JPS623721Y2

JPS623721Y2 -

Info

Publication number: JPS623721Y2
Application number: JP4256181U
Authority: JP
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1987-01-28
Also published as: JPS57155469U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は近赤外線を用い抄造紙の水分を測定す
る水分計に関する。

通常、抄紙機は、特定の銘柄の紙を専用に抄造
する専抄マシンと、抄造する銘柄を頻繁に設定変
更する非専抄マシンに分けられる。抄造紙の銘柄
を変えるということは、抄造紙の坪量（紙の厚
さ）を変えることになる。したがつて、専抄マシ
ン用水分計は、特定の坪量（変動するがその量は
小さい）における水分を測定し得ればよいが、非
専抄マシン用水分計は、坪量が小さいものから大
きいものまで対象としなければならない。

一方、近赤外線の吸収特性は坪量の函数でもあ
り、指数函数的減衰特性を呈するので、水分計
は、抄造紙の坪量の大きさに対応した光量を具備
する必要がある。即ち、坪量の大きい抄造紙を対
象とする水分計は大きい光量を有し、逆の場合
は、小さい光量でよいと言うことになる。

しかるに、従来の水分計は専抄マシン用として
開発されており、非専抄マシンで使用することが
できない。

本考案はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、坪量の大きさに対応する光学系を構成し、あ
らゆる銘柄の紙の水分を測定し得る水分計を提供
するにある。

即ち、本考案は、照射側光路と受光側光路を紙
を挾んで対向させ、紙を透過する光を検出する透
過光学系と、照射側光路と受光側光路を紙の面方
向に一定の距離を有し、紙と複数回相互作用をも
つた光を検出する多重散乱光学系と、透過光学系
に配設して成るシヤツタであつて、演算・制御部
からの信号によつてオン・オフ制御されるシヤツ
タと、光量分布が不均一な光源であつて、透過光
学系への光量を多重散乱光学系に比して大ならし
めるように設置して成る光源とを有する。

以下、図面を参照し本考案について説明する。

第１図は、本考案の一実施例による水分計の構
成説明図である。この構成について説明する前
に、光源７の構造及び光量分布について、第２図
及び第３図を参照して説明する。光源７は市販の
もので、第２図に示すように、筒状のガラス管７
Ａと、コイル状のフイルラメント７Ｂと、ガラス
管７Ａに一体化して成るフランジ７Ｃと、リード
線７Ｄとから成る。いま、フイルラメント７Ｂの
軸方向をｘ軸、このｘ軸に垂直な方向をｙ軸、ｘ
軸及びｙ軸で形成するｘ−ｙ面に垂直な方向をｚ
軸（ガラス管７Ａの軸方向に一致する）と定義し
て、ｘ−ｙ面における光量分布を示せば、第３図
のように、ｙ軸方向に最大でｘ軸方向に最小の、
いわゆる瓢箪形状となつている。

第１図において、１は照射窓４及び５からシー
ト状の紙３に光を照射する上ヘツド、２は紙３と
相互作用をもつた光を入射窓６から取り入れ、レ
ンズ１１を介してセンサ１２で検出し、次段の演
算・制御部（図示せず）に検出信号を送出する下
ヘツドである。上・下ヘツド１と２は、照射窓５
の中心軸A₂と入射窓６の中心軸A₂とを一致させ
て対向配設され、多重散乱光学系及び透過光学系
を構成している。即ち、多重散乱光学系は、光源
７、レンズ８、照射窓４、反射材を被覆して成る
上・下ヘツドの対向面１７及び１８、入射窓６、
レンズ１１並びにセンサ１２から成り、透過光学
系は、光源７、レンズ９、ミラー１０、照射窓
５、入射窓６、レンズ１１及びセンサ１２から成
る。なお、光源７は、ｘ−ｙ面を図面上（紙面
上）に一致させると共に、ｘ軸を照射窓４の中心
軸A₁に対して角度θをもたせて設置されてお
り、透過光学系への光量を多重散乱光学系に比し
て大ならしめるようになつている。１３は円板に
設けた貫通穴に基準波長光用フイルタ１４及び測
定波長光用フイルタ１５を埋設支承し、定速回転
をしながら各光学系の光路にフイルタ１４と１５
を順次通過させる回転セクタである。１６は演
算・制御部からの信号によつて、透過光学系の光
路をオン・オフ的に開閉するシヤツタである。

次に、上記構成の水分計の動作について説明す
る。

いま、測定対象が厚い紙、即ち、坪量が大きい
場合、シヤツタ１６を開いて、上・下ヘツド１及
び２で透過光学系及び多重散乱光学系を構成す
る。センサ１２が検出する信号は、紙３と相互作
用をもつた透過光学系による基準光及び測定光並
びに多重散乱光学系による基準光及び測定光夫々
の光量に対応する時系列信号である。各光学系に
おける測定光は、紙に含まれる、又は、吸着する
水分及び坪量による減衰光であり、各光学系にお
ける基準光は、坪量による減衰光である。しか
も、各光とも坪量による減衰量が大きなものにな
つている。本実施例にあつては、光源７が透過光
学系に向けてより大きな光量を供給するようにな
つているため、また、多重散乱光学系における光
が紙との接触回数を多くもつて、坪量による減衰
量がより大きくなつているため、多重散乱光学系
による検出信号は、透過光学系による検出信号に
比して非常に小さい。したがつて、シヤツタ１６
を開いた状態では、透過光学系のみが機能してい
るとみなしてよい。即ち、坪量の大きい紙の水分
は、シヤツタ１６を開いて、透過光学系による基
準光及び測定光を検出し、演算・制御部で所定の
演算をして厚い紙の水分を求めることができる。

一方、測定対象が薄い紙、即ち、坪量が小さい
場合、透過光学系による光は、上記水分や坪量に
よる減衰がほとんどなく、直にセンサ１２に到達
するので検出信号から水分を求めることができな
い。このため、シヤツタ１６を閉じて、上・下ヘ
ツド１及び２で多重散乱光学系のみを構成する。
多重散乱光学系は、照射窓４から紙３に向けて照
射した光の中で、紙３、対向面１７及び１８相互
間で散乱を繰り返した後、入射窓６から入射する
光をセンサ１２で検出する。このセンサ１２で検
出される測定光は、紙に含まれる、又は、吸着す
る水分及び坪量に対応する減衰光となつており、
特に、紙と多数回相互作用をもつて上記水分と多
数回接触するため、水分による減衰量が大きなも
のとなつている（坪量は小さいのでその減衰量は
小さい）。また、基準光は坪量のみに対応する減
衰光となつている。したがつて、各光に対応する
検出信号を用い、所定の演算をして上記水分を求
めることができる。

上記のように、演算・制御部からの信号によつ
てシヤツタを開閉し、坪量の大きい紙に対して透
過光学系による信号を得るようにし、また、坪量
の小さい紙に対して多重散乱学系による信号を得
るようにすれば、種々の銘柄の水分を測定するこ
とができる。

なお、上記実施例において、光源７の設置角度
θを特定していないが、本考案者の実験によれ
ば、θ＝45゜〜60゜が好適な値となつている。

以上詳しく説明したように、本考案の水分計に
よれば、シヤツタを開閉するだけで透過光学系、
又は、多重散乱光学系を構成することができの
で、銘板の設定を頻繁に変える非専抄マシンにお
ける紙の水分を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例による水分計の構
成説明図、第２図は、光源の構成説明図、第３図
は、光源の光量分布図である。１……上ヘツド、２……下ヘツド、３……シー
ト状の紙、４及び５……照射窓、６……入射窓、
７……光源、８，９及び１１……レンズ、１０…
…ミラー、１３……回転セクタ、１４……基準光
用フイルタ、１５……測定光用フイルタ、１２…
…センサ、１６……シヤツタ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

上ヘツドと下ヘツドを対向配置し光を散乱させ
て被測定体と複数回会合させる多重散乱形光学系
および光を被測定体に１回透過させる透過形光学
系を構成すると共に、前記上・下ヘツドで形成さ
れる間隙にシート状の紙を配設し該紙に含まれる
水分によつて吸収される波長領域の光である測定
光と吸収されない波長領域の光である基準光とを
該紙に照射し、該紙と相互作用をもつた前記測定
光及び基準光を前記２つの光学系に共通の受光部
で検出し、該測定光及び基準光に夫々対応して前
記受光部から出力される測定信号および基準信号
を用いる演算によつて前記紙に含有されている水
分量を測定する水分計において、前記透過形光学
系の照射光量が前記多重散乱形光学系の照射光量
よりも大となるように設置された光源と、前記演
算を行う演算制御部からの信号によつて前記透過
形光学系の照射光をオン・オフ制御するように前
記透過形光学系の光照射部に設置されたシヤツタ
とを具備することを特徴とする水分計。