(57)【要約】    【課題】  高温雰囲気下における被測定物体の局部的な水分量を正確に測定できるようにした水分検出方法を提供する。    【解決手段】  ３〜３０ＧＨｚのマイクロ波を発生する発振器(10)と受信器(17)とを高温雰囲気(20)の外側に設置し、高温雰囲気内に送信アンテナ(13)と受信アンテナ(14)を対向して配置し、送信アンテナはノーマルベンド(12)及び導波管(13)を介して発振器に接続し、受信アンテナ(14)はノーマルベンド(15)及び導波管(16)を介して受信器(17)に接続する。送信アンテナと受信アンテナとの間に被測定物体(21)を位置させ、発振器で発生したマイクロ波を被測定物体に照射し、被測定物体を透過したマイクロ波を受信器に導き、マイクロ波の減衰率から被測定物体の水分量を求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温雰囲気内の被測定物体に３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲内の周波数のマイクロ波を照射し、被測定物体を透過したマイクロ波を検出し、検出したマイクロ波の減衰率から被測定物体の水分量を求めるにあたり、
上記周波数のマイクロ波を発生する発振器と上記周波数のマイクロ波を受信する受信器とを高温雰囲気の外側に設置する一方、高温雰囲気内に送信アンテナと受信アンテナを対向して配置するとともに、上記送信アンテナをノーマルベンド及び導波管を介して発振器に接続し、上記受信アンテナをノーマルベンド及び導波管を介して受信器に接続し、
上記送信アンテナと受信アンテナとの間に被測定物体を位置させ、上記発振器で発生したマイクロ波を導波管により高温雰囲気内に導き、ノーマルベンド及び上記送信アンテナを介して被測定物体に照射し、該被測定物体を透過したマイクロ波を上記受信アンテナで受信し、ノーマルベンド及び導波管を介して上記受信器に導き、マイクロ波の減衰率から上記被測定物体の水分量を求めるようにしたことを特徴とする水分測定方法。
【請求項２】
発振器側の導波管、ノーマルベンド及び送信アンテナと受信器側の受信アンテナ、ノーマルベンド及び導波管とを１組の測定セットとし、高温雰囲気内にある被測定物体の各部分に対応して上記測定セットを各々設け、被測定物体の各部分の水分量を求めるようにした請求項１記載の水分測定方法。
【請求項３】
被測定物体が高温雰囲気中を移動する物体であり、上記被測定物体が移動中に上下に変位することによって上記送信アンテナと被測定物体との間の距離が変動し、該距離の変動によって発生する定在波に起因する水分量の誤差を、上記送信アンテナと被測定物体との間の距離を測定して補正するようにした請求項１記載の水分測定方法。
【請求項４】
上記被測定物体からの反射波を受信する第２の受信アンテナを上記送信アンテナに併設し、反射波の大きさを測定して送信アンテナと被測定物体との間の距離を求めて水分量の誤差を補正するようにした請求項３記載の水分測定方法。
【請求項５】
上記高温雰囲気が加熱炉内の雰囲気であり、上記求められた被測定物体の各部の水分量に基づいて上記加熱炉の熱源を制御するようにした請求項２記載の水分測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は水分検出方法に関し、特に高温雰囲気下における被測定物体の局部的な水分量を正確に測定できるようにした方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石膏ボードを製造する場合、図９に示されるように、原料５０を粉砕し、水分や添加物を加えてペースト状にし、このペースト５１を２枚の厚紙５２、５３の間に展開し塗布した後、ロール５４で加圧して平板状に加工する。このときの水分はほぼ６０重量％に達する。この積層体を乾燥炉（加熱炉）５５内に導入し、複数枚の積層体を幅方向及び上下方向に配列し、これを乾燥炉５５内のロールによって出口まで搬送しながら乾燥すると、石膏ボードが得られる。
【０００３】
ところで、所定炉長の乾燥炉５５において、生産性を上げるためには加熱量を増大させればよいが、急速に加熱すると、積層体の表面と内部との間における水分量の差が大きくなってひび割れや反りが発生するおそれがある。
【０００４】
また、多数の積層体が乾燥炉５５内において幅方向及び上下方向に配列されている場合、炉内中央の積層体は乾燥不足になりがちである。そこで、炉内中央の積層体を確実に乾燥させるために加熱量を増大させると、今度は炉壁周辺の積層体が過熱され、反りが発生する。石膏ボードの場合、反りが発生すると製品不良となる。
【０００５】
即ち、石膏ボードを生産する場合、製品不良を発生させることなく、高い生産性でもってバランスよく生産するための最適なヒートパターンが存在する。しかし、乾燥炉５５に入ってくる積層体の水分量にはばらつきがあり、又乾燥炉５５内の乾燥ガスの流れに変動があるので、最適なヒートパターンを実現するためには乾燥炉５５内の積層体の局部的な水分量をリアルタイムで検出し、水分量の分布を正確に把握することが求められる。
【０００６】
一般に、水分量を測定する場合、プローブを被測定物体の表面に接触させ、プローブ先端の２カ所の電極間の電気抵抗を測定して水分量を求める方法（電気抵抗式）、プローブ前方の被測定物体の静電容量を測定して水分量を求める方法（高周波式）、被測定物体に高速中性子を照射し、水分中の水素原子の量を測定して水分量を求める方法（中性子方式）、試料を採取し、加熱して重量変化から水分量を求める方法（乾燥減量式）、被測定物体に赤外線を照射し、その反射量から水分量を求める方法（赤外線方式）、マイクロ波を被測定物体に照射して透過させ、マイクロ波の減衰率から水分量を求める方式（マイクロ波方式）、などが知られている。
【０００７】
しかし、電気抵抗式、高周波式、赤外線方式による測定方法は被測定物体の表面の水分量は測定できるものの、被測定物体の内部の水分量を測定することはできない。
【０００８】
そこで、乾燥炉５５出口の、雰囲気温度が低く赤外線水分計など通常の測定器が使える箇所における代表点の水分量を測定しているのが現状であるが、この時点で水分量が判明しても、製品は既に出来上がっており、出来上がった製品の水分量を確認しているにすぎない。
【０００９】
また、乾燥炉５５内の、炉壁に近い部分の温度を幾つか測定し、熱風で乾燥する場合は吹込みガス量やガス温度を制御し、場合によっては乾燥炉５５からの排気中の露点を測定し、乾燥炉５５内の水分をどの程度持ち出してきたかを求めて水分量を求めることも行われている。しかし、これらの方法は巨視的な検出方法及び制御方法であり、前述の如く、石膏ボードを製造する場合のように、局部的な水分量を測定するという要求には対応していない。従って、吸込みガスの風量や温度をきめ細かく管理し制御することはできず、製品不良が発生し、無駄なエネルギーを消費していることとなる。
【００１０】
他方、中性子方式、乾燥減量式、マイクロ波方式は被測定物体の内部の水分量を測定できるものの、放射線障害や測定の自動化を考慮すると、高温雰囲気における被測定物体の水分量の測定にはマイクロ波方式が好ましい（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−５０９０９号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３６１１号公報
【特許文献３】特開昭５９−１９８３４７号公報
【特許文献４】特開昭５９−１９７８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、高温（例えば、石膏ボードの場合には最高３００°Ｃ程度）の乾燥炉５５内の被測定物体の局部的な水分量を測定するには測定機器を被測定物体の直近に設置しなければならない。
【００１３】
しかし、従来のマイクロ波方式では発振器や受信器が熱に弱い電子部品で構成されているので、乾燥炉内など高温下の被測定物体に近接して設置することはできず、被測定物体の局部的な水分量を多数点同時に測定することは当然のことながらできない。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑み、高温雰囲気下における被測定物体の局部的な水分量を正確に測定できるようにした水分検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、本発明に係る水分検出方法は、高温雰囲気内の被測定物体に３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲内の周波数のマイクロ波を照射し、被測定物体を透過したマイクロ波を検出し、検出したマイクロ波の減衰率から被測定物体の水分量を求めるにあたり、上記周波数のマイクロ波を発生する発振器と上記周波数のマイクロ波を受信する受信器とを高温雰囲気の外側に設置する一方、高温雰囲気内に送信アンテナと受信アンテナを対向して配置するとともに、上記送信アンテナをノーマルベンド及び導波管を介して発振器に接続し、上記受信アンテナをノーマルベンド及び導波管を介して受信器に接続し、上記送信アンテナと受信アンテナとの間に被測定物体を位置させ、上記発振器で発生したマイクロ波を導波管により高温雰囲気内に導き、ノーマルベンド及び上記送信アンテナを介して被測定物体に照射し、該被測定物体を透過したマイクロ波を上記受信アンテナで受信し、ノーマルベンド及び導波管を介して上記受信器に導き、マイクロ波の減衰率から上記被測定物体の水分量を求めるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
高温雰囲気の外方（炉外）から水分を測定する方法として前述の中性子方式が知られている。中性子方式では高速中性子（高エネルギー）を炉外より被測定物体に対して照射する。高速中性子は炉の鉄皮やレンガを透過して炉内の水素原子によって減速され、熱中性子に変わる。この熱中性子が後方に反射して再び炉壁を通過して炉外に出る。この熱中性子量から水分量を測定することができる。
【００１７】
しかし、通常用いられている中性子水分計における中性子の線源容量では測定に１分以上もかかるので、移動中の被測定物体の局部的な水分の測定には適用できない。例えば、被測定物体の移動速度が６００ｍｍ／分の場合、６００ｍｍ毎に１箇所のデータしかとれない。また、中性子は５００ｍｍ以上も透過するので、直径５００ｍｍの球状の空間全体の平均値を測定してしまい、これも局部的な水分量の測定には不向きである。
【００１８】
他方、マイクロ波方式は他の物質に比して水分によるマイクロ波の吸収が大きいことを利用して水分量を検出する方式であり、用いるマイクロ波は３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲内の周波数のマイクロ波とするが、２．４ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、２４ＧＨｚの周波数のマイクロ波において水分によるマイクロ波の吸収が顕著に現れる。
【００１９】
また、マイクロ波であれば、発振器で発生したマイクロ波を導波管を通して炉内に導き、ノーマルベンド及び送信アンテナを通じて被測定物体に照射すると、被測定物体を透過するが、そのときマイクロ波は被測定物体中の水分によって吸収され減衰されるので、透過したマイクロ波を受信アンテナで受信し、ノーマルベンド及び導波管によって受信器に導くことにより水分量を測定することができる。
【００２０】
導波管及びノーマルベンドは単なる金属製の筒であり、送信アンテナ及び受信アンテナも金属製のホーンであるので、乾燥炉内の高温雰囲気に耐えることができる。
【００２１】
また、送信アンテナ及び受信アンテナを被測定物体に近接して設置することができるし、炉内に多段多列に配置された被測定物体の多数の点の水分量を測定することもできる。即ち、発振器側の導波管、ノーマルベンド及び送信アンテナと受信器側の受信アンテナ、ノーマルベンド及び導波管とを１組の測定セットとし、高温雰囲気内にある被測定物体の各部分に対応して測定セットを各々設け、被測定物体の各部分の水分量を求めるように構成することができる。
【００２２】
炉内を移動中の被測定物体、特に板状の被測定物体は移動に起因して上下に変位したり反ったりする。これは図５に示されるように、発振器６０側の導波管６１では物体表面６３から反射したマイクロ波Ｒが再び送信アンテナ６２に戻り、送信側のマイクロ波Ｓと干渉し、定在波を生成する。
【００２３】
図６の(a)は反射波Ａ２がない場合、図６の(b)は反射波Ａ２が送信波Ａ１＝１と等しい場合（Ａ２＝１、Γ＝１）、図６の(c)は反射波Ａ２が送信波Ａ１＝１の半分（Ａ２＝０．５、Γ＝０．５）、図６の(d) は反射波Ａ２が送信波Ａ１＝１の１／５（Ａ２＝０．２、Γ＝０．２）の各場合における定在波を示す。横軸に距離（図では波長λを１として相対値で示す）、縦軸に定在波の振幅を示す。
【００２４】
図６の(b)〜(d)において、破線で示した波が定在波であり、Γ＝０の場合は定在波は存在せず、Γ＝１のときは大きな振幅の定在波ができる。被測定物体による反射があれば必ず定在波ができる。本発明に係る水分検出方法においても被測定物体からの反射波があるので、定在波は必ず生成され、本発明に係る水分検出方法が透過法である限り、定在波があると、発振器の出力に変動が生じる結果、正確な水分測定ができない。
【００２５】
定在波に起因する検出誤差を回避するために、特許文献２に記載されるように、送信アンテナを被測定物体に対し、斜めに設置する方法が提案されているが、被測定物体に対してマイクロ波の波長の１０倍以下の距離に近接させた場合には送信アンテナを斜めに設置しても反射波はそれほど減少しない。
【００２６】
また、図７(a)に示されるように、一般的にパージを目的として導波管６１内には一定流量の空気を吹き込むことが行われているが、この空気を利用して送信アンテナ６２と被測定物体６３との間の距離を測定する方法も考えられる。しかし、この方法で測定できる距離はたかだか数ミリメートル程度であるのに対し、本発明に係る水分検出方法では近接とはいってもこれほど近接させるわけではなく、２０〜５０ミリメートルは必要である。
【００２７】
他方、定在波の大きさ（又は反射波の大きさ）を測定し、検出出力の誤差を補正する方法が考えられる。例えば、図７の(b)に示されるように、導波管６１内の定在波を導波管６１の間隔をあけた２〜３点（その間隔は発振波長λの１／４〜１／３にする）の電圧をピン（スタブ）プローブ６５で測定し、導波管６１内の波長を決定し、補正することができる。しかし、この方法は精度及び信頼性が低い。
【００２８】
定在波の影響を補正するために、反射波を受信する第２の受信アンテナを発振側の送信アンテナに併設し、反射波を導波管によって反射波の検出器に導くようにすると、導波管には送信するマイクロ波が本来存在しないので、反射波が入ってきても干渉せず、従って定在波も生成されず、反射波のみを検出することができる。しかも、発振器側の送信アンテナと被測定物体との間の距離をＬとすると、反射波の大きさは１／Ｌnに比例する（ｎは理論的には４であるが、実際にはアンテナの形状にもよるが、ほぼ２〜２．５の間である）。
【００２９】
炉内で移動中の物体が上下に変位して物体表面からの反射波が変化すると、発振器と被測定物体との間に定在波が生成され、発振出力が変動する。これに対し、反射波の大きさを測定することにより定在波の影響による発振出力の変動を補正することができ、これによって物体を透過したマイクロ波を測定する透過法で正確な水分測定が行える。
【００３０】
即ち、被測定物体が高温雰囲気中を移動する物体であり、被測定物体が移動中に上下に変位することによって送信アンテナと被測定物体との間の距離が変動し、該距離の変動によって発生する定在波に起因する水分量の誤差を、送信アンテナと被測定物体との間の距離を測定して補正するように構成するのがよい。
【００３１】
具体的には、被測定物体からの反射波を受信する第２の受信アンテナを送信アンテナに併設し、反射波の大きさを測定して送信アンテナと被測定物体との間の距離を求めて水分量の誤差を補正することができる。
【００３２】
ここで、マイクロ波の減衰率から水分量を求める方法を説明する。図８において、Ｅはマイクロ波を試料（被測定物体）に照射する送信アンテナ、Ｒは試料からの反射波を検出するための第２の受信アンテナ、Ｔは試料を透過したマイクロ波を検出する受信アンテナ、Lは導波管長さ（Ｅ、Ｒ、Ｔとも同じ長さとする）、Ｐ0は発振器出力、ＰEは送信機出力とする。送信アンテナＥから出るマイクロ波の電力ＰEは、
ＰE ＝ＧE・（Ｐ0 −ＬWG）                                      （式１）
但し、ＧE は送信アンテナＥの利得、ＬWGは導波管（ＷＡＶＥ  ＧＵＩＤＥ）による損失。
【００３３】
ｋ1、ｋ2を定数とすると、
ＬWG＝ｋ1 ・Ln＋ｋ2
で表されるが、ｎはLが３ｍ〜４ｍくらいまではほぼ１とみなすことができるので、
ＬWG≒ｋ1・L＋ｋ2                                            （式２）
となる。ＬWG はLが決まればハード固有の定数となる。ＧEも個別に測定して求めることができるので、ＰEを決定することができる。
【００３４】
送信アンテナＥから出力されたマイクロ波は試料表面に到達するまでに空間中で拡散減衰し、試料表面におけるマイクロ波の電力ＰEは、
ＰE／ｘ2 
となる。
【００３５】
一方、試料表面の反射Ｐr ’は試料表面におけるマイクロ波の電力ＰE／ｘ2に反射率ｒを乗じたものとなるから、
Ｐr ’＝ｒ・ＰE／ｘ2                                          （式３）
となる。従って、試料の中に入り込むマイクロ波の電力は、
ＰE／ｘ2−Ｐr ’＝（１−ｒ）・ＰE／ｘ2                      （式４）
となる。
【００３６】
この試料に入り込んだマイクロ波の一部が試料中の水分量ｍによって吸収される。試料を透過したマイクロ波の電力は、
（１−ｒ）・ＰE／ｘ2・ｅｘｐ（−μｍｄ−ｄρ）                （式５）
となる。ここで、ｍは水分量（ｇ／ｃｍ3 ）、μは水の吸収係数（ｃｍ2／ｇ）、ｄは試料の厚み（ｃｍ）である。また、ρは試料の中の水以外の物質によるマイクロ波の吸収係数（ｃｍ-1）で、予め求められる。
【００３７】
試料を透過したマイクロ波は受信アンテナＴで受信され、導波管によって受信器に入力されるが、導波管における損失があるので、受信電力ＰTは次のようになる。
ＰT＝ＧT・（１−ｒ）ＰE／ｘ2・ｅｘｐ（−μｍｄ−ｄρ）・（１−ＬWG' ）                                                                      （式６）
となる。ここで、ＧTは受信アンテナＴの利得、ＬWG' は受信側の導波管における損失である。ｘとｍ以外は既知かあるいは一定であるから、（式６）を簡略化すると、
ＰT＝ｋ3・ＰE／ｘ2・ｅｘｐ（−μｍｄ−ｋd）                （式７）
となる。ｘが一定であれば、ＰTを検出することにより、水分量ｍは求められる。
【００３８】
しかし、（式７）では変数がｍとｘの２つあるため、ｘを決める必要がある。前述のように、発振側の試料表面では（式３）のＰr ’が反射波となっている。反射波の一部が第２の受信アンテナＲで受信される。その大きさは、
ｋ5・Ｐr ’／ｘ2                                          （式８）
である。ｋ5は第２の受信アンテナＲと送信アンテナＥとの間の距離とそれらの向き合う角度及び試料の傾きという幾何学的条件で決まる。ここで、前２者は装置を設置した時点で定まる定数であるが、残る一点、即ち試料の傾きは必ずしも一定ではない。しかしながら、送信アンテナＥ、第２の受信アンテナＲ及び受信アンテナＴは試料を搭載するロールの直後に設置すれば、傾きは小さく、ｋ5に与える影響は無視できる。従って、そのような条件に配置すれば（概ね水平に対して角度−５°以内に収められ、ロール通過後６０ｍｍ〜８０ｍｍ範囲内の距離であれば）、ｋ5は定数とみて差し支えない。
【００３９】
そうすると、試料からの反射波は第２の受信アンテナＲで受信され、導波管を通って反射波検出器に入るので、その出力Ｐrは
Ｐr＝ＧR・Ｐr' ／ｘ2・ｋ5・（１−ＬWG”）                  （式９）
ＧR：第２の受信アンテナＲの利得
となる。ここで、ＬWG”は第２の受信アンテナに接続された導波管における損失であるが、これも配置が決まれば一定の数値となる。
【００４０】
（式９）はさらに
Ｐr＝ＧR・ｋ5／ｘ2・ＰE／ｘ2・ｒ・（１−ＬWG”）      （式１０）
＝ｋ6・ＰE／ｘ4                                      （式１１）
但し、ｋ6＝ＧR・ｋ5・ｒ・（１−ＬWG”）
と変形することができる。従って、Ｐrを測定すれば、ＰEは既知であるから、ｘを求めることができる。
【００４１】
しかし、ここで、ｘの大きさによりＰ0が変化するから、補正しなければならない。試料表面での反射波（大きさＰr ’）は再び送信アンテナＥに入り導波管を通って発振器に到達する。その大きさは反射波の大きさをＰr ’とすると、
ＧE・Ｐr’／ｘ2・（１−ＬWG）
＝ＧE・ＰE・ｒ／ｘ4・（１−ＬWG）                          （式１２）
である。発振出力はこの値に比例した分だけ減少して、Ｐ0⇒Ｐ0’となる。
Ｐ0’＝Ｐ0−ｋ7／ｘ4・ＰE・（１−ＬWG）
であり、ｋ7＝ＧE・ｒとすると、（式１）から
Ｐ0’＝Ｐ0−ｋ7・（１−ＬWG）／ｘ4・ＧE・（Ｐ0−ＬWG）
＝Ｐ0（１−ｋ8／ｘ4）＋ｋ9／ｘ4                    （式１３）
ｋ8＝ｋ7（１−ＬWG）・ＧE
ｋ9＝ｋ7（１−ＬWG）・ＧE・ＬWG
である。
【００４２】
（式１１）より求めたｘを代入すれば補正後のＰ0’は求められる。これを（式１）に代入して順次再計算して補正後のＰEを求める。（式７）において、補正後のＰE、ｘを含めｍ以外は既知となったから、
ｅｘｐ（−μｍｄ−ｋ4）＝Ｐr・ｘ2／ｋ3・ＰE
ｍ＝−１／μｄ｛Log( Ｐr・ｘ2／ｋ3・ＰE) ＋ｋ4 ｝      （式１４）
となり、（式１４）からｍを求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る被測定物体の水分検出方法の好ましい実施形態を示す。図において、１０はマイクロ波発振器、１８はマイクロ波発振器１０のＤＣ電源、１９はＤＣ電源１８の電圧及び電流を監視するモニター回路、１１は直線状の導波管、１２はノーマルベンド、１３はホーン状の送信アンテナ、１４はホーン状の受信アンテナ、１５はノーマルベンド、１６は直線状の導波管、１７はマイクロ波の検出器である。
【００４４】
１１０は反射波を受信する第２の受信アンテナ、１１１をノーマルベンド、１１２は直線状の導波管、１１７は導波管１１２からのマイクロ波が入力される定在波補正検知器、１１４はマイクロ波の検出器１７の出力と定在波補正検知器１１７の出力を２入力とする同期検波回路、１１５は増幅器、１１６はＡ／Ｄ変換器であり、検出器１７、同期検波回路１１４及び増幅器１１５によって受信器が構成されている。
【００４５】
また、３０はＣＰＵで、ＣＰＵ３０は検量線を選択し、嵩密度を入力し、制御用設定値を入力し、温度補正を選択し、ゼロ・スパン調整を行うことができ、又マイクロ波発振器１０を制御し、受信器からの信号を入力として信号処理し、水分量を演算し、パソコン３１に出力するようになっている。
【００４６】
本例の水分計におけるマイクロ波発振器１０には１０ＧＨｚ又は２４ＧＨｚのものを用いる。出力は１０ｍＷである。マイクロ波発振器１０は乾燥炉２０の炉外に設置され、約３ｍの直線状の導波管１１を通じて炉内に導かれる。
【００４７】
石膏ボード（被測定物体）２１は搬送ローラ２２によって水平に移動されているので、マイクロ波は９０°のノーマルベンド１２によって下向きにされ、更に口径３０×２０ミリのホーンアンテナ（送信アンテナ）１３によって石膏ボード２１に照射される。
【００４８】
ホーンアンテナ１３と石膏ボード２１との間の距離は石膏ボード２１の上下変位を考慮して３０ｍｍ〜５０ｍｍに設定されている。
【００４９】
ホーンアンテナ１３の設置位置は搬送用ロール２２の間に設定されている。石膏ボード２１を透過したマイクロ波は３０ｍｍ〜５０ｍｍほど離れて上向きに設置されたホーンアンテナ１４で受信され、ノーマルベンド１５で水平方向に向きを変えられ、直線状の導波管１６で炉外に導かれ、検出器１７に入力され、石膏ボード２１を透過した時のマイクロ波の減衰率が求められる。
【００５０】
他方、第２の受信アンテナ１１０では送信アンテナ１３から照射されたマイクロ波のうち、石膏ボード２１で反射された反射波が受信され、反射波はノーマルベンド１１１及び導波管１１２を介して検知器１１７に取り出され、反射波の大きさが検知される。
【００５１】
検知器１７の信号と検知器１１７の信号は同期検波回路１１４に入力され、検知器１７で求められたマイクロ波の減衰率が検知器１１７で求められた定在波の大きさによって補正される。
【００５２】
こうしてマイクロ波の減衰率が求められると、ＣＰＵ３０はマイクロ波の減衰率から石膏ボード２１の水分量を求め、その演算結果に応じて例えば乾燥炉の熱源を制御する。水分率を求める方法は既に述べた通りであるが、予め減衰率と水分量との関係を示すテーブルを作成しておき、テーブルを用いて水分量を求めるようにすることもできる。
【００５３】
図２は発振周波数１０ＧＨｚのときのシステム構成例を示す。導波管にはＷＲＪ−１０を用いている。このシステムでは５組の発振・受信の測定セットを同一炉内に設置するようにしている。検出器の後段の増幅器は最大１２０ｄＢの能力を備えており、通常１０4倍程度増幅することができる。
【００５４】
５組の測定セットで各組ともＳ／Ｎ比向上のために１３ＫＨｚの変調をかけている。更に、５組の間の干渉を避けるために、ＣＰＵによって時分割で各測定セットの動作を切替えている。その切替えのタイミングチャートを図３に示す。
【００５５】
図３において、タイミング切替えの時間間隔は０．５秒とし、１組の測定セットの（変調をかけている）動作時間Ｔｃは０．１秒としている。図３の下図に示されるように、計測は動作時間Ｔｃのうち、（Ｔｃ−Ｔｓ）の時間を利用して行っている。Ｔｓは１０ｍｓｅｃ程度である。
【００５６】
反射波の大きさは変動するが、最大でも０．１５〜０．２と近接させているだけにΓは実質的にかなり大きい。これによる発振出力の変化は２〜５％前後であり、水分量にして１〜７％の誤差に相当するが、補正により１％未満に低減することができた。
【００５７】
図４は最終測定結果の例を示す。水分量にして１ｗｔ％〜１４ｗｔ％の間はほぼ直線、それ以上は少し曲線となっているが、校正を行うことにより直線化でき、１〜３０ｗｔ％近くまでの測定が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る被測定物体の水分検出方法の好ましい実施形態を示す全体構成図である。
【図２】上記実施形態を適用する１例を示す構成図である。
【図３】図２の例の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図４】上記実施形態によって得られた水分量と検出器出力との関係を示す図である。
【図５】上記実施形態において定在波に起因する補正を説明するための図である。
【図６】定在波の影響を説明するための図である。
【図７】定在波の影響を軽減するための方法を模式的に示す図である。
【図８】課題を解決するための手段を説明するための図である。
【図９】石膏ボードの製造工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０      マイクロ波発振器
１１      導波管
１２      ノーマルベンド
１３      送信アンテナ
１４      受信アンテナ
１５      ノーマルベンド
１６      導波管
１７      検出器
２０      乾燥炉
２１      石膏ボード
１１０    第２の受信アンテナ
１１１    ノーマルベンド
１１２    導波管
【図１】
2008164313.tif 000003
【図２】
2008164313.tif 000004
【図３】
2008164313.tif 000005
【図４】
2008164313.tif 000006
【図５】
2008164313.tif 000007
【図６】
2008164313.tif 000008
【図７】
2008164313.tif 000009
【図８】
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【図９】
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