JPH06288905A - 水分計 - Google Patents
水分計Info
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- JPH06288905A JPH06288905A JP5098898A JP9889893A JPH06288905A JP H06288905 A JPH06288905 A JP H06288905A JP 5098898 A JP5098898 A JP 5098898A JP 9889893 A JP9889893 A JP 9889893A JP H06288905 A JPH06288905 A JP H06288905A
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- wavelength
- moisture
- signal
- measured
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Abstract
(57)【要約】
【目的】測定対象の材質等の変化によらず正しい水分測
定を行う。 【構成】光源１の光は投光用ンズ２で被測定対象３に投
射され、透過光または反射光は集光レンズ４により回転
セクタ５に設けられた水分坪量の影響のない比較波長λ
１、測定波長λ２、坪量用の比較波長λ３をもつフィル
タ５１、５２を介し検出素子６に入射され、この出力信
号は増幅器７で増幅され、信号分離・整流器８で各波長
に対応した信号Ｒ１、Ｓ、Ｒ２に同期信号発生器９で分
離、取り出され、演算器１０で所定の演算式 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ）、またはｆ（ｘ）g(y) の水分率演算がなされる。
定を行う。 【構成】光源１の光は投光用ンズ２で被測定対象３に投
射され、透過光または反射光は集光レンズ４により回転
セクタ５に設けられた水分坪量の影響のない比較波長λ
１、測定波長λ２、坪量用の比較波長λ３をもつフィル
タ５１、５２を介し検出素子６に入射され、この出力信
号は増幅器７で増幅され、信号分離・整流器８で各波長
に対応した信号Ｒ１、Ｓ、Ｒ２に同期信号発生器９で分
離、取り出され、演算器１０で所定の演算式 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ）、またはｆ（ｘ）g(y) の水分率演算がなされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、赤外線を利用して被
測定対象の水分率を測定する水分計に関するものであ
る。
測定対象の水分率を測定する水分計に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤外線を利用して被測定対象の水
分率を測定するには、水分の吸収波長帯における被測定
対象からの反射光ないし透過光の測定信号と、水分の非
吸収波長帯における反射光ないし透過光の１または２の
比較信号との比率信号から被測定対象の水分率を求める
２色または３色赤外線水分計が知られている。しかしな
がら、このような２色または３色方式のみでは、たば
こ、海苔、お茶、澱粉、ミルク、鉱石、砂利、鋳物砂、
石炭、コークス、紙、木材チップ等の被測定対象物の材
質等が変化すると出力特性が変化してしまうことが知ら
れている。
分率を測定するには、水分の吸収波長帯における被測定
対象からの反射光ないし透過光の測定信号と、水分の非
吸収波長帯における反射光ないし透過光の１または２の
比較信号との比率信号から被測定対象の水分率を求める
２色または３色赤外線水分計が知られている。しかしな
がら、このような２色または３色方式のみでは、たば
こ、海苔、お茶、澱粉、ミルク、鉱石、砂利、鋳物砂、
石炭、コークス、紙、木材チップ等の被測定対象物の材
質等が変化すると出力特性が変化してしまうことが知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この原因の１つとし
て、材質等が変化するため、分光特性が変化し、出力特
性が変化するためであると考えられ、この影響を取り除
くため、出願人は特公昭６１−６１６２３号公報で補正
方式を提案しているが、材質等の補正には十分ではなか
った。
て、材質等が変化するため、分光特性が変化し、出力特
性が変化するためであると考えられ、この影響を取り除
くため、出願人は特公昭６１−６１６２３号公報で補正
方式を提案しているが、材質等の補正には十分ではなか
った。
【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、被測
定対象の材質等の変化の影響を受けない水分計を提供す
ることである。
定対象の材質等の変化の影響を受けない水分計を提供す
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、水分の吸収
波長帯に測定波長帯を設け、この波長帯における被測定
対象からの透過光ないし反射光を第１の信号Ｓとし、水
分の吸収波長帯以外の水分および材質の影響を受けない
第２の波長および材質の影響を受ける第３の波長の２つ
の波長帯を設け、この波長帯における被測定対象からの
透過光ないし反射光を第２の信号Ｒ１および第３の信号
Ｒ２とし、これらの信号を互いに異なる関数ｆと関数ｇ
を用いて下記の演算により被測定対象の水分率Ｍを測定
するようにした水分計である。
波長帯に測定波長帯を設け、この波長帯における被測定
対象からの透過光ないし反射光を第１の信号Ｓとし、水
分の吸収波長帯以外の水分および材質の影響を受けない
第２の波長および材質の影響を受ける第３の波長の２つ
の波長帯を設け、この波長帯における被測定対象からの
透過光ないし反射光を第２の信号Ｒ１および第３の信号
Ｒ２とし、これらの信号を互いに異なる関数ｆと関数ｇ
を用いて下記の演算により被測定対象の水分率Ｍを測定
するようにした水分計である。
【０００６】 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ）、または ｆ（ｘ）g(y) （ここで、ｘ＝Ｓ／Ｒ１、Ｓ／Ｒ２、又は、Ｓ／（ａＲ
１＋ｂＲ２）、［ａ，ｂは定数］、ｙ＝Ｒ２／Ｒ１、又
は、Ｒ１／Ｒ２である。）
１＋ｂＲ２）、［ａ，ｂは定数］、ｙ＝Ｒ２／Ｒ１、又
は、Ｒ１／Ｒ２である。）
【０００７】
【実施例】被測定対象物が一定の物であるとし、水分の
吸収波長帯の第１の波長の他に、水分および材質等の影
響を受けない第２の波長、および材質等の影響を受ける
第３の波長の波長帯における第２、第３の信号の比は、
材質等に関連する。従って、この第２、第３の信号の比
率を用いて、材質に関連する信号を得て、さらに出力信
号の補正をすることによって、材質等が変化しても正し
い水分値を得ることができる。
吸収波長帯の第１の波長の他に、水分および材質等の影
響を受けない第２の波長、および材質等の影響を受ける
第３の波長の波長帯における第２、第３の信号の比は、
材質等に関連する。従って、この第２、第３の信号の比
率を用いて、材質に関連する信号を得て、さらに出力信
号の補正をすることによって、材質等が変化しても正し
い水分値を得ることができる。
【０００８】つまり、図１を参照して、水分の吸収波長
帯の第１の波長λ２における被測定対象からの透過光な
いし反射光の第１の信号Ｓと、水分の吸収波長帯の両側
の水分および材質等の影響を受けない第２の波長λ１お
よび材質等の影響を受ける第３の波長λ３の比較波長帯
における被測定対象からの透過光ないし反射光の第２、
第３の信号Ｒ１、Ｒ２を求め、第１、第２、第３の信号
Ｓ、Ｒ１、Ｒ２の比率信号Ｓ／Ｒ１、Ｓ／Ｒ２、又は、
Ｓ／（ａＲ１＋ｂＲ２）［ａ，ｂは定数］を求め、この
水分に関連する比率信号の関数ｆを、第２、第３の信号
Ｒ１、Ｒ２の材質等に関連する比率信号Ｒ１／Ｒ２、又
はＲ２／Ｒ１の関数ｇにて補正するようにすればよい。
つまり、一般には、水分率Ｍは、 Ｍ＝Ｈ（Ｓ、Ｒ１、Ｒ２） （１） で求まり（関数Ｈはマトリックス等の多変数関数）、具
体的には、被補正関数をｆ（Ｓ、Ｒ１、Ｒ２）、この関
数ｆと異なる補正関数をｇ（Ｒ１、Ｒ２）とすれば、水
分率Ｍは、 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ） （２） 又は、ベキ関数である Ｍ＝ｆ（ｘ）g(y) （３） 等で求まる。互いに異なる関数ｆおよび関数ｇをあらか
じめ実験等で求めて上記演算を行うことにより、材質等
の変化による補正が行なわれ、材質等によらず常に正し
い水分測定が可能となる。ここで、ｘ＝Ｓ／Ｒ１、Ｓ／
Ｒ２、又は、Ｓ／（ａＲ１＋ｂＲ２）、［ａ，ｂは定
数］、ｙ＝Ｒ２／Ｒ１、又は、Ｒ１／Ｒ２である。そし
て、この互いに異なる関数ｆ，関数ｇは、それぞれ多項
式の関数、指数関数、対数関数等いずれでもよい。
帯の第１の波長λ２における被測定対象からの透過光な
いし反射光の第１の信号Ｓと、水分の吸収波長帯の両側
の水分および材質等の影響を受けない第２の波長λ１お
よび材質等の影響を受ける第３の波長λ３の比較波長帯
における被測定対象からの透過光ないし反射光の第２、
第３の信号Ｒ１、Ｒ２を求め、第１、第２、第３の信号
Ｓ、Ｒ１、Ｒ２の比率信号Ｓ／Ｒ１、Ｓ／Ｒ２、又は、
Ｓ／（ａＲ１＋ｂＲ２）［ａ，ｂは定数］を求め、この
水分に関連する比率信号の関数ｆを、第２、第３の信号
Ｒ１、Ｒ２の材質等に関連する比率信号Ｒ１／Ｒ２、又
はＲ２／Ｒ１の関数ｇにて補正するようにすればよい。
つまり、一般には、水分率Ｍは、 Ｍ＝Ｈ（Ｓ、Ｒ１、Ｒ２） （１） で求まり（関数Ｈはマトリックス等の多変数関数）、具
体的には、被補正関数をｆ（Ｓ、Ｒ１、Ｒ２）、この関
数ｆと異なる補正関数をｇ（Ｒ１、Ｒ２）とすれば、水
分率Ｍは、 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ） （２） 又は、ベキ関数である Ｍ＝ｆ（ｘ）g(y) （３） 等で求まる。互いに異なる関数ｆおよび関数ｇをあらか
じめ実験等で求めて上記演算を行うことにより、材質等
の変化による補正が行なわれ、材質等によらず常に正し
い水分測定が可能となる。ここで、ｘ＝Ｓ／Ｒ１、Ｓ／
Ｒ２、又は、Ｓ／（ａＲ１＋ｂＲ２）、［ａ，ｂは定
数］、ｙ＝Ｒ２／Ｒ１、又は、Ｒ１／Ｒ２である。そし
て、この互いに異なる関数ｆ，関数ｇは、それぞれ多項
式の関数、指数関数、対数関数等いずれでもよい。
【０００９】通常の２色、３色水分計では、標準偏差誤
差σが約±１．５％あったのに対し、本願発明の、
（３）式のベキ関数では、標準偏差誤差σが約±０．５
％、（２）式の多項式の関数、指数関数等を用いたもの
では、標準偏差誤差σが約±０．１５％となり、約３〜
１０倍改善された。
差σが約±１．５％あったのに対し、本願発明の、
（３）式のベキ関数では、標準偏差誤差σが約±０．５
％、（２）式の多項式の関数、指数関数等を用いたもの
では、標準偏差誤差σが約±０．１５％となり、約３〜
１０倍改善された。
【００１０】つまり、図２から図５で示すように、図
２、図３で示す従来の２色、３色水分計の出力、図４の
特公昭６１−６１６２３号の補正された３色水分計の出
力に対し、図５で示す本願発明の上記（１）、（２）又
は（３）式を用いた出力は、材質等の影響が軽減され誤
差のきわめて少い出力信号となる。なお、各図中のさま
ざまな符号は材質等の異なるものについての水分率に対
する出力値を示す。このようにして、図１の矢印で示す
方向に材質たとえば紙の坪量等が増加して水分信号Ｓが
変化したとしても、図５で示す通り、目的とする水分率
は、この材質等の変動にかかわらず、補正されて常に高
精度に測定することができる。
２、図３で示す従来の２色、３色水分計の出力、図４の
特公昭６１−６１６２３号の補正された３色水分計の出
力に対し、図５で示す本願発明の上記（１）、（２）又
は（３）式を用いた出力は、材質等の影響が軽減され誤
差のきわめて少い出力信号となる。なお、各図中のさま
ざまな符号は材質等の異なるものについての水分率に対
する出力値を示す。このようにして、図１の矢印で示す
方向に材質たとえば紙の坪量等が増加して水分信号Ｓが
変化したとしても、図５で示す通り、目的とする水分率
は、この材質等の変動にかかわらず、補正されて常に高
精度に測定することができる。
【００１１】ところで、水分率Ｍは、水分量Ｗと水分が
除かれた絶乾重量Ｄを用いて、 Ｍ＝Ｗ／（Ｗ＋Ｄ） （４） で与えられ、含水率は、被測定物の水の吸着率、着水
率、粒度等の化学的性質・物理的性質、あるいはその重
量等の材質によって変化する。この材質は所定の分光特
性をもち、前述の波長λ３についての信号Ｒ２に主とし
て関連する。つまり、関数ｆは水を代表し、関数ｇは材
料の物性を代表し、関数ｆと関数ｇとは互いに異なる別
の関数形をとることになる。なお、両関数は、まれには
概略同一関数となることもあり、これを排除するもので
はない。
除かれた絶乾重量Ｄを用いて、 Ｍ＝Ｗ／（Ｗ＋Ｄ） （４） で与えられ、含水率は、被測定物の水の吸着率、着水
率、粒度等の化学的性質・物理的性質、あるいはその重
量等の材質によって変化する。この材質は所定の分光特
性をもち、前述の波長λ３についての信号Ｒ２に主とし
て関連する。つまり、関数ｆは水を代表し、関数ｇは材
料の物性を代表し、関数ｆと関数ｇとは互いに異なる別
の関数形をとることになる。なお、両関数は、まれには
概略同一関数となることもあり、これを排除するもので
はない。
【００１２】図６は、この発明を透過式の赤外線水分計
に適用した一実施例を示す構成説明図である。１は投光
用の光源で、この光源１の光は投光用レンズ２より被測
定対象３に投射され、その透過光または反射光は集光レ
ンズ４により回転セクタ５に設けられたそれぞれ上記透
過波長λ１、λ２、λ３、をもつフィルタ５１、５２、
５３を介してＰｂＳ、サーミスタボロメータ、ＩｎＧａ
Ａｓ等よりなる検出素子６に入射される。この検出素子
６の検出信号は増幅器７により増幅され、信号分離・整
流器８において、回転セクタ５のフィルタ５１、５２、
５３の上記波長λ１、λ２、λ３、に対応する信号Ｒ
１、Ｓ、Ｒ２を回転セクタ５に設けられた同期信号発生
器９の同期信号により分離し、整流して取り出す。この
信号Ｒ１、Ｓ、Ｒ２は、マイクロコンピュータのような
演算手段１０により、（１）、（２）式あるいは（３）
式の演算を行い、出力端子１１より水分または材質等に
関連する信号を取り出すことができる。つまり、上記
（１）式から（３）式による水分信号Ｍの他に、ｆ，ｇ
の信号を取り出し、各種品質等の測定に使用することが
できる。
に適用した一実施例を示す構成説明図である。１は投光
用の光源で、この光源１の光は投光用レンズ２より被測
定対象３に投射され、その透過光または反射光は集光レ
ンズ４により回転セクタ５に設けられたそれぞれ上記透
過波長λ１、λ２、λ３、をもつフィルタ５１、５２、
５３を介してＰｂＳ、サーミスタボロメータ、ＩｎＧａ
Ａｓ等よりなる検出素子６に入射される。この検出素子
６の検出信号は増幅器７により増幅され、信号分離・整
流器８において、回転セクタ５のフィルタ５１、５２、
５３の上記波長λ１、λ２、λ３、に対応する信号Ｒ
１、Ｓ、Ｒ２を回転セクタ５に設けられた同期信号発生
器９の同期信号により分離し、整流して取り出す。この
信号Ｒ１、Ｓ、Ｒ２は、マイクロコンピュータのような
演算手段１０により、（１）、（２）式あるいは（３）
式の演算を行い、出力端子１１より水分または材質等に
関連する信号を取り出すことができる。つまり、上記
（１）式から（３）式による水分信号Ｍの他に、ｆ，ｇ
の信号を取り出し、各種品質等の測定に使用することが
できる。
【００１３】図７は反射式の赤外線水分計の一実施例を
示し図３と同一符号は同一構成要素を示し、光源１の光
が集光レンズ２により回転セクタ５のフィルタ５１、５
２、５３を透過してミラーＭ１により波長λ１、λ２、
λ３の光が被測定対象３に投光され、反射光が凹面鏡Ｍ
２により検出素子６に入射される。この検出素子６の出
力信号は増幅器７により増幅され、信号分離・整流器８
より信号Ｒ１、Ｓ、Ｒ２が取り出され、演算手段１０に
より（１）式あるいは（３）式の演算を行い、出力端子
１１より水分信号等Ｍ、ｆ、ｇを取り出すことができ
る。
示し図３と同一符号は同一構成要素を示し、光源１の光
が集光レンズ２により回転セクタ５のフィルタ５１、５
２、５３を透過してミラーＭ１により波長λ１、λ２、
λ３の光が被測定対象３に投光され、反射光が凹面鏡Ｍ
２により検出素子６に入射される。この検出素子６の出
力信号は増幅器７により増幅され、信号分離・整流器８
より信号Ｒ１、Ｓ、Ｒ２が取り出され、演算手段１０に
より（１）式あるいは（３）式の演算を行い、出力端子
１１より水分信号等Ｍ、ｆ、ｇを取り出すことができ
る。
【００１４】なお、関数ｇは、被測定対象の材質等に対
応する情報を含むので、紙では坪量、地合、石炭では産
地、粉体では粒度等の物性値等の品質等も把握できる。
応する情報を含むので、紙では坪量、地合、石炭では産
地、粉体では粒度等の物性値等の品質等も把握できる。
【００１５】また、上記の例では、３種の波長を用いた
が、各種成分等に対応したそれ以上の多数の波長λｉを
用いて検出信号Ｒｉを得てその情報を取り出すとととも
に、この信号ＲｉないしＲｉ／Ｒ１等を、関数ｆや関数
ｇの変数に更に用いることにより、よりいっそう高精
度、多角的な測定が可能となる。
が、各種成分等に対応したそれ以上の多数の波長λｉを
用いて検出信号Ｒｉを得てその情報を取り出すとととも
に、この信号ＲｉないしＲｉ／Ｒ１等を、関数ｆや関数
ｇの変数に更に用いることにより、よりいっそう高精
度、多角的な測定が可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明は、水分の
吸収波長帯における第１の信号と、水分の吸収波長帯以
外の水分および材質の影響を受けない第２の波長および
材質の影響を受ける第３の波長の２つの波長帯を設け水
分の吸収波長帯の両側の波長帯における第２、第３の信
号を用いて、関数演算を行い、被測定対象の水分率を測
定するようにした水分計である。
吸収波長帯における第１の信号と、水分の吸収波長帯以
外の水分および材質の影響を受けない第２の波長および
材質の影響を受ける第３の波長の２つの波長帯を設け水
分の吸収波長帯の両側の波長帯における第２、第３の信
号を用いて、関数演算を行い、被測定対象の水分率を測
定するようにした水分計である。
【００１７】従って、紙等の被測定対象の坪量等の材質
が変化したとしても、従来よりも１０倍程度も高精度の
正しい水分測定信号が常に得られ、紙の品種毎に補正を
する必要は全くなく、大幅な工数低減が図れる。また坪
量等の材質に関する信号も得られるので、これを利用し
て、多品種少量生産工程において、完全に近い自動化が
図れ、常に高品質の製品が生産でき、実用的効果はきわ
めて大きい。
が変化したとしても、従来よりも１０倍程度も高精度の
正しい水分測定信号が常に得られ、紙の品種毎に補正を
する必要は全くなく、大幅な工数低減が図れる。また坪
量等の材質に関する信号も得られるので、これを利用し
て、多品種少量生産工程において、完全に近い自動化が
図れ、常に高品質の製品が生産でき、実用的効果はきわ
めて大きい。
【図１】この発明に係る波長と出力の関係を示す説明図
である。
である。
【図２】従来例の水分率と出力の関係図である。
【図３】従来例の水分率と出力の関係図である。
【図４】従来例の水分率と出力の関係図である。
【図５】この発明に係る水分率と出力の関係図である。
【図６】この発明一実施例を示す構成説明図である。
【図７】この発明一実施例を示す構成説明図である。
１ 光源 ３ 被測定対象 ５ 回転セクタ ５１、５２、５３ フィルタ ６ 検出素子 ７ 増幅器 ８ 信号・分離整流器 ９ 同期信号発生器 １０ 演算手段
フロントページの続き (72)発明者 林 環 東京都板橋区熊野町32番８号 株式会社チ ノー内
Claims (1)
- 【請求項１】水分の吸収波長帯に測定波長帯を設け、こ
の波長帯における被測定対象からの透過光ないし反射光
を第１の信号Ｓとし、水分の吸収波長帯以外の水分およ
び材質の影響を受けない第２の波長および材質の影響を
受ける第３の波長の２つの波長帯を設け、この波長帯に
おける被測定対象からの透過光ないし反射光を第２の信
号Ｒ１および第３の信号Ｒ２とし、これらの信号を互い
に異なる関数ｆと関数ｇを用いて下記の演算により被測
定対象の水分率Ｍを測定することを特徴とする水分計。 Ｍ＝ｆ（ｘ）・ｇ（ｙ）、または ｆ（ｘ）g(y) （ここで、ｘ＝Ｓ／Ｒ１、Ｓ／Ｒ２、又は、Ｓ／（ａＲ
１＋ｂＲ２）、［ａ，ｂは定数］、ｙ＝Ｒ２／Ｒ１、又
は、Ｒ１／Ｒ２である。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098898A JPH06288905A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 水分計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098898A JPH06288905A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 水分計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288905A true JPH06288905A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=14231956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5098898A Pending JPH06288905A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 水分計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06288905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2414817A4 (en) * | 2009-03-30 | 2018-01-24 | Honeywell Asca, Inc. | Spectroscopy having correction for broadband distortion for analyzing multi-component samples |
-
1993
- 1993-04-01 JP JP5098898A patent/JPH06288905A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2414817A4 (en) * | 2009-03-30 | 2018-01-24 | Honeywell Asca, Inc. | Spectroscopy having correction for broadband distortion for analyzing multi-component samples |
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