(57)【要約】【課題】  媒質中の水分量を、媒質の種類、媒質中に含まれている塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定する。【解決手段】  媒質中に折り返し平行２線伝送路を配し、その信号入力端に第ｉの周波数ｆｉを有する第ｉの周波数信号Ｓｉを供給し、その第ｉの周波数信号Ｓｉと、上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端から得られる周波数信号Ｓｉに基づく第ｉの周波数信号Ｓｉ′とを用い、それら間の位相差を表している第ｉの位相差表示情報Ｄｉを生成し、それを用いて上記媒質の誘電率を表している第ｉの誘電率表示情報Ｅｉを生成し、上記ｉを１、２……として生成される複数の誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２……を用いて、上記媒質の周波数依存性のない誘電率を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成し、その誘電率表示情報Ｅ０を用いて上記媒質中の水分量を表している水分量表示情報を生成する。【選択図】図１
2005156263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分量の測定されるべき媒質中に、信号入力端と信号出力端とを有する折り返し平行２線伝送路を配し、
上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に、第ｉ（ｉ＝１、２……ｎ；ただし、ｎは２以上の整数）の周波数ｆｉを有する第ｉの周波数信号Ｓｉを供給し、
上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給される周波数信号Ｓｉと、上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端から得られる、当該折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給される上記周波数信号Ｓｉに基づく第ｉの周波数信号Ｓｉ′とを用い、それら間の位相差θｉを表している第ｉの位相差表示情報Ｄｉを生成し、
上記第ｉの位相差表示情報Ｄｉを用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εｉを表している第ｉの誘電率表示情報Ｅｉを生成し、
上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端への第ｉの周波数信号Ｓｉの供給、上記第ｉの位相差表示情報Ｄｉの生成、及び上記第ｉの誘電率表示情報Ｅｉの生成の一連の処理を、上記ｉを１、２……ｎとそれぞれして行うことによって生成される複数ｎ個の第１、第２……第ｎの誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２……ｎを用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成し、
上記誘電率表示情報Ｅ０を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行２線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成することを特徴とする媒質中の水分量測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の媒質中の水分量測定方法において、
上記ｎを２とすることを特徴とする媒質中の水分量測定方法。
【請求項３】
水分量の測定されるべき媒質中に配される、信号入力端と信号出力端とを有する折り返し平行２線伝送路と、
上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給する、第１、第２……第ｎ（ただし、ｎは２以上の整数）の周波数をそれぞれ有する複数の第１、第２……第ｎの周波数信号Ｓ１、Ｓ２……Ｓｎを発生する周波数信号発生手段と、
上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給される上記第ｉ（ｉ＝１、２……ｎ）の周波数信号Ｓｉと、上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に上記第ｉの周波数信号Ｓｉが供給されることに基づき上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端から得られる第ｉの周波数信号Ｓｉ′とを用いて、それら間の位相差θｉを表している第ｉの位相差表示情報Ｄｉを生成する位相差表示情報生成手段と、
上記第ｉの位相差表示情報を用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εｉを表している第ｉの誘電率表示情報Ｅｉを生成する誘電率表示情報生成手段と、
上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端への第ｉの周波数信号Ｓｉの供給、上記第ｉの位相差表示情報Ｄｉの生成、及び上記第ｉの誘電率表示情報Ｅｉの生成の一連の処理を、上記ｉを１、２……ｎとそれぞれして生成される複数ｎ個の第１、第２、……第ｎの誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２……Ｅｎを用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成する誘電率表示情報生成手段と、
上記誘電率表示情報Ｅ０を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行２線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成する水分量表示情報生成手段とを有することを特徴とする媒質中の水分量測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の媒質中の水分量測定装置において、
上記ｎを２とすることを特徴とする媒質中の水分量測定装置。
【請求項５】
相対向する第１及び第２の直線状部とそれらの一方の遊端間にそれらと一体に延長している折り返し部とを有するU字状導体と、そのU字状導体の第１及び第２の直線状部間にそれらと平行に延長している直線状導体とを有し、
上記U字状導体の第１の直線状部の上記折り返し部側とは反対側の遊端と上記直線状導体の遊端とを以って、上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端とし、
上記U字状導体の第２の直線状部の上記折り返し部側とは反対側の遊端と上記直線状導体の遊端とを以って、上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端としていることを特徴とする媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行２線伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌などの媒質中の水分量を測定する水分量測定方法及び装置並びにそれらに用いる折り返し平行２線伝送路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１及び第２の直線状導体が相対向して上下に延長し、それらの上遊端を以って信号入出力端とする構成の平行２線伝送路を、水分量の測定されるべき媒質中に第１及び第２の直線状導体が上下方向に延長するように配し、その状態で平行２線伝送路の信号入出力端にパルス波を供給し、そのパルス波を平行２線伝送路にその下端に向けて伝播させ、それによって、その平行２線伝送路に伝播するパルス波を平行２線伝送路の下端で反射させ、その反射パルス波を平行２線伝送路にその信号入出力端に向けて伝播させ、その反射パルス波を信号入出力端で受信するようにし、そして、その際の、平行２線伝送路の信号入出力端にパルス波を供給した時点から平行２線伝送路の同じ信号入出力端で反射パルス波を受信した時点までの時間を、パルス波伝播時間として測定するようにし、次で、そのパルス波伝播時間が、媒質の平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率を要素として決まることから、そのパルス波伝播時間を用いた演算によって、媒質の平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率を得、また、その媒質の平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率が、媒質中の平行２線伝送路が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量を要素として決まることから、その誘電率を用いた演算によって、媒質中の平行２線伝送路が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を得るようにする、という媒質中の水分量測定方法が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の媒質中の水分量測定方法によれば、媒質の平行２線伝送路が配される領域中に塩分等の比較的高い導電性を呈する物質が実質的に含まれていないか含まれていても多量に含まれていなければ、平行２線伝送路に信号入出力端から下端に向けて伝播するパルス波が平行２線伝送路の下端においてほとんど吸収されないか吸収されるとしても多量に吸収されることがないことから、平行２線伝送路の下端において反射パルス波が得られなくなるということにはならず、よって、媒質中の平行２線伝送路が配された領域での水分量を測定することができるが、媒質の平行２線伝送路が配される領域中に塩分等の比較的高い導電性を呈する物質が多量に含まれている場合、平行２線伝送路に信号入出力端から下端に向けて伝播するパルス波が平行２線伝送路の下端においてほとんど吸収され、平行２線伝送路の下端において反射パルス波が実質的に得られなくなり、よって、媒質中の平行２線伝送路が配された領域での水分量を測定することができなくなる、というおそれを有していた。
【０００４】
よって、本発明は、上述した従来の媒質中の水分量測定方法のおそれを有しない、新規な媒質中の水分量測定方法及び装置並びにそれらに用いる折り返し平行２線伝送路を提案せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置並びにそれらに用いる折り返し平行２線伝送路は、一般に、平行２線伝送路の信号入力端に周波数信号を供給し、その周波数信号を平行２線伝送路に伝送させ、その平行２線伝送路に伝送された周波数信号を平行２線伝送路の信号出力端から得るようにし、そして、その際、平行２線伝送路の信号入力端に供給される周波数信号と平行２線伝送路の信号出力端に得られる平行２線伝送路に伝送された周波数信号とに着目すれば、それら間には位相差を生じており、その位相差が、平行２線伝送路の２線間の媒質の平均的な誘電率を要素として決まっており、一方、その誘電率が、平行２線伝送路の２線間の媒質中の単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量を要素として決まっている誘電率と、平行２線伝送路の２線間の媒質の種類、平行２線伝送路の２線間の媒質中に含まれる塩分等を要素として決まっている平均的な誘電率との和で決まっており、このことから、いま述べた平行２線伝送路の２線間の媒質中の単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量を要素として決まっている誘電率を求めれば、その誘電率を用いて、平行２線伝送路間の媒質中の単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を求めることができる、ということを本発明者が想起したことに基づき、提案されたもので、次に述べる構成を有する。
【０００６】
本発明による媒質中の水分量測定方法は、（ａ）水分量の測定されるべき媒質中に、信号入力端と信号出力端とを有する折り返し平行２線伝送路を配し、（ｂ）上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に、第ｉ（ｉ＝１、２……ｎ；ただし、ｎは２以上の整数）の周波数ｆｉを有する第ｉの周波数信号Ｓｉを供給し、（ｃ）上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給される周波数信号Ｓｉと、上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端から得られる、当該折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給される上記周波数信号Ｓｉに基づく第ｉの周波数信号Ｓｉ′とを用い、それら間の位相差θｉを表している第ｉの位相差表示情報Ｄｉを生成し、（ｄ）上記第ｉの位相差表示情報Ｄｉを用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εｉを表している第ｉの誘電率表示情報Ｅｉを生成し、（ｅ）上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端への第ｉの周波数信号Ｓｉの供給、上記第ｉの位相差表示情報Ｄｉの生成、及び上記第ｉの誘電率表示情報Ｅｉの生成の一連の処理を、上記ｉを１、２……ｎとそれぞれして行うことによって生成される複数ｎ個の第１、第２……第ｎの誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２……Ｅｎを用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成し、（ｆ）上記誘電率表示情報Ｅ０を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行２線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成する。
【０００７】
また、本発明による媒質中の水分量測定装置は、（ａ）水分量の測定されるべき媒質中に配される、信号入力端と信号出力端とを有する折り返し平行２線伝送路と、（ｂ）上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給する、第１、第２……第ｎ（ただし、ｎは２以上の整数）の周波数をそれぞれ有する複数の第１、第２……第ｎの周波数信号Ｓ１、Ｓ２……Ｓｎを発生する周波数信号発生手段と、（ｃ）上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に供給される上記第ｉ（ｉ＝１、２……ｎ）の周波数信号Ｓｉと、上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端に上記第ｉの周波数信号Ｓｉが供給されることに基づき上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端から得られる第ｉの周波数信号Ｓｉ′とを用いて、それら間の位相差θｉを表している第ｉの位相差表示情報Ｄｉを生成する位相差表示情報生成手段と、（ｄ）上記第ｉの位相差表示情報を用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での平均的な誘電率εｉを表している第ｉの誘電率表示情報Ｅｉを生成する誘電率表示情報生成手段と、（ｅ）上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端への第ｉの周波数信号Ｓｉの供給、上記第ｉの位相差表示情報Ｄｉの生成、及び上記第ｉの誘電率表示情報Ｅｉの生成の一連の処理を、上記ｉを１、２……ｎとそれぞれして生成される複数ｎ個の第１、第２……第ｎの誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２……Ｅｎを用いて、上記媒質の上記折り返し平行２線伝送路が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成する誘電率表示情報生成手段と、（ｆ）上記誘電率表示情報Ｅ０を用いて、上記媒質中の上記折り返し平行２線伝送路が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成する水分量表示情報生成手段とを有する。
【０００８】
さらに、本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行２線伝送路は、（ａ）相対向する第１及び第２の直線状部とそれらの一方の遊端間にそれらと一体に延長している折り返し部とを有するU字状導体と、そのU字状導体の第１及び第２の直線状部間にそれらと平行に延長している直線状導体とを有し、（ｂ）上記U字状導体の第１の直線状部の上記折り返し部側とは反対側の遊端と上記直線状導体の遊端とを以って、上記折り返し平行２線伝送路の信号入力端とし、（ｃ）上記U字状導体の第２の直線状部の上記折り返し部側とは反対側の遊端と上記直線状導体の遊端とを以って、上記折り返し平行２線伝送路の信号出力端としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による媒質中の水分量測定方法によれば、媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を、媒質の種類、媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。
【００１０】
本発明による媒質中の水分量測定装置によれば、それを用いて、媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を、媒質の種類、媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。
【００１１】
本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行２線伝送路によれば、本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いて、媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を、媒質の種類、媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。
【実施例１】
【００１２】
次に、図１〜図３を伴って、本発明による媒質中の水分量測定方法の第１の実施例を、本発明による媒質中の水分量測定装置の第１の実施例、及び本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行２線伝送路の第１の実施例とともに述べよう。
【００１３】
まず、本発明による媒質中の水分量測定方法の第１の実施例に用いる、本発明による折り返し平行２線伝送路の実施例を述べるに、図３において、１０は、本発明による折り返し平行２線伝送路の実施例を示し、（ａ）相対向する第１及び第２の直線状部１１ａ及び１１ｂとそれらの一方の遊端間にそれらと一体に延長している折り返し部１２とを有し且つ絶縁性支持基板１４に吊下されているＵ字状導体１３と、そのＵ字状導体１３の第１及び第２の直線状部１１ａ及び１１ｂとほぼ同じ長さを有し且つそれら間にそれらと平行に絶縁性支持基板１４に吊下されて延長している直線状導体１５とを有する。
【００１４】
この場合、Ｕ字状導体１３は、その直線状部１１ａ及び１１ｂの折り返し部１２側とは反対側の遊端部を絶縁性支持基板１４を下方からそれぞれ貫通させて例えばそれら遊端部に予め付された螺子及びそれに螺合するナットを用いた固定手段（図示せず）によって、固定することによって、絶縁性支持基板１４に吊下され、また、直線状導体１５も同じ絶縁性支持基板１４に、その一方の遊端を、絶縁性支持基板１４を下方から貫通させて同様の固定手段（図示せず）によって固定することによって、絶縁性支持基板１４に吊下されている。
【００１５】
また、Ｕ字状導体１３の直線状部１１ａ及び１１ｂ、及び折り返し部１２、並びに直線状導体１５はほぼ同じ断面形状（例えば断面円形、断面円環状の）を有し且つほぼ同じ断面外寸とを有するのを可とするが、Ｕ字状導体１３の直線状部１１ａ及び１１ｂのそれぞれと直線状導体１５との内側間隔は互いに等しく、またＵ字状導体１３の折り返し部の各部と直線状導体１５の絶縁性支持基板１４側とは反対側の遊端との内側間隔は、Ｕ字状導体１３の直線状部１１ａ及び１１ｂのそれぞれと直線状導体１５との内側間隔とほぼ等しい。
【００１６】
さらに、Ｕ字状導体１３の第１の直線状部１１ａの絶縁性支持基板１４側の遊端と、直線状導体１５の絶縁性支持基板１４側の遊端とを以って、折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６とし、また、第２の直線状部１１ｂと直線状導体１５の絶縁性支持基板１４側の遊端を以って、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７とし、信号入力端１６及び信号出力端１７間で折り返しの平行２線伝送路を構成している。
【００１７】
以上で、本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置の第１の実施例に用いる、本発明による折り返し平行２線伝送路１０の第１の実施例の構成が明らかとなった。
【００１８】
本発明による媒質中の水分量測定方法の第１の実施例においては、図１に示すように、図３を伴って上述した構成を有する折り返し平行２線伝送路１０を、水分量の測定されるべき土壌等の媒質２０中に、信号入力端１６及び信号出力端１７が媒質２０の表面上にわずかに臨んでいる（突出している）ように、配置する。
【００１９】
そして、バス３１に接続されたプロセッサ３２、ＲＯＭ態様の読出し専用のプログラム記憶部３３、ＲＡＭ態様の読み書き自在な記憶部３４、データ入出力部３５、制御電圧出力部３６、ＡＤ変換部３７などを有するそれ自体公知のコンピュータ装置３０を用い、コンピュータ装置３０から、その制御電圧出力部３６で得られる第１の制御電圧Ｖ１を出力させ、その第１の制御電圧Ｖ１によってそれ自体公知の可変周波数信号発生回路４０を制御し、その可変周波数信号発生回路４０から、第１の周波数ｆ１（例えば３０ＭＨｚ）を有する正弦波乃至余弦波でなる第１の周波数信号Ｓ１を出力させ、その第１の周波数信号Ｓ１を媒質２０中に配置されている折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給し、その第１の周波数信号Ｓ１を折り返し平行２線伝送路１０に伝送させ、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７から、第１の周波数信号Ｓ１に基づく第１の周波数信号Ｓ１′を得るようにする。
【００２０】
また、折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される第１の周波数信号Ｓ１を、２つの信号入力端４１ａ及び４１ｂと１つの信号出力端４１ｃとを有するそれ自体公知の位相差検出回路４１の一方の信号入力端４１ａに直接的に供給し、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７に得られる第１の周波数信号Ｓ１′を、自動利得制御回路４２を介して、位相差検出回路４１の他方の信号入力端４１ｂに供給し、位相差検出回路４１の信号出力端４１ｃから、第１の周波数信号Ｓ１と第１の周波数信号Ｓ１′との位相差θ１を表している第１の位相差表示情報Ｄ１を得るようにする。
【００２１】
この場合、折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される第１の周波数信号Ｓ１を、２つの信号入力端４３ａ及び４３ｂと２つの信号出力端４３ｃ及び４３ｄとを有するそれ自体公知の信号レベル検出回路４３の一方の信号入力端４３ａに直接的に供給し、その信号レベル検出回路４３の信号出力端４３ｃから第１の周波数信号Ｓ１のレベルを表している第１の信号レベル表示情報Ｆ１を得、また、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７に得られる第１の周波数信号Ｓ１′を、信号レベル検出回路４３の他方の信号入力端４３ｂに供給し、その信号レベル検出回路４３の信号出力端４３ｄから第１の周波数信号Ｓ１′のレベルを表している第１の信号レベル表示情報Ｆ１′を得、第１の信号レベル表示情報Ｆ１及びＦ１′を、２つの信号入力端４４ａ及び４４ｂと１つの信号出力端４４ｃとを有するそれ自体公知の差出力回路４４の信号入力端４４ａ及び４４ｂにそれぞれ供給し、その差出力回路４４の信号出力端４４ｃから信号レベル表示情報Ｆ１及びＦ１′がそれぞれ表している信号レベルの第１の差出力Ｇ１を得、その第１の差出力Ｇ１で、上述した自動利得制御回路４２を制御し、位相差検出回路４１への信号入力端４１ｂに供給される第１の周波数信号Ｓ１′が位相差検出回路４１の信号入力端４１ａに供給される第１の周波数信号Ｓ１と同じ信号レベルとなるようにするのを可とする。
【００２２】
また、上述したようにして位相差検出回路４１の信号出力端４１ｃから得られる第１の位相差表示情報Ｄ１を、コンピュータ装置３０に供給し、そのコンピュータ装置３０において、そのＡＤ変換部３７によって、第１の位相差表示情報Ｄ１のデジタル化された第１の位相差表示情報Ｄ１′を生成する。
【００２３】
そして、（ａ）コンピュータ装置３０において生成される位相差表示情報Ｄ１′が、折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される第１の周波数信号Ｓ１と折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７から得られる第１の周波数信号Ｓ１′との位相差θ１を表し、その位相差θ１が、折り返し平行２線伝送路１０の長さ、透磁率などの媒質２０に依存しない要素と、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での平均的な誘電率ε１でなる媒質２０に依存する要素とで決まっているが、折り返し平行２線伝送路１０の長さ、透磁率などの媒質２０に依存しない要素は予め判知されるまたは判知されている要素であり、このため、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での平均的な誘電率ε１を、位相差θ１を用いた演算によって得ることができる、ということが明らかであるから、（ｂ）いま生成された位相差表示情報Ｄ１′を用い、それが表している位相差θ１を用いたプロセッサ３２での演算によって、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での誘電率ε１を表している第１の誘電率表示情報Ｅ１を得、その第１の誘電率表示情報Ｅ１を、記憶部３４に記憶させるようにする。
【００２４】
次に、上述したようにして、媒質２０の誘電率ε１を表している第１の誘電率表示情報Ｅ１を得、それを記憶させるようにするのに準じて、コンピュータ装置３０から、その制御電圧出力部３６で得られる第２の制御電圧Ｖ２を出力させ、その第２の制御電圧Ｖ２によって上述した可変周波数信号発生回路４０を制御し、その可変周波数信号発生回路４０から、第２の周波数ｆ２（例えば４０ＭＨｚ）を有する第２の周波数信号Ｓ２を出力させ、その第２の周波数信号Ｓ２を媒質２０中に配置されている折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給し、その第２の周波数信号Ｓ２を折り返し平行２線伝送路１０に伝送させ、そして、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７から、第２の周波数信号Ｓ２に基づく第２の周波数信号Ｓ２′を得るようにし、且つ折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される第２の周波数信号Ｓ２を、上述した位相差検出回路４１の一方の信号入力端４１ａに直接的に供給し、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７に得られる第２の周波数信号Ｓ２′を、上述した自動利得制御回路４２を介して、上述した位相差検出回路４１の他方の信号入力端４１ｂに供給し、位相差検出回路４１の信号出力端４１ｃから、第２の周波数信号Ｓ２と第２の周波数信号Ｓ２′との位相差θ２を表している第２の位相差表示情報Ｄ２を得るようにするとともに、その第２の位相差表示情報Ｄ２を、コンピュータ装置３０に供給し、そのコンピュータ装置３０において、そのＡＤ変換部３７によって、第２の位相差表示情報Ｄ２のデジタル化された第２の位相差表示情報Ｄ２′を生成し、その位相差表示情報Ｄ２′が表している第２の周波数信号Ｓ２及びＳ２′間の位相差θ２を用いたプロセッサ３２での演算によって、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での誘電率ε２を表している第２の誘電率表示情報Ｅ２を得、その第２の誘電率表示情報Ｅ２を、記憶部３４に記憶させるようにする。
【００２５】
なお、この場合も、自動利得制御回路４２を第１の差出力Ｇ１で制御するのに準じて、折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される第２の周波数信号Ｓ２を、信号レベル検出回路４３の一方の信号入力端４３ａに直接的に供給し、その信号レベル検出回路４３の信号出力端４３ｃから第２の周波数信号Ｓ２のレベルを表している第２の信号レベル表示情報Ｆ２を得、また、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７に得られる第２の周波数信号Ｓ２′を、信号レベル検出回路４３の他方の信号入力端４３ｂに供給し、その信号レベル検出回路４３の信号出力端４３ｄから第２の周波数信号Ｓ２′のレベルを表している第２の信号レベル表示情報Ｆ２′を得、第２の信号レベル表示情報Ｆ２及びＦ２′を、差出力回路４４の信号入力端４４ａ及び４４ｂにそれぞれ供給し、その差出力回路４４の信号出力端４４ｃから信号レベル表示情報Ｆ２及びＦ２′がそれぞれ表している信号レベルの第２の差出力Ｇ２を得、その第２の差出力Ｇ２で、上述した自動利得制御回路４２を制御し、位相差検出回路４１への信号入力端４１ｂに供給される第２の周波数信号Ｓ２′が位相差検出回路４１の信号入力端４１ａに供給される第２の周波数信号Ｓ２と同じ信号レベルとなるようにするのを可とする。
【００２６】
次に、コンピュータ装置３０において、その記憶部３４に上述したようにして記憶されている第１及び第２の誘電率表示情報Ｅ１及びＥ２を読み出す。
そして、（ｉ）第１の誘電率表示情報Ｅ１が表している誘電率ε１が、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量ｇを要素として決まっている平均的な誘電率ε１ｇと、媒質２０の種類を要素として決まっている誘電率ε１ｍと、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での塩分等を要素として決まっている平均的な誘電率ε１ｎとの和（ε１ｇ＋ε１ｍ＋ε１ｎ）で決まっており、その和（ε１ｇ＋ε１ｍ＋ε１ｎ）を構成している、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量ｇを要素として決まっている平均的な誘電率ε１ｇと媒質２０の種類を要素として決まっている誘電率ε１ｍの一部とは、誘電率ε１を得たときに折り返し平行２線伝送路１０に伝送させた第１の周波数信号Ｓ１の周波数ｆ１には実質的に依存しないが、媒質２０の種類を要素として決まっている誘電率ε１ｍの他部と媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での塩分等を要素として決まっている誘電率ε１ｎとは、一般に、周波数ｆに依存性のある誘電率をε（ｆ）の関数式で表し、虚数をｊで表すとき、ｊε（ｆ）の関数式で表されるように、誘電率ε１を得たときの第１の周波数信号Ｓ１の周波数ｆ１に依存し、（ｉｉ）第２の誘電率表示情報Ｅ２が表している誘電率ε２が、第１の誘電率表示情報Ｅ１が表している誘電率ε１の場合に準じて、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量ｇを要素として決まっている誘電率ε２ｇと、媒質２０の種類を要素として決まっている平均的な誘電率ε２ｍと、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での塩分等を要素として決まっている誘電率ε２ｎとの和（ε２ｇ＋ε２ｍ＋ε２ｎ）で決まっており、その和（ε２ｇ＋ε２ｍ＋ε２ｎ）を構成している、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量ｇを要素として決まる誘電率ε２ｇと媒質２０の種類を要素として決まっている誘電率ε２ｍの一部とは、誘電率ε２を得たときに折り返し平行２線伝送路１０に伝送させた第２の周波数信号Ｓ２の周波数ｆ２には実質的に依存しないが、媒質２０の種類を要素として決まっている誘電率ε２ｍの他部と媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での塩分等を要素として決まる平均的な誘電率ε２ｎとは、誘電率ε２を得たときの第２の周波数信号Ｓ２の周波数ｆ２に依存し、（ｉｉｉ）従って、第１及び第２の誘電率表示情報Ｅ１及びＥ２がそれぞれ表している誘電率ε１及びε２のいずれも、媒質２０の種類、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域中に含まれる塩分等の要素によって影響されていて、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの水分量ｇを正しく表していず、しかしながら、第１及び第２の誘電率表示情報Ｅ１及びＥ２がそれぞれ表している誘電率ε１及びε２を用いれば、例えば、図２に示すように、横軸に周波数ｆ、縦軸に誘電率εをとった座標上において、第１の周波数ｆ���における誘電率ε１と第２の周波数ｆ２における誘電率ε２とをプロットし、それらプロットを結ぶ線Ｌを周波数ｆが０である点を通る縦線（縦軸）と交叉するまで延長させ、その交叉点での誘電率を読めば、その誘電率が、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域の、周波数に依存しない平均的な誘電率ε０を表している、ということが明らかであり、また、図２に示す上述した座標上の線Ｌを、第１の周波数ｆ１における誘電率ε１及び第２の周波数ｆ２における誘電率ε２を用いて、１次関数式で表すことができ、そして、この１次関数式を用いれば、周波数に依存しない誘電率ε０を演算により求めることができることも明らかであることから、（ｉｖ）いまコンピュータ装置３０において読み出された第１及び第２の誘電率表示情報Ｅ１及びＥ２を用い、それらがそれぞれ表している誘電率ε１及びε２を用いたプロセッサ３２での演算によって、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域の、周波数依存性のない平均的な誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成するようにする。
【００２７】
次で、コンピュータ装置３０において、いま生成された誘電率表示情報Ｅ０が表している媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域の、周波数依存性のない平均的な誘電率ε０が、上述したところから明らかなように、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りの平均的な水分量ｇの要素と媒質２０の要素とで決まっているが、媒質２０の要素は予め判知されるまたは判知されている要素であり、このため、その水分量ｇを、誘電率表示情報Ｅ０が表している誘電率ε０を用いた演算によって得ることができる、ということが明らかであることから、いま上述したように生成された誘電率表示情報Ｅ０を用い、それが表している誘電率ε０を用いたプロセッサ３２での演算によって、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を表している水分量表示情報Ｗを生成し、それをデータ入出力部３５から外部に出力するようにする。
【００２８】
以上で、本発明による媒質中の水分量測定方法の第１の実施例が、本発明による媒質中の水分量測定装置の第１の実施例、及び本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行２線伝送路の第１の実施例とともに明らかとなった。
【００２９】
上述した本発明による媒質中の水分量測定方法の第１の実施例によれば、上述したところから明らかなように、上述したようにして得られる水分量表示情報Ｗを以って、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を、媒質２０中の種類、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。
【００３０】
このことは、図１に示すように、自動利得制御回路４２を用いることで、位相差検出回路４１に、第１の周波数信号Ｓ１及びＳ１′を同じ信号レベルとなるように供給し、また、第２の周波数信号Ｓ２及びＳ２′も同じ信号レベルとなるように供給して、第１及び第２の位相差表示情報Ｄ１及びＤ２を得るようにした場合、それら第１及び第２の位相差表示情報Ｄ１及びＤ２を、位相差θ１及びθ２がそれぞれ高精度に表されているものとして得ることができるので、なおさらである。
【００３１】
また、上述した本発明による媒質中の水分量測定装置の第１の実施例によれば、上述したところから明らかなように、それを用いて、上述したようにして得られる水分量表示情報Ｗを以って、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を、媒質２０の種類、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。
【００３２】
さらに、上述した本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる折り返し平行２線伝送路１０によれば、上述したところから明らかなように、それを本発明による媒質中の水分量測定方法及び媒質中の水分量測定装置に用いて、上述したようにして得られる水分量表示情報Ｗを以って、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配される領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を、媒質２０の種類、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での塩分等の要素によって影響を受けていないものとして、容易に且つ高精度に測定することができる。
【変型・変更】
【００３３】
上述においては、折り返し平行２線伝送路１０を、媒質２０中に、信号入力端１６及び信号出力端１７が媒質２０の表面上にわずかに臨んでいる（突出している）ように配置し、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０がそのように配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を測定する場合につき述べたが、図４に示すように、折り返し平行２線伝送路１０を、媒質２０中に、折り返し平行２線伝送路１０が信号入力端１６及び信号出力端１７を含めて全く埋置させているように配置し、そして、そのように配置された折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に、第１及び第２の周波数信号Ｓ１及びＳ２を、同軸ケーブルＣＡを介して供給するようにし、また、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７に得られる第１及び第２の周波数信号Ｓ１′及びＳ２′を、他の同軸ケーブルＣＢを介して、自動利得制御回路４２及び信号レベル検出回路４３に供給するようにして、媒質２０中のいま折り返し平行２線伝送路１０が媒質２０中に埋置して配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を測定するようにすることもできることは、明らかであろう。
【００３４】
また、上述においては、（Ａ）（ａ）媒質２０中に配された折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に、第ｉ（ｉ＝１、２……ｎ；ただし、ｎは２以上の整数）の周波数ｆｉを有する第ｉの周波数信号Ｓｉを供給し、（ｂ）折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される周波数信号Ｓｉと、折り返し平行２線伝送路１０の信号出力端１７から得られる、折り返し平行２線伝送路１０の信号入力端１６に供給される周波数信号Ｓｉに基づく第ｉの周波数信号Ｓｉ′とを用い、それら間の位相差θｉを表している第ｉの位相差表示情報Ｄｉを生成し、（ｃ）その第ｉの位相差表示情報Ｄｉを用いて、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での平均的な誘電率εｉを表している第ｉの誘電率表示情報Ｅｉを生成することを、ｉを１、２……ｎとそれぞれして行い、（Ｂ）それによって生成される複数ｎ個の第１、第２……第ｎの誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２……Ｅｎを用いて、媒質２０の折り返し平行２線伝送路１０が配されている領域での、周波数依存性を実質的に有しないまたは有するとしてもわずかな周波数依存性しか有しない平均的な誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成し、（Ｃ）その誘電率表示情報Ｅ０を用いて、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配された領域での単位体積（単位容積）当りのまたは予定体積（予定容積）もしくは総体積（総容積）の平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成するようにし、そして、この場合、ｎを２とした場合の実施例を述べたものであるが、ｎを３以上とし、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を生成するようにすることもでき、そして、この場合、３個以上の第１、第２、第３……の誘電率表示情報Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３……を用いて誘電率ε０を表している誘電率表示情報Ｅ０を生成することから、その誘電率ε０を、上述した本発明の実施例の場合に比し、より高精度に得ることができることは明らかであり、よって、媒質２０中の折り返し平行２線伝送路１０が配された領域での平均的な水分量を表している水分量表示情報を、上述した本発明の実施例の場合に比しより高精度に得ることができる。
【００３５】
さらに、上述においては、折り返し平行２線伝送路として、Ｕ字状導体１３と直線状導体１５とを用いて構成された折り返し平行２線伝送路１０を用いた場合につき述べたが、それ自体公知の平行２線伝送路をＵ字状に折り曲げ、その一端側の２線の遊端を信号入力端とし、他端側の２線の遊端を信号出力端とした構成を以って折り返し平行２線伝送路とし、そして、そのような折り返し平行２線伝送路を、折り返し平行２線伝送路１０に代えて用いることもでき、その他、本発明の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るであろう。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置並びにそれらに用いる折り返し平行２線伝送路を用いて、土壌、肥料、山林地、水源地、造成地、廃棄物処理場での廃棄物の山、食品、その原材料などを媒質とした、その媒質中の折り返し平行２線伝送路が配された領域での平均的な水分量を、容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置の第１の実施例を示す略線的系統図である。
【図２】本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置の第１の実施例の説明に供する、周波数ｆに対する誘電率εの関係を示す図である。
【図３】本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置に用いる本発明による折り返し平行２線伝送路を示す略線的斜視図である。
【図４】本発明による媒質中の水分量測定方法及び装置の他の実施例を示す略線的系統図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    折り返し平行２線伝送路
１１ａ、１１ｂ    直線状部
１２    折り返し部
１３    Ｕ字状導体
１４    絶縁性支持基板
１５    直線状導体
１６    信号入力端
１７    信号出力端
２０    媒質
３０    コンピュータ装置
３１    バス
３２    プロセッサ
３３    プログラム記憶部
３４    記憶部
３５    データ入出力部
３６    制御電圧出力部
３７    ＡＤ変換部
４０    可変周波数信号発生回路
４１    位相差検出回路
４２    自動利得制御回路
４３    信号レベル検出回路
４４    差出力回路
【図１】
2005156263.tif 000003
【図２】
2005156263.tif 000004
【図３】
2005156263.tif 000005
【図４】
2005156263.tif 000006