JPH07243958A - 粒度・水分測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定対象の粒度または正しい水分測定を行う。 【構成】被測定対象に少なくとも１個以上の所定の光量
の光又は水分に吸収する波長の光及び水分に吸収しない
波長の光を投光する投光手段（回転セクタ５等）と、被
測定対象３を反射した光を検出する検出素子６と、この
検出手段の出力のうち１個の光量の光についての変動量
または互いに異なる光についての変動量の比に基いて被
測定対象の粒度を演算するとともにこの粒度信号を用い
て水分に吸収する波長の光及び水分に吸収しない波長の
光の比信号を補正して水分信号を演算する演算手段１０
とを備えるようにした粒度・水分測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線を利用して測
定対象の粒度又は水分率を測定する装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外線を利用して被測定対象の水
分率を測定するには、水分の吸収波長帯における被測定
対象からの反射光の測定信号と、水分の非吸収波長帯に
おける反射光の１または２の比較信号との比率信号から
被測定対象の水分率を求める２色または３色赤外線水分
計が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな２色または３色方式のみでは、コンクリートの原料
となる細骨材（砂、砂利）、ガラス原料の硅砂、鉄鋼原
料の焼結材料（鉄鉱石、石炭）、鋳物砂、コークス、粉
体等の被測定対象では、同一の水分であっても、その粒
度等が変化すると出力特性も変化してしまい、正しい水
分値が測定できない問題点がある。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、被測
定対象の粒度を測定するとともに粒度の変化の影響を受
けずに水分の測定を行うことができる装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、被測定対象
に少なくとも１個以上の所定の光量の光とともに水分に
吸収する波長の光及び水分に吸収しない波長の光を投光
する投光手段と、被測定対象を反射した光を検出する検
出素子と、この検出素子の出力のうち１個の光量の光に
ついての変動量または互いに異なる光量の光についての
変動量の比に基いて被測定対象の粒度を演算しこの粒度
信号を用いて水分に吸収する波長の光及び水分に吸収し
ない波長の光の比信号を補正して水分信号を演算する演
算手段とを備えるようにした粒度・水分測定装置であ
る。

【０００６】

【実施例】図１（ａ）は、反射式の赤外線水分計の一実
施例を示し、光源１の光は集光レンズ２によりモータＭ
で回転する投光手段としての回転セクタ５のフィルタ５
１、５２、…を透過してミラーＭ１により例えば波長λ
１、λ２、…の光としてコンベア等で所定速度で移動す
るような粒度をもつ被測定対象３に投光され、反射光が
凹面鏡Ｍ２により集光されＰｂＳ、サーミスタボロメー
タ、ＩｎＧａＡｓ等よりなる検出素子６に入射される。
この検出素子６の出力信号は増幅器７により増幅され、
回転セクタ５に設けられた同期信号発生器９の同期信号
により信号分離・整流器８で、回転セクタ５のフィルタ
５１、５２、…の上記波長λ１、λ２、…に対応する信
号が取り出され、演算手段１０により後述する粒度信
号、水分信号等を取り出すことができる。

【０００７】また、回転セクタ５には、図１（ｂ）で示
すように、水分に吸収する波長λ１の光を透過するフィ
ルタ５１、水分に吸収しない波長λ２の光を透過するフ
ィルタ５２、…のほかに、粒度測定用の少なくとも１個
以上の所定の光量の光を被測定対象３へ投光するための
開孔の大きさの異なるスリット５３、５４が設けられて
いる。スリット５３の開孔の大きさの方がスリット５４
の開孔の大きさより大とされ、互いに異なる大きさとさ
れ、異なる光量の光が被測定対象３に投光される。これ
らフィルタ５１、５２、…、スリット５３、５４を介し
て被測定対象３に投光された光源１の光は、回転セクタ
５の対応する小孔９１，９２，９３，９４を介し光イン
タラプタのような同期検出器９で位置タイミングが検出
されることになる。

【０００８】つまり、被測定対象３で反射し検出素子６
で検出されたフィルタ５１、５２、…、スリット５３、
５４を透過した対応した信号Ｓ、Ｒ、Ｅ１，Ｅ２は信号
分離・整流器８において取り出される。これらの信号
は、いずれも粒度の影響を受け、各信号について被測定
対象３からの反射光が断続的に変化することによる変動
分が乗った信号となる。

【０００９】図２（ａ）で示す粒度の大きい移動する被
測定対象３１では、粒の半径が大きいため、凸部の平坦
面が大きく、入射光Ｌに対する反射光の量は大きくな
り、凹凸の差が大きいため、被測定対象の移動に従って
出力の変動量は大きくなる。また、図２（ｂ）で示す粒
度の小さい移動する被測定対象３２では、粒の半径が小
さいため、凸部の平坦面が小さく、入射光Ｌに対する反
射光の量は小さくなり、凹凸の差が小さいため、被測定
対象の移動に従って出力の変動量は小さくなる。つま
り、スリット大のスリット５３、又はスリット小のスリ
ット５４出力Ｅ１、又はＥ２は、図３（ａ）で示すよう
に、移動する被測定対象３の粒度が大きいほど、その形
状の凹凸等の影響により、移動による出力の変動量は大
きくなる。そして、この移動する被測定対象の反射光の
変動量の大きさから被測定対象の粒度を測定することが
でき、また、図３（ｂ）で示すように、両信号の出力比
をとると、特に距離変動の影響等を受けずに粒度の測定
ができる。

【００１０】つまり、図３（ａ）、（ｂ）において、各
粒度についての、平均値からのズレを積分して得られる
出力の変動量、あるいは、所定時間内における各測定値
と平均値のバラツキの大きさ、つまり二乗平均誤差のよ
うな出力の変動量の大きさをみると、図４（ａ）のよう
に、大小のスリットとも粒度が大きいほど、変動量は大
きくなるものとなる。この変動量の各出力ｙに基いて、
被測定対象３の粒度を演算手段１０で求めることができ
る。また、図４（ａ）における、スリット５３、５４の
大小に応じた出力の変動量の比を演算手段１０でとっ
て、図４（ｂ）の比出力ｙを求め、これにより、被測定
対象３の粒度を演算手段１０で求めることもできる。つ
まり、この比をとることにより単一の場合と比べて、同
様に変化するドリフトや距離変動等の影響を除去するこ
とができる。

【００１１】次に、水分に吸収する波長の光を透過する
フィルタ５１、水分に吸収しない波長の光を透過するフ
ィルタ５２の出力Ｓ、Ｒの比信号出力は、図５（ａ）で
示すように粒度と所定の関数関係にあり、粒度に応じ検
量線が複数本となる。つまり、水分の吸収波長帯の第１
の波長λ１における被測定対象３の反射光の第１の信号
Ｓと、水分の影響を受けない第２の波長λ２の比較波長
帯における被測定対象３の反射光の第２、第３の信号Ｒ
を求め、第１、第２の信号Ｓ、Ｒの比率信号Ｓ／Ｒを求
め、この水分に関連する比率信号ｘ＝Ｓ／Ｒの関数ｆ
を、上記、粒度に関連する信号ｙの関数ｇにて補正する
ようにすれば粒度の影響を受けない出力となり、図５
（ｂ）で示すように１本の検量線とすることができる。
つまり、一般には、水分率Ｍは、 Ｍ＝Ｈ（Ｓ、Ｒ） （１） で求まり（関数Ｈはマトリックス等の多変数関数）、具
体的には、被補正関数をｆ（ｘ）、この関数ｆと異なる
補正関数をｇ（ｙ）とすれば、水分率Ｍは、 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ） （２） 又は、ベキ関数である Ｍ＝ｆ（ｘ）^ｇ（ｙ） （３） 等で求まる。互いに異なる関数ｆおよび関数ｇをあらか
じめ実験等で求めて上記演算を行うことにより、粒度等
の変化による補正が行なわれ、粒度等によらず常に正し
い水分測定が可能となる。なお、以上の例では、２色水
分計について説明したが、比較波長を水分の吸収波長の
両側にとり、その出力をＲ１，Ｒ２として、ｘ＝Ｓ／Ｒ
１、Ｓ／Ｒ２、Ｓ／（ａＲ１＋ｂＲ２）、［ａ，ｂは定
数］を用いてもよい。この互いに異なる関数ｆ，関数ｇ
は、それぞれ多項式の関数、指数関数、対数関数等いず
れでもよい。

【００１２】また、被測定対象３の移動速度は、約０．
１〜１０ｍ／ｍｉｎにおいて十分精度よく測定すること
ができ、移動しない被測定対象３については、適当な光
学的な走査手段で光源１からの光を被測定対象３に走査
して投光すればよい。また、図６（ａ）で示すように、
水分に吸収する波長の光を透過するフイルタ５１，５
１′に重ねて、開孔の大きさを異にするスリット５３
ａ、５４ａを設け、これにより、同様にして、粒度を求
め、水分を求めるようにしてもよい。また、水分を吸収
しない波長の光を透過するフイルタ５２，５２′に重ね
て開孔を異にするスリット５３ｂ，５４ｂを設け、同様
にして粒度を求め、水分を求めるようにしてもよい。つ
まり、図４等におけることが、各フイルタの出力につい
ても言えるので、その出力の変動量を利用して粒度を求
め、水分を求めればよい。また、図６（ｂ）で示すよう
に、水分に吸収する波長の光及び吸収しない波長の光を
透過するフイルタ５１，５２をもつ回転セクタ５Ａと、
開孔を異にするスリット５３，５４ををもつ回転セクタ
と別々に重ねて設け、両回転セクタ５Ａ，５Ｂ回転速度
を制御して、同様にして、その出力の変動量を利用して
粒度を求め、水分を求めるようにしてもよい。

【００１３】また、上記の例では、２種の波長を用いて
粒度補正したが、各種成分等に対応したそれ以上の多数
の波長λｉを用いて検出信号Ｒｉ等を得てその情報を取
り出すととともに、この信号ＲｉないしＲｉ／Ｒ等を、
関数ｆや関数ｇの変数に更に用いることにより、よりい
っそう高精度、多角的な測定が可能となる。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、被測定
対象に少なくとも１個以上の所定の光量の光とともに水
分に吸収する波長の光及び水分に吸収しない波長の光を
投光し、測定対象を反射した光を検出する検出素子の出
力のうち、１個の光量の光についての変動量または互い
に異なる光量の光についての変動量の比に基いて被測定
対象の粒度を演算するとともにこの粒度信号を用いて水
分に吸収する波長の光及び水分に吸収しない波長の光の
比信号を補正して水分信号を演算する演算手段とを備え
るようにした粒度又は水分測定装置である。

【００１５】従って、被測定対象の粒度を十分精度よく
測定することができるとともに、被測定対象の粒度が変
化したとしても、この粒度の影響を受けずに高精度の正
しい水分測定信号が常に得られ、粒度毎に補正をする必
要は全くなく、大幅な工数低減が図れる。また、粒度に
関する信号と水分信号が得られるので、これを利用し
て、粉体等の多品種少量生産工程において、完全に近い
自動化、省エネルギー化が図れ、常に高品質の製品が生
産でき、実用的効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明一実施例を示す構成説明図である。

【図２】この発明一実施例を示す動作説明図である。

【図３】この発明一実施例を示す動作説明図である。

【図４】この発明一実施例を示す動作説明図である。

【図５】この発明一実施例を示す動作説明図である。

【図６】この発明一実施例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ３ 被測定対象 ５、５Ａ、５Ｂ 回転セクタ ５１、５２ フィルタ ５３、５４ 開孔 ６ 検出素子 ７ 増幅器 ８ 信号・分離整流器 ９ 同期信号発生器 １０ 演算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定対象に少なくとも１個以上の所定の
   光量の光を投光する投光手段と、測定対象を反射した光
   を検出する検出素子と、この検出素子の出力のうち１個
   の光量の光についての変動量または互いに異なる光量の
   光についての変動量の比に基いて被測定対象の粒度を演
   算する演算手段とを備えたことを特徴とする粒度測定装
   置。
2. 【請求項２】被測定対象に少なくとも１個以上の所定の
   光量の光とともに水分に吸収する波長の光及び水分に吸
   収しない波長の光を投光する投光手段と、被測定対象を
   反射した光を検出する検出素子と、この検出素子の出力
   のうち１個の光量の光についての変動量または互いに異
   なる光量の光についての変動量の比に基いて被測定対象
   の粒度を演算しこの粒度信号を用いて水分に吸収する波
   長の光及び水分に吸収しない波長の光の比信号を補正し
   て水分信号を演算する演算手段とを備えたことを特徴と
   する粒度・水分測定装置。