JPH0583860B2

JPH0583860B2 -

Info

Publication number: JPH0583860B2
Application number: JP63190550A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujita; Seichi Okamura
Original assignee: Kawasaki Kiko Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Kiko Co Ltd
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1993-11-29
Also published as: JPH0240543A

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
たマイクロ波発信器とマイクロ波検出ダイオード
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つて
電圧として検出し（以下、基準電圧V0と称す
る）、これを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v0）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（v0）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
る高次周波数波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、36GHzな
ど）のマイクロ波の混入割合が変化するが、波長
によつ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つて来るので、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つてしま
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
よるマイクロ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イ比（１サイクルタイム
に占めるON時間の割合）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。

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イ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
からなる試料載置台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１
１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１
１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はメモリー部や
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200vの交流電源に整流回路を介して定電圧
電源回路１３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ツチング回路１
６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ユーム１９としている。

そして、前記スイツチング回路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ツチング回路
１６でパルス間隔調整回路１５からのパルスによ
つてトリガされ、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0vをとり、その周波
数はパルス発生回路１４により一定（40Hz）に定
まつている。また、矩形波のデユーテイ比（１サ
イクルタイムに占めるON時間の割合）は通常80
％程度で使用するが、これは前記のボリユーム１
９を調整することにより変更が可能である。

スイツチング回路１６からはこのように形成さ
れた矩形波電圧の電力が発振回路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9.4GHzのマイクロ波を発振し、低レ
ベル時には発振を停止する。したがつて、矩形波
電圧のデユーテイ比を調整すると単位時間（前記
矩形波電圧のパルス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
は進行波となつて伝播路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
量に略字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
の干渉などによつ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には平滑後の電圧が
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に平滑後の電圧、すなわち、基準電圧（V0）
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
モリー部にはあらかじめ設定した減衰量・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（V1）とこのときのロードセル１２から検
出値を検出値処理部１１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
（v0）を試料重量を算出し、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（V1）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
圧のデユーテイ比によつて定まる。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。

したがつて、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による減衰量の関係から受
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
のボリユーム１９を調整して、矩形波電圧のデユ
ーテイ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つても良い。

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量を、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。

発信マイクロ波エネルギー量の調整を定電圧で
行うので、受信マイクロ波エネルギー量におい
て、高次周波数波の混入割合が変化することによ
る変動が少なく、測定結果に誤差を生じることが
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……試料載置台、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……スイツチング回路、１
７……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ユーム。

Claims

【特許請求の範囲】

１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、そのデユー
テイ比（１サイクルタイムに占めるON時間の割
合）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。