(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法における次のステップを備えた補正係数算出方法。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料について、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ１および２にて得られた各誘電体共振器毎の共振周波数の差から標準試料シフト量を算出し、得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量を平均し、得られた平均値と各誘電体共振器の標準シフト量を演算して各誘電体共振器毎の補正係数を算出するステップ。
【請求項２】
測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法における次のステップを備えた補正係数算出方法。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数（ｎ個）の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う標準試料について、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域（１からｎ番目の領域）毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（１からｎ番目の領域）毎に算出し、その平均値と各誘電体共振器の標準試料シフト量を演算し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出し、次にその各規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を各誘電体共振器毎に平均化して、各誘電体共振器毎の補正係数を算出するステップ。
【請求項３】
測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法における次のステップを備えた補正係数算出方法。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う標準試料について、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域：これを仮にＡ，Ｂ，Ｃ…のｎ個の領域として以下Ａ，Ｂ，Ｃ…の記号を使用）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に各領域に対する共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（Ａ，Ｂ，Ｃ…のｎ個の領域）毎に算出し、その平均値と各誘電体共振器の各領域における標準試料シフト量を演算し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ（この値を規格化シフト量と呼ぶ）。
（ステップ６）各誘電体共振器毎に予め決めた任意の補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）を規格化シフト量（ＳＶ１Ａ，ＳＶ１Ｂ，ＳＶ１Ｃ，…ＳＶ２Ａ，ＳＶ２Ｂ…ＳＶ３Ａ，ＳＶ３Ｂ…）に演算し、補正後規格化シフト量初期値（Ｘ１A，Ｘ１Ｂ，Ｘ１Ｃ，…Ｘ２A，Ｘ２B…Ｘ３A，Ｘ３B…）を得て、この補正後規格化シフト量初期値についての式（１）
【数１】
0003882641.tif 000005
において補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）から徐々に各初期値を変化させて計算を繰り返し、ａkを最小にする最終的に定まる補正係数となるαL１…αLｎを算出するステップ。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の補正係数算出方法に更に次のステップを備えて測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法。
（ステップ１）走行する測定対象試料に測定ヘッドを接触または近接させた状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ２）ステップ１で得られた各誘電体共振器の共振周波数とブランク時共振周波数の差から測定試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ３）ステップ２で得られた周波数シフト量に請求項１記載の誘電体共振器ヘッドの補正係数を演算して補正後のシフト量とし、その値を元に測定対象試料の配向を求めるステップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙、不織布、フィルムをはじめとするシート状物質のみならず、プラスチック、ゴム、セラミックなどの成型品のような立体的物品も含めて、それらの配向性あるいは誘電的異方性をマイクロ波誘電体共振器を用いて測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シート状物質の配向を測定する方法としては、従来からＸ線回折、赤外二色性、力学的破断強度、超音波伝搬速度、複屈折、偏光蛍光法、マイクロ波法などが用いられてきている。これらのほとんどはラボ用途であり、試料が走行中に測定できる、いわゆるオンライン測定方法として実用化されている方法は複屈折による方法のみである。これは、屈折率の異方性つまりシート面内での複屈折率あるいはレターデーション（複屈折率×厚さ）を測定する方法であり、特開平４−８９５５３号公報などに開示されている。
【０００３】
しかし、この複屈折を用いる方法は、可視光（偏光）を透過させて測定する必要があるため、透明フィルムのようにある程度光を透過する物質でないと測定できないという問題があった。また、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムのように波長分散性が大きくかつ異方性が大きい試料に対しては、光学次数の決定が難しいため実際上測定が難しいという問題があった。
【０００４】
そこで、発明者らはマイクロ波誘電体共振器を用いて、試料の片側から検出部を接触もしくは近接させることにより、透明・不透明を問わず、オンラインで試料のもつ配向性あるいは誘電的異方性を測定する方法を出願している。特開平１０−３２５８１１号公報、特開２００１−９１４７６号公報参照。この方法は、誘電体共振器が試料の片側から接触あるいは近接したときの共振周波数の変化を利用するものであり、測定の基本原理は一言で表現すれば、「誘電率の異方性を見ている」ということになる。前述の複屈折法における屈折率と本方法で用いる誘電率の起源はどちらも電子分極であり、光のような高周波数領域においては屈折率の２乗が誘電率に等しいことからも、両者は結局同じものを見ていることになる。
【０００５】
実際的には図１に示すような誘電体共振器を複数個使用する。図１は一つの誘電体共振器の平面図（１）および断面図（２）である。誘電体となる直方体状のセラミック１１がアルミブロック製の金属ケース１２の中にその上面が金属ケース１２の上面と面位置になるように固定される。セラミックの近傍にはロッドアンテナ１３ａ，１３ｂが設けられこのアンテナにマイクロ波が入出力されて、セラッミクが共振させられる。セラミック１１と金属ケース１２の間の隙間にはゴミ等の侵入を防止するためテトラフルオロエチレン樹脂製のカバー１４が設けられている。このような誘電体共振器１〜５を図２に示すように複数個、この図では５個配置して測定ヘッド１５を構成する。図２は測定ヘッドの平面図である。
【０００６】
図３に示すように、試料の有無における共振周波数のシフト量が試料の誘電率に依存している（厳密には誘電率×厚みに依存するが、厚みが均一とみなした場合）ことを利用して、試料が無い場合の共振周波数と試料がある場合の共振周波数との差（以後シフト量と呼ぶ）を測定する。図３はブランク（試料の無い状態）時と各試料測定時の共振周波数のシフト量を表わす図である。試料は０°の向きと９０°の向きの２方向に設置した２種類の状態を示している。このシフト量を各誘電体共振器の設置方向に対応して極座標上にプロットして楕円近似をかければ、異方性がある場合は、例えば図４のような配向パターンが得られる。図４は配向パターンの一例を示す図である。図４において、異方性が無ければ即ち無配向であれば、この配向パターンは円になる。ここで、楕円の長軸方向がシフト量最大の方向であり、誘電率（あるいは屈折率）最大の方向を示していることになる。つまり、この方向が分子鎖が並んでいる方向となる。また、配向度はこの楕円の長軸と短軸との差または両者の比によって表すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記公開公報に記載されるような種々の改良の結果、ＰＥＴフィルムなどの延伸された高分子フィルムについては図４に示すような配向パターンを精度よく測定できるようになった。
しかし、ＰＥＴフィルムなどの延伸された高分子フィルムに比べて、紙、不織布などの有する誘電的異方性は比較的小さい。また、ポリプロピレンやポリスチレンなどの高分子はＰＥＴフィルムやポリエチレンフィルムと異なり、比較的分極率の大きな側鎖構造を持つため、マクロ的に見た誘電的異方性は小さくなる傾向にある。さらには、同じ高分子フィルムでも結晶化度が小さい場合や、元来非晶性の高分子の場合もやはり誘電的異方性は小さくなる傾向にある。このような比較的誘電的異方性が小さい測定対象に適用するためには、複数個の誘電体共振器における共振周波数のシフト量（試料が無い状態での共振周波数と有る状態での共振周波数との差）をより正確に捉える必要があることはもちろんであるが、複数の誘電体共振器の個体差（同一試料を接触させても同一の共振周波数シフトをしないで、わずかに差異が生ずること）をできるだけ小さくする必要があることがわかった。
【０００８】
これを解決する手段としては、もちろん個々の誘電体共振器の外形寸法や誘電率などハードウエア的に同一仕様で製作することは必須条件ではあるが、現実問題として全くその特性を同一にすることは難しい。結局、同一試料に対して同一条件で測定したときの共振周波数およびブランク時からの共振周波数のシフト量を同一にすることができないのが現状である。
【０００９】
以上のようにハードウエアで均一に出来なかった個体差を、ソフトウエア的に補正することによって比較的異方性の小さい試料に対しても、精度良く配向性（配向角度および配向度）を測定することを目的とする。このような比較的異方性の小さい試料としては、紙、あるいは未延伸のフィルム、バランスよく２軸延伸されたフィルム、非晶性のフィルム、側鎖に分極の大きな基がぶら下がった分子構造を有するフィルム等が挙げられる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法における次のステップを備えた補正係数算出方法である。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料について、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ１および２にて得られた各誘電体共振器毎の共振周波数の差から標準試料シフト量を算出し、得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量を平均し、得られた平均値と各誘電体共振器の標準シフト量を演算して各誘電体共振器毎の補正係数を算出するステップ。
【００１１】
本発明は、測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法における次のステップを備えた補正係数算出方法である。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数（ｎ個）の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う標準試料について、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域（１からｎ番目の領域）毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（１からｎ番目の領域）毎に算出し、その平均値と各誘電体共振器の標準試料シフト量を演算し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出し、次にその各規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を各誘電体共振器毎に平均化して、各誘電体共振器毎の補正係数を算出するステップ。
【００１２】
本発明は、測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法における次のステップを備えた補正係数算出方法である。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う標準試料について、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域：これを仮にＡ，Ｂ，Ｃ…のｎ個の領域として以下Ａ，Ｂ，Ｃ…の記号を使用）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に各領域に対する共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（Ａ，Ｂ，Ｃ…のｎ個の領域）毎に算出し、その平均値と各誘電体共振器の各領域における標準試料シフト量を演算し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ（この値を規格化シフト量と呼ぶ）。
（ステップ６）各誘電体共振器毎に予め決めた任意の補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）を規格化シフト量（ＳＶ１Ａ，ＳＶ１Ｂ，ＳＶ１Ｃ，…ＳＶ２Ａ，ＳＶ２Ｂ…ＳＶ３Ａ，ＳＶ３Ｂ…）に演算し、補正後規格化シフト量初期値（Ｘ１A，Ｘ１Ｂ，Ｘ１Ｃ，…Ｘ２A，Ｘ２B…Ｘ３A，Ｘ３B…）を得て、この補正後規格化シフト量初期値についての式（１）
において補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）から徐々に各初期値を変化させて計算を繰り返し、ａkを最小にする最終的に定まる補正係数となるαL１…αLｎを算出するステップ。
【００１３】
【数２】
0003882641.tif 000002
において補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）から徐々に各初期値を変化させて計算を繰り返し、ａkを最小にする最終的に定まる補正係数となるαL１…αLｎを算出するステップ。
【００１４】
本発明は、上記の補正係数算出方法を必要に応じて一つまたは二つ組み合わせて更に次のステップを備えて測定対象試料の配向を求めるオンライン配向測定方法である。
（ステップ１）走行する測定対象試料に測定ヘッドを接触または近接させた状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ２）ステップ１で得られた各誘電体共振器の共振周波数とブランク時共振周波数の差から測定試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ３）ステップ２で得られた周波数シフト量に請求項１記載の誘電体共振器ヘッドの補正係数を演算して補正後のシフト量とし、その値を元に測定対象試料の配向を求めるステップ。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ソフトウエア的方法によって、複数の誘電体共振器の個体差を補正する方法の基本的な考え方としては以下の方法が考えられる。個々の誘電体共振器の検出部よりも一回り程度大きいサイズの標準試料を１枚用意し、これを順次各誘電体共振器の上に載せて各誘電体共振器のシフト量を測定し、その後各シフト量の平均値を各誘電体共振器のシフト量で除すことによって各誘電体共振器に対する補正係数を算出する方法である。実際の測定対象試料の測定では、時々刻々と測定される測定試料シフト量にこの補正係数を掛けることによって補正を行うという考え方である。
【００１６】
しかし、この方法を試行した場合に、実際的には全誘電体共振器の補正係数を求めるための時間がかかることや得られる補正係数の再現性も良くないという欠点があることが分かった。この原因としては、標準試料を複数回置き直す際の位置決め精度やその際の検出部との接触程度の問題、例えば常に同一の条件で均一に接触しているか、他の共振器との関連等の問題があると推察された。
【００１７】
そこで、本発明者らは時間をかけずに、再現性よく補正ができ、実用的でかつ効果的な２つの補正方法を発明するに至った。これによって誘電体共振器の個体差を無くし、高精度の測定ができることを確認した。
【００１８】
第一の方法は、無配向の大きな試料を用いる方法であり、ここで大きなとは実質的に全ての誘電体共振器の検出部を覆う程度の大きさを意味する。以後本方法を簡易型補正法と呼ぶ。等方性のシート（誘電率あるいは屈折率の面方向での異方性が実質的にないシート）を標準試料とし、これを測定したときの各誘電体共振器のシフト量（ブランク時の共振周波数と試料が有るときの共振周波数との差）が同じになるように予め補正係数を求めておき、測定時にはこの補正係数をシフト量に掛けて補正するという方法である。この方法は、無配向の標準試料があれば簡単に補正係数を求められる利点があり、日常のキャリブレーションには有効な手段である。特に、温度、湿度の経時的な変化に対して、短い周期で行う補正方法としては非常に有効である。しかし、厳密には完全に無配向の試料はあり得ないし、無配向に極めて近い物質も現実的には入手が難しいという問題がある。できるだけ配向を等方的にさせた試料を実質的に無配向の試料とし、これを標準試料とする。
【００１９】
そこで、このような厳密には少々配向がある標準試料を用いた場合にも精密な補正ができる方法として、第２の方法を案出した。この方法は、単純化して説明すれば標準試料を誘電体共振器の個数に対応して、一定の角度ずつ回転させながらその都度共振周波数を測定し、その結果に対して数値的処理を行うことによって各誘電体共振器の補正係数を求める方法である。以後、本方法を回転型補正法と呼ぶ。本補正法は、後に説明する逐次補正法と同様に測定装置が元来もっている各誘電体共振器の本質的な個体差を補正するために用いる方法として位置付けられる。これらの方法と測定中の外乱（温度、湿度など）の影響による個体差補正を行う前述の簡易型補正法とを併用した場合は、極めて高精度な測定が可能となるものである。
【００２０】
まず、簡易型補正法の考え方を図５に示す。図５は各々を角度＝７２°づつ変化させて配置した５個の誘電体共振器によって構成された測定ヘッドに標準試料１６を載せて測定する状態を示した図である。
このような複数の測定部を使用した場合、信号処理的には、図６のようにマイクロ波掃引発振器から出た信号を５個の誘電体共振器に分配し、透過強度を検波ダイオードで電圧に変換する。これを増幅、Ａ／Ｄ変換し、ピーク検出回路によってピーク位置が検出される。周波数の掃引は一定の周期で繰り返され、かつ掃引中のみハイレベルとなる同期信号が同時にマイクロ波掃引発振器から出ているため、この同期信号がハイレベルになる瞬間から透過強度が最大値をとるまでの時間を測定すれば、共振周波数が求められる。図６は５個の誘電体共振器からの信号を処理する回路のブロック図である。例えば、２５０ＭＨｚを１０ｍｓｅｃで掃引する場合のタイムチャートを図７に示す。図７は図６に示したブロック図における信号の処理を示すタイムチャートである。次に、補正係数を求める手順を示す。
【００２１】
１．測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求める。
２．少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定する。
３．ステップ１および２にて得られた各誘電体共振器毎の共振周波数の差から標準試料シフト量を算出する。
４．得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量を平均し、得られた平均値を各誘電体共振器の標準試料シフト量で除して各誘電体共振器毎の補正係数を算出する。
以上のステップで各誘電体共振器毎の補正係数が定まる。実際の測定では、その後以下のステップにしたがって配向を求めることになる。
【００２２】
１．走行する測定対象試料に測定ヘッドを接触または近接させた状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定する。
２．ステップ１で得られた各誘電体共振器の共振周波数とブランク時共振周波数の差から測定試料シフト量を算出する。
３．ステップ２で得られた周波数シフト量に先に求めた誘電体共振器ヘッドの各々の補正係数を掛けて補正後のシフト量とし、その値を元に測定対象試料の配向を求める。具体的には補正後のシフト量を極座標上にプロットし、配向パターンを求める。
【００２３】
以上の各誘電体共振器毎の補正係数を算出する手順の中のステップ４において「…得られた平均値を各誘電体共振器の標準シフト量で除して各誘電体共振器毎の補正係数」を得ているが、この補正係数は配向を求める手順の中のステップ３の「…各々の補正係数を掛けて…」に対応して「除し」て得られている。逆に「…各誘電体共振器の標準シフト量を得られた平均値で除して各誘電体共振器毎の補正係数」を得た場合は「…各々の補正係数によって割る…」ことによって補正後のシフト量が得られる。従ってこのことをまとめて表現するために補正係数を算出する手順の中のステップ４では「…得られた平均値と各誘電体共振器の標準シフト量を演算して各誘電体共振器毎の補正係数を算出する…」と表現した。また更に配向を求める手順の中のステップ３では「…各々の補正係数を演算して…」と表現した。
【００２４】
次に、第１の回転型補正法の試料測定段取りを図８に示す。図８は図５と同様に誘電体共振器の数が５個の場合を示している。以下に補正係数を求める手順を示す。
１．測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求める。
２．少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定する。図８（２）参照、Pos１は標準試料のPos１領域の中心線を一点鎖線によって表わしている、Pos１領域を誘電体共振器１が測定している。以下各誘電体共振器も同様である。
３．測定ヘッド上で、標準試料を一定の角度θ（θ＝３６０°／誘電体共振器の数）、従ってこの場合は７２°回転させた後、同様にして各誘電体共振器の共振周波数を測定する。図８（３）参照。ここでは誘電体共振器２がPos１領域を測定している。この７２°の回転と測定を総計で誘電体共振器の数だけ繰り返し行う。従って、このステップ２と３では試料の５分割された扇形の各領域に対して５個の各誘電体共振器毎に共振周波数を測定していることになる。即ち標準試料が元の位置まで１回転すれば終了である。
【００２５】
４．全ての領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出する。
５．以上の結果を図９に示した。図９では表計算ソフトウエアを用いて第１段階のような表に整理する。この表において、左上から右下に斜めも並んだデータ（標準試料シフト量）は、標準試料の同一領域を各誘電体共振器が測定していることになる。例えば図で網掛けの領域はPosＢの領域を各誘電体共振器が測定したデータである。同様に、一行下のデータについても左上から右下に沿ったデータは、標準試料の別の領域ではあるが、各誘電体共振器からみれば同じ領域を測定したデータとなっている。
６．そこで、各斜めのデータをそれぞれ縦に並び替えると、第２段階の表のようになる。この表で、各列は標準試料の同一領域のデータになっているので、誘電体共振器の個体差が無ければすべて同じ値になるはずである。そこで、各列毎に平均を計算する。
７．この平均を各列のデータで除すことにより、平均値で規格化した値が得られ、行毎でみると各誘電体共振器毎に規格化された値が並んでいることになり、各行毎の平均をとれば、これが各誘電体共振器の補正係数となる。この状態が第３段階の表に示されている。次の第４段階では第２段階の表を上記各補正係数により補正した後のデータを示している。
【００２６】
各誘電体共振器の補正係数が求まれば、先に説明した方法により同様に配向を求められる。また以上の例では円周上に角度を変えて配置した複数の誘電体共振器によって構成した測定ヘッド上に標準試料を同心になるようにおいて回転方向に位置を変えながら補正係数を求めた。
【００２７】
この考え方を直線上に角度を変えて配置した複数の誘電体共振器によって構成した測定ヘッドに適用することも可能である。このような測定ヘッドの例を図１０に示した。この場合標準試料は帯状の試料をこの誘電体共振器の列にそって一つの誘電体共振器の測定領域毎にずらしながら測定を繰り返して同様に補正係数を求められる。この際、回転型補正の場合は標準試料を回転させることにより全ての誘電体共振器が同一の各領域に対する測定を自然に行えるのに対して帯状試料を単にずらす場合は最初の測定以降別の領域が次々加わることになる。この場合はあまり良好な補正係数が得られにくいと考えられる。従ってその欠点を改善するために、帯状標準試料を誘電体共振器の数に合わせてずらす方向に領域毎に等分割し、それぞれの領域をテープ等でつないでおき、１回１回の測定後テープ等をはずして領域を順送りに並べ変えて測定するような方法をとることも可能である。このような測定方法を以降簡単のために逐次補正法と呼ぶ。この逐次補正方法と第１の回転型補正法の両方の補正係数算出方法の両方含むようにに表現すると以下のような方法になる。
【００２８】
次のステップを備えた補正係数算出方法。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数（ｎ個）の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域（１からｎ番目の領域）毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（１からｎ番目の領域）毎に算出し、その平均値を各誘電体共振器の標準試料シフト量で除し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出し、次にその各規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を各誘電体共振器毎に平均化して、各誘電体共振器毎の補正係数を算出するステップ。
【００２９】
更に、簡易型補正法の項で説明したように補正係数を最終的にかけるかまたは補正係数で除するかについて両方を意味するように書き換えると以下のようになる。
次のステップを備えた補正係数算出方法。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数（ｎ個）の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域（１からｎ番目の領域）毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（１からｎ番目の領域）毎に算出し、その平均値を各誘電体共振器の標準試料シフト量と演算し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出し、次にその各規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を各誘電体共振器毎に平均化して、各誘電体共振器毎の補正係数を算出するステップ。
【００３０】
回転型補正方法の別法として図１１に説明するような方法によって補正係数を求めることもできる。この方法を第２の回転型補正法と呼ぶ。図１１は表計算ソフトウエアを用いて第２の回転型補正法によりデータを処理する状態を示す図である。以下に手順を示す。
１．測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求める。
２．少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定する。図８（２）参照、Pos１は標準試料のPos１領域の中心線を一点鎖線によって表わしている、Pos１領域を誘電体共振器１が測定している。以下各誘電体共振器も同様である。
３．測定ヘッド上で、標準試料を一定の角度θ（θ＝３６０°／誘電体共振器の数）、従ってこの場合は７２°回転させた後、同様にして各誘電体共振器の共振周波数を測定する。図８（３）参照。ここでは誘電体共振器２がPos１領域を測定している。この７２°の回転と測定を総計で誘電体共振器の数だけ繰り返し行う。従って、このステップ２と３では試料の５分割された扇形の各領域に対して５個の各誘電体共振器毎に共振周波数を測定していることになる。即ち標準試料が元の位置まで１回転すれば終了である。
【００３１】
４．全ての領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出する。
５．以上の結果を図９に示した。図９では表計算を用いて第１段階のような表に整理する。この表において、左上から右下に引いた線に沿ったデータ（標準試料シフト量）は、標準試料の同一領域を各誘電体共振器が測定していることになる。例えば図で網掛けの領域はPosＢの領域を各誘電体共振器が測定したデータである。同様に、一行下のデータについても左上から右下に沿ったデータは、標準試料の別の領域ではあるが、各誘電体共振器からみれば同じ領域を測定したデータとなっている。
６．そこで、各斜めのデータをそれぞれ縦に並び替えると、第２段階の表のようになる。この表で、各列は標準試料の同一領域のデータになっているので、誘電体共振器の固体差が無ければすべて同じ値になるはずである。そこで、各列毎に平均を計算する。
７．第３段階に示すように、この平均を各列のデータ（標準試料シフト量）で除すことにより、平均値で規格化した値：規格化シフト量が得られる。
８．第４段階に示すように、各誘電体共振器毎の補正係数初期値を予め適当に決めておき、まずこの補正係数初期値と対応する各誘電体共振器の規格値を乗算し、その結果を５×５のマトリックスに入れる。２５個のデータができる限り１．０００に近づけばよいので、各誘電体共振器の補正係数初期値から少しずつ変えながら、その作業を繰り返す。これは各データと１．０００との差の２乗の和（２５個の２乗和）を最少にする最終的に定まる各誘電体共振器毎の補正係数を算出することになる。第５段階では、補正係数初期値を使用したときのこの２乗和を算出した状態を示している。最終的にこの２乗和を最小にする補正係数が算出されたとき、このときが最も全体としてながめた場合に、２５個のデータが同じ値（平均値で規格化した規格化シフト量の１．０００）に最も近づく時である。次の第６段階では第２段階の表を上記各補正係数により補正した後のデータを示している。
【００３２】
上記、８．のステップをもう少し詳細に説明すると以下のようなフローになる。
▲１▼各ヘッドの補正係数αｎ（ｎ＝1,2,3,…）の初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）を決める
▲２▼第３段階におけるマトリックスをｎ行×ｎ列として、各行について補正係数を掛け、以下の式（１）で定まるＸijを求める。
Ｘij＝Ｘnj×αＩｎ（ｎ＝1,2,3,…ｎ、ｊ＝1,2,3,…ｎ）…（１）
（ｎ×ｎ）個のＸijについて、次の式（２）を計算する
【００３３】
【数３】
0003882641.tif 000003
▲３▼αIｎを変えて同様の計算を繰り返し行い、このａkが最も最小値をとるときのαL１…αLｎを求める。その時のαが求める補正係数となる。つまり、この時がｎ×ｎ個の補正された規格化値が全体としてみた場合、最も１に近くなる。すなわち、各領域（列）での値が最もバラツキが小さくなる（ｎ個のシフト量が平均値に最も近づく）。
【００３４】
以上の例も第１の回転型補正法と同様に逐次補正方法にも適用できる。更には補正係数を最終的にかけるか補正係数で除するかについて両方を意味するように書き換えることもできる。そのように表現すると以下のようになる。
次のステップを備えた補正係数算出方法。
（ステップ１）試料の一面側のみに配置された複数（ｎ個）の誘電体共振器を備える測定ヘッド上に何も置かない状態で、各誘電体共振器の共振周波数を測定することによりブランク時共振周波数を求めるステップ。
（ステップ２）少なくとも全ての誘電体共振器の測定面を覆う実質的に無配向の標準試料を測定ヘッド上に載せ、各誘電体共振器の共振周波数を測定するステップ。
（ステップ３）ステップ２において各誘電体共振器に対して定まった標準試料の特定の領域（１からｎ番目の領域：これを仮にＡ，Ｂ，Ｃ…のｎ個の領域として以下Ａ，Ｂ，Ｃ…の記号を使用）について、試料を少なくとも（ｎ−１）回置き換えて、全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に各領域に対する共振周波数を測定するステップ。
（ステップ４）全ての１からｎ番領域に対して各誘電体共振器毎に測定した共振周波数と各誘電体共振器のブランク時共振周波数との差から各領域毎に各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。
（ステップ５）ステップ４で得られた各誘電体共振器の標準試料シフト量の平均値を各領域（Ａ，Ｂ，Ｃ…のｎ個の領域）毎に算出し、その平均値と各誘電体共振器の各領域における標準試料シフト量を演算し、各領域毎に規格化した各誘電体共振器の標準試料シフト量を算出するステップ。（この値を規格化シフト量とする）
（ステップ６）各誘電体共振器毎に予め決めた任意の補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）を規格化シフト量（ＳＶ１Ａ，ＳＶ１Ｂ，ＳＶ１Ｃ，…ＳＶ２Ａ，ＳＶ２Ｂ…ＳＶ３Ａ，ＳＶ３Ｂ…）に演算し、補正後規格化シフト量初期値（ＳＶ１Ａ×αI１＝Ｘ１A，ＳＶ１Ｂ×αI１＝Ｘ１Ｂ，ＳＶ１Ｃ×αI１＝Ｘ１Ｃ，…ＳＶ２Ａ×αI２＝Ｘ２A，ＳＶ２Ｂ×αI２＝Ｘ２B…ＳＶ３Ａ×αI３＝Ｘ３A，ＳＶ３Ｂ×αI３＝Ｘ３B…）を得て、
この補正後規格化シフト量初期値についての下式（１）において補正係数初期値（αI１、αI２、αI３…αIｎ）から徐々に各初期値から変化させて計算を繰り返し、ａkを最小にする最終的に定まる補正係数となるαL１…αLｎを算出するステップ。
【００３５】
【数４】
0003882641.tif 000004
【００３６】
以上の説明中の式は最終的に定まる補正係数をかける場合に適用される式を説明上付け加えている。
以上いずれの方法にせよ得られた補正係数により簡易型補正法において説明したような配向を測定するステップを加えて最終的には配向を求めることができる。以上のような演算ステップをマイクロコンピュータ等によりプログラム化して補正係数の演算を自動化することは容易である。この場合、標準試料の測定が自動化されないときは、測定毎に手動操作が加わることになる。
以上のようにオンラインにて配向パターンが測定できれば、その測定結果をコンピュータによって演算し、抄紙機や延伸機のパラメータ、例えばＪ／Ｗ比（ジェットワイヤー比）や延伸倍率（延伸ロール回転速度差）を調整すること等によって配向パターンをオンライン制御できることはいうまでもない。
【００３７】
【実施例】
実施例１
図５に示した測定ヘッドを使用し、図６に示した回路構成をとって図７のようなタイムチャートにしたがって測定を行った。図１２に簡易型補正法を施した結果を示した。図１２は中程度の配向度を有する紙を３００ｍ／ｍｉｎで走行している時の繊維配向を測定した時の配向パターンを示す。
図１３には同一サンプルを同条件で測定しているときの経時変化を示すデータを示す。上半分が配向角度（−９０〜＋９０°表示）、下半分が配向度（０〜８００KHz）を示し、５秒毎にプロットしたものであり、安定して測定できているのがわかる。オフラインで測定した結果ともよく一致した。
【００３８】
実施例２
実施例１と同様の測定系によって測定を行った。図１４に回転型補正を施した測定データを示す。試料はほとんど配向のない紙を用い、同様に３００ｍ／ｍｉｎで走行中のものを測定した。配向度は１６KHzとほとんど無配向に近いデータが出ている。
図１５に同試料を同条件で測定したときの経時変化を示すデータを示す。ほとんど無配向に近いにもかかわらず、安定して測定されており、かつ配向角度もオフラインで従来の配向測定装置によって得られた測定結果とよく一致した。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば比較的異方性の小さい試料に対しても、精度良く配向性（配向角度および配向度）を測定することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電体共振器の（１）は平面図、（２）は垂直断面図である。
【図２】５個の誘電体共振器を一つの金属ケースに配置して得られた測定ヘッドの一例を示す平面図。
【図３】ブランク（試料の無い状態）時と試料測定時の共振周波数のシフト量を表わす図。
【図４】配向パターンの一例を示す図。
【図５】図５は各々を角度＝７２°づつ変化させて配置した５個の誘電体共振器によって構成された測定ヘッドに標準試料を載せて測定する状態を示した図。
【図６】５個の誘電体共振器からの信号を処理する回路のブロック図。
【図７】図６に示したブロック図における信号の処理を示すタイムチャート。
【図８】回転型補正法の試料測定段取りを示す図。
【図９】表計算ソフトウエアを用いて第１の回転型補正法によりデータを処理する状態を示す図。
【図１０】直線上に角度を変えて配置した複数の誘電体共振器によって構成した測定ヘッドの一例を示す図。
【図１１】表計算ソフトウエアを用いて第２の回転型補正法によりデータを処理する状態を示す図。
【図１２】中程度の配向度を有する紙を３００ｍ／ｍｉｎで走行している時の繊維配向を測定し簡易型補正法により処理した時のディスプレイを示す図。
【図１３】図１２のサンプルを測定しているときの経時変化を示す図。
【図１４】ほとんど配向のない紙を３００ｍ／ｍｉｎで走行中している時の繊維配向を測定し第１の回転型補正法により処理した時のディスプレイを示す図。
【図１５】図１４のサンプルを測定しているときの経時変化を示す図。
【符号の説明】
１〜５：誘電体共振器
１５：測定ヘッド
１６：標準試料
【図１】
0003882641.tif 000006
【図２】
0003882641.tif 000007
【図３】
0003882641.tif 000008
【図４】
0003882641.tif 000009
【図５】
0003882641.tif 000010
【図６】
0003882641.tif 000011
【図７】
0003882641.tif 000012
【図８】
0003882641.tif 000013
【図９】
0003882641.tif 000014
【図１０】
0003882641.tif 000015
【図１１】
0003882641.tif 000016
【図１２】
0003882641.tif 000017
【図１３】
0003882641.tif 000018
【図１４】
0003882641.tif 000019
【図１５】
0003882641.tif 000020