JPH05118984A - 赤外線水分計 - Google Patents
赤外線水分計Info
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- JPH05118984A JPH05118984A JP28272691A JP28272691A JPH05118984A JP H05118984 A JPH05118984 A JP H05118984A JP 28272691 A JP28272691 A JP 28272691A JP 28272691 A JP28272691 A JP 28272691A JP H05118984 A JPH05118984 A JP H05118984A
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- moisture
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- cellulose
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 紙質および水蒸気量の影響を軽減し検量線の
ずれが小さく，かつ，水分率を直接出力することが可能
な赤外線水分計を提供する。 【構成】 水分によって吸収を受ける第１の波長域の赤
外線と，セルロ―スによって吸収を受ける第２の波長域
の赤外線と，水分およびセルロ―スによって吸収を受け
ることが少なく，かつ水蒸気による吸収が前記第１の波
長域の赤外線と同程度の第３の波長領域の赤外線と，水
分およびセルロ―スによって吸収を受けることが少な
く，かつ，水蒸気による吸収が前記第２の波長域の赤外
線と同程度の第４の波長領域の赤外線とを紙９に照射す
る手段１〜７と，これら赤外線の強さに対応した出力Ｖ
M ，ＶC ，ＶR1，ＶR2を夫々発生する検出手段１２〜１
５を備え， Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝ （但し，ａ，ｂ：定数，ｆ：関数）なる演算を行って水
分率を演算する。
ずれが小さく，かつ，水分率を直接出力することが可能
な赤外線水分計を提供する。 【構成】 水分によって吸収を受ける第１の波長域の赤
外線と，セルロ―スによって吸収を受ける第２の波長域
の赤外線と，水分およびセルロ―スによって吸収を受け
ることが少なく，かつ水蒸気による吸収が前記第１の波
長域の赤外線と同程度の第３の波長領域の赤外線と，水
分およびセルロ―スによって吸収を受けることが少な
く，かつ，水蒸気による吸収が前記第２の波長域の赤外
線と同程度の第４の波長領域の赤外線とを紙９に照射す
る手段１〜７と，これら赤外線の強さに対応した出力Ｖ
M ，ＶC ，ＶR1，ＶR2を夫々発生する検出手段１２〜１
５を備え， Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝ （但し，ａ，ｂ：定数，ｆ：関数）なる演算を行って水
分率を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，紙に含まれる水分量を
赤外線の吸収を利用して測定する赤外線水分計に関し，
更に詳しくは紙質及び水蒸気量（湿度）の変化による出
力変動の影響を低減した赤外線水分計に関する。
赤外線の吸収を利用して測定する赤外線水分計に関し，
更に詳しくは紙質及び水蒸気量（湿度）の変化による出
力変動の影響を低減した赤外線水分計に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線水分計では紙中に含まれる水分に
よって吸収を受ける波長１．９４μｍの光（Ｍ光）と水
分によって吸収を受けない波長１．８μｍの光（Ｒ光）
とを紙に当て紙を透過したＭ光の測定光出力ＶM とＲ光
の参照光出力ＶR との比，ＶR ／ＶM をとって紙の水分
量に関する信号を得ている。オンライン測定では，紙の
原料パルプの種類，坪量によって水分量と水分計出力と
の関係が微妙に変化するため，前もって準備したサンプ
ル紙を使って検量線を作りこれをコンピュ―タに入力
し，抄紙する紙の種類，坪量に最も近い特性の検量線を
選択してこれを使って水分量を求めている。
よって吸収を受ける波長１．９４μｍの光（Ｍ光）と水
分によって吸収を受けない波長１．８μｍの光（Ｒ光）
とを紙に当て紙を透過したＭ光の測定光出力ＶM とＲ光
の参照光出力ＶR との比，ＶR ／ＶM をとって紙の水分
量に関する信号を得ている。オンライン測定では，紙の
原料パルプの種類，坪量によって水分量と水分計出力と
の関係が微妙に変化するため，前もって準備したサンプ
ル紙を使って検量線を作りこれをコンピュ―タに入力
し，抄紙する紙の種類，坪量に最も近い特性の検量線を
選択してこれを使って水分量を求めている。
【０００３】しかしながらコンピュ―タに入力できる検
量線の数には限りがあり（例えば８本），すべての測定
対象をカバ―することはできない。従来装置では同じ種
類の原料パルプを使った紙でも坪量が異なると検量線の
ずれが大きかった。図９は従来装置において３種のサン
プル紙を使って得た検量線を示す。図中，縦軸はＫ・
（ＶR ／ＶM ）で与えられる水分計出力を表わし（但
し，Ｋ：定数），横軸は紙に含まれる水分量（ｇ／
ｍ2 ）を表わす。Ｃ1 は坪量が小さいときの検量線，Ｃ
2 は坪量が中位のときの検量線，Ｃ3 は坪量が大きいと
きの検量線である。
量線の数には限りがあり（例えば８本），すべての測定
対象をカバ―することはできない。従来装置では同じ種
類の原料パルプを使った紙でも坪量が異なると検量線の
ずれが大きかった。図９は従来装置において３種のサン
プル紙を使って得た検量線を示す。図中，縦軸はＫ・
（ＶR ／ＶM ）で与えられる水分計出力を表わし（但
し，Ｋ：定数），横軸は紙に含まれる水分量（ｇ／
ｍ2 ）を表わす。Ｃ1 は坪量が小さいときの検量線，Ｃ
2 は坪量が中位のときの検量線，Ｃ3 は坪量が大きいと
きの検量線である。
【０００４】例えば，水分量が２５ｇ／ｍ2 のときの水
分計の出力は検量線Ｃ1 の場合が最も小さく，検量線Ｃ
3 の場合が最も大きい。同じ水分量でも検量線Ｃ3 の方
が出力が大きくなるのは，坪量が大きいと紙に含まれる
セルロ―ス量が多くなり，統計的に光が紙中で反射・散
乱される回数が増え，光路長が実質的に長くなり，Ｍ光
は水分による吸収をより多く受け測定光出力ＶM の値が
小さくなるためと考えられる。水分量が２５ｇ／ｍ2 の
ときの検量線Ｃ1 の水分計出力を基準にした場合，検量
線Ｃ1 と検量線Ｃ3 との間に水分量に換算して１２．４
ｇ／ｍ2 のずれＤ1 が存在する。このずれが大きいと，
例えば点線で表わす測定対象に近い特性を持つものとし
て選択した検量線Ｃ2 との間の誤差ｄ1 が大きくなり測
定誤差の原因となる。また，この従来方式による出力は
水分量として出力されるが，紙質を制御する数値として
は一般に水分率を用いる方が便利である。このため水分
量の他に坪量を求めて水分率を計算していた。
分計の出力は検量線Ｃ1 の場合が最も小さく，検量線Ｃ
3 の場合が最も大きい。同じ水分量でも検量線Ｃ3 の方
が出力が大きくなるのは，坪量が大きいと紙に含まれる
セルロ―ス量が多くなり，統計的に光が紙中で反射・散
乱される回数が増え，光路長が実質的に長くなり，Ｍ光
は水分による吸収をより多く受け測定光出力ＶM の値が
小さくなるためと考えられる。水分量が２５ｇ／ｍ2 の
ときの検量線Ｃ1 の水分計出力を基準にした場合，検量
線Ｃ1 と検量線Ｃ3 との間に水分量に換算して１２．４
ｇ／ｍ2 のずれＤ1 が存在する。このずれが大きいと，
例えば点線で表わす測定対象に近い特性を持つものとし
て選択した検量線Ｃ2 との間の誤差ｄ1 が大きくなり測
定誤差の原因となる。また，この従来方式による出力は
水分量として出力されるが，紙質を制御する数値として
は一般に水分率を用いる方が便利である。このため水分
量の他に坪量を求めて水分率を計算していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する技術的課題は，紙質および水蒸気量の影響を軽減し
検量線のずれが小さく，かつ，水分率を直接出力するこ
とが可能な赤外線水分計を実現することにある。
する技術的課題は，紙質および水蒸気量の影響を軽減し
検量線のずれが小さく，かつ，水分率を直接出力するこ
とが可能な赤外線水分計を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明は，赤外線水分計において，水分によって吸収を
受ける第１の波長域の赤外線と，セルロ―スによって吸
収を受ける第２の波長域の赤外線と，水分およびセルロ
―スによって吸収を受けることが少なく，かつ水蒸気に
よる吸収が前記第１の波長域の赤外線と同程度の第３の
波長領域の赤外線と，水分およびセルロ―スによって吸
収を受けることが少なく，かつ，水蒸気による吸収が前
記第２の波長域の赤外線と同程度の第４の波長領域の赤
外線とを前記紙に照射する手段と， ｂ．前記紙で透過・散乱された光から前記第１の波長域
の赤外線，前記第２の波長域の赤外線，前記第３の波長
域の赤外線及び第４の波長域の赤外線とを検出し，これ
ら赤外線の強さに対応した出力ＶM ，ＶC ，ＶR1，ＶR2
を夫々発生する検出手段と， ｃ．前記検出手段の出力ＶM ，ＶC ，ＶR1，ＶR2が加え
られ， Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝（但し，ａ，ｂ：定数，ｆ：関数） なる演算を行う演算手段とを設けたものである。
本発明は，赤外線水分計において，水分によって吸収を
受ける第１の波長域の赤外線と，セルロ―スによって吸
収を受ける第２の波長域の赤外線と，水分およびセルロ
―スによって吸収を受けることが少なく，かつ水蒸気に
よる吸収が前記第１の波長域の赤外線と同程度の第３の
波長領域の赤外線と，水分およびセルロ―スによって吸
収を受けることが少なく，かつ，水蒸気による吸収が前
記第２の波長域の赤外線と同程度の第４の波長領域の赤
外線とを前記紙に照射する手段と， ｂ．前記紙で透過・散乱された光から前記第１の波長域
の赤外線，前記第２の波長域の赤外線，前記第３の波長
域の赤外線及び第４の波長域の赤外線とを検出し，これ
ら赤外線の強さに対応した出力ＶM ，ＶC ，ＶR1，ＶR2
を夫々発生する検出手段と， ｃ．前記検出手段の出力ＶM ，ＶC ，ＶR1，ＶR2が加え
られ， Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝（但し，ａ，ｂ：定数，ｆ：関数） なる演算を行う演算手段とを設けたものである。
【０００７】
【作用】前記の技術手段は次のように作用する。即ち，
同じ種類の原料パルプを使用した同質の紙でも，高坪量
になるとセルロ―スによる吸収だけでなく紙内部での反
射，散乱によって光路長が実質的に長くなる。このた
め，水分によって吸収を受ける前記第１の波長域の赤外
線は，低坪量の場合と比較してより多くの吸収を受け，
検出出力ＶM は小さくなる。また，セルロ―スにより吸
収を受ける前記第２の波長も同様の光路長になるため多
くの吸収を受け，検出出力ＶC も小さくなる。更に装置
が設置された周囲の水蒸気の吸収によっても出力ＶR1，
ＶM が小さくなる。従って，前述の Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝の式において，坪量が大きくなることによる光路
長の変化からくる水分計の誤差は同様の光路長を有する
ＶM をＶC で除することにより低減される。ここで，Ｖ
M をＶR1で除するのは散乱による損失の影響と水蒸気の
吸収の影響を除く為であり，ＶC をＶR2で除するのは散
乱による損失の影響を除く為である（ＶC ，ＶR2はもと
もと水蒸気に吸収されない）。また，水の吸収信号をセ
ルロ―スの吸収信号で除している為，水分率に相関のあ
る信号（水分量／セルロ―ス量）が出力され，灰分補正
を加えることにより水分率を単独に出力することができ
る。
同じ種類の原料パルプを使用した同質の紙でも，高坪量
になるとセルロ―スによる吸収だけでなく紙内部での反
射，散乱によって光路長が実質的に長くなる。このた
め，水分によって吸収を受ける前記第１の波長域の赤外
線は，低坪量の場合と比較してより多くの吸収を受け，
検出出力ＶM は小さくなる。また，セルロ―スにより吸
収を受ける前記第２の波長も同様の光路長になるため多
くの吸収を受け，検出出力ＶC も小さくなる。更に装置
が設置された周囲の水蒸気の吸収によっても出力ＶR1，
ＶM が小さくなる。従って，前述の Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝の式において，坪量が大きくなることによる光路
長の変化からくる水分計の誤差は同様の光路長を有する
ＶM をＶC で除することにより低減される。ここで，Ｖ
M をＶR1で除するのは散乱による損失の影響と水蒸気の
吸収の影響を除く為であり，ＶC をＶR2で除するのは散
乱による損失の影響を除く為である（ＶC ，ＶR2はもと
もと水蒸気に吸収されない）。また，水の吸収信号をセ
ルロ―スの吸収信号で除している為，水分率に相関のあ
る信号（水分量／セルロ―ス量）が出力され，灰分補正
を加えることにより水分率を単独に出力することができ
る。
【０００８】
【実施例】以下図面に従い本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の一実施例装置の原理構成図である。図１
において，１はランプ，２は集光レンズ，３はフィルタ
・ホイ―ルで，この上に特定波長域の赤外線を選択的に
透過させるフィルタ４，５，６，６ａが同心円上に設け
られている。このフィルタ・ホイ―ルの外周には同期信
号発生用の５つの切り欠き３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３
ｅが設けられている。７はＬＥＤとフォトトランジスタ
とをフィルタ・ホイ―ル３の外周部を挟んで対向配置さ
せ，切り欠き３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅが通過する
毎に同期パルスを発生するフォトインタラプタ，８はフ
ォトインタラプタ７からの同期パルスに基づき同期信号
を発生する同期信号回路である。
図１は本発明の一実施例装置の原理構成図である。図１
において，１はランプ，２は集光レンズ，３はフィルタ
・ホイ―ルで，この上に特定波長域の赤外線を選択的に
透過させるフィルタ４，５，６，６ａが同心円上に設け
られている。このフィルタ・ホイ―ルの外周には同期信
号発生用の５つの切り欠き３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３
ｅが設けられている。７はＬＥＤとフォトトランジスタ
とをフィルタ・ホイ―ル３の外周部を挟んで対向配置さ
せ，切り欠き３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅが通過する
毎に同期パルスを発生するフォトインタラプタ，８はフ
ォトインタラプタ７からの同期パルスに基づき同期信号
を発生する同期信号回路である。
【０００９】９は測定対象である紙，１０は受光素子，
１１は増幅器，１２，１３，１４，１５はサンプル・ホ
―ルド回路で，同期信号回路からの同期信号によって，
受光素子１０より与えられる交流信号を直流信号に変換
する。１６はこれらサンプル・ホ―ルド回路から与えら
れる信号に演算を施し水分計出力 Ｖ0 を発生する演算
回路である。
１１は増幅器，１２，１３，１４，１５はサンプル・ホ
―ルド回路で，同期信号回路からの同期信号によって，
受光素子１０より与えられる交流信号を直流信号に変換
する。１６はこれらサンプル・ホ―ルド回路から与えら
れる信号に演算を施し水分計出力 Ｖ0 を発生する演算
回路である。
【００１０】図２は上質紙（坪量８０g/m 2 ）に赤外線
を照射した場合の波長λと比吸収係数Ｋ（cm2 /g) の関
係を示している。図３は波長と水蒸気の吸光度および本
出願人が用いたフィルタの透過率を示す図で，Ｃフィル
タは２．１μｍ，Ｍフィルタは１．９４μｍ，Ｒ1 フィ
ルタは１．８２μｍ，Ｒ2 フィルタは１．７２μｍの波
長の光を透過する。また，水蒸気は１．７６μｍ〜１．
８μｍの波長域で吸光されることを示している。
を照射した場合の波長λと比吸収係数Ｋ（cm2 /g) の関
係を示している。図３は波長と水蒸気の吸光度および本
出願人が用いたフィルタの透過率を示す図で，Ｃフィル
タは２．１μｍ，Ｍフィルタは１．９４μｍ，Ｒ1 フィ
ルタは１．８２μｍ，Ｒ2 フィルタは１．７２μｍの波
長の光を透過する。また，水蒸気は１．７６μｍ〜１．
８μｍの波長域で吸光されることを示している。
【００１１】図１に戻り本発明実施例装置の動作につい
て説明を行う。フィルタ・ホイ―ル３の回転によって，
フィルタ４を透過した１．９４μｍの赤外線，フィルタ
５を透過した２．１μｍの赤外線，フィルタ６を透過し
た１．８μｍの赤外線，フィルタ６ａを透過した１．７
２μｍの赤外線が順次，紙９に照射される。これら４種
の赤外線に基づく透過・散乱光が受光素子１０で検出さ
れ，交流信号の形でサンプル・ホ―ルド回路１２，１
３，１４，１５に加えられる。同期信号回路８からこれ
ら回路に加えられた同期信号によって前記交流信号は個
別の直流信号に変換され，サンプル・ホ―ルド回路１２
から出力ＶM が，サンプル・ホ―ルド回路１３より出力
ＶC が，サンプル・ホ―ルド回路１４より出力ＶR1がサ
ンプル・ホ―ルド回路１５より出力ＶR2が各別に出力さ
れる。演算回路１６では最適定数ａ，ｂが設定され， Ｖ0 ＝｛ｌｎ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝ ／｛ｌｎ（ｂ・Ｖc ／ＶR2）｝…(1)なる演算が行われ
る。
て説明を行う。フィルタ・ホイ―ル３の回転によって，
フィルタ４を透過した１．９４μｍの赤外線，フィルタ
５を透過した２．１μｍの赤外線，フィルタ６を透過し
た１．８μｍの赤外線，フィルタ６ａを透過した１．７
２μｍの赤外線が順次，紙９に照射される。これら４種
の赤外線に基づく透過・散乱光が受光素子１０で検出さ
れ，交流信号の形でサンプル・ホ―ルド回路１２，１
３，１４，１５に加えられる。同期信号回路８からこれ
ら回路に加えられた同期信号によって前記交流信号は個
別の直流信号に変換され，サンプル・ホ―ルド回路１２
から出力ＶM が，サンプル・ホ―ルド回路１３より出力
ＶC が，サンプル・ホ―ルド回路１４より出力ＶR1がサ
ンプル・ホ―ルド回路１５より出力ＶR2が各別に出力さ
れる。演算回路１６では最適定数ａ，ｂが設定され， Ｖ0 ＝｛ｌｎ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝ ／｛ｌｎ（ｂ・Ｖc ／ＶR2）｝…(1)なる演算が行われ
る。
【００１２】ここで，最適定数は次の様に設定した。 ａ＝Ｒ1a／Ｍa ｂ＝Ｒ2a／Ｃa Ｒ1a；紙サンプルのない空気中を透過した時のＲ1 光の
信号(V) Ｒ2a；紙サンプルのない空気中を透過した時のＲ2 光の
信号(V) Ｍa ；紙サンプルのない空気中を透過した時のＭ光の信
号(V) Ｃa ；紙サンプルのない空気中を透過した時のＣ光の信
号(V) その結果，Ｖ0 は水分量(MW)とセルロ―ス量(CW)のみの
関数( MW/cw)となり，坪量の高低やパルプの違いによら
ず一本の検量線ができた。図４は本発明方式を用いて新
聞用紙７種類の検量線を示し（重なっているものがある
ので図では検量線は５本となっている），縦軸は上記Ｖ
0 ，横軸はMW/CW% である。
信号(V) Ｒ2a；紙サンプルのない空気中を透過した時のＲ2 光の
信号(V) Ｍa ；紙サンプルのない空気中を透過した時のＭ光の信
号(V) Ｃa ；紙サンプルのない空気中を透過した時のＣ光の信
号(V) その結果，Ｖ0 は水分量(MW)とセルロ―ス量(CW)のみの
関数( MW/cw)となり，坪量の高低やパルプの違いによら
ず一本の検量線ができた。図４は本発明方式を用いて新
聞用紙７種類の検量線を示し（重なっているものがある
ので図では検量線は５本となっている），縦軸は上記Ｖ
0 ，横軸はMW/CW% である。
【００１３】また，水分率は 1/{1+(CW/MW)・(1/(1-A)} ・100(％) …(2) A ; 灰分率= 灰分量／絶乾坪量 と表わされる為，(MW/cw) が求まれば水分率を単独で出
力することが可能となる。 但しその場合，紙毎の灰分
補正を行う必要があるが，この(2) 式における灰分率A
の変動による水分率の影響度は小さなものであり，この
灰分率はサンプル紙を用いて予め求めたものを使用する
ことができる。ここで，Ｖ0 を算出する(1) 式中でＶC
を除するのにＶR1を用いずＶR2を用いているのはＶC ／
ＶR1では水蒸気の影響を受ける為である。ＶR1のみを用
いた場合とＶR1及びＶR2を用いた場合の違いについて例
をあげて説明する。
力することが可能となる。 但しその場合，紙毎の灰分
補正を行う必要があるが，この(2) 式における灰分率A
の変動による水分率の影響度は小さなものであり，この
灰分率はサンプル紙を用いて予め求めたものを使用する
ことができる。ここで，Ｖ0 を算出する(1) 式中でＶC
を除するのにＶR1を用いずＶR2を用いているのはＶC ／
ＶR1では水蒸気の影響を受ける為である。ＶR1のみを用
いた場合とＶR1及びＶR2を用いた場合の違いについて例
をあげて説明する。
【００１４】図５は本出願人が試作した装置を用いて実
験した水蒸気量（g/m 2 ）と信号変化率の関係を示すも
のである。なお，信号は空気層を測定した場合の出力で
ある。 図によれば，水蒸気量が１０→３０(g/m2 ) に
増加した場合，ＶC は水蒸気に吸収されず，ＶR1は吸収
されるので（イ）で示すＶC ／ＶR1の信号変化率は１．
０６となり６％を越える。一方，ＶR2は水蒸気に吸収さ
れないので（ロ）で示すＶC ／ＶR2の信号変化率は２％
以内となり，水蒸気による変化率が改善されている。
験した水蒸気量（g/m 2 ）と信号変化率の関係を示すも
のである。なお，信号は空気層を測定した場合の出力で
ある。 図によれば，水蒸気量が１０→３０(g/m2 ) に
増加した場合，ＶC は水蒸気に吸収されず，ＶR1は吸収
されるので（イ）で示すＶC ／ＶR1の信号変化率は１．
０６となり６％を越える。一方，ＶR2は水蒸気に吸収さ
れないので（ロ）で示すＶC ／ＶR2の信号変化率は２％
以内となり，水蒸気による変化率が改善されている。
【００１５】図６はサンプルとしてトレ―シングペ―パ
を用い，ＶR1のみを用いた従来の装置により作成した水
分計出力と水分率の関係を示すものである。図６中の線
（ハ）は Ｖ0 ＝ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）／ｆ（ｂ・ＶC ／ＶR1）な
る演算を行った場合の検量線を示している。水分計の出
力は外乱要因をなくすため，サンプル紙を測定した時の
各信号を空気層を測定した時の値で除して規格化して求
める。検量線上の各プロットはサンプル紙を測定した時
と空気層を測定した時の水蒸気量が等しい状態で求めた
ものである。今，実際の水分率が８．９％のサンプル紙
を雰囲気水蒸気量１８g/m3中で測定したところ，各信号
は次の様であった。 ＶR1；１．６６２Ｖ， ＶM ；０．６１３Ｖ，ＶC ；
０．３６４Ｖ 空気層は雰囲気蒸気量７g/m3中で測定され，各信号は次
の様であった。 ＶR1；４．７７８Ｖ， ＶM ；４．０３３Ｖ，ＶC ；
２．５８２Ｖ 上記の値を演算式に代入すると Ｖ0 ＝｛ｌｎ（ＶM ／ＶMa）／（ＶR1／ＶR1a ）｝／
｛ｌｎ（ＶC ／ＶCa）／（ＶR1／ＶR1a ）｝ a は空気層のみの場合の信号を示す。 Ｖ0 ＝０．９１７となる。
を用い，ＶR1のみを用いた従来の装置により作成した水
分計出力と水分率の関係を示すものである。図６中の線
（ハ）は Ｖ0 ＝ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）／ｆ（ｂ・ＶC ／ＶR1）な
る演算を行った場合の検量線を示している。水分計の出
力は外乱要因をなくすため，サンプル紙を測定した時の
各信号を空気層を測定した時の値で除して規格化して求
める。検量線上の各プロットはサンプル紙を測定した時
と空気層を測定した時の水蒸気量が等しい状態で求めた
ものである。今，実際の水分率が８．９％のサンプル紙
を雰囲気水蒸気量１８g/m3中で測定したところ，各信号
は次の様であった。 ＶR1；１．６６２Ｖ， ＶM ；０．６１３Ｖ，ＶC ；
０．３６４Ｖ 空気層は雰囲気蒸気量７g/m3中で測定され，各信号は次
の様であった。 ＶR1；４．７７８Ｖ， ＶM ；４．０３３Ｖ，ＶC ；
２．５８２Ｖ 上記の値を演算式に代入すると Ｖ0 ＝｛ｌｎ（ＶM ／ＶMa）／（ＶR1／ＶR1a ）｝／
｛ｌｎ（ＶC ／ＶCa）／（ＶR1／ＶR1a ）｝ a は空気層のみの場合の信号を示す。 Ｖ0 ＝０．９１７となる。
【００１６】この値と検量線から水分率は９．８％（点
ホ）と求められる。実水分率は８．９％（点ニ）なので
０．９％の誤差が生じていることが分る。図７は本発明
装置を用いて作成した水分計出力と水分率の関係を示す
ものである。図７中の線（ヘ）は本発明に従いＶR1とＶ
R2の信号を用いて Ｖ0 ＝ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）／ｆ（ｂ・ＶC ／ＶR2）な
る演算を行った場合の検量線を示している。今，実際の
水分率が１０．７％のサンプル紙を雰囲気水蒸気量１８
g/m3中で測定したところ，各信号は次の様であった。 ＶR1；１．３０１Ｖ， ＶR2；３．７３５Ｖ， ＶM；
１．０１４ ＶC ；０．９６９Ｖ 空気層は雰囲気蒸気量７g/m3中で測定され，各信号は次
の様であった。 ＶR1；１．８９０Ｖ， ＶR2；３．８５２Ｖ， ＶM；
１．０１４Ｖ ＶC ；０．９６２Ｖ 上記の値を演算式に代入すると Ｖ0 ＝｛ｌｎ（ＶM ／ＶMa）／（ＶR1／ＶR1a ）｝／
｛ｌｎ（ＶC ／ＶCa）／（ＶR1／ＶR2a ）｝ a は空気層の信号を示す。 Ｖ0 ＝０．４８３となる。
ホ）と求められる。実水分率は８．９％（点ニ）なので
０．９％の誤差が生じていることが分る。図７は本発明
装置を用いて作成した水分計出力と水分率の関係を示す
ものである。図７中の線（ヘ）は本発明に従いＶR1とＶ
R2の信号を用いて Ｖ0 ＝ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）／ｆ（ｂ・ＶC ／ＶR2）な
る演算を行った場合の検量線を示している。今，実際の
水分率が１０．７％のサンプル紙を雰囲気水蒸気量１８
g/m3中で測定したところ，各信号は次の様であった。 ＶR1；１．３０１Ｖ， ＶR2；３．７３５Ｖ， ＶM；
１．０１４ ＶC ；０．９６９Ｖ 空気層は雰囲気蒸気量７g/m3中で測定され，各信号は次
の様であった。 ＶR1；１．８９０Ｖ， ＶR2；３．８５２Ｖ， ＶM；
１．０１４Ｖ ＶC ；０．９６２Ｖ 上記の値を演算式に代入すると Ｖ0 ＝｛ｌｎ（ＶM ／ＶMa）／（ＶR1／ＶR1a ）｝／
｛ｌｎ（ＶC ／ＶCa）／（ＶR1／ＶR2a ）｝ a は空気層の信号を示す。 Ｖ0 ＝０．４８３となる。
【００１７】この値と検量線から水分率は１０．７％
（点ト）と求められる。これは実水分率と一致し，水分
率の影響を受けていないことが分る。図８は本発明実施
例装置と，従来の２波長方式における検量線比較を示す
ものである。図から明らかなように，サンプル紙５種の
場合水分率誤差の標準偏差が 1.00 → 0.62(%) 新聞用紙７種の場合水分率誤差の標準偏差が 0.37 → 0.11(%) に減少し，最大水分率誤差も サンプル５種 +3.65,-1.13 →+1.82,-1.12(%) 新聞紙
７種 +1.35,-0.47→+0.20,-0.35(%)と減少してい
る。
（点ト）と求められる。これは実水分率と一致し，水分
率の影響を受けていないことが分る。図８は本発明実施
例装置と，従来の２波長方式における検量線比較を示す
ものである。図から明らかなように，サンプル紙５種の
場合水分率誤差の標準偏差が 1.00 → 0.62(%) 新聞用紙７種の場合水分率誤差の標準偏差が 0.37 → 0.11(%) に減少し，最大水分率誤差も サンプル５種 +3.65,-1.13 →+1.82,-1.12(%) 新聞紙
７種 +1.35,-0.47→+0.20,-0.35(%)と減少してい
る。
【００１８】なお，ここで標準偏差とは，各サンプル紙
の検量線から水分率誤差が最小となる一本の検量線（水
分率誤差最小検量線）を求め，その検量線と各サンプル
紙の検量線との水分率誤差の標準偏差（水分率範囲は２
％〜１２％）を求めたものである。また，最大誤差とは
２％〜１２％の範囲で水分率誤差最小検量線と各サンプ
ル紙の検量線との水分率誤差の正負の最大値である。な
お本発明実施例装置ではフィルタ・ホイ―ル３によって
波長１．７２μｍの赤外線，波長２．１μｍの赤外線，
波長１．８２μｍの赤外線及び波長１．６８μｍの赤外
線を分離し，これらを紙９に照射するようにしている
が，これに限らず白色光を紙９に照射し紙で透過・散乱
した光から各波長の赤外線を分離するようにしても良
い。また，本実施例においては関数ｆとしてｌｎを用い
たが対数近似値を出力する関数であれば例えばｌｏｇや
X-{(X-1) 2 /2}-1 のような多項式近似をしたもの等の
関数を用いても良い。
の検量線から水分率誤差が最小となる一本の検量線（水
分率誤差最小検量線）を求め，その検量線と各サンプル
紙の検量線との水分率誤差の標準偏差（水分率範囲は２
％〜１２％）を求めたものである。また，最大誤差とは
２％〜１２％の範囲で水分率誤差最小検量線と各サンプ
ル紙の検量線との水分率誤差の正負の最大値である。な
お本発明実施例装置ではフィルタ・ホイ―ル３によって
波長１．７２μｍの赤外線，波長２．１μｍの赤外線，
波長１．８２μｍの赤外線及び波長１．６８μｍの赤外
線を分離し，これらを紙９に照射するようにしている
が，これに限らず白色光を紙９に照射し紙で透過・散乱
した光から各波長の赤外線を分離するようにしても良
い。また，本実施例においては関数ｆとしてｌｎを用い
たが対数近似値を出力する関数であれば例えばｌｏｇや
X-{(X-1) 2 /2}-1 のような多項式近似をしたもの等の
関数を用いても良い。
【００１９】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明した様
に，本発明によれば，紙の水分量を測定する際，紙の紙
質の影響が低減され，水蒸気の吸収の影響を受けず，か
つ，水分率を直接出力することが可能な赤外線水分計を
実現することができる。
に，本発明によれば，紙の水分量を測定する際，紙の紙
質の影響が低減され，水蒸気の吸収の影響を受けず，か
つ，水分率を直接出力することが可能な赤外線水分計を
実現することができる。
【図１】本発明の実施例装置の原理構成図である。
【図２】上質紙に赤外線を照射した場合の波長λと比吸
収係数Ｋ（cm2/g) の関係を示す図である。
収係数Ｋ（cm2/g) の関係を示す図である。
【図３】波長と水蒸気の吸光度及びフィルタの透過率を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の実施例装置で得た検量線の特性図であ
る。
る。
【図５】水蒸気量（g/m 2 ）と信号変化率の関係を示す
図である。
図である。
【図６】水蒸気量の変化に対してＶR1のみを用いた場合
の水分計出力と水分率の関係を示す図である。
の水分計出力と水分率の関係を示す図である。
【図７】水蒸気量の変化に対してＶR1，ＶR2の両方の信
号を用いた場合の水分計出力と水分率の関係を示す図で
ある。
号を用いた場合の水分計出力と水分率の関係を示す図で
ある。
【図８】本発明の実施例装置と従来装置で得た検量線比
較図である。
較図である。
【図９】従来装置で得た検量線の特性図である。
１ ランプ ２ 集光レンズ。 ３ フィルタ・ホイ―ル ４，５，６，６ａ フィルタ ７ フォトインタラプタ ８ 同期信号回路 ９ 紙 １０ 受光素子 １１ 増幅器 １２，１３，１４，１５ サンプル・ホ―ルド回路 １６ 演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯崎 健二 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 紙に含まれる水分量を赤外線の吸収を利
用して測定する赤外線水分計において， ａ．水分によって吸収を受ける第１の波長域の赤外線
と，セルロ―スによって吸収を受ける第２の波長域の赤
外線と，水分およびセルロ―スによって吸収を受けるこ
とが少なく，かつ水蒸気による吸収が前記第１の波長域
の赤外線と同程度の第３の波長領域の赤外線と，水分お
よびセルロ―スによって吸収を受けることが少なく，か
つ，水蒸気による吸収が前記第２の波長域の赤外線と同
程度の第４の波長領域の赤外線とを前記紙に照射する手
段と， ｂ．前記紙で透過・散乱された光から前記第１の波長域
の赤外線，前記第２の波長域の赤外線，前記第３の波長
域の赤外線及び第４の波長域の赤外線とを検出し，これ
ら赤外線の強さに対応した出力ＶM ，ＶC ，ＶR1，ＶR2
を夫々発生する検出手段と， ｃ．前記検出手段の出力ＶM ，ＶC ，ＶR1，ＶR2が加え
られ， Ｖ0 ＝｛ｆ（ａ・ＶM ／ＶR1）｝／｛ｆ（ｂ・ＶC ／Ｖ
R2）｝ （但し，ａ，ｂ：定数，ｆ：関数） なる演算を行う演算手段とを設け，前記Ｖ0 を水分計出
力とすることを特徴とする赤外線水分計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28272691A JPH05118984A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 赤外線水分計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28272691A JPH05118984A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 赤外線水分計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118984A true JPH05118984A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17656248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28272691A Pending JPH05118984A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 赤外線水分計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118984A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7212929B2 (en) | 2004-06-07 | 2007-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Moisture data-acquiring device and image-forming apparatus |
| JP2014062807A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Panasonic Corp | 分析装置 |
| CN104246477A (zh) * | 2012-03-28 | 2014-12-24 | 横河电机株式会社 | 物质特性测定装置 |
| WO2019044252A1 (ja) | 2017-08-29 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水分量センサ及び路面状態検出装置 |
| WO2019044253A1 (ja) | 2017-08-30 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水分量検出装置 |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP28272691A patent/JPH05118984A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7212929B2 (en) | 2004-06-07 | 2007-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Moisture data-acquiring device and image-forming apparatus |
| CN104246477A (zh) * | 2012-03-28 | 2014-12-24 | 横河电机株式会社 | 物质特性测定装置 |
| JP2014062807A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Panasonic Corp | 分析装置 |
| US9726614B2 (en) | 2012-09-21 | 2017-08-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Analysis apparatus |
| WO2019044252A1 (ja) | 2017-08-29 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水分量センサ及び路面状態検出装置 |
| US11480520B2 (en) | 2017-08-29 | 2022-10-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Water content sensor and road surface state detection device |
| WO2019044253A1 (ja) | 2017-08-30 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水分量検出装置 |
| US10948406B2 (en) | 2017-08-30 | 2021-03-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Moisture amount detection device |
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