JPH1183762A - 水分モニタ装置 - Google Patents

水分モニタ装置

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JPH1183762A
JPH1183762A JP24247397A JP24247397A JPH1183762A JP H1183762 A JPH1183762 A JP H1183762A JP 24247397 A JP24247397 A JP 24247397A JP 24247397 A JP24247397 A JP 24247397A JP H1183762 A JPH1183762 A JP H1183762A
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JP
Japan
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cavity
sample
microwave
change
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP24247397A
Other languages
English (en)
Inventor
Nariyuki Tomonaga
成之 朝長
Tsutomu Hashimoto
勉 橋本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH1183762A publication Critical patent/JPH1183762A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の水分含有量を測定する水分モニタ装置
を提供する。 【解決手段】 イクロ波の発生装置、マイクロ波検出
装置或いはこれらが一体となっているネットワークアナ
ライザ11と、マイクロ波キャビティ12とから構成し
てなり、燃料のマイクロ波吸収量及びキャビティの共鳴
周波数の変化量を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料の水分含有量
を測定するマイクロ波共振法による水分モニタ装置に関
する。また、オルマルジョン燃料や回収ボイラ向けパル
プ廃液燃料の水分を測定することにも応用できる。
【0002】
【従来の技術】従来の種々水分測定方法の概略を説明す
る。 赤外線透過吸収法 赤外線透過吸収法は、近赤外線を用いて、透過光強度の
減衰を測定して、試料の含水率を測定する方法である。
この方法は、透過の場合、試料が透明であること、反射
の場合、表面のみ測定するので表面と全体の含水率が一
致することが必要となる。
【0003】 カールフィッシャ滴定方式 カールフィッシャ滴定方式は、試料に含まれる微量水分
を加熱して追い出し、水分とだけ反応するカールフィッ
シャ試薬を用いて反応量を測定し、水分量を計測する方
法である。この方法は、高精度の微量水分計測が可能で
あるが、モニタ用としては適していない。
【0004】 中性子線方式 中性子線方式は、中性子線が水素原子で吸収を受けるこ
とを利用して強度の減衰を測定し、水分量を計測する方
法である。この方法は、放射線源が必要となり、取り扱
いに問題がある。
【0005】 電気容量方式 電気容量方式は、数MHzの高周波でLCR共振器回路
を用いて電極間に試料を入れて、抵抗や容量変化から誘
電損失や誘電率を測定して水分量を測定する方法であ
る。
【0006】 電気伝導方式 電気伝導方式は、試料中に水分が含まれていると水の電
離されたイオンによって電気伝導度が変化することを利
用して、試料に接触して電極を設けて電気伝導度を測定
し、水分量を測定する方法である。この方法は、温度・
試料に接触している電極の接触抵抗の変動の影響を受け
やすいという問題がある。
【0007】 マイクロ波透過・共振器方式 マイクロ波透過・共振器方式は、マイクロ波として80
0MHz〜10GHzの周波数が使用されており、ホー
ンを用いた透過方式と共振器方式とがある。どちらもマ
イクロ波の透過波強度の減衰を測定し、水分を計測した
り、共振周波数のシフトを測定し、水分量を計測する方
法である。
【0008】これら上述した〜の方法の内で、モニ
タとして常時計測するに適した方法は、〜の方式で
ある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た〜の方式においても、の電気伝導方式は、接触
しているため試料の性状によっては腐食が起こり、長期
間モニタには、不向きである、という問題がある。ま
た、の電気容量方式及びのマイクロ波透過・共振器
方式は、物質の誘電率測定として使用されているるもの
の、水分モニタとしての製品はない。
【0010】従来のマイクロ波を使用した方法は、マイ
クロ波を測定物質に照射し、その物質でのマイクロ波強
度の減衰を求める方法で、例えば穀物の含水率、木材の
含水率等に使用されていたが、物質全体からの信号かど
うか不明であること、形状によって大きく変化するため
に、精度が十分でない、という問題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の水分モニタ装置は、燃料の含水率を計測する水分モ
ニタ装置において、燃料のマイクロ波吸収量及びキャビ
ティの共鳴周波数の変化量を計測することを特徴とす
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる水分モニタ
装置の実施形態を説明する。本発明では、燃料の含水率
の測定にマイクロ波共振器方法を採用し、共振器内に試
料である燃料を導入し、該共振器内の共振周波数の変化
から減衰率を求めることにより、高精度の水分モニタを
可能にしたものである。
【0013】また、共振器であるキャビティに試料を導
入するために、キャビティ内の共振モードが乱れては正
確な測定ができない。共振モードを変えることなく試料
を導入し、数%以下の分析精度を得るために、円盤状の
ビーネッカーキャビティの中央に試料を非接触状態で導
入することにより、共振器モードの安定と、高精度化を
図ることとした。
【0014】図1に本実施の形態にかかるマイクロ波水
分モニタ装置の概略図を示す。本実施の形態にかかる水
分モニタ装置は、マイクロ波の発生装置、マイクロ波検
出装置或いはこれらが一体となっているネットワークア
ナライザ11と、マイクロ波キャビティ12とから構成
してなるものである。上記ネットワークアナライザ11
から発振したマイクロ波は、同軸ケーブル13aを通っ
てキャビティ12内に導入される。試料は、キャビティ
12の中央部を通るサンプル管(絶縁体)14の中にあ
り、直接キャビティ12等には接触しないようにしてい
る。また、キャビティ12は銅製のものを使用してお
り、該キャビティ12の側面には同軸ケーブル13aの
端部が接続されているマイクロ波発振ポート15と、該
マイクロ波発振ポート15に対向する位置にマイクロ波
受信ポート16が設けられている。なお、上記ネットワ
ークアナライザ11には、同軸ケーブル13bによって
その測定結果が送られ、ここで演算処理され、接続され
ているプリンタ17によってその結果を出力している。
試料の含水率によって試料のマイクロ波の吸収量及びキ
ャビティの共鳴周波数が変化するため、その変化を捉え
る。
【0015】マイクロ波の共鳴周波数は円盤状のキャビ
ティ12の直径によってほぼ決まっており、直径12c
mのときには、下記「数1」の式(1)で決定され、2.
5GHzのマイクロ波を共鳴する。この領域のマイクロ
の波長は取り扱いが容易であり、且つキャビティの形状
・大きさもコンパクトである。なお、上記サンプル管1
4は、石英管やアルミナ管、テフロン管、ポリイミド管
等のガラスやセラミックス、樹脂等、試料の性状により
様々なものを使いわけることができるが、導電性のもの
は、使用できない。
【0016】
【数1】 c/12=2.5×109 (c=3×109 :光速) …(1)
【0017】
【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例を説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】[実施例1] <油中の含水率測定1:水分濃度変化>本実施例では、
前述した図1に示すような装置を用いて行った。サンプ
ル管14に含水率の既知の油(脱水オリマルジョン)を
通し、キャビティ内で非接触状態でマイクロ波信号の変
化を測定した。水分濃度に対する周波数の傾きは、2.5
MHz/%で、水分濃度と直線性のある共鳴周波数の信
号が得られた。本実施例の共鳴周波数と水分濃度との結
果を図2に示す。図2の結果より、本装置で水分を測定
することにより、高い精度が得られることが確認され
た。
【0019】[実施例2] <油中の含水率測定2:反射,透過強度測定>本実施例
では、前述した図1に示すような装置を用いて行った。
サンプル管14に含水率の既知の油を通し、その信号の
変化を測定した。マイクロ波には透過波、反射波があ
り、各々の信号強度を測定した。本実施例の反射強度と
透過強度の含水率に対する変化を図3に示す。図3の結
果より、反射強度の方が感度の高い結果が得られた。
【0020】[実施例3] <油中の含水率測定3:反射,透過周波数測定>本実施
例では、前述した図1に示すような装置を用いて行っ
た。サンプル管14に含水率の既知の油を通し、その信
号の変化を測定した。マイクロ波には透過波、反射波が
あり、各々の共鳴周波数を測定した。本実施例の反射周
波数と透過周波数との含水率に対する変化を図4に示
す。図4の結果より、どちらの測定も可能であり、直線
性の高い結果が得られた。
【0021】[実施例4] <油中の含水率測定4:キャビティポートの改良>本実
施例では、図5に示すような装置を用いて行った。図5
の装置では、図1の装置と異なり、ネットワークアナラ
イザ11からの同軸ケーブル13を一本とし、キャビテ
ィ12にはマイクロ波ポート18を1ポートのみを設け
ている。図5の装置では、マイクロ波はネットワークア
ナライザ11より発振し、同軸ケーブル13からキャビ
ティ12のマイクロ波ポート18へ入り、受信する。サ
ンプル管14に含水率が既知の油を通し、その信号の変
化を測定した。マイクロ波には、透過波、反射波があ
り、反射波を測定する場合には、キャビティ12のコネ
クタの数は1ポートでよい。また同軸ケーブル13の数
及びネットワークアナライザ11のコネクタの数も1つ
でよく、装置の簡略化,価格の低減が可能となる。
【0022】図5の装置で水分に対する強度を測定した
反射共鳴周波数の含水率に対する変化を図6に示す。コ
ネクタの数を1つにしても水分量に対し、極めて良好な
直線性を占める結果を得た。図6中、破線は本実施例の
1ポートの結果を、実線は2ポートの結果を各々示す。
なお、共鳴周波数はずれるが装置毎の検量線を各々求め
ることで測定には何ら支障がない。
【0023】[実施例5] <油中の含水率測定5:ケーブル長さの測定>マイクロ
波高出力ケーブルは変形しにくく、操作性の問題があ
る。信号要同軸ケーブルを使用し、計測を行った。本実
施例では、図5に示す装置を用いて行った。サンプル管
14に含水率が既知の油を通し、その共鳴周波数の変化
を測定した。図7は信号ケーブルでの測定結果であり、
図9中、破線は200cmの結果を、実線は400cm
の結果を各々示す。同軸ケーブルでケーブルの長さを変
化させても殆ど信号に変化はなく、含水率と良い直線性
を示した。
【0024】[実施例6] <油中の含水率測定6:温度の測定>本実施例では、サ
ンプル温度の相違により信号の変化を測定した。本実施
例では、図5に示す装置を用いて行った。サンプル管1
4に、含水率及び温度が既知の油を通し、その共鳴周波
数の変化を測定した。図8にその測定結果を示す。図8
中、破線は含水率7.2%の結果を、実線は含水率0%の
結果を各々示す。図8に示すように、サンプル温度が変
化しても、信号強度に変化はなく、温度補正が殆ど必要
がないことが確認された。
【0025】[実施例7] <油中の含水率測定7:キャビティの改良>本実施例で
は、キャビティの幅の相違により信号の変化を測定し
た。本実施例では、図9に示すようなキャビティを用い
て行った。測定していサンプルはキャビティ12内に囲
まれている部分が殆どであり、キャビティ12の幅dを
増加して感度の変化を測定した。図9中、符号19はN
型コネクタを図示する。図10はキャビティ12の幅d
を改良した測定結果であり、図10中、破線は幅d=1
8mmの結果を、実線は幅d=9mmの結果を各々示
す。図10から、キャビティ幅dの増加によって含水率
に対する信号の変化量が増加し、感度が向上する結果が
得られた。
【0026】[実施例8] <油中の含水率測定7:サンプル管の改良>本実施例で
は、サンプル管の管径の相違により信号の変化を測定し
た。本実施例では、図9に示すようなキャビティを用い
て行った。測定していサンプルはキャビティ内に囲まれ
ている部分が殆どであり、キャビティのサンプル管14
の管径を増加して感度の変化を測定した。図11はサン
プル管の管径Dを改良した測定結果であり、図中、破線
は管径D=10mmの結果を、実線は管径D=20mm
の結果を各々示す。図11から、サンプル管の管径Dの
増加によって含水率に対する信号の変化量が増加し、感
度が向上する結果が得られた。また、信号と含水率は良
い直線性を示した。
【0027】
【発明の効果】本発明は、燃料の含水率を計測する水分
モニタ装置において、燃料のマイクロ波吸収量及びキャ
ビティの共鳴周波数の変化量を計測するようにしたの
で、試料ト接触することなく、瞬時にモニタが可能であ
る。また、キャビティの幅並びにサンプル管の形状によ
り、必要に応じて高感度化が可能であり、しかも再現性
よく安定した測定結果を得ることができる。さらに、マ
イクロ波の反射波のみを測定する場合には、装置のコン
パクト化を図ることができ、水分測定装置を廉価に製造
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水分測定装置の概略図である。
【図2】実施例1の共鳴周波数と水分濃度との関係を示
す図である。
【図3】実施例2の反射強度と透過強度の含水率に対す
る変化の関係を示す図である。
【図4】実施例3の反射周波数と透過周波数との含水率
に対する変化の関係を示す図である。
【図5】実施例4の水分測定装置の概略図である。
【図6】実施例4のコネクタ数の変化による、共鳴周波
数と水分濃度との関係を示す図である。
【図7】実施例5のケーブル長さ変化による、共鳴周波
数と水分濃度との関係を示す図である。
【図8】実施例6のサンプルの温度変化と共鳴周波数と
の関係を示す図である。
【図9】実施例7のキャビティの概略図である。
【図10】実施例7のキャビティ幅の改良による、共鳴
周波数と水分濃度との関係を示す図である。
【図11】実施例8のサンプル管の管径の改良による、
共鳴周波数と水分濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
11 ネットワークアナライザ 12 マイクロ波キャビティ 13,13a,13b 同軸ケーブル 14 サンプル管 15 マイクロ波発振ポート 16 マイクロ波受信ポート 17 プリンタ 18 マイクロ波ポート 19 N型コネクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年12月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】[実施例1] <油中の含水率測定1:水分濃度変化>本実施例では、
前述した図1に示すような装置を用いて行った。サンプ
ル管14に含水率の既知の油を通し、キャビティ内で非
接触状態でマイクロ波信号の変化を測定した。水分濃度
に対する周波数の傾きは、2.5MHz/%で、水分濃度
と直線性のある共鳴周波数の信号が得られた。本実施例
の共鳴周波数と水分濃度との結果を図2に示す。図2の
結果より、本装置で水分を測定することにより、高い精
度が得られることが確認された。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】[実施例7] <油中の含水率測定7:キャビティの改良>本実施例で
は、キャビティの幅の相違により信号の変化を測定し
た。本実施例では、図9に示すようなキャビティを用い
て行った。測定していサンプルはキャビティ12内に
囲まれている部分が殆どであり、キャビティ12の幅d
を増加して感度の変化を測定した。図9中、符号19は
N型コネクタを図示する。図10はキャビティ12の幅
dを改良した測定結果であり、図10中、破線は幅d=
18mmの結果を、実線は幅d=9mmの結果を各々示
す。図10から、キャビティ幅dの増加によって含水率
に対する信号の変化量が増加し、感度が向上する結果が
得られた。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】[実施例8] <油中の含水率測定7:サンプル管の改良>本実施例で
は、サンプル管の管径の相違により信号の変化を測定し
た。本実施例では、図9に示すようなキャビティを用い
て行った。測定していサンプルはキャビティ内に囲ま
れている部分が殆どであり、キャビティのサンプル管1
4の管径を増加して感度の変化を測定した。図11はサ
ンプル管の管径Dを改良した測定結果であり、図中、破
線は管径D=10mmの結果を、実線は管径D=20m
mの結果を各々示す。図11から、サンプル管の管径D
の増加によって含水率に対する信号の変化量が増加し、
感度が向上する結果が得られた。また、信号と含水率は
良い直線性を示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料の含水率を計測する水分モニタ装置
    において、 燃料のマイクロ波吸収量及びキャビティの共鳴周波数の
    変化量を計測することを特徴とする水分モニタ装置。
JP24247397A 1997-09-08 1997-09-08 水分モニタ装置 Pending JPH1183762A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24247397A JPH1183762A (ja) 1997-09-08 1997-09-08 水分モニタ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24247397A JPH1183762A (ja) 1997-09-08 1997-09-08 水分モニタ装置

Publications (1)

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JPH1183762A true JPH1183762A (ja) 1999-03-26

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ID=17089616

Family Applications (1)

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JP24247397A Pending JPH1183762A (ja) 1997-09-08 1997-09-08 水分モニタ装置

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JP (1) JPH1183762A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009047641A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 分光装置
WO2019100858A1 (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 合肥中科离子医学技术装备有限公司 应用等效并联阻抗实现回旋加速器加速电压冷腔测试方法

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WO2019100858A1 (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 合肥中科离子医学技术装备有限公司 应用等效并联阻抗实现回旋加速器加速电压冷腔测试方法

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