JPH1183761A - マイクロ波式濃度測定装置 - Google Patents
マイクロ波式濃度測定装置Info
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- JPH1183761A JPH1183761A JP9246923A JP24692397A JPH1183761A JP H1183761 A JPH1183761 A JP H1183761A JP 9246923 A JP9246923 A JP 9246923A JP 24692397 A JP24692397 A JP 24692397A JP H1183761 A JPH1183761 A JP H1183761A
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Abstract
マイクロ波式濃度測定装置を提供する。 【解決手段】複数の物質A、B、Cのうち、成分構成の
変化する物質C単独の測定感度を感度測定用マイクロ波
式濃度計17で測定し、この測定結果を検量線の傾き設
定器20に入力し、成分構成を変化する物質単独の測定
感度と物質A、B、Cの混合物全体の濃度を求める検量
線の傾きの関係を有する演算手段により検量線の傾きを
求め、この検量線の傾きを混合物濃度測定用マイクロ波
式濃度計18に対し設定し、この傾きの設定に基づい
て、基準液を伝播されるマイクロ波の位相遅れθ1 と、
混合物を伝播されるマイクロ波の位相遅れθ2 とから位
相差Δθ=(θ2 −θ1 )を求めるとともに、混合物に
対応する検量線(=aΔθ+b)により混合物全体の濃
度を求める。
Description
パルプ、建材原料などの種々の懸濁物質や溶解性物質を
含む被測定液体の濃度を測定するマイクロ波式濃度測定
装置に関するものである。
定するものとして、超音波の減衰率を測定して濃度を求
める超音波式濃度計や、光を用いて透過光減衰率または
散乱光増加率を測定して濃度を求める光学式濃度計が多
く用いられている。
中に気泡が混入していると、その影響を大きく受けて測
定誤差が大きくなってしまい、また、光学式濃度計で
は、光の入射あるいは受光用の光学窓に汚れなどが付着
すると、その影響を大きく受けて測定誤差が大きくなっ
てしまう。
泡や光学窓の汚れなどの影響を受け難い濃度計として、
マイクロ波式濃度測定装置が考えられ、実用化されるよ
うになっている。
装置の概略構成を示すもので、被測定液体が通過される
配管1の側壁に、マイクロ波送信用アンテナ2とマイク
ロ波受信用アンテナ3を対向して配置し、マイクロ波発
振器4からのマイクロ波をパワースプリッタ5を介して
マイクロ波送信用アンテナ2に入力するとともに、マイ
クロ波送信用アンテナ2から送信されるマイクロ波を配
管1中の被測定液体を伝播させマイクロ波受信用アンテ
ナ3で受信し位相差測定回路6に入力し、一方、マイク
ロ波発振器4からのマイクロ波をパワースプリッタ5を
介して直接位相差測定回路6に入力するように構成して
いる。そして、この位相差測定回路6によりマイクロ波
発振器4からパワースプリッタ5を通して直接受信する
マイクロ波に対する配管1中の被測定液体を伝播してく
るマイクロ波の位相遅れθ2 を求め、さらに、この位相
遅れθ2 と予め配管1中に基準液体(例えば濃度零とみ
なせる水道水)を充填して被測定液体と同じ状態で基準
液体中を伝播してくるマイクロ波を測定した時の位相遅
れθ1 とを比較し、その位相差Δθ=(θ2 −θ1)か
ら図7に示すような検量線を用いて被測定液体の濃度X
を求めるようにしている。具体的には、この濃度Xは、
被測定液体の種類ごとに対応する検量線X=aΔθ+b
に基づいて求めるようになる。ここで、aは検量線の傾
き、bは検量線の切片で、通常はb=0である。
れば、マイクロ波の減衰率を測定するのでなく位相差を
測定しており、また、マイクロ波を入射あるいは受波す
る窓は透明である必要もないので、気泡や汚れの影響を
受け難く、しかも連続して被測定液体の濃度を検出する
ことが可能になる。
定液体が複数の物質を含むような場合、これらのうちの
ある物質の成分構成が変化することがあると、これの影
響により測定感度が変化してしまい、被測定液体の濃度
の測定結果に無視できないほどの誤差を生じることがあ
った。
の割合で混合した合成物を水に懸濁させた状態の被測定
液体の混合物濃度測定の場合を考え、物質A、Bは、そ
の成分(分子および元素)構成が変化しないが、物質C
の成分構成が変化するものとすると、この物質Cの成分
構成の変化が物質A、B、Cの混合物全体の測定感度に
大きな影響を与えることになる。例えば、物質C中に単
体カーボンが含まれている場合、このカーボン含有率が
変化すると、その変化が混合物全体の測定感度の変化と
なって現れるようになる。
と、被測定液体の濃度測定結果に誤差を生じるが、その
理由として次のことが考えられる。
波式濃度測定装置の測定感度は、濃度1%(重量%)の
変化が何度の位相差変化になるかであって、式で表す
と、 測定感度=(位相差Δθ)/(濃度X)=(1/a) となり、検量線の傾きaの逆数で表される。ここで、検
量線の切片b=0である。
体としての測定感度を(1/a1 )、(1/a2 )、
(1/a3 )とすると、混合物全体の測定感度(1/a
0 )は、(1/a1 )、(1/a2 )、(1/a3 )と
物質A、B、Cの混合比率で決まるので、仮に、物質C
の成分構成の変化により測定感度(1/a3 )が変化す
ると、混合物全体の測定感度(1/a0 )も変化してし
まい、この場合、物質Cの成分構成がある状態のときを
基準にして補正を行わなければ、濃度測定誤差を生じる
ことになる。
で、常に正確な濃度測定を行うことができるマイクロ波
式濃度測定装置を提供することを目的とする。
基準液を伝播されるマイクロ波の位相遅れと、複数の物
質および液体を一定の割合で混合して調製された混合物
を伝播されるマイクロ波の位相遅れとから両位相遅れの
位相差を求め、この位相差に基づいて前記混合物に対応
する傾きを有する検量線を用いて、混合物全体の濃度を
求めるようにしたマイクロ波式濃度測定装置において、
前記複数の物質のうち成分構成の変化する物質単独の測
定感度を測定するとともに、この測定結果に基づいて前
記混合物全体に対応する前記検量線の傾きを設定するよ
うにしている。
混合物全体の濃度測定において、これらのうちのある物
質単独の成分構成の変化により測定感度が変化する場合
でも、その影響を受けることなく濃度測定を行うことが
できる。
いて、成分構成を変化する物質単独の測定感度と複数の
物質からなる混合物の濃度を求めるための検量線の傾き
の関係を算出する演算手段を有する検量線の傾き設定手
段を具備し、前記成分構成を変化する物質単独の測定感
度の測定結果に基づいて前記検量線の傾き設定手段の演
算手段により前記検量線の傾きを求め、この検量線の傾
きを設定するようにしている。
測定結果が入力されるごとに検量線の傾き設定が更新さ
れ、最新の傾き設定状態が保たれるので、精度の高い濃
度測定を連続して行うことができる。
いて、さらに前記成分構成を変化する物質単独の測定感
度の測定結果を所定時間送らせて前記検量線の傾き設定
手段に入力する時間遅れ設定手段を具備している。
質単独の測定感度の測定時の結果に基づく検量線の傾き
をもって、この測定時に相当する混合物の濃度を測定で
きるので、連続して複数物質を混合するような方式での
混合物全体の濃度測定を精度よく行うことができる。
いて、さらに前記成分構成を変化する物質単独の測定感
度の平均値を前記検量線の傾き設定手段に入力する平均
化手段を具備している。
質単独の測定感度の平均値が検量線の傾きの設定に用い
られるので、バッチ式に複数の物質の混合を行って、バ
ッチ毎に製造プロセスに供給するような方式での混合物
全体の濃度測定を精度よく行うことができる。
に従い説明する。
用されるマイクロ波式濃度測定装置の概略構成を示すも
ので、物質A、B、Cを一定の割合で水に懸濁させた混
合物を原料として、何等かの製品を製造するプロセスに
本発明を適用する例を示している。また、ここでは、物
質A、Bは、その成分(分子および元素)構成が変化し
ないが、物質Cの成分構成が変化し、この物質Cの成分
構成の変化が物質A、B、Cの混合物全体の測定感度に
大きく影響するものとしている。例えば、物質C中にカ
ーボンが含まれており、そのカーボン含有率が変化し
て、その変化が混合物全体の測定感度の変化になって現
れてくるような場合である。
質混合部11には、物質Aを供給する物質A供給配管1
2、物質Bを供給する物質B供給配管13、物質Cを一
定濃度で供給する物質C供給配管14および水を供給す
る水供給配管15を接続し、これら物質A供給配管1
2、物質B供給配管13、物質C供給配管14より供給
される物質A、B、Cを水供給配管15から供給される
水とともに一定の割合で混合して混合物を調製するよう
にしている。また、この物質混合部11で混合した混合
物は、混合液配管16を介して図示しない製造プロセス
に原料として供給するようにしている。
クロ波式濃度計17を取付け、また、混合液配管16に
は、混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18を取付け
ている。
質C供給配管14を通る物質Cの測定感度を測定するも
のである。
計18は、上述したように予め測定した基準流体(通常
は水)の位相遅れθ1 を記憶していて、この位相遅れθ
1 と混合液配管16を流れる物質A、B、Cの混合物中
を伝播されるマイクロ波の位相遅れθ2 とから位相差Δ
θ=(θ2 −θ1 )を求め、この位相差Δθに、後述す
る検量線の傾き設定器20により設定される時間T前に
感度測定用マイクロ波式濃度計17を通過した物質Cの
測定感度に対応した検量線の傾きa0 を乗じて混合液の
濃度X(=a0 *Δθ)を求め、これを濃度測定値とし
て出力するものである。
時間遅れ設定器19、検量線の傾き設定器20を介して
混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18を接続してい
る。時間遅れ設定器19は、感度測定用マイクロ波式濃
度計17を通った物質Cが物質混合部11で他の物質
A、Bおよび水と混合され、混合液配管16を通って混
合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18に到達するまで
の時間Tを予め求めて、その時間Tを設定するものであ
る。
濃度測定用マイクロ波式濃度計18の検量線の傾きを設
定するもので、この検量線の傾き設定器20には、成分
構成を変化する物質単独(ここでは物質C)の測定感度
と物質A、B、Cの混合物全体の濃度を求める検量線の
傾きの関係を算出する演算手段を具備していて、物質C
単独の感度測定用マイクロ波式濃度計17の測定結果に
よる入力信号に応じて演算手段により検量線の傾きを求
め、この検量線の傾きを混合物濃度測定用マイクロ波式
濃度計18に対して設定できるようにしている。
いる(含有率が変化する。)物質Cの測定感度(1/a
3 )がカーボンの含有率によってどのように変化する
か、予めマイクロ波式濃度計などで測定して図2に示す
ような測定結果を求め、続けて、物質A、Bとカーボン
含有率が異なる物質Cを組み合わせた複数種類の物質
A、B、Cの混合物を調製して、物質Cのカーボン含有
率によって物質A、B、C混合物の測定感度(1/a0
)がどのように変化するか、予めマイクロ波式濃度計
などで測定し、図3に示すような測定結果を求める。そ
して、これら図2および図3の関係から、図4に示すよ
うな物質Cの測定感度(1/a3 )と物質A、B、Cの
混合物濃度を求める検量線の傾き(a0 )の関係を求め
るようになる。そして、このような関係式を有する演算
手段を用意し、物質Cに対する感度測定用マイクロ波式
濃度計17の測定値入力に応じて検量線の傾き(a0 )
を求め、この検量線の傾きを混合物濃度測定用マイクロ
波式濃度計18に対し設定できるようにしている。
略構成を説明する。
管13、物質C供給配管14および水供給配管15を通
して物質A、B、Cおよび水が一定の割合で物質混合部
11に供給される。この場合、成分構成が変化する物質
Cは、水に一定濃度で懸濁または溶解した状態で供給さ
れる。
B、Cおよび水が均一に混合され混合物が調製され、こ
の混合物が、混合液配管16を介して図示しない製造プ
ロセスに原料として供給される。
けられた感度測定用マイクロ波式濃度計17により物質
C供給配管14を通る物質Cの測定感度が測定される
と、この測定値信号は、時間遅れ設定器19に送られ、
ここで、予め設定された時間Tだけ遅延されて、検量線
の傾き設定器20に入力される。
手段により図4に示す物質Cの測定感度(1/a3 )と
物質A、B、Cの混合物濃度を求める検量線の傾き(a
0 )との関係式に基づいて、入力される物質Cの測定感
度に対応した検量線の傾きが演算され、この検量線の傾
きが混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18に対し設
定される。
式濃度計18にて、混合液配管16を流れる物質A、
B、Cの混合物中を伝播されるマイクロ波の位相遅れθ
2 と、予め測定して記憶されている基準流体(通常は
水)の位相遅れθ1 とから位相差Δθ=(θ2 −θ1 )
が求められ、さらに、この位相差Δθに、検量線の傾き
設定器20により設定された、時間T前に感度測定用マ
イクロ波式濃度計17を通過した物質Cの測定感度に対
応した検量線の傾きa0 を乗じた混合物の濃度X(=a
0 *Δθ)が求められ、この濃度Xが濃度測定値として
出力されることになる。
A、B、Cのうち、成分構成の変化する物質C単独の測
定感度を感度測定用マイクロ波式濃度計17で測定し、
この測定結果を検量線の傾き設定器20に入力し、成分
構成を変化する物質単独の測定感度と物質A、B、Cの
混合物全体の濃度を求める検量線の傾きの関係を有する
演算手段により検量線の傾きを求め、この検量線の傾き
を混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18に対し設定
し、この傾きの設定に基づいて、基準液を伝播されるマ
イクロ波の位相遅れθ1 と、混合物を伝播されるマイク
ロ波の位相遅れθ2 とから位相差Δθ=(θ2 −θ1 )
を求めるとともに、混合物に対応する検量線(=aΔθ
+b)により混合物全体の濃度を求めるようにしたの
で、複数の物質を混合した混合物全体の濃度測定におい
て、これらのうちのある物質単独の成分構成の変化によ
り測定感度が変化する場合でも、その影響を受けること
なく、正確に濃度測定を行うことができる。また、検量
線の傾き設定器20の演算手段により、感度測定用マイ
クロ波式濃度計17より物質C単独の測定感度の測定結
果が入力されるごとに、混合物濃度測定用マイクロ波式
濃度計18の検量線の傾き設定が更新され、最新の傾き
設定状態が保たれるので、精度の高い濃度測定を連続し
て行うことができる。
を通った物質Cが物質混合部11で他の物質A、Bおよ
び水と混合され、混合液配管16を通って混合物濃度測
定用マイクロ波式濃度計18に到達するまでの時間Tだ
け時間遅れ設定器19により感度測定用マイクロ波式濃
度計17の測定結果の検量線の傾き設定器20への入力
を遅らせるようにしたので、感度測定用マイクロ波式濃
度計17での測定時の結果に基づく検量線の傾きをもっ
て測定時に相当する混合物の濃度を混合物濃度測定用マ
イクロ波式濃度計18により測定できるので、連続して
複数物質を混合するような方式での混合物全体の濃度測
定を精度よく行うことができる。
は、連続混合方式の物質混合部を有する製造プロセスに
本発明を適用した例を述べたが、第2の実施の形態で
は、バッチ式に複数の物質の混合を行って、バッチ毎に
原料を製造プロセスに供給して行く、製造プロセスに適
用する例を示している。
構成を示すもので、図1と同一部分には同符号を付して
いる。
チ式の混合槽31を設け、この混合槽31に物質A供給
配管12、物質B供給配管13、物質C供給配管14よ
り供給される物質A、B、Cを水供給配管15から供給
される水とともに一定の割合で供給するするとともに、
混合して1バッチの混合物を調製するようにしている。
また、この混合槽31で混合した1バッチの混合物は、
混合液配管16を介して図示しない製造プロセスに原料
として供給するようにしている。
クロ波式濃度計17を取付け、また、混合液配管16に
は、混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18を取付け
ている。
平均化回路32、検量線の傾き設定器20を介して混合
物濃度測定用マイクロ波式濃度計18を接続している。
の混合物を調製するに当たって、感度測定用マイクロ波
式濃度計17を通過した物質C全体の測定感度を、ある
時間の平均値として演算するもので、この平均値を検量
線の傾き設定器20に入力するようにしている。検量線
の傾き設定器20は、成分構成を変化する物質単独(こ
こでは物質C)の測定感度と物質A、B、Cの混合物全
体の濃度を求める検量線の傾きの関係を算出する演算手
段を具備していて、感度測定用マイクロ波式濃度計17
を通過した物質C全体の測定感度の平均値に応じて演算
手段により検量線の傾きを求め、この検量線の傾きを混
合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18に対して設定す
るようにしている。
に対し物質A供給配管12、物質B供給配管13、物質
C供給配管14より供給される物質A、B、Cを水供給
配管15から供給される水とともに一定の割合で供給す
るするとともに、混合して1バッチの混合物が調製さ
れ、その後、この混合物が、混合液配管16を介して図
示しない製造プロセスに原料として供給される。
するに当たって、感度測定用マイクロ波式濃度計17を
通過した物質C単独の測定感度の平均値が平均化回路3
2で演算されており、この平均値が検量線の傾き設定器
20に入力される。すると、検量線の傾き設定器20に
より、平均化回路32による物質C全体の測定感度の平
均値に応じた検量線の傾きが求められ、この検量線の傾
きが混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計18に対して
設定され、この混合物濃度測定用マイクロ波式濃度計1
8で、混合物の濃度X(=a0 *Δθ)が求められ、こ
の濃度Xが濃度測定値として出力される。
の実施の形態と同様な効果を期待でき、さらに、成分構
成を変化する物質単独の測定感度の、ある時間の平均値
が平均化回路32により求められ、この平均値に基づい
て検量線の傾き設定器20での検量線の傾きが設定され
るようになるので、バッチ式に複数の物質の混合を行っ
て、バッチ毎に原料を製造プロセスに供給して行く、製
造プロセスでの混合物全体の濃度測定を精度よく行うこ
とができる。
数の物質を混合した混合物全体の濃度測定において、こ
れらのうちのある物質の成分構成の変化により測定感度
が変化するような場合でも、その影響を受けることな
く、常に正確な濃度測定を行うことができる。
るごとに、検量線の傾き設定が更新され、最新の傾き設
定状態が保たれるので、精度の高い濃度測定を連続して
行うことができる。
測定時の結果に基づく検量線の傾きをもって、この測定
時に相当する混合物の濃度を測定できるので、連続して
複数物質を混合するような方式での混合物全体の濃度測
定を精度よく行うことができる。
平均値が検量線の傾きの設定に用いられるので、バッチ
式に複数の物質の混合を行って、バッチ毎に製造プロセ
スに供給するような方式での混合物全体の濃度測定を精
度よく行うことができる。
図。
と物質C単体の測定感度の関係の一例を示す図。
と物質A、B、Cの混合物測定感度の関係の一例を示す
図。
質A、B、Cの混合物の検量線の傾きの関係の一例を示
す図。
図。
示す図。
検量線を示す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 基準液を伝播されるマイクロ波の位相遅
れと、複数の物質および液体を一定の割合で混合して調
製された混合物を伝播されるマイクロ波の位相遅れとか
ら両位相遅れの位相差を求め、この位相差に基づいて前
記混合物に対応する傾きを有する検量線を用いて、混合
物全体の濃度を求めるようにしたマイクロ波式濃度測定
装置において、 前記複数の物質のうち成分構成の変化する物質単独の測
定感度を測定するとともに、この測定結果に基づいて前
記混合物全体に対応する前記検量線の傾きを設定するこ
とを特徴とするマイクロ波式濃度測定装置。 - 【請求項2】 成分構成を変化する物質単独の測定感度
と複数の物質からなる混合物の濃度を求めるための検量
線の傾きの関係を算出する演算手段を有する検量線の傾
き設定手段を具備し、 前記成分構成を変化する物質単独の測定感度の測定結果
に基づいて前記検量線の傾き設定手段の演算手段により
前記検量線の傾きを求め、この検量線の傾きを設定する
ことを特徴とする請求項1記載のマイクロ波式濃度測定
装置。 - 【請求項3】 さらに前記成分構成を変化する物質単独
の測定感度の測定結果を所定時間送らせて前記検量線の
傾き設定手段に入力する時間遅れ設定手段を具備したこ
とを特徴とする請求項2記載のマイクロ波式濃度測定装
置。 - 【請求項4】 さらに前記成分構成を変化する物質単独
の測定感度の平均値を前記検量線の傾き設定手段に入力
する平均化手段を具備したことを特徴とする請求項2記
載のマイクロ波式濃度測定装置。
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