JPH0618287Y2 - 材料の異方性測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ産業上の利用分野 本考案は高周波を利用した材料の異方性測定装置に関
し、特に長く連続した材料に対して連続的に測定を行う
に適した装置を提供するものであるが、装置は分離され
た試料の個別測定にも使えるものである。

ロ従来の技術 シート状或は線状の材料で、材料を構成している繊維或
は分子が一方向に揃うと、材料の機械的および物理的特
性に異方性が現れる。この異方性は材料の伸縮率とか強
度が方向によつて異ると云つた不都合な場合もあるが、
反対に繊維或は分子を配向させて引張強度を高めると云
うように意識的に異方性を与える場合もある。何れの場
合にしても、シート状或は線状の材料について、その分
子或は繊維の配向度を検出することは材料の品質管理上
重要なことである。

上述した異方性測定方法として従来用いられてきた方法
は材料から試験片を切取つて引張試験を行うと云う方法
であつたから、破壊試験であり、結果が判明するのに時
間がかゝるもので、製品の最終検査には役立つても、製
造過程にあるシート等の連続的な品質監視等には利用で
きない方法であつた。

材料の分子或は構成繊維の配向は材料の誘電率或は誘電
損失の異方性としても現われるので、高周波を利用して
異方性を測定する方法が本件出願人によつて提案され
た。この方法は空胴共振器にスリットを設けて試料を挿
入し、試料を回転させたときの空胴共振器の共振周波数
或は空胴共振器のＱ値の変化を測定するものである。こ
の方法は材料から色々な方向に試験片を切出して引張試
験を行う方法に比し大へん短時間で結果が得られるが、
空胴共振器と試料を相対的に回転させる必要があるた
め、シート状材料の連続的製造工程の中間段階での測定
に用いる場合等には機械的な精度に困難がある。即ち連
続したシート状材料が空胴共振器を横断して通過するよ
うにするため、空胴共振器は上下に２分されるが、シー
トの方を回転させることができないから空胴共振器の方
を回転させなければならない。所が空胴共振器は上下に
２分されているので、それを一体的に回転させるための
機械が大へん複雑で大掛りなものとなりさらに振動の影
響を非常に受け易く、精度の高い測定が得られていない
のが現状である。

ハ考案が解決しようとする問題点 本考案は空胴共振器を用いる材料の異方性測定装置で連
続した材料について連続的に異方性を測定する場合の上
記した問題を解決することを主たる目的としているが、
本考案は一般の異方性測定においてもきわめて簡単な構
造と測定の迅速性を提供するものである。

ニ問題点解決のための手段 断面が正方形の空胴共振器を用い、空胴共振器を励振す
る電気振動を、空胴共振器に対して電気振動の方向が互
に直交するように２方向から入力するようにし、空胴共
振器内のこの２方向の電気振動を各別に検出して、夫々
の方向について共振周波数のずれ、空胴共振器のＱ或い
はマイクロ波の透過量の差を測定するようにした。

ホ作用 第２図は空胴共振器の断面を示す。空胴共振器の断面が
正方形で図のように共振器断面が９０°回転させたとき
も丁度重なるような形であるときは、図でｘ方向の電気
振動もｙ方向の電気振動も同じ共振周波数を示す。本考
案は空胴共振器の中にこのような直交２方向の電気振動
の定在波を形成し、空胴共振器を横断して図の紙面に平
行に試料をセツトする。そうすると試料は直交２方向の
電気振動を受けるから、試料を９０°回転させなくて
も、直交２方向の誘電率、誘電損失或いはマイクロ波透
過量の差異を検出することができる。

ヘ実施例 第１図は本考案の一実施例を示す。１は正方形断面の空
胴共振器で、長さの中央で空胴を横断するスリツト２に
よつて上下に分かれており、夫々はフレーム３に固定さ
れて一体化されている。４は被測定試料の帯状材でスリ
ツト２を通って矢印方向に移送されている。空胴共振器
の両端には夫々同軸導波管変換器５，６が接続され、同
軸導波管変換器５の隣接２側面には互に直交する方向に
アンテナ７，８が挿入されている。これらのアンテナに
は発振器９の出力がマジツクＴ１０で２分割され、同軸
ケーブルを介して供給されており、この高周波によつて
空胴共振器１内には電界が直交する二つの共振状態の定
在波が形成され、スリツト２はこの電界の定在波の丁度
腹の所に位置するようになつている。アンテナ７，８に
供給される高周波の位相関係は任意である。下側の同軸
導波管変換器６にはアンテナ７，８と同じ方向で二つの
受信用アンテナ１１，１２が挿入されており、ｘ方向ｙ
方向の電気振動を別々に受信するようになつている。ア
ンテナ１１，１２は夫々同軸ケーブルで検波回路１３，
１４に接続されており、検波回路１３，１４の出力電圧
は差動マンプ１５に入力されるようになつている。差動
アンプ１５の２入力のうち検波回路１３の出力は摺動抵
抗１６で減衰率が調節できるようにしてある。この構成
でスリツト２に標準の試料を挿入して差動アンプ１５の
出力側に接続された検流計１７の振れが０になるように
摺動抵抗を調節しておいて、被測定試料をスリツトに通
すと、検流計１７の針の正，負方向への振れによつて被
測定材料の配向性が基準より過剰か不足かが直ちに読取
れる。また差動アンプ１５の出力を連続的に記録するよ
うにしてもよい。

次に、周波数を掃引することにより得られた共振周波数
値、Ｑ値、誘電率値或いは誘電損失値などから材料の異
方性を求める場合の一実施例を示す。第３図に示すよう
に、第１図の発振器９を掃引型のものに、マジツクＴ１
０を方向性給合器１８に変え、また演算部１９を設けて
これに受信アンテナ（１１及び１２）を経て検波した信
号と発振器９からの周波数値を入力しておく。

発振アンテナ（７及び８）から例えばノコギリ刃型に直
線偏波を周波数を掃引しながら発振する。受信アンテナ
（１１及び１２）に受信された信号は検波され、その値
が演算部１９に入力されるので、演算部では入力された
各値からまず共振周波数値とＱ値を計算し、次にかかる
値から誘電率値と誘電損失値を求める。これら２方向の
共振周波数値、Ｑ値、誘電率値、誘電損失値などの比或
いは差により材料の異方性が求めるものである。

上述実施例で２方向の電気振動の位相は任意であるが、
受信アンテナでは直交する方向の電気振動も幾分か受信
されるので試料のわずかな配向性を高感度で検出したい
ようなときには位相差を９０°にする方がよい。このよ
うにすると、一方向の電界が最大のとき他方向の電界は
０であるから、検波側で２方向の電気振動が干渉するの
が防がれる。励振高周波の位相の調整はマジツクＴから
アンテナまでの同軸ケーブルの長さを両方で異らせれば
よい。

上述実施例では２方向の電気振動を同時に空胴共振器に
印加しているが、２方向の電気振動は機械的或は電気的
に切換え手段で交互に空胴共振器に印加するようにして
もよい。

ト効果 本考案装置は上述したような構成で空胴共振器に対して
試料を回転させる必要がないので、機構的に大変簡単で
しかも連続的に移送されている帯状連続体の異方性の連
続的測定と云うようなことも簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の斜視図、第２図は空胴共振
器内の電界の方向を説明する断面図である。第３図は、
本考案の他の一実施例を示す斜視図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】断面正方形の空胴共振器を横断するスリッ
   トを設け、このスリットに試料を挿入するようにし、こ
   の空胴共振器に電界が空胴共振器の２側面と平行で互に
   直交する２方向の電気振動を与えて空胴共振器を励振す
   るようにし、空胴共振器内の上記２方向の電気振動を各
   別に検出する手段を設けて、空胴共振器における上記２
   方向の電気振動に対する共振周波数或いはマイクロ波の
   透過量を検出し、これらの検出データを比較するように
   した材料の異方性測定装置。