JPS60620B2 - 紙の水分量を測定する方法および装置 - Google Patents
紙の水分量を測定する方法および装置Info
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- JPS60620B2 JPS60620B2 JP54063362A JP6336279A JPS60620B2 JP S60620 B2 JPS60620 B2 JP S60620B2 JP 54063362 A JP54063362 A JP 54063362A JP 6336279 A JP6336279 A JP 6336279A JP S60620 B2 JPS60620 B2 JP S60620B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/86—Investigating moving sheets
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシート状物体の特性を測定する方法および装置
に関し、さらに詳しくは、シート状物体に近赤外線を照
射し、その物体と会合して得る近赤外線を検出し、その
物体に含まれる、または吸着する水分量に関連する信号
を得る方法および装置に関する。
に関し、さらに詳しくは、シート状物体に近赤外線を照
射し、その物体と会合して得る近赤外線を検出し、その
物体に含まれる、または吸着する水分量に関連する信号
を得る方法および装置に関する。
シート状物体として、例えば、抄紙機まは塗工機におけ
る紙がある。
る紙がある。
この紙の品質を管理する上で、欠くことのできないもの
の一つに、紙の水分量の測定がある。第１図および第２
図は、上記紙の水分量を測定する公知の水分計の検出部
構成説明図であり、第１図は透過形水分計に、また、第
２図は多重散乱形水分計に係るものである。
の一つに、紙の水分量の測定がある。第１図および第２
図は、上記紙の水分量を測定する公知の水分計の検出部
構成説明図であり、第１図は透過形水分計に、また、第
２図は多重散乱形水分計に係るものである。
第１図において、上ヘッド１と下ヘッド２は対向灘設さ
れ「上へッドーが照射部を、また、下ヘッド２が検出部
を構成している。
れ「上へッドーが照射部を、また、下ヘッド２が検出部
を構成している。
被測定体である紙３は、上へッドーと下ヘッド２との間
にあり、その紙３に、ランプ６、レンズ７および回転ホ
イール８（円板状部材の板面に貫通穴が設けられている
）によって作成される平行光線の断続光が、照射窓４を
介して照射され、紙３と会合して入射窓５に入射する光
が、レンズ１１で集東され、光感応素子１２で検出され
る構成となっている。この構成で、照射部の光学系の光
軸と検出部の光学系の光軸はほ）、一致している。また
、回転ホイール８の貫通穴は、その回転軸に関してはゞ
対称の位置に２個設けられており、その一方に、測定光
用光学フィル夕９が、他方に、基準光用光学フィル夕１
０が埋設支承されている。したがって、上記断続光は、
光学フィル夕９で決定される波長光（約１．９５仏肌の
赤外線で、これを測定光と称する）と光学フィルター０
で決定される波長光（約１．８０仏肌の赤外線で、これ
を基準光と称する）とが交互に紙３に照射されることに
なる。そして、光感応素子１２において、測定信号（頚
は足光による信号で、Ｍ信号と称する）と基準信号（基
準光による信号で、Ｒ信号と称する）とが時系列的に検
出され、演算器１３に与えられる。演算器１３は入力を
記憶する機能および除算機能を具備し、Ｍ／Ｒ信号を出
力する。このＭ／Ｒ信号が次段の演算部（図示せず）に
与えられ、所望の演算をなして紙の水分量に対応する信
号を得ることができるようになっている。上記構成にお
いて、Ｍ／Ｒ信号を作成するのは、各構成要素の特性の
不安定さを補償するためである。すなわち、Ｍ信号とＲ
信号の比をとることによって、ランプ６や光感応素子１
２の経年変動や温度変動による影響を打ち消すことがで
きる。次に、第２図の構成について説明する。
にあり、その紙３に、ランプ６、レンズ７および回転ホ
イール８（円板状部材の板面に貫通穴が設けられている
）によって作成される平行光線の断続光が、照射窓４を
介して照射され、紙３と会合して入射窓５に入射する光
が、レンズ１１で集東され、光感応素子１２で検出され
る構成となっている。この構成で、照射部の光学系の光
軸と検出部の光学系の光軸はほ）、一致している。また
、回転ホイール８の貫通穴は、その回転軸に関してはゞ
対称の位置に２個設けられており、その一方に、測定光
用光学フィル夕９が、他方に、基準光用光学フィル夕１
０が埋設支承されている。したがって、上記断続光は、
光学フィル夕９で決定される波長光（約１．９５仏肌の
赤外線で、これを測定光と称する）と光学フィルター０
で決定される波長光（約１．８０仏肌の赤外線で、これ
を基準光と称する）とが交互に紙３に照射されることに
なる。そして、光感応素子１２において、測定信号（頚
は足光による信号で、Ｍ信号と称する）と基準信号（基
準光による信号で、Ｒ信号と称する）とが時系列的に検
出され、演算器１３に与えられる。演算器１３は入力を
記憶する機能および除算機能を具備し、Ｍ／Ｒ信号を出
力する。このＭ／Ｒ信号が次段の演算部（図示せず）に
与えられ、所望の演算をなして紙の水分量に対応する信
号を得ることができるようになっている。上記構成にお
いて、Ｍ／Ｒ信号を作成するのは、各構成要素の特性の
不安定さを補償するためである。すなわち、Ｍ信号とＲ
信号の比をとることによって、ランプ６や光感応素子１
２の経年変動や温度変動による影響を打ち消すことがで
きる。次に、第２図の構成について説明する。
第２図の構成の特徴は、照射部および検出部を構成する
下ヘッド２および上ヘッド１の対向配設において、照射
窓４と入射窓５とがオフセット状態をなすと共に、上ヘ
ッド１と下ヘッド２の対向面に反射被膜１６および１７
が設けられている点にある。
下ヘッド２および上ヘッド１の対向配設において、照射
窓４と入射窓５とがオフセット状態をなすと共に、上ヘ
ッド１と下ヘッド２の対向面に反射被膜１６および１７
が設けられている点にある。
したがって、ランプ６、レンズ７および回転ホイール８
′（第１図のように光学フィル夕は設置されていない）
によって作成される断続光は、紙３との会合を密にして
入射窓５に達する礎成となっている。入射窓５に達した
光は、光分割器１８によって２分され、一方は、Ｍ信号
系、すなわち、光学フィル夕９、レンズ１１および光感
応素子１２に導かれ、他方は、Ｒ信号系、すなわち、光
学フィル夕１０、レンズ１１′および光感応素子１２夕
に導かれる。光感応素子１２および１２′で検出される
Ｍ信号およびＲ信号は同時性を有し、そのま）演算器１
３′に与えられ除算をなしてＭ／Ｒ信号を出力する構成
となっている。次に、上記横成をなす各装置による紙の
水分量測定について説明する。第３図は、ＧＰ紙（機械
パルプを主要原料とする紙）およびＢＫＰ紙（化学パル
プを主要原料とする紙で、晒クラフト紙）の特性図であ
り、グラフＡは透過形水分計によるもの、グラフＢは多
重散乱形水分計によるものである。
′（第１図のように光学フィル夕は設置されていない）
によって作成される断続光は、紙３との会合を密にして
入射窓５に達する礎成となっている。入射窓５に達した
光は、光分割器１８によって２分され、一方は、Ｍ信号
系、すなわち、光学フィル夕９、レンズ１１および光感
応素子１２に導かれ、他方は、Ｒ信号系、すなわち、光
学フィル夕１０、レンズ１１′および光感応素子１２夕
に導かれる。光感応素子１２および１２′で検出される
Ｍ信号およびＲ信号は同時性を有し、そのま）演算器１
３′に与えられ除算をなしてＭ／Ｒ信号を出力する構成
となっている。次に、上記横成をなす各装置による紙の
水分量測定について説明する。第３図は、ＧＰ紙（機械
パルプを主要原料とする紙）およびＢＫＰ紙（化学パル
プを主要原料とする紙で、晒クラフト紙）の特性図であ
り、グラフＡは透過形水分計によるもの、グラフＢは多
重散乱形水分計によるものである。
また、第４図は、未晒紙、故紙および一般紙の特性図で
あり、ＡおよびＢの識別は上記のとおりである。各図と
も、縦軸はＭノＲ信号（％目盛）を、機軸は水分量ＭＷ
（タ′〆目盛）を示している。第３図をみると、グラフ
ＡにおいてはＢＫＰ紙とＧＰ紙の特性が異なり、グラフ
Ｂ‘こおいてはその差異はわずかである。
あり、ＡおよびＢの識別は上記のとおりである。各図と
も、縦軸はＭノＲ信号（％目盛）を、機軸は水分量ＭＷ
（タ′〆目盛）を示している。第３図をみると、グラフ
ＡにおいてはＢＫＰ紙とＧＰ紙の特性が異なり、グラフ
Ｂ‘こおいてはその差異はわずかである。
一方、第４図をみると、グラフＡにおいては、未晒紙、
故紙および一般紙の特性はほゞ一致しているが、グラフ
Ｂにおいては、禾晒紙および故紙の特性と一般紙の特性
に差異がみられる。このように、従来の水分計によれば
、紙の原料配合が変わったり、白色度、坪量、プレス圧
等、いわゆる紙の光学的諸条件が変わると、Ｍ／Ｒ信号
すなわち水分量信号に影響が現われていた。
故紙および一般紙の特性はほゞ一致しているが、グラフ
Ｂにおいては、禾晒紙および故紙の特性と一般紙の特性
に差異がみられる。このように、従来の水分計によれば
、紙の原料配合が変わったり、白色度、坪量、プレス圧
等、いわゆる紙の光学的諸条件が変わると、Ｍ／Ｒ信号
すなわち水分量信号に影響が現われていた。
これらの影響を軽減するため、抄紙機や塗工機のオペレ
ータは、紙の品質（銘柄）によって水分の演算式の定数
を変更する操作をなしていたが、この操作が煩雑である
ばかりでなく、同一の銘柄であっても、上記光学的諸条
件が変る場合もあるので（しかもオペレータが知らない
うちに）、従来の水分計では紙の水分量を連続して精度
よく測定することが難しかった。そこで、本発明は、上
記問題点を解決せんとしてなされたものであり、その目
的は、紙の光学的因子による影響を補償し、紙の水分量
に対応する信号を精度よく得る方法および装置を提供す
るにある。
ータは、紙の品質（銘柄）によって水分の演算式の定数
を変更する操作をなしていたが、この操作が煩雑である
ばかりでなく、同一の銘柄であっても、上記光学的諸条
件が変る場合もあるので（しかもオペレータが知らない
うちに）、従来の水分計では紙の水分量を連続して精度
よく測定することが難しかった。そこで、本発明は、上
記問題点を解決せんとしてなされたものであり、その目
的は、紙の光学的因子による影響を補償し、紙の水分量
に対応する信号を精度よく得る方法および装置を提供す
るにある。
上記目的を遂行するために、紙との会合の度合が異なる
二つの光学系を構成し、各光学系を介して２種の測定光
信号および２種の基準光信号を検出して、これら四つの
信号を用いて、紙の水分量に対応する信号を得る構成を
なした。
二つの光学系を構成し、各光学系を介して２種の測定光
信号および２種の基準光信号を検出して、これら四つの
信号を用いて、紙の水分量に対応する信号を得る構成を
なした。
本発明の一実施態様によれば、水分計の検出部の上ヘッ
ド又は下ヘッドに、第１および第２の照射窓ならびに１
個の入射窓を、第１の照射窓の光軸と入射窓の光軸との
距離ミ第２の照射窓の光軸と入射窓の光軸との距離とな
る位置関係をもたせて構成し、第１および第２の照射窓
の双方から測定光および基準光が時系列的に紙に照射さ
れる構成をなすと共に、紙と会合した測定光および基準
光を入射窓を介して光感応素子に導いて信号検出をなし
て、これらの信号で所望の演算をなして紙の水分量に対
応する信号を得る構成をなしている。
ド又は下ヘッドに、第１および第２の照射窓ならびに１
個の入射窓を、第１の照射窓の光軸と入射窓の光軸との
距離ミ第２の照射窓の光軸と入射窓の光軸との距離とな
る位置関係をもたせて構成し、第１および第２の照射窓
の双方から測定光および基準光が時系列的に紙に照射さ
れる構成をなすと共に、紙と会合した測定光および基準
光を入射窓を介して光感応素子に導いて信号検出をなし
て、これらの信号で所望の演算をなして紙の水分量に対
応する信号を得る構成をなしている。
本発明の他の実施態様によれば、水分計の検出部の上ヘ
ッド又は下へッド‘こ、１個の照射窓ならびに第１およ
び第２の入射窓を、照射窓の光軸と第１の入射窓の光軸
との距離ミ照射窓の光軸と第２の入射窓の光軸との距離
となる位置関係をもたせて構成し、照射窓から測定光お
よび基準光の波長を含む光の断続光を紙に照射する構成
をなすと共に、第１の入射窓および第２の入射窓を介し
て得る紙と会合した光から、個々に測定光信号および基
準光信号を得て、これらの信号で所望の演算をなして紙
の水分量に対応する信号を得る構成をなしている。
ッド又は下へッド‘こ、１個の照射窓ならびに第１およ
び第２の入射窓を、照射窓の光軸と第１の入射窓の光軸
との距離ミ照射窓の光軸と第２の入射窓の光軸との距離
となる位置関係をもたせて構成し、照射窓から測定光お
よび基準光の波長を含む光の断続光を紙に照射する構成
をなすと共に、第１の入射窓および第２の入射窓を介し
て得る紙と会合した光から、個々に測定光信号および基
準光信号を得て、これらの信号で所望の演算をなして紙
の水分量に対応する信号を得る構成をなしている。
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明者らは、公知の水分計による特性が、第３図およ
び第４図の特性を得ることについて、以下の理論解析を
試みた。実験の結果、紙の光学特性を左右する変数とし
て、坪量ＢＷ、繊維の表面積Ａ、反射率ｒ、吸収係数Ｑ
、比体積Ｖおよび水分量ＭＷを定めることにした。そし
て、上記変数と、紙の層数ｎおよび透過率ｆとの間に以
下の関係式を導いた。ｎ＝きＸＢＷＸＡ Ｖ×ＢＶＶ ｆ＝ｅ−０×′−−−− すなわち、層数ｎは坪量ＢＷおよび繊維の表面の表面積
Ａの関数として、透過率ｆは吸収係数Ｑ、比体積Ｖ、坪
量ＢＷおよび層数ｎの関数として表わすこととした。
び第４図の特性を得ることについて、以下の理論解析を
試みた。実験の結果、紙の光学特性を左右する変数とし
て、坪量ＢＷ、繊維の表面積Ａ、反射率ｒ、吸収係数Ｑ
、比体積Ｖおよび水分量ＭＷを定めることにした。そし
て、上記変数と、紙の層数ｎおよび透過率ｆとの間に以
下の関係式を導いた。ｎ＝きＸＢＷＸＡ Ｖ×ＢＶＶ ｆ＝ｅ−０×′−−−− すなわち、層数ｎは坪量ＢＷおよび繊維の表面の表面積
Ａの関数として、透過率ｆは吸収係数Ｑ、比体積Ｖ、坪
量ＢＷおよび層数ｎの関数として表わすこととした。
したがって、紙の光学的特性を左右する変数として、層
数ｎ、透過率ｆ、反射率ｒおよび水分量ＭＷの四つの変
数に限定することができ、Ｍ信号およびＲ信号を上記変
数の関数として扱うことができる。すなわち、Ｍ信号お
よびＲ信号を次のように表わし得る。Ｍ＝ＦＭ（ＭＷ「
ｎ、ｒ、ｆ） Ｒ＝ＦＲ（ｎ、ｒ、ｆ） ここで、Ｒ信号が水分量ＭＷの関数とならないのは、基
準光（約１．８０仏の）が紙の水分量による影響が極め
てづ・さいためである。
数ｎ、透過率ｆ、反射率ｒおよび水分量ＭＷの四つの変
数に限定することができ、Ｍ信号およびＲ信号を上記変
数の関数として扱うことができる。すなわち、Ｍ信号お
よびＲ信号を次のように表わし得る。Ｍ＝ＦＭ（ＭＷ「
ｎ、ｒ、ｆ） Ｒ＝ＦＲ（ｎ、ｒ、ｆ） ここで、Ｒ信号が水分量ＭＷの関数とならないのは、基
準光（約１．８０仏の）が紙の水分量による影響が極め
てづ・さいためである。
また、坪量ＢＷは紙質によって大中に変わる変数である
ので、別の検出器で坪量信号を得て（通常、坪量計は水
分計に併設されている）、その信号を層数ｎおよび透過
率ｆへの関係式に与えて坪量の影響を補償し得る。実際
の水分計において、構成要素の不安定性を補償するため
に、Ｍ信号とＲ信号の比率をとることについては前述の
とおりであるが、このＭ／Ｒ信号も上記四つの変数の関
数、すなわち、Ｍ／Ｒ＝ＦＭ′Ｒ（ＭＷ、ｎ、ｒ、ｆ） であることには変りはない。
ので、別の検出器で坪量信号を得て（通常、坪量計は水
分計に併設されている）、その信号を層数ｎおよび透過
率ｆへの関係式に与えて坪量の影響を補償し得る。実際
の水分計において、構成要素の不安定性を補償するため
に、Ｍ信号とＲ信号の比率をとることについては前述の
とおりであるが、このＭ／Ｒ信号も上記四つの変数の関
数、すなわち、Ｍ／Ｒ＝ＦＭ′Ｒ（ＭＷ、ｎ、ｒ、ｆ） であることには変りはない。
これらの考察に基いて、先の第３図および第４図の特性
について、以下のように考えることができる。
について、以下のように考えることができる。
ＧＰ紙とＢＫＰ紙において、上記変数で最も顕著な違い
がみられるのは、繊維の表面積Ａであり、ＧＰ紙はＢＫ
Ｐ紙の２．０〜２．劫音の値を有している。
がみられるのは、繊維の表面積Ａであり、ＧＰ紙はＢＫ
Ｐ紙の２．０〜２．劫音の値を有している。
したがって、第３図におけるＧＰ紙およびＢＫＰ紙の特
性図の違いは、上記繊縦の表面積Ａの違いに起因するも
のと判断できる。すなわち、測定光および基準光と紙と
の会合度が大きい方式においては（多重散乱形水分計）
、繊維の表面積Ａによる影響が軽減され、ＧＰ紙とＢＫ
Ｐ紙はほゞ同一の特性を示すが、上記各光と紙との会合
度が小さい方式においては（透過形水分計）、ＢＫＰ紙
に比してＧＰ紙の方が感度大となっている。一方、一般
紙と禾晒紙および故紙における性状については次のとお
りである。
性図の違いは、上記繊縦の表面積Ａの違いに起因するも
のと判断できる。すなわち、測定光および基準光と紙と
の会合度が大きい方式においては（多重散乱形水分計）
、繊維の表面積Ａによる影響が軽減され、ＧＰ紙とＢＫ
Ｐ紙はほゞ同一の特性を示すが、上記各光と紙との会合
度が小さい方式においては（透過形水分計）、ＢＫＰ紙
に比してＧＰ紙の方が感度大となっている。一方、一般
紙と禾晒紙および故紙における性状については次のとお
りである。
これらの紙における上記変数の中で、透過率ｆに最も顕
著な差がみられ、一般紙のそれは０．９９０以上であり
、未晒紙および故紙のそれは０．９７０〜０．９３０で
ある。
著な差がみられ、一般紙のそれは０．９９０以上であり
、未晒紙および故紙のそれは０．９７０〜０．９３０で
ある。
したがって、第４図における一般紙、禾晒紙および故紙
の特性図の違いは、上記透過率ｆの違いに起因するもの
と判断できる。すなわち、測定光および基準光と紙との
会合度の小さい方式による方が、透過率ｆの違いによる
影響があまりみられない。以上の理論解析から以下の結
論を得るにいたつた。
の特性図の違いは、上記透過率ｆの違いに起因するもの
と判断できる。すなわち、測定光および基準光と紙との
会合度の小さい方式による方が、透過率ｆの違いによる
影響があまりみられない。以上の理論解析から以下の結
論を得るにいたつた。
｛１｝式〜【４｝式で示される信号１．〜１４、すなわ
ち、各変数の関数であって、かつ各変数に対して異なる
感度を有する信号を得て、それらの相関関係より、水分
量ＭＷを求めることができる。
ち、各変数の関数であって、かつ各変数に対して異なる
感度を有する信号を得て、それらの相関関係より、水分
量ＭＷを求めることができる。
１，＝Ｆ，（ＭＷ、ｎ、ｒ、ｆ）｛１’１２＝Ｆ２（Ｍ
Ｗ、ｎ、ｒ、ｆ） ■１３＝Ｆ３（ＭＷ、ｎ、
ｒ、ｆ） ‘３’１４＝Ｆ４（ＭＷ、ｎ、ｒ、
ｆ） ■ここで、重要なのは、信号１，〜１４
を得る手法である。
Ｗ、ｎ、ｒ、ｆ） ■１３＝Ｆ３（ＭＷ、ｎ、
ｒ、ｆ） ‘３’１４＝Ｆ４（ＭＷ、ｎ、ｒ、
ｆ） ■ここで、重要なのは、信号１，〜１４
を得る手法である。
例えば、波長入，、入２、入３および入４の光を紙に照
射し、その紙と会合して得る各波長光から１，〜１４に
相当する信号を検出する手法が考えられるが、上記波長
入，〜入４が大中に違っていると、各波長における紙の
反射率ｒおよび透過率ｆの値が異なった値を示すことに
なり、補償演算を複雑なものとする。そこで、本発明は
以下の手法をとるものとする。
射し、その紙と会合して得る各波長光から１，〜１４に
相当する信号を検出する手法が考えられるが、上記波長
入，〜入４が大中に違っていると、各波長における紙の
反射率ｒおよび透過率ｆの値が異なった値を示すことに
なり、補償演算を複雑なものとする。そこで、本発明は
以下の手法をとるものとする。
第５図は、本発明の一実施例による水分量測定装置の構
成説明図である。
成説明図である。
第５図において、上ヘッド１と下ヘッド２は対向配設さ
れ、その対向面には反射被膜１６および１７が設けられ
ると共に、上ヘッド１には２個の照射窓４および４′が
、下ヘッド２には、照射窓４′に対向する位置にて入射
窓５が設けられている。そして、上ヘッド１には、円板
上の板に測定光用光学フィル夕９および基準光用光学フ
ィルター０を具備する回転ホイール８があって、ランプ
６、レンズ７，７′および反射鏡１９による二系統の光
を断続光となして「照射窓４および４′から紙に照射す
る構成となっている。一方、下ヘッド２にはしンズ１１
および光感応素子１２からなる検出系が構成され、入射
窓５からの入射光量に対応する電気信号を次段の演算部
（図示せず）に出力する構成をなしている。上記照射窓
４，４′、入射窓５および回転ホイール８の位置関係に
ついて、第６図を参照してより詳しく説明する。
れ、その対向面には反射被膜１６および１７が設けられ
ると共に、上ヘッド１には２個の照射窓４および４′が
、下ヘッド２には、照射窓４′に対向する位置にて入射
窓５が設けられている。そして、上ヘッド１には、円板
上の板に測定光用光学フィル夕９および基準光用光学フ
ィルター０を具備する回転ホイール８があって、ランプ
６、レンズ７，７′および反射鏡１９による二系統の光
を断続光となして「照射窓４および４′から紙に照射す
る構成となっている。一方、下ヘッド２にはしンズ１１
および光感応素子１２からなる検出系が構成され、入射
窓５からの入射光量に対応する電気信号を次段の演算部
（図示せず）に出力する構成をなしている。上記照射窓
４，４′、入射窓５および回転ホイール８の位置関係に
ついて、第６図を参照してより詳しく説明する。
第６図イ，口およびハは、第５図のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂおよ
びＣ−Ｃ断面における構成説明図である（寸法は必ずし
も一致しない）。
びＣ−Ｃ断面における構成説明図である（寸法は必ずし
も一致しない）。
上ヘッド１の照射窓４および４ｒは紙の流れ方向（口図
の矢印方向）に距離をもって設けられ、下ヘッド２の対
向面に入射窓５が照射窓４′に対向する位置に設けられ
ている（ハ図）。また、上ヘッド１に設けられた回転ホ
イール８の貫通欠くフィル夕９および１０が埋設支承さ
れている）と照射窓４および４′との位・畳関係は、照
射窓４および４′が係る各光路中のいずれか一方に、光
学フィル夕９又は１０があるときは、他方の光路は円板
部で遮断される構成となっている。すなわち、紙３への
照射光は照射窓４および４′から、同時に照射されるこ
とのない構成となっている。したがって、いま、回転ホ
イール８にイ図の矢印方向の回転を与えれば、各フィル
夕が順次、各照射窓が係る光路中をよぎることとなり、
照射窓４′からは第７図イの信号が、また、照射窓４か
らは第７図口の信号が得られ、入射窓５へは第７図ハの
信号が入射される。第７図において、縦麹は光量、横軸
は時間を示しており、波形Ｒは光学フィルター０１こよ
る信号を、波形Ｍは光学フィル夕９による信号を、波形
ＲＴおよびＭＴは入射窓５に入射される照射窓４′から
の信号を、波形ＲＮおよびＭＮは入射窓５に入射される
照射窓４からの信号をそれぞれ示している。上記信号Ｒ
Ｔ，ＭＴ，ＲＮおよびＭＮに対する水分量ＭＷ、層数ｎ
、透過率ｆおよび反射率ｒの感度は、実験によれば表・
１の関係となっている。
の矢印方向）に距離をもって設けられ、下ヘッド２の対
向面に入射窓５が照射窓４′に対向する位置に設けられ
ている（ハ図）。また、上ヘッド１に設けられた回転ホ
イール８の貫通欠くフィル夕９および１０が埋設支承さ
れている）と照射窓４および４′との位・畳関係は、照
射窓４および４′が係る各光路中のいずれか一方に、光
学フィル夕９又は１０があるときは、他方の光路は円板
部で遮断される構成となっている。すなわち、紙３への
照射光は照射窓４および４′から、同時に照射されるこ
とのない構成となっている。したがって、いま、回転ホ
イール８にイ図の矢印方向の回転を与えれば、各フィル
夕が順次、各照射窓が係る光路中をよぎることとなり、
照射窓４′からは第７図イの信号が、また、照射窓４か
らは第７図口の信号が得られ、入射窓５へは第７図ハの
信号が入射される。第７図において、縦麹は光量、横軸
は時間を示しており、波形Ｒは光学フィルター０１こよ
る信号を、波形Ｍは光学フィル夕９による信号を、波形
ＲＴおよびＭＴは入射窓５に入射される照射窓４′から
の信号を、波形ＲＮおよびＭＮは入射窓５に入射される
照射窓４からの信号をそれぞれ示している。上記信号Ｒ
Ｔ，ＭＴ，ＲＮおよびＭＮに対する水分量ＭＷ、層数ｎ
、透過率ｆおよび反射率ｒの感度は、実験によれば表・
１の関係となっている。
表・１
表・１より明らかなように、信号ＲＴ，ＭＴ，ＲＴおよ
びＭＮは各変数に対して異なる感度を有している。
びＭＮは各変数に対して異なる感度を有している。
ここで、信号ＲＴおよびＲＮが水分量ＭＷに対して極小
の感度を呈するのは、基準光（約１．８０Ａｍ）が水分
に対して吸収特性をもたないためである。したがって、
信号ＲＴ，ＭＴ，ＲＮおよびＭＮを光感応素子１２に導
いて得る変換信号を、｛１｝式〜【４｝式で示す信号１
，〜１４に対応させ、すなわち、ＲＴの変換信号を１，
、ＭＴの変換信号を１２、ＲＮの変換信号を１３、ＭＮ
の変換信号を１４とみなすことができるので、信号１，
〜１４を次段の演算部（図示せず）に与えて、後述の演
算をなして（｛１’式〜‘４｝式から後述のような演算
内容に相当する連立方程式を解く）、変数ｎ、ｆおよび
ｒの影響を排除して水分量ＭＷにのみ対応する信号を得
ることができる。
の感度を呈するのは、基準光（約１．８０Ａｍ）が水分
に対して吸収特性をもたないためである。したがって、
信号ＲＴ，ＭＴ，ＲＮおよびＭＮを光感応素子１２に導
いて得る変換信号を、｛１｝式〜【４｝式で示す信号１
，〜１４に対応させ、すなわち、ＲＴの変換信号を１，
、ＭＴの変換信号を１２、ＲＮの変換信号を１３、ＭＮ
の変換信号を１４とみなすことができるので、信号１，
〜１４を次段の演算部（図示せず）に与えて、後述の演
算をなして（｛１’式〜‘４｝式から後述のような演算
内容に相当する連立方程式を解く）、変数ｎ、ｆおよび
ｒの影響を排除して水分量ＭＷにのみ対応する信号を得
ることができる。
ところで、現実の水分計にあっては、前述のようにＭ／
Ｒ信号を演算部に与えて後述の演算をなす手法がとられ
ている。
Ｒ信号を演算部に与えて後述の演算をなす手法がとられ
ている。
したがって、信号１，〜１４から‘５｝式〜棚式で示さ
れる１，′〜Ｌ′を演算部に与えて水分量ＭＷに対応す
る信号を得ればよい。１，′＝害＝器５’ １２′士＝美学６｝ １３′＝羊粋７｝ １４′＝善＝鰐８｝ また、表・１から反射率ｒがすべての信号ＲＴ，ＭＴ，
ＲＮおよびＭＮに対して感度が小さいので、その影響を
無視することもできる（測定精度の低下を容認する）。
れる１，′〜Ｌ′を演算部に与えて水分量ＭＷに対応す
る信号を得ればよい。１，′＝害＝器５’ １２′士＝美学６｝ １３′＝羊粋７｝ １４′＝善＝鰐８｝ また、表・１から反射率ｒがすべての信号ＲＴ，ＭＴ，
ＲＮおよびＭＮに対して感度が小さいので、その影響を
無視することもできる（測定精度の低下を容認する）。
この場合は、演算部への信号は３個でよいので、それだ
け演算部の構成が簡単になる。なお、本発明は、信号１
，〜１４の検出手段を上記実施例に限定するものではな
い。
け演算部の構成が簡単になる。なお、本発明は、信号１
，〜１４の検出手段を上記実施例に限定するものではな
い。
第８図は、本発明の他の実施例の説明図であって、信号
１，〜１４を得る手法を示したものである。
１，〜１４を得る手法を示したものである。
具体的には、上ヘッド１および下ヘッド２における照射
窓４と入射窓５および５′の位置関係の説明図である。
第８図イ〜二において、照射窓４からは測定波長光およ
び基準波長光を含む光が断続光となって被測定体（図示
せず）に照射され、入射窓５および５′に入射する光か
ら測定光と基準光を分離検出して「 ２種のＭ信号およ
び２種のＲ信号を得る構成をなしている（各光学系の基
本構成は第２図と同じ）。
窓４と入射窓５および５′の位置関係の説明図である。
第８図イ〜二において、照射窓４からは測定波長光およ
び基準波長光を含む光が断続光となって被測定体（図示
せず）に照射され、入射窓５および５′に入射する光か
ら測定光と基準光を分離検出して「 ２種のＭ信号およ
び２種のＲ信号を得る構成をなしている（各光学系の基
本構成は第２図と同じ）。
そして、第８図イおよび口の構成にあってはＬ照射窓４
の光髄と入射窓５の光軸は一致してなり、入射窓５′の
光軸とは不一致（オフセット状態）の機成となっている
。したがって、入射窓５に入射する光から信号ＲＴおよ
びＭＴを得ることができ「入射窓５′に入射する光から
信号ＲＮおよびＭＮを得ることができる。また、第８図
ハおよび二の構成にあっては、入射窓５および５′の光
軸はいずれも照射窓４の光軸から離れており（オフセッ
ト状態にある）、そのオフセット量が異なる構成となっ
ている。このため、入射窓５および５′への各入射光量
は等しくない。したがって、各入射光に基づく信号ＲＮ
，ＭＮ，ＲＮ′およびＭＮ′（ＲＮ，ＭＮは入射窓５の
入射光によるもの、ＲＮ′，ＭＮ′は入射窓５′の入射
光によるもの）は異なる値を示し、各信号は｛１’式〜
｛４｝式で示す信号１，〜Ｌ‘こ対応する信号とみなし
得る。なお、第８図の構成において、上・下ヘッドの対
向面に反射被膜を設けていないがＬ本発明は、この反射
被膜を必ずしも必要としない。
の光髄と入射窓５の光軸は一致してなり、入射窓５′の
光軸とは不一致（オフセット状態）の機成となっている
。したがって、入射窓５に入射する光から信号ＲＴおよ
びＭＴを得ることができ「入射窓５′に入射する光から
信号ＲＮおよびＭＮを得ることができる。また、第８図
ハおよび二の構成にあっては、入射窓５および５′の光
軸はいずれも照射窓４の光軸から離れており（オフセッ
ト状態にある）、そのオフセット量が異なる構成となっ
ている。このため、入射窓５および５′への各入射光量
は等しくない。したがって、各入射光に基づく信号ＲＮ
，ＭＮ，ＲＮ′およびＭＮ′（ＲＮ，ＭＮは入射窓５の
入射光によるもの、ＲＮ′，ＭＮ′は入射窓５′の入射
光によるもの）は異なる値を示し、各信号は｛１’式〜
｛４｝式で示す信号１，〜Ｌ‘こ対応する信号とみなし
得る。なお、第８図の構成において、上・下ヘッドの対
向面に反射被膜を設けていないがＬ本発明は、この反射
被膜を必ずしも必要としない。
上・下ヘッドの対向面が鏡面状に仕上げることによって
、反射被膜を具備するのと同一の作用効果を得る。以下
、上記‘１｝〜‘４｝式若しくは上記｛５｝〜‘８｝式
から水分量ＭＷにのみ対応する信号を得るための「上記
演算の内容について詳しく説明する。第９図および第１
０図は上記演算部における演算内容を説明するための特
性曲線図であり、図中、１，，１２，１３，Ｌ，１，′
，１２′，１４′およびＭＷは夫々上記○ー式「‘２）
式、【３｝式、【４１式、■式、‘６｝式「（７｝式、
■式、および水分量ＭＷを示す記号ある。また、特性曲
線ＡおよびＢは、例えば製造工場内等であらかじめ求め
られ計算機内のメモリ等に記憶されている。第９図およ
び第１０図において、最初、上記湖式および【４ー式か
らＬ／１３（即ち、上記■式の１２′）が求められ第９
図のａ点が決定される。また、上記【１ー式および‘３
１式から１３／１，（即ち、上記■式の１．′）若しく
は上記■式および湖式から１２／１３（即ち、上記■式
の１４′）が求められ、第１０図のｂ点が決定される。
該ｂ点に基づき第１０図の上記特性曲線Ｂから１４／１
３の補正量△１４／１３（即ち「１２′の補正量△１２
′）を示すＣ点が求められる。次に、該補正量△Ｌ／１
３（即ち、補正量△ら′）が上記ａ点の１４／１３の値
（即ち、１２′の値）に加算され、補正された１４／１
３の値（即ち「補正された１２′の値）を示す第９図の
ｄ点が決定される。該ｄ点に基づき、第９図の上記特性
曲線Ａから真の水分量を示すｅ点が求められる。このよ
うにして、上記（１｝〜〔４｝式若しくは上記｛５）〜
‘８’式から、変数ｎ、ｆおよびｒの影響が排除され、
水分量ＭＷにのみ対応する信号が得られるようになる。
因みに、第１１図は上記（３｝式および｛４ー式（即ち
、■式）に関連する前記測定光のみに基づく測定光検出
信号の値（Ｎ−ＢｅａｍＭｅｔｅｒＲｅａｄｉｎｇ）か
ら上言己水分量ＭＷに対応する信号（Ｍｏｉｓｔｍｅ％
）を求めたときの実測結果を示すグラフであり、第１２
図は第９図および第１０図を用いて詳述したように前記
測定光および基準光に基づく測定光一基準光検出信号の
値（Ｎ／Ｔ−Ｂｅａｍ ＭｅｔｅｒＲｅａｄｉｎｇ）か
ら上記水分量ＭＷに対応する信号（Ｍｏｉｓｔｍｅ％）
を求めたときの実測結果を示すグラフである。第１１図
と第１２図を比較すれば明らかなように、上述のような
演算を用いることによって上記水分量に対応する信号の
測定精度が一段と向上する。以上詳しく説明したように
、本発明によれば、紙の光学的因子による影響を補償し
、紙の水分量に対応する信号を精度よく得ることができ
るので、その分野での効果は極めて大なるものがある。
、反射被膜を具備するのと同一の作用効果を得る。以下
、上記‘１｝〜‘４｝式若しくは上記｛５｝〜‘８｝式
から水分量ＭＷにのみ対応する信号を得るための「上記
演算の内容について詳しく説明する。第９図および第１
０図は上記演算部における演算内容を説明するための特
性曲線図であり、図中、１，，１２，１３，Ｌ，１，′
，１２′，１４′およびＭＷは夫々上記○ー式「‘２）
式、【３｝式、【４１式、■式、‘６｝式「（７｝式、
■式、および水分量ＭＷを示す記号ある。また、特性曲
線ＡおよびＢは、例えば製造工場内等であらかじめ求め
られ計算機内のメモリ等に記憶されている。第９図およ
び第１０図において、最初、上記湖式および【４ー式か
らＬ／１３（即ち、上記■式の１２′）が求められ第９
図のａ点が決定される。また、上記【１ー式および‘３
１式から１３／１，（即ち、上記■式の１．′）若しく
は上記■式および湖式から１２／１３（即ち、上記■式
の１４′）が求められ、第１０図のｂ点が決定される。
該ｂ点に基づき第１０図の上記特性曲線Ｂから１４／１
３の補正量△１４／１３（即ち「１２′の補正量△１２
′）を示すＣ点が求められる。次に、該補正量△Ｌ／１
３（即ち、補正量△ら′）が上記ａ点の１４／１３の値
（即ち、１２′の値）に加算され、補正された１４／１
３の値（即ち「補正された１２′の値）を示す第９図の
ｄ点が決定される。該ｄ点に基づき、第９図の上記特性
曲線Ａから真の水分量を示すｅ点が求められる。このよ
うにして、上記（１｝〜〔４｝式若しくは上記｛５）〜
‘８’式から、変数ｎ、ｆおよびｒの影響が排除され、
水分量ＭＷにのみ対応する信号が得られるようになる。
因みに、第１１図は上記（３｝式および｛４ー式（即ち
、■式）に関連する前記測定光のみに基づく測定光検出
信号の値（Ｎ−ＢｅａｍＭｅｔｅｒＲｅａｄｉｎｇ）か
ら上言己水分量ＭＷに対応する信号（Ｍｏｉｓｔｍｅ％
）を求めたときの実測結果を示すグラフであり、第１２
図は第９図および第１０図を用いて詳述したように前記
測定光および基準光に基づく測定光一基準光検出信号の
値（Ｎ／Ｔ−Ｂｅａｍ ＭｅｔｅｒＲｅａｄｉｎｇ）か
ら上記水分量ＭＷに対応する信号（Ｍｏｉｓｔｍｅ％）
を求めたときの実測結果を示すグラフである。第１１図
と第１２図を比較すれば明らかなように、上述のような
演算を用いることによって上記水分量に対応する信号の
測定精度が一段と向上する。以上詳しく説明したように
、本発明によれば、紙の光学的因子による影響を補償し
、紙の水分量に対応する信号を精度よく得ることができ
るので、その分野での効果は極めて大なるものがある。
第１図は、従来の透過形水分計の検出部構成説明図、第
２図は、従来の多重散乱形水分計、第３図および第４図
は「紙の銘柄による水分量特性図、第５図は、本発明の
−実施例による水分計の検出部構成説明図、第６図は、
第５図におけるＡ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ一Ｃ断面での構
成説明図、第７図は、第５図の構成をなす検出部におけ
る各信号の説明図、第８図は、本発明の他の実施例によ
る検出部の構成説明図、第９図および第１０図は、演算
部における演算内容を説明するための特性曲線図、第１
１図および第１２図は、夫々所定の条件下での実測結果
を示すグラフである。 １・・・・・・上ヘッド、２・・・・・・下ヘッド、３
・・…。 被測定体、４および４′・・・・・・照射窓、５および
５′……入射窓、６・・・・・・ランプ、７および７′
および１１．．・…レンズ、８および８′・・・…回転
ホイール、９および１０……光学フィル夕、１２および
１２′・・・・・・光感応素子、１３および１３′・・
・…演算部「１４および１５・・・・・・貫通穴、１６
および１７・・・・・〇反射被膜、１８・・・・・・光
分割器。汁′図 分７２図 オＪ図 汁４図 オタ図 オフ ク 図 矛７図 氷２図 努チ函 多 ′０ 函 弟〃函 策 ／Ｚ 「幻
２図は、従来の多重散乱形水分計、第３図および第４図
は「紙の銘柄による水分量特性図、第５図は、本発明の
−実施例による水分計の検出部構成説明図、第６図は、
第５図におけるＡ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ一Ｃ断面での構
成説明図、第７図は、第５図の構成をなす検出部におけ
る各信号の説明図、第８図は、本発明の他の実施例によ
る検出部の構成説明図、第９図および第１０図は、演算
部における演算内容を説明するための特性曲線図、第１
１図および第１２図は、夫々所定の条件下での実測結果
を示すグラフである。 １・・・・・・上ヘッド、２・・・・・・下ヘッド、３
・・…。 被測定体、４および４′・・・・・・照射窓、５および
５′……入射窓、６・・・・・・ランプ、７および７′
および１１．．・…レンズ、８および８′・・・…回転
ホイール、９および１０……光学フィル夕、１２および
１２′・・・・・・光感応素子、１３および１３′・・
・…演算部「１４および１５・・・・・・貫通穴、１６
および１７・・・・・〇反射被膜、１８・・・・・・光
分割器。汁′図 分７２図 オＪ図 汁４図 オタ図 オフ ク 図 矛７図 氷２図 努チ函 多 ′０ 函 弟〃函 策 ／Ｚ 「幻
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 近赤外線を用いてシート状の紙に含まれる又は吸着
する水分量を測定するにあたり、一つの水分量測定装置
の中に前記紙との会合の度合が異なる少なくとも二つの
光学系を構成し、この各光学系毎に、測定光信号および
基準光信号を検出し、これらの信号を用いて前記紙の水
分量に対応する信号を得る方法。 ２ 前記測定光信号および基準光信号は紙の光学的因子
の関数であり、これらの信号の連立方程式を解いて、紙
の光学的因子の影響を補償した水分量信号を得ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項の方法。３ 上ヘツド
および下ヘツドの一方に照射窓、他方に入射窓を具備し
、又は、上ヘツドもしくは下ヘツドに照射窓および入射
窓を具備し、前記上・下ヘツドを対向設置して形成され
る間隙にシート状の紙を流し、該紙に前記照射窓からの
光を照射し、該紙と会合した光を前記入射窓を介して光
感応素子に導いて信号変換して、前記紙に含まれる、又
は吸着する水分量を測定する装置において、第１の照射
・入射光学系に加えて、該光学系と異なるモードの第２
の照射・入射光学系を少なくとも一つ具備し、各光学系
毎に、測定信号および基準光信号を検出し、これらの信
号を用いて前記紙の水分量に対応する信号を得る装置。 ４ 前記第１および第２の光学系における照射窓を共用
する構成となした特許請求の範囲第３項の装置。 ５ 前記第１および第２の光学系における入射窓を共用
する構成となした特許請求の範囲第３項の装置。 ６ 前記第１および第２の光学系の照射窓および入射窓
を、各光学系毎に個々に構成した特許請求の範囲第３項
の装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54063362A JPS60620B2 (ja) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | 紙の水分量を測定する方法および装置 |
| GB8015246A GB2049927B (en) | 1979-05-21 | 1980-05-08 | Method and apparatus for measuring the moisture content of paper |
| US06/148,808 US4345150A (en) | 1979-05-21 | 1980-05-12 | Method and apparatus for measuring the moisture content of paper |
| CA352,248A CA1132364A (en) | 1979-05-21 | 1980-05-20 | Method and apparatus for measuring the moisture content of paper |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54063362A JPS60620B2 (ja) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | 紙の水分量を測定する方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55154439A JPS55154439A (en) | 1980-12-02 |
| JPS60620B2 true JPS60620B2 (ja) | 1985-01-09 |
Family
ID=13227071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54063362A Expired JPS60620B2 (ja) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | 紙の水分量を測定する方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4345150A (ja) |
| JP (1) | JPS60620B2 (ja) |
| CA (1) | CA1132364A (ja) |
| GB (1) | GB2049927B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62129615U (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-17 | ||
| JPH0410243U (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-29 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS57155471U (ja) * | 1981-03-26 | 1982-09-30 | ||
| JPS6219962Y2 (ja) * | 1981-03-26 | 1987-05-21 | ||
| JPS57186156A (en) * | 1981-05-13 | 1982-11-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Characteristic measuring device for sheet of body |
| US4577104A (en) * | 1984-01-20 | 1986-03-18 | Accuray Corporation | Measuring the percentage or fractional moisture content of paper having a variable infrared radiation scattering characteristic and containing a variable amount of a broadband infrared radiation absorber |
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