JPH0648254B2 - 静電容量の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、静電容量の測定方法に関し、さらに詳しく
は、測定の信頼性を向上させた静電容量の測定方法に関
する。

〔従来技術〕 第８図に示すように、平行平板電極Ａ，Ｂにより形成さ
れるキャパシタンスを一辺にもつ交流ブリッジを構成
し、電極Ａ，Ｂの間に被測定物Ｉを空隙をあけて介在せ
しめ、電極Ａ，Ｂ間の静電容量を測定することで、被測
定物Ｉの物理的性質を計測することが従来行われてい
る。

具体例としては、湿った布や紙を被測定物Ｉとして用い
て、電極Ａ，Ｂ間の静電容量から布や紙の水分含有度合
を計測するものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

平行平板電極Ａ，Ｂ間に平板状の被測定物Ｉを電極Ａ，
Ｂに対して平行に存在させた時、理論的には電極Ａ，Ｂ
間における被測定物Ｉの位置は電極Ａ，Ｂ間の静電容量
に無関係である。

しかるに、実際には諸種の原因によって、非接地電極Ａ
からの距離ｘに依存して電極Ａ，Ｂ間の静電容量が変化
する。その変化は、第９図に示すように直線的になる場
合や、第10図に示すように反比例曲線的になる場合があ
る。

このため、電極ＡまたはＢと非測定物Ｉの距離を一定に
保つことが困難な場合には、静電容量の測定の信頼性が
低下する問題点があった。

このような具体例としては、電極Ａ，Ｂ間に湿った布や
紙を連続的に走行させて布や紙の水分含有度合を計測す
るような場合に、布や紙の位置を正確に保つことが困難
であるため、計測の信頼性が低下する場合がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の静電容量の測定方法は、空間をあけて対向する
第１電極と第２電極の間に前記各電極と空隙をあけて被
測定物を介在せしめ、両電極間の静電容量を測定する静
電容量の測定方法において、第１電極を非接地，第２電
極を接地として測定値を得、次に第１電極を接地，第２
電極を非接地として測定値を得、次にこれらの測定値を
演算して静電容量を得ることを構成上の特徴とするもの
である。

〔実施例〕

以下、図に示す実施例に基づいて本発明をさらに詳しく
説明する。ここに第１図は本発明を実施するための装置
の要部構成概念図、第２図は第１図に示す装置を用いて
測定した結果を説明するためのグラフ、第３図は第１図
に示す装置を用いて測定した結果を示すための他のグラ
フ、第４図は本発明の方法を実施するための装置の一例
の詳細回路図、第５図は連続的に本発明の方法を実施す
る状態を説明するためのグラフ、第６図は演算により得
られた静電容量と電極からの距離の関係を示すグラフ、
第７図は静電容量変動率と電極からの距離の関係を示す
グラフである。なお、図に示す実施例により本発明が限
定されるものではない。

第１図において、第１電極Ａと第２電極Ｂとは平行平板
電極であり、距離ｄの空間をあけて対向して設置されて
いる。

被測定物Ｉは、前記両電極Ａ，Ｂの間に、空隙をあけて
介在せしめられる。第１電極Ａと被測定物Ｉの間の空隙
の大きさをｘとする。

第１電極Ａと第２電極Ｂは、それぞれ第１スイッチＳ_１
及び第２スイッチＳ_２と接続されている。これらのスイ
ッチＳ_１，Ｓ_２は連動しており、同時に図の実線の位置
となるか又は図の破線の位置となる。

さて、スイッチＳ_１，Ｓ_２が図の実線の位置となってい
る時は、第８図に示す状態と同様であり、電極Ａ，Ｂ間
の静電容量と距離ｘの関係は、第９図及び第10図で示し
た関係と同じであり、第２図の実線のように直線的にな
るか又は第３図の実線のように反比例曲線的になる。

他方、スイッチＳ_１，Ｓ_２を図の破線の位置とすれば、
電極Ａ，Ｂ間の静電容量と距離ｘの関係は、第２図及び
第３図に実線で示す関係を、ｘ＝ｄ／２で折り返したよ
うな関係になり、すなわち、第２図及び第３図に破線で
示すような関係となる。

第２図に示すように、静電容量と距離ｘの関係が直線的
である場合には、本発明は次のように実施される。

すなわち、まず、スイッチＳ_１，Ｓ_２を実線の位置とし
て静電容量を測定する。この時の距離ｘがｘ_ａであると
すると、測定値ｃ_ａ１が得られる。

次に、スイッチＳ_１，Ｓ_２を破線の位置に切り換えて、
電極Ａ，Ｂ間の静電容量を測定する。距離ｘの変動を生
じる時間よりも十分短い時間内にこのスイッチＳ_１，Ｓ
_２の切り換えを行えば、距離ｘは変化しないと考えてよ
いから、距離ｘ_ａに対応して測定値ｃ_ａ２が得られる。

次に、得られた測定値ｃ_ａ１とｃ_ａ２の算術平均を算出
し、その結果（ｃ_ａ１＋ｃ_ａ２）／２を静電容量ｃとす
る。

第２図から理解されるように、上記算術平均値を用いれ
ば、距離ｘによる変動は相殺されるので、距離ｘに依存
しない静電容量ｃが得られることとなる。

他方、第３図に示すように、静電容量と距離ｘの関係が
反比例曲線的になる場合も同様に測定値ｃ_ｃ１とｃ_ｃ２
の演算により距離ｘに依存しない静電容量ｃを得ること
ができる。なお、演算方法は必ずしも算術平均に限定さ
れない。

次に、第４図は本発明を実施し得る装置を詳細に表した
回路図である。この装置１は、布の水分含有度合計測装
置であり、対向する平行平板電極Ａ，Ｂの間を湿った布
Ｉが連続走行するようになっている。

電極Ａ，ＢはそれぞれスイッチＳ_１，Ｓ_２に接続され、
そのスイッチＳ_１，Ｓ_２を切り換えることで一方が接地
側となり他方が非接地側となる。

スイッチＳ_３は、上記スイッチＳ_１，Ｓ_２と連動した切
換スイッチである。

Ｇ_ａ，Ｇ_ｂは、シールドであり、オペアンプを用いてア
クティブガードを行っている。

スイッチＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の切り換え周期は、布Ｉの移
動速度，材質，寸法の不均一，外部雑音の状態などによ
って設定される。具体例を挙げると、布の移動速度が５
０ｍ／sec の場合にスイッチＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の切り換
え周期を１ｍsec とするものが挙げられる。第５図はス
イッチＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を交互に切り換えて測定値
Ｃ_１，Ｃ_２を交互に得ている状態を表したものである。

第６図は、本発明の方法により得られた静電容量ｃと距
離ｘの関係を示したもので、距離ｘに対する依存性が小
さくなっている。

また、第７図はある距離ｘにある被測定物が１mmだけ動
いた時に、静電容量ｃがどれだけ変化するかを測定した
結果を示している。イが本発明の場合、ロが従来の場合
である。図から理解されるように、本発明の場合は静電
容量変動率が著しく低下している。

従って、本発明の方法によれば、対向する電極間に湿っ
た布を走行させて布の水分含有度合を計測する場合に、
その計測の信頼性を高めることが出来るようになる。

他の実施例としては、球状の電極を対照的に配置したも
のが挙げられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、空間をあけて対向する第１電極と第２
電極の間に前記各電極と空隙をあけて被測定物を介在せ
しめ、両電極間の静電容量を測定する静電容量の測定方
法において、第１電極を非接地，第２電極を接地として
測定値を得、次に第１電極を接地，第２電極を非接地と
して測定値を得、次にこれらの測定値を演算して静電容
量を得ることを特徴とする静電容量の測定方法が提供さ
れ、これにより非測定物と電極の距離に関係なく静電容
量を測定できるようになる。従って、非測定物の位置を
厳密に規定する必要がなくなり、換言すれば、その位置
を厳密に規定できない状況下でも静電容量を信頼性高く
測定できるようになる。

〔符号の説明〕

Ａ……第１電極 Ｂ……第２電極 Ｉ……被測定物 Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３……スイッチ １……布の水分含有度合計測装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−79962（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−183609（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空間をあけて対向する第１電極と第２電極
   の間に前記各電極と空隙をあけて被測定物を介在せし
   め、両電極間の静電容量を測定する静電容量の測定方法
   において、 第１電極を非接地，第２電極を接地として測定値を得、
   次に第１電極を接地，第２電極を非接地として測定値を
   得、次にこれらの測定値を演算して静電容量を得ること
   を特徴とする静電容量の測定方法。