JPH0648244B2 - 坪量の影響を低減した赤外線水分計 - Google Patents
坪量の影響を低減した赤外線水分計Info
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- JPH0648244B2 JPH0648244B2 JP26896488A JP26896488A JPH0648244B2 JP H0648244 B2 JPH0648244 B2 JP H0648244B2 JP 26896488 A JP26896488 A JP 26896488A JP 26896488 A JP26896488 A JP 26896488A JP H0648244 B2 JPH0648244 B2 JP H0648244B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
- G01N21/3559—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content in sheets, e.g. in paper
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、紙に含まれる水分量を赤外線の吸収を利用し
て測定する赤外線水分計に関し、更に詳しくは水分に感
度を持つ波長の赤外線と、セルロースに感度を持つ赤外
線と、水分、セルロースのいずれにも感度を持たない波
長の赤外線とを紙に照射し、これら赤外線による検出出
力を用いて演算を行い坪量の影響を低減した赤外線水分
計に関する。
て測定する赤外線水分計に関し、更に詳しくは水分に感
度を持つ波長の赤外線と、セルロースに感度を持つ赤外
線と、水分、セルロースのいずれにも感度を持たない波
長の赤外線とを紙に照射し、これら赤外線による検出出
力を用いて演算を行い坪量の影響を低減した赤外線水分
計に関する。
<従来の技術> 赤外線水分計では紙中に含まれる水分によって吸収を受
ける波長1.94μmの光(M光)と水分によって吸収
を受けない波長1.8μmの光(R光)とを紙に当て紙
を透過したM光の測定光出力VMとR光の参照光出力Vr
との比、 Vr/VMをとって紙の水分量に関する信号を得ている。
ける波長1.94μmの光(M光)と水分によって吸収
を受けない波長1.8μmの光(R光)とを紙に当て紙
を透過したM光の測定光出力VMとR光の参照光出力Vr
との比、 Vr/VMをとって紙の水分量に関する信号を得ている。
オンライン測定では、紙の原料パルプの種類、坪量によ
って水分量と水分計出力との関係が微妙に変化するた
め、前もって準備したサンプル紙を使って検量線を作り
これをコンピュータに入力し、抄紙する紙の種類、坪量
に最も近い特性の検量線を選択してこれを使って水分量
を求めている。
って水分量と水分計出力との関係が微妙に変化するた
め、前もって準備したサンプル紙を使って検量線を作り
これをコンピュータに入力し、抄紙する紙の種類、坪量
に最も近い特性の検量線を選択してこれを使って水分量
を求めている。
しかしながらコンピュータに入力できる検量線の数には
限りがあり(例えば8本)、すべての測定対象をカバー
することはできない。従来装置では同じ種類の原料パル
プを使った紙でも坪量が異なると検量線のずれが大きか
った。第4図は従来装置において3種のサンプル紙を使
って得た検量線を示す。図中、縦軸はK・(Vr/VM)
で与えられる水分計出力を表わし(但し、K:定数)、
横軸は紙に含まれる水分量(g/m2)を表わす。C1
は坪量が小さいときの検量線、C2は坪量が中位のとき
の検量線、C3は坪量が大きいときの検量線である。
限りがあり(例えば8本)、すべての測定対象をカバー
することはできない。従来装置では同じ種類の原料パル
プを使った紙でも坪量が異なると検量線のずれが大きか
った。第4図は従来装置において3種のサンプル紙を使
って得た検量線を示す。図中、縦軸はK・(Vr/VM)
で与えられる水分計出力を表わし(但し、K:定数)、
横軸は紙に含まれる水分量(g/m2)を表わす。C1
は坪量が小さいときの検量線、C2は坪量が中位のとき
の検量線、C3は坪量が大きいときの検量線である。
例えば、水分量が25g/m2のときの水分計の出力は
検量線C1の場合が最も小さく、検量線C3の場合が最
も大きい。同じ水分量でも検量線C3の方が出力が大き
くなるのは、坪量が大きいと紙に含まれるセルロース量
が多くなり、統計的に光が紙中で反射・散乱される回数
が増え、光路長が実質的に長くなり、M光は水分による
吸収をより多く受け測定光出力VMの値が小さくなるた
めと考えられる。
検量線C1の場合が最も小さく、検量線C3の場合が最
も大きい。同じ水分量でも検量線C3の方が出力が大き
くなるのは、坪量が大きいと紙に含まれるセルロース量
が多くなり、統計的に光が紙中で反射・散乱される回数
が増え、光路長が実質的に長くなり、M光は水分による
吸収をより多く受け測定光出力VMの値が小さくなるた
めと考えられる。
水分量が25g/m2のときの検量線C1の水分計出力
を基準にした場合、検量線C1と検量線C3との間に水
分量に換算して12.4g/m2のずれD1が存在す
る。このずれが大きいと、例えば点線で表わす測定対象
に近い特性を持つものとして選択した検量線C2との間
の誤差d1が大きくなり測定誤差の原因となる。
を基準にした場合、検量線C1と検量線C3との間に水
分量に換算して12.4g/m2のずれD1が存在す
る。このずれが大きいと、例えば点線で表わす測定対象
に近い特性を持つものとして選択した検量線C2との間
の誤差d1が大きくなり測定誤差の原因となる。
<発明が解決しようとする課題> 本発明の解決しようとする技術的課題は、坪量の影響を
軽減し検量線のずれの小さな赤外線水分計を実現するこ
とにある。
軽減し検量線のずれの小さな赤外線水分計を実現するこ
とにある。
<課題を解決するための手段> 本発明の構成は前記赤外線水分計において、 a.セルロースに対する吸収係数が小さく水分に対する
吸収係数の大きな第1の波長域の赤外線と、水分による
吸収係数が小さくセルロースに対する吸収係数の大きな
第2の波長域の赤外線と、水分及びセルロースのいずれ
に対しても吸収係数の小さな第3の波長域の赤外線とを
前記紙に照射する手段と、 b.前記紙で透過・散乱された光から前記第1の波長域
の赤外線と、前記第2の波長域の赤外線と、前記第3の
赤外線とを検出し、これら赤外線の強さに対応した出力
VM, VC, VRを夫々発生する検出手段と、 c.前記検出手段の出力VM, VC, VRが加えられ、 VO=(α・VR+β・VC)/VM (但し、α,β:定数) なる演算を行う演算手段 とを設け、前記VOを水分量の出力として出力するよう
にしたことにある。
吸収係数の大きな第1の波長域の赤外線と、水分による
吸収係数が小さくセルロースに対する吸収係数の大きな
第2の波長域の赤外線と、水分及びセルロースのいずれ
に対しても吸収係数の小さな第3の波長域の赤外線とを
前記紙に照射する手段と、 b.前記紙で透過・散乱された光から前記第1の波長域
の赤外線と、前記第2の波長域の赤外線と、前記第3の
赤外線とを検出し、これら赤外線の強さに対応した出力
VM, VC, VRを夫々発生する検出手段と、 c.前記検出手段の出力VM, VC, VRが加えられ、 VO=(α・VR+β・VC)/VM (但し、α,β:定数) なる演算を行う演算手段 とを設け、前記VOを水分量の出力として出力するよう
にしたことにある。
<作用> 前記の技術手段は次のように作用する。即ち、同じ種類
の原料パルプを使用した紙でも、高坪量になると、紙内
部での反射、散乱によって光路長が実質的に長くなる。
このため、水分によって吸収を受ける前記第1の波長域
の赤外線は、低坪量の場合と比較してより多くの吸収を
受け、検出出力VMは小さくなる。高坪量の紙はセルロー
ス量が多く、前記第2の波長域の赤外線はセルロースに
よって低坪量の場合と比較してより多くの吸収を受け、
検出出力VCは小さくなる。従って、前述の VO=(α・VR+β・VC)/VM の式において、坪量が大きくなって分母のVMが小さく
なっても分子に含まれるVCも小さくなるため、坪量に
よる水分計出力VOの変化は低減される。
の原料パルプを使用した紙でも、高坪量になると、紙内
部での反射、散乱によって光路長が実質的に長くなる。
このため、水分によって吸収を受ける前記第1の波長域
の赤外線は、低坪量の場合と比較してより多くの吸収を
受け、検出出力VMは小さくなる。高坪量の紙はセルロー
ス量が多く、前記第2の波長域の赤外線はセルロースに
よって低坪量の場合と比較してより多くの吸収を受け、
検出出力VCは小さくなる。従って、前述の VO=(α・VR+β・VC)/VM の式において、坪量が大きくなって分母のVMが小さく
なっても分子に含まれるVCも小さくなるため、坪量に
よる水分計出力VOの変化は低減される。
<実施例> 以下図面に従い本発明の実施例を説明する。第1図は本
発明の実施例装置の原理構成図、第2図は水分とセルロ
ースの吸収係数を赤外線の波長の関数として表した特性
図である。先ず、第1図において、1はランプ、2は集
光レンズ、3はフィルタ・ホイールで、この上に特定波
長域の赤外線を選択的に透過させるフィルタ4,5,6
が同心円上に設けられている。このフィルタ・ホイール
の外周には同期信号発生用の4つの切り欠き3a,3
b,3c,3dが設けられている。7はLEDとフォト
トランジスタとをフィルタ・ホイール3の外周部を挟ん
で対向配置させ、切り欠き3a,3b,3c,3dが通
過する毎に同期パルスを発生するフォトインタラプタ、
8はフォトインタラプタ7からの同期パルスに基づき同
期信号を発生する同期信号回路である。
発明の実施例装置の原理構成図、第2図は水分とセルロ
ースの吸収係数を赤外線の波長の関数として表した特性
図である。先ず、第1図において、1はランプ、2は集
光レンズ、3はフィルタ・ホイールで、この上に特定波
長域の赤外線を選択的に透過させるフィルタ4,5,6
が同心円上に設けられている。このフィルタ・ホイール
の外周には同期信号発生用の4つの切り欠き3a,3
b,3c,3dが設けられている。7はLEDとフォト
トランジスタとをフィルタ・ホイール3の外周部を挟ん
で対向配置させ、切り欠き3a,3b,3c,3dが通
過する毎に同期パルスを発生するフォトインタラプタ、
8はフォトインタラプタ7からの同期パルスに基づき同
期信号を発生する同期信号回路である。
9は測定対象である紙、10は受光素子、11は増幅
器、12,13,14はサンプル・ホールド回路で、同
期信号回路からの同期信号によって、受光素子10より
与えられる交流信号を直流信号に変換する。15はこれ
らサンプル・ホールド回路から与えられる信号に演算を
施し水分計出力VOを発生する演算回路である。
器、12,13,14はサンプル・ホールド回路で、同
期信号回路からの同期信号によって、受光素子10より
与えられる交流信号を直流信号に変換する。15はこれ
らサンプル・ホールド回路から与えられる信号に演算を
施し水分計出力VOを発生する演算回路である。
フィルタ4,5,6の分光特性について、第2図の特性
図を参照しながら説明する。本図において、縦軸は吸収
係数を対数目盛で表し、横軸は赤外線の波長を表す。カ
ーブCMは水分に対する吸収係数を、カーブCCはセルロ
ースに対する吸収係数を表す。フィルタ4には、セルロ
ースに対する吸収係数が小さく水分に対する吸収係数の
大きな波長である、1.94μmの赤外線を選択的に透
過させるフィルタが設置され、フィルタ5には、水分に
よる吸収係数が小さくセルロースに対する吸収係数の大
きな波長である、2.1μmの赤外線を選択的に透過さ
せるフィルタが設置され、フィルタ6には、水分及びセ
ルロースのいずれに対しても吸収係数の小さな波長であ
る、1.8μmの赤外線を選択的に透過させるフィルタ
が設置される。
図を参照しながら説明する。本図において、縦軸は吸収
係数を対数目盛で表し、横軸は赤外線の波長を表す。カ
ーブCMは水分に対する吸収係数を、カーブCCはセルロ
ースに対する吸収係数を表す。フィルタ4には、セルロ
ースに対する吸収係数が小さく水分に対する吸収係数の
大きな波長である、1.94μmの赤外線を選択的に透
過させるフィルタが設置され、フィルタ5には、水分に
よる吸収係数が小さくセルロースに対する吸収係数の大
きな波長である、2.1μmの赤外線を選択的に透過さ
せるフィルタが設置され、フィルタ6には、水分及びセ
ルロースのいずれに対しても吸収係数の小さな波長であ
る、1.8μmの赤外線を選択的に透過させるフィルタ
が設置される。
次にこのように構成された本発明実施例装置の動作につ
いて説明を行う。フィルタ・ホイール3の回転によっ
て、フィルタ4を透過した1.94μmの赤外線、フィ
ルタ5を透過した2.1μmの赤外線、フィルタ6を透
過した1.8μmの赤外線が順次、紙9に照射される。
これら3種の席外線に基づく透過・散乱光が受光素子1
0で検出され、1.94μmの赤外線に対する検出出力
VM,2.1μmの赤外線に対する検出出力VC、1.8
μmの赤外線に対する検出出力VRが交流信号の形でサ
ンプル・ホールド回路12,13,14に加えられる。
同期信号回路8からこれら回路に加えられた同期信号に
よって前記交流信号は直流信号に変換され、サンプル・
ホールド回路12から出力VMが、サンプル・ホールド
回路13より出力VCが、サンプル・ホールド回路14
より出力VRが各別に出力される。演算回路15では最
適定数α,βが設定され、 VO=(α・VR+β・VC)/VM なる演算が行われる。この式から分るように、坪量が大
きくなり分母のVMが小さくなっても分子に含まれるVC
が小さくなるため坪量による変化が低減され、出力に水
分測定信号成分と参照光信号成分との比に対応した信号
VOが得られる。この信号は信号処理部に加えられ、予
め入力された検量線を使って水分量が求められる。
いて説明を行う。フィルタ・ホイール3の回転によっ
て、フィルタ4を透過した1.94μmの赤外線、フィ
ルタ5を透過した2.1μmの赤外線、フィルタ6を透
過した1.8μmの赤外線が順次、紙9に照射される。
これら3種の席外線に基づく透過・散乱光が受光素子1
0で検出され、1.94μmの赤外線に対する検出出力
VM,2.1μmの赤外線に対する検出出力VC、1.8
μmの赤外線に対する検出出力VRが交流信号の形でサ
ンプル・ホールド回路12,13,14に加えられる。
同期信号回路8からこれら回路に加えられた同期信号に
よって前記交流信号は直流信号に変換され、サンプル・
ホールド回路12から出力VMが、サンプル・ホールド
回路13より出力VCが、サンプル・ホールド回路14
より出力VRが各別に出力される。演算回路15では最
適定数α,βが設定され、 VO=(α・VR+β・VC)/VM なる演算が行われる。この式から分るように、坪量が大
きくなり分母のVMが小さくなっても分子に含まれるVC
が小さくなるため坪量による変化が低減され、出力に水
分測定信号成分と参照光信号成分との比に対応した信号
VOが得られる。この信号は信号処理部に加えられ、予
め入力された検量線を使って水分量が求められる。
第3図は本発明実施例装置において、従来装置と同じ3
種のサンプル紙を用いて得た検量線を示す。この図で縦
軸は VO=(α・VR+β・VC)/VM で与えられる水分計出力VOを表わし、横軸は紙に含ま
れる水分量(g/m2)を表わす。C1′は坪量が小さ
いサンプル紙の検量線、C2′は坪量の中位のサンプル
紙の検量線、C3′は坪量が大きいサンプル紙の検量線
である。水分量が25g/m2のときの検量線C1′の
水分計出力を基準にして従来装置と比較した場合、検量
線C1′と検量線C3′とのずれD2は水分量に換算し
て8.8g/m2で従来装置の71%に低減されてい
る。
種のサンプル紙を用いて得た検量線を示す。この図で縦
軸は VO=(α・VR+β・VC)/VM で与えられる水分計出力VOを表わし、横軸は紙に含ま
れる水分量(g/m2)を表わす。C1′は坪量が小さ
いサンプル紙の検量線、C2′は坪量の中位のサンプル
紙の検量線、C3′は坪量が大きいサンプル紙の検量線
である。水分量が25g/m2のときの検量線C1′の
水分計出力を基準にして従来装置と比較した場合、検量
線C1′と検量線C3′とのずれD2は水分量に換算し
て8.8g/m2で従来装置の71%に低減されてい
る。
なお本発明実施例装置ではフィルタ・ホイール3によっ
て波長1.94μmの赤外線、波長2.1μmの赤外
線、及び波長1.8μmの赤外線を分離し、これらを紙
9に照射するようにしているが、これに限らず白色光を
紙9に照射し紙で透過・散乱した光から各波長の赤外線
を分離するようにしても良い。
て波長1.94μmの赤外線、波長2.1μmの赤外
線、及び波長1.8μmの赤外線を分離し、これらを紙
9に照射するようにしているが、これに限らず白色光を
紙9に照射し紙で透過・散乱した光から各波長の赤外線
を分離するようにしても良い。
<発明の効果> 本発明によれば、紙の水分量を測定する際、紙の坪量の
影響が低減され、検量線のずれの小さな赤外線水分計が
実現できる。
影響が低減され、検量線のずれの小さな赤外線水分計が
実現できる。
第1図は本発明の実施例装置の原理構成図、第2図は水
分とセルロースの吸収係数を赤外線の波長の関数として
表わした特性図、第3図は本発明の実施例装置で得た検
量線の特性図、第4図は従来装置で得た検量線の特性図
である。 1……ランプ、3……フィルタ・ホイール、4……水分
に対する吸収係数の大きな波長の赤外線を透過させるフ
ィルタ、5……セルロースに対する吸収係数の大きな波
長の赤外線を透過させるフィルタ、6……水分及びセル
ロースのいずれに対しても吸収係数の小さな波長の赤外
線を透過させるフィルタ、8……同期信号回路、9……
紙、10……受光素子、11……増幅器、12,13,
14……サンプル・ホールド回路、15……演算回路
分とセルロースの吸収係数を赤外線の波長の関数として
表わした特性図、第3図は本発明の実施例装置で得た検
量線の特性図、第4図は従来装置で得た検量線の特性図
である。 1……ランプ、3……フィルタ・ホイール、4……水分
に対する吸収係数の大きな波長の赤外線を透過させるフ
ィルタ、5……セルロースに対する吸収係数の大きな波
長の赤外線を透過させるフィルタ、6……水分及びセル
ロースのいずれに対しても吸収係数の小さな波長の赤外
線を透過させるフィルタ、8……同期信号回路、9……
紙、10……受光素子、11……増幅器、12,13,
14……サンプル・ホールド回路、15……演算回路
Claims (1)
- 【請求項1】紙に含まれる水分量を赤外線の吸収を利用
して測定する赤外線水分計において、 a.セルロースに対する吸収係数が小さく水分に対する
吸収係数の大きな第1の波長域の赤外線と、水分による
吸収係数が小さくセルロースに対する吸収係数の大きな
第2の波長域の赤外線と、水分及びセルロースのいずれ
に対しても吸収係数の小さな第3の波長域の赤外線とを
前記紙に照射する手段と、 b.前記紙で透過・散乱された光から前記第1の波長域
の赤外線と、前記第2の波長域の赤外線と、前記第3の
赤外線とを検出し、これら赤外線の強さに対応した出力
VM, VC, VRを夫々発生する検出手段と、 c.前記検出手段の出力VM, VC, VRが加えられ、 VO=(α・VR+β・VC)/VM (但し、α,β:定数) なる演算を行う演算手段 とを設け、前記VOを水分量の出力として出力する坪量
の影響を低減した赤外線水分計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26896488A JPH0648244B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 坪量の影響を低減した赤外線水分計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26896488A JPH0648244B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 坪量の影響を低減した赤外線水分計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02115750A JPH02115750A (ja) | 1990-04-27 |
| JPH0648244B2 true JPH0648244B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17465747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26896488A Expired - Lifetime JPH0648244B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 坪量の影響を低減した赤外線水分計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648244B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9624035D0 (en) | 1996-11-19 | 1997-01-08 | Infrared Eng | Infrared measuring gauge |
| US20170074766A1 (en) | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Cem Corporation | Moisture and volatiles analyzer |
| JP7289272B2 (ja) * | 2019-11-27 | 2023-06-09 | ポリマー キャラクタライゼーション,エセ.アー. | 試料中の成分吸光度を測定するための赤外線検出器および方法 |
| CN115684075B (zh) * | 2022-11-10 | 2023-05-09 | 西安力源光电科技有限责任公司 | 近红外无纺布克重、纤维成分含量及水分一体化测量方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT982680B (it) * | 1972-04-10 | 1974-10-21 | Infra Systems Inc | Sistema di misura mediante radia zione infrarossa |
| JPS544195A (en) * | 1977-06-10 | 1979-01-12 | Hitachi Shipbuilding Eng Co | Water content measuring device for thin material |
| DE2910673C2 (de) * | 1979-03-19 | 1985-08-08 | Paul Lippke Gmbh & Co Kg, 5450 Neuwied | Verfahren zum berührungslosen Messen des absoluten Gehaltes eines Stoffes(Beisubstanz) in einer die Form eines dünnen Filmes aufweisenden Mischung(Hauptsubstanz und Beisubstanz) mehrerer Stoffe, insbesondere zum Messen des absoluten Gehaltes von Wasser in Papier |
| JPS56138240A (en) * | 1980-02-14 | 1981-10-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Method and apparatus for measuring water quantity, water percentage and the like of paper |
| JPS58204336A (ja) * | 1982-05-25 | 1983-11-29 | Japan Tobacco Inc | 赤外線水分測定装置 |
| GB8325691D0 (en) * | 1983-09-26 | 1983-10-26 | Wiggins Teape Group Ltd | Measuring water content |
| JPH06100541B2 (ja) * | 1985-03-14 | 1994-12-12 | 株式会社チノー | 光学的測定装置 |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP26896488A patent/JPH0648244B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02115750A (ja) | 1990-04-27 |
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