JPS6025446A - マイクロ波水分測定方法 - Google Patents
マイクロ波水分測定方法Info
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- JPS6025446A JPS6025446A JP13363383A JP13363383A JPS6025446A JP S6025446 A JPS6025446 A JP S6025446A JP 13363383 A JP13363383 A JP 13363383A JP 13363383 A JP13363383 A JP 13363383A JP S6025446 A JPS6025446 A JP S6025446A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microwave
- measured
- phase
- moisture
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/04—Investigating moisture content
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物質の含水率をマイクロ波を使用して測定す
るマイクロ波水分測定方法に関する。
るマイクロ波水分測定方法に関する。
従来、物体の含水率を測定する方法として、種々の方式
のものが実用化されている。そして、マイクロ波を利用
した水分測定装置も実用化されているが、このマイクロ
波を使用した水分測定装置は、マイクロ波が被測定物を
透過する際にその電力が減衰する点に着目したものであ
る。つまり、マイクロ波の伝搬空間に被測定物を挿入し
、その被測定物によるマイクロ波電力の損失を測定する
もので、この場合、その損失値とその被測定物の含水率
との相関関係を予め何らかの方法で測定しておき、間接
的な方法でマイクロ波損失値を含水率の測定値としてい
た。
のものが実用化されている。そして、マイクロ波を利用
した水分測定装置も実用化されているが、このマイクロ
波を使用した水分測定装置は、マイクロ波が被測定物を
透過する際にその電力が減衰する点に着目したものであ
る。つまり、マイクロ波の伝搬空間に被測定物を挿入し
、その被測定物によるマイクロ波電力の損失を測定する
もので、この場合、その損失値とその被測定物の含水率
との相関関係を予め何らかの方法で測定しておき、間接
的な方法でマイクロ波損失値を含水率の測定値としてい
た。
ところが、この方法による水分測定は、第１にマイクロ
波の送信電力を常に一定に保持しておく必要があり、こ
のようなマイクロ波送信器は一般に高価であること、ま
た第２にマイクロ波の送信器と受信器との間に被測定物
を挿入すると、その被測定物によるマイクロ波電力の反
射が起るために、測定精度が低下するという問題があっ
た。この反射電力を減少させるために、従来では種々の
研究がなされていたが、未だ満足できるものは提案され
ていない。
波の送信電力を常に一定に保持しておく必要があり、こ
のようなマイクロ波送信器は一般に高価であること、ま
た第２にマイクロ波の送信器と受信器との間に被測定物
を挿入すると、その被測定物によるマイクロ波電力の反
射が起るために、測定精度が低下するという問題があっ
た。この反射電力を減少させるために、従来では種々の
研究がなされていたが、未だ満足できるものは提案され
ていない。
本発明は斯かる点に鑑みて成されたもので、その目的は
、マイクロ波の伝搬特性における位相特性に着目してそ
の位相量を測定し、しかもこれを２種の異なった周波数
のマイクロを使用して測定するようにして、正確にしか
も送信電力の変動や反射電力に影響を受けることなく含
水率を測定できるようにしたマイクロ波水分測定方法を
提供することである。
、マイクロ波の伝搬特性における位相特性に着目してそ
の位相量を測定し、しかもこれを２種の異なった周波数
のマイクロを使用して測定するようにして、正確にしか
も送信電力の変動や反射電力に影響を受けることなく含
水率を測定できるようにしたマイクロ波水分測定方法を
提供することである。
ある空間にマイクロ波を伝ＩＭさせると、その空間中の
媒質の性質により、その伝搬定数が定まることは良く知
られている。この伝１般定数Ｔは、次の式で示される。
媒質の性質により、その伝搬定数が定まることは良く知
られている。この伝１般定数Ｔは、次の式で示される。
Ｔ＝α＋ｊβ ・・・＋１１
この式中、実数部αは伝１１１！経路弔位長さ当りの損
失を振幅の比で表す減衰定数であり、また虚数部βはマ
イクロ波が単位長さ進む間にβｒａｄ遅れることを表す
位相定数である。そこで、本発明むこおいては、その位
相定数βに着目して、その位相遅れを測定して含水率を
測定する。
失を振幅の比で表す減衰定数であり、また虚数部βはマ
イクロ波が単位長さ進む間にβｒａｄ遅れることを表す
位相定数である。そこで、本発明むこおいては、その位
相定数βに着目して、その位相遅れを測定して含水率を
測定する。
この位相定数βに関係するものとして、物質の誘電率と
透磁率があるが、水分に関係するものは主に誘電率であ
る。つまり、比誘電率は水分によって変化する。そして
、この比誘電率の変化はマイクロ波の位相遅れの変化と
してとらえることができる。一方、含水率を測定するた
めには、水分の量の他に、その水分を含む物質の量も測
定する必要がある。そこで、この物質の量もマイクロ波
の位相遅れによって測定する。このように、水分の量お
よび物質の量を測定するために、本発明では２種の異な
った周波数のマイクロ波を使用する。
透磁率があるが、水分に関係するものは主に誘電率であ
る。つまり、比誘電率は水分によって変化する。そして
、この比誘電率の変化はマイクロ波の位相遅れの変化と
してとらえることができる。一方、含水率を測定するた
めには、水分の量の他に、その水分を含む物質の量も測
定する必要がある。そこで、この物質の量もマイクロ波
の位相遅れによって測定する。このように、水分の量お
よび物質の量を測定するために、本発明では２種の異な
った周波数のマイクロ波を使用する。
図は本発明の一実施例を示すもので、マイクロ波発振器
として、周波数ｆ１の発振器１と周波数ｆ２ （≠ｒ＋
＞の発振器２を使用する。そして、一方の発振器１の出
力を方向性結合器３により位相比較器４と方向性結合？
：ｒ ５ ｔ！；に分波して出力し、また他方の発振器
２の出力も方向性結合器６により位相比較器７と方向性
結合器５とに分波して出力する。そして、方向性結合器
５により画周波数ｆ、、１２のマイクロ波を共通の送信
アンテナ８に供給する。受信アンテナ９で受信した両マ
イクロ波は方向性結合器１０により分波して、その一方
を周波数ｆ＋の選択性を持つ受信器１１に入力し”ζそ
こからその周波数ｆ１のマイクロ波を取り出し、位相比
較器４に入力させる。また、他方を周波数ｆ２の選択性
を持つ受信器１２に入力してその周波数ｆ２のマイクロ
波を取り出し、位相比較器７に入力させる。１３は送信
アンテナ８と受信アンテナ９の間に介在さ−１た被測定
物である。
として、周波数ｆ１の発振器１と周波数ｆ２ （≠ｒ＋
＞の発振器２を使用する。そして、一方の発振器１の出
力を方向性結合器３により位相比較器４と方向性結合？
：ｒ ５ ｔ！；に分波して出力し、また他方の発振器
２の出力も方向性結合器６により位相比較器７と方向性
結合器５とに分波して出力する。そして、方向性結合器
５により画周波数ｆ、、１２のマイクロ波を共通の送信
アンテナ８に供給する。受信アンテナ９で受信した両マ
イクロ波は方向性結合器１０により分波して、その一方
を周波数ｆ＋の選択性を持つ受信器１１に入力し”ζそ
こからその周波数ｆ１のマイクロ波を取り出し、位相比
較器４に入力させる。また、他方を周波数ｆ２の選択性
を持つ受信器１２に入力してその周波数ｆ２のマイクロ
波を取り出し、位相比較器７に入力させる。１３は送信
アンテナ８と受信アンテナ９の間に介在さ−１た被測定
物である。
よって、一方の位相比較器４は、発振器（からの周波数
ｆ１のマイクロ波を直接入力すると共に、被測定物１３
を通過した周波数１１のマイクロ波も入力し、その両入
力のマイクロ波の位相を比較してその位相差θ１を検出
する。また、他方の位相比較器７は、発振器２からの周
波数ｆ２のマイクロ波を直接入力すると共に、被測定物
１３を通過した周波数ｆ２のマイクロ波も人力し、その
両入力のマイクロ波の位相を比較してその位相差θ２を
検出する。
ｆ１のマイクロ波を直接入力すると共に、被測定物１３
を通過した周波数１１のマイクロ波も入力し、その両入
力のマイクロ波の位相を比較してその位相差θ１を検出
する。また、他方の位相比較器７は、発振器２からの周
波数ｆ２のマイクロ波を直接入力すると共に、被測定物
１３を通過した周波数ｆ２のマイクロ波も人力し、その
両入力のマイクロ波の位相を比較してその位相差θ２を
検出する。
なお、被測定物１３以外による影響をなくするために、
その被測定物１３を介在させない状態で各比較器４．７
の検出位相差θ１、θ２が零となるように、それら位相
比較器４．７は予め較正し′ζおく。
その被測定物１３を介在させない状態で各比較器４．７
の検出位相差θ１、θ２が零となるように、それら位相
比較器４．７は予め較正し′ζおく。
従って、被測定物１３を介在させると、その被測定物１
３における位相遅れθｌとθ２が直接的に、位相比較器
４と７で得られる。
３における位相遅れθｌとθ２が直接的に、位相比較器
４と７で得られる。
ここで、
γＩ ：被測定物１３内の水分量（重量）Ｔ２；被測定
物１３の物質量（重量） とすると、次の式！２１１．（３１が成立する。
物１３の物質量（重量） とすると、次の式！２１１．（３１が成立する。
ｍｌｌ ｒ＋ ４ｍ１２ ｒ２−θｌ −（２１ｍ ２
１γｌ＋ｍ２２７２−θ２ ・・・（３）ここで、 ｍｌに単位量（重量）の水による周波数ｆ。
１γｌ＋ｍ２２７２−θ２ ・・・（３）ここで、 ｍｌに単位量（重量）の水による周波数ｆ。
における位相遅れ最
ｍ１２ ： ？４１位量（重量）の被測定物１３の物質
による１Ｍ波数ｆ、にお４ノる位相遅れＭｍ２１：単位
量（重量）の水による周波数ｆ２における位相遅れ量 ｍ２２：単位量（重量）の被測定物１３の物質による周
波数ｆ２における位相遅れ量 である。
による１Ｍ波数ｆ、にお４ノる位相遅れＭｍ２１：単位
量（重量）の水による周波数ｆ２における位相遅れ量 ｍ２２：単位量（重量）の被測定物１３の物質による周
波数ｆ２における位相遅れ量 である。
つまり、ｍｕ ｒｌ、ｍＨ２７２は周波数１１における
被測定物１３内の水分、物質による位相遅れ量、ｍ２１
γ１、ｍ２２γ２は周波数ｆ２における被測定物１３内
の水分、物質による位相遅れ量である。
被測定物１３内の水分、物質による位相遅れ量、ｍ２１
γ１、ｍ２２γ２は周波数ｆ２における被測定物１３内
の水分、物質による位相遅れ量である。
上記位相遅れ量ｍ１１、ｍ１２〜ｍ２１λｍ２２は）予
め測定できる量であり、従って上記式（２）と（３）の
連立方程式から、水分量γｌと被測定物１３の物質量γ
２をめることができる。よって、γ１／γ２から、その
被測定物１３の含水率を得ることができる。
め測定できる量であり、従って上記式（２）と（３）の
連立方程式から、水分量γｌと被測定物１３の物質量γ
２をめることができる。よって、γ１／γ２から、その
被測定物１３の含水率を得ることができる。
以上のように、本発明によれば、マイクロ波の位相遅れ
を測定することにより、被測定物内の水分量および被測
定物の物質量を直接得ることができ、これにより含水率
を得ることができる。しかも、マイクロ波の減衰は利用
していないので、マイクロ波発振器の発振電力の安定化
や反射波の影響の排除等を考慮する必要もない。
を測定することにより、被測定物内の水分量および被測
定物の物質量を直接得ることができ、これにより含水率
を得ることができる。しかも、マイクロ波の減衰は利用
していないので、マイクロ波発振器の発振電力の安定化
や反射波の影響の排除等を考慮する必要もない。
図は本発明の一実施例のマイクロ波水分測定装置の概略
ブロック図である。 １．２・・・マイクロ波発振器、３．５．６、ｌＯ・・
・方向性結合器、４．７・・・位相比較器、１１．１２
・・・受信器、１３・・・被測定物。 特許出願人 新日本無線株式会社 同 新日本無線株式会社 代 理 人 弁理士 長尾常明
ブロック図である。 １．２・・・マイクロ波発振器、３．５．６、ｌＯ・・
・方向性結合器、４．７・・・位相比較器、１１．１２
・・・受信器、１３・・・被測定物。 特許出願人 新日本無線株式会社 同 新日本無線株式会社 代 理 人 弁理士 長尾常明
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１１． ２種の異なった周波数ｆｌおよびｆ２のマイ
クロ波の被測定物における各々の位相遅れθｌおよびθ
２を検出し、次式により得られる上記被測定物内の水分
量γｌおよび上記被測定物の物質量ｒ２から、含水率を
測定するようにしたマイクロ波水分測定方法。 ｍｌｌ ｒ Ｉ ＋ｍ１２７２ ””６１ｍ ２１γ１
＋ｍ２２γ２２θ２ ｍ１ｌ 、ｍ２１ ：上記ｆ、、ｆ２における上記水分
の単位量による位相遅れ量 ｍ１２ 、ｍ２２ ：上記ｆｌ、ｆ２における上記物質
の単位量による位相遅れ量
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13363383A JPS6025446A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | マイクロ波水分測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13363383A JPS6025446A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | マイクロ波水分測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025446A true JPS6025446A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15109381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13363383A Pending JPS6025446A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | マイクロ波水分測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025446A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0487582A1 (en) * | 1989-08-15 | 1992-06-03 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Moisture content by microwave phase shift and mass/area |
| JP2004520568A (ja) * | 2000-08-31 | 2004-07-08 | フリゴスカンジア イクイップメント アーベー | 物質中の選択された特性の分布を測定するための装置、方法及びシステム |
-
1983
- 1983-07-22 JP JP13363383A patent/JPS6025446A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0487582A1 (en) * | 1989-08-15 | 1992-06-03 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Moisture content by microwave phase shift and mass/area |
| JP2004520568A (ja) * | 2000-08-31 | 2004-07-08 | フリゴスカンジア イクイップメント アーベー | 物質中の選択された特性の分布を測定するための装置、方法及びシステム |
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