JPH04248445A - 携帯型赤外線水分測定装置 - Google Patents
携帯型赤外線水分測定装置Info
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- JPH04248445A JPH04248445A JP3033353A JP3335391A JPH04248445A JP H04248445 A JPH04248445 A JP H04248445A JP 3033353 A JP3033353 A JP 3033353A JP 3335391 A JP3335391 A JP 3335391A JP H04248445 A JPH04248445 A JP H04248445A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
線の反射光量に基づいて試料の水分値を測定する赤外線
水分測定装置に係わり、測定場所へ持ち運びができる携
帯型赤外線水分測定装置に関する。
率)を測定する装置はいわゆる赤外線水分計として知ら
れており、水分に対して高い吸収特性を示す近赤外領域
の測定赤外線とこの測定赤外線付近の波長で水分に吸収
されにくい参照赤外線とを被測定物に交互に照射し、こ
の測定赤外線と参照赤外線の試料からの各反射光量を比
較することにより試料の色や成分などのちがいによる影
響を低減して水分値を測定するものである。
の製造工程でコンベアを流れる葉たばこの水分値を測定
してブレンド時の葉たばこの水分管理を行う場合などの
ように、各種製造ラインに据え付けられるものがあるが
、試験ラインでの水分管理を行う場合などに、このよう
な据え付けタイプのものを設けるとコストがかかるとい
う問題がある。
分値を簡単に測定できるようにした卓上タイプのものが
あるが、このような卓上タイプの水分計を用いて試験室
等で測定を行う場合には、試料の採取に手間を要すると
いう問題がある。そこで、測定したい場所に手軽に持ち
運びができ、手持ちで水分値を測定できるような携帯型
赤外線水分測定装置の開発が行われている。
置は近赤外線の反射光の受光量に基づいて水分値を測定
するものであるが、試料に照射される近赤外線のスポッ
ト径は近赤外線を照射する光学系と試料との距離によっ
て変化し、さらに、この光学系は試料で散乱された近赤
外線を受光するので、この光学系から試料までの距離は
受光量に大きく影響する。
光素子によって電気信号に変換されるが、このPbSは
受光量が多くなるに従って出力が飽和する傾向を有する
などの特性を有し、さらにこの特性は参照赤外線と測定
赤外線など波長のちがいにより変化する。
フトとなって現れるので、赤外線水分測定装置では、近
赤外線を照射して受光するための光学系を、試料までの
適正な距離すなわち測定距離とその前後の測定可能範囲
を予め決めて設計される。このため、前記のように手持
ちで測定するような携帯型赤外線水分測定装置では、測
定距離や測定可能範囲を容易に判断できることが必要と
なる。
めになした本発明の携帯型赤外線水分測定装置は、試料
に近赤外線を照射するとともに該試料からの近赤外線の
反射光を受光する測定用光学系と該測定用光学系で受光
した近赤外線の受光量に基づいて試料の水分値を測定す
る制御手段とを一体のケースに収容した携帯型赤外線水
分測定装置であって、前記測定用光学系から照射する前
記近赤外線と同じ光軸を有する可視光の光束を該近赤外
線と同じ方向に形成する方向指示用光学系と、上記方向
指示用光学系における光軸と交差する光軸を有する可視
光の光束を形成する距離指示用光学系とを備え、上記方
向指示用光学系における光軸と上記距離指示用光学系に
おける光軸とを、前記近赤外線を照射する方向の予め設
定された測定点で交差させるようにしたことを特徴とす
る。
試料に近赤外線を照射するとき、前記方向指示用光学系
と前記距離指示用光学系との各可視光の光束により、試
料表面に2つのスポットが形成され、方向指示用光学系
により形成されるスポットは、試料までの距離に係わり
なく、試料表面の近赤外線が照射される位置に形成され
る。
の光束の光軸と、方向指示用光学系の可視光の光束の光
軸とは、予め設定された測定点で交差するようになって
いるので、試料表面が上記測定点からずれると2つのス
ポットがずれ、試料表面が測定点になると2つのスポッ
トが同じ位置に形成される。
水分測定装置の側面図、図3(B) は同装置の正面図
である。 この装置は、上部に把手1aを有するケース体1内に、
参照赤外線と測定赤外線および可視光を照射して試料か
らの反射光を受光する測定用光学系2、測定距離を指示
するために試料に可視光のスポットを形成する距離指示
用光学系3、および水分値の演算等を行う制御装置4が
収容されている。
表示する表示器5、測定開始ボタンやキャリブレーショ
ン等で使用されるテンキーなどの操作スイッチ6が配設
されている。
系2からの光を照射するとともに試料からの反射光を取
り入れるための開口部1bと、距離指示用光学系3から
可視光の光束を照射するための開口部1cとが形成され
、さらに正面下部には、測定用光学系2で発する熱を放
熱するためのヒートシンク7が取付けられている。
3の断面および各光学系により形成される可視光のスポ
ットを示す図である。測定用光学系2は、白色光源21
、回転ディスク22、ディスク回転用モータ23、集光
レンズ24、反射板25、投影レンズ26、反射光集光
レンズ27、ロングパスフィルタ28、PbS29を含
んでいる。
、水分によって吸収されやすい近赤外領域の光(測定赤
外線)を選択的に透過する測定赤外線干渉フィルタ22
a1 と、水分によてほどんど吸収されない近赤外領域
の2種類の光(第1参照赤外線および第2参照赤外線)
をそれぞれ選択透過する参照赤外線干渉フィルタ22a
2 ,22a3 、それに可視光を選択透過する可視光
干渉フィルタ22a4 がそれぞれディスクの同一円周
上に取付けられており、ディスク回転用モータ23によ
って回転ディスク22が回転されると、上記各フィルタ
22aが白色光源21と集光レンズ24との間の光路を
順番に横切るようになっている。
サなどによって回転ディスク22の回転位置を検出する
同期検出装置22bが配設されており、この同期検出装
置22bの位置検出によって上記光路にあるフィルタの
種類、すなわち、測定赤外線、参照赤外線および可視光
の種類が制御装置4で識別される。
のフィルタ22aを透過して集光レンズ24で収束され
て反射板25に向けられ、この反射板25で反射されて
投影レンズ26により集光されて、予め設定されている
測定点Oに向けて光束が照射される。そして、測定点O
側の試料からの反射光は反射光集光レンズ27で集光さ
れてロングパスフィルタ28を介してPbS29に導か
れ、このPbS29は受光量に応じたレベルの電圧信号
を制御装置4に出力する。
図5に示したように1.94μmを中心に大きな吸収帯
が現れ、実施例の各フィルタの特性は、図4に示したよ
うになっている。すなわち、測定赤外線干渉フィルタ2
2a1 のフィルタ特性は曲線Aのように水の吸収帯に
設定され、参照赤外線干渉フィルタ22a2 ,22a
3 のフィルタ特性は曲線B,Cのように水の吸収帯の
両側に設定されている。
ングパスフィルタ28のフィルタ特性は、図4の曲線D
のように略1.6μmより長波長側の帯域を透過するよ
うに設定されている。また、PbS29の特性より2.
8μmより長波長側は感度がないため、水分値の測定に
必要な測定赤外線、第1参照赤外線および第2参照赤外
線の反射光だけが選択的にPbS29に受光される。
ック図であり、制御部4はアナログ処理部41、ディジ
タル処理部42および電源部43で構成されている。
22の回転に伴って交流信号となり、アナログ処理部4
1の交流増幅部で増幅されて同期整流部に入力される。 同期信号発生部は同期検出装置22bからの位置検出信
号に基づいて同期信号を発生し、同期整流部は、この同
期信号に基づいて測定赤外線による電圧信号、2種類の
参照赤外線による電圧信号を、それぞれ選択的に整流し
、測定赤外線の電気信号をディジタル処理部42に出力
する。また、同期整流部からの参照赤外線による電圧信
号は加算部で加算されてディジタル処理部42に出力さ
れる。
コンピュータ等から構成され、アナログ入力部でアナロ
グ/ディジタル変換された信号の処理を行い、例えば、
次式(1),(2)に示したような周知の演算式により
水分値を求めて、表示器5に出力する。 M=K1 +K2 log(R/V1 ) ……(1
)R=(V2 +V3 )/2 ……(
2)ただし、Mは水分値(%)、V1 は測定赤外線の
受光出力に対応する電圧データ、V2 は第1参照赤外
線の受光出力に対応する電圧データ、V3 は第2参照
赤外線の受光出力に対応する電圧データ、K1およびK
2 はそれぞれキャリブレーションにより設定された係
数である。
グ処理部41のモータ制御部により制御される。また、
ディジタル処理部42は、測定結果を外部に出力するた
めにRS−232C等の外部出力部を備えている。
は、発光部が0.5mm角程度で600nm付近の赤色
の可視光を放射するLED31と、このLED31の前
面に設けられた投影レンズ32とで構成され、LED3
1は図6に示したように電源部43から供給される電流
により発光し、このLED31からの光は投影レンズ3
2によって集光され、測定点Oに向けて光束を照射する
。
ときには、図1に示したように測定用光学系2の可視光
干渉フィルタ22a4 を介して照射される光束により
可視光のスポットS1が試料表面に形成され、距離指示
用光学系3からの光束により赤色の可視光のスポットS
2が試料表面に形成される。
ズ26の光軸)L1と距離指示用光学系3の光軸(投影
レンズ32の光軸)L2とが測定点Oで交差するように
設定されているので、試料が測定点Oの位置にあるとき
は、距離指示用光学系3によるスポットS2が測定用光
学系2によるスポットS1の真ん中に形成される。
きに、装置を試料に対して前後に移動させてスポットS
2をスポットS1に合わせ、試料を測定点Oの位置にし
て測定を行うことができる。
スポットS1の縁とが接したときに試料の位置が測定可
能範囲の限界点P1 ,P2 になるように設定されて
おり、スポットS2がスポットS1の内側になることに
より、測定可能であるとを知ることができる。
線水分測定装置は、近赤外線を照射して試料からの反射
光を受光する測定用光学系と、この近赤外線の受光量に
基づいて試料の水分値を測定する制御手段とを一体のケ
ースに収容した携帯用赤外線水分測定装置であって、測
定用光学系から照射する近赤外線と同じ光軸で試料側の
測定点の方向に可視光のスポットを形成する方向指示用
光学系と、この方向指示用光学系における光軸と交差す
る光軸で試料側に可視光のスポットを形成する距離指示
用光学系とを備え、方向指示用光学系における光軸と距
離指示用光学系における光軸とを測定点で交差させるよ
うにしたので、試料に近赤外線を照射するとき、試料表
面が測定点からずれると、方向指示用光学系と距離指示
用光学系により形成される2つのスポットの位置がずれ
るようになる。したがって、この2つのスポットを見て
適正な測定距離を容易に判断することができる。
部断面と各光学系により形成される可視光のスポットを
示す図である。
ある。
面図および正面図である。
性を示す図である。
を示す図である。
制御装置 L1,L2 光軸 O 測定点 S1,S2 スポット
Claims (4)
- 【請求項1】 試料に近赤外線を照射するとともに該
試料からの近赤外線の反射光を受光する測定用光学系と
該測定用光学系で受光した近赤外線の受光量に基づいて
試料の水分値を測定する制御手段とを一体のケースに収
容した携帯型赤外線水分測定装置であって、前記測定用
光学系から照射する前記近赤外線と同じ光軸を有する可
視光の光束を該近赤外線と同じ方向に形成する方向指示
用光学系と、上記方向指示用光学系における光軸と交差
する光軸を有する可視光の光束を形成する距離指示用光
学系とを備え、上記方向指示用光学系における光軸と上
記距離指示用光学系における光軸とを、前記近赤外線を
照射する方向の予め設定された測定点で交差させるよう
にしたことを特徴とする携帯型赤外線水分測定装置。 - 【請求項2】 前記測定用光学系は、近赤外線を含む
白色光源と、該白色光源からの光を前記測定点に向かう
光束として照射するレンズ系および該レンズ系と上記白
色光源との間を間欠的に横切るフィルターをと備え、上
記白色光源からの光を上記フィルターを透過させて上記
レンズ系で前記近赤外線を照射するとともに、上記白色
光源からの可視光を上記レンズ系で光束として照射する
ことにより前記方向指示用光学系をなすものであること
を特徴とする請求項1記載の携帯型赤外線水分測定装置
。 - 【請求項3】 前記方向指示用光学系における光束と
前記距離指示用光学系における光束とは、それぞれの断
面が前記測定点において互いに径の異なる略円形状のス
ポットを形成するものであることを特徴とする請求項1
または2記載の携帯型赤外線水分測定装置。 - 【請求項4】 前記測定点の前後の予め設定された測
定可能範囲を示す許容位置で、前記方向指示用光学系に
おける光束の前記スポットの縁に前記距離指示用光学系
における光束の前記スポットの縁が内接するように設定
されていることを特徴とする請求項3記載の携帯型赤外
線水分測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3335391A JP3124047B2 (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 携帯型赤外線水分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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JPH04248445A true JPH04248445A (ja) | 1992-09-03 |
JP3124047B2 JP3124047B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12384218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3335391A Expired - Lifetime JP3124047B2 (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 携帯型赤外線水分測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3124047B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5708278A (en) * | 1996-05-13 | 1998-01-13 | Johnson & Johnson Clinical Diagnostics, Inc. | Reflective wetness detector |
JP2010101799A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Kajima Corp | 地下水状態評価システム、及び地下水状態評価方法 |
JP5979567B1 (ja) * | 2015-04-30 | 2016-08-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法 |
JP2016224063A (ja) * | 2010-10-13 | 2016-12-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 表面の化学的性質の非接触測定装置および方法 |
JP2018515913A (ja) * | 2015-04-29 | 2018-06-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | オプトエレクトロニクス装置 |
JP2019073479A (ja) * | 2017-10-17 | 2019-05-16 | 花王株式会社 | 被膜形成装置 |
-
1991
- 1991-02-04 JP JP3335391A patent/JP3124047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016174803A1 (ja) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法 |
JP2019073479A (ja) * | 2017-10-17 | 2019-05-16 | 花王株式会社 | 被膜形成装置 |
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