JPH05113412A - 二重周波数マイクロ波による含水率測定手段及び方法 - Google Patents
二重周波数マイクロ波による含水率測定手段及び方法Info
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- JPH05113412A JPH05113412A JP9485991A JP9485991A JPH05113412A JP H05113412 A JPH05113412 A JP H05113412A JP 9485991 A JP9485991 A JP 9485991A JP 9485991 A JP9485991 A JP 9485991A JP H05113412 A JPH05113412 A JP H05113412A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】マイクロ波エネルギー供給源３は、２つの周波
数でマイクロ波エネルギを供給する。アンテナ１２，１
４は、選択された供給マイクロ波エネルギを石油流内へ
送り、反射または伝導のいずれかによって試験マイクロ
波エネルギを受け取る。検出器３２は、試験マイクロ波
エネルギ強さ信号Ｅ２を発生し、位相差手段は、供給エ
ネルギ及び試験エネルギ間の位相差を表す位相差信号Ｃ
を発生し、センサは、石油流の温度を表す信号を発生す
る。インジケータは、強さ信号、位相差信号及び温度信
号に従って含水パーセントを決定する。 【効果】測定に２つの周波数を使用することによって２
つの位相差信号が発生するため、誘電率が高い流れまた
は大径のパイプラインにおいて位相差に360゜の倍数を
加えたものが正確な移相である場合のあいまいさを解決
することができる。
数でマイクロ波エネルギを供給する。アンテナ１２，１
４は、選択された供給マイクロ波エネルギを石油流内へ
送り、反射または伝導のいずれかによって試験マイクロ
波エネルギを受け取る。検出器３２は、試験マイクロ波
エネルギ強さ信号Ｅ２を発生し、位相差手段は、供給エ
ネルギ及び試験エネルギ間の位相差を表す位相差信号Ｃ
を発生し、センサは、石油流の温度を表す信号を発生す
る。インジケータは、強さ信号、位相差信号及び温度信
号に従って含水パーセントを決定する。 【効果】測定に２つの周波数を使用することによって２
つの位相差信号が発生するため、誘電率が高い流れまた
は大径のパイプラインにおいて位相差に360゜の倍数を
加えたものが正確な移相である場合のあいまいさを解決
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石油流の含水率、すな
わち含水容積パーセントを決定する装置及び方法に関す
るものである。
わち含水容積パーセントを決定する装置及び方法に関す
るものである。
【０００２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、石油流
内の含水容積パーセントを決定する装置であって、第１
及び第２周波数のマイクロ波エネルギを供給する供給源
と、選択された前記供給マイクロ波エネルギを石油流内
へ送り、石油流から反射して戻されるか、石油流内を伝
導された試験マイクロ波エネルギを受け取るアンテナ手
段と、試験マイクロ波エネルギに応答して、試験マイク
ロ波エネルギの強さを表す強さ信号を発生する検出器
と、選択された供給マイクロ波エネルギ及び試験マイク
ロ波エネルギに応答して、その間の位相差を表す位相差
信号を発生する位相差手段と、石油流の温度を表す温度
信号を発生する温度センサと、前記強さ信号、前記位相
差信号及び前記温度信号に従って含水パーセントの表示
を行うインジケータ手段とを有していることを特徴とす
る装置が提供されている。
内の含水容積パーセントを決定する装置であって、第１
及び第２周波数のマイクロ波エネルギを供給する供給源
と、選択された前記供給マイクロ波エネルギを石油流内
へ送り、石油流から反射して戻されるか、石油流内を伝
導された試験マイクロ波エネルギを受け取るアンテナ手
段と、試験マイクロ波エネルギに応答して、試験マイク
ロ波エネルギの強さを表す強さ信号を発生する検出器
と、選択された供給マイクロ波エネルギ及び試験マイク
ロ波エネルギに応答して、その間の位相差を表す位相差
信号を発生する位相差手段と、石油流の温度を表す温度
信号を発生する温度センサと、前記強さ信号、前記位相
差信号及び前記温度信号に従って含水パーセントの表示
を行うインジケータ手段とを有していることを特徴とす
る装置が提供されている。
【０００３】アンテナ手段には、選択された前記供給マ
イクロ波エネルギを石油流内へ送り、石油流から反射し
て戻された試験マイクロ波エネルギを受け取るアンテナ
を設けることができ、また前記供給源及び前記アンテナ
に接続されて、供給源からのエネルギをアンテナに送
り、アンテナからのエネルギを検出器に送るサーキュレ
ータも設けられている。別の実施例では、アンテナ手段
には、石油流内に伝搬された試験マイクロ波エネルギを
受け取って、その試験マイクロ波エネルギを検出器へ送
るアンテナが設けられている。
イクロ波エネルギを石油流内へ送り、石油流から反射し
て戻された試験マイクロ波エネルギを受け取るアンテナ
を設けることができ、また前記供給源及び前記アンテナ
に接続されて、供給源からのエネルギをアンテナに送
り、アンテナからのエネルギを検出器に送るサーキュレ
ータも設けられている。別の実施例では、アンテナ手段
には、石油流内に伝搬された試験マイクロ波エネルギを
受け取って、その試験マイクロ波エネルギを検出器へ送
るアンテナが設けられている。
【０００４】
【実施例】次に、本発明によるマイクロ波による含水率
モニターの簡略化したブロック図である添付の図面を参
照しながら、本発明の実施例について説明する。図示の
含水率モニターには、２つのマイクロ波周波数でマイク
ロ波エネルギを供給するマイクロ波供給源３が設けられ
ている。好ましい周波数は10.119GHzと10.369GHzである
が、重要な点は、２つの周波数間に相当な差があること
である。供給源３は低電力形であり、マイクロ波供給銃
を用いることができる。供給源３は、マイクロ波導体５
及び６を介してスイッチ手段４へマイクロ波エネルギを
送る。スイッチ手段４は、いずれかの導体５または６か
らのマイクロ波エネルギを流してそれを方向性結合器７
へ送ることができるように、信号E1によって制御されて
いる。方向性結合器７は、選択されたマイクロ波エネル
ギをサーキュレータ８と、従来形電圧制御移相器９とへ
送る。マイクロ波エネルギの伝導または搬送はすべて、
従来形導波管を用いて行われる。
モニターの簡略化したブロック図である添付の図面を参
照しながら、本発明の実施例について説明する。図示の
含水率モニターには、２つのマイクロ波周波数でマイク
ロ波エネルギを供給するマイクロ波供給源３が設けられ
ている。好ましい周波数は10.119GHzと10.369GHzである
が、重要な点は、２つの周波数間に相当な差があること
である。供給源３は低電力形であり、マイクロ波供給銃
を用いることができる。供給源３は、マイクロ波導体５
及び６を介してスイッチ手段４へマイクロ波エネルギを
送る。スイッチ手段４は、いずれかの導体５または６か
らのマイクロ波エネルギを流してそれを方向性結合器７
へ送ることができるように、信号E1によって制御されて
いる。方向性結合器７は、選択されたマイクロ波エネル
ギをサーキュレータ８と、従来形電圧制御移相器９とへ
送る。マイクロ波エネルギの伝導または搬送はすべて、
従来形導波管を用いて行われる。
【０００５】サーキュレータ８はマイクロ波エネルギを
アンテナ12へ送る。アンテナ12は、導電性セラミックま
たはテフロンで製造できるウインドウ14を介して、パイ
プ17を流れる少なくとも油及び水を有する石油流にマイ
クロ波エネルギを送る。パイプ17は、ウインドウ14を有
するパイプラインの一部でもよいが、「ウインドウ」素
材で形成してもよい。アンテナ12から送られたマイクロ
波エネルギは石油流及び別のウインドウ14を流れて、ア
ンテナ20に受け取られる。アンテナ20はその受け取った
マイクロ波エネルギをスイッチ手段24へ送り、スイッチ
手段24は受け取ったマイクロ波エネルギを試験マイクロ
波エネルギとして方向性結合器28へ送るが、これについ
ては後述する。方向性結合器28は試験マイクロ波エネル
ギを検出器32及び混合器34へ送る。検出器32は、アンテ
ナ20が受け取ったマイクロ波エネルギの強さに対応した
信号E2を発生する。
アンテナ12へ送る。アンテナ12は、導電性セラミックま
たはテフロンで製造できるウインドウ14を介して、パイ
プ17を流れる少なくとも油及び水を有する石油流にマイ
クロ波エネルギを送る。パイプ17は、ウインドウ14を有
するパイプラインの一部でもよいが、「ウインドウ」素
材で形成してもよい。アンテナ12から送られたマイクロ
波エネルギは石油流及び別のウインドウ14を流れて、ア
ンテナ20に受け取られる。アンテナ20はその受け取った
マイクロ波エネルギをスイッチ手段24へ送り、スイッチ
手段24は受け取ったマイクロ波エネルギを試験マイクロ
波エネルギとして方向性結合器28へ送るが、これについ
ては後述する。方向性結合器28は試験マイクロ波エネル
ギを検出器32及び混合器34へ送る。検出器32は、アンテ
ナ20が受け取ったマイクロ波エネルギの強さに対応した
信号E2を発生する。
【０００６】石油流はまた、マイクロ波エネルギの一部
をアンテナ12へ反射して戻し、それはアンテナ12を通っ
てサーキュレータ８へ戻る。サーキュレータ８はその反
射されたマイクロ波エネルギが供給源３へ送り戻されな
いようにして、その反射マイクロ波エネルギをスイッチ
手段24へ送る。反射マイクロ波エネルギは、アンテナ12
及び20間の距離が大きくなるほど顕著となる。これは、
特に石油流を搬送する大径のパイプラインを測定する場
合に当てはまる。
をアンテナ12へ反射して戻し、それはアンテナ12を通っ
てサーキュレータ８へ戻る。サーキュレータ８はその反
射されたマイクロ波エネルギが供給源３へ送り戻されな
いようにして、その反射マイクロ波エネルギをスイッチ
手段24へ送る。反射マイクロ波エネルギは、アンテナ12
及び20間の距離が大きくなるほど顕著となる。これは、
特に石油流を搬送する大径のパイプラインを測定する場
合に当てはまる。
【０００７】正の直流電圧＋Ｖが、スイッチ手段24に接
続されているスイッチ36へ送られる。スイッチ36が開い
ている時、スイッチ手段24はアンテナ20からのマイクロ
波エネルギを試験マイクロ波エネルギとして送る。スイ
ッチ36が閉じている時、スイッチ手段24はサーキュレー
タ８からの反射マイクロ波エネルギを試験マイクロ波エ
ネルギとして送る。
続されているスイッチ36へ送られる。スイッチ36が開い
ている時、スイッチ手段24はアンテナ20からのマイクロ
波エネルギを試験マイクロ波エネルギとして送る。スイ
ッチ36が閉じている時、スイッチ手段24はサーキュレー
タ８からの反射マイクロ波エネルギを試験マイクロ波エ
ネルギとして送る。
【０００８】電圧制御移相器９からのマイクロ波エネル
ギ（以降基準マイクロ波エネルギと呼ぶ）と方向性結合
器28からの試験マイクロ波エネルギとは混合器34へ送ら
れて、ここで混合されて、それぞれ基準マイクロ波エネ
ルギ及び試験マイクロ波エネルギの位相を表す２つの電
気信号E3、E4を発生する。
ギ（以降基準マイクロ波エネルギと呼ぶ）と方向性結合
器28からの試験マイクロ波エネルギとは混合器34へ送ら
れて、ここで混合されて、それぞれ基準マイクロ波エネ
ルギ及び試験マイクロ波エネルギの位相を表す２つの電
気信号E3、E4を発生する。
【０００９】位相差増幅器40が信号E3及びE4間の差に従
って出力信号E0を発生する。信号E0は、基準マイクロ波
エネルギ及び試験マイクロ波エネルギ間の位相差の関数
であり、フィードバック回路網44へ送られる。回路網44
は信号Ｃを電圧制御移相器９へ送って基準マイクロ波エ
ネルギの位相を制御すると共に、ミニコンピュータ手段
50へも送る。信号E0、すなわち信号Ｃは、基準マイクロ
波エネルギ及び試験マイクロ波エネルギ間の位相差がほ
ぼ90゜になるまで、振幅が減少する。電圧制御移相器９
は、位相差をなくすために必要な移相の量を表示する。
って出力信号E0を発生する。信号E0は、基準マイクロ波
エネルギ及び試験マイクロ波エネルギ間の位相差の関数
であり、フィードバック回路網44へ送られる。回路網44
は信号Ｃを電圧制御移相器９へ送って基準マイクロ波エ
ネルギの位相を制御すると共に、ミニコンピュータ手段
50へも送る。信号E0、すなわち信号Ｃは、基準マイクロ
波エネルギ及び試験マイクロ波エネルギ間の位相差がほ
ぼ90゜になるまで、振幅が減少する。電圧制御移相器９
は、位相差をなくすために必要な移相の量を表示する。
【００１０】検出器32からの信号E2もコンピュータ手段
50へ送られ、コンピュータ手段50には、石油流内に現れ
る可能性があるさまざまな含水パーセントに対応した温
度、位相及び振幅に関するデータを入れたメモリ手段が
含まれている。一定の状況では流体流を測定した時の位
相差が360度を超えることが分かっている。これらの状
況には、例えば石油の含水パーセントが高い時やエマル
ションが連続である時などの流体流の誘電率が大きい場
合、及び図１の大径パイプ17を使用した時などのアンテ
ナ間の距離が大きい場合が含まれる。
50へ送られ、コンピュータ手段50には、石油流内に現れ
る可能性があるさまざまな含水パーセントに対応した温
度、位相及び振幅に関するデータを入れたメモリ手段が
含まれている。一定の状況では流体流を測定した時の位
相差が360度を超えることが分かっている。これらの状
況には、例えば石油の含水パーセントが高い時やエマル
ションが連続である時などの流体流の誘電率が大きい場
合、及び図１の大径パイプ17を使用した時などのアンテ
ナ間の距離が大きい場合が含まれる。
【００１１】これらの場合、本当の移相は、測定された
移相に360度の整数倍を加えたものとなる。本発明は、
相当に異なった２つの周波数、すなわち主周波数f1及び
補助周波数f2で石油を測定して、２つの周波数での測定
移相の差（位相１−位相２）を利用して、本当の移相を
計算する時に用いる正確な整数の乗数を決定することに
よって、このあいまいさを解決している。正確な整数
は、関連の周波数の知識から作製された表から選択され
る。決められる整数の最大値は周波数f1及びf2の差によ
って制限される。本実施例の場合、40までの整数から決
められる。周波数の差を小さくすれば、最大の整数が大
きくなるので、移相測定の値を決めるためにその差は制
限される。
移相に360度の整数倍を加えたものとなる。本発明は、
相当に異なった２つの周波数、すなわち主周波数f1及び
補助周波数f2で石油を測定して、２つの周波数での測定
移相の差（位相１−位相２）を利用して、本当の移相を
計算する時に用いる正確な整数の乗数を決定することに
よって、このあいまいさを解決している。正確な整数
は、関連の周波数の知識から作製された表から選択され
る。決められる整数の最大値は周波数f1及びf2の差によ
って制限される。本実施例の場合、40までの整数から決
められる。周波数の差を小さくすれば、最大の整数が大
きくなるので、移相測定の値を決めるためにその差は制
限される。
【００１２】温度センサ52がパイプ17内の石油流の温度
を感知して、感知温度を表す信号Ｔをコンピュータ手段
50へ送る。
を感知して、感知温度を表す信号Ｔをコンピュータ手段
50へ送る。
【００１３】移相器９は、さらに使用可能信号をコンピ
ュータ手段50へ送って、コンピュータ手段50が信号Ｔ，
Ｃ及びE2を利用できるようにする。コンピュータ手段50
はさらに信号E1をスイッチ手段４へ送って、コンピュー
タ手段50が信号E2を特定の周波数に関連づけることがで
きるようにする。内部的にコンピュータ手段50は移相信
号Ｃと、信号Ｔと、信号E2の２つの振幅レベルとを利用
することによって、コンピュータ手段50のメモリ手段を
アドレス指定して、適当な含水率を選択できるようにす
る。コンピュータ手段50は、選択された含水率に対応し
た信号を読出し手段54に送り、この読出し手段54はディ
ジタル表示手段か記録手段のいずれか、またはそれら２
つを組み合わせたものにすることができる。
ュータ手段50へ送って、コンピュータ手段50が信号Ｔ，
Ｃ及びE2を利用できるようにする。コンピュータ手段50
はさらに信号E1をスイッチ手段４へ送って、コンピュー
タ手段50が信号E2を特定の周波数に関連づけることがで
きるようにする。内部的にコンピュータ手段50は移相信
号Ｃと、信号Ｔと、信号E2の２つの振幅レベルとを利用
することによって、コンピュータ手段50のメモリ手段を
アドレス指定して、適当な含水率を選択できるようにす
る。コンピュータ手段50は、選択された含水率に対応し
た信号を読出し手段54に送り、この読出し手段54はディ
ジタル表示手段か記録手段のいずれか、またはそれら２
つを組み合わせたものにすることができる。
【図１】本発明によるマイクロ波による含水率モニター
の簡略化したブロック図である。
の簡略化したブロック図である。
３ マイクロ波エネルギ供給源 ９ 電圧制御移相器 12、14 アンテナ手段 32 検出器 34 混合器 40 位相差増幅器 44 フィードバック回路網 50 コンピュータ手段 52 温度センサ E2 強さ信号 Ｃ 位相差信号 Ｔ 温度信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・グレゴリイ・ダレツト アメリカ合衆国 77080 テキサス州・ヒ ユーストン・レイルトン・9010 (72)発明者 グレゴリイ・ジヨン・ハツトン アメリカ合衆国 77035 テキサス州・ヒ ユーストン・トーチライト・5130
Claims (2)
- 【請求項１】石油流内の含水容積パーセントを決定する
装置であって、 第１及び第２周波数のマイクロ波エネルギを供給する供
給源(3)と、 選択された前記供給マイクロ波エネルギを石油流内へ送
り、石油流から反射して戻されるか、石油流内を伝導さ
れた試験マイクロ波エネルギを受け取るアンテナ手段(1
2,20)と、 試験マイクロ波エネルギに応答して、試験マイクロ波エ
ネルギの強さを表す強さ信号(E2)を発生する検出器(32)
と、 選択された供給マイクロ波エネルギ及び試験マイクロ波
エネルギに応答して、その間の位相差を表す位相差信号
(C)を発生する位相差手段(9、34、40、44)と、 石油流の温度を表す温度信号(T)を発生する温度センサ
(52)と、 前記強さ信号(E2)、前記位相差信号(C)及び前記温度信
号(T)に従って含水パーセントの表示を行うインジケー
タ手段(50)とを有していることを特徴とする装置。 - 【請求項２】石油流内の含水容積パーセントを決定する
方法であって、 第１及び第２周波数のマイクロ波エネルギを発生する段
階と、 選択された前記供給マイクロ波エネルギを石油流内へ送
り、石油流から反射して戻されるか、石油流内を伝導さ
れた試験マイクロ波エネルギを受け取る段階と、 試験マイクロ波エネルギを検出して、試験マイクロ波エ
ネルギの強さを表す強さ信号を発生する段階と、 選択された供給マイクロ波エネルギ及び試験マイクロ波
エネルギ間の位相差を表す位相差信号を発生する段階
と、 石油流の温度を感知して、石油流の温度表す温度信号を
発生する段階と、 強さ信号、位相差信号及び温度信号に従って含水パーセ
ントの表示を行う段階とを有していることを特徴とする
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09485991A JP3156184B2 (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 二重周波数マイクロ波による含水率測定手段及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09485991A JP3156184B2 (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 二重周波数マイクロ波による含水率測定手段及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113412A true JPH05113412A (ja) | 1993-05-07 |
| JP3156184B2 JP3156184B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=14121761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09485991A Expired - Fee Related JP3156184B2 (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 二重周波数マイクロ波による含水率測定手段及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156184B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995002815A1 (fr) * | 1993-07-12 | 1995-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Procede et dispositif de mesure des dephasages |
| JP2003509689A (ja) * | 1999-09-17 | 2003-03-11 | エスアイケイ―インスチチュート フォー ライブスメデル オーク バイオテクニク アーベー | 製品内の異物を検出する装置および方法 |
| CN103630557A (zh) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种动物胶类中药的在线水分快速测定方法 |
| CN104132948A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-11-05 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种动物胶类中药的在线水分快速测定方法 |
| JP2018517155A (ja) * | 2015-06-12 | 2018-06-28 | ハンマー−イーエムエスＨａｍｍｅｒ−ＩＭＳ | 対象物の非破壊特徴付けのためのセンサー |
-
1991
- 1991-04-02 JP JP09485991A patent/JP3156184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995002815A1 (fr) * | 1993-07-12 | 1995-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Procede et dispositif de mesure des dephasages |
| US5610527A (en) * | 1993-07-12 | 1997-03-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Phase difference microwave densitometer and method which detects a number of phase rotations through a reference point |
| US5969254A (en) * | 1993-07-12 | 1999-10-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Phase difference measuring apparatus and method |
| JP2003509689A (ja) * | 1999-09-17 | 2003-03-11 | エスアイケイ―インスチチュート フォー ライブスメデル オーク バイオテクニク アーベー | 製品内の異物を検出する装置および方法 |
| JP4829452B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2011-12-07 | フード ラダー システム イン スウェーデン アーベー | 製品内の異物を検出する装置および方法 |
| CN103630557A (zh) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种动物胶类中药的在线水分快速测定方法 |
| CN103630557B (zh) * | 2013-11-07 | 2015-04-29 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种动物胶类中药的在线水分快速测定方法 |
| CN104132948A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-11-05 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种动物胶类中药的在线水分快速测定方法 |
| JP2018517155A (ja) * | 2015-06-12 | 2018-06-28 | ハンマー−イーエムエスＨａｍｍｅｒ−ＩＭＳ | 対象物の非破壊特徴付けのためのセンサー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3156184B2 (ja) | 2001-04-16 |
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