JPS614945A - 較正装置を有する赤外線吸収水分計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、較正装置を有する、粉体の水分測定用赤外線
吸収水分計に関する。

（従来技術） 現在、高炉装入原料として焼結鉱が大量に使用されてい
る。焼結原料から焼結によって焼結鉱が製造されるが、
焼結反応を均一にかつ十分に進行させるために焼結原料
が具えていなければならない基本的な要素の一つとして
原料の構成粒子が必ず擬似粒子化されていなければなら
ないことがあげられる。この擬似粒子の保持力の大部分
は水の表面張力である。擬似粒子化に対する水分の影響
は非常に大きく、水分が過剰になると粒子どうしが流動
しやすくなり、また水分が不足すると粒子の周囲が濡れ
なくなるので付着しに〈〜なる。

したがって焼結原料から焼結鉱を製造する場合、焼結原
料の擬似粒子化が最適になるような水分含有量を選ばな
ければならない。焼結原料の水分を測定するため、過去
においては水素原子の有する大きな中性子減速能を応用
した表面型中性子水分計が使用されてきたが、十分な測
定精度が得られず、かつ放射線源管理の繁雑さから他の
有効な測定法が求められてきた。赤外線吸収水分計の利
用はその解決方法の一つである。

第３図は水の波長と透過率との関係を示す図であり、水
は近赤外光に対し波長１．９４μｍ付近に大きな吸収帯
がある。従って吸光度と水分値の関係を示す検量線な用
いてこの波長帯における吸光度を測定すれば、前記検量
線から水分値に換算でき、焼結原料中の水分濃度を求め
ることができる。

第４図は赤外線吸収水分計の原理を示す図である。この
水分計には光線を放散する発光ランプ２と、光線な集束
させる集光レンズ３と、適切な波長を選択できる光学フ
ィルタ５を取付けた回転板４と、光学フィルタ５を通っ
た光を反射し被測定物体１に導く反射鏡９と、被測定物
体１から反射された反射光を集光する集光鏡１０と、集
光鏡１０で集光された光を電気信号に変換する受光器１
１とがある。回転板４には、水の吸収帯に相当する測定
波長１．９４μｍを透過するフィルタの他に、水の吸収
に関係のない比較波長を透過する一つ以上のフィルタが
取付けられ１１回転用モータ６により一定速度で回転さ
れるようになっている。受光器１１は硫化鉛等の光セン
サーで構成され光を電気信号に変換する。受光器１１か
らの電気信号を処理するために増幅器１６．同期検波器
１７．同期信号を取り出すだめ回転板をはさんで取付け
られた発光ダイオード７と受光器８．測定信号保持回路
１８゜比較信号保持回路１９．２０．平均回路２１．　
　演算器。

２３等が設けられている。上記装置の操作を説明すると
、発光ランプ２よシ放射された光は集光レンズ３で集光
され、回転板４に取９つけられた光学フィルタ５および
反射鏡９を通して被測定物体１に入射する。被測定物体
１からの反射光は集光鏡１０を経て受光器１１に集光き
れ、電気信号に変換される。回転板４には水の吸収帯に
相当する波長のフィルタ５と、水の吸収帯に関係のない
比較波長を透過するフィルタがあり、一定速度で回転す
るので被測定物体１にはこれらの波長の光が順番に入射
し、被測定物体１０表面、内部からの反射、散乱光が順
番に集光鏡１０を経て受光器１１に入力されるので、水
分の存在に基く特定波長の光度と比較波長の光度とを比
較することによって検量線から被測定物体の水分を測定
できる。

すなわち受光器１１からの信号は増幅器１６を経て発光
ダイオード７と受光器８で作られた同期信号に基き、同
期される検波器１７に入力される。

同期検波はれた信号は、それぞれ測定゛信号保持回路１
８．比較信号保持回路１９．２０および平均回路２１を
経て演算器２３に入力され水分値が計算される。

しかしながら前述の赤外線吸収水分計においては硫化鉛
等で構成される受光器に外部温度の変化、電源、電圧の
変動等に基〈回路部品定数の変化。

いわゆるドリフト現象が生じ、また測定光と比較光にお
ける被測定物体の性状、すなわち色あるいは粒度等の影
響によって測定値にばらつきが発生するのを避けること
ができなかった。した゛がって測定物体の水分含有量を
精度良く検出するためには、測定物体に応じ頻度の高い
較正が必要であった。

（発明の目的及び構成） 大発明は従来の欠点ならびに問題点な改善することので
きる赤外線吸収水分計を提供することを目的とするもの
であり、特許請求の範囲に記載の較正装置を有する赤外
線吸収水分計を提供することによって前記目的を達成す
ることができる。

すなわちこの発明は、光源と濾光フィルタのある赤外線
投光部からの光が、水分を含有する粉体に照射され、当
該粉体からの反射光が受光部の赤外線検出器で受光され
、検出器によって検出された赤外線量から水分量が求め
られる赤外線吸収水分計において、赤外線投光部からの
光路を遮断、できる位置に回転板が設けられており、前
記回転板には投光部からの光が被測定物体に直接到達し
、水分測定ができるように開口が設けられており、また
被測定物体に近似し、特定波長の吸収帯を有するフィル
タであって、このフィルタは光学的に調整された干渉フ
ィルタからなり、このフィルタの下面に反射鏡な有する
較正用試料が載置されており、前記回転板の開すを通じ
て測定資料の吸光度が測定され、かつまだ回転板が回転
され、較正試料が光路中に置かれることによって、基準
値が求められ、前記基準値によって測定値が較正される
ことによって水分測定が行われるようになっている赤外
線吸収水分計に関する。

以下に本発明の較正装置を有する赤外線吸収水分計を説
明する。

赤外線吸収水分計においては水分量を測定するために較
正用の基準値が必要であるが、粉体からなる被測定物体
を一定水分値に長期間維持するのは不可能に近い。本発
明においては前記の困難を克服するために、粉体からな
る被測定物体の代りに既知水分含有量の被測定物体と同
じ光学特性を有し、かつ長期間にわたって変化の極めて
小さい較正試料を用い、水分測定中、一定周期で、前記
較正試料によって水分測定値を自動的に較正するもので
ある。

以下本発明を図面によって説明する。

第１図は本発明の赤外線吸収水分計の説明図である。本
発明の方法においても第３図において説明した従来装置
と同様に発光ランプ２と、集光レンズ３と、光学フィル
タ５を取付けた回転板４と、光学フィルタ５を通ってき
た光を反射し被測定物体１に導く反射鏡９と、被測定物
体１から反射された反射光を集光する集光鏡１０と、集
光鏡１０で集光された光を電気信号に変換する受光器１
１と、受光器１１からの電気信号を処理するだめの増幅
器１６、同期検波器１７、同期信号を取り出すための発
光ターイオード７及び受光器８、測定信号保持回路１８
、比較信号保持回路１９　、２０、平均回路２１、演算
器２３等とがあることは従来・の装置と変らないので詳
細を省略するが、赤外線投光部からの光路を遮断できる
位置に回転板１２が設けられている点で従来の装置と異
なる。

第２図に回転板１２が示されているが回転板１２には照
射用光路のだめの打抜き開口１３と既知水分含有量の被
測定物体と同様の光学特性を有する較正用試料１４が載
置されており、測定時には光源２からの光がフィルタ５
を通り反射鏡９により反射され、被測定物体が催射きれ
、また較正時には回転板１２はシーケンス制御によって
制御されたモーター１５によって回転されて、較正用試
料１４が光路上におかれるようになっている。較正用試
料１４は干渉フィルタ（ダイクロイックフィルタ）の組
合せと、その下端におかれた反射鏡によって構成されて
いる。較正用試料１４は各種の配合原料において基準水
分量を含む場合を想定して製作される。例えば焼結原料
として０〜１０％の測定スパンを有する水分計において
、測定波長・とじて１．９４μｍ、比較波長１．７μｍ
及び２．１μｍを選んだ場合は較正用試料によってもこ
の波長の吸収がおこなわれ、かつ配合原料中に５チの水
分が存在する場合と吸光度等が等しくなるように較正用
試料を製作する。又各種の配合原料に適合できるように
較正用試料が準備される。第２図においては３種類の較
正用試料１４−１．１４−２．１４−３が示されている
。

次に本発明の装置の操作を説明する。

通常の測定時においては光路と打抜き開口１３とが一致
しているので、発光ランプ２より放射された光は集光レ
ンズ３で集光され、回転板４に取シつけられた光学フィ
ルタ５によって一定波長の光束となシ、反射鏡９により
反射され、被測定物体１に入射する。被測定物体１から
の反射光は集光鏡１０を経て受光器１１に集光きれ、電
気信号に変換される。回転板４には水の吸収帯に相当す
る１、９４μｍと水の吸収帯に関係のない比較波長１．
７μｍおよび２．１μｍの波長を透過するフィルタがあ
り一定速度で回転するので、被測定物体１にはこれらの
波長の光が順番に入射し、被測定物体１の反射光が集光
鏡ｉｏを経て受光器１１に入力される。

しかし前述の如く、こ瓦に得られた測定値は回路のドリ
フト現象、被測定物体の性状によってばらつきが生ずる
。

本発明の装置においては経時変化の少ない較正用試料に
よって測定値の較正が行われる。較正用回転板１２が回
転用モータ１５によって間欠的に回転され、照射光路中
に較正用試料がおかれる。このとき測定光および比較光
は反射鏡９を経て較正用試料１４に照射きれ、較正用試
料１４で吸収、透過され、較正用試料１４の下端の反射
鏡で反射され、再び吸収、透過の後、集光鏡１０を経て
受光器１１に受光される。受光器１１からの電気信号が
増幅器１６を紅で比較信号保持回路１９．２０に入り測
定値の較正が行われる。通常の操業状態では銘柄が一定
であれば較正周期は２時間程度で十分であり、銘柄が変
化したときには必ず較正が実施される。

貰た＊　、ｉＥ用回転板の回転時期の決定、演算器への
指示がシーケンス制御器２２によって行われるので、測
定値の較正は自動的に行われる。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明の較正装置を有する赤外線吸
収水分計によれば、測定回路でのトリアド、焼結原料の
色２粒度等の変、化に影響されない赤外線吸収水分計が
得られ、０〜１０　％の測定スパンで赤外線吸収水分計
の上限精度と考えられる±０．２％水分の精度を常時維
持できることになり、その効果が極めて大であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の較正装置付赤外線吸収水分計の説明図
、第２図は第１図の較正用回転板の平面図、第３図は水
の赤外線吸収特性を示す図、第４図は従来の赤外線吸収
水分計の説明図である。 ■・・・被測定物体、２・・・光源ランプ、３・・・集
光レンズ、４・・・回転板、５・・・フィルタ、６・・
・回転用モータ、７・・・発光ダイオード、８・・・受
光器、９・・・反射鏡、１０・・・集光鏡、１１・・・
受光器、１２・・・較正用回転板、１３・・・開口・１
４・・・較正用試料、１５・・・回転用モーター、１６
・・・増幅器、１７・・・同期検波器、１８・・測定信
号保持回路、１９・・・比較信号保持回路、２０・・・
比較信号保持回路、２１・・・平均回路、２２・・・シ
ーケンス制御器、２３・・・演算器、２４・・・信号処
理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と濾光フィルタのある赤外線投光部からの光が
   、水分を含有する粉体に照射され、当該粉体からの反射
   光が受光部の赤外線検出器で受光され、検出器によつて
   検出された赤外線量から水分量が求められる赤外線吸収
   水分計において； 赤外線投光部からの光路を遮断できる位置に回転板が設
   けられており； 前記回転板には投光部からの光が被測定物体に直接到達
   し、水分測定ができるように開口が設けられており、ま
   た被測定物体に近似し、特定波長の吸収帯を有するフィ
   ルタであつて、このフィルタは光学的に調整された干渉
   フィルタからなり、このフィルタの下面に反射鏡を有す
   る較正用試料が載置されており； 前記回転板の開口を通じて測定試料の吸光度が測定され
   、かつまた回転板が回転され、較正試料が光路中に置か
   れることによつて基準値が求められ、前記基準値によつ
   て測定値が較正されることによつて水分測定が行われる
   ようになつている； ことを特徴とする赤外線吸収水分計。