JPH02205758A - マイクロ波による水分測定方法および装置 - Google Patents
マイクロ波による水分測定方法および装置Info
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- JPH02205758A JPH02205758A JP2496989A JP2496989A JPH02205758A JP H02205758 A JPH02205758 A JP H02205758A JP 2496989 A JP2496989 A JP 2496989A JP 2496989 A JP2496989 A JP 2496989A JP H02205758 A JPH02205758 A JP H02205758A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、試料によりマイクロ波が受ける影響を検出し
て試料の水分（含水率、含水量）を測定する方法および
装置に関する。
て試料の水分（含水率、含水量）を測定する方法および
装置に関する。
従来から水分によりマイクロ波が受ける影響を検出して
試料の水分を測定する方法、装置は多数発案されている
。この際に、試料によりマイクロ波が反射され、この反
射波が進行波に干渉して定在波を生じると、測定値に誤
差を与えることも知られている。また、定在波の節（ま
たは腹）はマイクロ波の半波長で生じることも知られて
いる。
試料の水分を測定する方法、装置は多数発案されている
。この際に、試料によりマイクロ波が反射され、この反
射波が進行波に干渉して定在波を生じると、測定値に誤
差を与えることも知られている。また、定在波の節（ま
たは腹）はマイクロ波の半波長で生じることも知られて
いる。
第４図は、発信アンテナａと受信アンテナｂを距離Ｌ（
１６１ｍａ＋）だけ離して対向させてマイクロ波の伝播
路を形成し、この伝播路を横断するようにして板厚５Ｉ
ＩＩＩ１１のアクリル板Ｃを伝播路方向に移動自在に配
置した実験装置である。この装置で９．４ＧＨｚのマイ
クロ波を発信しつつ、受信アンテナｂとアクリル板Ｃの
間隔ｌを２ｍｍずつ移動すると受信アンテナｂが受信す
るマイクロ波の検出電圧はアクリル板Ｃの移動に伴って
変化し、第５図にグラフ表示するようになる。なお、ア
クリル板Ｃを横断させない状態での検出電圧は１．３５
■であり、受信マイクロ波の電圧検出のための回路はマ
イクロ波エネルギーの減衰量が多いほど検出電圧が高い
値を示すようになっている。第５図を見ると、検出電圧
は距１ｇ！の変化に伴い約１６１１１１１（９，４ＧＨ
ｚのマイクロ波の半波長）周期でサインカーブをなして
いる。なお、マイクロ波エネルギーの検出値として、電
圧値でなく電流値や電力値を用いても同様の周期のサイ
ンカーブが検出される。そして、本実験では、前記カー
ブの山と谷とでは電圧値に約０．４７Ｖの差が認められ
る。
１６１ｍａ＋）だけ離して対向させてマイクロ波の伝播
路を形成し、この伝播路を横断するようにして板厚５Ｉ
ＩＩＩ１１のアクリル板Ｃを伝播路方向に移動自在に配
置した実験装置である。この装置で９．４ＧＨｚのマイ
クロ波を発信しつつ、受信アンテナｂとアクリル板Ｃの
間隔ｌを２ｍｍずつ移動すると受信アンテナｂが受信す
るマイクロ波の検出電圧はアクリル板Ｃの移動に伴って
変化し、第５図にグラフ表示するようになる。なお、ア
クリル板Ｃを横断させない状態での検出電圧は１．３５
■であり、受信マイクロ波の電圧検出のための回路はマ
イクロ波エネルギーの減衰量が多いほど検出電圧が高い
値を示すようになっている。第５図を見ると、検出電圧
は距１ｇ！の変化に伴い約１６１１１１１（９，４ＧＨ
ｚのマイクロ波の半波長）周期でサインカーブをなして
いる。なお、マイクロ波エネルギーの検出値として、電
圧値でなく電流値や電力値を用いても同様の周期のサイ
ンカーブが検出される。そして、本実験では、前記カー
ブの山と谷とでは電圧値に約０．４７Ｖの差が認められ
る。
上述の実験結果は、アクリル板Ｃの代わりに試料を配置
した時、伝播路方向に対し試料の位置が異なると、同じ
試料でも受信マイクロ波エネルギーの検出値が異なり、
前記検出値は試料の位置が伝播路方向に対し半波長周期
で変動することを示している。
した時、伝播路方向に対し試料の位置が異なると、同じ
試料でも受信マイクロ波エネルギーの検出値が異なり、
前記検出値は試料の位置が伝播路方向に対し半波長周期
で変動することを示している。
仮に、最終的に求められる水分値が相対値であり、かつ
、試料によって生じる定在波の状態が常に一定であれば
、試料を常に同じ位置に配置すれば測定誤差については
問題ない。しかし、実際には、試料の量、厚み等により
定在波の状態は毎回異なるため、測定誤差が生じること
になる。
、試料によって生じる定在波の状態が常に一定であれば
、試料を常に同じ位置に配置すれば測定誤差については
問題ない。しかし、実際には、試料の量、厚み等により
定在波の状態は毎回異なるため、測定誤差が生じること
になる。
これを第６図を用いて繰り返し説明する。上述の実験装
置において、アクリル板Ｃの代わりに試料りを挿入した
時の検出電圧がサインカーブｄを示し、試料りと同水分
量であるが量、厚、材質等が異なる試料Ｅを挿入した時
の検出電圧がサインカーブｅを示すとする。試料り、Ｅ
は同一水分量であるから、それぞれの検出電圧の平均値
ｍは同値となる。しかし、試料の挿入位置が（イ）であ
れば試料りより試料Ｅの方が検出電圧が高く測定され、
挿入位置が（ロ）であればその逆となる。
置において、アクリル板Ｃの代わりに試料りを挿入した
時の検出電圧がサインカーブｄを示し、試料りと同水分
量であるが量、厚、材質等が異なる試料Ｅを挿入した時
の検出電圧がサインカーブｅを示すとする。試料り、Ｅ
は同一水分量であるから、それぞれの検出電圧の平均値
ｍは同値となる。しかし、試料の挿入位置が（イ）であ
れば試料りより試料Ｅの方が検出電圧が高く測定され、
挿入位置が（ロ）であればその逆となる。
これは、水分計の精度を向上させる上での大きな障害で
ある。
ある。
よって、本発明は、受信マイクロ波エネルギーの検出値
が定在波によって受ける影響を最終的に水分値が求まる
までの間に相殺し、もって、測定精度を向上しようとす
るものである。
が定在波によって受ける影響を最終的に水分値が求まる
までの間に相殺し、もって、測定精度を向上しようとす
るものである。
本発明のマイクロ波による水分測定方法は、送受信器間
に形成されたマイクロ波の伝播路に試料を挿入し、試料
を前記マイクロ波の伝播路方向に半波長の整数倍だけ移
動し、その間に移動距離に対しほぼ同間隔にマイクロ波
が試料によって受ける影響を多数検出して、これらの検
出値に基づいて試料の水分を求めることを特徴とし、本
発明のマイクロ波による水分測定装置は、マイクロ波の
送受信器と、その間に形成されたマイクロ波の伝播路に
配設され前記マイクロ波の伝播路方向に半波長の整数倍
だけ移動自在な試料の保持部と、前記試料の保持部の移
動距離に対しほぼ同間隔で受信器から送られてくる多数
の検出値を処理し試料の水分値を求める計算機とを備え
たことを特徴とする。
に形成されたマイクロ波の伝播路に試料を挿入し、試料
を前記マイクロ波の伝播路方向に半波長の整数倍だけ移
動し、その間に移動距離に対しほぼ同間隔にマイクロ波
が試料によって受ける影響を多数検出して、これらの検
出値に基づいて試料の水分を求めることを特徴とし、本
発明のマイクロ波による水分測定装置は、マイクロ波の
送受信器と、その間に形成されたマイクロ波の伝播路に
配設され前記マイクロ波の伝播路方向に半波長の整数倍
だけ移動自在な試料の保持部と、前記試料の保持部の移
動距離に対しほぼ同間隔で受信器から送られてくる多数
の検出値を処理し試料の水分値を求める計算機とを備え
たことを特徴とする。
第６図において、マイクロ波の伝播路方向に半波長の（
または半波長の整数倍の）範囲ハをとれば、範囲へに含
まれるサインカーブｄ、ｅは共に１周期分（または１周
期の整数倍）となる。この１周期分（または１周期の整
数倍）のサインカーブ上のドツトを試料の移動距離対し
ほぼ同間隔に多数取れば、それらドツトの平均値は、定
在波の状態に係わらず常に実際の平均値ｍとほぼ等しく
なる。
または半波長の整数倍の）範囲ハをとれば、範囲へに含
まれるサインカーブｄ、ｅは共に１周期分（または１周
期の整数倍）となる。この１周期分（または１周期の整
数倍）のサインカーブ上のドツトを試料の移動距離対し
ほぼ同間隔に多数取れば、それらドツトの平均値は、定
在波の状態に係わらず常に実際の平均値ｍとほぼ等しく
なる。
第１図において、１はマイクロ波の送信器、２は受信器
であり、この間に送信アンテナ３、受信アンテナ４を配
してマイクロ波の伝播路を形成する。５は電源回路であ
り、送信器１からは９．４ＧＨｚのマイクロ波が発信さ
れる。受信器２が受信したマイクロ波エネルギーは受信
電圧として変換器６を介して計算機７に送られる。８は
試料の保持部であり、マイクロ波の透過性が高い材質で
形成されている。９は計算機からの指令により保持部６
を伝播路方向に１４ａｍだけゆっくり移動させた復元の
位置に戻す移動装置である。
であり、この間に送信アンテナ３、受信アンテナ４を配
してマイクロ波の伝播路を形成する。５は電源回路であ
り、送信器１からは９．４ＧＨｚのマイクロ波が発信さ
れる。受信器２が受信したマイクロ波エネルギーは受信
電圧として変換器６を介して計算機７に送られる。８は
試料の保持部であり、マイクロ波の透過性が高い材質で
形成されている。９は計算機からの指令により保持部６
を伝播路方向に１４ａｍだけゆっくり移動させた復元の
位置に戻す移動装置である。
そこで、まず、保持部８に何も載せない状態で、送信器
ｌからマイクロ波を発信するとともに移動装置９を作動
し、元の位置からの移動距離が０２．４．６．８．１０
．１２．１４ｍｍの各時に受信器２から送られてきた受
信電圧の平均値Ｍ０を計算機７に記憶する。上記８個の
受信電圧は、試料をマイクロ波の伝播路方向に半波長（
１６ｍ）だけ移動し、その間に移動距離に対し同間隔に
検出される８個の受信電圧と実質的に同じである。
ｌからマイクロ波を発信するとともに移動装置９を作動
し、元の位置からの移動距離が０２．４．６．８．１０
．１２．１４ｍｍの各時に受信器２から送られてきた受
信電圧の平均値Ｍ０を計算機７に記憶する。上記８個の
受信電圧は、試料をマイクロ波の伝播路方向に半波長（
１６ｍ）だけ移動し、その間に移動距離に対し同間隔に
検出される８個の受信電圧と実質的に同じである。
次に、保持部８に試料１０を載せた状態で、上述と同様
の操作で得られる８個の受信電圧の平均値Ｍ１を求め、
先の平均値Ｍ０との差Ｍｔ （ＭＩＭ２）を算出する
。差Ｍ２は試料に含まれる水分によりマイクロ波が受け
た減衰量であり、計算機７は、差Ｍｔを既知の減衰量と
水分量の関係式または関係表に代入して試料の水分量を
算出する。
の操作で得られる８個の受信電圧の平均値Ｍ１を求め、
先の平均値Ｍ０との差Ｍｔ （ＭＩＭ２）を算出する
。差Ｍ２は試料に含まれる水分によりマイクロ波が受け
た減衰量であり、計算機７は、差Ｍｔを既知の減衰量と
水分量の関係式または関係表に代入して試料の水分量を
算出する。
求められた水分量は、適宜表示されたり産業機器の制御
系に送られる。
系に送られる。
次に第２図、第３図に基づいて第２実施例を説明する。
１１はマイクロ波の送信器、１２は受信器であり、この
間に送信アンテナ１３、受信アンテナ１４を配してマイ
クロ波の伝播路を形成する。１５は電源回路であり、送
信器１１から１８．８ＧＨｚのマイクロ波を発信する。
間に送信アンテナ１３、受信アンテナ１４を配してマイ
クロ波の伝播路を形成する。１５は電源回路であり、送
信器１１から１８．８ＧＨｚのマイクロ波を発信する。
受信器１２が受信したマイクロ波エネルギーは電圧とし
て変換器１６を介して計算機１７に送られる。
て変換器１６を介して計算機１７に送られる。
１８は試料の保持部たるトラフで、マイクロ波の透過性
が高い物質で形成されており、板バネ２０によって中空
枠１９に支持される。トラフ１８の搬送面１８′はマイ
クロ波の伝播路方向に垂直であり、板バネ２０と搬送面
１８′の成す角αは３０度である。トラフ１８の一端に
は、パイブレーク２１が搬送面１８′に対し３０度の角
度で連結され、バイブレータ２１は図中矢印βで示すよ
うに往復運動してトラフ１８に振動を与える。バイブレ
ータ２１の往復の範囲は１６ｍｍであり、トラフ１８の
振動の伝播路方向の往復の範囲γは１６ｍｍＸ ５ｉｎ
３０度＝８ａｍ（１８゜８ＧＨｚのマイクロ波の半波長
）となる。また、前記往復の周期は０．８秒である。中
空枠１９はマイクロ波の伝播路に当たる部分を切り欠き
、マイクロ波の伝播を阻害しないようになっている。ま
た、中空枠１９には計量装置２２が装着され、中空枠１
９に支持されている部材全体の重量を測定して、重量値
を変換器１６を介して計算機１７に送る。２３は試料２
４の供給口である。試料としては砂利等の粉粒体や茶葉
等の小片集合体が適している。
が高い物質で形成されており、板バネ２０によって中空
枠１９に支持される。トラフ１８の搬送面１８′はマイ
クロ波の伝播路方向に垂直であり、板バネ２０と搬送面
１８′の成す角αは３０度である。トラフ１８の一端に
は、パイブレーク２１が搬送面１８′に対し３０度の角
度で連結され、バイブレータ２１は図中矢印βで示すよ
うに往復運動してトラフ１８に振動を与える。バイブレ
ータ２１の往復の範囲は１６ｍｍであり、トラフ１８の
振動の伝播路方向の往復の範囲γは１６ｍｍＸ ５ｉｎ
３０度＝８ａｍ（１８゜８ＧＨｚのマイクロ波の半波長
）となる。また、前記往復の周期は０．８秒である。中
空枠１９はマイクロ波の伝播路に当たる部分を切り欠き
、マイクロ波の伝播を阻害しないようになっている。ま
た、中空枠１９には計量装置２２が装着され、中空枠１
９に支持されている部材全体の重量を測定して、重量値
を変換器１６を介して計算機１７に送る。２３は試料２
４の供給口である。試料としては砂利等の粉粒体や茶葉
等の小片集合体が適している。
そこで、まず、トラフ１８に何も載せない状態で、送信
器１からマイクロ波を発信するとともにパイブレーク２
１を作動し、その際受信器１２が受けたマイクロ波エネ
ルギーを受信電圧として変換器１６を介して計算機１７
に送る。一方、計量装置２２の測定重量も同様に変換器
１６を介して計算機１７に送られる。計算機１７では送
られてきた受信電圧、測定重量を５０個／秒の割合で取
り込み、それぞれを累積して、２０秒経過したところで
各累積値ＭＳＧをデータ個数で割ってそれぞれの初期値
Ｍｏ、Ｇ。とする。
器１からマイクロ波を発信するとともにパイブレーク２
１を作動し、その際受信器１２が受けたマイクロ波エネ
ルギーを受信電圧として変換器１６を介して計算機１７
に送る。一方、計量装置２２の測定重量も同様に変換器
１６を介して計算機１７に送られる。計算機１７では送
られてきた受信電圧、測定重量を５０個／秒の割合で取
り込み、それぞれを累積して、２０秒経過したところで
各累積値ＭＳＧをデータ個数で割ってそれぞれの初期値
Ｍｏ、Ｇ。とする。
受信電圧初期値 Ｍ、 ＝Ｍ／１０００測定重量初期値
ｃ、 −Ｇ／１０００次に供給口２３からトラフ１８
の一端に試料２４を供給すれば、試料２４はトラフ１８
の斜め上方への振動に伴い他端に移動して排出される。
ｃ、 −Ｇ／１０００次に供給口２３からトラフ１８
の一端に試料２４を供給すれば、試料２４はトラフ１８
の斜め上方への振動に伴い他端に移動して排出される。
そして、同様に計算機１７に送られてくる受信電圧と測
定重量を５０個／秒の割合で取り込み、それぞれを累積
して４秒経過したところで各累積値Ｍ、 、Ｇ、をデー
タ個数で割ってそれぞれの平均値Ｍ、 、Ｇｚを求める
。
定重量を５０個／秒の割合で取り込み、それぞれを累積
して４秒経過したところで各累積値Ｍ、 、Ｇ、をデー
タ個数で割ってそれぞれの平均値Ｍ、 、Ｇｚを求める
。
受信電圧平均値 Ｍｚ ＝Ｍ、 ／２００測定重量平均
値 Ｇ、 ＝Ｇ、 ／２００そして、各平均値Ｍｚ 、
Ｇｚから初期値Ｍ０、Ｇｏを引いた値の比Ｈを求める。
値 Ｇ、 ＝Ｇ、 ／２００そして、各平均値Ｍｚ 、
Ｇｚから初期値Ｍ０、Ｇｏを引いた値の比Ｈを求める。
比Ｈ＝ （Ｍ２−ＭＯ） ／ （Ｇ２−ａ、 ）そして
、比Ｈを予め実験によって求められた比Ｈと含水率Ｓの
関係式に代入することによって、試料２４の含水率を求
める。求められた試料の含水率は、適宜表示されたり産
業機器の制御系に送られる。なお、上記の（Ｇｇ Ｇ
−）は、マイクロ波が試料によって受けた影響を量的に
示す値である。
、比Ｈを予め実験によって求められた比Ｈと含水率Ｓの
関係式に代入することによって、試料２４の含水率を求
める。求められた試料の含水率は、適宜表示されたり産
業機器の制御系に送られる。なお、上記の（Ｇｇ Ｇ
−）は、マイクロ波が試料によって受けた影響を量的に
示す値である。
上記実施例では、試料の保持部をマイクロ波の伝播路方
向に半波長の整数倍だけ移動しつつ、その間に移動距離
に対しほぼ同間隔にマイクロ波が試料によって受ける影
響（受信電圧）を多数検出しているため、検出値の平均
は試料による定在波の状態に係わらず、常に実際の平均
値に近いものである。なお、実際の装置を作成する際に
保持部を正確にマイクロ波の半波長の整数倍移動させる
のは困難であるが、若干のずれ（１０％前後）ならば測
定精度上さほど問題ない。
向に半波長の整数倍だけ移動しつつ、その間に移動距離
に対しほぼ同間隔にマイクロ波が試料によって受ける影
響（受信電圧）を多数検出しているため、検出値の平均
は試料による定在波の状態に係わらず、常に実際の平均
値に近いものである。なお、実際の装置を作成する際に
保持部を正確にマイクロ波の半波長の整数倍移動させる
のは困難であるが、若干のずれ（１０％前後）ならば測
定精度上さほど問題ない。
本発明のマイクロ波による水分測定方法および装置によ
れば、受信マイクロ波エネルギーの検出値が定在波によ
って受ける影響を相殺することが可能であるから、精度
が高い水分測定が可能である。
れば、受信マイクロ波エネルギーの検出値が定在波によ
って受ける影響を相殺することが可能であるから、精度
が高い水分測定が可能である。
第１図は本発明の第１実施例を示す簡略正面図、第２図
は本発明の第２実施例を示す簡略正面図、第３図は本発
明の第２実施例を示す一部側断面図である。第４図は実
験装置を示す簡略正面図であり、第５図は実験結果を示
す図であり、第６図は解決課題を説明するための図であ
る。 ｌ・・・発信器 ２・・・受信器 ７・・・計算機 ８
・・・試料の保持部 ９・・・移動装置 ＩＯ・・・試
料１１・・・発信器 １２・・・受信器 １７・・・計
算機 １８・・・試料の保持部（トラフ）２１・・・パ
イブレーク ２４・・・試料
は本発明の第２実施例を示す簡略正面図、第３図は本発
明の第２実施例を示す一部側断面図である。第４図は実
験装置を示す簡略正面図であり、第５図は実験結果を示
す図であり、第６図は解決課題を説明するための図であ
る。 ｌ・・・発信器 ２・・・受信器 ７・・・計算機 ８
・・・試料の保持部 ９・・・移動装置 ＩＯ・・・試
料１１・・・発信器 １２・・・受信器 １７・・・計
算機 １８・・・試料の保持部（トラフ）２１・・・パ
イブレーク ２４・・・試料
Claims (2)
- （１）送受信器間に形成されたマイクロ波の伝播路に試
料を挿入し、試料を前記マイクロ波の伝播路方向に半波
長の整数倍だけ移動し、その間に移動距離に対しほぼ同
間隔にマイクロ波が試料によって受ける影響を多数検出
して、これらの検出値に基づいて試料の水分を求める、
マイクロ波による水分測定方法。 - （２）マイクロ波の送受信器と、その間に形成されたマ
イクロ波の伝播路に配設され前記マイクロ波の伝播路方
向に半波長の整数倍だけ移動自在な試料の保持部と、前
記試料の保持部の移動距離に対しほぼ同間隔で受信器か
ら送られてくる多数の検出値を処理し試料の水分値を求
める計算機とを備えた、マイクロ波による水分測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2496989A JPH02205758A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マイクロ波による水分測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2496989A JPH02205758A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マイクロ波による水分測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205758A true JPH02205758A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12152800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2496989A Pending JPH02205758A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マイクロ波による水分測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02205758A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109632834A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 浙江大学 | 一种基于微波扫频技术的谷物含水率测量方法 |
| CN109632832A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 浙江大学 | 一种基于扫频微波穿透法的谷物含水率测量装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59197842A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | マイクロ波水分計 |
| JPH0245740A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-15 | Kawasaki Kiko Kk | マイクロ波による水分測定装置 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP2496989A patent/JPH02205758A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59197842A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | マイクロ波水分計 |
| JPH0245740A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-15 | Kawasaki Kiko Kk | マイクロ波による水分測定装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109632834A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 浙江大学 | 一种基于微波扫频技术的谷物含水率测量方法 |
| CN109632832A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 浙江大学 | 一种基于扫频微波穿透法的谷物含水率测量装置 |
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