料
量が少なく、平均的な測定が不可能であるという
問題があるばかりでなく、導波管を使用する関係
上、構造が複雑で、装置のサイズが大きくなると
いう問題があつた。

（目的） 本発明はこのような問題に鑑み、試料供給管の
内径サイズを自由に設計することができるばかり
でなく、構造が簡単で、コンパクトなマイクロ波
水分センサを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、上記センサを用いて高い
精度により水分量を測定することができる水分量
測定装置を提供することである。

（構成） すなわち、本発明の特徴とするところは、試料
移送管の外周にヘリカルレゾネータを設けた点に
ある。

そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。

第１図は、本発明の実施例を示すものであつ
て、図中符号１は、本発明の特徴部分をなす水分
センサで、第２図に示したように高周波損失が小
さく、かつ耐摩性を備えた弗素樹脂等からなる管
体１ａの外周に、水分検出周波数信号の１／４波
長に相当する長さを持つた単線をソレノイド状に
単層に巻付けて内部導体１ｂを形成し、これの一
端を開放し、他端を外部導体１ｃを兼ねる筐体に
接続している。この外部導体１ｃは、アルミニユ
ーム、銅、真ちゆう等の良導体により筒状に形成
され、内部導体を取囲むように配置されている。
図中符号１ｄ、及び１ｅはそれぞれ入力端子、及
び出力端子で、一端を外部導体１ｃに接続され、
一部が内部導体１ｂと対向するように、外部導体
１ｃと内部導体１ｂとで形成された空間に配置さ
れ、さらに他端が高周波コネクタ１ｆ，１ｇを介
して外部導体の外に引出して構成されている。な
お、図中符号１ｈ，１ｈは、筐体の上部及び下部
に固定した金属板を示している。

再び、第１図に戻つて、３は、基準発振器２か
らのクロツク信号を計数し、計数内容に比例した
電圧を発生するランプ電圧発生器、４は、周波数
調整端子を有し、ランプ電圧発生器３からの出力
電圧に比例して基本周波数200MHz〜333MHz及
びこれの高調波の極超短波を同軸ケーブルを介し
てセンサ１に出力する可変周波発振器、６は、同
軸ケーブルによりセンサ１の出力端子に接続した
ピーク検出回路で、検出出力信号を検波する検波
回路６ａと、これからの信号を微分する微分回路
６ｂ、及び微分出力の零レベルを検出する零レベ
ル検出器６ｃとからなり、奇数次高調波の共振時
に信号を出力するように構成されている。

この実施例において、水分センサ１のパイプ１
ａに被測定物を供給して流下させた状態で装置を
作動すると、ランプ電圧発生器３から初期値の電
圧が出力し、これに対応した基本周波数のマイク
ロ波が可変周波発振器４からセンサ１の入力端子
１ｆに供給される。この段階ではマイクロ波の奇
数次高調波が共振周波数に至つてないので、被測
定物によつて適当に吸収を受けて減衰して出力端
子１ｇに伝幡され、ピーク検出器６に入力して検
波回路６ａに検波を受けて微分回路６ｂにより微
分されてから零レベル検出器６ｃに入力する。云
うまでもなく、この時点では共振状態にないので
零レベル検出器６ｃから信号の出力はない。

このようにして、クロツクパルスが入力するた
びにランプ電圧発生器３から高いレベルの電圧が
出力して可変周波発振器４からのマイクロ波の周
波数が高くなつて、検出周波数である奇数次高調
波の周波数が、センサ１の内部導体１ｂと外部導
体１ｃによるインダクタンス分L₀及び管路１ａ
内を流れる被測定物質自体の誘電率ε₀と、これに
含まれる水分による誘電率による分布静電容量
C_xで決まる共振周波数f₀に到達すると、センサ１
に入力したマイクロ波の奇数次高調波成分が共振
を起し、出力端子１ｅから高いレベルのマイクロ
波が出力する。これにより、検波出力に変曲点が
発生するため（第３図）、微分出力が零となつて
ピーク検出回路６から信号が出力してクロツクパ
ルスの出力を停止して周波数の掃引を停止し、同
時に表示回路５は、初期状態からこの共振点まで
の周波数偏位量、つまり周波数制御デイジツト数
を求め、これに基づいて水分量を算出して表示す
る。

一定時間経過後、リセツトしてランプ電圧発生
器３の計数内容をクリアし、再び周波数の掃引を
行なう。

以下、このような過程を繰り返しながら被測定
物の水分量を連続的に測定する。

なお、言うまでもなく、試料を透過マイクロ波
の減衰量を測定しても水分量を検出することがで
きる。

実施例 外径44mm、内径16mmの弗素樹脂製パイプを被測
定物移送管に用い、これの外周に線径２mmの銅線
をピツチ６mmで４回巻回して内部導体を形成し、
またこれの外周に一辺44mm、長さ55mmの角型パイ
プを配設して外部導体として水分センサを構成し
た。

この水分センサに基本周波数200乃至270MHz
のマイクロ波を入力し、その第３高調波を検出す
るようにし、標準米を試料に用いて含有水分率を
測定したところ、第４図に示したように含有水分
率と周波数偏位量とが高い再現性をもつて極めて
高い精度により比例することが解つた。

なお、この実施例においては、被測定物移送管
路に導線を巻付けて内部導体を形成したが、自立
形コイルとして形成してこれとの間に間隔をあけ
て移送管路を配設しても同様の作用を奏する。ま
た、この実施例においては、内部導体を円形コイ
ルに、外部導体を円筒型に形成したが、管路の断
面形状や周囲環境等に合わせて内部、及び外部導
体を多角形、楕円型、矩形等の形状にしても同様
の作用を奏する。

（効果） 以上、説明したように本発明によれば、単線を
ソレノイド状に形成したコイルを被測定物移送管
の外周に配設してヘリカルレゾネータを形成した
ので、移送管の外形形状に合わせた形のセンサー
を極めて容易に構成することができる。また、内
部導体として１／４波長の単線を用いているの
で、基本波とこれの奇数次高周波の両者に対して
共振を得ることができて検出周波数の１／３乃至
１／５の周波数に合わせてレゾネータのサイズを
設定でき、移送管のサイズを大きく採つて平均的
な水分の検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す装置の構成
図、第２図は同上装置に使用する水分センサの一
実施例をなす断面図、第３図は、同上装置の動作
を示す説明図、第４図は、同上装置による測定例
を示す特性図である。 １…水分検出センサ、１ａ…試料移送管、１ｂ
…内部導体、１ｃ…外部導体、１ｄ…入力端子、
１ｅ…出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物を移送する高周波絶縁性管路を囲繞
   するように形成された外部導体と、一端を前記外
   部導体に接続された１／４波長の単線を前記管路
   に螺旋状に巻回してなる内部導体と、前記内部導
   体と高周波導電関係を持つように一部が前記外部
   導体と内部導体とで形成される空間内で前記内部
   導体に対向するとともに、一端が前記外部導体に
   接続され、他端が前記外部導体の外側に引出され
   た入力端子と出力端子を備えてなる水分センサ。 ２ 被測定物を移送する高周波絶縁性管路を囲繞
   するように形成された外部導体と、一端を前記外
   部導体に接続された１／４波長の単線を前記管路
   に螺旋状に巻回してなる内部導体と、前記内部導
   体と高周波導電関係を持つように一部が前記外部
   導体と内部導体とで形成される空間内で前記内部
   導体に対向するとともに、一端が前記外部導体に
   接続され、他端が前記外部導体の外側に引出され
   た入力端子と出力端子を備えてなる水分センサ、
   該センサの基本周波数と高調波を掃引しながら発
   振するマイクロ波発振手段、前記センサの出力端
   子からの高調波の共振点を検出する手段、及び共
   振時の周波数に基づいて水分量を算出する手段か
   らなる水分測定装置。