JPH07117502B2 - 計測装置 - Google Patents
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- JPH07117502B2 JPH07117502B2 JP61280553A JP28055386A JPH07117502B2 JP H07117502 B2 JPH07117502 B2 JP H07117502B2 JP 61280553 A JP61280553 A JP 61280553A JP 28055386 A JP28055386 A JP 28055386A JP H07117502 B2 JPH07117502 B2 JP H07117502B2
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- G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、放射線や光を利用して被測定物質のある物
理量の空間的平均値を求める計測装置に関するものであ
る。
理量の空間的平均値を求める計測装置に関するものであ
る。
第４図は、従来の放射線を用いた計測装置例えば配管内
流体の成分分析装置を示す概念図であり、図において、
（１）は放射線源例えばＸ線源またはγ線源、（２）は
この放射線源（１）から放出された放射線例えばＸ線ま
たはγ線、（３）はこの放射線（２）が照射される配
管、（４）は配管（３）内を流れる例えば２成分の被測
定物質である被測定流体、（５）は配管（３）をはさん
で放射線源（１）と反対側に設けられたコリメータ、
（６）はこのコリメータ（５）を貫通して設けられ、放
射線が通過する貫通穴、（７）はこの貫通穴（６）を通
過した放射線（２）を検出する放射線検出器、（８）は
この放射線検出器（７）からの信号を処理し、被測定流
体（４）のある物理量を出力する信号処理・演算処理装
置である。
流体の成分分析装置を示す概念図であり、図において、
（１）は放射線源例えばＸ線源またはγ線源、（２）は
この放射線源（１）から放出された放射線例えばＸ線ま
たはγ線、（３）はこの放射線（２）が照射される配
管、（４）は配管（３）内を流れる例えば２成分の被測
定物質である被測定流体、（５）は配管（３）をはさん
で放射線源（１）と反対側に設けられたコリメータ、
（６）はこのコリメータ（５）を貫通して設けられ、放
射線が通過する貫通穴、（７）はこの貫通穴（６）を通
過した放射線（２）を検出する放射線検出器、（８）は
この放射線検出器（７）からの信号を処理し、被測定流
体（４）のある物理量を出力する信号処理・演算処理装
置である。
従来の計測装置は上述したように構成され、一般に、物
質中での放射線例えばＸ線またはγ線の減衰は次式で記
述される。
質中での放射線例えばＸ線またはγ線の減衰は次式で記
述される。
Ｉ＝I0exp（−μρｔ） （１） ここで、I0は入射放射線強度、μは物質の放射線に対す
る吸収係数、ρは物質の比重、ｔは物質中での放射線の
通過厚さ、Ｉは透過厚さｔを通過した後の放射線強度で
ある。第２図の被測定流体（４）が物質１と物質２の２
成分でできている場合、物質1,2の比重をそれぞれρ1,
ρ２、物質1,2の放射線に対する質量吸収係数をそれぞ
れμ1,μ２、ある位置における放射線の通路に沿つた物
質1,2の厚さの合計をそれぞれt1,t2、その位置における
被測定流体（４）の放射線通路の長さをｌとすると、 μ１ρ1t1＋μ２ρ2t2＝lnI0/I−ａ （２） t1＋t2＝ｌ （３） となる。ａは配管（３）の材質、厚みなどによつて決ま
る定数であり、μ1,μ2,ρ1,ρ2,I0,lは予め知ることが
できる。従つて、２成分の割合がわからないとき、透過
放射線強度Ｉを測定すれば、（２），（３）式からt1,t
2を求めることができ、放射線の通路上での成分割合を
求めることができる。
る吸収係数、ρは物質の比重、ｔは物質中での放射線の
通過厚さ、Ｉは透過厚さｔを通過した後の放射線強度で
ある。第２図の被測定流体（４）が物質１と物質２の２
成分でできている場合、物質1,2の比重をそれぞれρ1,
ρ２、物質1,2の放射線に対する質量吸収係数をそれぞ
れμ1,μ２、ある位置における放射線の通路に沿つた物
質1,2の厚さの合計をそれぞれt1,t2、その位置における
被測定流体（４）の放射線通路の長さをｌとすると、 μ１ρ1t1＋μ２ρ2t2＝lnI0/I−ａ （２） t1＋t2＝ｌ （３） となる。ａは配管（３）の材質、厚みなどによつて決ま
る定数であり、μ1,μ2,ρ1,ρ2,I0,lは予め知ることが
できる。従つて、２成分の割合がわからないとき、透過
放射線強度Ｉを測定すれば、（２），（３）式からt1,t
2を求めることができ、放射線の通路上での成分割合を
求めることができる。
第２図において、放射線（２）は放射線源（１）から放
出され、配管（３）の壁、被測定流体（４）を透過し、
コリメータ（５）の貫通穴（６）を通過して放射線検出
器（７）に入射する。放射線検出器（７）からの信号
は、信号処理・演算処理装置（８）に送られ、そこで
（２），（３）式に基づいてt1,t2が求められ、放射線
（２）の通路上の成分分析が行なわれる。配管（３）内
の２成分の分布は必ずしも一様ではないので、コリメー
タ（５）を駆動装置（図示しない）により順次動かし、
貫通穴（６）の位置を変えて同様の測定をすることによ
り、ｎ個の位置、つまりｎ個の放射線通路上の成分割合
が求められ、これらを平均することにより、ある断面内
における被測定流体（４）の成分割合の平均値が得られ
る。この平均化演算も信号処理・演算処理装置（８）で
行なわれる。
出され、配管（３）の壁、被測定流体（４）を透過し、
コリメータ（５）の貫通穴（６）を通過して放射線検出
器（７）に入射する。放射線検出器（７）からの信号
は、信号処理・演算処理装置（８）に送られ、そこで
（２），（３）式に基づいてt1,t2が求められ、放射線
（２）の通路上の成分分析が行なわれる。配管（３）内
の２成分の分布は必ずしも一様ではないので、コリメー
タ（５）を駆動装置（図示しない）により順次動かし、
貫通穴（６）の位置を変えて同様の測定をすることによ
り、ｎ個の位置、つまりｎ個の放射線通路上の成分割合
が求められ、これらを平均することにより、ある断面内
における被測定流体（４）の成分割合の平均値が得られ
る。この平均化演算も信号処理・演算処理装置（８）で
行なわれる。
なお、（２）式は μ１ρ1t1＋μ２ρ2t2＝−lnI＋ｃ （４） と書くことができる。放射線（２）のｎ個の通路をｉと
して付して区別し、ｎ個の通路についての和を求める
と、それぞれ（４）式，（３）式に対応して が得られる。全通路についての成分1,2の割合の平均値
は、 が求まればよいので、 が得られるだけでよく、個々のlnIiあるいはIiの値を得
る必要がないのがわかる。すなわち、被測定流体（４）
の成分割合の断面内平均値は、放射線（２）に関係した
量、つまり透過放射線強度Ｉのｎ個の通路についての値
の対数の和を求めればよいことがわかる。
して付して区別し、ｎ個の通路についての和を求める
と、それぞれ（４）式，（３）式に対応して が得られる。全通路についての成分1,2の割合の平均値
は、 が求まればよいので、 が得られるだけでよく、個々のlnIiあるいはIiの値を得
る必要がないのがわかる。すなわち、被測定流体（４）
の成分割合の断面内平均値は、放射線（２）に関係した
量、つまり透過放射線強度Ｉのｎ個の通路についての値
の対数の和を求めればよいことがわかる。
さて、放射線（２）は量子の一種であり、この放射線
（２）を測定するとき、その出力信号は一定の統計的ゆ
らぎを示す。このゆらぎによる測定誤差は、放射線
（２）の強度が一定であれば測定時間の平方根に反比例
して小さくなるため、高い精度の測定をするためには、
長い計測時間が必要である。また、コリメータ（５）の
貫通穴（６）を順次移動させて放射線をｎ個測定するた
めには、１つの通路について要する測定時間のほぼｎ倍
が必要となる。
（２）を測定するとき、その出力信号は一定の統計的ゆ
らぎを示す。このゆらぎによる測定誤差は、放射線
（２）の強度が一定であれば測定時間の平方根に反比例
して小さくなるため、高い精度の測定をするためには、
長い計測時間が必要である。また、コリメータ（５）の
貫通穴（６）を順次移動させて放射線をｎ個測定するた
めには、１つの通路について要する測定時間のほぼｎ倍
が必要となる。
上述したような計測装置では、精度よい測定をするため
には長い測定時間を要するなどの問題点があつた。
には長い測定時間を要するなどの問題点があつた。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、被測定物質のある物理量の空間的平均値につ
いて、短い測定時間で高い精度の測定を可能にする計測
装置を得ることを目的とする。
たもので、被測定物質のある物理量の空間的平均値につ
いて、短い測定時間で高い精度の測定を可能にする計測
装置を得ることを目的とする。
この発明に係る計測装置は、被測定物質に放射線を照射
する放射線源と、放射線検出器と、これら放射線源及び
放射線検出器の間に配置されたマスクと、前記放射線検
出器からの信号を処理し、前記被測定物質の物理量を出
力する信号処理・演算処理装置とを備えた計測装置であ
って、前記マスクはｎ個のそれぞれ異なったマスクパタ
ーンをその外周に有し、各マスクパターンは放射線を通
過又はしゃへいするパターン要素を互いに独立した位置
に複数個組み合わせて設けられ、前記放射線検出器は前
記マスクパターンを通過した放射線を検出するものであ
る。
する放射線源と、放射線検出器と、これら放射線源及び
放射線検出器の間に配置されたマスクと、前記放射線検
出器からの信号を処理し、前記被測定物質の物理量を出
力する信号処理・演算処理装置とを備えた計測装置であ
って、前記マスクはｎ個のそれぞれ異なったマスクパタ
ーンをその外周に有し、各マスクパターンは放射線を通
過又はしゃへいするパターン要素を互いに独立した位置
に複数個組み合わせて設けられ、前記放射線検出器は前
記マスクパターンを通過した放射線を検出するものであ
る。
ここで、マスクはｎ個のそれぞれ異なったマスクパター
ンをその外周に有しており、各マスクパターンは放射線
を通過又はしゃへいするパターン要素を互いに独立した
位置に複数個組み合わせて設けられたものである。な
お、後述する行列の行列要素に対応して放射線を通過又
はしゃへいするパターン要素とすることを「符号化」す
ることと称する。
ンをその外周に有しており、各マスクパターンは放射線
を通過又はしゃへいするパターン要素を互いに独立した
位置に複数個組み合わせて設けられたものである。な
お、後述する行列の行列要素に対応して放射線を通過又
はしゃへいするパターン要素とすることを「符号化」す
ることと称する。
この発明においては、マスクのパターン要素の位置を符
号化した規則に従つて被測定物質のｎ個の点における個
々の測定値を求めるので、これらの測定値の対数の和を
求めた場合、ｎ個の点について１個づつ測定してこれら
の対数の和を求めた場合より統計誤差を小さくすること
ができ、従つて、得られた物理量は高い精度となる。
号化した規則に従つて被測定物質のｎ個の点における個
々の測定値を求めるので、これらの測定値の対数の和を
求めた場合、ｎ個の点について１個づつ測定してこれら
の対数の和を求めた場合より統計誤差を小さくすること
ができ、従つて、得られた物理量は高い精度となる。
第１図はこの発明の一実施例を示す概念図であり、
（１）〜（４），（７），（８）は上述した従来装置に
おけるものと全く同一である。（5A）は固定コリメータ
であつて、これにはｎ個（奇数個）の貫通穴（6A）がほ
ゞ等間隔に設けられている。そして（９）はマスク例え
ば回転式符号化マスクであつて、符号化されたパターン
に従つて互いに独立した位置に複数個のパターン要素例
えば貫通穴（10）またはしやへい要素（図示しない）を
設けて１マスクパターンとし、互いに独立なマスクパタ
ーンｎ個を円筒の軸に沿つた壁面を有する。
（１）〜（４），（７），（８）は上述した従来装置に
おけるものと全く同一である。（5A）は固定コリメータ
であつて、これにはｎ個（奇数個）の貫通穴（6A）がほ
ゞ等間隔に設けられている。そして（９）はマスク例え
ば回転式符号化マスクであつて、符号化されたパターン
に従つて互いに独立した位置に複数個のパターン要素例
えば貫通穴（10）またはしやへい要素（図示しない）を
設けて１マスクパターンとし、互いに独立なマスクパタ
ーンｎ個を円筒の軸に沿つた壁面を有する。
上述したように構成された計測装置においては、固定コ
リメータ（5A）は放射線検出器（７）と回転式符号化マ
スク（９）の間に固定して設置されており、固定コリメ
ータ（5A）の貫通穴（6A）は回転式符号化マスク（９）
の貫通穴（10）よりも小さい。また、回転式符号化マス
ク（９）は駆動機構（図示しない）によつて回転させら
れることができ、放射線検出器（７）の前にくるマスク
パターンを順次変更することができる。回転式符号化マ
スク（９）を放射線検出器（７）の前で静止させたと
き、そのマスクパターンの複数個のパターン要素は、固
定コリメータ（5A）のｎ個の貫通穴（6A）の位置にくる
ようになつている。また、固定コリメータ（5A）の貫通
穴（6A）は、これら貫通穴（6A）を通過する放射線が、
配管（３）断面をほぼ一様な密度で通過するように開け
られている。
リメータ（5A）は放射線検出器（７）と回転式符号化マ
スク（９）の間に固定して設置されており、固定コリメ
ータ（5A）の貫通穴（6A）は回転式符号化マスク（９）
の貫通穴（10）よりも小さい。また、回転式符号化マス
ク（９）は駆動機構（図示しない）によつて回転させら
れることができ、放射線検出器（７）の前にくるマスク
パターンを順次変更することができる。回転式符号化マ
スク（９）を放射線検出器（７）の前で静止させたと
き、そのマスクパターンの複数個のパターン要素は、固
定コリメータ（5A）のｎ個の貫通穴（6A）の位置にくる
ようになつている。また、固定コリメータ（5A）の貫通
穴（6A）は、これら貫通穴（6A）を通過する放射線が、
配管（３）断面をほぼ一様な密度で通過するように開け
られている。
すなわち、回転式符号化マスク（９）の回転と停止を伴
って、ｎ回の測定を行うものである。測定時には、回転
式符号化マスク（９）の貫通穴（10）が固定コリメータ
（5A）の貫通穴（6A）に一致するように回転式符号化マ
スク（９）を回転、停止する。次の測定においても、回
転式符号化マスク（９）の貫通穴（10）が固定コリメー
タ（5A）の貫通穴（6A）に一致するように、駆動機構に
より回転式符号化マスク（９）を逐次回転して停止す
る。
って、ｎ回の測定を行うものである。測定時には、回転
式符号化マスク（９）の貫通穴（10）が固定コリメータ
（5A）の貫通穴（6A）に一致するように回転式符号化マ
スク（９）を回転、停止する。次の測定においても、回
転式符号化マスク（９）の貫通穴（10）が固定コリメー
タ（5A）の貫通穴（6A）に一致するように、駆動機構に
より回転式符号化マスク（９）を逐次回転して停止す
る。
被測定流体（４）中を通過した放射線の強度を測定し、
その値から成分分析を行うことは従来装置における場合
と同様であるが、この発明では被測定流体（４）のｎ個
の点における放射線強度を測定する点が従来装置におけ
るものとは異なる。次に、回転式符号化マスク（９）の
符号化について説明する。第２図（ａ）は回転式符号化
マスク（９）の壁面を長軸方向に切断し平面展開した概
略図であり、第２図（ｂ）は固定コリメータ（5A）の平
面を示す概略図である。第２図（ａ）に示すように、回
転式符号化マスク（９）は後述する行列の行列要素に対
応した規則に従って、２次元に符号化されたパターンに
展開していることを示している。言い換えると、行列要
素に対応して回転式符号化マスク（９）に貫通穴（10）
を設けることが回転式マスクを符号化することに相当す
る。固定コリメータ（5A）では、第２図（ｂ）に示すよ
うに、ｎ個の貫通穴（6A）が１列に配置していることを
示す。
その値から成分分析を行うことは従来装置における場合
と同様であるが、この発明では被測定流体（４）のｎ個
の点における放射線強度を測定する点が従来装置におけ
るものとは異なる。次に、回転式符号化マスク（９）の
符号化について説明する。第２図（ａ）は回転式符号化
マスク（９）の壁面を長軸方向に切断し平面展開した概
略図であり、第２図（ｂ）は固定コリメータ（5A）の平
面を示す概略図である。第２図（ａ）に示すように、回
転式符号化マスク（９）は後述する行列の行列要素に対
応した規則に従って、２次元に符号化されたパターンに
展開していることを示している。言い換えると、行列要
素に対応して回転式符号化マスク（９）に貫通穴（10）
を設けることが回転式マスクを符号化することに相当す
る。固定コリメータ（5A）では、第２図（ｂ）に示すよ
うに、ｎ個の貫通穴（6A）が１列に配置していることを
示す。
さらに、測定時における回転式符号化マスク（９）と固
定コリメータ（5A）との相対的位置関係を示すために、
これらの組み合わせを第３図（ａ）〜第３図（ｃ）に示
す。これらの図では、７回の回転のうち３回の測定に伴
う回転式符号化マスク（９）の固定コリメータ（5A）と
の相対的位置関係を示している。すなわち、回転式符号
化マスク（９）がある位置に静止しているとき、固定コ
リメータ（5A）にはｎ個の貫通穴（6A）が開いている
が、回転式符号化マスク（９）により、貫通穴（10）の
下側にある固定コリメータ（5A）の貫通穴（6A）を通過
する放射線のみが放射線検出器（７）で検出される。従
つて、回転式符号化マスク（９）を回転させ、次のマス
クパターンについて同様に放射線を検出すると、ｎ回の
測定で１セツトの測定データが得られ、これらをもとに
信号処理・演算処理装置（８）で個々の点における放射
線の強度を求め、その対数の和を計算し、（５），
（６）式に従つて を求めると、２成分の成分割合の断面平均値が求められ
る。このとき、統計誤差による測定誤差が従来装置によ
りｎ個の位置について１回づつ測定する場合に比べて小
さくなることは、後述する説明から明らかである。ま
た、回転式符号化マスク（９）を回転させるとき、その
位置の再現性が問題となることが多いが、固定コリメー
タ（5A）の貫通穴（6A）は回転式符号化マスク（９）の
貫通穴（10）より小さいので、回転式符号化マスク
（９）の位置が多少ずれても、放射線検出器（７）に入
射する放射線の量は変わらず、測定誤差は生じない。
定コリメータ（5A）との相対的位置関係を示すために、
これらの組み合わせを第３図（ａ）〜第３図（ｃ）に示
す。これらの図では、７回の回転のうち３回の測定に伴
う回転式符号化マスク（９）の固定コリメータ（5A）と
の相対的位置関係を示している。すなわち、回転式符号
化マスク（９）がある位置に静止しているとき、固定コ
リメータ（5A）にはｎ個の貫通穴（6A）が開いている
が、回転式符号化マスク（９）により、貫通穴（10）の
下側にある固定コリメータ（5A）の貫通穴（6A）を通過
する放射線のみが放射線検出器（７）で検出される。従
つて、回転式符号化マスク（９）を回転させ、次のマス
クパターンについて同様に放射線を検出すると、ｎ回の
測定で１セツトの測定データが得られ、これらをもとに
信号処理・演算処理装置（８）で個々の点における放射
線の強度を求め、その対数の和を計算し、（５），
（６）式に従つて を求めると、２成分の成分割合の断面平均値が求められ
る。このとき、統計誤差による測定誤差が従来装置によ
りｎ個の位置について１回づつ測定する場合に比べて小
さくなることは、後述する説明から明らかである。ま
た、回転式符号化マスク（９）を回転させるとき、その
位置の再現性が問題となることが多いが、固定コリメー
タ（5A）の貫通穴（6A）は回転式符号化マスク（９）の
貫通穴（10）より小さいので、回転式符号化マスク
（９）の位置が多少ずれても、放射線検出器（７）に入
射する放射線の量は変わらず、測定誤差は生じない。
以下にこの発明による装置を用いた計測の一例として成
分分析について述べる。
分分析について述べる。
空間内のｎ個の測定点に対応して、マスクとして異なる
マスクパターンをもつたｎ枚のマスク板（図示しない）
があるとし、個々のマスク板は複数個のパターン要素を
もつているとする。各パターン要素は、放射線または光
などの量子を通過させ、放射線検出器（７）への入射を
許す貫通穴か、または入射を妨げるしやへい要素であ
る。マスク板は１枚づつ放射線検出器（７）の前におか
れ、１枚のマスク板につき時間△ｔの間測定がなされ
る。１つの完結した測定データを得るためには、各マス
ク板を１回づつ合計ｎ回、従つて、測定時間はｎ△ｔ要
する。測定の都度得られる値は、マスク板の貫通穴の位
置パターンに対応する特定の通路についての和である。
ｎ個の通路についての個々の未知の値は、ｎ枚のマスク
板の貫通穴パターンが独立であれば、これらのマスク板
に対応した合計ｎ個の測定値から求めることができる。
マスクパターンをもつたｎ枚のマスク板（図示しない）
があるとし、個々のマスク板は複数個のパターン要素を
もつているとする。各パターン要素は、放射線または光
などの量子を通過させ、放射線検出器（７）への入射を
許す貫通穴か、または入射を妨げるしやへい要素であ
る。マスク板は１枚づつ放射線検出器（７）の前におか
れ、１枚のマスク板につき時間△ｔの間測定がなされ
る。１つの完結した測定データを得るためには、各マス
ク板を１回づつ合計ｎ回、従つて、測定時間はｎ△ｔ要
する。測定の都度得られる値は、マスク板の貫通穴の位
置パターンに対応する特定の通路についての和である。
ｎ個の通路についての個々の未知の値は、ｎ枚のマスク
板の貫通穴パターンが独立であれば、これらのマスク板
に対応した合計ｎ個の測定値から求めることができる。
いま、それぞれをｎ個の点における放射線または光な
どの強さからなるベクトル、をマスク板が置かれて測
定されたｎ個の測定値からなるベクトル、Ｍをｎ枚のマ
スク板の貫通穴の位置パターンを示す行列とする。Ｍの
行列要素は“1"または“0"であり、“1"は放射線または
光を通過させる貫通穴、“0"はそれの通過をさまたげる
しやへい要素とする。はＭとを用いて ＝Ｍ・ （７） と表わされる。もしＭが逆行列M-1をもつ、すなわちｎ
枚のマスク板の貫通穴パターンが独立であると、個々の
点における値は ＝M-1・Ｍ ＝M-1・ （８） として測定値から求められる。
どの強さからなるベクトル、をマスク板が置かれて測
定されたｎ個の測定値からなるベクトル、Ｍをｎ枚のマ
スク板の貫通穴の位置パターンを示す行列とする。Ｍの
行列要素は“1"または“0"であり、“1"は放射線または
光を通過させる貫通穴、“0"はそれの通過をさまたげる
しやへい要素とする。はＭとを用いて ＝Ｍ・ （７） と表わされる。もしＭが逆行列M-1をもつ、すなわちｎ
枚のマスク板の貫通穴パターンが独立であると、個々の
点における値は ＝M-1・Ｍ ＝M-1・ （８） として測定値から求められる。
なお、従来装置における１点づつ測定を行う方法は、上
述の特殊なケース、つまりＭを単位行列とした場合であ
る。
述の特殊なケース、つまりＭを単位行列とした場合であ
る。
ここでは、Ｍをアダマール行列に基づいて生成するとM
-1は±１を要素とする行列になり、の要素xiはの要
素djの加減算で求められることになる。例えばｎ＝７の
場合について示すと、 となる。ただし、＋は１を、−は−１を示す。
-1は±１を要素とする行列になり、の要素xiはの要
素djの加減算で求められることになる。例えばｎ＝７の
場合について示すと、 となる。ただし、＋は１を、−は−１を示す。
このとき 従つて、４＝M-1・であり、xiはdjの加減算で求め
られることがわかる。なお、Ｍは各行，各列に４個の
“1"、３個の“0"を持つており、M-1は各行，各列に４
個の＋１、３個の−１を持つている。そこで、M-1の要
素（M-1）ijを （M-1）ij＝Sij （12） と表わすと である。
られることがわかる。なお、Ｍは各行，各列に４個の
“1"、３個の“0"を持つており、M-1は各行，各列に４
個の＋１、３個の−１を持つている。そこで、M-1の要
素（M-1）ijを （M-1）ij＝Sij （12） と表わすと である。
上述したｎ＝７の場合、貫通穴の数は４個であり、4xi
がdjの加減算で求められたが、一般に、アダマール行列
に基づいてＭを生成すると各行，各列とも（ｎ＋１）/2
要素が貫通穴になり、ｎ個の加減算により が求められる。つまり である。
がdjの加減算で求められたが、一般に、アダマール行列
に基づいてＭを生成すると各行，各列とも（ｎ＋１）/2
要素が貫通穴になり、ｎ個の加減算により が求められる。つまり である。
次に、この発明により符号化されたマスク板を用いた の統計誤差は、xiを１回づつ測定する従来装置の場合よ
り小さくなることを示す。まず、簡単な場合として、ｎ
個の点における放射線または光の強度はほぼ等しく、計
測値はＮカウント／秒にほぼ等しいとする。従来のxiを
１回づつ測定する方法においては、１個の点における測
定時間として△ｔが割り当てられ、全計測時間は符号化
したマスク板を用いる場合と同じくｎ△ｔとする。この
ときxiの期待制▲▼は ▲▼＝Ｎ△ｔ （15） xiの統計誤差σxiは 相対的誤差 は となる。符号化したマスク板を用いる場合、（13），
（14）式と を用いて ▲▼＝Ｎ△ｔ （19） であり、その統計誤差は、（14）式からｎ個のdjが全て
同じ重みで統計誤差をxiの統計誤差に伝播し、djの統計
誤差σdjは であるので となる。
り小さくなることを示す。まず、簡単な場合として、ｎ
個の点における放射線または光の強度はほぼ等しく、計
測値はＮカウント／秒にほぼ等しいとする。従来のxiを
１回づつ測定する方法においては、１個の点における測
定時間として△ｔが割り当てられ、全計測時間は符号化
したマスク板を用いる場合と同じくｎ△ｔとする。この
ときxiの期待制▲▼は ▲▼＝Ｎ△ｔ （15） xiの統計誤差σxiは 相対的誤差 は となる。符号化したマスク板を用いる場合、（13），
（14）式と を用いて ▲▼＝Ｎ△ｔ （19） であり、その統計誤差は、（14）式からｎ個のdjが全て
同じ重みで統計誤差をxiの統計誤差に伝播し、djの統計
誤差σdjは であるので となる。
次に、Σlnxiの統計誤差の評価を行なう。一般に、△xi
/▲▼が小さいとき である。従来法では（15），（17）式より となる。従つて、 の統計誤差に関するS/N比（SNR）は となる。これに対して、この発明により符号化したマス
ク板を用いる場合には、（14）式より （13）式より、 従つて （26）式により、 なお、Σln（xi）の期待値は従来法と同じで また、その統計誤差 は（22），（19），（27），（21）式を用いて （28），（29）式よりS/N比は （25）式と（30）式を比較すると、従来法に比べ符号化
したマスク板を用いる方が S/N比が良いことがわかる。
/▲▼が小さいとき である。従来法では（15），（17）式より となる。従つて、 の統計誤差に関するS/N比（SNR）は となる。これに対して、この発明により符号化したマス
ク板を用いる場合には、（14）式より （13）式より、 従つて （26）式により、 なお、Σln（xi）の期待値は従来法と同じで また、その統計誤差 は（22），（19），（27），（21）式を用いて （28），（29）式よりS/N比は （25）式と（30）式を比較すると、従来法に比べ符号化
したマスク板を用いる方が S/N比が良いことがわかる。
以上は、空間上のｎ個の点について、放射線や光の強度
がほぼ等しい場合について解析的に示したが、ｎ個の点
で強度の異なる場合についても、同様な結果が得られ
た。すなわち、計算機シミユレーシヨンにより、正規分
布をもつ乱数を発生させて100回のシミユレーシヨンか
ら、SN比を従来法とこの発明による符号化したマスク板
を用いた場合について比較した結果、ｎ個の強度の組に
よりバラツキはあつたが、ｎ＝７について符号化したマ
スク板を用いた場合の方が従来法よりS/N比が1.5〜２倍
良かつた。ｎ＝７とすると であり、空間のｎ個の点で強度がほぼ等しい場合の上述
した解析結果と良い一致を示している。
がほぼ等しい場合について解析的に示したが、ｎ個の点
で強度の異なる場合についても、同様な結果が得られ
た。すなわち、計算機シミユレーシヨンにより、正規分
布をもつ乱数を発生させて100回のシミユレーシヨンか
ら、SN比を従来法とこの発明による符号化したマスク板
を用いた場合について比較した結果、ｎ個の強度の組に
よりバラツキはあつたが、ｎ＝７について符号化したマ
スク板を用いた場合の方が従来法よりS/N比が1.5〜２倍
良かつた。ｎ＝７とすると であり、空間のｎ個の点で強度がほぼ等しい場合の上述
した解析結果と良い一致を示している。
以上のように、この発明によると、空間的に分布した被
測定流体のある物理量の平均値を求めるため、量子から
なる放射線や光の強度を空間上のｎ個の点で求め、それ
らの値の対数の和を求めるために、符号化した複数個の
貫通穴を持つマスク板を用いるので、放射線や光の強度
の対数のｎ個の和の統計誤差は小さくなり、求める物理
量の平均値の精度は良くなることが示された。
測定流体のある物理量の平均値を求めるため、量子から
なる放射線や光の強度を空間上のｎ個の点で求め、それ
らの値の対数の和を求めるために、符号化した複数個の
貫通穴を持つマスク板を用いるので、放射線や光の強度
の対数のｎ個の和の統計誤差は小さくなり、求める物理
量の平均値の精度は良くなることが示された。
なお、上述した実施例では、回転式符号化マスク（９）
と固定コリメータ（5A）とを用いたが、コリメータだけ
をマスクとして用い、コリメータの貫通穴の位置をｎ個
の異なるマスクパターンで符号化しておき、このコリメ
ータを動かすようにしてもよい。また、符号化したマス
クあるいはコリメータの移動は回転式でなくとも直線状
の移動であつてもよい。この場合には、マスクとしてそ
れぞれ異なるマスクパターンを有する、逐次交換可能な
ｎ枚のマスク枚が使用できる。また、回転式符号化マス
ク（９）の中心軸は、放射線検出器（７）側にとつた
が、配管（３）側にあつてもよい。
と固定コリメータ（5A）とを用いたが、コリメータだけ
をマスクとして用い、コリメータの貫通穴の位置をｎ個
の異なるマスクパターンで符号化しておき、このコリメ
ータを動かすようにしてもよい。また、符号化したマス
クあるいはコリメータの移動は回転式でなくとも直線状
の移動であつてもよい。この場合には、マスクとしてそ
れぞれ異なるマスクパターンを有する、逐次交換可能な
ｎ枚のマスク枚が使用できる。また、回転式符号化マス
ク（９）の中心軸は、放射線検出器（７）側にとつた
が、配管（３）側にあつてもよい。
さらに、１マスクパターンを回転式符号化マスク（９）
の円筒軸に沿つて配列するとき、そのパターン要素であ
る貫通穴またはしやへい要素は必ずしも一直線上にある
必要はなく、２列になつてもよいし、スペースの節約の
ため千鳥状に配列してもよい。
の円筒軸に沿つて配列するとき、そのパターン要素であ
る貫通穴またはしやへい要素は必ずしも一直線上にある
必要はなく、２列になつてもよいし、スペースの節約の
ため千鳥状に配列してもよい。
また、上述した実施例では、固定コリメータ（5A）の位
置は回転式符号マスク（９）の内側に設置したが、その
外側に設置してもよい。
置は回転式符号マスク（９）の内側に設置したが、その
外側に設置してもよい。
さらに、上述した実施例では、２成分からなる配管内被
測定流体の成分分析の場合について示したが、３成分で
あつてもよい。この場合、光子エネルギーの異なる２種
類の放射線を用いればよいことは明らかである。
測定流体の成分分析の場合について示したが、３成分で
あつてもよい。この場合、光子エネルギーの異なる２種
類の放射線を用いればよいことは明らかである。
また、被測定流体の成分分析以外に、密度測定や不純物
量の測定なども行なうことができ、一般にこの発明によ
る装置は、空間的に分布した被測定物質のある物理量の
空間的平均値を求めるために、量子からなる放射線や光
などの強度を空間上のｎ個の点で求め、それらの値の対
数の和を求める装置であれば同様の効果を奏する。
量の測定なども行なうことができ、一般にこの発明によ
る装置は、空間的に分布した被測定物質のある物理量の
空間的平均値を求めるために、量子からなる放射線や光
などの強度を空間上のｎ個の点で求め、それらの値の対
数の和を求める装置であれば同様の効果を奏する。
この発明は以上説明したとおり、被測定物質に放射線を
照射する放射線源と、放射線検出器と、これら放射線源
及び放射線検出器の間に配置されたマスクと、前記放射
線検出器からの信号を処理し、前記被測定物質の物理量
を出力する信号処理・演算処理装置とを備えた計測装置
であって、前記マスクはｎ個のそれぞれ異なったマスク
パターンをその外周に有し、各マスクパターンは放射線
を通過又はしゃへいするパターン要素を互いに独立した
位置に複数個組み合わせて設けられ、前記放射線検出器
は前記マスクパターンを通過した放射線を検出するの
で、統計誤差が小さくかつ短かい測定時間で高い精度の
測定ができるという効果がある。
照射する放射線源と、放射線検出器と、これら放射線源
及び放射線検出器の間に配置されたマスクと、前記放射
線検出器からの信号を処理し、前記被測定物質の物理量
を出力する信号処理・演算処理装置とを備えた計測装置
であって、前記マスクはｎ個のそれぞれ異なったマスク
パターンをその外周に有し、各マスクパターンは放射線
を通過又はしゃへいするパターン要素を互いに独立した
位置に複数個組み合わせて設けられ、前記放射線検出器
は前記マスクパターンを通過した放射線を検出するの
で、統計誤差が小さくかつ短かい測定時間で高い精度の
測定ができるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す概念図、第２図
（ａ）は回転式符号化マスク（９）の壁面を長軸方向に
切断し平面展開した概略図、第２図（ｂ）は固定コリメ
ータの平面を示す概略図、第３図は測定時における回転
式符号化マスクと固定コリメータとの相対的位置関係を
示す概略図、第４図は従来の計測装置を示す概念図であ
る。 図において、（１）放射線源、（２）は放射線、（３）
は配管、（４）は被測定流体、（5A）は固定コリメー
タ、（6A），（10）は貫通穴、（７）は放射線検出器、
（８）は信号処理・演算処理装置、（９）は回転式符号
化マスクである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
（ａ）は回転式符号化マスク（９）の壁面を長軸方向に
切断し平面展開した概略図、第２図（ｂ）は固定コリメ
ータの平面を示す概略図、第３図は測定時における回転
式符号化マスクと固定コリメータとの相対的位置関係を
示す概略図、第４図は従来の計測装置を示す概念図であ
る。 図において、（１）放射線源、（２）は放射線、（３）
は配管、（４）は被測定流体、（5A）は固定コリメー
タ、（6A），（10）は貫通穴、（７）は放射線検出器、
（８）は信号処理・演算処理装置、（９）は回転式符号
化マスクである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 幸丸 正樹 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−135437（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−21920（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−16877（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (6)
- 【請求項１】被測定物質に放射線を照射する放射線源
と、放射線検出器と、これら放射線源及び放射線検出器
の間に配置されたマスクと、前記放射線検出器からの信
号を処理し、前記被測定物質の物理量を出力する信号処
理・演算処理装置とを備えた計測装置であって、前記マ
スクはｎ個のそれぞれ異なったマスクパターンをその外
周に有し、各マスクパターンは放射線を通過又はしゃへ
いするパターン要素を互いに独立した位置に複数個組み
合わせて設けられ、前記放射線検出器は前記マスクパタ
ーンを通過した放射線を検出することを特徴とする計測
装置。 - 【請求項２】マスクはｎ個の異なるマスクパターンを有
する、回転可能な円筒状のマスクであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の計測装置。 - 【請求項３】マスクはそれぞれ異なるマスクパターンを
有する、逐次交換可能なｎ枚のマスク板であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の計測装置。 - 【請求項４】マスクのパターン要素より小さい複数個の
貫通穴を有する固定コリメータを、前記パターン要素と
前記貫通穴とが対向するようにマスクと放射線検出器と
の間に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれか記載の計測装置。 - 【請求項５】マスクのパターン要素より小さい複数個の
貫通穴を有する固定コリメータを、前記パターン要素と
前記貫通穴とが対向するようにマスクと被測定物質との
間に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれか記載の計測装置。 - 【請求項６】マスクとしてｎ個の異なるマスクパターン
を有する移動式のコリメータを用いることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の計測装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61280553A JPH07117502B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 計測装置 |
| CA000552644A CA1290469C (en) | 1986-11-25 | 1987-11-24 | Measurement apparatus employing radiation |
| US07/124,558 US4885759A (en) | 1986-11-25 | 1987-11-24 | Measurement apparatus employing radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61280553A JPH07117502B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142245A JPS63142245A (ja) | 1988-06-14 |
| JPH07117502B2 true JPH07117502B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17626652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61280553A Expired - Lifetime JPH07117502B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 計測装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4885759A (ja) |
| JP (1) | JPH07117502B2 (ja) |
| CA (1) | CA1290469C (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5315117A (en) * | 1993-03-04 | 1994-05-24 | Texaco Inc. | Volume meter system |
| JP5079958B2 (ja) * | 1999-07-21 | 2012-11-21 | アプライド バイオシステムズ リミテッド ライアビリティー カンパニー | 発光検知ワークステーション |
| JP2004093443A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Katsuhiko Ogiso | 多層構造容器の寸法測定法 |
| GB2396907B (en) * | 2002-12-31 | 2005-03-16 | Schlumberger Holdings | Method and apparatus for monitoring solids in pipes |
| JP5551872B2 (ja) | 2005-11-09 | 2014-07-16 | ユニバーシティ・オブ・ジ・ウィトウォーターズランド・ヨハネスブルク | 符号化開口、放射線撮像装置、符号化開口の視界制限方法および放射線画像化方法 |
| US20070189452A1 (en) * | 2006-02-16 | 2007-08-16 | Bp Corporation North America Inc. | On-Line Tool For Detection Of Solids And Water In Petroleum Pipelines |
| US7639781B2 (en) * | 2006-09-15 | 2009-12-29 | Schlumberger Technology Corporation | X-ray tool for an oilfield fluid |
| US7571061B2 (en) * | 2007-04-17 | 2009-08-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Non-destructive method of measuring a moisture content profile across a hygroexpansive, composite material |
| PL3146527T3 (pl) * | 2014-05-22 | 2022-02-07 | Australian Nuclear Science & Technology Organisation | Obrazowanie promieniowania gamma |
| JP6595379B2 (ja) * | 2015-11-04 | 2019-10-23 | 富士電機株式会社 | 配管選別装置、配管選別方法及び配管測位システム |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2591536A (en) * | 1949-01-15 | 1952-04-01 | Liebel Flarsheim Co | Reciprocating bucky diaphragm |
| US3100261A (en) * | 1960-07-29 | 1963-08-06 | Gen Electric | X-ray analyzing apparatus wherein two comparative detector channels have different absorption versus frequency characteristics |
| US3746874A (en) * | 1969-10-08 | 1973-07-17 | Yokogawa Electric Works Ltd | Apparatus using x-rays for measuring the content of an element having a higher mass absorption coefficient than hydrogen and carbon in hydrocarbon compounds |
| US3894234A (en) * | 1974-01-28 | 1975-07-08 | Us Navy | Radial scanner |
| ZA766086B (en) * | 1975-10-29 | 1977-07-27 | Atomic Energy Commission | Analysis of coal |
| US4075483A (en) * | 1976-07-12 | 1978-02-21 | Raytheon Company | Multiple masking imaging system |
| US4228353A (en) * | 1978-05-02 | 1980-10-14 | Johnson Steven A | Multiple-phase flowmeter and materials analysis apparatus and method |
| DE3138159A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Gkss - Forschungszentrum Geesthacht Gmbh, 2054 Geesthacht | Verfahren und vorrichtung zur (gamma)-transmissionsanalyse von mehrkomponenten-gemischen in gegenwart grobkoerniger komponenten |
| US4506374A (en) * | 1982-04-08 | 1985-03-19 | Technicare Corporation | Hybrid collimator |
| US4562584A (en) * | 1982-12-01 | 1985-12-31 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for measuring void ratios by using radiation |
| US4644578A (en) * | 1982-12-27 | 1987-02-17 | North American Philips Corporation | Detection arrangements for X-ray security systems |
| US4638499A (en) * | 1984-08-06 | 1987-01-20 | General Electric Company | High resolution collimator system for X-ray detector |
-
1986
- 1986-11-25 JP JP61280553A patent/JPH07117502B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-11-24 CA CA000552644A patent/CA1290469C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-24 US US07/124,558 patent/US4885759A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4885759A (en) | 1989-12-05 |
| JPS63142245A (ja) | 1988-06-14 |
| CA1290469C (en) | 1991-10-08 |
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