JPS5825219B2 - セキガイセンソクテイソウチ ノ ヒヨウジユンカ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は赤外線測定装置の標準化に関する。

より詳細には、本発明は反射型赤外線測定装置において
生じるドリフトによる測定誤差の新規な補正手段に関す
る。

物質の吸収スペクトルはスペクトルが振動数で掃引され
るときの種々の波長で物質が吸収する光の百分率の値の
曲線である。

特定の波長で吸収される光の量は物質の特有な特性を示
す。

吸収は物質の逆透過特性の対数に関係があるが、通過特
性のスペクトルをしばしば吸収スペクトルと呼んでいる
。

吸収スペクトルは完全なスペクトルをプロットし、その
スペクトルについて測定を行うことにより、あるいはも
つと普通には特性吸収が起こる選択した波長における光
透過特性を直接測定することによって未知の混合物の分
析に利用することができる。

例えばプラスチックシートの厚さ測定のための代表的な
赤外線装置は、シートがその上を通って走行するロール
または他の支持物の近くに置かれる光源と検出器とから
成る検査ヘッドとから成っている。

光源から放射された赤外線はシートによって吸収され、
未吸収エネルギーはロールまたは他の支持手段から反射
され、再びシートを通って検出器に入る。

シート自体も赤外線の一部分を直接検出器に向けて反射
することができる。

他の装置では検出器は光源に対してシートの反対側へ置
かれる。

さらに他の装置では反射光または透過光を測定し、赤外
線の使用に固有の散乱効果を検知し、この検知結果を測
定に利用する。

かかる装置は米国特許第３，６３１，５２６号および同
時出願中の特許出願筒８８０，５４３号に記載されてい
る。

反射または散乱測定によって測定を行う赤外線測定装置
は検出信号中に存在するエネルギーが一般に小さいので
出力信号の″ドリフ）（ｄｒｌｆｔｉｎｇ）”の影響を
特に受けやすいことがわかった。

特に、吸収係数が低く、感度要求が高い場合にプラスチ
ックシートの厚さまたは紙の水分含量を測定するのに用
いる赤外線針ではこの影響を大きく受けることが判明し
た。

本発明の目的は測定の正確さを維持することができる赤
外線測定装置を提供することにある。

本発明によると、移動している材料の性質を測定する、
標準化能力を有する反射型赤外線測定装置において、ａ
）材料の一方の面上に置かれるようになされており、且
つ（１）赤外線を材料に向けるための赤外線帯域の赤外
線源、および（２）材料から戻った反射赤外線を受けて
これに応じて電気的出力を発生するように前記赤外線源
に対して配置された検出器を有する測定ヘッドと、ｂ）
前記ヘッドに対して可動に取付けられ、駆動部材によっ
て材料特性の測定中赤外線が通る通路から外れた第１位
置と、材料と同一の反射特性を有するベーンの反射表面
を光源と材料さの間に介在させて光源からの赤外線が材
料に轟たるのを防ぐ通路中の第２位置とに適時に移動さ
せられ、且つ（１）材料と同一または類似の材料から作
られて、ベーンが前記第２位置にあるとき光源からの赤
外線を前記検出器に反射して赤外線を戻すような赤外線
に対する反射面を有する材料層、および（２）反射材料
の表面から反射されない、前記ベーンに当るすべての赤
外線エネルギーをほぼ吸収する赤外線吸収材料、を有す
るベーンと、Ｃ）前記ベーンを前記第１位置から前記第
２位置に移動させる位置と、ｄ）前記ベーンが第１位置
にあるとき前記検出器の出力を処理して材料特性の測定
値を得る装置であって、前記ベーンが第２位置にあると
きベーンの反射面によって検出器に戻る光源からの赤外
線に応答して誤差、発生変化に対して赤外線測定装置を
標準化する装置と、を含むことを特徴とする赤外線測定
装置、が提供される。

このように好ましい実施例においては、測定用ヘッドが
測定すべき材料の上方に維持され、可動に取付けられた
ベーンがヘッドの出口開口の上方を移動させられ、ベー
ンの裏面が基準表面を有している。

標準化回路は、器機の測定回路を自動的に調節し、一方
ベーンがこの出口開口上にあるときは、その標準化回路
は発生した誤差を補償する。

次に１本発明の装置を、添付図面を参照して例示的に説
明する。

第１図の従来装置において、被測定材料はプラスチック
フィルムのような走行しているシート材料のウェブ１０
である。

ウェブ１０は任意の適当な位置で測定することができる
。

測定ヘッド１４は光源１５と検出器１９とを含んでいる
。

光源１５は広域振動数光源であり、全赤外線スペクトル
領域にわたる赤外線を放射することができる。

轟業者に公知のように、スペクトル内の特定領域の波長
の赤外線がフィルムの特性によって他の波長より非常に
多く吸収される。

本発明の好ましい実施例においては、測定し且つ評価し
ようとする特定の性質はプラスチックシート材料の厚さ
である。

厚さの測定物理量としてスペクトルから選らばれた振動
数は、その波長がプラスチック材料によって著しい吸収
を受けるが、フィルムの他の特性または成分による影響
はわずかである型のものである。

基準振動数はプラスチック材料によって吸収振動数より
小さい影響を受けるが、他の特性によっては吸収振動数
と同じ程度に影響を受ける。

さらに、第１図および第２図において、光源１５の近く
に且つ光源１５とシート１０との中間に複数の赤外線フ
ィルター（図示せず）がある。

これらのフィルターのおのおのは狭帯域の赤外線がウェ
ブ１０に当たることを可能にさせる透過帯域を持ってい
て、この赤外線がウェブで後方散乱されるかあるいはウ
ェブを透過し、検出器１９で検出される。

この計器は赤外線源１５および検出器１９を含む検査ヘ
ッド１４から成っている。

ヘッド１４はプラスチックシート１０に対して測定関係
に置かれ、且つガイド１８に沿ってヘッド１４の横方向
の移動を可能にする軸受手段を含んでいる。

ガイド１８は適当な端フレーム２２および２４の間に締
付けられている。

第１図において、赤外線源１５および検出器１９は、同
様に支持部材２６および２８上取付けられた端フレーム
２２および２４の間でガイド１８および２０に沿って移
動可能である。

シート１０の幅を横切るヘッド１４の横運動は所要な場
合にモーター３０によって作動されるが、モーター３０
は横運動キャリエツジに付いているチェーン駆動部３２
とモーターとの間に掛けられたエンドレス駆動チェーン
を介してヘッドを駆動する。

モーターで駆動される駆動チェーン（図示せず）はガイ
ドを構成する２つの中空管１８または２０の１つを通っ
て戻される。

このようにして、赤外線源１８および検出器１９はシー
ト１０の幅を横切って如何なる所望の測定点へも駆動さ
れることができる。

フレームは端フレーム２４の方向にシート１０の端を越
えて十分な距離だけ伸びており赤外線源１５および検出
器１９は標準化用反射板３６上のシートから離れた位置
へも駆動されることができる。

反射板３６は固定端フレームに調節自在に取付けられた
適当なフラケット３８に固定されている。

反射板３６の垂直位置は赤外線源 。１５がシートから
離れた位置にある時反射板３６と赤外線源１５との間に
最適な空気間隙距離が得られるように赤外線源１５およ
び検出器１９に関して調節することができる。

反射板３６は計器を周期的に標準化するための標準反射
面となる。

従。って、赤外線と検出器とから成る装置、すなわちヘ
ッド１４を担持する電力駆動の横行取付台が走行してい
る材料ウェブの一方の側でシートから離れた位置へ横方
向に移動し、標準化のため標準化用反射板の上方に置か
れる。

しかし、材料が連続したウェブの形で機械を通って長時
間流れる工業的工程と関連してこの計器を用いる場合に
は、ヘッドの単一の固定測定位置で全く十分な例も数多
くあるが、かかる場合には標準化を容易にするためだけ
にモーター駆動の横行取付台および自動的位置調整装置
を設備する費用は必ずしも正当化されない。

第二に、計器のヘッドをシートから離して移動させ且つ
これを測定位置に民す時間は無効な測定時間であり、。

この無効な測定時間は近代的な品質管理された製造工程
では全く好ましいことではない。

測定が中止されている時、毎分数百または数千ｍの材料
が測定もされず且つ品質管理もされずに高速機械を通っ
て；走行してしまうことを考えればこのことは容易に理
解される。

温度、雰囲気などの周囲条件シー・トから離れた位置で
は検査ヘッドの正規の測定位置に対して異なるためにも
う１つの困難が生じ、これが標準化の誤差の原因となる
。

第３図の好ましい実施例では標準出口開口４５上を動く
ことのできるベーン４３を持つ赤外線源と検出器のヘッ
ド１４が図示されている。

第１図および第２図の反射板３６は、赤外線を反射また
は散乱する第３図の装置のベーン４３と被測定材・料に
対する反射特性において同等である。

例えば、ポリエチレンフィルムを測定する場合には、ベ
ーン４３はポリエチレンコーティングを持つ黒色金属か
ら成る。

ベーン４３が閉じた位置に移動されると黒色金属は勿論
赤外線が羽根を透過して被測定材料に蟲たるのを妨害す
る。

ポリエチレンコーティングの前面から反射した赤外線が
検出され、計器を標準化するのに用いられる。

しかし、所望の反射特性を与えるため他の材料を用いる
こともできる。

標準化工程、即ち較正工程において、ベーン４３は出口
開口４５の上方に置かれ、ベーンの前面からの標準信号
および吸収信号による信号が検出器１９により検出され
る。

この信号のレベルは、正規の測定工程時にはベーンが出
口開口の上方に置かれていない状態下で検出器１９が受
信する信号と類似のレベルにある。

第３図において、計器ヘッド１４は上述したように反射
および散乱した赤外線を受けるために互いに相対的な位
置に置かれた光源１５と検出器１９とから成っている。

ヘッド１４上には全体的にコツプ形をしたアクチュエー
ターハウジング４１があり、このハウジング４１は、ベ
ーン４３が閉じた位置にある時には、ヘッド１４に前記
ベーン４３から反射した赤外線が入射しないように構成
されている。

第３図に示しであるように、測定されるプラスチックシ
ート材料がノ１ウジング４１の下方外面に近接して位置
させられる。

すなわち、ヘッド１４はハウジング４１と共に直接被検
査材料上に置かれる。

被検査材料はローラ１２によって支持されているか、ま
たは数字１２がプラスチックフィルムの断面を示してい
る。

第５図はベーンおよびシャッター装置の実働実施例の概
略を示す。

ベーン４３は駆動部４７およびサーボ４９（第３図）に
機械的に連結していて開いた位置からハウジング４１中
の出口開口４５上の閉じた位置へ移動する。

通常の操作条件の下ではベーン４３は出口開口４５から
離れた位置に置かれるので赤外線は直接材料に蟲たる。

適時に、即ち所望時間間隔で計器を自動的に標準化する
ために、ベーン４３を開口上に置き、上述のようにして
計器を標準化する。

第４図は計器の自動的標準化を行うための代表的な回路
図である。

受信した吸収パルスおよび基準パルスは可変利得増幅器
５９によって増幅され、その後、論理スイッチＳ２で分
離される。

スイッチＳ２が上方位置にあるとき、基準パルスは直接
差動積分器５１に加えられる。

スイッチＳ２か下方位置にあるとき、吸収パルスが増幅
器５３に加えられる。

計器が通常の測定モードで作動しているとき、スイッチ
Ｓｌは開いており、スイッチＳ３は基準パルス中は閉じ
られ、吸収パルス中は開かれている。

基準パルスが到達したとき、積分器５１の出力は積分器
５７の入力に加算的に加えられ、積分器５１のその出力
が基準電圧と比較され。

る。

その電圧差が積分器５７に加えられ、積分器５７は誤差
信号を形成し、その誤差信号が増幅器５９の利得制御入
力に帰還される。

したがって、この増幅器の利得が調節され、基準パルス
の積分値を積分器５１の出力において一定に維持する。

。吸収パルスが到達するとき、スイッチＳ２が下方位置
にあり、スイッチＳ３は開いている。

吸収パルスは増幅器５９で増幅され、可変利得反転増幅
器５３を通過する。

このとき積分器５１は基準パルスの積分値を保持してお
り、反転吸収パルス・を積分する。

積分期間の終りにおいて、積分器５１の出力は基準パル
スと吸収パルスとのエネルギーの差に等しい値を有する
。

この差が出力Ｖ。に送られ、そこで出力はフィルムの厚
さの測定値として表示される。

積分器５１は次に従来と同様にリセットされて次の一連
の基準パルスおよび吸収パルスを待つことになる。

標準化モード中、ベーン４３（第３図）は出口開口４５
の上方に移動し、基準信号および吸収信号がベーンの反
射面から反射されて検出器１９によって受信される。

本発明によれば、被測定材料の表面からの反射信号だけ
が受信されるので、増幅器５９に加えられる基準パルス
および吸収パル；スの両面のレベルは等しい。

スイッチＳ、がベーン４３による出口開口４５の閉鎖の
間、閉じられており、基準パルスと吸収パルスとの積分
差が標本化される。

標本化（サンプリング）は積分器５５によって予めなさ
れる。

抵抗Ｒ３はこの差信号にバイアス信号を加えて、標準化
中のベーンの位置が通常の測定中のフィルム位置とは異
なることによって生じる受信信号のわずかな変化を補償
する。

もし基準パルスと吸収パルス（プラス抵抗Ｒ３のバイア
ス）との差が零］に等しくないならば、積分器５５は誤
差信号を形成する。

増幅器５３はその利得制御入力が積分器５５の出力に接
続されている。

もし誤差信号を積分器５５の出力において発生させる最
後の標準化から系に対して何らかの変化があれば、増幅
器５３の利得がそれに応じて調節される。

したがって、吸収信号のレベルは、積分器５５の入力が
零になるまで、変えられる。

−担零になると、系は標準化されたことになる。

系が通常の測定モードに戻ると、出力信号ＶＯはフィル
ムの厚さの正確な測定値である。

その理由は、系に対する変化によって発生したかもしれ
ない出力誤差が標準化によって取除かれたからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は反射型の赤外線測定装置の概略を示す側面図で
あり、第２図は透過型の赤外線測定装置の概略の側面図
であり、両方の装置ともに本発明がその中で利用されて
いる装置の１例である。 第３図はシャンター、すなわちベーンを合体している標
準化用反射板のもう１つの実施例である。 第４図は第１図および第２図の装置を定期的に標準化す
るための好ましい回路系統の簡単化した電気的概略図で
ある。 第５図は本発明の１つの好ましい実施例のベーンの概略
図である。 １０・・・・・・シート材料のウェブ、１４・・・・・
・検査ヘッド、１５・・・・・・赤外線源、１８，２０
・・・・・・ガイド、１９・・・・・・検出器、３０・
・・・・・モーター、３６・・・・・・標準化用反射板
、４３・・・・・・ベーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動している材料の性質を測定する、標準化能力を
   有する反射型赤外線測定装置において、ａ）材料の一方
   の面上に置かれるようになされており、且つ（１）赤外
   線を材料に向けるための赤外線帯域の赤外線源、および
   （２）材料から戻った反射赤外線を受けてこれに応じて
   電気的出力を発生するように前記赤外線源に対して配置
   された検出器を有する測定ヘッドと、ｂ）前記ヘッドζ
   こ対して可動に取付けられ、駆動部材によって材料特性
   の測定中赤外線が通る通路から外れた第１位置と、材料
   と同一の反射特性を有するベーンの反射表面を光源と材
   料との間に介在させて光源からの赤外線が材料に当たる
   のを防ぐ通路中の第２位置とに適時に移動させられ、且
   つ（１）材料と同一または類似の材料から作られて、ベ
   ーンが前記第２位置にあるとき光源からの赤外線を前記
   検出器に反射して赤外線を戻すような赤外線に対する反
   射面を有する材料層、および（２）反射材料の表面から
   反射されない、前記ベーンに尚るすべての赤外線エネル
   ギーをほぼ吸収する赤外線吸収材料、を有するベーンと
   、Ｃ）前記ベーンを前記第１位置から前記第２位置に移
   動させる装置と、ｄ）前記ベーンが第１位置にあるとき
   前記検出器の出力を処理して材料特性の測定賃を得る装
   置であって、前記ベーンが第２位置にあるときベーンの
   反射面によって検出器に戻る光源からの赤外線に応答し
   て誤差、発生変化に対して赤外線測定装置を標準化する
   装置と、を含むことを特徴とする赤外線測定装置。