(57)【要約】【課題】水分子吸収波長の単色光源強度を単色光の波長幅を有する受光手段の受光強度に対応して変化させるサーボ系を形成した光学水分計を提供する。【解決手段】  光学水分計１は、開口部と内部空間３を形成し、内部空間天井部に発光素子４と受光素子５を固定したプローブ２と、発光素子４を励振する発振器６と、位相分割回路７と、発光素子駆動回路８と、受光素子５により受光した受光信号を反転増幅器９と、発光素子励振信号と同期する分離回路１０と、位相反転増幅器１１と、低域フィルタ内蔵の増幅器１２と、装置出力電圧を発光素子駆動基準電圧と加算して発光素子駆動回路８に供給する加算増幅器１３と、装置出力を解析表示するデータ処理部のパーソナルコンピュータ供給するＡ／Ｄ変換器１４と、装置出力を表示、解析するパーソナルコンピュータ１５と、プローブ内部空間３に自然空気供給するエアーポンプ１６と、自然空気供給パイプ１７と、排出口１８形成したプローブ２とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分子吸収波長の単色光を発光する発光素子と、水分子吸収波長の単色光を発光する発光素子の波長の帯域幅を有する受光素子が、被測定部材に接着される開口部に連通した内部空間を形成するプローブの前記内部空間の天井部に設置され、前記発光素子から水分子吸収波長の単色光を照射し、前記受光素子により、その反射量を測定することにより、反射吸光度から求める水分量計測手段と、前記反射吸光度に応じて前記水分子吸収波長単色光の光度を可変する光度可変手段とを備えた光量補償方式の光学水分計。
【請求項２】
前記水分子吸収波長の単色光を発光する発光素子は、前記発光素子を励振する基準電圧と、前記受光素子の受光量応じた電圧を加算する増幅器の出力を入力とする定電流回路とにより駆動され、前記受光素子受光量に応じて前記発光素子発光強度を制御するサーボ系を構成していることを特徴とする請求項１の光学水分計。
【請求項３】
プローブに形成した内部空間に自然空気を供給、排気する自然空気供給、排気手段により、前記被測定部材の水分放散機能を評価可能なことを特徴とする請求項１の光学水分計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、被測定部材の水分量及び水分放散機能を評価可能な光学水分計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、単色光を測定部材に照射して水分量を求める光学水分計は、例えば特許文献１に記載されているように、水分測定方法は、反射吸光度が水分に影響される波長と水分の影響が少ない波長を被測定部材の表面に照射して、その反射光を、受光用導光体を用いて反射光量を測定し、各波長における反射吸光度を演算し、吸光度比から水分量を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１の水分測定法によれば反射吸光度が水分に影響される波長と水分の影響が少ない波長を被測定部材の表面に導光体を用いて照射してその反射光を、受光用導光体を用いて反射光量を測定し、各波長における反射吸光度を演算し、吸光度比から水分測定するもので、照射光度は、受光強度に関係しないという課題がある。【０００５】  本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、水分子吸収波長の単色光源強度を単色光の波長幅を有する受光素子の受光強度に対応して変化させるサーボ系を形成した光学水分計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  この課題を解決するためになされた、特許請求項の範囲の請求項１に記載された光学水分計は、前記水分子吸収波長の単色光源素子と前記単色光の波長幅を有する受光素子を被測定部材に接着するプローブの内部空間の天井部に設置し、被測定部材表面に水分子吸収波長の単色光を照射し、前記単色光の波長幅を有する受光素子からなる反射光受光手段から得られる水分子吸収波長信号レベルに応じて前記水分子吸収波長の単色光強度を可変するサーボ系を形成したことを特徴とする。【０００７】  請求項２に記載の光学水分計は、請求項１に記載のものであり、前記プローブ内部空間の天井部に設置された前記発光素子は、前記発光素子駆動電圧と、前記内部空間の天井部に設置された前記受光素子の受光量に応じた電圧を加算した増幅器の出力を入力とする定電流回路により駆動され、前記受光素子受光量に応じて前記発光素子発光強度を制御するサーボ系を構成していることを特徴とする光学発汗計。【０００８】  請求項３に記載の光学水分計は、請求項１、２に記載のものであり、前記プローブに形成した内部空間に自然空気を供給、排気する自然空気供給、排気手段により前記被測定部材の水分放散機能を評価可能なことを特徴とする光学水分計。【０００９】  請求項１に記載の光学水分計は、顕在しない水分測定に有効であることを特徴とする光学水分計。
【発明の効果】
【００１０】  本発明の光学水分計は、受光量に応じて発光強度を変化させるサーボ系を構成することで、水分検出のダイナミックレンジを広げ、多量水分量を測定可能とするとともに高応答で水分量変化を測定可能とするものである。【００１１】  プローブ内部空間に自然空気を供給するとともに被測定部材から蒸散された水分と自然空気と混合された混合気湿を内部空間から排気させる自然空気供給、排気手段を有し、被測定部材の吸湿、放散能力と吸湿、放散過程を測定可能とするとともにプローブ内の露結を防ぐ作用を有するものである。【００１２】  装置出力は、データ処理部を構成するＡ／Ｄ変換器を経てパーソナルコンピュータに供給され、水分量値、水分量の時間変化を表示、計測、解析できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】被測定部材ＳＫにプローブを接着させ、被測定部材ＳＫに含浸する水分を、光学的に測定する水分計であって、水分量に応じて光量補償する光学水分計と、データ処理部を含む全体的な構成を示した系統図である。
【図２】プローブ縦断面図である。
【図３】図２に示したプローブのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】光量補償方式水分計で測定した水分量と装置出力特性の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００１５】  図１に示す光学水分計１は、図２、図３に示す被測定部材ＳＫに接着するプローブ２と、プローブ２の内部空間３の天井部に水分を吸収する波長の発光素子４と、発光素子４の波長の帯域幅を有する受光素子５と、エアーポンプ１６から供給される自然空気を内部空間３に導く自然空気供給パイプ１７と、自然空気混合気湿を排気する排出口１８が内部空間３の側面に取り付けられており、発振器６の方形波出力は、位相分割回路７を経て発光素子駆動基準電圧と装置出力電圧が加算された増幅器１３の出力で駆動される定電流回路内蔵の発光素子駆動回路８に供給され、発振器６の方形波出力の半周期が発光素子４を駆動する。水分吸収波長光を受光した受光素子５は、受光増幅器９を経て発光素子４の駆動信号に同期したアナログスイッチ回路からなる分離回路１０に供給され、分離回路１０において発光素子４の出力信号成分に分離された信号は、位相反転増幅器１１を経由後、低域フィルタ及び光量補償前の基準レベル設定回路内蔵の直流増幅器１２にて増幅後、水分量として装置出力される。
【００１６】  光学水分計１の装置出力は、データ処理部を構成するＡ／Ｄ変換器１４を経てパーソナルコンピュータ１５に供給される。
【００１７】  図２、図３に示すプローブ内部空間３には自然空気供給パイプ１７を通してエアーポンプ１６により、自然空気が供給され、排気口１８から排気される。
【００１８】  図４は、光学水分計１を用いて水分を含んだ被測定部材ＳＫ（水分を含んだろ紙）を測定した水分量と装置出力特性の一例である。
以下、具体的に説明する。
【００１９】  図１に本発明における光量補償した光学水分計１とデータ処理部を含む全体的な構成を示す系統図を示す。図２にプローブ２の横断面図を示す。図３に図２に示したプローブ２矢視断面図を示す。
【００２０】  図４に水分を含んだ被測定部材ＳＫ（水分を含んだろ紙）の水分測定における光量補償あり、なしにおける光学水分計１の出力特性の一例を示す。
【００２１】  光学水分計１は、図１〜図３に示すプローブ２の開口面を、被測定部材ＳＫに接着し、プローブ２の内部空間３の天井部に水分を吸収する波長の光を発光する発光素子４と反射光を受光する受光素子５を設置し、受光素子５の受光量に応じて発光素子４の発光強度を制御する発光強度制御手段を有するサーボ系を構成して水分量を測定する作用を行うものである。
【００２２】  図２、図３に示すプローブ２の側面には自然空気を内部空間３に供給する自然空気供給パイプ１７と、排気する排出口１８が取り付けられている。図２、図３は発光素子４，受光素子５の設置位置および自然空気供給パイプ１７、排気口１８の取り付け位置の一例である。
【００２３】  図１に示した光学水分計１は、プローブ２の内部空間３に連結した自然空気供給パイプ１７、エアーポンプ１６を取り外した光学水分計として、単独使用可能である。
【００２４】  図１に示した発光素子４は、発振器６、位相分割回路７を経由した方形波と発光素子駆動基準電圧と、装置出力電圧が加算された加算増幅器１３の出力で駆動される定電流回路内蔵の発光素子駆動回路８により駆動されるが、発光素子駆動は直流電圧及び電圧源回路であっても良い。
【００２５】  図１に示した光学水分計１は、加算増幅器１３にて装置出力を加算せず、光量補償なしにて使用することができる。
【実施例】
【００２６】  図４に、光学水分計１を用いて水分測定した結果（出力特性）の一例を示す。図４は、被測定部材ＳＫである乾燥ろ紙に滴下した水滴量（水分量）と装置出力の関係を、光量補償あり、光量補償なしを、パラメータとして水分量と装置出力の関係を示す一特性例である。図４では、光学水分計１の光量補償により、１／７に感度は低下するもののダイナミックレンジは拡大する。
次に光学水分計１の動作について説明する。【００２７】  ［発光素子駆動基準電圧の設定］
図１において、水分量の測定前に、基準となる水分ゼロ（乾燥状態）の被測定部材ＳＫ（例えば乾燥ろ紙）上にプローブ２の開口部を接着し、加算増幅器１３に基準電圧のみを供給し、光量補償なし状態にて光学水分計１が、水分測定可能とする発光素子駆動基準電圧を設定する。
［光量補償による水分量の測定］【００２８】  上記の発光素子駆動基準電圧設定を確認後、加算増幅器１３に装置出力を供給し、発光素子駆動基準電圧と加算し、光量補償ありの光学水分計１を形成し、パーソナルコンピュータ１５のディスプレイに装置出力を表示し、プローブ２開口部を基準となる被測定部材ＳＫ上にプローブ２の開口部を接着させ、増幅器１２に内蔵する基準レベル調整回路にて被測定部材ＳＫの基準レベル（ゼロレベル）を設定する。【００２９】  上記の被測定部材の基準レベル（ゼロレベル）設定後、プローブ２の開口部を水分含浸被測定部材ＳＫに接着する。水分を吸収する波長の光を発光する発光素子４を発振器６の方形波出力信号の半周期ごとに励振し、反射光を受光素子５により受光後、発光素子励振信号と同期する分離回路１０により水分吸収波長の光に対応した信号に分離後、位相反転増幅器１１を経由後、低域フィルタ内蔵の直流増幅器１２により直流化後、装置出力する。装置出力は、加算増幅器１３にて発光素子駆動基準電圧と加算され、加算増幅器１３出力は、発光素子駆動回路８に供給されていることから発光素子４の光度は、発光素子駆動基準電圧に加わる装置出力変化と相動した光度となり、発光強度は水分量に相動して変化する制御系を形成していることから、被測定部材ＳＫの水分量、吸湿度合いが広ダイナミックレンジ、高応答で装置出力される。装置出力は、データ処理部のＡ／Ｄ変換器１４を経由してパーソナルコンピュータ１５に表示、解析できる。
［水分計１による湿分放散の測定］【００３０】  図１において、水分を含浸した被測定部材ＳＫにプローブ２の開口部を固定し、プローブ内部空間３に自然空気供給パイプ１７を通してエアーポンプ１６により自然空気を供給し、排出口１８から排出する。自然空気により被測定部材ＳＫに含浸する湿分が放散することから被測定部材ＳＫの湿分放散能力、放散過程が広ダイナミックレンジ、高応答で装置出力され、データ処理部のパーソナルコンピュータ１５にて表示、解析できる。
【符号の説明】  １は光学水分計、２はプローブ、３は内部空間、４は発光素子、５は受光素子、６は発振器、７は位相分割回路、８は発光素子駆動回路、８ａは発光素子電気リード線、９は受光増幅器、９ａは受光素子電気リード線、１０は分離回路、１１は位相反転増幅器、１２は直流増幅器、１３は加算増幅器、１４はＡ／Ｄ変換器、１５はパーソナルコンピュータ、１６はエアーポンプ、１７は自然空気供給パイプ、１８は自然空気排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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