JPH03115838A - 赤外線による水分測定方法 - Google Patents
赤外線による水分測定方法Info
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- JPH03115838A JPH03115838A JP1252136A JP25213689A JPH03115838A JP H03115838 A JPH03115838 A JP H03115838A JP 1252136 A JP1252136 A JP 1252136A JP 25213689 A JP25213689 A JP 25213689A JP H03115838 A JPH03115838 A JP H03115838A
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は粉体、有機被膜、無ｉ被膜等の物質に含有され
る水分含有量を正＆′αに測定することができるように
した赤外線による水分測定方法に関するものである。
る水分含有量を正＆′αに測定することができるように
した赤外線による水分測定方法に関するものである。
〈従来の技術〉
従来より鉄鋼業における石炭、コークス、鉄鉱石などの
原料に含まれる水分の測定あるいは食品、化学、窯業な
どのプロセスにおける水分測定に赤外線を使った水分測
定計が良く利用されている。
原料に含まれる水分の測定あるいは食品、化学、窯業な
どのプロセスにおける水分測定に赤外線を使った水分測
定計が良く利用されている。
中でも１つの吸収波長と２つの比較波長を使う３波長方
式は、水分以外の要因による信号変化を補正できるとこ
ろから良く使われており、またその原理も例えば計測技
術１９５． Ｖｏｌ、 １５． ＮＱ、１１（１９８７
）の第４４〜４９頁所載の「水分センサ」と題する報文
に記載されているように広く知られている。
式は、水分以外の要因による信号変化を補正できるとこ
ろから良く使われており、またその原理も例えば計測技
術１９５． Ｖｏｌ、 １５． ＮＱ、１１（１９８７
）の第４４〜４９頁所載の「水分センサ」と題する報文
に記載されているように広く知られている。
すなわち従来の３波長方式による水分の吸収波長のみの
測定では、物質の表面状態の変化や測定距離の変動が外
乱となって、安定した水分の測定ができない、そこで水
分に吸収される波長の両側に水分に吸収されない波長を
比較波長として選び、これらの波長の光を測定対象物に
あて、乱反射して返ってくる光の反射強度の比率をとる
ことによって補正する。
測定では、物質の表面状態の変化や測定距離の変動が外
乱となって、安定した水分の測定ができない、そこで水
分に吸収される波長の両側に水分に吸収されない波長を
比較波長として選び、これらの波長の光を測定対象物に
あて、乱反射して返ってくる光の反射強度の比率をとる
ことによって補正する。
補正原理を第５図に基づいて説明する。測定対象物質の
水分以外の信号変動量をΔとすると吸収波長λ。の反射
強度Ｓと短波長λ、側の反射強度Ｒ１＋Δに長波長λよ
例の反射強度Ｒ２−Δを加えたものとの反射強度比率は
、下記（１）式のようになる。
水分以外の信号変動量をΔとすると吸収波長λ。の反射
強度Ｓと短波長λ、側の反射強度Ｒ１＋Δに長波長λよ
例の反射強度Ｒ２−Δを加えたものとの反射強度比率は
、下記（１）式のようになる。
Ｓ
（Ｒ，＋Δ） ＋ （Ｒｇ −Δ） Ｌ−
ｔ−ｒｌｆｆｉ・・・−−（１） すなわち（＋）式から明らかなように反射強度比率を用
いると測定対象物質の水分以外の信号変動量Δの影響が
除かれることになる。
ｔ−ｒｌｆｆｉ・・・−−（１） すなわち（＋）式から明らかなように反射強度比率を用
いると測定対象物質の水分以外の信号変動量Δの影響が
除かれることになる。
しかし、この原理が成り立つのは、両側の比較波長λ１
、λ２に吸収波長λ。に対し同じ波長差を持つ比較波長
をとる必要がある。ところが実際に赤外線の検出素子に
より測定を行う場合には、第４図に代表的な赤外線検出
素子ＰｂＳ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｐｂ５ｅ、ＰｂＴｅ
等波長と検出能との関係に基づく感度特性を示している
が、検出素子の感度特性により波長域に制限を生じる。
、λ２に吸収波長λ。に対し同じ波長差を持つ比較波長
をとる必要がある。ところが実際に赤外線の検出素子に
より測定を行う場合には、第４図に代表的な赤外線検出
素子ＰｂＳ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｐｂ５ｅ、ＰｂＴｅ
等波長と検出能との関係に基づく感度特性を示している
が、検出素子の感度特性により波長域に制限を生じる。
このため物質の水分測定に当たっては第６図に示すよう
に水分に対する透過率が小さ（吸収特性の良い波長、通
常１．４３．１．９４． ３ｐｌＩとその前後にとる比
較波長の全てに対し同一の感度を有する検出素子が選択
できることが条件となる。この条件を考慮すると、水分
測定の波長域が制限され、最も水分吸収率の高い３ｐｍ
を吸収波長とする水分測定計を得ることができないとい
う問題点がある。
に水分に対する透過率が小さ（吸収特性の良い波長、通
常１．４３．１．９４． ３ｐｌＩとその前後にとる比
較波長の全てに対し同一の感度を有する検出素子が選択
できることが条件となる。この条件を考慮すると、水分
測定の波長域が制限され、最も水分吸収率の高い３ｐｍ
を吸収波長とする水分測定計を得ることができないとい
う問題点がある。
〈発明が解決しようとする！！！題〉
前記のように従来の赤外線３波長方式では、赤外線検出
素子の感度特性の制約上、吸収波長の両側に比較波長を
とれないか、もしくはとっても検出素子の感度特性の差
が大きいため誤差が大きくなるという欠点がある。
素子の感度特性の制約上、吸収波長の両側に比較波長を
とれないか、もしくはとっても検出素子の感度特性の差
が大きいため誤差が大きくなるという欠点がある。
また特公昭６０−３５０２３号公報には、２つの異なる
吸収波長と１個の比較波長の組を用いて粉体中の水分を
測定する方法が開示されているが、この公報に説明され
ている方法では感度の良い３戸吸収帯を使用できないた
めに感度が十分でなく、特に物質の低含水率領域では実
用に耐えないものであ本発明は前記従来技術の問題点を
解消し、水分吸収波長における信号成分の中で水分以外
の要因による変動量を確実に補正して精度良く物質の水
分を測定することを目的とするものである。
吸収波長と１個の比較波長の組を用いて粉体中の水分を
測定する方法が開示されているが、この公報に説明され
ている方法では感度の良い３戸吸収帯を使用できないた
めに感度が十分でなく、特に物質の低含水率領域では実
用に耐えないものであ本発明は前記従来技術の問題点を
解消し、水分吸収波長における信号成分の中で水分以外
の要因による変動量を確実に補正して精度良く物質の水
分を測定することを目的とするものである。
〈課題を解決するための手段〉
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは
次の通りである。すなわち本発明は、１つの赤外線吸収
波長と２つの赤外線比較波長を用いて物質の水分量を測
定する方法において、前記２つの赤外線比較波長のいず
れもを前記赤外線吸収波長より短波長側もしくは長波長
側にとり、該２つの赤外線比較波長によって得られる信
号を外挿することにより、前記赤外線吸収波長の信号に
含まれる対象物質の水分以外の要因に起因した信号成分
を補正することにより対象物質中の水分量を正確に測定
することを特徴とする赤外線による水分測定方法である
。
次の通りである。すなわち本発明は、１つの赤外線吸収
波長と２つの赤外線比較波長を用いて物質の水分量を測
定する方法において、前記２つの赤外線比較波長のいず
れもを前記赤外線吸収波長より短波長側もしくは長波長
側にとり、該２つの赤外線比較波長によって得られる信
号を外挿することにより、前記赤外線吸収波長の信号に
含まれる対象物質の水分以外の要因に起因した信号成分
を補正することにより対象物質中の水分量を正確に測定
することを特徴とする赤外線による水分測定方法である
。
〈作 用〉
本発明の赤外線による水分測定方法の作用を具体的に説
明する１反射型の赤外線水分計の選択波長と反射信号の
強度との関係を第２図に示している。第２図において、
水吸収波長λ。の信号Ｓには測定物質の水分による吸収
分と、水分以外の要因、例えば測定物質の表面粗さ等に
よる減衰所が含まれている。この水分以外の要因による
影響を補正するため以下のことを行う。
明する１反射型の赤外線水分計の選択波長と反射信号の
強度との関係を第２図に示している。第２図において、
水吸収波長λ。の信号Ｓには測定物質の水分による吸収
分と、水分以外の要因、例えば測定物質の表面粗さ等に
よる減衰所が含まれている。この水分以外の要因による
影響を補正するため以下のことを行う。
吸収波長λ。の短波長側に等波長間隔で比較波長λ１と
λχとをとる。比較波長λ８．λ８における反射信号の
強度は、測定物質の表面性状が一定の場合にはそれぞれ
Ｒｔ、Ｒｔとなるが、測定物質の表面性状等が一定でな
いため水分以外の反射信号の変動量Δがあるので反射信
号の強度はそれぞれＲ７＋２Δ、Ｒｔ＋Δとなる。
λχとをとる。比較波長λ８．λ８における反射信号の
強度は、測定物質の表面性状が一定の場合にはそれぞれ
Ｒｔ、Ｒｔとなるが、測定物質の表面性状等が一定でな
いため水分以外の反射信号の変動量Δがあるので反射信
号の強度はそれぞれＲ７＋２Δ、Ｒｔ＋Δとなる。
従って下記の（２）式により測定信号比として表面性状
が一定の場合の比Ｓ／（Ｒ，−２Ｒ，）と同様になる。
が一定の場合の比Ｓ／（Ｒ，−２Ｒ，）と同様になる。
（Ｒｔ＋２Δ） −２（Ｒ，１−Δ）
一 曲・・・−・（２）
Ｒｔ−２Ｒ。
Ｒｔ−２Ｒ。
かくして、（２）式から明らかなように測定信号比によ
れば測定対象￥ｙＪ質の水分以外の信号変動量Δの影響
を除いた状態で赤外線水分計によって水分が正確に測定
できることになる。
れば測定対象￥ｙＪ質の水分以外の信号変動量Δの影響
を除いた状態で赤外線水分計によって水分が正確に測定
できることになる。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図に本発明の方法に用いる水分計の構成を示すが、水分
針そのものの構成は従来とｔｆ ＆！同じであるが受光
素子４として冷却型ＰｂＳを使し１、吸収波長λ。を最
も水分吸収率の高い３ ｐｍ （！： している。
図に本発明の方法に用いる水分計の構成を示すが、水分
針そのものの構成は従来とｔｆ ＆！同じであるが受光
素子４として冷却型ＰｂＳを使し１、吸収波長λ。を最
も水分吸収率の高い３ ｐｍ （！： している。
第１図において、赤外線光源９の光はレンズ８を通った
後、光量絞り６によって絞られセクタ１０に導かれる。
後、光量絞り６によって絞られセクタ１０に導かれる。
セクタＩＯには吸収波長λ。＝３４の光学フィルタ７ａ
と、３ｐｍより波長の短（１λ１＝１．２ｆａの光学フ
ィルタ７ｂと、Ａｘ −２，１５ｐｍ（Ｄ光学フィルタ
７Ｃがセットされており、セクタ１０が回転すると３４
． １．２１農および２．１５ｎの赤外線が順次、中間
ミラー１で方向を変えられ被測定物質１１に照射される
。
と、３ｐｍより波長の短（１λ１＝１．２ｆａの光学フ
ィルタ７ｂと、Ａｘ −２，１５ｐｍ（Ｄ光学フィルタ
７Ｃがセットされており、セクタ１０が回転すると３４
． １．２１農および２．１５ｎの赤外線が順次、中間
ミラー１で方向を変えられ被測定物質１１に照射される
。
被測定物π１１からの反射光は集光ミラー１２で集光さ
れ、さらに反射ミラー２で反射した後、フィルタ３を通
って冷却型ＰｂＳ受光素子４で光の強度が測定されるこ
とになる。このとき、セクタ１０の回転と同期した信号
処理が行われ、吸収があるλ。＝３−の赤外線検知出力
と吸収のないλ１＝１．２μＩおよびバー２．１５μ履
の赤外線検知出力の値を前記（２）式に与えて測定信号
比を演算し、被測定物質の表面粗さ等に起因する水分以
外の要因による反射信号の変動量Δの影響を受けること
なく正値な水分値を算出するものである。
れ、さらに反射ミラー２で反射した後、フィルタ３を通
って冷却型ＰｂＳ受光素子４で光の強度が測定されるこ
とになる。このとき、セクタ１０の回転と同期した信号
処理が行われ、吸収があるλ。＝３−の赤外線検知出力
と吸収のないλ１＝１．２μＩおよびバー２．１５μ履
の赤外線検知出力の値を前記（２）式に与えて測定信号
比を演算し、被測定物質の表面粗さ等に起因する水分以
外の要因による反射信号の変動量Δの影響を受けること
なく正値な水分値を算出するものである。
前記のように本発明の実施例で水冷型ＰｂＳ受光素子を
用いたのは第４図に示すように受光素子の特性でみると
、冷却型ＰｂＳ受光素子は水分の吸収率の高い３ｐｍの
波長に対し高い感度を持っているからである。しかし３
ｐ鳳より長い波長域になると極度に感度が悪くなるため
、従来例の吸収波長λ、の両側に比較波長を選択する３
波長方式として利用することができないことは明らかで
ある。
用いたのは第４図に示すように受光素子の特性でみると
、冷却型ＰｂＳ受光素子は水分の吸収率の高い３ｐｍの
波長に対し高い感度を持っているからである。しかし３
ｐ鳳より長い波長域になると極度に感度が悪くなるため
、従来例の吸収波長λ、の両側に比較波長を選択する３
波長方式として利用することができないことは明らかで
ある。
しかるに本発明の方法では３ｎより短い側に２つの比較
波長島−１，２μ、ハ＝２．１５ｐｆｉをとれるため、
冷却型ＰｂＳ受光素子の利用が可能になる。このため、
最も水分吸収率の高い吸収波長３μを赤外線水分計に使
えるようになるので、低水分率の対象測定物質の測定に
対して有利となる。
波長島−１，２μ、ハ＝２．１５ｐｆｉをとれるため、
冷却型ＰｂＳ受光素子の利用が可能になる。このため、
最も水分吸収率の高い吸収波長３μを赤外線水分計に使
えるようになるので、低水分率の対象測定物質の測定に
対して有利となる。
第３図に被測定物質の低水分領域における吸収波長とし
て１．９−を用いた従来の場合と、吸収波長として３【
を用いた本発明の場合の出力結果を示している。第３図
から吸収波長３μ−を用いた場合には１．９ｎを用いた
場合に比較して出力が感度よく検出されるので、低水分
？■域において被測定物質の含有水分が正確に測定され
ることが分かる。
て１．９−を用いた従来の場合と、吸収波長として３【
を用いた本発明の場合の出力結果を示している。第３図
から吸収波長３μ−を用いた場合には１．９ｎを用いた
場合に比較して出力が感度よく検出されるので、低水分
？■域において被測定物質の含有水分が正確に測定され
ることが分かる。
なお、前記実施例では２つの赤外比較波長のいずれもが
赤外吸収波長の短波長側にとるものについて説明したが
、適当な受光素子を選択すれば、２つの赤外比較波長の
いずれもが赤外吸収波長の長波側にとっても、同様にし
て、被測定物の水分を正確に測定することができる。
赤外吸収波長の短波長側にとるものについて説明したが
、適当な受光素子を選択すれば、２つの赤外比較波長の
いずれもが赤外吸収波長の長波側にとっても、同様にし
て、被測定物の水分を正確に測定することができる。
〈発明の効果〉
以上、説明したように本発明によれば、被測定物質の表
面粗さ等に起因する水分以外の要因による外乱を的確に
補正して被測定物質の水分を、特に低水分領域において
も正確に測定することができるのでその効果は多大であ
る。
面粗さ等に起因する水分以外の要因による外乱を的確に
補正して被測定物質の水分を、特に低水分領域において
も正確に測定することができるのでその効果は多大であ
る。
第１図は本発明の水分計例の概要図、第２図は本発明の
測定原理の説明図、第３図は水分遣と出力との関係を本
発明例と従来例とを比較して示すグラフ、第４図は波長
と検出能との関係に基づく各種受光素子の感度特性を示
すグラフ、第５図は従来例の測定原理の説明図、第６図
は波長と水分透過率との関係に基づき水分吸収率の高い
波長値を示すグラフである。 ｌ・・・中間ミラー ２・・・反射ミラー３
・・・フィルタ、 ４・・・冷却型ｐｂｓ受光素子、 ５・・・受光ミラー ６・・・光量絞り、７・
・・光学フィルタ、 ８・・・レンズ、９・・・
赤外線光源、 ＩＯ・・・セクタ、 １１・・・被測定物質、 １２・・・集光ミラー
測定原理の説明図、第３図は水分遣と出力との関係を本
発明例と従来例とを比較して示すグラフ、第４図は波長
と検出能との関係に基づく各種受光素子の感度特性を示
すグラフ、第５図は従来例の測定原理の説明図、第６図
は波長と水分透過率との関係に基づき水分吸収率の高い
波長値を示すグラフである。 ｌ・・・中間ミラー ２・・・反射ミラー３
・・・フィルタ、 ４・・・冷却型ｐｂｓ受光素子、 ５・・・受光ミラー ６・・・光量絞り、７・
・・光学フィルタ、 ８・・・レンズ、９・・・
赤外線光源、 ＩＯ・・・セクタ、 １１・・・被測定物質、 １２・・・集光ミラー
Claims (1)
- １つの赤外線吸収波長と２つの赤外線比較波長を用い
て物質の水分量を測定する方法において、前記２つの赤
外線比較波長のいずれもを前記赤外線吸収波長より短波
長側もしくは長波長側にとり、該２つの赤外線比較波長
によって得られる信号を外挿することにより、前記赤外
線吸収波長の信号に含まれる対象物質の水分以外の要因
に起因した信号成分を補正することにより対象物質中の
水分量を正確に測定することを特徴とする赤外線による
水分測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252136A JPH03115838A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 赤外線による水分測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252136A JPH03115838A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 赤外線による水分測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115838A true JPH03115838A (ja) | 1991-05-16 |
Family
ID=17232982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252136A Pending JPH03115838A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 赤外線による水分測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03115838A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406082A (en) * | 1992-04-24 | 1995-04-11 | Thiokol Corporation | Surface inspection and characterization system and process |
| US5541413A (en) * | 1992-04-24 | 1996-07-30 | Thiokol Corporation | Acousto-optic tunable filter-based surface scanning system and process |
| WO1999040412A1 (en) * | 1998-02-06 | 1999-08-12 | Bg Intellectual Property Limited | Method and apparatus to detect the presence of water on a surface |
| US6281500B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-08-28 | Nordson Corporation | Detection and measurement of cold emulsion adhesives applied to a substrate |
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| WO2005052802A1 (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | 認証システム |
| KR101014245B1 (ko) * | 2008-11-11 | 2011-02-16 | 한국표준과학연구원 | 멀티가스필터를 갖는 비분산적외선 검출기를 이용한 다종오염물질 측정장치 및 방법 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP1252136A patent/JPH03115838A/ja active Pending
Cited By (9)
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