JP5169733B2 - Basis weight measuring method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、紙、不織布、フィルムをはじめとするシート状物質の厚さ又は坪量(1m2あたりの質量)を、マイクロ波の共振を利用して測定する方法と装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the thickness or basis weight (mass per 1 m 2 ) of a sheet-like substance such as paper, non-woven fabric, and film by utilizing microwave resonance.
紙の製造工程において、坪量(1平方メートル当たりの重量)および水分をオンラインで測定することは非常に重要であり、紙の品質上および商取引上重要な管理項目となっている。 In the paper manufacturing process, it is very important to measure basis weight (weight per square meter) and moisture online, and it is an important management item in terms of paper quality and commerce.
従来、紙の坪量はBM計を用い、β線の透過減衰量から求めるのが一般的である。坪量を測るβ線はKr(クリプトン)85又はPm(プロメシューム)147などの放射線源を用いている。坪量が大きいとβ線の減衰量が大きく、坪量が小さいと減衰量が小さいため、β線の透過量と坪量とは反比例に近い関係にあり、厳密には検量線を用いて正確に求められる。 Conventionally, the basis weight of paper is generally obtained from a β-ray transmission attenuation amount using a BM meter. The β ray for measuring the basis weight uses a radiation source such as Kr (krypton) 85 or Pm (promesum) 147. If the basis weight is large, the attenuation amount of the β-ray is large, and if the basis weight is small, the attenuation amount is small. Therefore, the transmission amount of the β-ray and the basis weight are in an inversely proportional relationship. Is required.
紙の水分は近赤外線の吸収から求めるのが一般的である。水分を測る近赤外線としては、通常、3種類の波長が用いられている。それらは、基準光として波長1.8μm(水分量により減衰しない波長)、測定光として波長1.9μm(水分量により減衰する波長)、補正光として波長2.1μm(セルロース量に影響を受けない波長)の3波長である。近赤外線の減衰量と水分量との関係を予め検量線として調べておくことによって、正確な水分が求められる。 The water content of paper is generally determined from near infrared absorption. Three types of wavelengths are normally used as near infrared rays for measuring moisture. They have a wavelength of 1.8 μm as reference light (wavelength that is not attenuated by the amount of water), a wavelength of 1.9 μm (wavelength that is attenuated by the amount of water), and a wavelength of 2.1 μm as correction light (not affected by the amount of cellulose). Wavelength). By examining the relationship between the near-infrared attenuation and the amount of moisture as a calibration curve in advance, accurate moisture can be obtained.
β線を用いる従来の坪量測定においては、線源としてKr85又はPm147などの放射線源を用いなければならず、これが人体に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、測定時には線源に近づかないように立入禁止区域を設け、また、近辺で作業する機会の多い人にはフィルムバッチの携帯を義務付け、定期的に浴びた放射線量をチェックしなければならない。さらに、放射線を取り扱うことができる主任技術者を決める必要があり、取扱いに十分な注意と専門知識が要求される。 In conventional basis weight measurement using β rays, a radiation source such as Kr85 or Pm147 must be used as a radiation source, which may adversely affect the human body. Therefore, it is necessary to provide a no-entry area so as not to get close to the radiation source at the time of measurement, and to carry a film batch for people who frequently work in the vicinity, and to check the radiation dose received regularly. Furthermore, it is necessary to decide the chief engineer who can handle radiation, and sufficient care and expertise are required for handling.
このような課題を回避する方法として、本発明者らは放射線を使用しないで紙などのシート状物質の坪量とさらには水分までも測定する方法と測定装置を提案している(特許文献1参照。)。その特許文献1の内容を本明細書に参照により取り込む。その測定装置では、一方向成分をもつ電界ベクトルを発生する複数個の誘電体共振器が同一平面上に配置され、かつ、前記平面に平行でサンプルを横切るサンプル内平面を仮定したとき、それらの誘電体共振器の電界ベクトルがそのサンプル内平面において互いに異なる方向になるように配置されている。
特許文献1に記載の発明は、基本的にはオンラインで紙の繊維配向などのサンプルの誘電的異方性を測る装置の応用として、繊維配向以外に坪量及びさらには水分量も同時に測定できるようにしたものである。そのため、坪量又は水分量を測る場合は、逆にサンプルの誘電率異方性の影響を受けてしまう問題がある。誘電率はテンソルであるため方向によって値が異なるが、坪量や水分量はスカラー量であるため方向によって値が異なることはない。坪量又は水分量を測定するときにこの誘電率異方性をいかにキャンセルするかが課題である。 The invention described in Patent Document 1 is basically an on-line application of a device for measuring the dielectric anisotropy of a sample such as the fiber orientation of paper, and in addition to the fiber orientation, the basis weight and further the moisture content can be measured simultaneously. It is what I did. Therefore, when measuring the basis weight or the moisture content, there is a problem that the sample is influenced by the dielectric anisotropy of the sample. Since the dielectric constant is a tensor, the value varies depending on the direction. However, since the basis weight and the moisture amount are scalar amounts, the value does not vary depending on the direction. The problem is how to cancel this dielectric anisotropy when measuring the basis weight or moisture content.
特許文献1に記載の発明では、異なる方向に配置された誘電体共振器による測定結果を単純に平均化処理する方法を提案している。単純平均化処理方法は処理が簡単であるのでデータ処理装置に対する負担が軽く、高速に処理することができるのでオンライン測定においては特に都合のよい処理方法である。一方、単純平均化処理方法は、例えば配向度の非常に大きなサンプルを測る場合など、サンプルによっては誤差が生じることが判明した。 The invention described in Patent Document 1 proposes a method of simply averaging the measurement results of dielectric resonators arranged in different directions. The simple averaging processing method is a particularly convenient processing method in on-line measurement because the processing is simple and the burden on the data processing apparatus is light and processing can be performed at high speed. On the other hand, it has been found that the simple averaging processing method causes an error depending on the sample, for example, when measuring a sample having a very high degree of orientation.
そこで、本発明はオンライン測定に適用できるように高速処理が可能であることを前提としつつ、誘電率異方性を精度よくキャンセルできる範囲を単純平均化処理よりも広げることのできる方法と装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention provides a method and apparatus capable of expanding the range in which the dielectric anisotropy can be canceled with higher accuracy than the simple averaging process, assuming that high-speed processing is possible so as to be applicable to online measurement. It is intended to provide.
図1Aと図1Bに矩形のマイクロ波誘電体共振器の概観図を示す。図1Aは平面図、図1Bはその垂直断面図である。矩形誘電体共振器1が一方のアンテナ2aにより励振され、もう一方のアンテナ2bから出力を出す。共振器1やアンテナ2a,2bはシールドケース4内に収容されている。 1A and 1B are schematic views of a rectangular microwave dielectric resonator. 1A is a plan view and FIG. 1B is a vertical sectional view thereof. The rectangular dielectric resonator 1 is excited by one antenna 2a and outputs from the other antenna 2b. The resonator 1 and the antennas 2 a and 2 b are accommodated in the shield case 4.
ほとんどの共振エネルギーは共振器1の内部に閉じ込められているが、一部はエバネセント波として表面に滲み出している。矩形の誘電体共振器の場合、共振モードを適切に選択することによって、共振器表面に沁み出した電界分布は長辺方向と平行になる。本発明は電界分布が長辺方向と平行になるそのような共振モードで使用する。エバネセント波6の電界ベクトルのほとんどすべてが平行になっていると、サンプル8の誘電率異方性、つまり配向性を測定することが可能になる。 Most of the resonance energy is confined inside the resonator 1, but a part of the resonance energy oozes out as an evanescent wave. In the case of a rectangular dielectric resonator, by appropriately selecting the resonance mode, the electric field distribution protruding on the surface of the resonator becomes parallel to the long side direction. The present invention is used in such a resonance mode where the electric field distribution is parallel to the long side direction. When almost all the electric field vectors of the evanescent wave 6 are parallel, it is possible to measure the dielectric anisotropy of the sample 8, that is, the orientation.
誘電体共振器1の上面にサンプル8を近接又は接触させて配置すると、エバネセント波6の電界ベクトル方向の誘電率に対応して図2のように共振周波数が低周波数側にシフトする。同時にサンプルの誘電損失率に対応して共振ピークレベルが下がる。サンプルの誘電率をε’、誘電損失率をε”、サンプルの厚みをTとすると、共振周波数のシフト量Δfは(ε’―1)×Tに比例し、ピークレベルの変化量ΔPは、ε”×Tに比例する。 When the sample 8 is arranged close to or in contact with the upper surface of the dielectric resonator 1, the resonance frequency shifts to the lower frequency side as shown in FIG. 2 corresponding to the dielectric constant of the evanescent wave 6 in the electric field vector direction. At the same time, the resonance peak level decreases corresponding to the dielectric loss factor of the sample. When the dielectric constant of the sample is ε ′, the dielectric loss rate is ε ″, and the thickness of the sample is T, the resonance frequency shift amount Δf is proportional to (ε′−1) × T, and the peak level change amount ΔP is It is proportional to ε ″ × T.
配向性を測定する場合は、誘電率の異方性を見ればよい。そこで、複数の矩形誘電体共振器を互いに方向が異なるように配置し、各共振器における共振周波数のシフト量を検知すれば、誘電率異方性がわかる。 When measuring the orientation, the anisotropy of the dielectric constant may be observed. Therefore, the dielectric anisotropy can be found by arranging a plurality of rectangular dielectric resonators in different directions and detecting the shift amount of the resonance frequency in each resonator.
図3に、例えば5個の矩形誘電体共振器1a〜1eを基準方向から互いに異なる方向(θ)をもつように配置した場合のレイアウト例を示す。5個の共振器1a〜1eはなるべく近い場所を測定できるように互いに接近して配置することが好ましい。この例では、直径200mmの円内に5個の共振器1a〜1eを配置している。基準方向は任意に定めることができるが、ここでは一例としてサンプルの移動方向(MD方向)を基準方向とする。これに対応した配向パターンを図4に示す。これは角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、共振器1a〜1eの方向(θ)を角度θとし、それぞれの共振器が検出した共振周波数のシフト量Δfをrとしてプロットし、楕円近似を行ったものである。楕円の長軸方向が共振周波数のシフト量の最大方向を示すため、この方向でサンプルの誘電率が最大となる。したがって、この方向に繊維あるいは分子鎖が並んでいることになる。楕円の長軸方向が配向角度(φ)である。一方、配向度は近似した楕円の長軸aと短軸bの差又は比で表すことができる。 FIG. 3 shows a layout example when, for example, five rectangular dielectric resonators 1a to 1e are arranged so as to have different directions (θ) from the reference direction. The five resonators 1a to 1e are preferably arranged close to each other so that a place as close as possible can be measured. In this example, five resonators 1a to 1e are arranged in a circle having a diameter of 200 mm. The reference direction can be arbitrarily determined, but here, as an example, the moving direction (MD direction) of the sample is set as the reference direction. The alignment pattern corresponding to this is shown in FIG. This is based on polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, and the direction (θ) of the resonators 1a to 1e is the angle θ, and the shift amount of the resonance frequency detected by each resonator. Plotting Δf as r and performing ellipse approximation. Since the major axis direction of the ellipse indicates the maximum direction of the shift amount of the resonance frequency, the dielectric constant of the sample is maximum in this direction. Therefore, fibers or molecular chains are arranged in this direction. The major axis direction of the ellipse is the orientation angle (φ). On the other hand, the degree of orientation can be expressed by the difference or ratio between the major axis a and the minor axis b of the approximate ellipse.
特許文献1の発明は、元来紙などのシート状物質の繊維配向又は分子配向を誘電率の異方性から求める方法と装置の副次的なものとして考え出されたものであり、配向測定と同時に坪量も測定できるというものである。そのために、スカラー量である坪量を測定する場合、誘電率の方向依存性が逆に障害となる。そこで、その誘電率の異方性つまり共振周波数のシフト量(サンプルがない場合のブランク時の共振周波数からサンプルがあるときの共振周波数を引いた値)の方向依存性をキャンセルする1つの方法として、複数個の共振器の共振周波数のシフト量を単純に平均化処理している。 The invention of Patent Document 1 was originally conceived as a secondary method and method for determining the fiber orientation or molecular orientation of a sheet-like substance such as paper from the anisotropy of dielectric constant, and measuring the orientation. At the same time, the basis weight can be measured. Therefore, when measuring the basis weight which is a scalar amount, the direction dependency of the dielectric constant becomes an obstacle. Therefore, as a method of canceling the direction dependency of the anisotropy of the dielectric constant, that is, the shift amount of the resonance frequency (the value obtained by subtracting the resonance frequency when there is a sample from the resonance frequency when there is no sample). The shift amount of the resonance frequency of the plurality of resonators is simply averaged.
共振周波数のシフト量を極座標上にプロットすると、サンプルが無配向でない場合、例えば図4のようにサンプルの誘電率方向依存性によって少しずつ異なる値になる。しかし、坪量はスカラーであるため、方向依存性を有しない。そこで方向依存性をキャンセルする方法として、共振周波数のシフト量Δfを極座標上にプロットし、楕円近似をしてできる楕円体の面積に着目した。 When the shift amount of the resonance frequency is plotted on the polar coordinates, when the sample is not non-oriented, the value varies slightly depending on the dielectric constant direction dependency of the sample as shown in FIG. However, since the basis weight is a scalar, it does not have direction dependency. Therefore, as a method of canceling the direction dependency, attention was paid to the area of the ellipsoid obtained by plotting the shift amount Δf of the resonance frequency on the polar coordinates and approximating the ellipse.
そこで、本発明の坪量測定方法は、シート状サンプルの一面側のみに配置された複数個の矩形誘電体共振器をその長辺方向がそれぞれ基準方向から異なる方向(θ)を向くように同一平面上に配置してそれぞれの共振器の共振周波数f1〜fnを測定し、以下のステップ(S1)から(S6)によってサンプルの坪量を算出する方法である。
(S1)サンプルについて各矩形誘電体共振器のシフト量Δf1〜Δfnを求めるステップ。
(S2)角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、前記方向(θ)を角度θとし前記シフト量Δf1〜Δfnをrとしてプロットし、楕円近似処理により楕円を描くステップ。
(S3)前記楕円の面積を求めるステップ。
(S4)前記楕円の面積と同面積の円の半径を求め、その円の半径を前記サンプルの誘電的異方性をキャンセルした換算シフト量Δfrとするステップ。
(S5)Δfrと坪量との関係を示す第1の関係を予め用意するステップ。
(S6)前記ステップS4で求めたΔfrから前記ステップS5で用意した第1の関係を用いてサンプルの坪量を求めるステップ。
Therefore, the basis weight measuring method of the present invention is the same so that a plurality of rectangular dielectric resonators arranged on only one surface side of the sheet-like sample are directed in different directions (θ) from the reference direction. This is a method of measuring the resonance frequencies f 1 to f n of the respective resonators arranged on a plane and calculating the basis weight of the sample by the following steps (S1) to (S6).
(S1) A step of obtaining shift amounts Δf 1 to Δf n of each rectangular dielectric resonator for the sample.
(S2) On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, the direction (θ) is the angle θ and the shift amounts Δf 1 to Δf n are plotted as r, and the ellipse approximation process is performed. Step to draw an ellipse.
(S3) A step of obtaining an area of the ellipse.
(S4) A step of obtaining a radius of a circle having the same area as the area of the ellipse, and setting the radius of the circle as a converted shift amount Δfr obtained by canceling the dielectric anisotropy of the sample.
(S5) A step of preparing in advance a first relationship indicating a relationship between Δfr and basis weight.
(S6) A step of obtaining the basis weight of the sample from Δfr obtained in step S4 using the first relationship prepared in step S5.
坪量(厚さ)測定の原理は特許文献1に詳しく説明されている。サンプルに誘電率異方性がないと仮定すると、サンプルがない場合の共振周波数f0とサンプルがある場合の共振周波数fsとの差であるシフト量Δfは坪量bに比例する。そこで、電率異方性をもつサンプルについては電率異方性をキャンセルした換算シフト量Δfrを求めることができれば、換算シフト量Δfrは坪量bに比例することになる。 The principle of basis weight (thickness) measurement is described in detail in Patent Document 1. Assuming that the sample has no dielectric anisotropy, the shift amount Δf, which is the difference between the resonance frequency f 0 when there is no sample and the resonance frequency f s when there is a sample, is proportional to the basis weight b. Therefore, for a sample having electric anisotropy, if the converted shift amount Δfr in which the electric anisotropy is canceled can be obtained, the converted shift amount Δfr is proportional to the basis weight b.
一般に、結晶の屈折率異方性を示す場合は屈折率楕円体を用いており、高分子フィルムにおいても3次元屈折率のプロットは楕円体形状になり、誘電率も2階のテンソルであるので3次元的に楕円体となる。このことから、配向性を楕円として表示し、議論するのは理論的に妥当であるといえる。この楕円の面積と同じ面積を有する円を考えると、この円の半径はちょうど共振周波数のシフト量(Δf)の方向依存性を消した形で、異方性を排除したサンプル本来のシフト量に対応している。 In general, when the refractive index anisotropy of a crystal is shown, a refractive index ellipsoid is used, and even in a polymer film, the three-dimensional refractive index plot is an ellipsoidal shape, and the dielectric constant is also a second-order tensor. It becomes an ellipsoid three-dimensionally. From this, it can be said that it is theoretically appropriate to display and discuss the orientation as an ellipse. Considering a circle having the same area as that of this ellipse, the radius of this circle is just the shape in which the direction dependency of the shift amount (Δf) of the resonance frequency is eliminated, and the original shift amount excluding anisotropy is obtained. It corresponds.
前記ステップ(S5)で用意するΔfrと坪量との間の第1の関係の一例は、Δfrと坪量との関係を示す検量線である。検量線は、誘電率及び密度が測定対象のサンプルと同じで互いに坪量が異なる複数の標準サンプルを用い、次のステップS11からS13により作成することができる。
(S11)各標準サンプルの坪量を既知の方法により求めるステップ。
(S12)各標準サンプルのΔfrをステップ(S1)から(S4)により求めるステップ。
(S13)複数の標準サンプルについて求めた坪量とΔfrとの間の第1の関係を示す検量線を作成するステップ。
An example of the first relationship between Δfr and basis weight prepared in step (S5) is a calibration curve showing the relationship between Δfr and basis weight. The calibration curve can be created by the following steps S11 to S13 using a plurality of standard samples having the same dielectric constant and density as the sample to be measured and different basis weights.
(S11) A step of obtaining the basis weight of each standard sample by a known method.
(S12) A step of obtaining Δfr of each standard sample by steps (S1) to (S4).
(S13) A step of creating a calibration curve indicating a first relationship between the basis weight determined for a plurality of standard samples and Δfr.
この場合、坪量を求めるステップ(S6)ではステップ(S4)で求めたサンプルのΔfrにステップ(S13)で作成した検量線を適用する。 In this case, in the step (S6) for obtaining the basis weight, the calibration curve created in step (S13) is applied to Δfr of the sample obtained in step (S4).
ステップ(S5)で用意するΔfrと坪量との間の第1の関係の他の例は、Δfrと坪量bとの関係を示す下記の式(2)
Δfr=A・b (2)
である。
Another example of the first relationship between Δfr and basis weight prepared in step (S5) is the following equation (2) showing the relationship between Δfr and basis weight b.
Δfr = A · b (2)
It is.
この関係式は、誘電率及び密度が測定対象のサンプルと同じ標準サンプルを用い、次のステップS21からS23により作成することができる。
(S21)前記標準サンプルの坪量bを既知の方法により求めるステップ。
(S22)その標準サンプルのΔfrをステップ(S1)から(S4)により求めるステップ。
(S23)その標準サンプルについて求めたΔfrと坪量bを用いて、定数Aを
A=b/Δfr
により求めるステップ。
この場合、坪量を求めるステップ(S6)ではステップ(S4)で求めたサンプルのΔfrとステップ(S23)で求めた定数Aを式(2)に適用する。
This relational expression can be created by the following steps S21 to S23 using a standard sample having the same dielectric constant and density as the sample to be measured.
(S21) A step of obtaining a basis weight b of the standard sample by a known method.
(S22) A step of obtaining Δfr of the standard sample by steps (S1) to (S4).
(S23) Using Δfr and basis weight b obtained for the standard sample, the constant A is set to A = b / Δfr
Step to find by.
In this case, in the step (S6) for obtaining the basis weight, Δfr of the sample obtained in step (S4) and the constant A obtained in step (S23) are applied to the equation (2).
本発明は、坪量を求めるとともに、さらに水分量として水分含有量又は水分含有率も求めることも含む。水分含有量及び水分含有率の測定原理については特許文献1に詳細に説明されているが、概要は次の通りである。サンプルのない状態(ブランク)についての共振ピークレベルP0とサンプルの共振ピークレベルPsの差をΔP(=P0−Ps)とする。ΔPはサンプルの誘電損失率ε’’とサンプルの厚さtを掛け合わせた値ε’’・tに比例するので、厚さtが一定のサンプルではΔPから水分含有量を測定することができる。また、厚さが一定でないサンプルの測定については、サンプルの水分が微量であるような場合、すなわちε’が一定である場合は、誘電損失率ε’’はサンプルの厚さtに関わらずΔP/Δfに比例するので、ΔP/Δfから水分含有率を測定することができる。この説明はサンプルが誘電率異方性をもっていないと仮定した場合の説明であるので、サンプルが誘電率異方性をもっている場合はその誘電率異方性をキャンセルした換算ΔPr、ΔPr/Δfrを導き出すことができれば、それらを用いて水分含有量及び水分含有率を求めることができる。 In addition to determining the basis weight, the present invention further includes determining the moisture content or the moisture content as the moisture content. The measurement principle of the water content and the water content is described in detail in Patent Document 1, but the outline is as follows. Let ΔP (= P0−Ps) be the difference between the resonance peak level P0 and the sample resonance peak level Ps when there is no sample (blank). Since ΔP is proportional to a value ε ″ · t obtained by multiplying the dielectric loss rate ε ″ of the sample and the thickness t of the sample, the moisture content can be measured from ΔP in a sample having a constant thickness t. . For measurement of a sample with a non-constant thickness, when the sample moisture is very small, that is, when ε ′ is constant, the dielectric loss rate ε ″ is ΔP regardless of the sample thickness t. Since it is proportional to / Δf, the moisture content can be measured from ΔP / Δf. Since this explanation is based on the assumption that the sample does not have dielectric anisotropy, if the sample has dielectric anisotropy, converted ΔPr and ΔPr / Δfr with the dielectric anisotropy canceled are derived. If possible, the moisture content and moisture content can be determined using them.
サンプルの水分含有量又は水分含有率を求める際の誘電的異方性をキャンセルする方法は坪量を求める場合の誘電的異方性をキャンセルする方法と同じである。すなわち、それぞれの共振器の共振周波数位置でのピークレベルP1〜Pnを測定し、以下のステップ(S31)から(S36)によって水分含有量又は水分含有率を算出する。
(S31)サンプルについて各矩形誘電体共振器のピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnを求めるステップ。
(S32)角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、前記方向(θ)を角度θとし前記ピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnをrとしてプロットし、楕円近似処理により楕円を描くステップ。
(S33)前記楕円の面積を求めるステップ。
(S34)前記楕円の面積と同面積の円の半径を求め、その円の半径を前記サンプルの誘電的異方性をキャンセルした換算ピークレベル変化量ΔPrとするステップ。
(S35)ΔPrと水分含有量又は水分含有率との間の第2の関係を示す検量線又は関係式を予め用意するステップ。
(S36)前記ステップS34で求めたΔPrから前記ステップS35で用意した第2の関係を用いてサンプルの水分含有量又は水分含有率を求めるステップ。
The method for canceling the dielectric anisotropy when obtaining the moisture content or moisture content of the sample is the same as the method for canceling the dielectric anisotropy when obtaining the basis weight. That is, the peak levels P 1 to P n at the resonance frequency positions of the respective resonators are measured, and the moisture content or moisture content is calculated by the following steps (S31) to (S36).
(S31) A step of obtaining peak level variations ΔP 1 to ΔP n of each rectangular dielectric resonator for the sample.
(S32) On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, the direction (θ) is the angle θ, and the peak level change amounts ΔP 1 to ΔP n are plotted as r. A step of drawing an ellipse by approximation processing.
(S33) A step of obtaining an area of the ellipse.
(S34) A step of obtaining a radius of a circle having the same area as the area of the ellipse, and setting the radius of the circle as a converted peak level change amount ΔPr obtained by canceling the dielectric anisotropy of the sample.
(S35) A step of preparing in advance a calibration curve or a relational expression indicating a second relationship between ΔPr and the water content or the water content.
(S36) A step of obtaining the moisture content or moisture content of the sample from ΔPr obtained in step S34 using the second relationship prepared in step S35.
ここで、ピークレベル変化量とは、サンプルがない場合とある場合の各矩形誘電体共振器の共振ピークレベルの差をいう。 Here, the peak level change amount means a difference in resonance peak level of each rectangular dielectric resonator when there is no sample and when there is no sample.
本発明の坪量測定装置は、サンプルと対向する面が矩形をもってサンプルの一面側のみに配置され、かつそれぞれの長辺方向が基準方向から異なる方向(θ)を向くように配置された複数(n)個の矩形誘電体共振器と、各誘電体共振器に電界ベクトルを発生させるマイクロ波用励振装置と、各誘電体共振器による透過エネルギー又は反射エネルギーをそれぞれ検出する検出装置を備え、さらに図5に示されるように、誘電率及び密度が測定対象サンプルと同じ標準サンプルについて求められた坪量に対する共振周波数の換算シフト量を示す第1の関係を記憶させた記憶装置13と、測定対象サンプルを測定したときの各共振器の共振周波数と記憶装置に記憶された第1の関係とに基づいてその測定対象サンプルの坪量を算出するデータ処理装置10とを備えている。 The basis weight measuring apparatus according to the present invention includes a plurality (in which the surface facing the sample has a rectangular shape and is disposed only on one surface side of the sample, and each long side direction faces a different direction (θ) from the reference direction. n) a plurality of rectangular dielectric resonators, a microwave excitation device for generating an electric field vector in each dielectric resonator, and a detection device for detecting transmitted energy or reflected energy by each dielectric resonator, As shown in FIG. 5, the storage device 13 storing the first relationship indicating the conversion shift amount of the resonance frequency with respect to the basis weight obtained for the standard sample having the same dielectric constant and density as the measurement target sample, and the measurement target Data processing for calculating the basis weight of the sample to be measured based on the resonance frequency of each resonator when the sample is measured and the first relationship stored in the storage device And a location 10.
図5と図6に示されるように、データ処理装置10は、坪量を算出するための坪量算出手段11として、各共振器の共振周波数のシフト量Δf1〜Δfnを求めるシフト量算出手段14と、角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、各共振器の方向(θ)を角度θとしシフト量算出手段14が求めたシフト量Δf1〜Δfnをrとしてプロットしたときに楕円近似処理により描かれる楕円と同面積の円の半径を求めてそれを換算シフト量Δfrとする換算シフト量算出手段15と、換算シフト量算出手段15が求めた換算シフト量Δfと記憶装置13に記憶された第1の関係とから坪量を算出する坪量算出手段16を備えている。 As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the data processing apparatus 10 calculates the shift amount for obtaining the resonance frequency shift amounts Δf 1 to Δf n of each resonator as the basis weight calculation means 11 for calculating the basis weight. On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, the direction (θ) of each resonator is the angle θ and the shift amount Δf 1- When plotting Δf n as r, the radius of a circle having the same area as the ellipse drawn by the ellipse approximation process is obtained, and the converted shift amount calculating means 15 using the converted shift amount Δfr as the converted shift amount Δfr is obtained. The basis weight calculating means 16 for calculating the basis weight from the converted shift amount Δf and the first relationship stored in the storage device 13 is provided.
本発明の坪量測定装置がさらに水分含有量又は水分含有率を求める機能を備えているときは、記憶装置13は誘電損率及び厚さが測定対象サンプルと同じ標準サンプルについて求められた水分含有量又は水分含有率に対する換算ピークレベル変化量を示す第2の関係も記憶している。そして、図5に示されるように、データ処理装置10は測定対象サンプルを測定したときの各共振器の共振周波数位置でのピークレベルP1〜Pnと記憶装置に記憶された第2の関係とに基づいてその測定対象サンプルの水分含有量又は水分含有率を算出する水分量算出手段12も備えている。
When the basis weight measuring device of the present invention is further provided with a function for obtaining the moisture content or moisture content, the storage device 13 contains the moisture content obtained for the standard sample having the same dielectric loss factor and thickness as the sample to be measured. A second relationship indicating the converted peak level change amount with respect to the amount or moisture content is also stored. Then, as shown in FIG. 5, the data processing apparatus 10 has the second relationship stored in the storage device and the peak levels P 1 to P n at the resonance frequency positions of the resonators when the measurement target sample is measured. And a moisture content calculating means 12 for calculating the moisture content or moisture content of the sample to be measured.
水分量算出手段12は、図7に示されるように、測定対象サンプルについての各矩形誘電体共振器のピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnを算出するピークレベル変化量算出手段17と、角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、各共振器の方向(θ)を角度θとしピークレベル変化量算出手段17が求めたピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnをrとしてプロットしたときに楕円近似処理により描かれる楕円と同面積の円の半径を求めてそれを換算ピークレベル変化量ΔPrとする換算ピークレベル変化量算出手段18と、換算ピークレベル変化量算出手段18が求めた換算ピークレベル変化量ΔPrと記憶装置13に記憶された第2の関係とから水分含有量又は水分含有率を算出する水分含有量/含有率算出手段19を備えている。 As shown in FIG. 7, the moisture amount calculation means 12 includes a peak level change amount calculation means 17 that calculates peak level change amounts ΔP 1 to ΔP n of each rectangular dielectric resonator for the measurement target sample, and an angle. The peak level change amounts ΔP 1 to ΔP n obtained by the peak level change amount calculation means 17 on the polar coordinates (r, θ) where r is the distance from the origin and r and the direction (θ) of each resonator is the angle θ. Is plotted as r, the radius of a circle having the same area as that of the ellipse drawn by the ellipse approximation process is obtained, and the converted peak level change amount calculating means 18 is set as the converted peak level change amount ΔPr, and the calculated peak level change amount is calculated. A water content / content rate calculating means 19 for calculating the water content or the water content from the converted peak level change amount ΔPr obtained by the means 18 and the second relationship stored in the storage device 13 is provided.
第2の関係も第1の関係と同様に求めることができる。第2の関係がΔPrと水分含有量又は水分含有率との関係を示す検量線である場合、その検量線は誘電損率及び密度が測定対象のサンプルと同じで互いに水分含有量又は水分含有率が異なる複数の標準サンプルを用い、次のステップS41からS43により求めることができる。
(S41)各標準サンプルの水分含有量又は水分含有率を既知の方法により求めるステップ。
(S42)各標準サンプルのΔPrをステップ(S31)から(S34)により求めるステップ。
(S43)複数の標準サンプルについて求めた水分含有量又は水分含有率とΔPrとの間の第2の関係を示す検量線を作成するステップ。
The second relationship can be obtained in the same manner as the first relationship. When the second relationship is a calibration curve indicating the relationship between ΔPr and moisture content or moisture content, the calibration curve has the same dielectric loss factor and density as the sample to be measured, and the moisture content or moisture content of each other. A plurality of standard samples having different values can be used, and can be obtained by the following steps S41 to S43.
(S41) A step of obtaining the moisture content or moisture content of each standard sample by a known method.
(S42) A step of obtaining ΔPr of each standard sample by steps (S31) to (S34).
(S43) A step of creating a calibration curve indicating the second relationship between the moisture content or moisture content obtained for a plurality of standard samples and ΔPr.
この場合、水分含有量又は水分含有率を求めるステップ(S36)ではステップ(S34)で求めたサンプルのΔPrにステップ(S43)で作成した検量線を適用する。 In this case, in the step (S36) for obtaining the water content or the water content rate, the calibration curve created in the step (S43) is applied to ΔPr of the sample obtained in the step (S34).
第2の関係がΔPrと水分含有量又は水分含有率cとの間の関係式である場合、その関係式は下記の式(3)
ΔPr=B・c (3)
となる。この式(3)は誘電損率及び密度が測定対象のサンプルと同じ標準サンプルを用いて、次のステップS51からS53により求めることができる。
(S51)前記標準サンプルの水分含有量又は水分含有率cを既知の方法により求めるステップ。
(S52)その標準サンプルのΔPrを前記ステップ(S31)から(S34)により求めるステップ。
(S53)その標準サンプルについて求めたΔPrと水分含有量又は水分含有率cを用いて、定数Bを
B=c/ΔPr
により求めるステップ。
When the second relationship is a relational expression between ΔPr and the water content or the water content c, the relational expression is the following formula (3):
ΔPr = B · c (3)
It becomes. This equation (3) can be obtained by the following steps S51 to S53 using a standard sample having the same dielectric loss factor and density as the sample to be measured.
(S51) A step of obtaining the moisture content or moisture content c of the standard sample by a known method.
(S52) A step of obtaining ΔPr of the standard sample by the steps (S31) to (S34).
(S53) Using ΔPr obtained for the standard sample and the water content or water content c, the constant B is set to B = c / ΔPr
Step to find by.
この場合、水分含有量又は水分含有率を求めるステップ(S36)ではステップ(S34)で求めたサンプルのΔPrとステップ(S53)で求めた定数Bを式(3)に適用する。 In this case, ΔPr of the sample obtained in step (S34) and the constant B obtained in step (S53) are applied to equation (3) in the step (S36) for obtaining the water content or the water content.
本発明の好ましい形態において、各検出器に接続されてそれぞれの出力を増幅する増幅回路は時間遅れ要素を含んだものであり、複数の共振器のそれぞれは、それぞれに接続されたマイクロ波発振器から、前記増幅回路に接続されてその出力から共振ピークレベルを検出する共振ピークレベル検出回路までの間に挿入される量可変電気信号減衰/増幅手段を備えた共振器検出系を構成しており、それぞれの共振器検出系の共振ピークレベル検出回路からの出力を、別途設定する目標共振ピークレベルと比較し目標共振ピークレベルに近づくように量可変電気信号減衰/増幅手段に対する減衰度又は増幅度を変える信号を演算出力する演算手段を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, an amplifier circuit connected to each detector and amplifying each output includes a time delay element, and each of the plurality of resonators includes a microwave oscillator connected thereto. And a resonator detection system comprising an amount variable electric signal attenuation / amplification means inserted between the output of the amplifier circuit and the resonance peak level detection circuit for detecting the resonance peak level. The output from the resonance peak level detection circuit of each resonator detection system is compared with a target resonance peak level set separately, and the attenuation or amplification degree for the variable electric signal attenuation / amplification means is set so as to approach the target resonance peak level. Computation means for computing and outputting a signal to be changed is provided.
本発明では各矩形誘電体共振器の共振周波数のシフト量Δf1〜Δfnを求め、それらを極座標上にプロットして楕円近似処理し、その楕円の面積と同面積の円の半径を求め、その円の半径をサンプルの誘電的異方性をキャンセルした換算シフト量Δfrとする。Δfrと坪量との関係を用いて、求めた換算シフト量Δfrから坪量を求めるようにしたので、シフト量Δf1〜Δfnを単純平均するよりも誘電的異方性をキャンセルすることができ、求められる坪量の精度が向上する。 In the present invention, the amount of shift Δf 1 to Δf n of the resonance frequency of each rectangular dielectric resonator is obtained, plotted on polar coordinates, and subjected to ellipse approximation processing, and the radius of a circle having the same area as that of the ellipse is obtained. The radius of the circle is defined as a conversion shift amount Δfr that cancels the dielectric anisotropy of the sample. Since the basis weight is obtained from the calculated conversion shift amount Δfr using the relationship between Δfr and basis weight, the dielectric anisotropy can be canceled rather than simply averaging the shift amounts Δf 1 to Δf n. And the required basis weight accuracy is improved.
本発明において、サンプルの誘電的異方性をキャンセルする考え方を模式的に表すと図8のようになる。ここでは、楕円の長軸の半分を100、短軸の半分を70とした。Δfに該当するのは円の場合は半径、楕円の場合は中心からの距離である。測定ポイントの5点の方向は、18°、90°、162°、234°、306°としてプロットした。図8で斜線の部分が楕円の面積と同じ面積を有する円の面積を表していることになる。縦軸のレベルが平準化したΔfを表し、この場合は83.67となる。これに対して、単に5点を平均したものは80.80となり、同じ値にはならない。 In the present invention, the concept of canceling the dielectric anisotropy of a sample is schematically shown in FIG. Here, half of the major axis of the ellipse is 100, and half of the minor axis is 70. Δf corresponds to a radius in the case of a circle and a distance from the center in the case of an ellipse. The directions of the five measurement points were plotted as 18 °, 90 °, 162 °, 234 °, and 306 °. In FIG. 8, the hatched portion represents the area of a circle having the same area as the ellipse. The level on the vertical axis represents the leveled Δf, in this case 83.67. On the other hand, the average of 5 points is 80.80, which is not the same value.
次に、共振器が5個の場合を例にとり、単純に5つのΔfを平均した場合と本発明のように面積を同じくする円の半径を求めた場合との比較を図9A〜図9Cに示す。長軸を4000、短軸を4000とした場合は円を表すが、この場合は両者に差がない。次に、長軸を4000、短軸を3800にすると、差が15となる。さらに短軸が3600になれば差が28.1と大きくなり、楕円が細長くなればなるほど、つまり配向度が大きくなればなるほど両者の差が大きくなることがわかる。 Next, taking the case of five resonators as an example, FIGS. 9A to 9C show a comparison between simply averaging five Δf and finding the radius of a circle having the same area as in the present invention. Show. When the major axis is 4000 and the minor axis is 4000, a circle is represented. In this case, there is no difference between the two. Next, if the major axis is 4000 and the minor axis is 3800, the difference is 15. Further, it can be seen that when the minor axis is 3600, the difference becomes as large as 28.1, and as the ellipse becomes elongated, that is, as the degree of orientation increases, the difference between the two increases.
この違いは、また、共振器の数によっても変わってくる。共振器の数が多い場合は差が小さい傾向にあるが、例えば3個など少なくなってくると、さらに差が大きくなる傾向にある。 This difference also depends on the number of resonators. When the number of resonators is large, the difference tends to be small, but when the number is decreased, for example, three, the difference tends to be larger.
また、単純に平均化処理をする方法では、例えば5つの誘電体共振器の場合、5点の配置角度が基準方向からずれるだけで、平均値結果が変わる。このことは、配向角度が0度方向から5度、10度と傾くだけで、たとえ同じ坪量であっても5点平均値が異なることを意味しており、誤差要因となる。本来、配向角度が変わっても坪量が変わらないため、平均値も変わってはいけないのである。この点からも、単に平均値処理をするのは正しくないと言える。 Further, in the method of simply performing the averaging process, for example, in the case of five dielectric resonators, the average value result changes only by shifting the five arrangement angles from the reference direction. This means that even if the orientation angle is tilted from 5 degrees to 10 degrees from the 0 degree direction, even if the basis weight is the same, the five-point average values are different, which is an error factor. Since the basis weight does not change even if the orientation angle is changed, the average value should not change. From this point, it can be said that it is not correct to simply perform the average value processing.
測定装置の具体例を示す。5個の誘電体共振器1a〜1eを配置し、図10のブロック図で示す信号処理回路を用いて、図11に示すタイムチャートに基づいて信号を処理して共振周波数を測定する。 A specific example of the measuring device will be shown. Five dielectric resonators 1a to 1e are arranged, and the signal is processed based on the time chart shown in FIG. 11 using the signal processing circuit shown in the block diagram of FIG. 10, and the resonance frequency is measured.
マイクロ波発振手段の一つであるマイクロ波スイーパ発振器21から出た信号を、アイソレータ22a〜22eを介して誘電体共振器1a〜1eに分配している。各共振器1a〜1eからの出力はそれぞれの検波ダイオード23a〜23eで電圧に変換され、それぞれの増幅及びA/D変換回路部24a〜24eを通ってそれぞれのピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eに入る。 A signal output from a microwave sweeper oscillator 21, which is one of the microwave oscillation means, is distributed to the dielectric resonators 1a to 1e via the isolators 22a to 22e. The outputs from the resonators 1a to 1e are converted into voltages by the respective detection diodes 23a to 23e, and the respective peak detection and averaging processing circuit units 25a are passed through the respective amplification and A / D conversion circuit units 24a to 24e. Enter -25e.
共振周波数の測定は次のように行われる。図11に示したようにマイクロ波スイーパ発振器21が周波数を掃引する。例えば周波数を4ギガヘルツを中心に10msecで250MHz掃引することによって連続的に周波数が上げられる。その周波数掃引により、ピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eではマイクロ波透過強度から共振カーブが得られる。ピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eはそのスイープ信号21sからスタートパルス部分を検知して共振レベルがピークに達するまでの時間を測定し、その時間から比例計算によって共振周波数を求める。 The resonance frequency is measured as follows. As shown in FIG. 11, the microwave sweeper oscillator 21 sweeps the frequency. For example, the frequency is continuously increased by sweeping the frequency at 250 MHz at 10 msec centering on 4 GHz. By the frequency sweep, the peak detection and averaging processing circuit units 25a to 25e can obtain a resonance curve from the microwave transmission intensity. The peak detection and averaging processing circuit units 25a to 25e detect the start pulse portion from the sweep signal 21s, measure the time until the resonance level reaches the peak, and obtain the resonance frequency from the time by proportional calculation.
この方法では、掃引開始タイミングをスイープ信号の立ち上がりであるスタートパルス部分によって検知できるため、そこからピークレベルに達するまでの時間を計測し、10msecで250MHzの掃引速度から計算して共振周波数が測定される。これを、例えば50msecの周期で繰り返し、20回平均で1つの共振周波数としている。このように1回の掃引時間は10msecと非常に短く、高速で信号を増幅し、デジタル処理を行っているわけである。 In this method, since the sweep start timing can be detected by the start pulse portion that is the rising edge of the sweep signal, the time until reaching the peak level is measured, and the resonance frequency is measured by calculating from the sweep speed of 250 MHz in 10 msec. The This is repeated, for example, at a period of 50 msec, and is set to one resonance frequency on an average of 20 times. Thus, the sweep time for one time is as very short as 10 msec, and the signal is amplified at a high speed to perform digital processing.
図12に図10に示した回路中の一つの誘電体共振器についての検出系の回路をさらに詳細に示した。他の誘電体共振器についての検出系の回路も同じである。先に説明した増幅及びA/D変換回路部24aは、一例としては増幅回路31とA/Dコンバータ部LSI32からなる。増幅及びA/D変換回路部24aからのデジタル出力はピーク検出及び平均値化処理回路部25aに入る。ピーク検出及び平均化処理回路部25aは、一例としてはピーク検出LSIと平均化処理LSIからなる。ピーク検出LSIは正確に言えば共振ピークレベル検出回路ももっている。このLSIにおいて共振ピーク検出として共振周波数と共振ピークレベルの両方を検出し、平均化処理LSIではスイープ毎に得られる共振周波数と共振ピークレベルの平均化処理を行っている。 FIG. 12 shows the detection system circuit for one dielectric resonator in the circuit shown in FIG. 10 in more detail. The detection system circuit for the other dielectric resonators is the same. The amplification and A / D conversion circuit unit 24a described above includes, for example, an amplification circuit 31 and an A / D converter unit LSI32. The digital output from the amplification and A / D conversion circuit unit 24a enters the peak detection and average value processing circuit unit 25a. For example, the peak detection and averaging processing circuit unit 25a includes a peak detection LSI and an averaging processing LSI. To be precise, the peak detection LSI has a resonance peak level detection circuit. In this LSI, both resonance frequency and resonance peak level are detected as resonance peak detection, and the averaging processing LSI performs averaging processing of the resonance frequency and resonance peak level obtained for each sweep.
ピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eの後段にはマイクロコンピュータ26接続され、各誘電体共振器検出系からの信号がマイクロコンピュータ26に入力される。マイクロコンピュータ26はピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eからの共振周波数と共振ピークレベルをまとめて後段のパソコン27に送信する。マイクロコンピュータ26はまた、各増幅及びA/D変換回路部24a〜24e、ピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eを誘電体共振器系毎に制御して動作させるための制御機能ももっている。 A microcomputer 26 is connected to the subsequent stage of the peak detection and averaging processing circuit units 25 a to 25 e, and signals from the respective dielectric resonator detection systems are input to the microcomputer 26. The microcomputer 26 collectively transmits the resonance frequency and resonance peak level from the peak detection and averaging processing circuit sections 25a to 25e to the personal computer 27 at the subsequent stage. The microcomputer 26 also has a control function for controlling and operating each of the amplification and A / D conversion circuit units 24a to 24e and the peak detection and averaging processing circuit units 25a to 25e for each dielectric resonator system. .
このマイクロコンピュータ26にはパーソナルコンピュータ27が接続されている。パーソナルコンピュータ27はマイクロコンピュータ26からの出力を演算して坪量とさらには水分含有量又は水分含有率を求めてデータとして表示したり記憶したりする。パーソナルコンピュータ27が図5から図7に示されたデータ処理装置10の機能と記憶装置13を実現している。パーソナルコンピュータ27はまた、配向の向きや量を測定する機能も備えている。 A personal computer 27 is connected to the microcomputer 26. The personal computer 27 calculates the output from the microcomputer 26 and obtains the basis weight and further the water content or the water content and displays or stores it as data. The personal computer 27 implements the functions of the data processing device 10 and the storage device 13 shown in FIGS. The personal computer 27 also has a function of measuring the orientation direction and amount.
ここで、図12において増幅及びA/D変換回路部24aにおいて増幅後の出力にはノイズによるリップルが含まれているため、増幅回路31ではコンデンサC1と抵抗R2から構成されるRC回路をフィードバックラインに挿入し、リップル電圧を吸収軽減し、変動の少ない直流電圧を得ている。このためコンデンサC1は本増幅回路では必須となっている。 Here, in FIG. 12, since the output after amplification in the amplification and A / D conversion circuit unit 24a includes ripple due to noise, the amplification circuit 31 uses an RC circuit composed of the capacitor C1 and the resistor R2 as a feedback line. To reduce the ripple voltage and obtain a DC voltage with little fluctuation. For this reason, the capacitor C1 is essential in the present amplifier circuit.
このようなC1やR2が所謂時間遅れ要素となり、そのために、増幅回路には遅れ(時定数)が生じる。このような増幅回路を使用した回路に掃引時間10msecという高速で掃引した場合の共振器出力を入力した場合の問題点とその解決方法について特許文献1に詳細に説明されている。そのような問題を解決した信号処理回路の一例を図13に示す。 Such C1 and R2 are so-called time delay elements, and therefore a delay (time constant) occurs in the amplifier circuit. Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-228688 describes in detail a problem and a solution when a resonator output is input to a circuit using such an amplifier circuit at a high sweep speed of 10 msec. An example of a signal processing circuit that solves such a problem is shown in FIG.
図13は先の図10に示した誘電体共振器からの信号を処理する回路にプログラマブルアッテネータを入れた状態を示す配向計の誘電体共振器の回路のブロック図である。図中図10に示した各構成部分と同じ番号を付した部分は同様の部分で同様の機能を奏するものである。なお、パーソナルコンピュータ27はこのようなプログラマブルアッテネータを制御する機能をソフト的に加わったものになるので図10のそれとは機能的には異なるものとなる。図10のように5つの誘電体共振器を使用する場合はその5つの誘電体共振器の回路のそれぞれに図13に示したようにプログラマブルアッテネータ33a〜33eを入れる。 FIG. 13 is a block diagram of a circuit of a dielectric resonator of an orientation meter showing a state in which a programmable attenuator is inserted in a circuit for processing a signal from the dielectric resonator shown in FIG. In the figure, the same reference numerals as those shown in FIG. 10 indicate the same functions in the same parts. Since the personal computer 27 has a function for controlling such a programmable attenuator added in software, it is functionally different from that in FIG. When five dielectric resonators are used as shown in FIG. 10, programmable attenuators 33a to 33e are inserted in the circuits of the five dielectric resonators as shown in FIG.
すなわち、マイクロ波スイーパ発振器21から出たマイクロ波は分配され5個のプログラマブルアッテネータ33a〜33eに入り、ここでそれぞれのプログラマブルアッテネータにパーソナルコンピュータ27から送られる電気信号34sによって決められた量だけ減衰される。減衰されたマイクロ波はアイソレータ22a〜22eを通り、5個の誘電体共振器1a〜1eにそれぞれ入力される。共振レベルは反対側のアンテナで検出され、透過強度を検波ダイオード23a〜23eで電圧に変換する。その後増幅及びA/D変換回路部24a〜24eを通り、ピーク検出及び平均化処理回路部25a〜25eに送られる。図10の回路の動作と同様に、ピーク検出LSIにおいて共振周波数及びピークレベルが測定される。 That is, the microwaves emitted from the microwave sweeper oscillator 21 are distributed and enter five programmable attenuators 33a to 33e, where they are attenuated by an amount determined by an electrical signal 34s sent from the personal computer 27 to each programmable attenuator. The The attenuated microwaves are input to the five dielectric resonators 1a to 1e through the isolators 22a to 22e. The resonance level is detected by the antenna on the opposite side, and the transmission intensity is converted into a voltage by the detection diodes 23a to 23e. Thereafter, the signal passes through the amplification and A / D conversion circuit units 24a to 24e and is sent to the peak detection and averaging processing circuit units 25a to 25e. Similar to the operation of the circuit of FIG. 10, the resonance frequency and the peak level are measured in the peak detection LSI.
また、この共振ピークレベル電圧はマイクロコンピュータ26を介してパーソナルコンピュータ27に送られ、目標の共振ピークレベル電圧と比較され、その偏差(目標の共振ピークレベル電圧−現在のピークレベル電圧)に応じてプログラマブルアッテネータ33a〜33eの減衰量を決定し、パーソナルコンピュータ27からデジタル信号を出すことによってプログラマブルアッテネータ33a〜33eの減衰量を変え、目標の共振ピークレベル電圧に調整する。すなわちパーソナルコンピュータ27が目標共振ピークレベル電圧と比較し差演算に基づき演算を行う演算手段となる。この処理が各誘電体検出器系、図13の例では5系統にそれぞれ行われる。 The resonance peak level voltage is sent to the personal computer 27 via the microcomputer 26, and is compared with the target resonance peak level voltage, and according to the deviation (target resonance peak level voltage−current peak level voltage). The attenuation amount of the programmable attenuators 33a to 33e is determined, and the attenuation amount of the programmable attenuators 33a to 33e is changed by outputting a digital signal from the personal computer 27, and adjusted to the target resonance peak level voltage. That is, the personal computer 27 is a calculation means for performing a calculation based on the difference calculation by comparing with the target resonance peak level voltage. This process is performed for each dielectric detector system, and for the five systems in the example of FIG.
尚、目標の共振ピークレベル電圧は増幅及びA/D変換回路部24a〜24eのA/D変換の入力電圧範囲の中で、入力オーバーがないように少し余裕を見てできるだけ高い値に設定する。例えば最大入力電圧の90%等の値とする。尚、このA/D変換への入力電圧は前段の増幅の大きさも関与する。 Note that the target resonance peak level voltage is set as high as possible with a slight margin in the input voltage range of the amplification and A / D conversion circuits 24a to 24e so that there is no input overshoot. . For example, the value is 90% of the maximum input voltage. Note that the input voltage to the A / D conversion also involves the magnitude of the previous amplification.
以上に説明したように、マイクロコンピュータ26を介して、測定された共振周波数と共振ピークレベル電圧がパーソナルコンピュータ27に送られる。パーソナルコンピュータ27が予め設定した目標共振ピークレベル電圧と実際に測定した共振ピークレベル電圧を比較し、その偏差に応じてプログラマブルアッテネータ33a〜33eの減衰量を制御する。簡単にいえばピーク電圧が目標電圧より大きければ減衰量を増やし、逆に小さければ減衰量を減らしてマイクロ波パワーを上げる。 As described above, the measured resonance frequency and resonance peak level voltage are sent to the personal computer 27 via the microcomputer 26. The personal computer 27 compares the preset target resonance peak level voltage with the actually measured resonance peak level voltage, and controls the attenuation of the programmable attenuators 33a to 33e according to the deviation. In short, if the peak voltage is higher than the target voltage, the attenuation is increased, and if it is lower, the attenuation is decreased and the microwave power is increased.
これを自動的に、かつ短周期に、かつ継続的に繰り返せば、常に一定した共振ピークレベル電圧が得られることになる。 If this is repeated automatically, in a short cycle, and continuously, a constant resonance peak level voltage can be always obtained.
このような共振ピーク電圧を一定にする制御を行っている場合は、前述のサンプルがある場合の共振ピークレベルとサンプルがない場合の共振ピークレベルの差に基づいてサンプルの水分含有量等を求めることは単純にはできない。すなわちこのような場合の一例では、サンプルがない場合とある場合の共振ピークレベルを同一で一定にするような制御を行っている。その場合はその共振ピークレベルを一定にする際に基になった各誘電体共振器のプログラムアッテネータの減衰量の値の各誘電体共振器の平均値について、サンプルがある場合とない場合の差を共振ピークレベルの差と考えることができる。 When control is performed to keep the resonance peak voltage constant, the moisture content of the sample is obtained based on the difference between the resonance peak level when the sample is present and the resonance peak level when there is no sample. It can't be simple. That is, in an example of such a case, control is performed so that the resonance peak level is the same and constant when there is no sample and when there is no sample. In that case, the average value of each dielectric resonator of the attenuation value of the program attenuator of each dielectric resonator based on making the resonance peak level constant is the difference between when the sample is present and when there is no sample. Can be considered as a difference in resonance peak level.
矩形誘電体共振器を5個用いた場合についてさらに具体的に説明する。
図14に坪量を計算する手順を示す。
The case where five rectangular dielectric resonators are used will be described more specifically.
FIG. 14 shows a procedure for calculating the basis weight.
ブランクの共振周波数を各誘電体共振器について求め、それぞれ、f01、f02、f03、f04、f05とする。 The resonance frequency of the blank is obtained for each dielectric resonator and is defined as f 01 , f 02 , f 03 , f 04 , and f 05 , respectively.
サンプルの共振周波数を各誘電体共振器についてもとめ、それぞれ、fs1、fs2、fs3、fs4、fs5とする。 The resonance frequency of the sample is determined for each dielectric resonator and is set to f s1 , f s2 , f s3 , f s4 , and f s5 , respectively.
各誘電体共振器について、シフト量Δfを計算し、それぞれ、Δf1、Δf2、Δf3、Δf4、Δf5とする。ただし、
Δf1=f01−fs1
Δf2=f02−fs2
Δf3=f03−fs3
Δf4=f04−fs4
Δf5=f05−fs5
For each dielectric resonator, the shift amount Δf is calculated and set as Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 , Δf 4 , Δf 5 , respectively. However,
Δf 1 = f 01 −f s1
Δf 2 = f 02 −f s2
Δf 3 = f 03 −f s3
Δf 4 = f 04 −f s4
Δf 5 = f 05 −f s5
5点のΔfを極座標に表示し、楕円近似をかけ、楕円の面積Sを計算する。楕円の面積を同じ面積の円の半径rを求め、それを換算シフト量Δfrとする。
Δfr=(S/π)1/2
Five points of Δf are displayed in polar coordinates, an ellipse approximation is performed, and the area S of the ellipse is calculated. A radius r of a circle having the same area as the ellipse is obtained, and this is set as a conversion shift amount Δfr.
Δfr = (S / π) 1/2
このΔfrが誘電率異方性をキャンセルしたシフト量であるので、この換算シフト量Δfrと実際の坪量との関係を種々の紙について調べた。その結果を図16に示す。この結果から、Δfrと坪量bとの関係は、
Δfr=62.193×b
となることがわかった。上記の式と計算されたΔfrを用いて、求める坪量bは、
b=Δfr/62.193
として求められる。
Since this Δfr is a shift amount in which the dielectric anisotropy is canceled, the relationship between the converted shift amount Δfr and the actual basis weight was examined for various papers. The result is shown in FIG. From this result, the relationship between Δfr and basis weight b is
Δfr = 62.193 × b
I found out that Using the above formula and the calculated Δfr, the basis weight b to be obtained is
b = Δfr / 62.193
As required.
図15に水分量を計算する手順を示す。
各誘電体共振器についてブランクの共振周波数位置でのピークレベルP01〜P05を測定する。各共振器についてサンプルがあるときの共振周波数位置でのピークレベルPS1〜PS5を測定する。各共振器についてピークレベル変化量ΔP1〜ΔP5を求める。ΔP1〜ΔP5を極座標上に表示し、楕円近似処理により楕円の面積を求める。その楕円の面積と同面積の円の半径を求め、その円の半径をそのサンプルの誘電的異方性をキャンセルした換算ピークレベル変化量ΔPrとする。ΔPrと水分含有量の間の関係を予め求めておき、その関係とサンプルについて求められたΔPrとからサンプルの水分含有量を求める。
FIG. 15 shows a procedure for calculating the water content.
For each dielectric resonator, the peak levels P 01 to P 05 at the resonance frequency position of the blank are measured. The peak levels P S1 to P S5 at the resonance frequency position when there is a sample for each resonator are measured. Peak level change amounts ΔP 1 to ΔP 5 are determined for each resonator. ΔP 1 to ΔP 5 are displayed on polar coordinates, and the area of the ellipse is obtained by ellipse approximation processing. The radius of a circle having the same area as that of the ellipse is obtained, and the radius of the circle is set as a converted peak level change ΔPr obtained by canceling the dielectric anisotropy of the sample. A relationship between ΔPr and moisture content is obtained in advance, and the moisture content of the sample is obtained from the relationship and ΔPr obtained for the sample.
水分含有率を求めるときは、換算共振周波数シフト量Δfrも同時に求めておき、ΔPrに変えてΔPr/Δfrを用いる。 When obtaining the moisture content, the converted resonance frequency shift amount Δfr is also obtained at the same time, and ΔPr / Δfr is used instead of ΔPr.
図14と図15に示した手順により坪量と水分量の計算を行い、実際の測定画面に表示させた例を図17に示す。図17中の米坪と表示されているのが坪量、水分量は水分含有率を求めて表示している。配向角度は図4に示されたφ、配向度は図4に示された楕円の長軸と短軸の差(a−b)である。 FIG. 17 shows an example in which the basis weight and water content are calculated by the procedure shown in FIGS. 14 and 15 and displayed on the actual measurement screen. In FIG. 17, the basis weight and the moisture content are displayed as the rice basis weight, and the moisture content is obtained and displayed. The orientation angle is φ shown in FIG. 4, and the orientation degree is the difference (ab) between the major axis and the minor axis of the ellipse shown in FIG.
グレードチェンジ(坪量変更)時の、本方法を用いて測定した坪量の変化を図18及び図19に示す。水分量はほとんど変化していない。図18では、SATEN原紙の60.0g/m2から49.3g/m2への坪量変更が行われたときの坪量の変化を示している。ほぼ目標値と同じ坪量を示していることがわかる。また、図19では、TACK原紙54.3g/m2から99.5g/m2への坪量変更時のデータを示す。こちらも、ほぼ目標値通りの坪量を表示できていることがわかる。このように、異方性をキャンセルすることで、さらに高精度な坪量測定が可能となった。 Changes in basis weight measured using this method at the time of grade change (basis weight change) are shown in FIGS. The amount of water has hardly changed. In Figure 18, it shows the change in basis weight when the basis weight changes from 60.0 g / m 2 of SATEN stencil to 49.3 g / m 2 was made. It can be seen that the basis weight is almost the same as the target value. Further, FIG. 19 shows the data when the basis weight changes from TACK base paper 54.3 g / m 2 to 99.5 g / m 2. It can also be seen that the basis weight can be displayed almost as the target value. Thus, cancellation of anisotropy enabled more accurate basis weight measurement.
本発明は、紙、不織布、フィルムをはじめとするシート状物質の坪量を測定するのに利用することができる。 The present invention can be used to measure the basis weight of sheet-like substances including paper, nonwoven fabric, and film.
1,1a〜1e 誘電体共振器
2a,2b アンテナ
4 シールド容器
6 エバネセント波
8 サンプル
10 データ処理装置
11 坪量算出手段
12 水分量算出手段
13 記憶装置
14 シフト量算出手段
15 換算シフト量算出手段
16 坪量算出手段
17 ピークレベル変化量算出手段
18 換算ピークレベル変化量算出手段
19 水分含有量/水分含有率算出手段
21 マイクロ波スイーパ発振器
22a〜22e アイソレータ
23a〜23e 検波ダイオード
24a〜24e 増幅及びA/D変換回路部
25a〜25e ピーク検出及び平均化処理回路部
26 マイクロコンピュータ
27 パーソナルコンピュータ
33a〜33e プログラマブルアッテネータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a-1e Dielectric resonator 2a, 2b Antenna 4 Shield container 6 Evanescent wave 8 Sample 10 Data processing device 11 Basis weight calculation means 12 Water content calculation means 13 Storage device 14 Shift amount calculation means 15 Conversion shift amount calculation means 16 Basis weight calculation means 17 Peak level change amount calculation means 18 Converted peak level change amount calculation means 19 Water content / water content rate calculation means 21 Microwave sweeper oscillator 22a-22e Isolators 23a-23e Detection diodes 24a-24e Amplification and A / D conversion circuit unit 25a to 25e Peak detection and averaging processing circuit unit 26 Microcomputer 27 Personal computer 33a to 33e Programmable attenuator
Claims (7)
(S1)サンプルについて各矩形誘電体共振器の共振周波数のシフト量Δf1〜Δfnを求めるステップ。
(S2)角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、前記方向(θ)を角度θとし前記シフト量Δf1〜Δfnをrとしてプロットし、楕円近似処理により楕円を描くステップ。
(S3)前記楕円の面積を求めるステップ。
(S4)前記楕円の面積と同面積の円の半径を求め、その円の半径を前記サンプルの誘電的異方性をキャンセルした換算シフト量Δfrとするステップ。
(S5)Δfrと坪量との関係を示す第1の関係を予め用意するステップ。
(S6)前記ステップS4で求めたΔfrから前記ステップS5で用意した第1の関係を用いてサンプルの坪量を求めるステップ。
ここで、共振周波数のシフト量とは、サンプルがない場合とある場合の各矩形誘電体共振器の共振周波数の差をいう。 A plurality of rectangular dielectric resonators arranged on only one surface side of the sheet-like sample are arranged on the same plane so that the long side directions thereof are different from the reference direction (θ), and the respective resonators are arranged. A basis weight measurement method in which the resonance frequencies f 1 to f n are measured, and the basis weight of the sample is calculated by the following steps (S1) to (S6).
(S1) A step of obtaining a shift amount Δf 1 to Δf n of the resonance frequency of each rectangular dielectric resonator for the sample.
(S2) On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, the direction (θ) is the angle θ and the shift amounts Δf 1 to Δf n are plotted as r, and the ellipse approximation process is performed. Step to draw an ellipse.
(S3) A step of obtaining an area of the ellipse.
(S4) A step of obtaining a radius of a circle having the same area as the area of the ellipse, and setting the radius of the circle as a converted shift amount Δfr obtained by canceling the dielectric anisotropy of the sample.
(S5) A step of preparing in advance a first relationship indicating a relationship between Δfr and basis weight.
(S6) A step of obtaining the basis weight of the sample from Δfr obtained in step S4 using the first relationship prepared in step S5.
Here, the shift amount of the resonance frequency means a difference in resonance frequency between the rectangular dielectric resonators when there is no sample and when there is no sample.
前記ステップ(S5)は、誘電率及び密度が測定対象のサンプルと同じで互いに坪量が異なる複数の標準サンプルを用い、
(S11)各標準サンプルの坪量を既知の方法により求めるステップと、
(S12)各標準サンプルのΔfrを前記ステップ(S1)から(S4)により求めるステップと、
(S13)複数の標準サンプルについて求めた坪量とΔfrとの間の第1の関係を示す検量線を作成するステップを含み、
坪量を求める前記ステップ(S6)では前記ステップ(S4)で求めたサンプルのΔfrに前記ステップ(S13)で作成した検量線を適用する請求項1に記載の坪量測定方法。 The first relationship between Δfr and basis weight prepared in step (S5) is a calibration curve showing the relationship between Δfr and basis weight;
The step (S5) uses a plurality of standard samples having the same dielectric constant and density as the sample to be measured and different basis weights from each other,
(S11) obtaining a basis weight of each standard sample by a known method;
(S12) obtaining Δfr of each standard sample by the steps (S1) to (S4);
(S13) including a step of creating a calibration curve indicating a first relationship between the basis weight determined for a plurality of standard samples and Δfr,
The basis weight measurement method according to claim 1, wherein the calibration curve created in step (S13) is applied to Δfr of the sample obtained in step (S4) in the step (S6) for obtaining basis weight.
Δfr=A・b (1)
であり、
前記ステップ(S5)は、誘電率及び密度が測定対象のサンプルと同じ標準サンプルを用いて、
(S21)前記標準サンプルの坪量bを既知の方法により求めるステップと、
(S22)その標準サンプルのΔfrを前記ステップ(S1)から(S4)により求めるステップと、
(S23)その標準サンプルについて求めたΔfrと坪量bを用いて、定数Aを
A=b/Δfr
により求めるステップを含み、
坪量を求める前記ステップ(S6)では前記ステップ(S4)で求めたサンプルのΔfrと前記ステップ(S23)で求めた定数Aを前記式(1)に適用する請求項1に記載の坪量測定方法。 The first relationship between Δfr and basis weight prepared in step (S5) is the following formula (1) showing the relationship between Δfr and basis weight b.
Δfr = A · b (1)
And
The step (S5) uses a standard sample having the same dielectric constant and density as the sample to be measured.
(S21) obtaining the basis weight b of the standard sample by a known method;
(S22) obtaining Δfr of the standard sample by the steps (S1) to (S4);
(S23) Using Δfr and basis weight b obtained for the standard sample, the constant A is set to A = b / Δfr
Including the step of
2. The basis weight measurement according to claim 1, wherein in step (S6) for obtaining basis weight, Δfr of the sample obtained in step (S4) and constant A obtained in step (S23) are applied to formula (1). Method.
(S31)サンプルについて各矩形誘電体共振器のピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnを求めるステップ。
(S32)角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、前記方向(θ)を角度θとし前記ピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnをrとしてプロットし、楕円近似処理により楕円を描くステップ。
(S33)前記楕円の面積を求めるステップ。
(S34)前記楕円の面積と同面積の円の半径を求め、その円の半径を前記サンプルの誘電的異方性をキャンセルした換算ピークレベル変化量ΔPrとするステップ。
(S35)ΔPrと水分含有量又は水分含有率との間の関係を示す第2の関係を表わす検量線又は関係式を予め用意するステップ。
(S36)前記ステップS34で求めたΔPrから前記ステップS35で用意した第2の関係を用いてサンプルの水分含有量又は水分含有率を求めるステップ。
ここで、ピークレベル変化量とは、サンプルがない場合とある場合の各矩形誘電体共振器の共振ピークレベルの差をいう。 Further, the peak levels P 1 to P n at the resonance frequency positions of the respective resonators are measured, and the moisture content or moisture content of the sample is also calculated by the following steps (S31) to (S36). The basis weight measuring method according to any one of the above.
(S31) A step of obtaining peak level variations ΔP 1 to ΔP n of each rectangular dielectric resonator for the sample.
(S32) On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, the direction (θ) is the angle θ, and the peak level change amounts ΔP 1 to ΔP n are plotted as r. A step of drawing an ellipse by approximation processing.
(S33) A step of obtaining an area of the ellipse.
(S34) A step of obtaining a radius of a circle having the same area as the area of the ellipse, and setting the radius of the circle as a converted peak level change amount ΔPr obtained by canceling the dielectric anisotropy of the sample.
(S35) A step of preparing in advance a calibration curve or a relational expression representing a second relationship indicating the relationship between ΔPr and the moisture content or moisture content.
(S36) A step of obtaining the moisture content or moisture content of the sample from ΔPr obtained in step S34 using the second relationship prepared in step S35.
Here, the peak level change amount means a difference in resonance peak level of each rectangular dielectric resonator when there is no sample and when there is no sample.
前記各誘電体共振器に電界ベクトルを発生させるマイクロ波用励振装置と、
前記各誘電体共振器による透過エネルギー又は反射エネルギーを検出する検出装置と、
誘電率及び密度が測定対象サンプルと同じ標準サンプルについて求められた坪量に対する共振周波数の換算シフト量を示す第1の関係を記憶させた記憶装置と、
測定対象サンプルを測定したときの前記各共振器の共振周波数と前記記憶装置に記憶された第1の関係とに基づいてその測定対象サンプルの坪量を算出するデータ処理装置とを備えており、かつ
前記データ処理装置は坪量を算出するための坪量算出手段として、
各共振器の共振周波数のシフト量Δf1〜Δfnを求めるシフト量算出手段と、
角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、前記方向(θ)を角度θとし前記シフト量算出手段が求めたシフト量Δf1〜Δfnをrとしてプロットしたときに楕円近似処理により描かれる楕円と同面積の円の半径を求めてそれを換算シフト量Δfrとする換算シフト量算出手段と、
前記換算シフト量算出手段が求めた換算シフト量Δfと前記記憶装置に記憶された第1の関係とから坪量を算出する坪量算出手段を備えていることを特徴とする坪量測定装置。 Plural (n) rectangular dielectric resonators having a rectangular surface facing only the sample and disposed only on one surface side of the sample, and the long sides of the sample facing different directions (θ) from the reference direction When,
A microwave excitation device for generating an electric field vector in each dielectric resonator;
A detection device for detecting transmission energy or reflection energy by each dielectric resonator;
A storage device that stores a first relationship indicating a conversion shift amount of a resonance frequency with respect to a basis weight determined for a standard sample having the same dielectric constant and density as the measurement target sample;
A data processing device that calculates the basis weight of the measurement target sample based on the resonance frequency of each resonator when the measurement target sample is measured and the first relationship stored in the storage device; And the data processing device, as basis weight calculation means for calculating basis weight,
A shift amount calculating means for obtaining a shift amount Δf 1 to Δf n of the resonance frequency of each resonator;
On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, the direction (θ) is the angle θ, and the shift amounts Δf 1 to Δf n obtained by the shift amount calculating means are plotted as r. A converted shift amount calculating means for obtaining a radius of a circle having the same area as the ellipse sometimes drawn by the ellipse approximation process and setting it as a converted shift amount Δfr;
A basis weight measuring device comprising basis weight calculating means for calculating a basis weight from the converted shift amount Δf obtained by the converted shift amount calculating means and the first relationship stored in the storage device.
前記データ処理装置は測定対象サンプルを測定したときの前記各共振器の共振周波数位置でのピークレベルP1〜Pnと前記記憶装置に記憶された第2の関係とに基づいてその測定対象サンプルの水分含有量又は水分含有率を算出する水分量算出手段も備えており、
前記水分量算出手段は、測定対象サンプルについての各矩形誘電体共振器のピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnを算出するピークレベル変化量算出手段と、
角度をθ、原点からの距離をrとする極座標(r,θ)上に、前記方向(θ)を角度θとし前記ピークレベル変化量算出手段が求めたピークレベル変化量ΔP1〜ΔPnをrとしてプロットしたときに楕円近似処理により描かれる楕円と同面積の円の半径を求めてそれを換算ピークレベル変化量ΔPrとする換算ピークレベル変化量算出手段と、
前記換算ピークレベル変化量算出手段が求めた換算ピークレベル変化量ΔPrと前記記憶装置に記憶された第2の関係とから水分含有量又は水分含有率を算出する水分含有量/含有率算出手段を備えている請求項5に記載の坪量測定装置。 The storage device also stores the second relationship indicating the moisture content or the converted peak level change amount with respect to the moisture content obtained for the standard sample having the same dielectric loss factor and thickness as the measurement target sample,
The data processing device measures the sample to be measured based on the peak levels P 1 to P n at the resonance frequency positions of the resonators when the sample to be measured is measured and the second relationship stored in the storage device. It also has a moisture content calculating means for calculating the moisture content or moisture content of
The moisture amount calculation means includes a peak level change amount calculation means for calculating peak level change amounts ΔP 1 to ΔP n of each rectangular dielectric resonator with respect to the measurement target sample;
On the polar coordinates (r, θ) where the angle is θ and the distance from the origin is r, and the direction (θ) is the angle θ, the peak level change amounts ΔP 1 to ΔP n obtained by the peak level change amount calculating means are a converted peak level change amount calculating means for obtaining a radius of a circle having the same area as the ellipse drawn by the ellipse approximation process when plotted as r and making it a converted peak level change amount ΔPr;
A moisture content / content rate calculating means for calculating a moisture content or a moisture content rate from the converted peak level change amount ΔPr obtained by the converted peak level change amount calculating means and the second relationship stored in the storage device; The basis weight measuring device according to claim 5 provided.
前記複数個の誘電体共振器のそれぞれは、それぞれに接続されたマイクロ波発振器から、前記増幅回路に接続されてその出力から共振ピークレベルを検出する共振ピークレベル検出回路までの間に挿入される量可変電気信号減衰/増幅手段を備えた誘電体共振器検出系を構成しており、
それぞれの誘電体共振器検出系の共振ピークレベル検出回路からの出力を、別途設定する目標共振ピークレベルと比較し目標共振ピークレベルに近づくように前記量可変電気信号減衰/増幅手段に対する減衰度又は増幅度を変える信号を演算出力する演算手段、を備えている請求項5又は6に記載の坪量測定装置。 An amplification circuit connected to each detector and amplifying each output includes a time delay element,
Each of the plurality of dielectric resonators is inserted between a microwave oscillator connected thereto and a resonance peak level detection circuit that is connected to the amplifier circuit and detects a resonance peak level from the output thereof. A dielectric resonator detection system comprising a variable amount electric signal attenuation / amplification means is configured,
The output from the resonance peak level detection circuit of each dielectric resonator detection system is compared with a separately set target resonance peak level, and the degree of attenuation with respect to the variable electric signal attenuation / amplification means so as to approach the target resonance peak level or The basis weight measuring device according to claim 5 or 6, further comprising a calculation means for calculating and outputting a signal for changing the amplification degree.
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