水分量测量方法及装置制造方法及图纸

作为一个例子，作为微波空腔共振器，使用在波导管的中途具备以垂直于管轴的方式开着孔的２个隔板的装置。在设置在隔板之间的共振器部分的切口中配置试样，实时测量共振峰值级。根据切口中没有试样时的共振峰值级和有试样时的共振峰值级之差，求出试样的水分含有量或者水分含有率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过微波共振对以纸，无纺布，薄膜为代表的薄片状物质的水分含有量或者水分含有率进行测定的方法和装置。
技术介绍
作为测量薄片状物质的水分含有量或者水分含有率的方法，以往使用采用红外线吸收的装置或利用微波的装置。通过红外线吸收的方法，由于也从周围热源吸收红外线，受干扰热的影响，有时不能正确测定水分含有量或者水分含有率。另外，通过红外线吸收的方法，对于微量水分的测量可以说是很难的，薄膜上涂敷有机物的等薄片状试样的水分含有量或者水分含有率的测定是困难的。利用微波的产品的第1例是使用行波。薄片状试样以与微波导波路接触的方式配置，一边使微波通过导波路一边接触试样，并随着行进，利用其功率根据水分衰减的方法设计的。例如，专利文献1中记载了使用微波喇叭式天线测量试样含湿量的装置，但是这种专利技术被申请了很多。可是，使用微波行波的方法，与本专利技术利用的作为对象的共振的方法不同。如果微波与碰到试样反射回来行进的波在中途相遇合成形成驻波，这与本专利技术中所说的由共振产生的驻波在物理上、电气电路的上都是完全不同的东西。由反射产生的驻波和由共振产生的驻波，在位于一定坐标上的定位置中电场和磁场成为零的位置以及成为最大的位置不变化这点上类似，但是由反射产生的驻波不共振，不能得到共振曲线。所谓共振是电气电路的共振状态，即在包含共振器的测量系中必须具备电感L，电容C，电阻R这3个元件，共振点中，电抗量为零的共振条件必须成立。利用微波的装置的第2例是利用共振的装置。专利文献2记载了使用空腔共振器，测量水分含有量的方法。其中以夹着试样的方式配置的一对波导管，在与试样邻接的开口部具备分别正对着外侧方向的凸缘(flange)，此凸缘使用电容耦合的空腔共振器。专利文献3表示了实际测量空腔共振器的共振频率和峰值电压，由特性方程式计算水分和坪量这两者的方法，但是没有记载空腔共振器的自身构造。专利文献3的测量方法表示，水分X和坪量Y不是分别独立地有助于在微波最大共振点的频率f和电压v的实际测量数据，而是通过发现水分X和坪量Y的相互关系，使用特性方程式，之后分别计算出水分和坪量。专利文献4描述了并列多个空腔共振器，测量水分量，其中使用的空腔共振器是凹腔型空腔共振器。凹腔型空腔共振器电场分布不规则，电场矢量不能平行于薄片状试样的薄片面。因此，试样和电场的相互作用的体积变小，测量精度不好。专利文献5描述了使用相同空腔共振器的水分测量，其中用的空腔共振器是在对应测量部位的地方设置凸部的空腔共振器。在专利文献4、5中，作为以往例，一对波导管的开口正对着试样那样进行配置的通常的空腔共振器也在图中表示了，但是，那样的空腔共振器Q值低，不能期望高精度的测量。专利文献1特公昭47-9080号公报专利文献2特公昭58-30534号公报专利文献3特开昭62-238447号公报专利文献4特开昭62-169041号公报专利文献5特公平6-58331号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，不易受热源等干扰的影响，即使对微量水分，也能测量敏感度优异的、高精度的测量薄膜、纸等薄片状物质水分含有量或者水分含有率的方法和装置。本专利技术的水分量测量方法也是使用微波空腔共振器，本专利技术中的空腔共振器是，在波导管的中途具备以垂直于管轴的方式开着孔的2个隔板，隔板之间成为共振器部分，隔板的外侧成为行波部分，同时以横穿上述共振器部分的方式设有配置试样的切口。并且，将测量频率设定在1～25GHz之间的规定范围，根据上述切口中没有试样时的共振峰值级和有试样时的共振峰值级之差，计算试样的水分含有量或者水分含有率。另外，本专利技术的测量装置具备波导管的中途具备以垂直于管轴的方式开着孔的2个隔板，隔板之间成为共振器部分，隔板的外侧成为行波部分的同时，以横穿上述共振器部分的方式，设置配置试样的切口的微波空腔共振器；连接在上述一对行波部分的一方上，以1～25GHz之间的规定范围的频率振动的微波扫描振荡器；连接在上述一对行波部分的另一方上的微波强度接收器；接收来自上述微波强度接收器的信号检测峰值级，根据上述切口中没有试样时的共振峰值级和有试样时的共振峰值级的差，求出试样的水分含有量或者水分含有率的数据处理装置。本专利技术中使用的微波空腔共振器是图2或者图3所示的装置。图2的微波空腔共振器中，波导管2A由波导管部分4a、4b、6a和6b构成，在此波导管2A的中途具备以垂直于管轴的方式开着孔的2个隔板8a、8b，隔板8a、8b之间成为共振器部分4a、4b，隔板8a、8b的外侧成为行波部分6a、6b，设置横穿共振器部分4a、4b那样配置试样10的切口12，而且，一个行波部分6a上连接着以1～25GHz之间的规定范围频率振动的微波扫描振荡器，另一个行波部分6b上连接着微波强度接收器。14a、14b是分别设置在行波部分6a、6b上的天线，天线14a连接在微波扫描振荡器上，天线14b连接在微波强度接收器上。图3的微波空腔共振器，波导管2B由波导管部分4a、4b、4a、4b、16a和16b构成。一对行波部分的一方是由与一个隔板8a邻接的波导管部分16a和与该波导管部分16a连接且连接在微波扫描振荡器上的波导管部分6a构成，而且，一对行波部分的另一方是由邻接另一个隔板8b的波导管部分16b和与该波导管部分16b连接且连接在微波强度接收器上的波导管部分6b构成。图3的微波空腔共振器，在连接在微波线引振荡器上的行波部分的波导管部分6a和隔板8a之间还配置波导管部分16a，在连接微波强度接收器的行波部分的波导管部分6b和隔板8b之间还配置波导管部分16b，在这方面，与图2的微波空腔共振器不同。波导管部分16a、16b同时是行波部分。本专利技术中，在共振器内，使微波共振，在共振器内部或者共振器附近配置试样，根据包含试样的共振器系的共振特性，测量试样含有水分含有量或者水分含有率。由微波共振器共振，得到如图4所示的共振曲线。右侧的共振曲线是没有试样状态(空白)时的共振曲线。如果共振器的内部或者附近存在试样，由于试样具有的介电常数，如左侧的共振曲线所示，共振频率移向低频率侧的同时，由于介电损失率，使峰值级减少，Q值也减少。该现像能用各种方法说明，如图5所示，通过在电气电路上由电感L，电容C，电阻R构成的LCR共振电路理论也能说明。在本专利技术中的空腔共振器中，制作光阑板电抗成分和电容成分，增加波导管壁的电阻量，形成LCR共振电路。试样的介电常数相对于容量C，介电损失率相对于电阻R，这些通过电磁耦合，和共振器的L，C，R耦合是等价的。因此，如试样存在，电容C增加，共振频率f(f＝1/{2π(LC)1/2})变小。同时，由于试样的介电损失率，电阻R也增加，峰值级减少的同时，Q值也变小。另外，本专利技术由于使用空腔共振器，相同现像由干扰理论也能说明，但是说明省略了。本专利技术是着眼于由于该介电损失率导致共振曲线的峰值级变化，测量水分含有量或者水分含有率的装置。大约，通用薄膜的介电损失率为10-4～10-2数量级，纸那样的薄膜为10-2～10-1数量级。与此相对而言，水的介电损失率为13.1(3GHz)，比通用薄膜和纸大100倍～100000倍。并且通用薄膜时，其介电损失率，例如在4GHz程度的微波区域中，几乎只随水分和结晶化程度变化，除此之外，没有使薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水分量测量方法，其特征在于，使用微波空腔共振器，该微波空腔共振器是，在波导管的中途具备以垂直于管轴的方式开着孔的２个隔板，隔板之间成为共振器部分，隔板的外侧成为行波部分，同时以横穿上述共振器部分的方式设有配置试样的切口， 将测量频率设定在１～２５ＧＨｚ之间的规定范围，根据上述切口中没有试样时的共振峰值级和有试样时的共振峰值级之差，计算试样的水分含有量或者水分含有率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田绅一，泽本英忠，
申请(专利权)人：王子制纸株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]