JPH0244384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粉粒体等の水分を光学的に測定する水
分測定装置に関するものである。

（従来技術） 水分により強く吸収を受ける波長の光線と水分
による吸収がほとんどない波長の光線とを測定対
象に照射して各反射光の強度を検知することによ
り測定対象中の水分を測定することは例えば特開
昭55−29726号公報に示されるとおり公知である。
このような測定を行なう際には表面状態による測
定誤差を避けるために同一光路上に波長の異なる
測定光を照射する必要があり、このために上記公
報記載のようにモータにより回転されるセクタに
複数の光学フイルタを貼付けたものを照射光の光
路中に設置して照射光の波長を順次変換させるよ
うになつている。ところが、従来のこの種水分測
定装置においてはセクタに設けられた光学フイル
タ窓が光路にさしかかつた時点から光路中心を経
て光路から外れるまでの間に照射光強度が連続的
かつなだらかに変化するので測定対象からの反射
光強度もこれに応じたなだらかな変化を示し、反
射光強度のピークを適確に読み取ることがむずか
しく、高い測定精度を得ることができず、このよ
うな問題は特に反射光強度の小さい高水分含有測
定対象或いは黒色測定対象の測定において顕著で
あつた。

（発明の目的） 本発明はこのような問題点を解決して通常の測
定対象は勿論、高水分含有測定対象或いは黒色測
定対象についても精度の高い測定ができるうえに
測定対象の表面むらによる測定精度低下のほとん
どない水分測定装置を目的として完成されたもの
である。

（発明の構成） 本発明は、測定対象に光線を照射してその反射
光の強度を測定することにより測定対象の水分を
測定する水分測定装置において、照射光路中に透
過波長特性の異なる複数個の光学フイルタを有す
る回転盤と照射光路中の該光学フイルタの透過光
を２つ以上に分割するための短冊状のスリツトを
開孔としたスリツト円板とを一体に回転できるよ
う同軸上に併置するとともに、同一光路中に更に
該スリツトに対応する複数のスリツトを有する固
定式のスリツト板を設け、測定対象への照射光線
を各光学フイルタ毎に３つ以上のピークを持つ断
続光線としたことを特徴とするものである。

（実施例） 次に、本発明を図示の実施例について詳細に説
明すれば、１はケーシング２内の一側方部に適当
数設けられる光源ランプであつて、該光源ランプ
より発する光線は集光レンズ３を通じて反射鏡４
に当り、ここで方向を変えられて測定対象物イに
照射され、該測定対象物イからの照射光は凹面鏡
５で集光されて反射光の強度を検出する光電変換
素子６に入射され、該光電変換素子６により測定
対象物の水分が測定されるようになつており、以
上の構成は従来のこの種水分測定装置と殆んど変
ることはない。７は集光レンズ３と反射鏡４との
間に設けられる光学フイルタ付き回転盤であつ
て、モータ８により毎分3000回転程度で回転する
回転セクタ９とこれに近接して併置されて一体と
してモータ８により回転されるスリツト板１０と
からなり、該回転セクタ９には複数個の光学フイ
ルタ窓１２を配設して該光学フイルタ窓１２に透
過波長特性の異なる光学フイルタを嵌着する。な
お、光学フイルタ窓１２の数は複数個であれば特
に限定されることはないが、第１の実施例では第
２図に示すように同一円周上に４個の円形の光学
フイルタ窓１２を配設してそれらのうちの３個に
透過波長特性がそれぞれ1.9μ、1.8μ、2.1μと異な
る光学フイルタ１３，１４，１５を取付け、残り
の１個は単なる開孔としてある。また、該回転セ
クタ９に近接して併置されてこれと一体に回転す
るスリツト板１０は円板に短冊状のスリツト１６
を多数配設したものであり、各スリツト１６は光
源ランプ１と集光レンズ３とによつて形成される
光束ロの内部に同時に２個のスリツト１６，１６
が位置してこの光束ロを２つに分割することがで
きるような間隔で配置されている。１７は該光学
フイルタ付き回転盤７と前記反射鏡４間に設けら
れた固定式のスリツト板であり、第４図に示され
るようにこのスリツト板１７には前記回転セクタ
９のスリツト１６とスリツト形状およびスリツト
相互間の間隔を同一とする２個のスリツト１８，
１８を設けてある。なお、図中１９は演算処理部
である。

このように構成されたものは、モータ８を駆動
させて光学フイルタ付き回転盤７を回転させれ
ば、第１の実施例では光源ランプ１から照射され
る光線は回転セクタ９の光学フイルタ窓１２が光
束ロを横断するごとに順次光学フイルタ１３，１
４，１５によつて1.9μ、1.8μ、2.1μの波長の照射
光と光学フイルタによる波長選別のなされていな
い照射光に形成されることとなるが、これらの照
射光は該回転セクタ９に近接して併置されている
スリツト板１０のスリツト１６，１６によりそれ
ぞれ２つに分割されることとなるうえ同一光路上
に固定式のスリツト板１０が設けられているの
で、第５図に示されるようにその強度が変化す
る。すなわち、第５図Ａのように光束ロ中に光学
フイルタ付き回転盤７のスリツト１６のうち１つ
のみが位置する瞬間には固定式のスリツト板１７
のスリツト１８と１つのスリツト１６とが瞬間的
に一致するから、第６図に示されるように両スリ
ツト板１０，１７のスリツト１６，１８を透過し
た照射光線強度は小さいピークＡを示し、また、
第５図Ｂのように光束ロ中に光学フイルタ付き回
転盤７の２つのスリツト１６，１６が位置する瞬
間には固定式のスリツト板１７の両方のスリツト
１８，１８が２つのスリツト１６，１６と瞬間的
に一致するから、第６図に示されるように照射光
線強度は大きいピークＢを示す。そして、光学フ
イルタ付き回転盤７が更に回転すると再び１つの
スリツト１６のみが固定式のスリツト板１７のス
リツト１８と瞬間的に一致するから、照射光線強
度は再び小さいピークＣを示し、このような現象
は光学フイルタ付き回転盤７の１回転ごとに４回
ずつ生ずるから、結局は第７図に示すように強度
及び波長の変化する照射光線が得られる。このよ
うにして各波長ごとに強度が３つのピークを持つ
よう変化する照射光線は反射鏡４により下向きに
反射されて微粉炭その他の測定対象物イに照射さ
れ、その表面で反射された反射光は凹面鏡５によ
り集光されて光電変換素子６により電気信号に変
換されたうえ演算処理部１９へ送られる。しかし
て、測定対象からの反射光の強度は周知のように
波長1.9μの光線は水分により強く吸収され、波長
1.8μの光線は水分による吸収は殆んどなく、波長
2.1μの光線は中程度に吸収される等の吸収特性の
差に起因して波長ごとに異なるので、演算処理部
１９では光学フイルタ付き回転盤７の回転と同期
的に反射光の強度を検知し、もつて測定対象物イ
の水分を測定することは従来の装置と同様である
が、実施例の装置では照射光線の強度変化に対応
して反射光の強度も３つのピークＡ、Ｂ、Ｃを持
つこととなるので、これらの各波長ごとの３つの
ピーク値は電気的に明確に検知することができる
うえに第７図に示すように各波長ごとの１番目の
ピークλ1a−λ2a−λ3a−λ4aの組合せと２番目の
ピークλ1b−λ2b−λ3b−λ4bの組合せ及び３番目
のピークλ1c−λ2c−λ3c−λ4cの組合せにより光
学フイルタ付き回転盤７が１回転するごとに上記
の各組について独立した３回の測定が行なつてい
ることとなるため、測定対象の粒度の違いや表面
の凹凸等の表面むらによる測定精度の低下が防止
でき、このため極めて高い測定精度を得ることが
できる。なお、実験結果によれば微粉炭のような
黒色測定対象の測定誤差は従来では±10％フルス
ケール程度であつたが、本実施例の装置によれば
０〜20％の水分範囲において乾燥法により検定し
た値と±0.5％フルスケールの誤差が認められた
のみであつた。

次に、第１図に示した装置と同様の装置であつ
て、回転セクタ９の４つの光学フイルタ窓１２の
うち３個に透過波長特性がそれぞれ1.4μ、1.8μ、
2.1μの光学フイルタを取付ける一方、該回転セク
タ９に併置されたスリツト板１０のスリツト１６
と固定式のスリツト板１７のスリツト１８として
光束ロを３分割する間隔のものとした第２の実施
例では、光学フイルタ付き回転盤７をモータ８に
より毎分1500回転の速度で回転させつつ70〜90％
の水分を含む下水汚泥の脱水ケーキを測定対象物
イとして水分測定を行なつたところ、第８図及び
第９図に示されるように照射光線は５つのピーク
を持つよう強度が変化することとなり、各波長ご
とのピーク値を演算することにより高水分含有測
定対象についても高い精度の水分測定ができた。
すなわち、この種測定対象については従来±15％
フルスケールの精度しか得られなかつたが、この
実施例では±１％フルスケールの測定精度が得ら
れた。

さらに、前記第１図に示した装置と同様の装置
であつて、スリツト板１０を第１０図に示される
ように２個ずつのスリツト１６，１６が４組設け
られたものとするとともに回転セクタ９の光学フ
イルタ窓１２には第１１図のように中心線の左右
が異なる透過波長特性を持つ光学フイルタ１３，
１４，１５を嵌着することにより隣接するスリツ
ト１６，１６に対応して異なる波長の照射光線が
得られるように、光学フイルタ１３を左右がそれ
ぞれ1.44μと1.46μの透過波長特性を持つものとす
るとともに光学フイルタ１４を1.7μと1.8μ、光学
フイルタ１５を2.2μと2.25μの透過波長特性を持
つものとしておき、この光学フイルタ付き回転盤
７を毎分1500回転の速度で回転させつつ70〜90％
の高水分を含有する下水汚泥の脱水ケーキ水分測
定を行なつた第３の実施例では照射光線の強度は
第１２図のように変化して明確な複数のピークが
現れることは第１および第２の実施例と同様であ
つたが、例えば光学フイルタ１３による左側のピ
ークは波長が1.44μの光線によるものであり、中
央のピークは波長が1.44μと1.46μの２種類の光線
が混合したものであり、右側のピークは波長が
1.46μの光線によるものであるというように、各
ピークごとに波長が変化するので、第３の実施例
によれば光学フイルタ付き回転盤７が１回転する
ごとに波長の異なるλ5−λ7−λ9−λ11、λ5＋６
−λ7＋８−λ9＋10−λ11＋12、λ6−λ8−λ10−
λ12という３種類の組合せによる独立した３回の
測定を行なうことができ、測定対象の表面むらに
よる測定精度の低下を防止してより高精度の測定
ができることとなり、従来の装置によるときは測
定対象の表面に±５mm以内の凹凸があるとき、測
定誤差を±17％フルスケール以下に押えることは
困難であつたが、この実施例によれば測定対象の
表面に±10mm程度の凹凸があつても測定誤差は±
0.8％フルスケールに過ぎなかつた。

なお、第１図に示した実施例では光学フイルタ
付き回転盤７を回転セクタ９とこれに併置される
スリツト板１０とによりなるものとしたが、回転
セクタ９の光学フイルタ窓１２をスリツト状とす
れば、スリツト板１０を省略することができ、ま
た、スリツト板１０に光学フイルタを直接取付け
るようにすれば回転セクタ９を省略することがで
きる。

（発明の効果） 本発明は前記説明から明らかなように、照射光
路中に光束を２以上に分割できる間隔で配設され
た多数のスリツトを備えた光学フイルタ付き回転
盤とこのスリツトに対応する複数のスリツトを有
する固定式のスリツト板とを設け、これらの両ス
リツトにより照射光線の強度を複数のピークを持
つよう変化させるようにしたので、反射光の強度
にも明確なピークが現われることとなつてこれを
確実に検出することができ、従つて、従来の照射
光強度が連続的かつなだらかに変化する水分検出
装置に比較してはるかに優れた測定精度を得るこ
とができ、特に黒色測定対象や高水分含有測定対
象についての測定精度の向上は著しい。しかも、
この光学フイルタ付き回転盤には透過波長特性の
異なる複数の光学フイルタが取付けられているの
で、光学フイルタ付き回転盤が１回転する間に異
なる波長の反射光について複数のピークを検出す
ることができ、各ピークを組合せることにより複
数回の独立した測定を行なうことができる。

従つて、本発明は測定対象の表面むらによる測
定精度の低下を防止して高い測定精度を得ること
ができる水分測定装置として業界の発展に寄与す
るところ極めて大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部切欠側面
図、第２図は回転セクタの実施例を示す正面図、
第３図は回転セクタに併置されるスリツト板の実
施例を示す正面図、第４図は固定式のスリツト板
の実施例を示す正面図、第５図は第１の実施例に
おける光束と両スリツトとの関係の説明図、第６
図は第５図に対応させて描いた照射光線強度の変
化を示すグラフ、第７図は第１の実施例における
光学フイルタ付き回転盤が１回転する間に生ずる
照射光線強度の変化を示すグラフ、第８図は第２
の実施例における光束と両スリツトとの関係の説
明図、第９図は第８図に対応させて描いた照射光
線強度の変化を示すグラフ、第１０図は回転セク
タに併置されるスリツト板の他の実施例を示す正
面図、第１１図は回転セクタの他の実施例を示す
正面図、第１２図は第３の実施例における光学フ
イルタ付き回転盤が１回転する間に生ずる照射光
線強度の変化を示すグラフである。 １：光源ランプ、７：光学フイルタ付き回転
盤、９：回転セクタ、１０：スリツト板、１３，
１４，１５：光学フイルタ、１６：スリツト、１
７：固定式のスリツト板、１８：スリツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定対象に光線を照射してその反射光の強度
   を測定することにより測定対象の水分を測定する
   水分測定装置において、照射光路中に透過波長特
   性の異なる複数個の光学フイルタを有する回転盤
   と照射光路中の該光学フイルタの透過光を２つ以
   上に分割するための短冊状のスリツトを開孔とし
   たスリツト円板とを一体に回転できるよう同軸上
   に併置するとともに、同一光路中に更に該スリツ
   トに対応する複数のスリツトを有する固定式のス
   リツト板を設け、測定対象への照射光線を各光学
   フイルタ毎に３つ以上のピークを持つ断続光線と
   したことを特徴とする水分測定装置。 ２ 光学フイルタを回転盤の半径方向の中心線に
   より分割し、各部分にそれぞれ異なる透過波長特
   性を持たせた特許請求の範囲第１項記載の水分測
   定装置。 ３ 光学フイルタ付き回転盤のスリツト形状およ
   びスリツト相互間の間隔を固定式のスリツト板の
   スリツト形状およびスリツト相互間の間隔と同一
   とした特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   水分測定装置。 ４ 光学フイルタ付き回転盤を透過波長特性の異
   なる複数個の光学フイルタが配設された回転セク
   タと該回転セクタに近接して併置されて一体に回
   転されるスリツト板よりなるものとした特許請求
   の範囲第１項または第２項または第３項記載の水
   分測定装置。