JPH0240543A

JPH0240543A - マイクロ波による水分測定方法

Info

Publication number: JPH0240543A
Application number: JP19055088A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujita; 浩史藤田; Seichi Okamura; 静致岡村
Original assignee: Kawasaki Kiko Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Kiko Co Ltd
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1990-02-09
Also published as: JPH0583860B2

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】産業上の利用分野この発明は、試料中の水分によりマイクロ波が吸収され
る特性を利用した水分測定方法に関する。

従来技術伝播路中の水分によるマイクロ波の吸収を利用した水分
測定装置は例えば、特開昭５５−１３２９３８号公報、
同５６−９２４３５号公報、同５９−８７３４６号公報
などに記載されているよ・うに多くのものが知られてい
る。

これらはいずれも、ガンダイオードなどを備えたマイク
ロ波発（ｉ　５とマイク【コ波検出ダイオードを備えた
受信器とでマイクロ波の伝播路を形成し、伝播路に試料
が配置されていない場合の受信マイクロ波エネルギーを
検出ダイオードによって電圧として検出しく以下、駐準
電圧ＶＯと称する）、これと同様にして検出した伝播路
中の試料により影響を受けた受信マイクロ波エネルギー
による電圧（同、検出電圧Ｖ１）を比較し、その差（同
、減衰電圧ｖＯ）を発信マイクロ波エネルギーの減衰量
に相当するものと把握する。そして、全乾法など他の手
段によりあらかじめ求めておいた、減衰量・試料重量・
水分間の相関式にこの減衰電圧（ｖＯ）を代入して水分
値を算出している。

この場合、受信マイクロ波エネルギーは、受信器の特性
や回路上の要請から、適正な範囲にあることが必要であ
る。

ところが、実際には試料によるマイクロ波吸収率が予想
外に大きいか小さい場合があり、受信マイクロ波エネル
ギーが前記の適正範囲外になる場合がある。このような
場合、受信マイクロ波エネルギーの過大過少を調整する
ために発信マイクロ波エネルギーを増減するが、従来は
ガンダイオードへの入力電圧を大小調整するか、入力電
圧は一定のままで発信器の導波管中に減衰器を配置して
伝播マイクロ波を適宜増減させる手段を採用している。

しかし、ガンダイオードに対する入力電圧を変化させる
と発振マイクロ波の主たる周波数に対する高次周波数の
混入割合が変化する。例えば、第３図のように、主たる
周波数（９ＧＨｚ）に対し常に存在している高次周波数
（１８ＧＨｚ、３６ＧＨ２など）のマイクロ波の混入割
合が変化するが、波長によって水分による減衰量が異な
るため、同じ試料でも全体として減衰量が異なって来る
ので、前記の相関式との整合性が崩れてしまう欠点があ
る。

また、減衰器を導波管の途中に介在すると、減衰器とそ
の調整のために必要な部材とで、これを備えた測定装置
は全体が大きなものとなってしまうなどの欠点を有する
。

発明が解決しようとする課題この発明は、発信マイクロ波の周波数を変動させること
なく、また、減衰器を使用せずに、マイクロ波のエネル
ギーを電気的に能率良く調整することができる、マイク
ロ波による水分測定装置の提供を課題とする。

発明を解決するための手段マイクロ波の伝播路に試料を配置し、該試料によるマイ
クｂ波エネルギーの減衰量を検出して試料が保有する水
分を測定する方法とする。

マイクロ波発信器に対する入力電圧を矩形波とする。

前記矩形波のデユーティ比を変更することにより発信マ
イクロ波エネルギー最を調整する。

作　　用マイクロ波発信器に対する入力電圧を矩形波とし、該矩
形波のデユーティ比を変更する構成は、発信器に対する
入力電圧を変更することなく、発信マイクロ波エネルギ
ー量の増減を可能とする。

実施例第２図は測定装置の概要を示し、電磁ホーン形とした発
信器１と、同形態の受信器２が°対向して配置され、両
者間にマイクロ波の伝播路３が形成され、該伝播路３の
途中にアクリル樹脂あるいは発泡スチロールなどマイク
ロ波透過率の高い素材からなる試料載１台４が配置され
て試料５が位置している。

発信器１はガンダイオード６を主とした発振部７を備え
、これには電源部８から電力が供給される。

受信器２はマイクロ波検出ダイオード９を主とした受信
部１０を備え、これには検出値処理部１１が接続されて
いる。

また、前記試料載置台４にはロードセル１２が取付けら
れ、その検出値は前記の検出値処理部１１に接続されて
いる。

発振部７、受信部１０は通常のマイクロ波送受信回路で
あり、検出値処理部１１はメモリ一部や演算部を備えた
、いわゆるパソコンを利用している。

電源回路８は、第１図に示すように、１００ｖまたは２
００Ｖの交流電源に整流回路を介して定電圧電源回路１
３が接続され、一方、無安定マルチバイブレータによる
パルス発生回路１４にパルス間隔調整回路１５が接続さ
れおり、定電圧電源回路１３の出力とパルス間隔調整回
路１５の出力がパワートランジスタを利用したスイッチ
ング回路１６で結合されている。なお、前記パルス間隔
調整回路１５は単安定マルチバイブレータ１７の時定数
部分１８を外部から操作出来るよう、その抵抗をパルス
間隔調整用ボリューム１９としている。

そして、前記スイッチング回路１６の出力が前記の発振
部７に接続されている。

伝播路３途中の試料載置台４に試料を配置し、この測定
装置を作動すると、定電圧電源回路１３から出力される
定電圧の電力はスイッチング回路１６でパルス間隔調整
回路１５からのパルスによってトリガされ、矩形波電圧
の電力とされる。

この矩形波電圧は、定電圧電源回路１３により一定に定
められ、高レベル時は９ｖ（ガンダイオードをマイクロ
波の発振状態まで励起するのに充分な大きさ）、低レベ
ル時にはＯｖをとり、その周波数はパルス発生回路１４
により一定（４０Ｈ７）に定まっている。また、矩形波
のデユーティ比は通常８０％程度で使用するが、これは
前記のボリューム１９を調整することにより変更が可能
である。

スイツヂング回路１６からはこのように形成された矩形
波電圧の電力が発信回路７に出力され、該回路７のガン
ダイオード６は矩形波電圧の高レベル時のみ９．４ＧＨ
２のマイクロ波を発振し、低レベル時には発振を停止す
る。したがって、矩形波電圧のアユ−ティ比を調整する
と単位時間（前記矩形波電圧のパネル周期よりも充分長
い時間）当たりの発信マイクロ波エネルギー量が変化す
る。　発信器１の電磁ホーンから発射されたマイクロ波
は進行波となって伝播路３を受信器２の電磁ホーンに向
けて伝播し、受信器２の電磁ホーンから検出ダイオード
９に到達し、そこで、保有エネギー量に略々比例した電
圧として検出される。

なお、実際には試料周辺の機材や試料自身からの反射波
の干渉などによっても進行波のエネルギーが減衰する場
合があるので、反射を出来るだけ無くする工夫が必要で
ある。

検出ダイオード９の検出電圧は発信器１に対する入力電
力が矩形波電圧を持ち、ガンダイオード６の発振がパル
ス状であることから、その影響でやはりパルス状に出力
されるが、受信部１０で平滑化され、検出値処理部１１
には平滑侵の電圧が伝達される。

なお、検出値処理部１１にはロードセル１２からの検出
値が常時伝達されている。

そこで、まず、伝播路３中に試料５を配置しない状態で
動作させ、受信部１０から検出値処理部１１に平滑侵の
電圧、すなわち、基準電圧（ＶＯ）を得、これとロード
セル１２の検出値をメモリー部に記憶させる（初期値設
定モード）。なお、メモリ一部にはあらかじめ設定した
減衰ω・重量・水分の相関式も記憶されている。

ついで、測定モードとし、試料５を伝播路に配置して受
信マイクロ波エネルギーに対応する検出電圧（Ｖｌ）と
このときのロードセル１２から検出値を検出値処理部１
１に伝達する。検出値処理部１１では伝達されてくるこ
れらの検出値を適宜のタイミングで演算部に取りこんで
、減衰電圧（ｖＯ）と試料重量を篩出し、さらにこれら
を前記の相関式に代入し、試料の水分値を算出する。

算出結果は検出値処理部１１から、産業機器を水分に関
して自動制御するためのドライバー装置や、メーターな
どの駆動制御部（図示していない）に接続される。

そして、検出値処理装置１１に入力される検出電圧（■
１）の大きさは発信マイクロ波エネルギーの大きさと試
料の水分によるマイクロ波吸収量に左右され、発信マイ
クロ波エネルギーの大きさはガンダイオード６に印加さ
れる電力の矩形波電圧のデユーティ比によって定まる。

また、一方、受信マイクロ波エネルギーは、前述したよ
うに一定の範囲にあることが必要である。

したがって、前記実施例において発信マイクロ波エネル
ギーと試料５による減衰通の関係から受信マイクロ波の
エネルギーの大きさが前記の適正な範囲の外となる時は
、パルス間隔調整回路１５のボリューム１９を調整して
、矩形波電圧のデユーティ比を大小に調整する。これに
より、検出値処理部１１は正常に作動し、正確な水分値
を出力することが出来る。

なお、電源部８の回路構成は周知の一例を示したが、こ
れ以外の回路構成であっても良い。

発明の効果マイクロ波を利用した水分測定装置において、発信器か
らの発信マイクロ波エネルギー吊を、入力電力の電圧を
一定に維持したまま、電気的に簡単に、かつ、精密に調
整することができる。

受信器における受信マイクロ波エネルギーの調整に際し
、高次波の混入割合が変化して測定結果に誤差を生ずる
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は電源部の回路図、第２図は水分測定装置の概略
図、第３図は説明のためのグラフである。１・・・発信器、２・・・受信器、３・・・伝播路、４
・・・試Ｆｌ載置台、５・・・試料、６・・・ガンダイ
オード、７・・・発振部、８・・・電源部、９・・・検
出ダイオード、１０・・・受信部、１１・・・検出値処
理部、１２・・・ロードセル、１３・・・定電圧電源回
路、１４・・・パルス発生回路、１５・・・パルス間隔
調整回路、１６・・・スイッチング回路、１７・・・単
安定マルチバイブレータ１８・・・時定数部分、１９・
・・パルス間隔調整用ボリューム。入力電圧

Claims

【特許請求の範囲】

マイクロ波の伝播路に試料を配置して該試料によるマイ
クロ波エネルギーの減衰量を検出し、試料が保有する水
分を測定する方法であつて、マイクロ波発信器に対する
入力電圧を矩形波とし、そのデューティ比を変更するこ
とにより発信マイクロ波エネルギー量を調整することを
特徴とした水分測定方法。