JPS59202049A - マイクロ波水分計 - Google Patents
マイクロ波水分計Info
- Publication number
- JPS59202049A JPS59202049A JP7774983A JP7774983A JPS59202049A JP S59202049 A JPS59202049 A JP S59202049A JP 7774983 A JP7774983 A JP 7774983A JP 7774983 A JP7774983 A JP 7774983A JP S59202049 A JPS59202049 A JP S59202049A
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- JP
- Japan
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- measured
- receiving
- horn
- microwave
- microwaves
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/04—Investigating moisture content
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、マイクロ波水分計の改良に関する。
一般に、マイクロ波帯では水分のマイクロ波吸収が極め
て大きい。このため、水分のマイクロ波吸収を利用し、
マイクロ波の減衰量から被測定物中の水分量を測定する
ことが従来から広く行なわれていた。
て大きい。このため、水分のマイクロ波吸収を利用し、
マイクロ波の減衰量から被測定物中の水分量を測定する
ことが従来から広く行なわれていた。
第１図は、このような従来のマイクロ波水分計を説明す
る従来例構成説明図であシ、図中、１はマイクロ波信号
を発生するマイクロ波源たる発信器、２は一方向にのみ
マイクロ波を通し逆方向にはマイクロ波を殆んど通さな
いアイソレータ、３は第１導波管（若しくは同軸ケーブ
ル、以下単に「導波管」という）４を介してアイソレー
タ２に接続された送信ホーン、５は送信ホーン３と所定
距離ｅを隔てて配設される受信ホーン、７は第２−ン７
との間に隔てて配設される受信ホーン、９は送信ホーン
３，７と受信ホーン５，８によって形成される空間に配
置された例えばシート状の紙などでなる被測定物、１１
は例えばクリスタルダイオード等でなり第３導波管１０
を介して受信ホーン８の出力を検出する検出部、１２は
検出部１１の出力を受は所定の演算処理を施こして被測
定物中の水分量を算出する演算部である。
る従来例構成説明図であシ、図中、１はマイクロ波信号
を発生するマイクロ波源たる発信器、２は一方向にのみ
マイクロ波を通し逆方向にはマイクロ波を殆んど通さな
いアイソレータ、３は第１導波管（若しくは同軸ケーブ
ル、以下単に「導波管」という）４を介してアイソレー
タ２に接続された送信ホーン、５は送信ホーン３と所定
距離ｅを隔てて配設される受信ホーン、７は第２−ン７
との間に隔てて配設される受信ホーン、９は送信ホーン
３，７と受信ホーン５，８によって形成される空間に配
置された例えばシート状の紙などでなる被測定物、１１
は例えばクリスタルダイオード等でなり第３導波管１０
を介して受信ホーン８の出力を検出する検出部、１２は
検出部１１の出力を受は所定の演算処理を施こして被測
定物中の水分量を算出する演算部である。
上記構成からなる従来例において、発振器１から送出さ
れたマイクロ波は、アイソレータ２および第１導波管４
を経て送信ホ４７５から被測定物９に投射される。また
、被測定物９を透過して水分子による減衰を受けたマイ
クロ波は、受信ボーア５で受信されてのち第２導波管６
を経て、送信ホーン７から再び被測定物９に投射される
。該被測定物を透過して再度水分子による減衰を受けた
マイクロ波は、受信ホーン８で受信されてのち第３導波
管１０を経て検出部１１で検出される。該検出部の出力
に基すき、演算部１２内で施こされる演算処理により、
被測定物９中の水分量が求められるようになる。
れたマイクロ波は、アイソレータ２および第１導波管４
を経て送信ホ４７５から被測定物９に投射される。また
、被測定物９を透過して水分子による減衰を受けたマイ
クロ波は、受信ボーア５で受信されてのち第２導波管６
を経て、送信ホーン７から再び被測定物９に投射される
。該被測定物を透過して再度水分子による減衰を受けた
マイクロ波は、受信ホーン８で受信されてのち第３導波
管１０を経て検出部１１で検出される。該検出部の出力
に基すき、演算部１２内で施こされる演算処理により、
被測定物９中の水分量が求められるようになる。
然し乍ら、上記従来例においては、被測定物９がシート
状であるため被測定物のばたつきが生じ易く、このよう
なばたつきＫよって生ずる定在波のため、パスライン特
性が大きな測定誤差要因゛になるという欠点があった。
状であるため被測定物のばたつきが生じ易く、このよう
なばたつきＫよって生ずる定在波のため、パスライン特
性が大きな測定誤差要因゛になるという欠点があった。
本発明はかかる欠点に鑑みてなされたものであシ、その
目的は、マイクロ波を使用して被測定物中の水分量を測
定するマイクロ波水分計において、シート状被測定物の
ばたつきの影響を大きく受けることなく、被測定物中の
水分量を高精度に測定できるマイクロ波水分計を提供す
ることにある。
目的は、マイクロ波を使用して被測定物中の水分量を測
定するマイクロ波水分計において、シート状被測定物の
ばたつきの影響を大きく受けることなく、被測定物中の
水分量を高精度に測定できるマイクロ波水分計を提供す
ることにある。
本発明の特徴は、マイクロ波を使用して被測定物中の水
分量を測定するマイクロ波水分計如おいて１送信ホーン
から投射され被測定物を透過したマイクロ波を第１およ
び第２の受信ホーンで受けると共に、これら受信ホーン
と上記被測定物との夫々の距離の差がΩλ十λ／４とな
るように構成したことにある。
分量を測定するマイクロ波水分計如おいて１送信ホーン
から投射され被測定物を透過したマイクロ波を第１およ
び第２の受信ホーンで受けると共に、これら受信ホーン
と上記被測定物との夫々の距離の差がΩλ十λ／４とな
るように構成したことにある。
以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。第２
図は本発明実施例の構成説明図であり、図中、第１図と
同一記号は同一意味をもたせて使用しここでの重複説明
は省略する。また、１３は被測定物９と所定距離見□を
隔てて配置され被測定物９を透過したマイクロ波を受け
る第１受信ホーン、１４は被測定物９と所定距離Ｌ２を
隔てて配置され被測定物９を透過したマイクロ波を受け
る第２受信ホーン、１５は受信ホーン１３．１４と夫々
第２および第３の導波管１６，１７を介して接続されこ
れら受信ホーン１３．１４から入力されるマイクロ波を
■、■の二方向に等分して送出するマジックＴ１１８は
マジックＴ１５の■方向に送出されるマイクロ波を受は
伝送線路を終端する無反射終端素子である。伺、マジッ
クＴ１５の■方向に送出されるマイクロ波は、例えばク
リスタルダイオードでなる検出部１１で検出されるよう
になっている。また、第１および第するように、第１お
よび第２の受信ホーン１３．１４が配置される。更に、 Ｌ１＝見、−９，１ζ ｎλ力大入／４
（１）（但し、ｎ：自然
数、λ：波長） 受信ホーン１３．１４から受信されるマイクロ波を信号
処理して検出部１１に到達せしめる立体回路は、第２図
に示した実施例に限定されることなく種々の変形が可能
である。
図は本発明実施例の構成説明図であり、図中、第１図と
同一記号は同一意味をもたせて使用しここでの重複説明
は省略する。また、１３は被測定物９と所定距離見□を
隔てて配置され被測定物９を透過したマイクロ波を受け
る第１受信ホーン、１４は被測定物９と所定距離Ｌ２を
隔てて配置され被測定物９を透過したマイクロ波を受け
る第２受信ホーン、１５は受信ホーン１３．１４と夫々
第２および第３の導波管１６，１７を介して接続されこ
れら受信ホーン１３．１４から入力されるマイクロ波を
■、■の二方向に等分して送出するマジックＴ１１８は
マジックＴ１５の■方向に送出されるマイクロ波を受は
伝送線路を終端する無反射終端素子である。伺、マジッ
クＴ１５の■方向に送出されるマイクロ波は、例えばク
リスタルダイオードでなる検出部１１で検出されるよう
になっている。また、第１および第するように、第１お
よび第２の受信ホーン１３．１４が配置される。更に、 Ｌ１＝見、−９，１ζ ｎλ力大入／４
（１）（但し、ｎ：自然
数、λ：波長） 受信ホーン１３．１４から受信されるマイクロ波を信号
処理して検出部１１に到達せしめる立体回路は、第２図
に示した実施例に限定されることなく種々の変形が可能
である。
以下、上記構成からなる本発明実施例の動作について説
明する。第２図において、発振器１がら送出されたマイ
クロ波は、アイソレータ２および第２導波管４を経て送
信ホーン３から被測定物９に投射される。また、被測定
物９を透過して水分子による減衰や位相回転を受けたマ
イクロ波が、第１および第２の受信ホーン１３．１４で
受信される。
明する。第２図において、発振器１がら送出されたマイ
クロ波は、アイソレータ２および第２導波管４を経て送
信ホーン３から被測定物９に投射される。また、被測定
物９を透過して水分子による減衰や位相回転を受けたマ
イクロ波が、第１および第２の受信ホーン１３．１４で
受信される。
これら受信ホーン１３．１４の出力は夫々第２および第
３の導波管１６．１７を経由してマジックＴ１５に至り
、００両方向に均等に分配され送出される。該■方向に
送出されたマイクロ波は、無反射終端素子１８に到達し
て消滅させられる。また、■方向に送出されたマイクロ
波は、検出部１１で検出され、該検出信号が演算部１２
で演算処理されて上記被測定物９中の水分量が算出され
るようになる。
３の導波管１６．１７を経由してマジックＴ１５に至り
、００両方向に均等に分配され送出される。該■方向に
送出されたマイクロ波は、無反射終端素子１８に到達し
て消滅させられる。また、■方向に送出されたマイクロ
波は、検出部１１で検出され、該検出信号が演算部１２
で演算処理されて上記被測定物９中の水分量が算出され
るようになる。
ところで、第１図に示した従来例において、線路に泊っ
た電圧波形は、波動方程式によυ下式（２）のように導
ひかれる。
た電圧波形は、波動方程式によυ下式（２）のように導
ひかれる。
Ｖ ＝ Ｖ”ｅ−ｊ” ＋ ｒＶ”ｅｊＢｘ（２）但し
Ｆ：反射率 上式（２）から、電圧振幅ＩＶＩは下式（３）のように
導びかれる。
Ｆ：反射率 上式（２）から、電圧振幅ＩＶＩは下式（３）のように
導びかれる。
＝蘭１＋ｒｅ””” １
一１Ｖ＋山１＋Ｉ”）２−２ｒ（１−ｃｏｓ ２βｘ）
１１／２上式（３）から電圧振幅ＩＶＩの極大値”ｍ
ａｘ ’と極／」１値ＩＶ ｌを求め、それらの比を
とると下式（ａ） ｆｒｉ得ｉｎ られる。
１１／２上式（３）から電圧振幅ＩＶＩの極大値”ｍ
ａｘ ’と極／」１値ＩＶ ｌを求め、それらの比を
とると下式（ａ） ｆｒｉ得ｉｎ られる。
一方、第２図に示した本発明実施例においては、送・受
信ホーン３． ：Ｌ３． ：Ｌ４が上式（１）を満足す
るように配置されている。このだめ、線路に泊った電圧
波形の振幅ＩＶＩとして、上式（３）以外に、上式（３
）と位相がλ／４（即ち９ｏ・）隔てられた部分の信号
である下式（５）も検出部１１で検出される。従って、
演極小値１ｖ、１を求めてのち、それらの比をとると１
ｎ 下式（６）が得られる。
信ホーン３． ：Ｌ３． ：Ｌ４が上式（１）を満足す
るように配置されている。このだめ、線路に泊った電圧
波形の振幅ＩＶＩとして、上式（３）以外に、上式（３
）と位相がλ／４（即ち９ｏ・）隔てられた部分の信号
である下式（５）も検出部１１で検出される。従って、
演極小値１ｖ、１を求めてのち、それらの比をとると１
ｎ 下式（６）が得られる。
上式（４）および（６）において、０＜ｒ＜１でおるこ
とから １＋ｒ＞石τ７が成立する。まだ、上式（４
）および（６）は、上記従来例および本発明実施例にお
ける被測定物９のパスラインが変化した場合の夫々の出
力信号の振れ幅を示している。従って、上式（４）と上
式（６）の比較から、第１図に示した従来例に比し第２
図に示した本発明実施例の方が被測定物９のパスライン
特性がよいことが分る。
とから １＋ｒ＞石τ７が成立する。まだ、上式（４
）および（６）は、上記従来例および本発明実施例にお
ける被測定物９のパスラインが変化した場合の夫々の出
力信号の振れ幅を示している。従って、上式（４）と上
式（６）の比較から、第１図に示した従来例に比し第２
図に示した本発明実施例の方が被測定物９のパスライン
特性がよいことが分る。
第５図は、上述の本発明実施例の効果を示すグラフであ
る。第３図において、（イ）は上記（３）式、（５）式
、および（３） 武士（５） 式で反射率Ｆが０．１の
ときの値を示しておυ、（ロ）は反射率ｒが０．２のと
きの値を示している。第３図における上記（３）式およ
び（３） 式＋ （５） 式の夫々の特性曲線は、夫々
前記従来例および本発明実施例のパスライン特性に相当
する。
る。第３図において、（イ）は上記（３）式、（５）式
、および（３） 武士（５） 式で反射率Ｆが０．１の
ときの値を示しておυ、（ロ）は反射率ｒが０．２のと
きの値を示している。第３図における上記（３）式およ
び（３） 式＋ （５） 式の夫々の特性曲線は、夫々
前記従来例および本発明実施例のパスライン特性に相当
する。
従って、これらを比較することによシ、本発明実施例に
よれは被測定物９のパスライン特性が大きく改善される
ことが分る。
よれは被測定物９のパスライン特性が大きく改善される
ことが分る。
以上詳しく説明したような本発明の実施例によれば、上
式（１）が成立するように送・受信ホーン３゜１３、１
４を配置するような構成であるため、前記従来例に比し
て被測定物のばたつきによって生ずる定在波の影響を受
けにくいという利点がある。また、受信ホーン１３．１
４を機械的にλ／４上下させることも考えられるが、こ
のような方法に比しても、本発明実施例によれば、可動
部等の故障を心配する必要がなく製品寿命が長いという
利点もある。
式（１）が成立するように送・受信ホーン３゜１３、１
４を配置するような構成であるため、前記従来例に比し
て被測定物のばたつきによって生ずる定在波の影響を受
けにくいという利点がある。また、受信ホーン１３．１
４を機械的にλ／４上下させることも考えられるが、こ
のような方法に比しても、本発明実施例によれば、可動
部等の故障を心配する必要がなく製品寿命が長いという
利点もある。
第１図はマイクロ波水分計の従来例構成説明図第２図は
本発明実施例の構成説明図、第３図は本発明実施例使用
の効果を示すグラフである。 １・・・発振器、２・・・アイソレータ、３，７・・・
送信ホーン、５．８．１３．１４・・・受信ホーン、４
．６．１０．１６゜１７・・・導波管、９・・・被測定
物、１１・・・検出部、１２・・・演算部、１５・・・
マジックＴ１１８・・・無反射終端素子。 第３図
本発明実施例の構成説明図、第３図は本発明実施例使用
の効果を示すグラフである。 １・・・発振器、２・・・アイソレータ、３，７・・・
送信ホーン、５．８．１３．１４・・・受信ホーン、４
．６．１０．１６゜１７・・・導波管、９・・・被測定
物、１１・・・検出部、１２・・・演算部、１５・・・
マジックＴ１１８・・・無反射終端素子。 第３図
Claims (1)
- マイクロ波を使用して被測定物中の水分量を測定するマ
イクロ波水分計において、マイクロ波源から送出される
マイクロ波を被測定物に投射する送信ホーンと、該被測
定物を透過したマイクロ波を受信する第１および第２の
受信ホーンとを具備波長）となるように構成したことを
特徴とするマイクロ波水分計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7774983A JPS59202049A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | マイクロ波水分計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7774983A JPS59202049A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | マイクロ波水分計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59202049A true JPS59202049A (ja) | 1984-11-15 |
| JPH0136898B2 JPH0136898B2 (ja) | 1989-08-03 |
Family
ID=13642562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7774983A Granted JPS59202049A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | マイクロ波水分計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59202049A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173447A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 含有水分量の測定方法 |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP7774983A patent/JPS59202049A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173447A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 含有水分量の測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0136898B2 (ja) | 1989-08-03 |
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