JPH081378B2 - 厚み計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送信器と受信器の間に
被測定物を介在させ中間周波数の電波により厚みを測定
する厚み測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙，ゴムシート，プラスチックシートな
どが移動している状態にある時その厚みを測定する方法
としては、超音波や高周波を用いた方法がある。特開昭
61-11604号公報には高周波を用いて測定する技術が開示
されている。図８はこの装置のブロック図を示したもの
で、被測定物３をはさんで対向して配置された送信器20
1 と受信器202 とからなるセンサ部200 と、高周波を発
生する発振回路101 と電力増幅回路102 、受信器202 の
出力と共振して出力を取り出す共振回路103,共振した出
力を増幅する電圧増幅回路104,この増幅された出力より
信号成分を分離して取り出す検波回路105 と、この検波
出力を増幅する電圧増幅回路106 、この増幅された出力
を基準設定回路107 の基準値と比較し、被測定物３の厚
みまたはその増減を出力する比較回路108と、比較回路1
08 の出力を表示する表示回路109と、比較回路108 の出
力を外部に出力する出力回路110 からなるコントローラ
部100 と、このコントローラ部100 とセンサ部200 とを
接続する同軸ケーブル300とから構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成において、受
信器202 の出力は同軸ケーブルを介して共振回路103 に
入力されているが、これは後続する増幅回路104 との整
合を行うために挿入されている。コイルを用いた共振回
路では温度変化により、共振の中心周波数が変化するの
で出力が一定しない。また、センサ部200 の受信器202
の微弱な受信波が同軸ケーブル300 でコントローラ部10
0 へ送られるため、外部からの放射ノイズを受けやす
い。

【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、温度変化や外部からの放射ノイズなどの外乱を
受けにくい中間周波数の電波を用いた厚み計測装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
め、中間周波送信器と中間周波受信器との間に被測定物
を介在させ中間周波受信器の出力より被測定物の厚さや
その変動を測定する厚み計測装置において、中間周波送
信器側を発振回路とこの発振回路の出力を増幅する電力
増幅回路とこの電力増幅回路の出力より中間周波数の電
波を発信する送信電極とで構成し、中間周波受信器側を
中間周波数の電波を受信する受信器電極と、この受信電
極の出力を増幅する共振点を有しない高入力抵抗増幅回
路と、この高入力抵抗増幅回路の出力を電圧増幅して検
波する検波回路とで構成し、この中間周波送信側と中間
周波受信側とを一体に構成した検出部と、この検出部の
出力を基準値と比較して被測定物の厚さまたはその厚さ
の変化を検出するコントローラ部より構成し、 前記送信
電極、前記受信電極を被測定物側が凸曲面となる送信筐
体または受信筐体にそれぞれ収納し、この送信筐体と受
信筐体の凸曲面を向かい合わせこの間に被測定物をはさ
み前記送信筐体と前記受信筐体を被測定物に対して斜め
に配置できるようにしたものである。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【作用】 検出部内に送信電極、受信電極、受信電極の出
力を増幅する共振点を有しない高入力抵抗増幅回路およ
び検波回路を入れているので、温度によらず出力が安定
すると共に、受信電極より出力される微弱な信号は高入
力抵抗増幅回路に直ちに入力されるので外部からの放射
ノイズの影響を受けにくい構成となっている。 送信電極
と受信電極をそれぞれ被測定物側が凸曲面となる送信筐
体、受信筐体に収納し、この送信筐体と受信筐体の凸曲
面を向かい合わせて、その間に被測定物をはさみ、送信
筐体と受信筐体を被測定物に対して斜めに配置できるよ
うにすると、両筐体の凸曲面によって被測定物のパスラ
イン変動を押さえるようになるので、ガイド板などが不
要となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例は、大きく分けると検出部１とコントローラ部
２より構成され、被測定物３は検出部１に挿入され、厚
みや厚みの変動が計測される。また検出部１には被測定
物３のパスライン変動を押さえるガイド板４が設けられ
ている。

【００１５】検出部１は次の回路から構成される。11は
一定の周波数と振幅をもつ正弦波または矩形波を発振す
る発振回路で、12はこの発振回路11の出力を増幅する電
力増幅回路であり、13はこの電力増幅回路12の出力によ
り中間周波数の電波を被測定物３に送信する送信電極で
ある。ここで中間周波数とは300 ＫＨｚから３ＭＨｚの
ＭＦ波をいう。実施例では500 ＫＨｚ前後を用いた。14
はこの送信電極13よりの中間周波数の電波を被測定物３
を介して受信する受信電極で、送信電極13と受信電極14
は平板状をしており、所定間隔をおいて対向して配置さ
れている。受信電極14は負荷抵抗15と高入力抵抗増幅回
路16に接続されており、この間の配線をなるべく短く
(例えば数cm程度) 、負荷抵抗15の値は高い値 (数10〜1
00 キロオーム程度) とする。高入力抵抗増幅回路16
は、高入力インピーダンス、低出力インピーダンスを持
つ回路で、演算増幅器等で構成される。

【００１６】電圧増幅回路17で高入力抵抗増幅回路16の
出力を増幅し、検波回路18で受信電極14で入力した被測
定物３による減衰信号を分離し、ローパスフィルタ回路
19で高周波成分を除去する。

【００１７】コントローラ部２は、ローパスフィルタ回
路19の出力と基準の電圧とを比較する比較回路21と、こ
の比較回路21の結果を表示する表示回路22と、比較回路
21の出力結果に基づく処理指示を外部へ出力する出力回
路23から構成される。

【００１８】次に動作について説明する。発振回路11の
出力は電力増幅回路12で増幅され、送信電極13より中間
周波数の電波が出力され、被測定物３を透過して減衰し
た中間周波数の電波が受信電極14により受信される。受
信電極14と高入力抵抗増幅回路16との間は数cm程度と
し、負荷抵抗15に高い値を用いることでＳ／Ｎ比がよく
高い出力電圧を得ることができる。負荷抵抗15は高入力
インピーダンス低出力インピーダンスを有する高入力抵
抗増幅回路16にマッチングするよう設けられており、効
率のよい電圧伝送を可能とする。また、受信電極14と負
荷抵抗15と高入力抵抗増幅回路16の配線は短いので外乱
の混入が少なくなりＳ／Ｎ比が向上している。また、高
入力抵抗増幅回路16は演算増幅器等で構成されているの
で、この部分にコイル等を用いたマッチング回路を用い
ると、周囲温度が変化した際、コイルのインダクタンス
が変化し、共振点がずれることにより出力電圧が変化す
るが、高入力抵抗増幅回路16は共振を利用していないの
で温度変化に対して出力電圧が安定している。

【００１９】被測定物３は送信電極13と受信電極14の間
に置かれており、送信電極13から送信された中間周波数
の電波は被測定物３中の水分等により一部が吸収され、
残りが受信電極14に到達する。被測定物３の厚みが増え
る（枚数が増加する）と被測定物３による電波の吸収量
は増加するので、受信電極14に到達する電波は弱まり、
高入力抵抗増幅回路16の出力電圧は減少する (振幅が減
少する) 。

【００２０】高入力抵抗増幅回路16の出力は電圧増幅回
路17、検波回路18、ローパスフィルタ回路19を経てアナ
ログ信号としてコントローラ部２に入力する。ローパス
フィルタ回路19までの検出部１を一体の筐体内に配置す
ることにより、離れた位置にコントローラ部２が置かれ
た場合でも、受信電極14の出力をそのままコントローラ
部２に入力する方式に比べ電圧レベルを高くすることが
でき、低インピーダンスで伝送できるので、外部からの
誘導ノイズの影響を受けにくい。

【００２１】ローパスフィルタ回路19からの出力は比較
回路21に入力される。比較回路21では、被測定物３の枚
数が正常であるときの入力電圧を基準とし、被測定物３
の枚数が増減したときの入力電圧変化を検知し、出力側
に接続された表示回路22や出力回路23を駆動する。表示
回路22は被測定物３の枚数の増減をオペレータに知らせ
るもので、出力回路23は枚数が増減したとき被測定物３
を処理している装置を停止させるなどに必要な接点出力
をする。

【００２２】図２は図１の各回路の出力波形を示す図で
ある。図２の左側のａ〜ｇの符号は図１の各回路の出力
側に示すａ〜ｇの位置を示す。ａは発振回路11の出力波
形で矩形の発振波であり、ｂはａを電力増幅したもので
波形は同じである。ｃは高入力抵抗増幅回路16の出力波
形である。波形は左側が被測定物３のない場合を示し、
中央部が被測定物３が１枚ある場合でこれを基準枚数と
し、右側は２枚となった場合を示す。ｄはｃを電圧増幅
した波形であり、ｅは検波回路18の出力である。ｆはｅ
をローパスフィルタで高周波成分を除いた波形を示す。
これにより被測定物３が０枚から１枚、２枚へと変化し
てゆく状態を把握することができる。ｇは１枚の時を正
常とし、０枚、２枚を異常とした信号で異常時には表示
回路22や出力回路23にＯＮ信号を出力し、正常時は信号
を出力しない。

【００２３】図３は被測定物３の枚数とローパスフィル
タ回路19の出力電圧（図２のｆに対応）との関係を示し
た図である。図に示すように被測定物３の枚数が増加し
てゆくに従い出力電圧は減少してゆく。被測定物３の枚
数が増えるほど１枚あたりの電圧増減は小さくなる。ま
た、被測定物３として導電性のものを入れると出力は０
となる。

【００２４】次に被測定物３を送信電極13と受信電極14
間の所定位置に案内するガイド板について説明する。被
測定物３は帯状に連続した紙などが連続的に送受信電極
13，14間を走ってゆくものとする。このような場合、被
測定物３が両電極13，14間を波うって走ってゆくと、被
測定物３の厚みの変化がなくても受信電極14の出力電圧
が変動することがあり、動作が不安定になるため厚み測
定にも誤差が生じるので、この波うちを押さえるためガ
イド板を設ける。

【００２５】図４は被測定物３が波うち（パスラインの
変動）をした場合の検出部１の出力電圧の変化を示した
図である。（ａ）は、横軸に送信電極13と受信電極14と
の電極方向位置ｘをとり、縦軸にローパスフィルタの出
力電圧（図２のｆ）をとったもので、（ｂ）はｘの説明
図である。（ａ）に示すように両電極の中心に被測定物
３があるときは出力電圧は最小となり、ずれるに従い増
加する。

【００２６】図５はガイド板を示した図で、（ａ）は外
観を示し、（ｂ）は断面図を示す。ガイド板４は２枚の
板からなり、それぞれ被測定物３の面に対し垂直方向へ
の移動機構を有する。この移動機構により被測定物３の
面内方向への移動を防げない範囲で間隔を狭め、被測定
物３がその面と垂直方向へ移動するのを制限する。な
お、ガイド板４の送信電極13と受信電極14に面する位置
には穴を明け電波の通過に支障を生じないようにする。

【００２７】なお、ガイド板４の代わりに４本のガイド
棒５を被測定物３の面に平行にかつ被測定物３の進行方
向に直角方向に配置し、２本を被測定物３の上側でかつ
送信電極13 (又は受信電極14) の前後に、２本を被測定
物３の下側でかつ受信電極14(又は送信電極13) の前後
に設け、上下間の間隔を調整できるようにしてもよい。
図 6はこの状態を示す図で４本のガイド棒５を（ｂ）に
示すように配置する。

【００２８】図７は検出部１の筐体を送信電極側と受信
電極側に別々に設け、この２つの筐体で被測定物３の波
うちを押さえるようにした図を示す。（ａ）は外観を示
し、（ｂ）は断面図を示す。送信電極13、受信電極14を
それぞれ半円筒状の送信電極筐体６、受信電極筐体７に
入れ、半円筒状面を向かい合わせ、一定間隔をおいて配
置する。次に図７に示すように各筐体６，７をある角度
傾けると、それぞれの半円筒面が被測定物３の波うちを
防止し、ガイド板と同様な働きをする。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、受信電極の出力を共振点を持たない高入力抵抗増幅
回路で増幅することにより温度変化による測定誤差を防
止し、かつ受信電極と高入力抵抗増幅回路とを短い配線
で結び一体の筐体に格納することにより外乱による測定
誤差を防止する。また、凸曲面となる送信筐体と受信筐
体を向かい合わせ、その間に被測定物を挟むようにした
ので被測定物のパスラインの変動を押さえることができ
ガイド板等が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示す各回路の出力波形を示す図である。

【図３】被測定物の枚数と検出部の出力電圧の関係を示
す図である。

【図４】被測定物が送受信電極方向に移動した時の出力
電圧の変化を示す図である。

【図５】ガイド板を取り付けた構成を示す図である。

【図６】ガイド棒を取り付けた構成を示す図である。

【図７】受送信電極格納筐体により被測定物の波うちを
防止する構成を示す図である。

【図８】従来の高周波厚み測定装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 検出部 ２ コントローラ部 ３ 被測定物 ４ ガイド板 ５ ガイド棒 ６ 送信電極筐体 ７ 受信電極筐体 11 発振回路 12 電力増幅回路 13 送信電極 14 受信電極 15 負荷抵抗 16 高入力抵抗増幅回路 17 電圧増幅回路 18 検波回路 19 ローパスフィルタ 21 比較回路 22 表示回路 23 出力回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間周波送信器と中間周波受信器との間
   に被測定物を介在させ中間周波受信器の出力より被測定
   物の厚さやその変動を測定する厚み計測装置において、
   中間周波送信器側を発振回路とこの発振回路の出力を増
   幅する電力増幅回路とこの電力増幅回路の出力より中間
   周波数の電波を発信する送信電極とで構成し、中間周波
   受信器側を中間周波数の電波を受信する受信器電極と、
   この受信電極の出力を増幅する共振点を有しない高入力
   抵抗増幅回路と、この高入力抵抗増幅回路の出力を電圧
   増幅して検波する検波回路とで構成し、この中間周波送
   信側と中間周波受信側とを一体に構成した検出部と、こ
   の検出部の出力を基準値と比較して被測定物の厚さまた
   はその厚さの変化を検出するコントローラ部より構成
   し、 前記送信電極、前記受信電極を被測定物側が凸曲面とな
   る送信筐体または受信筐体にそれぞれ収納し、この送信
   筐体と受信筐体の凸曲面を向かい合わせこの間に被測定
   物をはさみ前記送信筐体と前記受信筐体を被測定物に対
   して斜めに配置できるようにしたことを特徴とする厚み
   計測装置。