JPH0373832A - 木材水分量測定器 - Google Patents
木材水分量測定器Info
- Publication number
- JPH0373832A JPH0373832A JP21043389A JP21043389A JPH0373832A JP H0373832 A JPH0373832 A JP H0373832A JP 21043389 A JP21043389 A JP 21043389A JP 21043389 A JP21043389 A JP 21043389A JP H0373832 A JPH0373832 A JP H0373832A
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- JP
- Japan
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- wood
- moisture content
- microwave
- antenna
- measuring instrument
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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、木材の水分量を正確に測定できる木材水分量
測定器に関する。
測定器に関する。
製材産業分野に於て、木材の水分量を正確に測定するこ
とは極めて重要なことである。何故ならば、乾燥が不十
分な木材を家屋に使用すると、時間と共にその木材が乾
燥して体積が縮小し、その結果、家の一部、例えば床、
が変形してしまうと言う問題が発生するからである。そ
のため、出荷する際の製材は、その水分量を一定値、例
えは１９％以下とするように決められている。
とは極めて重要なことである。何故ならば、乾燥が不十
分な木材を家屋に使用すると、時間と共にその木材が乾
燥して体積が縮小し、その結果、家の一部、例えば床、
が変形してしまうと言う問題が発生するからである。そ
のため、出荷する際の製材は、その水分量を一定値、例
えは１９％以下とするように決められている。
例えば、檜の場合、伐採直後の水分量は４０〜５０％で
あるが、２週間放置するとそれは１７％程度に減少する
。一方、杉は伐採後３週間程度では充分に乾燥せず、例
え表面の水分量が上記規定値以下となっていても、内部
では未だに高水分量を保持している場合が多い。従って
、規格にあった製材を出荷するためには、表面の水分量
のみならず、年輪方向の水分量の分布（水分グレーダ）
をも正確に測定する事が望まれている。
あるが、２週間放置するとそれは１７％程度に減少する
。一方、杉は伐採後３週間程度では充分に乾燥せず、例
え表面の水分量が上記規定値以下となっていても、内部
では未だに高水分量を保持している場合が多い。従って
、規格にあった製材を出荷するためには、表面の水分量
のみならず、年輪方向の水分量の分布（水分グレーダ）
をも正確に測定する事が望まれている。
従来から使用されている木材の水分量の測定方法には、
高周波方式と直流抵抗方式がある。
高周波方式と直流抵抗方式がある。
高周波方式とは、第６図に示されるように、木材ｌの側
辺に高周波木材水分計２の高周波電極３を設置して高周
波を照射し、高周波の減衰量から木材ｌの誘電率を測定
し、これによりその水分量を得るものである。
辺に高周波木材水分計２の高周波電極３を設置して高周
波を照射し、高周波の減衰量から木材ｌの誘電率を測定
し、これによりその水分量を得るものである。
直流抵抗方式とは、２本の電極の間に直流電圧を印加し
その抵抗外を測定して木材の水分量を測定するもので、
第７図の様に２本の釘４を木材ｌの奥深くまで打ち込ん
で抵抗を測定する場合と、第８図の様に木材ｌの表面に
２本の針５を接触させて抵抗を測定する場合がある。
その抵抗外を測定して木材の水分量を測定するもので、
第７図の様に２本の釘４を木材ｌの奥深くまで打ち込ん
で抵抗を測定する場合と、第８図の様に木材ｌの表面に
２本の針５を接触させて抵抗を測定する場合がある。
の幅）を順時に測定して水分グレーダを得ると言うよう
な事は不可能である。また、この方式は、測定値が木材
の比重に依存するため、測定の度にその木材の比重を知
っておく必要がある。
な事は不可能である。また、この方式は、測定値が木材
の比重に依存するため、測定の度にその木材の比重を知
っておく必要がある。
第７図に示す直流抵抗方式の場合には、木材に釘４を打
ち込まなければならないので、測定に使用した部分は商
品としては使用出来なくなる。
ち込まなければならないので、測定に使用した部分は商
品としては使用出来なくなる。
第８図に示す直流抵抗方式の場合、針５と木材ｌの接触
抵抗が大きいのでその測定値は極めて不正確である。ま
た、木材の表面に関する水分量しか得られない。
抵抗が大きいのでその測定値は極めて不正確である。ま
た、木材の表面に関する水分量しか得られない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第６図に示す高周波測定方式は、幅数Ｃｌ１１の高周波
電極３を用いる必要があるので、その幅より狭い領域の
水分量を測定することは出来ない。またこの方法は、木
材の表面部分を測定しているのみであるので、木材の中
心部の水分量を測定する事は出来ない。さらに、この方
法は広い部分の水分量しか測定できないので、狭い領域
（例えば数ｍｍ以下〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、少なくとも１本のアンテナを一面に有し、他
のガ面にスロットを有する直方体のマイクロ波空洞共振
器からなる木材水分量測定器を提供することによって、
前記問題点を解決したものである。
電極３を用いる必要があるので、その幅より狭い領域の
水分量を測定することは出来ない。またこの方法は、木
材の表面部分を測定しているのみであるので、木材の中
心部の水分量を測定する事は出来ない。さらに、この方
法は広い部分の水分量しか測定できないので、狭い領域
（例えば数ｍｍ以下〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、少なくとも１本のアンテナを一面に有し、他
のガ面にスロットを有する直方体のマイクロ波空洞共振
器からなる木材水分量測定器を提供することによって、
前記問題点を解決したものである。
また、少なくとも１本のアンテナを一面に有し、爬の
旋記面に岸齢李希看宅スロットを有する直方体のマイク
ロ波空洞共振器を、前記スロットを同一方向に向けた状
態で複数個並置させた木材水分量測定器によって、木材
の水分グレーダを測定することを可能にした。
ロ波空洞共振器を、前記スロットを同一方向に向けた状
態で複数個並置させた木材水分量測定器によって、木材
の水分グレーダを測定することを可能にした。
本発明の木材水分量測定器は、スロットを設けたマイク
ロ波空洞共振器を用いており、スロットからリークする
マイクロ波が木材によって吸収される事による共振特性
の変化を測定することによって、その木材の水分量を測
定するものである。
ロ波空洞共振器を用いており、スロットからリークする
マイクロ波が木材によって吸収される事による共振特性
の変化を測定することによって、その木材の水分量を測
定するものである。
第１図は、本発明の木材水分量測定器６を示す。
これは金属製の閉じた直方体の上面にスロット７を設け
、その側面にｔａのアンテナ８を設けたマイクロ波空洞
共振器である。各辺の内側での寸法は、ａ：３４ｍｎ＋
、ｂ：９０ｍｍ、、ｃ：７２ｍｍである。一対のアンテ
ナ８が、面積の大きい面に取り付けられている。スロッ
ト７の大きさは、５６ｍｍ Ｘ ４ｍｍである。
、その側面にｔａのアンテナ８を設けたマイクロ波空洞
共振器である。各辺の内側での寸法は、ａ：３４ｍｎ＋
、ｂ：９０ｍｍ、、ｃ：７２ｍｍである。一対のアンテ
ナ８が、面積の大きい面に取り付けられている。スロッ
ト７の大きさは、５６ｍｍ Ｘ ４ｍｍである。
第２図は、第１図の木材水分量測定器６を動作させるた
めの回路図を示している。ＣＰＵ１４のコントロール信
号は、ディジタル・アナログ・コンバータ１２によって
アナログ信号に変換され、この信号により電圧同調発振
器１１のチューニング電圧が掃引される。電圧同調発振
器１１からのマイクロ波は、アイソレータ１０および方
向性結合器９を介して一方のアンテナ８に与えられる。
めの回路図を示している。ＣＰＵ１４のコントロール信
号は、ディジタル・アナログ・コンバータ１２によって
アナログ信号に変換され、この信号により電圧同調発振
器１１のチューニング電圧が掃引される。電圧同調発振
器１１からのマイクロ波は、アイソレータ１０および方
向性結合器９を介して一方のアンテナ８に与えられる。
掃引されるマイクロ波の周波数帯域は、２．４−３．５
Ｇｔｌｚである。他方のアンテナ８から検出器１６によ
って検出された木材水分量測定器６０マイクロ波共振特
性は、アナログ・ディジタル・コンバータ１５によって
ディジタル信号に変換されてＣＰＵ１４に与えられる。
Ｇｔｌｚである。他方のアンテナ８から検出器１６によ
って検出された木材水分量測定器６０マイクロ波共振特
性は、アナログ・ディジタル・コンバータ１５によって
ディジタル信号に変換されてＣＰＵ１４に与えられる。
木材水分量測定器６に与えられるマイクロ波が方向性結
合器９から検出器１７によって検出され、アナログ・デ
ィジタル・コンバータ１５に与えられる。ＣＰＵ１４に
接続されているＸ−Ｙプロッタ１３によって、マイクロ
波共振特性が画かれる。
合器９から検出器１７によって検出され、アナログ・デ
ィジタル・コンバータ１５に与えられる。ＣＰＵ１４に
接続されているＸ−Ｙプロッタ１３によって、マイクロ
波共振特性が画かれる。
第３図により、本発明の木材水分量測定器による水分量
の測定原理を説明する。先ず、木材水分量測定器のスロ
ット７に何も存在しない場合の共振特性を測定する。こ
の時の共振特性曲線■の周波数はｆ＋で、共振ピーク電
圧はＶｔであるとする。次に、木材水分量測定器のスロ
ット７を木材の測定しようとする部位に当てて共振特性
を測定する。この場合、スロット７からリークしたマイ
クロ波は木材により吸収されるので、その吸収特性は第
３図のｎｎ線Ｈの様になる。この曲線Ｈの共振周波数を
ｆ２、共振ピーク電圧を■？とする。木材の単位体積当
りの重量および水分量を、各々、Ｘおよびｙとすると、
共振周波数のシフトｆｆｔＶｔ＝ｈ−ｆ＋および共振ピ
ーク電圧のシフ） ｆｆｉ Ｖｏ＝Ｖ＋−Ｖ２とｘ、ｙ
との関係は次式のようになる。
の測定原理を説明する。先ず、木材水分量測定器のスロ
ット７に何も存在しない場合の共振特性を測定する。こ
の時の共振特性曲線■の周波数はｆ＋で、共振ピーク電
圧はＶｔであるとする。次に、木材水分量測定器のスロ
ット７を木材の測定しようとする部位に当てて共振特性
を測定する。この場合、スロット７からリークしたマイ
クロ波は木材により吸収されるので、その吸収特性は第
３図のｎｎ線Ｈの様になる。この曲線Ｈの共振周波数を
ｆ２、共振ピーク電圧を■？とする。木材の単位体積当
りの重量および水分量を、各々、Ｘおよびｙとすると、
共振周波数のシフトｆｆｔＶｔ＝ｈ−ｆ＋および共振ピ
ーク電圧のシフ） ｆｆｉ Ｖｏ＝Ｖ＋−Ｖ２とｘ、ｙ
との関係は次式のようになる。
Ｖｔ＝ａｘ＋ｂｙ （１）
Ｖｅ ＝ｃｘ＋ｄｙ （２）
単位体積当りの重量および水分量が既知の木材について
、ＶｔおよびｖｌＩを測定する事によって、定数ａ、ｂ
、ｃ、ｄを決める事が出来る。この様にして定数の決ま
った方程式（１）、（２）によって、重量および水分量
が未知の木材について測定した共振周波数のシフト蚤ｖ
ｔおよび共振ピーク電圧のシフトｆｌＶｅから、当該木
材の重ｆｆ１ｘおよび水分子ｌｙを得ることが出来る。
、ＶｔおよびｖｌＩを測定する事によって、定数ａ、ｂ
、ｃ、ｄを決める事が出来る。この様にして定数の決ま
った方程式（１）、（２）によって、重量および水分量
が未知の木材について測定した共振周波数のシフト蚤ｖ
ｔおよび共振ピーク電圧のシフトｆｌＶｅから、当該木
材の重ｆｆ１ｘおよび水分子ｌｙを得ることが出来る。
この木材水分量測定器を用いて実際に得られた測定値を
第４図に基づいて説明する。＋ｔｈ線ａ、ｂ、ｃ、ｄは
、各々、−辺が１２ｃｍの角材の中心部から周辺部に取
った４点に木材水分量測定器のスロットを置いて測定し
たマイクロ波の共振特性である。曲線ｅは、スロットを
木材から離した状Ｂ（つまり空気しか存在しない状態）
で測定した共振特性である。この量線の共振周波数は、
２．７６ＧＨｚである。曲線ｅと曲線ａの共振周波数の
差は、５Ｍ１ｌｚである。木材の端から中心部に向かう
に連れて、曲線ｄから曲線ａへと共振ピーク値が減少し
ており、木材の水分量が増加していることが判る。
第４図に基づいて説明する。＋ｔｈ線ａ、ｂ、ｃ、ｄは
、各々、−辺が１２ｃｍの角材の中心部から周辺部に取
った４点に木材水分量測定器のスロットを置いて測定し
たマイクロ波の共振特性である。曲線ｅは、スロットを
木材から離した状Ｂ（つまり空気しか存在しない状態）
で測定した共振特性である。この量線の共振周波数は、
２．７６ＧＨｚである。曲線ｅと曲線ａの共振周波数の
差は、５Ｍ１ｌｚである。木材の端から中心部に向かう
に連れて、曲線ｄから曲線ａへと共振ピーク値が減少し
ており、木材の水分量が増加していることが判る。
次に、第５図によって、水分グレーダを瞬時に測定する
ことが可能である本発明の木材水分量測定器の変型例を
説明する。この測定器は、第１図の木材水分量測定器６
を複数個（例えば１０個）間隔を明けて並置させである
。この際、これらの木材水分量測定器を、それらの縦方
向の位置をずらして、アンテナ以外の部分で隣同士接触
させ、木材の切口からみて斜め方向に配置させることも
可能である。各アンテナ８には、各々電圧制御発振器を
接続させるか、１個の電圧制御発振器の出力をＩＯ分割
器によって分割することによって、マイクロ波が与えら
れる。他方の各アンテナ８には検出器が接続されていて
、各検出器の出力を電子的に走査することによって、１
０個の木材水分量測定器の共振特性が瞬時に得られる。
ことが可能である本発明の木材水分量測定器の変型例を
説明する。この測定器は、第１図の木材水分量測定器６
を複数個（例えば１０個）間隔を明けて並置させである
。この際、これらの木材水分量測定器を、それらの縦方
向の位置をずらして、アンテナ以外の部分で隣同士接触
させ、木材の切口からみて斜め方向に配置させることも
可能である。各アンテナ８には、各々電圧制御発振器を
接続させるか、１個の電圧制御発振器の出力をＩＯ分割
器によって分割することによって、マイクロ波が与えら
れる。他方の各アンテナ８には検出器が接続されていて
、各検出器の出力を電子的に走査することによって、１
０個の木材水分量測定器の共振特性が瞬時に得られる。
この様にして、従来のように水分測定器を順次移動させ
る事なく、測定したい面の水分グレーダを得ることが出
来る。
る事なく、測定したい面の水分グレーダを得ることが出
来る。
以上の説明では、２本のアンテナによって吸収による共
振特性を測定していたが、１本のアンテナによって反射
による共振特性を測定することも可能である。
振特性を測定していたが、１本のアンテナによって反射
による共振特性を測定することも可能である。
■従来の水分量測定方式に比較して、本発明のそれはマ
イクロ波の共鳴吸収を利用しているので、その測定精度
が格段に向上した。
イクロ波の共鳴吸収を利用しているので、その測定精度
が格段に向上した。
■また、スロット幅に相当する部分の水分が測定できる
ので、より微小な領域の測定が可能となった。
ので、より微小な領域の測定が可能となった。
■従来の様に測定しようとする木材に釘を打ち込む必要
が無いので、測定の終わった木材の商品価値は何等損な
われる事がない。
が無いので、測定の終わった木材の商品価値は何等損な
われる事がない。
■複数個の木材水分量測定器を併置させることによって
、水分グレーダを容易にかつ正確に測定することが出来
る。
、水分グレーダを容易にかつ正確に測定することが出来
る。
■木材の水分量のみならず、単位体積当りの重量も同時
に測定できる。従って、従来の高周波木材水分計の様に
木材の比重を別に測定しておく必要は存在しない。
に測定できる。従って、従来の高周波木材水分計の様に
木材の比重を別に測定しておく必要は存在しない。
本発明の木材水分量測定器には次の様な効果が認められ
る。
る。
第１図は、本発明の木材水分量測定器を示し、第２図は
、本発明の木材水分量測定器を動作させる回路図であり
、 第３図は、本発明の木材水分量測定器の動作原理の説明
図であり、 第４図は、本発明の木材水分量測定器による測定結果の
一例であり、 第５図は、本発明の木材水分量測定器の変型例を示し、 第６図は、従来の高周波木材水分計による測定方法であ
り、 第７図および第８図は、従来の直流抵抗式木材水分計に
よる測定方法である。 １６．１７：検出器
、本発明の木材水分量測定器を動作させる回路図であり
、 第３図は、本発明の木材水分量測定器の動作原理の説明
図であり、 第４図は、本発明の木材水分量測定器による測定結果の
一例であり、 第５図は、本発明の木材水分量測定器の変型例を示し、 第６図は、従来の高周波木材水分計による測定方法であ
り、 第７図および第８図は、従来の直流抵抗式木材水分計に
よる測定方法である。 １６．１７：検出器
Claims (2)
- （１）少なくとも１本のアンテナを一面に有し、他の面
にスロットを有する直方体のマイクロ波空洞共振器から
なる木材水分量測定器。 - （２）少なくとも１本のアンテナを一面に有し、他の面
にスロットを有する直方体のマ イクロ波空洞共振器を、前記スロットを同一方向に向け
た状態で複数個並置させた木材水分量測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21043389A JPH0373832A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 木材水分量測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21043389A JPH0373832A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 木材水分量測定器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373832A true JPH0373832A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=16589244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21043389A Pending JPH0373832A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 木材水分量測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373832A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019100912A (ja) * | 2017-12-05 | 2019-06-24 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 電磁波を用いた物質の同定装置、同定方法 |
| GB2571285A (en) * | 2018-02-22 | 2019-08-28 | Univ Cranfield | Fluid sensor |
| JP2023090361A (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 水分量測定装置及び水分量測定方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107894A (ja) * | 1975-03-19 | 1976-09-24 | Hitachi Ltd | Tsutsujohakuyozetsuenzaino maikurohanyorukenshutsuhoho |
| JPS5639447A (en) * | 1979-09-08 | 1981-04-15 | Shinichi Sasaki | Device for measuring water content in sheet material |
| JPS5987346A (ja) * | 1982-11-11 | 1984-05-19 | Inoue Japax Res Inc | 水分検出装置 |
| JPS62169041A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-07-25 | Daipoole:Kk | 平面材料の物性測定装置 |
| JPS62238447A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Daipoole:Kk | マイクロ波空洞共振器による平面状材料の水量と坪量の測定方法 |
| JPH02272349A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Nippon Tokushu Keisokki Seisakusho:Kk | マイクロ波による坪量水分測定装置 |
-
1989
- 1989-08-15 JP JP21043389A patent/JPH0373832A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2023090361A (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 水分量測定装置及び水分量測定方法 |
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