JPS6123497B2 - - Google Patents
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- JPS6123497B2 JPS6123497B2 JP2031980A JP2031980A JPS6123497B2 JP S6123497 B2 JPS6123497 B2 JP S6123497B2 JP 2031980 A JP2031980 A JP 2031980A JP 2031980 A JP2031980 A JP 2031980A JP S6123497 B2 JPS6123497 B2 JP S6123497B2
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- Japan
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- signal
- paper
- light
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- optical system
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Classifications
-
- 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
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本発明はシート状の紙に近赤外線を照射し、そ
の紙と相互作用をもつた近赤外線を検出してシー
ト状の紙に含まれる又は吸着する水分量に関する
信号を得ると共に上記紙の坪量に関する信号を得
て、これらの信号を用いて水分量，水分率等を測
定する装置に関する。 水分量に関する信号（以下、単に水分量信号）
を得る手段として、透過方式および多重散乱方式
がある。 前者は、照射側光学系の光軸と受光側光学系の
光軸とをほぼ一致させて対向配設してなる照射部
および受光部を有し、これらの間にシート状の紙
を流して、照射部から約1.95μｍの赤外線（水分
の吸収波長領域の光。以下、この波長光を測定光
と称する）と約1.80μｍの赤外線（水分による吸
収がない波長領域の光。以下、この波長光を基準
光と称する）とを交互に紙に照射し、受光部で測
定光に対応する信号（以下、Ｍ信号と称する）お
よび基準光に対応する信号（以下、Ｒ信号と称す
る）を検出し、これらＭ信号およびＲ信号の商
（以下、Ｍ／Ｒ信号と称する）を水分量信号とす
る構成となつている。 後者は、前者と以下の点について相違する。 照射側光学系の光軸と受光側光学系の光軸とは
不一致な構成をなし、照射部からの測定光および
基準光は紙と複数回（前者に比べて格段に多い回
数）相互作用をなして受光部に到達するようにな
つている。 ところで、水分量信号は、坪量の関数であるこ
とから、水分計に坪量検出部が併設されている場
合が多い。坪量検出部として、放射線、例えば、
β線を用いたものが実用されている。その測定原
理は、β線が紙を透過するとき減衰量が紙の坪量
に関係していることを利用している。 上記した透過方式又は多重散乱方式において、
紙の原料配合が変わつたり、白色度、坪量、プレ
ス圧等、いわゆる紙の光学的諸条件が変わると、
Ｍ／Ｒ信号、すなわち、水分量信号に影響が現わ
れる。これらの影響を軽減するため、抄紙機のオ
ペレータは、紙の品種（銘柄）によつて水分の演
算式の定数を変更する操作をなしていたが、この
操作が煩雑であるばかりでなく、同一の銘柄であ
つても、上記光学的諸条件が変る場合もあるので
（しかもオペレータが知らないうちに）、従来の方
式では紙の水分量，水分率等を連続して精度良く
測定することが難しかつた。 このような欠点を解決するため、次のような事
実に着目して後述のような構成の装置も試みられ
ていた（特開昭55−154439号公報参照）。この装
置の創作は、透過方式又は多重散乱方式における
Ｒ信号およびＭ信号が、紙の光学的特性を左右す
る変数、すなわち、層数ｎ，透過率ｆ，反射率ｒ
および水分量MWの関数であつて、これらの変数
が各信号に対して次表のような感度を呈すること
に着目してなされたものである。表において、
Rt，Mtは透過形水分計におけるＲ信号，Ｍ信号
を示し、Rn，Mnは多重散乱形水分計におけるＲ
信号，Ｍ信号を示す。
の紙と相互作用をもつた近赤外線を検出してシー
ト状の紙に含まれる又は吸着する水分量に関する
信号を得ると共に上記紙の坪量に関する信号を得
て、これらの信号を用いて水分量，水分率等を測
定する装置に関する。 水分量に関する信号（以下、単に水分量信号）
を得る手段として、透過方式および多重散乱方式
がある。 前者は、照射側光学系の光軸と受光側光学系の
光軸とをほぼ一致させて対向配設してなる照射部
および受光部を有し、これらの間にシート状の紙
を流して、照射部から約1.95μｍの赤外線（水分
の吸収波長領域の光。以下、この波長光を測定光
と称する）と約1.80μｍの赤外線（水分による吸
収がない波長領域の光。以下、この波長光を基準
光と称する）とを交互に紙に照射し、受光部で測
定光に対応する信号（以下、Ｍ信号と称する）お
よび基準光に対応する信号（以下、Ｒ信号と称す
る）を検出し、これらＭ信号およびＲ信号の商
（以下、Ｍ／Ｒ信号と称する）を水分量信号とす
る構成となつている。 後者は、前者と以下の点について相違する。 照射側光学系の光軸と受光側光学系の光軸とは
不一致な構成をなし、照射部からの測定光および
基準光は紙と複数回（前者に比べて格段に多い回
数）相互作用をなして受光部に到達するようにな
つている。 ところで、水分量信号は、坪量の関数であるこ
とから、水分計に坪量検出部が併設されている場
合が多い。坪量検出部として、放射線、例えば、
β線を用いたものが実用されている。その測定原
理は、β線が紙を透過するとき減衰量が紙の坪量
に関係していることを利用している。 上記した透過方式又は多重散乱方式において、
紙の原料配合が変わつたり、白色度、坪量、プレ
ス圧等、いわゆる紙の光学的諸条件が変わると、
Ｍ／Ｒ信号、すなわち、水分量信号に影響が現わ
れる。これらの影響を軽減するため、抄紙機のオ
ペレータは、紙の品種（銘柄）によつて水分の演
算式の定数を変更する操作をなしていたが、この
操作が煩雑であるばかりでなく、同一の銘柄であ
つても、上記光学的諸条件が変る場合もあるので
（しかもオペレータが知らないうちに）、従来の方
式では紙の水分量，水分率等を連続して精度良く
測定することが難しかつた。 このような欠点を解決するため、次のような事
実に着目して後述のような構成の装置も試みられ
ていた（特開昭55−154439号公報参照）。この装
置の創作は、透過方式又は多重散乱方式における
Ｒ信号およびＭ信号が、紙の光学的特性を左右す
る変数、すなわち、層数ｎ，透過率ｆ，反射率ｒ
および水分量MWの関数であつて、これらの変数
が各信号に対して次表のような感度を呈すること
に着目してなされたものである。表において、
Rt，Mtは透過形水分計におけるＲ信号，Ｍ信号
を示し、Rn，Mnは多重散乱形水分計におけるＲ
信号，Ｍ信号を示す。
【表】
上記装置の構成は、水分量信号としてMn／Rn
信号（水分量感度が大なる信号）を用い、この信
号に含まれる誤差要因を他の信号で自動的に補償
演算をなす構成となつている。この具体例とし
て、新聞紙の水分量，水分率等の測定装置を挙げ
ることができる。新聞紙は原料パルプに故紙を含
有させて抄造されるが、故紙の含有率によつて透
過率ｆが大きく変動し誤差要因となつている。そ
こで、水分量信号Mn／Rn信号はRn／Rt信号
（透過率感度が大なる信号）で補償演算がなされ
る構成となつている。このような装置において、
Mn／Rn信号およびRn／Rt信号が安定して得ら
れなければならない。ところが、現実の測定装置
にあつては、対向配設状態にある上・下ヘツドか
らなる検出ヘツドが、Ｏ形フレーム上で、紙の巾
方向にあらかじめ定められた範囲で往復走行しな
がら信号検出をなす構成となつており、この走行
時に上・下ヘツドにずれが生じて、特に、Rn／
Rt信号が変動することがある。このずれによる
Rn／Rt信号の変動が測定精度を悪くする要因と
なつていた。 そこで、本発明の目的は上・下ヘツドのずれに
よるRn／Rt信号の変動を軽減し、もつて測定精
度の良い紙の紙の水分量，水分率等の測定装置を
提供するにある。 以下、図面を参照して本発明について詳しく説
明する。 第１図は、本発明の一実施例による測定装置の
検出ヘツドの構成説明図である。第１図におい
て、照射窓４および４′を有する上ヘツド１と入
射窓５を有する下ヘツド２がシート状の紙３を挾
んで対向配設されている。上・下ヘツド１および
２の対向面には、反射被膜１６および１７が設け
られている。上ヘツド１内には、円板状の板に測
定光用光学フイルタ９および基準光用光学フイル
タ１０を具備する回転ホイール８が設置され、ラ
ンプ６、レンズ７，７′および反射鏡１９からな
る二つの光学系の光を断続光となして、照射窓４
および４′から紙３に照射する構成となつてい
る。一方、下ヘツド２内には、レンズ１１および
光感応素子１２からなる検出系が構成され、入射
窓５からの入射光量に対応する電気信号が検出さ
れるようになつている。光軸A′1（照射窓４′の中
心軸と同一である）は、ランプ６，反射鏡１９，
およびレンズ７′からなり、照射窓４′を透過する
光を作成する光学系の軸である。また、光軸A2
（入射窓５の中心軸と同一である）は、入射窓５
を透過する光を検出するレンズ１１および光感応
素子１２からなる光学系の軸である。上記、上・
下ヘツド１と２の対向状態は、これら光軸A′1と
A2とはＸ方向に、実験的に求めた値x0だけずら
してなる。 次に、照射窓４，４′，入射窓５および回転ホ
イール８の位置関係について、第２図を参照して
より詳しく説明する。 第２図イ，ロおよびハは、第１図のY1−Y1、
Y2−Y2およびY3−Y3断面における構成説明図で
ある（寸法は必らずしも一致しない）。上ヘツド
１の照射窓４および４′は、紙の流れ方向（ロ図
の矢印方向で、Ｘ方向に一致する方向）に距離を
もつて設けられ、下ヘツド２の対向面に入射窓５
が照射窓４′に対向する位置で、かつx0＝x2−x1
（x1…ヘツド１の中心線l1と窓４′の中心との距
離、x2…ヘツドの中心線l2と窓５の中心との距
離、x2＞x1）ずらした位置に設けられている（ハ
図）。 また、上ヘツド１に設けられた回転ホイール８
の貫通穴（フイルタ９および１０が埋設支承され
ている）と照射窓４および４′との位置関係は、
照射窓４および４′に係る各光路中のいずれか一
方に、光学フイルタ９又は１０があるときは、他
方の光路は円板部で遮断される構成となつてい
る。すなわち、紙３への照射光は照射窓４および
４′から、同時に照射されることのない構成とな
つている。したがつて、いま、回転ホイール８に
イ図の矢印方向の回転を与えれば、各フイルタが
順次、各照射窓に係る光路中をよぎることとな
り、照射窓４′からは第３図イの信号が、また、
照射窓４からは第３図ロの信号が得られ、入射窓
５へは第３図ハの信号が入射される。第３図にお
いて、縦軸は光量、横軸は時間を示しており、波
形Ｒは光学フイルタ１０による信号を、波形Ｍは
光学フイルタ９による信号を、波形RtおよびMt
は入射窓５に入射される照射窓４′からの信号
を、波形RnおよびMnは入射窓に入射される照射
窓４からの信号を夫々示している。したがつて、
光感応素子１２で検出される信号は、第３図ハの
波形に対応するRt信号、Mt信号、Rn信号、Mn
信号、Rt信号、…の時係列信号となる。これら
の信号を用いて、Mn／Rn信号およびRn／Rt信
号が作成され次段の演算部で演算処理がなされる
ようになつている。 次に、上記構成における動作について説明す
る。 第４図は、Rn信号又はRt信号の変化率ｙとず
れ量ｘとの関係図である。ずれ量ｘとは、光軸
A′1とA2との距離であり、照射窓４の透過光を作
成する光学系の光軸A1と光軸A2との距離x′0（第
１図参照）が大なる方向を正とし、光軸A′1とA2
が一致する状態をｘ＝０としている。一方、変化
率ｙは、ずれ量ｘ＝０のときのRn信号又はRt信
号の値を基準として求めたものである。グラフｔ
はRt信号の特性を示し、グラフｎはRn信号の特
性を示す。 第４図から明らかなように、ずれ量x0近傍で
Rt信号およびRn信号の変化率ｙはほぼ等しい。
したがつて、あらかじめ、ずれ量x0を設けて上・
下ヘツド１と２を対向配設すれば、その設置状態
からのずれ量に対して、Rn／Rt信号の変化量は
小さくなる。 第５図は、Rn／Rt信号の変化量y′とずれ量ｘ
の関係である。変化量y′は、ずれ量ｘ＝０のとき
のRn／Rt信号を基準値として求めたものであ
る。グラフ１は本発明による測定装置によるもの
であり、グラフ２はずれ量ｘ＝０として上・下ヘ
ツド１と２を対向配設した測定装置によるもので
ある。 第５図から明らかなように、本発明による測定
装置は、ずれ量に対して安定したRn／Rt信号を
得ることができる。したがつて、本発明による測
定装置はよれば、紙の水分量，水分率等を精度良
く測定することができ、この分野での効果は大な
るものがある。
信号（水分量感度が大なる信号）を用い、この信
号に含まれる誤差要因を他の信号で自動的に補償
演算をなす構成となつている。この具体例とし
て、新聞紙の水分量，水分率等の測定装置を挙げ
ることができる。新聞紙は原料パルプに故紙を含
有させて抄造されるが、故紙の含有率によつて透
過率ｆが大きく変動し誤差要因となつている。そ
こで、水分量信号Mn／Rn信号はRn／Rt信号
（透過率感度が大なる信号）で補償演算がなされ
る構成となつている。このような装置において、
Mn／Rn信号およびRn／Rt信号が安定して得ら
れなければならない。ところが、現実の測定装置
にあつては、対向配設状態にある上・下ヘツドか
らなる検出ヘツドが、Ｏ形フレーム上で、紙の巾
方向にあらかじめ定められた範囲で往復走行しな
がら信号検出をなす構成となつており、この走行
時に上・下ヘツドにずれが生じて、特に、Rn／
Rt信号が変動することがある。このずれによる
Rn／Rt信号の変動が測定精度を悪くする要因と
なつていた。 そこで、本発明の目的は上・下ヘツドのずれに
よるRn／Rt信号の変動を軽減し、もつて測定精
度の良い紙の紙の水分量，水分率等の測定装置を
提供するにある。 以下、図面を参照して本発明について詳しく説
明する。 第１図は、本発明の一実施例による測定装置の
検出ヘツドの構成説明図である。第１図におい
て、照射窓４および４′を有する上ヘツド１と入
射窓５を有する下ヘツド２がシート状の紙３を挾
んで対向配設されている。上・下ヘツド１および
２の対向面には、反射被膜１６および１７が設け
られている。上ヘツド１内には、円板状の板に測
定光用光学フイルタ９および基準光用光学フイル
タ１０を具備する回転ホイール８が設置され、ラ
ンプ６、レンズ７，７′および反射鏡１９からな
る二つの光学系の光を断続光となして、照射窓４
および４′から紙３に照射する構成となつてい
る。一方、下ヘツド２内には、レンズ１１および
光感応素子１２からなる検出系が構成され、入射
窓５からの入射光量に対応する電気信号が検出さ
れるようになつている。光軸A′1（照射窓４′の中
心軸と同一である）は、ランプ６，反射鏡１９，
およびレンズ７′からなり、照射窓４′を透過する
光を作成する光学系の軸である。また、光軸A2
（入射窓５の中心軸と同一である）は、入射窓５
を透過する光を検出するレンズ１１および光感応
素子１２からなる光学系の軸である。上記、上・
下ヘツド１と２の対向状態は、これら光軸A′1と
A2とはＸ方向に、実験的に求めた値x0だけずら
してなる。 次に、照射窓４，４′，入射窓５および回転ホ
イール８の位置関係について、第２図を参照して
より詳しく説明する。 第２図イ，ロおよびハは、第１図のY1−Y1、
Y2−Y2およびY3−Y3断面における構成説明図で
ある（寸法は必らずしも一致しない）。上ヘツド
１の照射窓４および４′は、紙の流れ方向（ロ図
の矢印方向で、Ｘ方向に一致する方向）に距離を
もつて設けられ、下ヘツド２の対向面に入射窓５
が照射窓４′に対向する位置で、かつx0＝x2−x1
（x1…ヘツド１の中心線l1と窓４′の中心との距
離、x2…ヘツドの中心線l2と窓５の中心との距
離、x2＞x1）ずらした位置に設けられている（ハ
図）。 また、上ヘツド１に設けられた回転ホイール８
の貫通穴（フイルタ９および１０が埋設支承され
ている）と照射窓４および４′との位置関係は、
照射窓４および４′に係る各光路中のいずれか一
方に、光学フイルタ９又は１０があるときは、他
方の光路は円板部で遮断される構成となつてい
る。すなわち、紙３への照射光は照射窓４および
４′から、同時に照射されることのない構成とな
つている。したがつて、いま、回転ホイール８に
イ図の矢印方向の回転を与えれば、各フイルタが
順次、各照射窓に係る光路中をよぎることとな
り、照射窓４′からは第３図イの信号が、また、
照射窓４からは第３図ロの信号が得られ、入射窓
５へは第３図ハの信号が入射される。第３図にお
いて、縦軸は光量、横軸は時間を示しており、波
形Ｒは光学フイルタ１０による信号を、波形Ｍは
光学フイルタ９による信号を、波形RtおよびMt
は入射窓５に入射される照射窓４′からの信号
を、波形RnおよびMnは入射窓に入射される照射
窓４からの信号を夫々示している。したがつて、
光感応素子１２で検出される信号は、第３図ハの
波形に対応するRt信号、Mt信号、Rn信号、Mn
信号、Rt信号、…の時係列信号となる。これら
の信号を用いて、Mn／Rn信号およびRn／Rt信
号が作成され次段の演算部で演算処理がなされる
ようになつている。 次に、上記構成における動作について説明す
る。 第４図は、Rn信号又はRt信号の変化率ｙとず
れ量ｘとの関係図である。ずれ量ｘとは、光軸
A′1とA2との距離であり、照射窓４の透過光を作
成する光学系の光軸A1と光軸A2との距離x′0（第
１図参照）が大なる方向を正とし、光軸A′1とA2
が一致する状態をｘ＝０としている。一方、変化
率ｙは、ずれ量ｘ＝０のときのRn信号又はRt信
号の値を基準として求めたものである。グラフｔ
はRt信号の特性を示し、グラフｎはRn信号の特
性を示す。 第４図から明らかなように、ずれ量x0近傍で
Rt信号およびRn信号の変化率ｙはほぼ等しい。
したがつて、あらかじめ、ずれ量x0を設けて上・
下ヘツド１と２を対向配設すれば、その設置状態
からのずれ量に対して、Rn／Rt信号の変化量は
小さくなる。 第５図は、Rn／Rt信号の変化量y′とずれ量ｘ
の関係である。変化量y′は、ずれ量ｘ＝０のとき
のRn／Rt信号を基準値として求めたものであ
る。グラフ１は本発明による測定装置によるもの
であり、グラフ２はずれ量ｘ＝０として上・下ヘ
ツド１と２を対向配設した測定装置によるもので
ある。 第５図から明らかなように、本発明による測定
装置は、ずれ量に対して安定したRn／Rt信号を
得ることができる。したがつて、本発明による測
定装置はよれば、紙の水分量，水分率等を精度良
く測定することができ、この分野での効果は大な
るものがある。
第１図は、本発明の一実施例による測定装置の
検出ヘツドの構成説明図、第２図は、第１図の断
面図で、イはY1−Y1、ロはY2−Y2、ハはY3−Y3
の各断面図、第３図は、第１図の装置における出
力信号説明図、第４図は、Rn信号又はRt信号の
変化率ｙとずれ量ｘの関係図、第５図は、Rn／
Rt信号の変化量y′とずれ量ｘの関係図である。 １……上ヘツド、２……下ヘツド、３……シー
ト状の紙、４および４′……照射窓、５……入射
窓、６……ランプ、７，７′および１１……レン
ズ、８……回転ホイール、９および１０……光学
フイルタ、１２……光感応素子、１６および１７
……反射被膜、x0……ずれ量。
検出ヘツドの構成説明図、第２図は、第１図の断
面図で、イはY1−Y1、ロはY2−Y2、ハはY3−Y3
の各断面図、第３図は、第１図の装置における出
力信号説明図、第４図は、Rn信号又はRt信号の
変化率ｙとずれ量ｘの関係図、第５図は、Rn／
Rt信号の変化量y′とずれ量ｘの関係図である。 １……上ヘツド、２……下ヘツド、３……シー
ト状の紙、４および４′……照射窓、５……入射
窓、６……ランプ、７，７′および１１……レン
ズ、８……回転ホイール、９および１０……光学
フイルタ、１２……光感応素子、１６および１７
……反射被膜、x0……ずれ量。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上ヘツド又は下ヘツドのいずれか一方に第１
および第２の照射窓を設け他方に前記第２照射窓
と対向させて入射窓を設け、且つ、前記上・下ヘ
ツドを対向配置して形成される間隙にシート状の
紙を流し、前記第１の照射窓と入射窓で前記紙と
光が複数回透過散乱を繰り返す多重散乱形の光学
系を構成すると共に前記第２の照射窓と入射窓で
前記紙を光が一回透過する透過形の光学系を構成
し、前記紙に水分によつて吸収される波長領域の
光である測定光と水分によつて吸収されない波長
領域の光である基準光とを前記第１および第２の
照射窓から照射し、前記紙と相互作用をもつた前
記測定光および基準光を前記入射窓を介して光感
応素子に導いて検出し、前記多重散乱形の光学系
で得られる測定信号Mnおよび基準信号Rn並びに
前記透過形の光学系で得られる基準信号Rtを入
力としてMn／Rn信号およびRn／Rt信号を作成
すると共に、該Mn／Rn信号をRn／Rt信号で補
償することによつて前記紙を光が透過する際の透
過率変動の影響を補償する演算を行ない、該演算
で得られたMn／Rn信号から前記紙に含まれてい
る水分量もしくは水分率を測定する装置におい
て、 前記第２照射窓の中心軸と前記入射窓の中心軸
があらかじめ定めた距離を隔ていることを特徴と
する紙の水分量もしくは水分率を測定する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031980A JPS56117148A (en) | 1980-02-20 | 1980-02-20 | Measuring apparatus of moisture content and moisture regain of paper |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031980A JPS56117148A (en) | 1980-02-20 | 1980-02-20 | Measuring apparatus of moisture content and moisture regain of paper |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56117148A JPS56117148A (en) | 1981-09-14 |
| JPS6123497B2 true JPS6123497B2 (ja) | 1986-06-06 |
Family
ID=12023803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2031980A Granted JPS56117148A (en) | 1980-02-20 | 1980-02-20 | Measuring apparatus of moisture content and moisture regain of paper |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56117148A (ja) |
-
1980
- 1980-02-20 JP JP2031980A patent/JPS56117148A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56117148A (en) | 1981-09-14 |
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