JPH0352016B2 - - Google Patents
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- JPH0352016B2 JPH0352016B2 JP61265402A JP26540286A JPH0352016B2 JP H0352016 B2 JPH0352016 B2 JP H0352016B2 JP 61265402 A JP61265402 A JP 61265402A JP 26540286 A JP26540286 A JP 26540286A JP H0352016 B2 JPH0352016 B2 JP H0352016B2
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- microstrip
- phase
- reflection coefficient
- ash
- signal
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/04—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
- G01R27/06—Measuring reflection coefficients; Measuring standing-wave ratio
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
- G01R27/2635—Sample holders, electrodes or excitation arrangements, e.g. sensors or measuring cells
- G01R27/2658—Cavities, resonators, free space arrangements, reflexion or interference arrangements
- G01R27/2664—Transmission line, wave guide (closed or open-ended) or strip - or microstrip line arrangements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はどんな種類のヒータからでも来る灰の
中の不燃焼石炭含有量を測定する方法及び装置に
関する。かかる測定が依然として実験条件の下に
ある構造を有するヒータを試験するときに特に役
立つのは、それがヒータ効率に明らかに相関され
るからである。
中の不燃焼石炭含有量を測定する方法及び装置に
関する。かかる測定が依然として実験条件の下に
ある構造を有するヒータを試験するときに特に役
立つのは、それがヒータ効率に明らかに相関され
るからである。
灰の中の不燃焼石炭の含有量を測定する唯一の
知られている方法は、灰自体の化学分析を行うこ
とである。この方法がしばしば不適当であるの
は、大部分な場合にパラメータが実時間で知られ
なければならないからである。他方では、極めて
しばしば、前記パラメータの知識は化学分析法に
より達し得るような高精度を要求されない。
知られている方法は、灰自体の化学分析を行うこ
とである。この方法がしばしば不適当であるの
は、大部分な場合にパラメータが実時間で知られ
なければならないからである。他方では、極めて
しばしば、前記パラメータの知識は化学分析法に
より達し得るような高精度を要求されない。
いずれにせよ、誘電材料の比誘電率は材料中の
誘電性粒子の含有量の関数であり、すなわち導電
性粒子の濃度が高いほど、材料の比誘電率が高く
なるが、いずれもその実数部分と虚数部分に関す
るかぎりそう言える。
誘電性粒子の含有量の関数であり、すなわち導電
性粒子の濃度が高いほど、材料の比誘電率が高く
なるが、いずれもその実数部分と虚数部分に関す
るかぎりそう言える。
特に不燃焼石炭のない石炭灰は事実上完全誘電
材料の特徴を備え、すなわち比誘電率の虚数部分
の極めて低い値を示す。
材料の特徴を備え、すなわち比誘電率の虚数部分
の極めて低い値を示す。
これに反して、不燃料石炭は事実上ゼロ以外の
導電率を有する。したがつて、灰の中の不燃焼石
炭がある場合、比誘電率が増加するほど、不燃焼
濃度が大きくなる。この増加は比誘電率の実数部
分にも虚数部分にも影響を及ぼし、かくして現象
の完全な評価を得るように、下記において比誘電
率のモジユラス（絶対値）について言及される
が、ただし反対を勧める場合を除く。
導電率を有する。したがつて、灰の中の不燃焼石
炭がある場合、比誘電率が増加するほど、不燃焼
濃度が大きくなる。この増加は比誘電率の実数部
分にも虚数部分にも影響を及ぼし、かくして現象
の完全な評価を得るように、下記において比誘電
率のモジユラス（絶対値）について言及される
が、ただし反対を勧める場合を除く。
本技術知識は、灰の中の不燃焼石炭の濃度と灰
自体の比誘電率との間に二義的な類似が存在する
ことを教える。かかる二義的な類似を分析的に明
確にする目的での本問題の理論研究は不要であ
る。必要なのは、例えば化学分析により測定され
た既知の不燃焼濃度を特徴とする灰の数個のサン
プルから容易に得られる校正曲線だけである。
自体の比誘電率との間に二義的な類似が存在する
ことを教える。かかる二義的な類似を分析的に明
確にする目的での本問題の理論研究は不要であ
る。必要なのは、例えば化学分析により測定され
た既知の不燃焼濃度を特徴とする灰の数個のサン
プルから容易に得られる校正曲線だけである。
校正曲線が知られると、技術的な問題点はいか
に迅速・容易な方法で灰の比誘電率を測定するか
にある。残念ながら、これまでに提案された方法
および装置は明確な形状のサンプルの使用を意味
し、また比較的高い損失を持つ材料の特徴づけに
も不向きである。
に迅速・容易な方法で灰の比誘電率を測定するか
にある。残念ながら、これまでに提案された方法
および装置は明確な形状のサンプルの使用を意味
し、また比較的高い損失を持つ材料の特徴づけに
も不向きである。
本発明の目的は、燃焼ヒータからの灰に含まれ
る不燃焼石炭の含有量を灰の比誘電率の測定によ
り測定する装置および方法を提供することであ
る。
る不燃焼石炭の含有量を灰の比誘電率の測定によ
り測定する装置および方法を提供することであ
る。
本発明のもう１つの目的は、安価でかつどんな
特別の訓練もなしに容易に操作し得る上述の形の
装置を提供することである。
特別の訓練もなしに容易に操作し得る上述の形の
装置を提供することである。
本発明によれば、燃焼ヒータからの灰に含まれ
る不燃焼石炭の含有量を前記灰の比誘電率の測定
により、測定する装置であつて、短絡されたマイ
クロストリツプと、前記灰を前記マイクロストリ
ツプと接触させておくための前記マイクロストリ
ツプと組み合わされた容器手段と、マイクロ波を
前記マイクロストリツプに供給し、かつ、基準信
号を提供するマイクロ波発生手段と、前記マイク
ロストリツプからの反射信号を抽出する手段と、
ミキサ及び電圧計を含み、前記基準信号と前記マ
イクロストリツプからの前記反射信号との間の位
相変位を検出する手段と、前記マイクロストリツ
プに接続されて、反射係数の絶対値を提供する電
力測定手段と、前記基準信号と前記反射信号との
間の位相を変えることにより前記位相変位を変え
る制御手段と、を有し、前記制御手段は零検出法
によつて前記信号間の位相変位を測定し、もつ
て、比誘電率の値が反射係数の絶対値と、前記位
相変位の関数である、前記反射係数の位相と、か
ら得られることを特徴とする測定装置が提供され
る。
る不燃焼石炭の含有量を前記灰の比誘電率の測定
により、測定する装置であつて、短絡されたマイ
クロストリツプと、前記灰を前記マイクロストリ
ツプと接触させておくための前記マイクロストリ
ツプと組み合わされた容器手段と、マイクロ波を
前記マイクロストリツプに供給し、かつ、基準信
号を提供するマイクロ波発生手段と、前記マイク
ロストリツプからの反射信号を抽出する手段と、
ミキサ及び電圧計を含み、前記基準信号と前記マ
イクロストリツプからの前記反射信号との間の位
相変位を検出する手段と、前記マイクロストリツ
プに接続されて、反射係数の絶対値を提供する電
力測定手段と、前記基準信号と前記反射信号との
間の位相を変えることにより前記位相変位を変え
る制御手段と、を有し、前記制御手段は零検出法
によつて前記信号間の位相変位を測定し、もつ
て、比誘電率の値が反射係数の絶対値と、前記位
相変位の関数である、前記反射係数の位相と、か
ら得られることを特徴とする測定装置が提供され
る。
本発明によれば、さらに、燃焼ヒータからの灰
に含まれる不燃焼石炭の含有量を測定する方法で
あつて、反射信号であつて、反射信号の反射係数
と比誘電率との間の関数を数値的に明らかにする
段階と、マイクロストリツプの出力の大きさから
前記反射係数のモジユラスを得る段階と、校正済
の移相器を作動して前記反射係数の位相を得る段
階と、を含むことを特徴とする前記測定方法が提
供される。
に含まれる不燃焼石炭の含有量を測定する方法で
あつて、反射信号であつて、反射信号の反射係数
と比誘電率との間の関数を数値的に明らかにする
段階と、マイクロストリツプの出力の大きさから
前記反射係数のモジユラスを得る段階と、校正済
の移相器を作動して前記反射係数の位相を得る段
階と、を含むことを特徴とする前記測定方法が提
供される。
本発明を実施する１つの方法を、唯一の特定な
実施様態を例示する図面に関して以下に詳しく説
明する。
実施様態を例示する図面に関して以下に詳しく説
明する。
本発明による装置の作動原理をより良く理解す
るように、高周波信号を送信するマイクロストリ
ツプのまわりの若干の素子を説明する必要があ
る。
るように、高周波信号を送信するマイクロストリ
ツプのまわりの若干の素子を説明する必要があ
る。
マイクロストリツプは幅Ｗの導電材料のストリ
ツプであり、比誘電率ε1および厚さd′の基板によ
つてＷより約10倍大きい幅の導電面によつて分離
されている。
ツプであり、比誘電率ε1および厚さd′の基板によ
つてＷより約10倍大きい幅の導電面によつて分離
されている。
基板は完全な誘電材料で構成されているので、
その比誘電率は実数である。高さがｄで、幅が導
電面の幅に等しく（またはそれより大きく）、比
誘電率がε2である誘電材料のサンプルがマイクロ
ストリツプの上に置かれると、マイクロストリツ
プは「ロード」されたと言われる。ローデイング
材料は一般に０以外の導電率を有するので、これ
は一般に複素数である。ロードされたマイクロス
トリツプの特性インピーダンスは下記の式によつ
て与えられる Z0＝１／cπε0√0 (1) ただし ｃ＝自由空間の光速 ε0＝真空中の比誘電率。
その比誘電率は実数である。高さがｄで、幅が導
電面の幅に等しく（またはそれより大きく）、比
誘電率がε2である誘電材料のサンプルがマイクロ
ストリツプの上に置かれると、マイクロストリツ
プは「ロード」されたと言われる。ローデイング
材料は一般に０以外の導電率を有するので、これ
は一般に複素数である。ロードされたマイクロス
トリツプの特性インピーダンスは下記の式によつ
て与えられる Z0＝１／cπε0√0 (1) ただし ｃ＝自由空間の光速 ε0＝真空中の比誘電率。
および
0＝、ただしε〜2＝ε1＝１のとき (3)
一般に〜はε〜2が複素数であれば複素数であり、
逆に0は必ず実数であることを指摘しなければ
ならない。
逆に0は必ず実数であることを指摘しなければ
ならない。
いま第１図から、マイクロストリツプ１０は短
絡されかつ長さl0だけ容器９の中に置かれた材料
でロードされている。材料１１は特性比誘電率ε2
を有する。この場合、第１図の部分Ａ−Ａの入力
インピーダンスは下記の式によつて与えられる Ｚ〜io＝ JＺ〜0・tgβ・l0 (4) ただしＺ〜0はロードされたマイクロストリツプ
の特性インピーダンスであり、また β〜＝２／λ√e (5) λは自由空間における波長であり、また ε〜e＝0／ (6) 知られているように、部分Ａ−Ａの反射係数Г〜は
下記の式で与えられる Г〜＝Zio−ZA／Zio＋ZA (7) ただしZAはロードされていないマイクロスト
リツプの特性インピーダンスである。
絡されかつ長さl0だけ容器９の中に置かれた材料
でロードされている。材料１１は特性比誘電率ε2
を有する。この場合、第１図の部分Ａ−Ａの入力
インピーダンスは下記の式によつて与えられる Ｚ〜io＝ JＺ〜0・tgβ・l0 (4) ただしＺ〜0はロードされたマイクロストリツプ
の特性インピーダンスであり、また β〜＝２／λ√e (5) λは自由空間における波長であり、また ε〜e＝0／ (6) 知られているように、部分Ａ−Ａの反射係数Г〜は
下記の式で与えられる Г〜＝Zio−ZA／Zio＋ZA (7) ただしZAはロードされていないマイクロスト
リツプの特性インピーダンスである。
下記のように置くと
ρ＝１／ν／２ (8)
次の式が得られる
この式は、Γ〜がローデイング材料の比誘電率ε2
に左右されるほか、および0を通して下記の
パラメータにも左右されることを示す ｗ＝マイクロストリツプの直線長さ、 d′＝基板の高さ、 ε1＝基板の比誘電率、 ｄ＝ローデイング材料の高さ。
に左右されるほか、および0を通して下記の
パラメータにも左右されることを示す ｗ＝マイクロストリツプの直線長さ、 d′＝基板の高さ、 ε1＝基板の比誘電率、 ｄ＝ローデイング材料の高さ。
最初の３つのパラメータは使用されるマイクロ
ストリツプの形に左右され、したがつて既知であ
り、第４のパラメータはマイクロストリツプの上
に置かれたサンプルの高さに左右される。
ストリツプの形に左右され、したがつて既知であ
り、第４のパラメータはマイクロストリツプの上
に置かれたサンプルの高さに左右される。
サンプルの高さｄが一定の最小値よりも大きけ
れば、反射係数Г〜はもはや前記パラメータに左右
されないことが容易に理解される。反射係数がこ
のパラメータから独立するようになるためには、
最小ｄ値よりも大きい高さの材料サンプルを使用
するだけで十分である。
れば、反射係数Г〜はもはや前記パラメータに左右
されないことが容易に理解される。反射係数がこ
のパラメータから独立するようになるためには、
最小ｄ値よりも大きい高さの材料サンプルを使用
するだけで十分である。
例えば、特性インピーダンス50Ωのポリガイド
（POLIGUIDE）として知られる形のマイクロス
トリツプを使用すると、マイクロストリツプの物
理パラメータは下記の通りである。
（POLIGUIDE）として知られる形のマイクロス
トリツプを使用すると、マイクロストリツプの物
理パラメータは下記の通りである。
d′＝1.6mm
ｗ＝4.8mm
ε1＝2.32
第４パラメータについては、ｄの最小値（d1）
が約7.5cmであることが判明している。
が約7.5cmであることが判明している。
反射係数Г〜に影響する最後のパラメータはl0で
あり、このパラメータは明確に直接測定すること
ができる。かくて第１回に見られる通り、マイク
ロストリツプ１０にはプレキシグラスで作られた
適当な容器が固定され、すなわち試験すべき材料
はl0に等しい長さで置かれている。
あり、このパラメータは明確に直接測定すること
ができる。かくて第１回に見られる通り、マイク
ロストリツプ１０にはプレキシグラスで作られた
適当な容器が固定され、すなわち試験すべき材料
はl0に等しい長さで置かれている。
マイクロ波発生装置１は、２つの全く同位相の
信号によつて構成される出力を持つ電力分割器２
にマイクロ波を供給する。第１信号はミクサ３に
直接送られ、この信号は次にV3で表示される。
第２信号はサーキユレータ５に送られ、それによ
つてマイクロストリツプ１０に送られるが、この
マイクロストリツプ１０は短絡されると第２信号
をサーキユレータ５に送り返す。さらにサーキユ
レータ５は、移相器６および７（V4）を介して
ミクサ３に信号を送り返す。ミクサの出力はゼロ
検出器４、この場合は電圧計に供給される。電力
測定装置８、この場合は電力計もマイクロストリ
ツプ１０に組合わされる。
信号によつて構成される出力を持つ電力分割器２
にマイクロ波を供給する。第１信号はミクサ３に
直接送られ、この信号は次にV3で表示される。
第２信号はサーキユレータ５に送られ、それによ
つてマイクロストリツプ１０に送られるが、この
マイクロストリツプ１０は短絡されると第２信号
をサーキユレータ５に送り返す。さらにサーキユ
レータ５は、移相器６および７（V4）を介して
ミクサ３に信号を送り返す。ミクサの出力はゼロ
検出器４、この場合は電圧計に供給される。電力
測定装置８、この場合は電力計もマイクロストリ
ツプ１０に組合わされる。
反射係数のモジユラスは即時に測定され、いず
れの場合も、すなわちマイクロストリツプがロー
ドされる（電力値がP2に等しい）ときも、マイ
クロストリツプがロードされない（P1）ときも、
電力計８によつてマイクロストリツプ１０からの
出力を測定するだけで済む。反射係数のモジユラ
スは下記の式で与えられる 上記から、第１図の部分Ａ−Ａにおける反射係
数の位相を測定するだけで済むことが分かる。
れの場合も、すなわちマイクロストリツプがロー
ドされる（電力値がP2に等しい）ときも、マイ
クロストリツプがロードされない（P1）ときも、
電力計８によつてマイクロストリツプ１０からの
出力を測定するだけで済む。反射係数のモジユラ
スは下記の式で与えられる 上記から、第１図の部分Ａ−Ａにおける反射係
数の位相を測定するだけで済むことが分かる。
部分Ａ−Ａに対応してマイクロストリツプに入
る信号、すなわち、波形をV+で示し、同じ部分
から戻る信号、すなわち波形をV-で示すと、反
射係数の位相は２つの信号間の位相角、すなわち
下記の通りである ∠Г〜＝∠V-／V+ （11） ミクサ３は、その入力端の信号V3およびV4が
直角位相であり、すなわち90°位相はずれである
とき、ゼロに等しい出力電圧を供給することを考
慮しなければならない。したがつて、これらの信
号がゼロ検出器４によつて90°位相はずれにされ
るときおよび線路遅延が校正されていない移相器
６を作動させて変えられるときを制御するのは容
易である。マイクロストリツプが初めにロードさ
れていないものとし、かつ信号V3およびV4を直
角位相に置き、ゼロ検出器４でこの作動を制御す
ることによつて、信号の状況は位相によつて第２
図にグラフで示されるようなものである。角は
ロードされていないマイクロストリツプの反射係
数の位相であり、理論的に容易に算出される。実
際に、この角は下記の式で与えられる ＝π−2βl0 （12） ただし β＝2π／λ√e （13） また εe＝l0／ （14） ロードされた材料が空気であり、すなわちマイ
クロストリツプがロードされていないときは整
数である（第(2)式）。この場合もまたρ＝l0／
λ／２と置き、第（12）式に代入すると、下記と
式が得られる いろいろなパラメータの前に定められた値によ
つて、それは次のようになる I0＝0.594311 ＝0.302328 いまマイクロストリツプがロードされると、第
１図に略示される通り、長さl0のサンプルでは、
信号V-は信号V+に関してさらに角θだけ遅延さ
れ、V4はV3に関して同じ角だけ遅延される。
る信号、すなわち、波形をV+で示し、同じ部分
から戻る信号、すなわち波形をV-で示すと、反
射係数の位相は２つの信号間の位相角、すなわち
下記の通りである ∠Г〜＝∠V-／V+ （11） ミクサ３は、その入力端の信号V3およびV4が
直角位相であり、すなわち90°位相はずれである
とき、ゼロに等しい出力電圧を供給することを考
慮しなければならない。したがつて、これらの信
号がゼロ検出器４によつて90°位相はずれにされ
るときおよび線路遅延が校正されていない移相器
６を作動させて変えられるときを制御するのは容
易である。マイクロストリツプが初めにロードさ
れていないものとし、かつ信号V3およびV4を直
角位相に置き、ゼロ検出器４でこの作動を制御す
ることによつて、信号の状況は位相によつて第２
図にグラフで示されるようなものである。角は
ロードされていないマイクロストリツプの反射係
数の位相であり、理論的に容易に算出される。実
際に、この角は下記の式で与えられる ＝π−2βl0 （12） ただし β＝2π／λ√e （13） また εe＝l0／ （14） ロードされた材料が空気であり、すなわちマイ
クロストリツプがロードされていないときは整
数である（第(2)式）。この場合もまたρ＝l0／
λ／２と置き、第（12）式に代入すると、下記と
式が得られる いろいろなパラメータの前に定められた値によ
つて、それは次のようになる I0＝0.594311 ＝0.302328 いまマイクロストリツプがロードされると、第
１図に略示される通り、長さl0のサンプルでは、
信号V-は信号V+に関してさらに角θだけ遅延さ
れ、V4はV3に関して同じ角だけ遅延される。
実際の位相状況は第３図に示され、その角γ＝
＋θはロードされたマイクロストリツプの部分
Ａ−Ａに対応する反射係数の位相である。角が
知られているので、角θを測定するだけでよい。
V3に関するV4の遅延により、ミクサ３の出力は
いま不平衡となる。これはゼロ検出器４によつて
視覚化される。角θの測定は校正済の移相器７に
よつて行われる。実際に、後者によつてミクサ３
の出力は再びゼロにセツトされ、これは位相ベク
トルV4が角θの少し先にあることを意味する。
したがつて、このパラメータは校正済の移相器７
から直接読み出される。ゼロ・セツテイングは信
号V4の可能な振幅変化に左右されないことを指
摘しなければならない。第１図に略示された装置
は明らかにマイクロ波の範囲内で作動し、すなわ
ち1GHzより大きな周波数を持つている。正しい
周波数の選択は、どうしても下記の考慮によつて
影響される： −周波数値はマイクロストリツプ形の伝送線の使
用と両立しなければならない。
＋θはロードされたマイクロストリツプの部分
Ａ−Ａに対応する反射係数の位相である。角が
知られているので、角θを測定するだけでよい。
V3に関するV4の遅延により、ミクサ３の出力は
いま不平衡となる。これはゼロ検出器４によつて
視覚化される。角θの測定は校正済の移相器７に
よつて行われる。実際に、後者によつてミクサ３
の出力は再びゼロにセツトされ、これは位相ベク
トルV4が角θの少し先にあることを意味する。
したがつて、このパラメータは校正済の移相器７
から直接読み出される。ゼロ・セツテイングは信
号V4の可能な振幅変化に左右されないことを指
摘しなければならない。第１図に略示された装置
は明らかにマイクロ波の範囲内で作動し、すなわ
ち1GHzより大きな周波数を持つている。正しい
周波数の選択は、どうしても下記の考慮によつて
影響される： −周波数値はマイクロストリツプ形の伝送線の使
用と両立しなければならない。
−この値はコンパクトで発見が容易な電子部品を
利用できる範囲内にあることが望ましい。
利用できる範囲内にあることが望ましい。
−この値は角θの測定についてどんなあいまいさ
も避けるために、下記のようでなければならな
い ρ＝2l0／λ＜0.8。
も避けるために、下記のようでなければならな
い ρ＝2l0／λ＜0.8。
いろいろな要求を釣り合わせる最適の値は約
2GHzである。
2GHzである。
試験材料が燃焼ヒータから来る灰である特定の
場合には、位相および反射係数のモジユラスが測
定されると、比誘電率を算出することができ、さ
らに前もつて用意された校正曲線によつて、灰の
中にある不燃焼石炭の量を知ることができる。
場合には、位相および反射係数のモジユラスが測
定されると、比誘電率を算出することができ、さ
らに前もつて用意された校正曲線によつて、灰の
中にある不燃焼石炭の量を知ることができる。
認められると思うが、本発明により、比誘電率
の値は特定の形状または量のサンプルを使用する
必要のない安価な装置によつて求められる。さら
に試験すべき材料がない場合の初期のゼロ・セツ
テイングによつて、理論的に考えられる測定から
実際の装置のどんなかたちによつても影響されな
い測定が得られる。
の値は特定の形状または量のサンプルを使用する
必要のない安価な装置によつて求められる。さら
に試験すべき材料がない場合の初期のゼロ・セツ
テイングによつて、理論的に考えられる測定から
実際の装置のどんなかたちによつても影響されな
い測定が得られる。
第１図は本発明による装置の概略図、第２図は
第１図に示される信号V3とV4との位相比、およ
びマイクロストリツプがロードされていないとき
第１図の部分Ａ−Ａに対応してマイクロストリツ
プ内で検出し得る信号V+とV-との位相比を示す
図、第３図はマイクロストリツプされるとき第２
図の同じ信号を示す図である。 符号の説明：１……マイクロ波発生装置；２…
…第１回路；３，４……位相変位検出装置；５…
…サーキユレータ；６，７……位相器；８……電
力計；９……容器；１０……マイクロストツプ；
１１……材料。
第１図に示される信号V3とV4との位相比、およ
びマイクロストリツプがロードされていないとき
第１図の部分Ａ−Ａに対応してマイクロストリツ
プ内で検出し得る信号V+とV-との位相比を示す
図、第３図はマイクロストリツプされるとき第２
図の同じ信号を示す図である。 符号の説明：１……マイクロ波発生装置；２…
…第１回路；３，４……位相変位検出装置；５…
…サーキユレータ；６，７……位相器；８……電
力計；９……容器；１０……マイクロストツプ；
１１……材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃焼ヒータからの灰に含まれる不燃焼石炭の
含有量を前記灰の比誘電率の測定により測定する
装置であつて、 短絡されたマイクロストリツプ１０と、前記灰
１１を前記マイクロストリツプと接触させておく
ため前記マイクロストリツプと組み合わされた容
器手段９と、 マイクロ波を前記マイクロストリツプ１０に供
給し、かつ、基準信号V3を提供するマイクロ波
発生手段１と、 前記マイクロストリツプ１０からの反射信号
V4を抽出する手段５と、 ミキサ３及び電圧計４を含み、前記基準信号
V3と前記マイクロストリツプ１０からの前記反
射信号V4との間の位相変位を検出する手段３，
４と、 前記マイクロストリツプに接続されて、反射係
数の絶対値を提供する電力測定手段８と、 前記基準信号V3と前記反射信号V4との間の位
相を変えることにより前記位相変位を変える制御
手段６，７と、 を有し、前記制御手段６，７は零検出法によつて
前記信号間の位相変位を測定し、もつて、比誘電
率の値が反射係数の絶対値と、前記位相変位の関
数である、前記反射係数の位相と、から得られる
ことを特徴とする測定装置。 ２ 前記容器手段９は前記マイクロストリツプ１
０に垂直な側面を有し、前記側面の長さは値d1よ
りも大きく、前記値d1は前記灰および前記マイク
ロストリツプの関数である、ことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載による装置。 ３ 基準信号と反射信号との間の位相変位を検出
する前記手段は、前記信号が直角位相にあるとき
前記両信号を入力としかつゼロに等しい電圧信号
を出力として持つミクサ３と、前記電圧信号を検
出する電圧計４と、を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項記載による装置。 ４ 前記制御手段は、ロードされていない条件下
のマイクロストリツプによつて反射された信号を
前記基準信号に関して90°位相変位させる第１移
相器６と、ロードされた条件下のマイクロストリ
ツプによつて反射された信号を前記基準信号に関
して90°位相変位させる校正済みの第２移相器７
と、を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第３項のどれでも１つの項記載による装
置。 ５ 前記抽出手段５はサーキユレータを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項の
任意の項記載の装置。 ６ 燃焼ヒータからの灰に含まれる不燃焼石炭の
含有量を、前記灰の比誘電率を測定することによ
り測定する方法であつて、前記灰はマイクロ波発
生手段１に組み合わされた短絡マイクロストリツ
プ１０をロードし、前記マイクロ波発生手段１は
基準信号V3を提供し、かつ、前記マイクロスト
リツプから反射信号V4が発生するよう該マイク
ロストリツプにマイクロ波を供給し、前記灰内の
不燃焼石炭の含有量は該灰の比誘電率の既知の関
数から知られる前記含有量測定方法は、 前記反射信号の反射係数Γ〜と前記比誘電率との
間の関数を明確にする段階と、 前記マイクロストリツプが前記材料でロードさ
れているときおよびそれがロードされていないと
きにそれぞれ、マイクロストリツプからの出力を
測定することによつて前記反射係数の絶対値を得
る段階であり、前記絶対値は によつて与えられる前記段階と、 前記反射係数の位相を測定する段階と、 を含むことを特徴とする前記測定方法。 ７ 前記反射係数の位相を測定する段階は、 前記基準信号V3を供給する第１回路２および
マイクロストリツプ１０と第１移相器６と校正済
の第２移相器７とを含む第２回路に同じ信号を供
給する段階と、 前記第１移相器６によつて前記基準信号と反射
信号との間の位相差を、マイクロストリツプがロ
ードされないときに90°に等しくするように調節
する段階と、 マイクロストリツプがロードされないときに反
射係数の位相角ψを測定する段階と、 前記マイクロストリツプを前記灰でロードする
段階と、 前記校正済の第２移相器７によつて前記基準信
号と反射信号との間の位相差を、再度90°に等し
くするように調節する段階、および前記校正済の
第２移相器から相対位相変位θを読み出す段階で
あり、それによつてγ＝θ＋ψから全位相変位が
求められ、角γは反射係数の位相である、前記調
節・読出し段階と、 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項記
載による方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT9515A/85 | 1985-11-08 | ||
| IT09515/85A IT1201375B (it) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Metodo ed apparato per la determinazione della costante dielettrica di materiali e sua applicazione per la determinazione del tasso di carbone incombusto presente nelle ceneri di un combustore |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62182640A JPS62182640A (ja) | 1987-08-11 |
| JPH0352016B2 true JPH0352016B2 (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=11131416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61265402A Granted JPS62182640A (ja) | 1985-11-08 | 1986-11-07 | 燃焼ヒータからの灰に含まれる不燃焼石炭の含有量を測定する方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0223748B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62182640A (ja) |
| AT (1) | ATE65327T1 (ja) |
| DE (1) | DE3680296D1 (ja) |
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-
1985
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-
1986
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- 1986-11-10 US US06/928,351 patent/US4754214A/en not_active Expired - Lifetime
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