JPS6333095B2 - - Google Patents
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- JPS6333095B2 JPS6333095B2 JP53156353A JP15635378A JPS6333095B2 JP S6333095 B2 JPS6333095 B2 JP S6333095B2 JP 53156353 A JP53156353 A JP 53156353A JP 15635378 A JP15635378 A JP 15635378A JP S6333095 B2 JPS6333095 B2 JP S6333095B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
本発明はリニアな出力を有する放射線式密度検
出装置に関する。 放射線式密度検出器の出力信号ｙと放射線を遮
る一定寸法の物体の密度ｘとの関係は、ｙ＝
ke-〓x（但し、ｋ、μは定数）であり、その関係は
非線形である。従つてその出力信号ｙをそのまま
用いたのでは非線形誤差が大きくなるので、従来
では、該出力信号をリニアな信号に変換するため
の装置として、USP3529162号に記載されている
ダイオードの特性を利用していくつかの折れ線で
近似する装置、またタバコインターシヨナル誌
1976年４月30日号に記載されているように、上記
出力信号をデジタル信号に変換した後コンピユー
タ処理する装置、およびログアンプと呼ばれるア
ナログ素子を利用して入力電圧の対数に比例する
出力を得る装置等が知られている。 しかし、前記のダイオードの特性を利用してい
くつかの折れ線で近似する装置は、近似の精度を
向上させることが困難である欠点を有し、また前
記のデジタル信号に変換した後コンピユータ処理
する装置は、回路が複雑になり非常に高価な装置
になる欠点を有している。更に前記のログアンプ
を利用する装置は温度ドリフトによる変動が大き
い欠点を有し、特に入力信号の変化が小さく、出
力信号の変化も小さい場合にはその影響が大であ
る。 本発明は以上のような点に鑑みたもので、前記
したような問題点を解決し、簡単な回路構成によ
り、温度ドリフトによる大きな影響を受けること
なく、放射線式密度検出器の出力信号を精度良く
リニアな信号に近似することのできる放射線式密
度検出装置を提供することを目的とするものであ
る。 以下、本発明の実施例の説明に入る前に、本発
明の原理を説明する。 被測定物の密度をｘ、吸収係数をμとすると、
放射線の透過量ｆ（ｘ）は、 ｆ（ｘ）＝ke-〓x （ｋ：定数） …(イ) で表わされるとは周知である。被測定物が標準の
密度であるときの電離電流をIT、被測定物のない
ときの電離電流をIoとすると、 ｆ（ｏ）＝ke-〓×0＝ｋ＝Io …(ロ) ｆ(1)＝ke-〓×1＝ke-〓＝IT …(ハ) (ロ)式を(ハ)式に代入して IT＝Ioe-〓 ∴ln＝IT／Io＝−μ …(ニ) (ロ)、(ニ)式を(イ)式に代入して ｆ（ｘ）＝Ioexp｛（lnIT／Io）×ｘ｝ …(ホ) が得られる。これは非線形の形をしている。 放射線密度検出器が標準の密度のものを計測し
ている場合に出力が零となるようにするため、(ホ)
式において、ｘに（ｘ＋１）を、ｆ（ｘ）にｇ
（ｘ）＋ITを代入すれば、下式が得られる。 ｇ（ｘ）＝Ioexp｛（lnIT／Io）（ｘ＋１）｝ −IT …(ヘ) これは周知のマクローンの展開式により以下の
ように表される。 ｇ（ｘ） ＝ｇ（ｏ）＋g′（ｏ）ｘ＋g″（ｏ）／２！x2＋ ……＋g(n)（ｏ）／ｎ！xn＋po+1（ｘ）xn+1 po+1（ｘ）＝ ｛１／（ｎ＋１）！｝g(n+1)（θx） …(ト) ただし０＜θ＜１ (ト)式においてｎ＝２とすると、(ト)式は以下のよ
うになる。 ｇ（ｘ） ≒ｇ（ｏ）＋g′（ｏ）ｘ＋g″（ｏ）／２！x2…(チ) (ヘ)式より g′（ｘ）＝Io（lnIT／Io）exp ｛（lnIT／Io）（ｘ＋１）｝ …(リ) g″（ｘ）＝Io（lnIT／Io）2exp ｛lnIT／Io）2（ｘ＋１）｝ …(ヌ) ∴ｇ（ｘ）≒０＋IT（lnIT／Io）ｘ ＋IT（lnIT／Io）2×x2／２ …（ル） 故に（ル）式が入力されたとき Ｐ＝IT（lnIT／Io）ｘ …(オ) なる出力を出力する特性をもつ要素を挿入すれ
ば、非線形である(ヘ)式は、線形な(オ)式にほぼ一致
する。 （ル）式においてｇ（ｘ）＝ｐとおくと、 IT／２（lnIT／Io）2x2 ＋IT（lnIT／Io）ｘ−ｐ＝０ …(カ) となり、根の公式により、任意のｐに対する密度
ｘを求めると、 ここでｐ＝０においてｘ＝０であるから 故に（タ）式を(オ)式へ代入すると、 （レ）式をマクローリン展開して近似すると、 Ｐ≒ｐ−１／2ITp2 …（ソ） となる。この式は入力ｐを処理して、出力を密度
に対して線形に変化するようにするための条件を
示す。 すなわち、入力信号−ｐを、２乗器とゲイン調
整器などからなる定数掛算器との組合せにより g″（ｏ）／２！x2 なる信号を作り、これを元の信号ｐから引算器で
引いて ｐ−１／2ITp2 の信号に変換する回路こそ、非線形を補正するも
のである。 以上要するに、第５図Ａに示すような放射線密
度検出機の出力曲線を第５図Ｂのような特性をも
つ回路に通すことで第５図Ｃのような線形特性を
得ているが、第５図Ｂの特性は第５図Ｄのような
特性と第５図Ｅのような特性の和として作られ
る。 以上のような原理に基づいて構成した装置を紙
巻たばこ製造機に使用した場合の実施例について
第１図乃至第４図を参照して詳細に説明する。 第１図において、放射線式密度検出器１０は、
被測定物である連続棒状紙巻たばこ１２をはさん
で設けられている密度測定用放射線源１１および
密度測定用電離箱１３と、密度標準器１５をはさ
んで設けられている基準用放射線源１４、および
前記電離箱１３とは逆極性の電圧が印加されてい
る基準用電離箱１６とより成る基準密度信号発生
手段を有し、該それぞれの電離箱の出力は端子１
７にて加えられ、該端子１７の後段には反転演算
増幅器１８および２１が接続される。１９，２
０，２２，２３は抵抗である。そして、該検出器
１０の出力端２４の出力が紙巻たばこ１２の密度
が標準密度の時にOVとなるように、密度標準器
１５が調整される。 前記放射線密度検出器１０の後段には、二乗回
路３０が接続される。該二乗回路３０は、例えば
Intersil社製のアナログマルチプライヤー8013の
ように入力信号の二乗に比例した出力信号が得ら
れる素子を含む。 前記二乗回路３０の出力端３３の後段には定数
掛算回路４０が接続される。該定数掛算回路４０
は入力抵抗４１を介して接続された反転演算増幅
器４２と、該反転演算増幅４２の後段に可変抵抗
４７を介して接続された演算増幅器４８を有し、
該定数掛算回路４０は、前記可変抵抗４７によ
り、被測定物の密度が標準密度である時の前記電
離箱１３より得られる電離電流の値の略２倍の逆
数に等しい定数を掛算する。４４は可変抵抗、４
３，４５，４６は抵抗である。 該定数掛算回路４０の出力端４９および前記検
出器１０の出力端２４に引算回路５０が接続され
る。該引算回路５０は、前記出力端２４に抵抗５
１を介して入力端を接続された反転演算増幅器５
２と、該反転演算増幅器５２の後段に設けられた
反転演算増幅器５８と、該反転演算増幅器５８の
入力端５７と前記反転演算増幅器５２の出力端と
の間に接続された抵抗５５と、前記入力端５７と
前記定数掛算回路４０の出力端４９との間に接続
された抵抗５６とを有し、さらに反転演算増幅器
５２には抵抗５３および５４が、反転演算増幅器
５８には抵抗５９および６０が接続されている。 該引算回路５０の出力端６１の後段には積分保
持回路７０が接続される。該積分保持回路７０は
前記出力端６１に抵抗７１を介して入力端を接続
された反転演算増幅器７２と、該反転演算増幅器
７２の入力端と出力端との間に互いに並列に接続
されたコンデンサ７４およびスイツチング素子７
３と、前記反転演算増幅器７２の後段に接続され
たスイツチング素子７５と、該スイツチング素子
７５の後段に入力端を接続された演算増幅器７８
と、該演算増幅器７８の入力端とアースとの間に
直列に接続された抵抗７６およびコンデンサ７７
とから構成され、前記スイツチング素子７３には
紙巻たばこ製造機の切断ナイフに同期して一回転
に一度パルスを発生する近接スイツチ８１の信号
が遅延回路８２を介して開閉信号として入力し、
前記スイツチング素子７５には前記近接スイツチ
８１の信号が直接開閉信号として入力する。前記
抵抗７１およびコンデンサ７４で決定される積分
保持回路７０の時定数は、切断ナイフが１回転す
る時間、すなわち放射線が紙巻たばこ１本分の長
さ分を走査する時間により定められる。 該積分保持回路７０の出力端の後段には不良品
排除回路９０が接続される。該不良品排除回路９
０は、可変抵抗９２と演算増幅器９３とからなる
基準電圧発生回路と、該基準電圧発生回路と前記
積分保持回路７０の出力端をそれぞれ逆極性の入
力端に接続された演算増幅器９１と、該演算増幅
器９１の出力端の後段に接続され、前記遅延回路
８２よりシフト信号を入力されるシフトレジスタ
９４と、該シフトレジスタ９４の出力端の後段に
設けられスイツチング回路９５と、該スイツチン
グ回路９５により作動される不良品排除バルブ９
６とより構成されている。 なお、前記検出器１０は第３図に示すように、
紙巻たばこ１１２をはさんで設けられている密度
測定用放射線源１１１および密度測定用電離箱１
１３と、該電離箱１１３の出力端に入力端を接続
された演算増幅器１１４と、該演算増幅器１１４
の出力端に抵抗１１６を介して入力端を接続され
た演算増幅器１１７と、前記演算増幅器１１４お
よび１１７のそれぞれの入力端の間にそれぞれ接
続された抵抗１１５および１１８と、前記演算増
幅器１１７の入力端に抵抗１２２を介して出力端
を接続された基準密度信号発生手段とを有し、該
基準密度信号発生手段が可変抵抗１２０に入力端
を接続された演算増幅器１２１により、前記演算
増幅器１１４の出力信号とは逆極性の出力信号を
発生させるようになつている構造の放射線式密度
検出器であつても良い。 次に、以上の構成における作用および効果につ
いて説明する。始めに紙巻たばこの密度（ｘ）と
標準密度（XT）との比（ｘ／XT）を相対密度 （ｚ）と呼ぶことにする。密度測定用電離箱１３
の電離電流Ｉと紙巻たばこの相対密度ｚとの関係
は、紙巻たばこが無い時の電離電流をIo、被測定
物が標準密度の時の電流をITとすると(1)式で表わ
される。 Ｉ＝ｆ（ｚ） ＝Io exp｛ln（IT／Io）×ｚ｝ ……(1) 端子１７における電流は演算増幅器１８により
電圧に変換され、以後電流の値は電圧信号の形式
で処理される。 本実施例においては、密度測定用電離箱１３の
外筒電極に印加されている電圧の極性が負である
ため、Ioが−3000pA、ITが−1500pAで、基準用
電離箱１６の電離電流は1500pAであるので出力
端２４における電圧（電離電流値）ｐと紙巻たば
この相対密度ｚとの関係は(2)式で表わされる。 ｐ＝−3000exp｛ln（−1500／−3000）×ｚ｝＋1500 ……(2) 前記定数掛算回路４０の定数が１／2ITである時 に、前記回路３０，４０および５０を経て出力さ
れる出力端６１の出力信号Ｐと前記信号ｐとの関
係は(3)式で表される。 Ｐ＝ｐ−１／2IT×p2 ……(3) 紙巻たばこの密度を表わす真にリニアな出力Ｑ
は、前記(1)式のｚ＝１（標準密度の状態）におけ
る接線すなわち(4)式で表わされる。 Ｑ＝ｄ／dzｆ（ｚ）＝IT×lnIT／Io ……(4) （ｚ＝１） 表−１に前記相対密度ｚを変数とした出力ｐ、
出力Ｐ、真にリニアである時の出力Ｑ、及びＰ／
Ｑを示す。
出装置に関する。 放射線式密度検出器の出力信号ｙと放射線を遮
る一定寸法の物体の密度ｘとの関係は、ｙ＝
ke-〓x（但し、ｋ、μは定数）であり、その関係は
非線形である。従つてその出力信号ｙをそのまま
用いたのでは非線形誤差が大きくなるので、従来
では、該出力信号をリニアな信号に変換するため
の装置として、USP3529162号に記載されている
ダイオードの特性を利用していくつかの折れ線で
近似する装置、またタバコインターシヨナル誌
1976年４月30日号に記載されているように、上記
出力信号をデジタル信号に変換した後コンピユー
タ処理する装置、およびログアンプと呼ばれるア
ナログ素子を利用して入力電圧の対数に比例する
出力を得る装置等が知られている。 しかし、前記のダイオードの特性を利用してい
くつかの折れ線で近似する装置は、近似の精度を
向上させることが困難である欠点を有し、また前
記のデジタル信号に変換した後コンピユータ処理
する装置は、回路が複雑になり非常に高価な装置
になる欠点を有している。更に前記のログアンプ
を利用する装置は温度ドリフトによる変動が大き
い欠点を有し、特に入力信号の変化が小さく、出
力信号の変化も小さい場合にはその影響が大であ
る。 本発明は以上のような点に鑑みたもので、前記
したような問題点を解決し、簡単な回路構成によ
り、温度ドリフトによる大きな影響を受けること
なく、放射線式密度検出器の出力信号を精度良く
リニアな信号に近似することのできる放射線式密
度検出装置を提供することを目的とするものであ
る。 以下、本発明の実施例の説明に入る前に、本発
明の原理を説明する。 被測定物の密度をｘ、吸収係数をμとすると、
放射線の透過量ｆ（ｘ）は、 ｆ（ｘ）＝ke-〓x （ｋ：定数） …(イ) で表わされるとは周知である。被測定物が標準の
密度であるときの電離電流をIT、被測定物のない
ときの電離電流をIoとすると、 ｆ（ｏ）＝ke-〓×0＝ｋ＝Io …(ロ) ｆ(1)＝ke-〓×1＝ke-〓＝IT …(ハ) (ロ)式を(ハ)式に代入して IT＝Ioe-〓 ∴ln＝IT／Io＝−μ …(ニ) (ロ)、(ニ)式を(イ)式に代入して ｆ（ｘ）＝Ioexp｛（lnIT／Io）×ｘ｝ …(ホ) が得られる。これは非線形の形をしている。 放射線密度検出器が標準の密度のものを計測し
ている場合に出力が零となるようにするため、(ホ)
式において、ｘに（ｘ＋１）を、ｆ（ｘ）にｇ
（ｘ）＋ITを代入すれば、下式が得られる。 ｇ（ｘ）＝Ioexp｛（lnIT／Io）（ｘ＋１）｝ −IT …(ヘ) これは周知のマクローンの展開式により以下の
ように表される。 ｇ（ｘ） ＝ｇ（ｏ）＋g′（ｏ）ｘ＋g″（ｏ）／２！x2＋ ……＋g(n)（ｏ）／ｎ！xn＋po+1（ｘ）xn+1 po+1（ｘ）＝ ｛１／（ｎ＋１）！｝g(n+1)（θx） …(ト) ただし０＜θ＜１ (ト)式においてｎ＝２とすると、(ト)式は以下のよ
うになる。 ｇ（ｘ） ≒ｇ（ｏ）＋g′（ｏ）ｘ＋g″（ｏ）／２！x2…(チ) (ヘ)式より g′（ｘ）＝Io（lnIT／Io）exp ｛（lnIT／Io）（ｘ＋１）｝ …(リ) g″（ｘ）＝Io（lnIT／Io）2exp ｛lnIT／Io）2（ｘ＋１）｝ …(ヌ) ∴ｇ（ｘ）≒０＋IT（lnIT／Io）ｘ ＋IT（lnIT／Io）2×x2／２ …（ル） 故に（ル）式が入力されたとき Ｐ＝IT（lnIT／Io）ｘ …(オ) なる出力を出力する特性をもつ要素を挿入すれ
ば、非線形である(ヘ)式は、線形な(オ)式にほぼ一致
する。 （ル）式においてｇ（ｘ）＝ｐとおくと、 IT／２（lnIT／Io）2x2 ＋IT（lnIT／Io）ｘ−ｐ＝０ …(カ) となり、根の公式により、任意のｐに対する密度
ｘを求めると、 ここでｐ＝０においてｘ＝０であるから 故に（タ）式を(オ)式へ代入すると、 （レ）式をマクローリン展開して近似すると、 Ｐ≒ｐ−１／2ITp2 …（ソ） となる。この式は入力ｐを処理して、出力を密度
に対して線形に変化するようにするための条件を
示す。 すなわち、入力信号−ｐを、２乗器とゲイン調
整器などからなる定数掛算器との組合せにより g″（ｏ）／２！x2 なる信号を作り、これを元の信号ｐから引算器で
引いて ｐ−１／2ITp2 の信号に変換する回路こそ、非線形を補正するも
のである。 以上要するに、第５図Ａに示すような放射線密
度検出機の出力曲線を第５図Ｂのような特性をも
つ回路に通すことで第５図Ｃのような線形特性を
得ているが、第５図Ｂの特性は第５図Ｄのような
特性と第５図Ｅのような特性の和として作られ
る。 以上のような原理に基づいて構成した装置を紙
巻たばこ製造機に使用した場合の実施例について
第１図乃至第４図を参照して詳細に説明する。 第１図において、放射線式密度検出器１０は、
被測定物である連続棒状紙巻たばこ１２をはさん
で設けられている密度測定用放射線源１１および
密度測定用電離箱１３と、密度標準器１５をはさ
んで設けられている基準用放射線源１４、および
前記電離箱１３とは逆極性の電圧が印加されてい
る基準用電離箱１６とより成る基準密度信号発生
手段を有し、該それぞれの電離箱の出力は端子１
７にて加えられ、該端子１７の後段には反転演算
増幅器１８および２１が接続される。１９，２
０，２２，２３は抵抗である。そして、該検出器
１０の出力端２４の出力が紙巻たばこ１２の密度
が標準密度の時にOVとなるように、密度標準器
１５が調整される。 前記放射線密度検出器１０の後段には、二乗回
路３０が接続される。該二乗回路３０は、例えば
Intersil社製のアナログマルチプライヤー8013の
ように入力信号の二乗に比例した出力信号が得ら
れる素子を含む。 前記二乗回路３０の出力端３３の後段には定数
掛算回路４０が接続される。該定数掛算回路４０
は入力抵抗４１を介して接続された反転演算増幅
器４２と、該反転演算増幅４２の後段に可変抵抗
４７を介して接続された演算増幅器４８を有し、
該定数掛算回路４０は、前記可変抵抗４７によ
り、被測定物の密度が標準密度である時の前記電
離箱１３より得られる電離電流の値の略２倍の逆
数に等しい定数を掛算する。４４は可変抵抗、４
３，４５，４６は抵抗である。 該定数掛算回路４０の出力端４９および前記検
出器１０の出力端２４に引算回路５０が接続され
る。該引算回路５０は、前記出力端２４に抵抗５
１を介して入力端を接続された反転演算増幅器５
２と、該反転演算増幅器５２の後段に設けられた
反転演算増幅器５８と、該反転演算増幅器５８の
入力端５７と前記反転演算増幅器５２の出力端と
の間に接続された抵抗５５と、前記入力端５７と
前記定数掛算回路４０の出力端４９との間に接続
された抵抗５６とを有し、さらに反転演算増幅器
５２には抵抗５３および５４が、反転演算増幅器
５８には抵抗５９および６０が接続されている。 該引算回路５０の出力端６１の後段には積分保
持回路７０が接続される。該積分保持回路７０は
前記出力端６１に抵抗７１を介して入力端を接続
された反転演算増幅器７２と、該反転演算増幅器
７２の入力端と出力端との間に互いに並列に接続
されたコンデンサ７４およびスイツチング素子７
３と、前記反転演算増幅器７２の後段に接続され
たスイツチング素子７５と、該スイツチング素子
７５の後段に入力端を接続された演算増幅器７８
と、該演算増幅器７８の入力端とアースとの間に
直列に接続された抵抗７６およびコンデンサ７７
とから構成され、前記スイツチング素子７３には
紙巻たばこ製造機の切断ナイフに同期して一回転
に一度パルスを発生する近接スイツチ８１の信号
が遅延回路８２を介して開閉信号として入力し、
前記スイツチング素子７５には前記近接スイツチ
８１の信号が直接開閉信号として入力する。前記
抵抗７１およびコンデンサ７４で決定される積分
保持回路７０の時定数は、切断ナイフが１回転す
る時間、すなわち放射線が紙巻たばこ１本分の長
さ分を走査する時間により定められる。 該積分保持回路７０の出力端の後段には不良品
排除回路９０が接続される。該不良品排除回路９
０は、可変抵抗９２と演算増幅器９３とからなる
基準電圧発生回路と、該基準電圧発生回路と前記
積分保持回路７０の出力端をそれぞれ逆極性の入
力端に接続された演算増幅器９１と、該演算増幅
器９１の出力端の後段に接続され、前記遅延回路
８２よりシフト信号を入力されるシフトレジスタ
９４と、該シフトレジスタ９４の出力端の後段に
設けられスイツチング回路９５と、該スイツチン
グ回路９５により作動される不良品排除バルブ９
６とより構成されている。 なお、前記検出器１０は第３図に示すように、
紙巻たばこ１１２をはさんで設けられている密度
測定用放射線源１１１および密度測定用電離箱１
１３と、該電離箱１１３の出力端に入力端を接続
された演算増幅器１１４と、該演算増幅器１１４
の出力端に抵抗１１６を介して入力端を接続され
た演算増幅器１１７と、前記演算増幅器１１４お
よび１１７のそれぞれの入力端の間にそれぞれ接
続された抵抗１１５および１１８と、前記演算増
幅器１１７の入力端に抵抗１２２を介して出力端
を接続された基準密度信号発生手段とを有し、該
基準密度信号発生手段が可変抵抗１２０に入力端
を接続された演算増幅器１２１により、前記演算
増幅器１１４の出力信号とは逆極性の出力信号を
発生させるようになつている構造の放射線式密度
検出器であつても良い。 次に、以上の構成における作用および効果につ
いて説明する。始めに紙巻たばこの密度（ｘ）と
標準密度（XT）との比（ｘ／XT）を相対密度 （ｚ）と呼ぶことにする。密度測定用電離箱１３
の電離電流Ｉと紙巻たばこの相対密度ｚとの関係
は、紙巻たばこが無い時の電離電流をIo、被測定
物が標準密度の時の電流をITとすると(1)式で表わ
される。 Ｉ＝ｆ（ｚ） ＝Io exp｛ln（IT／Io）×ｚ｝ ……(1) 端子１７における電流は演算増幅器１８により
電圧に変換され、以後電流の値は電圧信号の形式
で処理される。 本実施例においては、密度測定用電離箱１３の
外筒電極に印加されている電圧の極性が負である
ため、Ioが−3000pA、ITが−1500pAで、基準用
電離箱１６の電離電流は1500pAであるので出力
端２４における電圧（電離電流値）ｐと紙巻たば
この相対密度ｚとの関係は(2)式で表わされる。 ｐ＝−3000exp｛ln（−1500／−3000）×ｚ｝＋1500 ……(2) 前記定数掛算回路４０の定数が１／2ITである時 に、前記回路３０，４０および５０を経て出力さ
れる出力端６１の出力信号Ｐと前記信号ｐとの関
係は(3)式で表される。 Ｐ＝ｐ−１／2IT×p2 ……(3) 紙巻たばこの密度を表わす真にリニアな出力Ｑ
は、前記(1)式のｚ＝１（標準密度の状態）におけ
る接線すなわち(4)式で表わされる。 Ｑ＝ｄ／dzｆ（ｚ）＝IT×lnIT／Io ……(4) （ｚ＝１） 表−１に前記相対密度ｚを変数とした出力ｐ、
出力Ｐ、真にリニアである時の出力Ｑ、及びＰ／
Ｑを示す。
【表】
【表】
【表】
表−１(1)，(2)のｘ、ｐ、Ｐ及びＱの関係を第４
図に示す。 第４図より明らかな様に密度測定用電離箱１３
の電離電流Ｉはリニアな出力信号Ｐに変換されて
おり、特に紙巻たばこにおいてよく見られるｚ＝
１に対する変動±20％の範囲内においては誤差が
（Ｐ／Ｑ）が0.7％以内であり、本発明を使用しない 場合（ｐ／Ｑ）が7.2％であることよりすれば大幅に その誤差は減少している。 前記回路４０の定数についてはその値が０の時
には本発明を使用しない場合と同一の誤差とな
り、値がそれより大きくなるに従がつて誤差は減
少し、値が１／2IT倍の時に最小となり、値がそ
れより大きくなると誤差は増大し、値が１／IT倍
の時には本発明を使用しない場合と同一の誤差と
なる。 前記出力端６１に出力される信号Ｐは積分保持
回路７０に入力され、該積分保持回路７０におい
て紙巻たばこ１本分の長さ分ずつに積分され、紙
巻たばこ１本の重量信号として前記演算増幅器９
１に入力され、該演算増幅器９１において基準電
圧と比較され、該基準電圧より前記重量信号が小
さい時、すなわち紙巻たばこが不良である時には
演算増幅器９１よりシフトレジスタ９４に信号が
出力され、一定タイミングの後に排除バルブ９６
により不良の紙巻たばこを排除するようになつて
いる。 前記積分保持回路７０により得られる紙巻たば
こ重量信号が示すバラツキを、コンピユーターを
利用して紙巻たばこの１本分の長さを100の区間
に分けてそれに対応する正規乱数を発生させ、そ
れに放射線源によるノイズ信号を加え、本発明の
装置により密度信号をリニアな信号に変換した後
積分した場合と、変換なしに積分した場合の標準
偏差σを計算してみると、 真のσ＝2.3％ 放射線のノイズを加えた場合のσ＝2.4％ 本発明を使用しなかつた場合のσ＝2.56％ 本発明を使用した場合のσ＝2.4％ となり、不良品排除の点を2σの点に設定したと
すると、２×（2.56−2.4）＝0.32％のたばこ原料を
節減できることとなり、紙巻たばこ原価の内、最
も大きい割合をしめるたばこ原料の節減になが
る。 以上説明したように本発明によれば、コンピユ
ータ処理を行つておらず、またログアンプを利用
していないため、回路構成が簡単でしかも温度ド
リフトの影響を受けることがなく、放射線密度検
出器の出力信号を精度良くリニアな信号に変換す
ることができる。 特に、基準信号と密度信号との差を出力するよ
うにしているため、Ｓ／Ｎが向上するという効果
も得られるようになつている。
図に示す。 第４図より明らかな様に密度測定用電離箱１３
の電離電流Ｉはリニアな出力信号Ｐに変換されて
おり、特に紙巻たばこにおいてよく見られるｚ＝
１に対する変動±20％の範囲内においては誤差が
（Ｐ／Ｑ）が0.7％以内であり、本発明を使用しない 場合（ｐ／Ｑ）が7.2％であることよりすれば大幅に その誤差は減少している。 前記回路４０の定数についてはその値が０の時
には本発明を使用しない場合と同一の誤差とな
り、値がそれより大きくなるに従がつて誤差は減
少し、値が１／2IT倍の時に最小となり、値がそ
れより大きくなると誤差は増大し、値が１／IT倍
の時には本発明を使用しない場合と同一の誤差と
なる。 前記出力端６１に出力される信号Ｐは積分保持
回路７０に入力され、該積分保持回路７０におい
て紙巻たばこ１本分の長さ分ずつに積分され、紙
巻たばこ１本の重量信号として前記演算増幅器９
１に入力され、該演算増幅器９１において基準電
圧と比較され、該基準電圧より前記重量信号が小
さい時、すなわち紙巻たばこが不良である時には
演算増幅器９１よりシフトレジスタ９４に信号が
出力され、一定タイミングの後に排除バルブ９６
により不良の紙巻たばこを排除するようになつて
いる。 前記積分保持回路７０により得られる紙巻たば
こ重量信号が示すバラツキを、コンピユーターを
利用して紙巻たばこの１本分の長さを100の区間
に分けてそれに対応する正規乱数を発生させ、そ
れに放射線源によるノイズ信号を加え、本発明の
装置により密度信号をリニアな信号に変換した後
積分した場合と、変換なしに積分した場合の標準
偏差σを計算してみると、 真のσ＝2.3％ 放射線のノイズを加えた場合のσ＝2.4％ 本発明を使用しなかつた場合のσ＝2.56％ 本発明を使用した場合のσ＝2.4％ となり、不良品排除の点を2σの点に設定したと
すると、２×（2.56−2.4）＝0.32％のたばこ原料を
節減できることとなり、紙巻たばこ原価の内、最
も大きい割合をしめるたばこ原料の節減になが
る。 以上説明したように本発明によれば、コンピユ
ータ処理を行つておらず、またログアンプを利用
していないため、回路構成が簡単でしかも温度ド
リフトの影響を受けることがなく、放射線密度検
出器の出力信号を精度良くリニアな信号に変換す
ることができる。 特に、基準信号と密度信号との差を出力するよ
うにしているため、Ｓ／Ｎが向上するという効果
も得られるようになつている。
第１図は本発明の一実施例の要部の回路図、第
２図は１本分当りの紙巻たばこの良否判別回路
図、第３図は、放射線密度検出器の別の実施例の
回路図、第４図はｐ、Ｐ、Ｑの特性図、第５図は
本発明の原理を要約して示す説明図である。 １０…放射線式密度検出器、１１…密度測定用
放射線源、１３…密度測定用電離箱、｛１４…基
準用放射線源、１５…密度標準器、１６…基準用
電離箱｝基準密度信号発生手段、３０…二乗回
路、４０…定数掛算回路、５０…引算回路。
２図は１本分当りの紙巻たばこの良否判別回路
図、第３図は、放射線密度検出器の別の実施例の
回路図、第４図はｐ、Ｐ、Ｑの特性図、第５図は
本発明の原理を要約して示す説明図である。 １０…放射線式密度検出器、１１…密度測定用
放射線源、１３…密度測定用電離箱、｛１４…基
準用放射線源、１５…密度標準器、１６…基準用
電離箱｝基準密度信号発生手段、３０…二乗回
路、４０…定数掛算回路、５０…引算回路。
Claims (1)
- １ 密度測定用放射線源と、該放射線源との間に
被測定物を介在させた密度測定用電離箱と、基準
密度信号発生手段とを有し、該基準密度信号発生
手段よりの出力信号と前記密度測定用電離箱の出
力信号との差が密度検出信号として出力される放
射線式密度検出器と、該検出器の出力端に接続さ
れた二乗回路と、該二乗回路の出力端に接続され
た定数掛算回路と、該定数掛算回路の出力端およ
び前記検出器の出力端に接続された引算回路とを
具備し、前記定数掛算回路は、被測定物の密度が
標準密度である時に密度測定用電離箱より得られ
る電離電流値の２倍の逆数に略等しい定数を前記
二乗回路からの信号に掛算することを特徴とする
放射線式密度検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15635378A JPS5582906A (en) | 1978-12-20 | 1978-12-20 | Radiation density detector |
| US06/103,860 US4292522A (en) | 1978-12-20 | 1979-12-14 | Material density radiological measurement system with substantially linear output |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15635378A JPS5582906A (en) | 1978-12-20 | 1978-12-20 | Radiation density detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5582906A JPS5582906A (en) | 1980-06-23 |
| JPS6333095B2 true JPS6333095B2 (ja) | 1988-07-04 |
Family
ID=15625894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15635378A Granted JPS5582906A (en) | 1978-12-20 | 1978-12-20 | Radiation density detector |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4292522A (ja) |
| JP (1) | JPS5582906A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4550255A (en) * | 1983-07-05 | 1985-10-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Void detection and composition measurements in composite wires |
| US4682034A (en) * | 1985-05-06 | 1987-07-21 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada | Blast wave densitometer system |
| US4990784A (en) * | 1989-08-25 | 1991-02-05 | Process Automation Business, Inc. | Nonlinear averaging compensated measurements |
| CN105209901B (zh) | 2013-02-06 | 2018-08-24 | 乌尔蒂莫测量有限责任公司 | 用于测量容器中自由流动物质的物理性质的非侵入性方法 |
| US9816848B2 (en) | 2014-01-23 | 2017-11-14 | Ultimo Measurement Llc | Method and apparatus for non-invasively measuring physical properties of materials in a conduit |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3273448A (en) * | 1962-12-06 | 1966-09-20 | Du Pont | Analytical logarithmic ratio determination apparatus |
| US3529162A (en) * | 1967-05-02 | 1970-09-15 | Industrial Nucleonics Corp | Absorption curve matching circuit in nucleonic measuring system |
| US3779378A (en) * | 1973-01-31 | 1973-12-18 | Owens Illinois Inc | Apparatus and method for linearizing the output of a normally nonlinear radio frequency thickness gauge |
| US3864573A (en) * | 1973-08-20 | 1975-02-04 | Bethlehem Steel Corp | Wide-range radiation gage for determining a material property |
| US4064396A (en) * | 1976-12-13 | 1977-12-20 | Sangamo Weston, Inc. | Dynamic linearization system for a radiation gauge |
-
1978
- 1978-12-20 JP JP15635378A patent/JPS5582906A/ja active Granted
-
1979
- 1979-12-14 US US06/103,860 patent/US4292522A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5582906A (en) | 1980-06-23 |
| US4292522A (en) | 1981-09-29 |
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