JPS63274850A - Method and device for measuring characteristic of low conductive sheet or wheel-shaped material - Google Patents

Method and device for measuring characteristic of low conductive sheet or wheel-shaped material

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JPS63274850A
JPS63274850A JP10017087A JP10017087A JPS63274850A JP S63274850 A JPS63274850 A JP S63274850A JP 10017087 A JP10017087 A JP 10017087A JP 10017087 A JP10017087 A JP 10017087A JP S63274850 A JPS63274850 A JP S63274850A
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JP
Japan
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measured
resonant
resonator
modes
resonant frequency
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Pending
Application number
JP10017087A
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Japanese (ja)
Inventor
エツベ・グスタフ・ニフオルス
ペルツテイーベリ・バイニカイネン
マツテイ・トルステン・フイツシヤー
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Imatran Voima Oy
Original Assignee
Imatran Voima Oy
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、高湿潤性で低導電性の平面状のまたはホイル
状材料の特性を測定する測定方法およびその装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a measuring method and apparatus for measuring the properties of highly wettable, low electrically conductive planar or foil-like materials.

「従来の技術」 生産ラインで急速に移動するシートおよびホイル状材料
の特性を決定することは、通常の測定装置では困難であ
るとされている。抵抗測定またはシートベース重量測定
スケールに基づいた合板に対する湿度センサのように接
触型のトランスデユーサが主に用いられている。典型的
に、接触型トランスデユーサ、例えば、容麟性ユ奇毒セ
ンサは材料の垂直移動によって高い測定エラーを受けや
すい。ガンマ線のような透過性放射線を用いるトランス
デユーサは、しばしば応答が遅く、高価であり、さらに
、使用されるイオン化放射によって危険性が高い。これ
に対して、赤外線のような非透過性放射線は材料の直接
的表面からの表、面情報のみを伝える。
BACKGROUND OF THE INVENTION Determining the properties of sheets and foil-like materials that move rapidly on a production line has proven difficult with conventional measurement equipment. Contact transducers are mainly used, such as humidity sensors for plywood based on resistance measurements or sheet-based gravimetric scales. Typically, contact transducers, such as toxin sensors, are susceptible to high measurement errors due to vertical movement of the material. Transducers that use penetrating radiation, such as gamma rays, are often slow to respond, expensive, and moreover, highly hazardous due to the ionizing radiation used. In contrast, non-penetrating radiation such as infrared radiation only conveys surface information from the immediate surface of the material.

ラジオ周波数の放射線を使用すると、前記欠点とエラー
の原因の多くは除かれる。また、材料の非接触測定は可
能となり、測定によって材料シートの内部についての情
報が伝送される。トランスデユーサ構成そのものが低価
格な構造であることから、多数のトランスデユーサが平
行に配置され得、それによって全ラインに対して速い測
定を達成できる。さらに、材料中におけるラジオ波の伝
播に関する複数の要因を測定することによって、材料特
性の同時決定が可能である。しかしながら、RFトラン
スデユーサを使用する場合にあっても、十分に強い信号
を得るために薄いシートまたはホイルの測定ではトラン
スデユーサは材料に十分に接近しなくてはならないで、
トランスデユーサに対するシートまたはホイルの移動は
測定中に大きいエラーを発生させることとなる。
Using radio frequency radiation eliminates many of the aforementioned drawbacks and sources of error. Also, non-contact measurements of the material are possible, and the measurements transmit information about the interior of the material sheet. Due to the low cost construction of the transducer arrangement itself, a large number of transducers can be arranged in parallel, thereby achieving fast measurements for the entire line. Furthermore, simultaneous determination of material properties is possible by measuring multiple factors related to the propagation of radio waves in the material. However, even when using an RF transducer, the transducer must be close enough to the material to obtain a sufficiently strong signal when measuring thin sheets or foils.
Movement of the sheet or foil relative to the transducer can cause large errors during measurements.

[発明の解決すべき問題点コ 本発明の目的は、前記技術の欠点を解決し、低導電性で
高湿潤性のシートまたはホイル状材料の特性を決定する
全く新しい測定方法および装置を提供することである。
[Problems to be Solved by the Invention] The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the above-mentioned techniques and to provide an entirely new measuring method and device for determining the properties of sheet or foil-like materials of low conductivity and high wettability. That's true.

[問題点解決のための手段] 本発明は、トランスデユーサが電磁的!?!TEM転送
ライン共振器を中央コンダクタと共に形成する材料の両
側に位置される部分から構成されるという原理に基づい
ている。ここで、この様な構造は多数の共振波モードを
支持し、そのQと共振周波数は、その誘電率が空気の誘
電率とは異なるため、材料に依存する。適切なモードを
選択することによって、これら測定信号は最大となり、
信号への材料の移動が与える影響は最少に押えられる。
[Means for Solving Problems] In the present invention, the transducer is electromagnetic! ? ! It is based on the principle that the TEM transfer line resonator is constructed from parts located on both sides of the material forming together with a central conductor. Here, such a structure supports a large number of resonant wave modes, the Q and the resonant frequency of which depend on the material since its dielectric constant is different from that of air. By selecting the appropriate mode, these measurement signals can be maximized and
The effect of material movement on the signal is minimized.

特に、本発明による方法は、接地面が測定される材料の
両側に設けられ、接地面と測定される材料との間に材料
に対してほぼ平行に1以上の中央コネクタが設けられ、
準TEM転送ライン共振器自゛−7 を形成し、準TEM転送ライン共振器に電vfiSRE
エネルギーが供給され、それによって準TEMモードが
測定される材料に平行に広がり、また共振器が横と縦組
の両方の共振モードを支持し、その共振周波数とQが測
定される材料の特性に従い、共振周波数と関係するQが
測定され、これら周波数が測定される材料の複雑な誘電
率と関係する変数とを決定することを特徴とする。
In particular, the method according to the invention comprises: ground planes being provided on both sides of the material to be measured, and one or more central connectors being provided approximately parallel to the material between the ground planes and the material being measured;
A quasi-TEM transfer line resonator self-7 is formed, and a voltage vfiSRE is applied to the quasi-TEM transfer line resonator.
Energy is supplied so that the quasi-TEM mode spreads parallel to the material being measured, and the resonator supports both transverse and longitudinally oriented resonant modes, the resonant frequency and Q of which depend on the properties of the material being measured. , characterized in that the Q associated with the resonant frequencies are measured and these frequencies determine the complex permittivity and related variables of the material being measured.

さらに、本発明による装置は、測定される材料が中央コ
ンダクタの間を通過するように設けられ、それによって
測定される材料を縦と横の共振モードにするように中央
導体が測定される材料に対してほぼ平行にあることを特
徴とする。
Furthermore, the device according to the invention is provided in such a way that the material to be measured passes between the central conductors, whereby the central conductor is connected to the material to be measured in such a way as to bring the material to be measured into longitudinal and transverse resonance modes. It is characterized by being almost parallel to the

本発明はかなりの利益を提供する。The present invention provides considerable benefits.

結果として、RF鞘囲で動作する本発明による測定方法
とその相当する装置は、シートまたはホイル状材料の1
個のまたは多数の特性を同時に決定するために使用する
ことができる。材料は、合板、プラスティックまたはセ
ルローズシート、またはペーパーウェアのような低導電
性の材料のいずれであっても良い。材料は、トランスデ
ユーサと接触せずに、トランスデユーサを通過する。こ
れにより急速な自動測定がなされる。材料シートまたは
ホイルの平面に垂直に比較的大きく変位しても測定結果
にそれほど影響を及ぼさない。
As a result, the measurement method according to the invention and its corresponding device operating in an RF envelope can be applied to one sheet or foil-like material.
It can be used to determine individual or multiple properties simultaneously. The material can be any low conductivity material such as plywood, plastic or cellulose sheet, or paperware. The material passes through the transducer without contacting it. This allows for rapid automatic measurements. Relatively large displacements perpendicular to the plane of the material sheet or foil do not significantly influence the measurement results.

[実施例コ 低導電性のシートまたはホイル状材料の特性を測定する
のに使用される本発明によるトランスデユーサは、第1
図乃至第5図に示される。図示されるトランスデユーサ
はこの実施例では、2つの中央導体2(ストリップ、パ
イプ等)である2つの接地面3と、また中央導体を支持
するために使用される絶縁導体2からなる。測定される
材料1は中央導体の中央に位置され、材料面は接地面に
平行である。接地平面と中央導体は共に電磁共振器を形
成し、電磁波は測定される材料のレベルに平行に伝播す
る。
[Example 1] A transducer according to the invention used for measuring the properties of a sheet or foil-like material of low electrical conductivity is
As shown in FIGS. The illustrated transducer consists of two ground planes 3, which in this example are two central conductors 2 (strips, pipes, etc.) and an insulated conductor 2 which is also used to support the central conductors. The material 1 to be measured is located in the center of the central conductor, the material plane parallel to the ground plane. The ground plane and the central conductor together form an electromagnetic resonator, and the electromagnetic waves propagate parallel to the level of the material being measured.

第1図および第2図に示される共振器は波長が中央導体
2の長さの2倍であるときに共振する。
The resonator shown in FIGS. 1 and 2 resonates when the wavelength is twice the length of the central conductor 2. The resonator shown in FIGS.

中央導体2の間の誘電シートは波長を変え、結果として
構造体の共振周波数も変える。材料は共振器Qの変化か
ら検出される電磁界を減衰させる。
The dielectric sheet between the central conductors 2 changes the wavelength and consequently also the resonant frequency of the structure. The material attenuates the electromagnetic field detected from changes in the resonator Q.

共振の特性からの情報は結合ピンまたはループ5を介し
て共振器を測定回路に接続することによって得られる。
Information from the characteristics of the resonance is obtained by connecting the resonator to the measurement circuit via a coupling pin or loop 5.

第1図乃至第5図による共振器の中央導体の間の距離が
接地面3からの間隔を変化させずに増加した時に、トラ
ンスデユーサの感度は測定される材料1の垂直変位に対
して低下する。しかしながら、Qと測定感度もまた減少
する。これに対して、接地面からの中央導体2の間隔が
中央導体の相互距離を変化させずに増加する場合、測定
感度は増加し、Qは減少する。材料の垂直移動に対する
感度は影響されない。Qに対する十分な値は約500で
あり、接地面3に対する中央導体2の間隔が波長の約0
.12倍で、中央導体の間の相互距離が波長の約0.1
5倍になるように選択することによって得られる。次い
で、トランスデユーサによって与えられる測定感度は比
較的高く、材料の垂直移動に対する感度は低い。
When the distance between the central conductors of the resonators according to FIGS. 1 to 5 increases without changing the spacing from the ground plane 3, the sensitivity of the transducer increases with respect to the vertical displacement of the material 1 to be measured. descend. However, the Q and measurement sensitivity are also reduced. On the other hand, if the spacing of the central conductor 2 from the ground plane increases without changing the mutual distance of the central conductors, the measurement sensitivity increases and the Q decreases. Sensitivity to vertical movement of the material is unaffected. A sufficient value for Q is approximately 500, such that the spacing of the central conductor 2 to the ground plane 3 is approximately 0 wavelengths.
.. 12 times, and the mutual distance between the central conductors is approximately 0.1 of the wavelength.
This can be obtained by selecting a factor of 5. The measurement sensitivity provided by the transducer is then relatively high and the sensitivity to vertical movement of the material is low.

第1図乃至第5図に示される共振器のような多数の中央
導体を有する準TEM転送ライン共振器は、中央導体の
異なる電位結合で多数の共振モードを支持する。2つの
中央導体を有する共振器に関して、中央導体が等電位で
ある偶数モードと、中央導体が逆電位を有する奇数モー
ドとを支持する共振器として説明される。微かに異なる
断続キャパシタンスによって、同じ数の偶数および奇数
モードの共振周波数は一般に、微かに変位される。
A quasi-TEM transfer line resonator with multiple center conductors, such as the resonators shown in FIGS. 1-5, supports multiple resonant modes at different potential couplings of the center conductors. With respect to a resonator with two central conductors, it is described as a resonator that supports even modes in which the central conductors are at equal potential, and odd modes in which the central conductors are at opposite potentials. With slightly different discontinuous capacitances, the resonant frequencies of the same number of even and odd modes are generally slightly displaced.

それに対応して、電磁界パターンは偶数および奇数共振
モードの波の伝播方向に対して直角な平面で顕著に異な
る。偶数モードの電界パターンは第4図に示され、奇数
モードの相当する電界パターンは第5図に示される。測
定される薄いシートまたはホイルが中央導体2の中央に
位置されると、測定されるシートの位置の電界はシート
1の面に平行であり、奇数モードに対するシート1に対
して直角である。そのため、測定されるシートによって
生じ負荷されない共振器に比較される共振器の共振周波
数とQの相関変化は奇数モードより偶数モードで顕著に
高い。
Correspondingly, the electromagnetic field pattern differs significantly in the plane perpendicular to the wave propagation direction for even and odd resonant modes. The field pattern for the even mode is shown in FIG. 4, and the corresponding field pattern for the odd mode is shown in FIG. When the thin sheet or foil to be measured is placed in the center of the central conductor 2, the electric field at the position of the sheet to be measured is parallel to the plane of the sheet 1 and perpendicular to the sheet 1 for the odd modes. Therefore, the correlated change in the resonant frequency and Q of the resonator compared to the unloaded resonator produced by the sheet being measured is significantly higher in the even modes than in the odd modes.

さらに、測定されるシートの垂直移動によって生じる測
定信号の変化は奇数モードより非常に小さい。第6図に
示される例では、共振器中の合板シートが垂直に移動さ
れる時に負荷されない共振器の変化に比較して、偶数モ
ードの相関周波数変化が本発明による共振器に現われる
。 ゛垂直軸は、共振周波数の相関変化であり、水平軸
はトランスデユーサの中央点からのシート位置の変位で
ある。図示されるトランスデユーサの大きさAは典型的
に100uであり、大きさBは125■であり、大きさ
Cは100■である。
Furthermore, the change in the measurement signal caused by vertical movement of the sheet being measured is much smaller than in the odd mode. In the example shown in FIG. 6, an even mode correlated frequency change appears in the resonator according to the invention compared to the change in an unloaded resonator when the plywood sheet in the resonator is moved vertically. The vertical axis is the relative change in resonant frequency and the horizontal axis is the displacement of the seat position from the midpoint of the transducer. The illustrated transducer size A is typically 100μ, size B is 125μ, and size C is 100μ.

例えば合板シートの湿度を測定するために、以下のアプ
ローチが設けられる。測定は第1図乃至第5図に示され
る共振器を使用して行われ、共振周波数の変化とシート
によって生じる喪失、つまり誘電Qcを決定する。以下
の式は異なる共振モードに対して有効であるということ
が示される。
For example, to measure the humidity of a plywood sheet, the following approach is provided. Measurements are made using the resonator shown in FIGS. 1-5 to determine the change in resonant frequency and the losses caused by the sheet, ie the dielectric Qc. It is shown that the following equations are valid for different resonance modes.

(1/Qc  )−/  ((fo−ft  )/fo
  )−c”/((C−亡 (c−−1)) この場合、faは負荷されない共振器の共振周波数であ
り、flは第4図と第5図によって示されるような中央
導体の間に挿入されたシートを有する共振周波数であり
、C′はシート誘電率の実際の部分であり、C11はシ
ート誘電率の想像部分である。定数nは偶数モードに対
して0であり、奇数モードに対しては1である。結果と
して、式の左側から計算される変数は合板のような材料
シートの厚さに依存しない。さらに、一般に変数は材料
密度にわずかに依存する。しかしながら、変数は材料、
例えば木の湿度に依存し、湿度を決定する方法を提供す
る。式はまた、偶数(n−0)と奇数(n=1)モード
の両方に対して左側の変数を測定し、さらにこれら変数
の比を計算することによって材料シートまたはホイルの
誘電率の実際の部分が得られることを示している。異な
る共振モードに対して得られる変数のいずれかを再び使
用することによって、誘電率の想像部分は決定され、そ
の結果もまた測定されるシートの厚さに依存しない。
(1/Qc)-/((fo-ft)/fo
)-c''/((C-death (c--1)) where fa is the resonant frequency of the unloaded resonator and fl is the frequency between the central conductors as shown by Figures 4 and 5. is the resonant frequency with the sheet inserted in , where C′ is the real part of the sheet permittivity and C11 is the imagined part of the sheet permittivity.The constant n is 0 for even modes and for odd modes As a result, the variables calculated from the left side of the equation do not depend on the thickness of the material sheet, such as plywood. Furthermore, in general the variables depend slightly on the material density. However, the variables are material,
For example, it depends on the humidity of the tree and provides a method for determining the humidity. The formula also calculates the actual permittivity of the material sheet or foil by measuring the variables on the left for both the even (n-0) and odd (n=1) modes and then calculating the ratio of these variables. It shows that a portion can be obtained. By again using any of the variables obtained for the different resonant modes, the imaginary part of the dielectric constant is determined, and the result is also independent of the measured sheet thickness.

共振周波数とトランスデユーサの測定範囲の両方は共振
器の中央導体2の形によって影響される。
Both the resonant frequency and the measurement range of the transducer are influenced by the shape of the central conductor 2 of the resonator.

例えば、第3図によるバタフライ形断面を有するスター
中央導体によって、同じ長さを有するストリップ形中央
導体の長さの半分である共振周波数が生じる。低い共振
周波数によって、例えば、中央導体の間の距離が広くな
り、材料の垂直移動に対する感度が低下する。トランス
デユーサの測定領域は中央導体の端の外側を中央導体の
間の相関距離のほぼ3分の1の距離に延在し、このよう
にして一定の幅のストリップ形中央導体に比較されるバ
タフライ形の中央導体の測定領域が短く広くなる。第1
図乃至第5図に示される中央導体2は両端で電気的に開
路される。しかしながら、中央導体2は両端でまたは一
端で動作を重大に変えることなく接地面3に短絡される
。接地面3は中央導体の端の外側の少なくとも第3の波
長によって断面方向に延在し、共振器からの放射を阻止
する。
For example, a star central conductor with a butterfly-shaped cross-section according to FIG. 3 results in a resonant frequency that is half the length of a strip-shaped central conductor with the same length. A lower resonant frequency, for example, increases the distance between the center conductors and reduces the sensitivity to vertical movement of the material. The measurement area of the transducer extends outside the edges of the center conductor to a distance of approximately one-third of the correlation distance between the center conductors and is thus compared to a strip-shaped center conductor of constant width. The measurement area of the butterfly-shaped central conductor becomes shorter and wider. 1st
The central conductor 2 shown in FIGS. 5 to 5 is electrically open-circuited at both ends. However, the central conductor 2 can be shorted to the ground plane 3 at both ends or at one end without significantly changing the operation. The ground plane 3 extends cross-sectionally by at least a third wavelength outside the end of the central conductor and blocks radiation from the resonator.

通常の技術を使用して、共振周波数とQは少なくとも1
秒間に50回測定され、比較的速く移動する材料の特性
の決定を助長する。前述された中央導体を形成すること
によって、トランスデユーサの測定領域は影響され、材
料特性の集中した決定を助長する。この様なことは、例
えば、シートが薄い、乾燥しているときに誘電率が空気
の誘電率に近付く、乾燥した後シートがしばしば非常に
波動されるという理由から、合板シートの湿度を決定す
るのに重要である。さらに、生産ライン上のシートの転
送速度が比較的高く、3m/$までであり、また湿度の
情報がラインの全1.5m@を横切って30X30cj
の解像度であることが望ましいということを考處すると
、1秒に付き前記のように50回の測定率が必要である
Using normal techniques, the resonant frequency and Q should be at least 1
Measurements are taken 50 times per second, facilitating the determination of properties of relatively fast moving materials. By forming the central conductor as described above, the measurement area of the transducer is influenced, facilitating focused determination of material properties. Such things determine the humidity of plywood sheets because, for example, the sheets are thin, the dielectric constant approaches that of air when dry, and the sheets are often very waved after drying. is important. In addition, the sheet transfer speed on the production line is relatively high, up to 3m/$, and the humidity information can be transmitted across the entire 1.5m of the line at 30X30cj.
Taking into account that it is desirable to have a resolution of 1,000 yen, a measurement rate of 50 times per second is required as described above.

特に、本発明による方法は、接地面が測定される材料の
両側に設けられ、接地面と測定される材料との間に材料
に対してほぼ平行に1以上の中央導体が設けられ、準T
EM転送ライン共娠器を形成し、準TEM転送ライン共
振器に電磁的RFエネルギーが供給され、それによって
準TEMモードが測定される材料に平行に伝播し、また
共振器が横と縦の両方の共振モードを支持し、その共振
周波数とQが測定される材料の特性に従い、共振周波数
と関係するQが測定され、これら周波数が測定される材
料の複雑な誘電率と、関係する変数を決定し、測定され
る材料の平面に対して平行な共振モードの共振周波数お
よび/またはQが、共振器に関して測定される材料の垂
直移動によって生じるエラーを減少させて測定感度が測
定されることを特徴とし、さらに、本発明による装置は
、2以上の共振モードの共振周波数が少なくともほぼ同
時に測定され、2つの共振周波数の差が測定される材料
の湿度に比例する湿度を表わすように決定されることを
特徴とする。
In particular, the method according to the invention is characterized in that ground planes are provided on both sides of the material to be measured, one or more central conductors are provided approximately parallel to the material between the ground plane and the material to be measured, and a quasi-T
Forming an EM transfer line resonator, the quasi-TEM transfer line resonator is supplied with electromagnetic RF energy so that the quasi-TEM modes propagate parallel to the material being measured and the resonator is aligned both laterally and longitudinally. The resonant frequency and Q are determined according to the properties of the material being measured, the Q associated with the resonant frequency is measured, and these frequencies determine the complex dielectric constant of the material being measured and the variables involved. and the measurement sensitivity is characterized in that the resonant frequency and/or Q of the resonant mode parallel to the plane of the material being measured reduces errors caused by vertical movement of the material being measured with respect to the resonator. and further characterized in that the resonant frequencies of two or more resonant modes are measured at least substantially simultaneously, and the difference between the two resonant frequencies is determined to represent a humidity proportional to the humidity of the material being measured. It is characterized by

測定される材料1によって生じる共振周波数の変化は、
異なる共振モードに対して異なる。この様に、偶数モー
ドに対する周波数変化は変数CR−1に直接的に比例し
、奇数モードに対しては、変数(CR−1)/C−R(
第7図に関する)に比例する。測定される材料1の湿度
が高いとき、誘雷率C′Rの実際の部分も高い。次いで
、前記式によって、湿潤性材料1の湿度の小さい変化に
よって奇数モードに対する重要な周波数変化は生じない
。対照的に、偶数モードに対する共振周波数変化も大き
く、エラーの要因の影響が補償される。この様なエラー
の要因は、例えば、トランスデユーサに関する測定され
た対象1の垂直移動が中央導体20間の相互距離と、ま
た温度変化によってトランスデユーサ部分の大きさが変
化する。
The change in the resonant frequency caused by the material 1 being measured is
Different for different resonance modes. Thus, the frequency change for even modes is directly proportional to the variable CR-1, and for odd modes the change in frequency is directly proportional to the variable (CR-1)/C-R(
relative to Fig. 7). When the humidity of the material 1 being measured is high, the actual part of the lightning dielectric constant C'R is also high. Then, according to the above equation, small changes in the humidity of the wettable material 1 do not result in significant frequency changes for the odd modes. In contrast, the resonant frequency change for even modes is also large, compensating for the effects of error factors. Sources of such errors are, for example, the vertical movement of the measured object 1 with respect to the transducer, the mutual distance between the central conductors 20, and also changes in the size of the transducer parts due to temperature changes.

測定される材料の湿度は、高く、湿度変化が小さいと、
前記のような測定エラーは減少する。測定エラーを減ら
すために、両方の共振モードの共振周波数が同時に測定
される。次いで、異なる共振モードはこの様な測定装置
ではモードの異なる共振周波数変化から区別される。エ
ラー補旧は、互いにモードの共振周波数を減算すること
によって簡単に行われる。しかしながら、異なるモード
の共振周波数のエラー源の影響は等しくないので、補償
は完全ではない。補償の影響はエラー源の影響がいかに
異なる共振モードで等しく配置されるかに依存する。中
央導体2と中央導体2からの接地面3の距離との間の相
関距離を適切に選択することによって、エラー源の影響
は減少する。この例は、紙の湿潤度の測定のエラーが、
中央導体2の間の距離が5ca+に選択され、中央導体
2からの接地面3の間隔が60III1.:選択される
場合に補償によって3分の1に低下した。紙の湿潤度は
平均して58%であり、その変化範囲は±2.5%単位
であった。
If the humidity of the material being measured is high and the humidity change is small,
Measurement errors as mentioned above are reduced. To reduce measurement errors, the resonant frequencies of both resonant modes are measured simultaneously. The different resonant modes are then distinguished in such a measurement device from the different resonant frequency variations of the modes. Error correction is simply performed by subtracting the resonant frequencies of the modes from each other. However, the compensation is not perfect because the effects of error sources at different modes' resonant frequencies are not equal. The effect of compensation depends on how the influence of the error source is equally distributed in different resonant modes. By suitably choosing the correlation distance between the central conductor 2 and the distance of the ground plane 3 from the central conductor 2, the influence of error sources is reduced. This example shows that the error in measuring paper wetness is
The distance between the center conductors 2 is chosen to be 5ca+ and the spacing of the ground plane 3 from the center conductor 2 to 60III1. : Reduced by one-third by compensation when selected. The wetness of the paper averaged 58%, with a variation range of ±2.5%.

前述したように、使用される測定周波数は350MHz
であった。共振特性からの情報はRF信号を結合ピン5
または相当する結合ループに供給し、次いで共振周波数
を測定することによって得られる。共振周波数は例えば
、共振器の周波数範囲に対してスィーブし、次いで信号
の振幅最大値を決定することによって見い出される。
As mentioned above, the measurement frequency used is 350MHz
Met. Information from the resonance characteristics is coupled to the RF signal at pin 5.
or by feeding the corresponding coupling loop and then measuring the resonant frequency. The resonant frequency is found, for example, by sweeping through the frequency range of the resonator and then determining the amplitude maximum of the signal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、2つの接地面、2つの中央導体、および絶縁
スペーサ支持体からなる測定トランスデユーサの側面図
であり、第2図は、第1図による測定トランスデユーサ
の底部の図であり、第3図は、バタフライ型の測定トラ
ンスデユーサの中央導体ストリップの底部の図であり、
第4図は、2つの中央導体を有する測定共振器の偶数モ
ードに対する波の伝播方向の電界を示し、第5図は、2
つの中央導体を有する測定共振器の奇数モードに対する
波伝播方向の電界を示し、第6図は、合板シート位置の
関数として第1図乃至第5図による測定共振器の関係す
る共振周波数変化を示し、第7図3は、誘電係数の関数
として奇数共振モードの関係する周波数変化をグラフで
示す。 1・・・シートまたはホイル状材料、2・・・中央コン
ダクタ、3・・・接地面、5・・・結合ピン。
1 is a side view of a measuring transducer consisting of two ground planes, two central conductors and an insulating spacer support, and FIG. 2 is a bottom view of the measuring transducer according to FIG. 3 is a view of the bottom of the central conductor strip of a butterfly-type measurement transducer;
FIG. 4 shows the electric field in the direction of wave propagation for even modes of a measurement resonator with two central conductors, and FIG.
6 shows the associated resonant frequency variation of the measuring resonator according to FIGS. 1 to 5 as a function of the plywood sheet position for the odd modes of a measuring resonator with two central conductors; FIG. , FIG. 73 graphically illustrates the associated frequency variation of odd resonant modes as a function of dielectric constant. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Sheet or foil-like material, 2... Central conductor, 3... Ground plane, 5... Coupling pin.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)接地面が測定される材料の両側に設けられ、接地
面と測定される材料との間に材料に対してほぼ平行に1
以上の中央導体が設けられ、準TEM転送ライン共振器
を形成し、 準TEM転送ライン共振器に電磁的RFエネルギーが供
給され、それによって準TEMモードが測定される材料
に平行に伝播し、また共振器が横と縦の両方の共振モー
ドを支持し、その共振周波数とQが測定される材料の特
性に従い、 共振周波数と関係するQが測定され、 これら周波数が、測定される材料の複雑な誘電率と、関
係する変数を決定するために使用されることを特徴とす
る高湿潤性で低導電性のシートまたはホイル状材料の特
性を測定する測定方法。
(1) A ground plane is provided on both sides of the material to be measured, and a line approximately parallel to the material is provided between the ground plane and the material to be measured.
A central conductor of more than If the resonator supports both transverse and longitudinal resonant modes, and the resonant frequency and Q are according to the properties of the material being measured, the resonant frequency and associated Q are measured, and these frequencies depend on the complexity of the material being measured. A measurement method for determining the properties of highly wettable, low conductivity sheet or foil-like materials, characterized in that it is used to determine the dielectric constant and related variables.
(2)測定される材料の平面に対して平行な共振モード
の共振周波数および/またはQが、共振器に関して測定
される材料の垂直移動によって生じるエラーを減少させ
て測定感度が改善されることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の測定方法。
(2) that the resonant frequency and/or Q of the resonant mode parallel to the plane of the material being measured reduces errors caused by vertical movement of the material being measured with respect to the resonator, improving measurement sensitivity; A measuring method according to claim 1, characterized in that:
(3)2以上の共振モードの共振周波数が少なくともほ
ぼ同時に測定され、2つの共振周波数の差が測定される
材料の湿度に比例する湿度を表わすように決定されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の測定方法。
(3) The resonant frequencies of two or more resonant modes are measured at least substantially simultaneously, and the difference between the two resonant frequencies is determined to represent a humidity proportional to the humidity of the material being measured. The measuring method described in Range 1.
(4)2以上の接地面と、 準TEM転送ライン共振器を形成するために接地面の間
に設けられた2以上の導体と、 電磁的RFエネルギーを共振器に供給する1以上の結合
ピンとからなり、 測定される材料が中央コンダクタの間を通過するように
設けられ、それによって中央コンダクタが測定される材
料を縦と横の共振モードにするために測定される材料に
対してほぼ平行であることを特徴とする高湿潤性で低導
電性のシートまたはホイル状材料の特性を測定する装置
(4) two or more ground planes, two or more conductors disposed between the ground planes to form a quasi-TEM transfer line resonator, and one or more coupling pins for supplying electromagnetic RF energy to the resonators; The material to be measured is arranged to pass between the central conductors, such that the central conductor is approximately parallel to the material to be measured to place the material to be measured in longitudinal and transverse resonance modes. An apparatus for measuring the properties of highly wettable, low electrically conductive sheet or foil-like materials, characterized in that:
(5)測定される材料を包囲する接地面が平面であり、
中央コンダクタにほぼ平行であることを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載の装置。
(5) The ground plane surrounding the material to be measured is flat;
5. Device according to claim 4, characterized in that it is substantially parallel to the central conductor.
(6)2つの中央コンダクタがあることを特徴とする特
許請求の範囲第4項または第5項記載の装置。
(6) Device according to claim 4 or 5, characterized in that there are two central conductors.
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