JP5958098B2 - 誘電率測定装置及び誘電率測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、誘電率測定装置及び誘電率測定方法に関する。

物質の誘電率（又は比誘電率）を測定する技術として、測定対象物質に一対の電極（対向電極）を配置し、その電極間の静電容量に基づき、その物質の誘電率を測定する技術が知られている。雪や土壌を誘電率の測定対象とし、電極を用いて雪や土壌の静電容量、誘電率を測定し、その測定値から雪の密度や土壌の水分量を求める技術が知られている。

実公平０７−００４５９９号公報 特開平０６−２８８８８８号公報 特開２００１−０２１５１８号公報

誘電率の測定において、電極部（電極或いは電極を含むセンサ部）間が測定対象物質で隙間なく満たされている場合には、比較的容易にその物質の静電容量、誘電率を測定することができる。しかし、電極部と測定対象物質の間に隙間があると、隙間がない場合に比べて静電容量が減少し、その物質の適正な誘電率を求めることができない恐れがある。例えば、測定対象が雪である場合には、測定時の融雪によって電極部との間に隙間が生じることが起こり得る。また、測定対象が土壌である場合、その土壌の形態等により、隙間なく電極部を配置できないことが起こり得る。

本発明の一観点によれば、第１電極及び第２電極を含む第１検知部、第３電極及び第４電極を含む第２検知部、前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部、並びに、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和、前記第３静電容量及び前記情報を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部を含み、前記情報は、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１データと、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第２データとを含み、前記演算部は、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を、前記第１データ及び前記第２データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算する誘電率測定装置が提供される。更に、本発明の一観点によれば、第１電極及び第２電極を含む第１検知部、第３電極及び第４電極を含む第２検知部、前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部、並びに、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和、前記第３静電容量及び前記情報を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部を含み、前記情報は、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１の一次関数と、前記第２信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第２の一次関数と、前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第２信号の変化率と前記第１信号の変化率との比とを含み、前記演算部は、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量と、前記比とを用いて、第３の一次関数を取得し、前記第３の一次関数と前記第１の一次関数との交点の前記第２信号の値を取得し、前記値と前記第２の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算する誘電率測定装置が提供される。

また、本発明の一観点によれば、誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法が提供される。

開示の技術によれば、検知部と測定対象物質の間に隙間がある場合にも、その隙間の影響を補正して測定対象物質の適正な誘電率を測定することが可能になる。

誘電率測定の一例の説明図である。 誘電率測定装置の一例を示す図（その１）である。 誘電率測定装置の一例を示す図（その２）である。 第１測定時の電界の様子を模式的に示す図である。 第２測定時の電界の様子を模式的に示す図である。 第１信号と第２信号の関係の一例を示す図である。 誘電率測定フローの一例を示す図である。 誘電率測定装置の処理フローの一例を示す図である。 誘電率測定装置の検知部のモデルを示す図である。 図９のモデルを用いた有限要素解析によって求めた第１信号と第２信号の関係を示す図である。 比誘電率を求める方法の一例の説明図である。 比誘電率を求める方法の別例の説明図である。 隙間と算出される比誘電率の関係の一例を示す図である。 誘電率測定装置の検知部の一例を示す図である。 誘電率測定装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。

例えば、土壌や雪を測定対象とし、そのような測定対象物質の誘電率（又は比誘電率）を測定することが行われる。土壌の誘電率測定は、農業分野における土壌の水分管理、土砂崩れ等の危険を予測することに利用でき、また、雪の誘電率測定は、積雪深さだけでは分からない雪の重量、雪解け水の量の予測等に利用することができる。

図１は誘電率測定の一例の説明図である。
土壌や雪のような測定対象物質１００の誘電率は、その測定対象物質１００の中に置かれた一対の電極１０１及び電極１０２の間の静電容量から求めることができる。静電容量と測定対象物質１００の誘電率との関係は、最も単純な場合、対向する一対の平行平板電極についての次式（１）で表すことができる。

Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ ・・・（１）
式（１）において、Ｃは静電容量、εは測定対象物質１００の誘電率、Ｓは電極１０１及び電極１０２の面積、ｄは電極１０１と電極１０２の間の距離である。

電極１０１と電極１０２の間の距離が大きい場合等では、式（１）の関係から外れることがあるが、校正データを準備することで、静電容量を適正に求め、その静電容量から測定対象物質１００の適正な誘電率を求めることができる。尚、電極をこのように対向させず、平面上に並設し、そのように並設した電極間の静電容量から誘電率を求めることも行われる。

図１に示すように、一対の電極１０１及び電極１０２は、検出ユニット１０３に接続される。静電容量を測定する際には、検出ユニット１０３を用い、電極１０１と電極１０２のうち、一方の電極（印加電極）に交流電圧信号を印加し、他方の電極（検出電極）に流れる電流値を検出する。交流の電流振幅が、静電容量に比例することから、検出される電流値から静電容量を求め、その静電容量から誘電率を求める。

ところで、このようにして電極間の静電容量から測定対象物質の誘電率を求める場合には、電極或いは電極を含むセンサ部に対し、測定対象物質が密着していることが前提となる。電極を含むセンサ部の場合、その電極が樹脂等で被覆されていることで電極と測定対象物質とが密着しないことは、測定対象物質の誘電率と静電容量の間の関係を予め校正することで、対処できる。しかし、電極或いは電極を含むセンサ部と測定対象物質が密着せず、それらの間に幅（厚み）の分からない隙間があると、隙間がない場合に比べて静電容量が減少するため、測定対象物質の誘電率を適正に測定することができないことが起こり得る。

例えば、雪の中に電極或いは電極を含むセンサ部を配置して雪の誘電率測定を行う際には、通電によって、又は、センサ部の固定部材からの熱伝導により、電極或いはセンサ部の温度が雪より高くなり、その表面付近の雪が融けて隙間ができてしまう場合がある。また、土壌中に電極或いは電極を含むセンサ部を埋め込んで誘電率測定を行う際には、土壌の形態により、電極或いはセンサ部を土壌との間に隙間ができないように配置することが難しい場合がある。

そこで、以下、上記のような隙間が存在し得る状態でも、雪や土壌のような測定対象物質の静電容量、誘電率を適正に測定することのできる技術について説明する。
図２及び図３は誘電率測定装置の一例を示す図である。

誘電率測定装置１０は、図２及び３に示すように、第１検知部１１、第２検知部１２、印加電圧信号源１３、電流検出回路（検出部）１４、及び測定モード切り換え部１５を有する。更に、誘電率測定装置１０は、図３に示すように、制御部１６、演算部１７、及びメモリ（格納部）１８を有する。

第１検知部１１は、第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂを備える。ここでは、複数（一例として３つ）の第１電極１１ａ（電極アレイ）と、複数（一例として３つ）の第２電極１１ｂ（電極アレイ）とを備え、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとが互いに離間して交互に配置された第１検知部１１を例示している。第１電極１１ａ群は、互いに電気的に接続され、第２電極１１ｂ群は、互いに電気的に接続される。

第２検知部１２は、第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂを備える。ここでは、複数（一例として３つ）の第３電極１２ａ（電極アレイ）と、複数（一例として３つ）の第４電極１２ｂ（電極アレイ）とを備え、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとが互いに離間して交互に配置された第２検知部１２を例示している。第３電極１２ａ群は、互いに電気的に接続され、第４電極１２ｂ群は、互いに電気的に接続される。

印加電圧信号源１３は、後述のように測定モード切り換え部１５によって接続される第１電極１１ａ群と第３電極１２ａ群、又は第１電極１１ａ群と第２電極１１ｂ群に対して印加する交流電圧信号の信号源である。

電流検出回路１４は、後述のように測定モード切り換え部１５によって接続される第２電極１１ｂ群と第４電極１２ｂ群、又は第３電極１２ａ群と第４電極１２ｂ群に流れる電流値を検出する回路である。

測定モード切り換え部１５は、第２電極１１ｂ群の印加電圧信号源１３又は電流検出回路１４への接続の切り換えを行うスイッチ１５ａ、及び第３電極１２ａ群の印加電圧信号源１３又は電流検出回路１４への接続の切り換えを行うスイッチ１５ｂを備える。

制御部１６は、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａの切り換え、及びスイッチ１５ｂの切り換えを制御する。また、制御部１６は、印加電圧信号源１３及び電流検出回路１４の動作を制御する。

演算部１７は、電流検出回路１４で検出される電流値を用いて、静電容量、誘電率、比誘電率等を演算する処理を行う。演算部１７の演算処理は、制御部１６によって制御される。

メモリ１８は、演算部１７での演算処理に用いられる各種データを格納する。メモリ１８の動作は、制御部１６によって制御される。
誘電率測定装置１０は、上記のような４つの電極アレイ、即ち、第１電極１１ａ群、第２電極１１ｂ群、第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群を、測定モード切り換え部１５を用いて組み合わせ、静電容量について２種類の測定を行う。１つ目は、第１検知部１１の第１電極１１ａ群と第２電極１１ｂ群の間の静電容量測定、及び第２検知部１２の第３電極１２ａ群と第４電極１２ｂ群の間の静電容量測定を含む測定（第１測定）である。２つ目は、第１検知部１１と第２検知部１２の間の静電容量測定を含む測定（第２測定）である。

まず、第１測定（第１測定モード）について述べる。
第１測定では、第１電極１１ａ群と第２電極１１ｂ群の間の静電容量と、第３電極１２ａ群と第４電極１２ｂ群の間の静電容量とを測定し、それら２つの静電容量の和を第１信号として測定する。

この第１測定では、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａが図２の接点ｑに接続され、スイッチ１５ｂが図２の接点ｒに接続される。これにより、第１電極１１ａ群及び第３電極１２ａ群が印加電圧信号源１３に接続され、第２電極１１ｂ群及び第４電極１２ｂ群が電流検出回路１４に接続された状態になる。この状態から電流検出回路１４で検出される電流値が、第１電極１１ａ群と第２電極１１ｂ群の間の静電容量と、第３電極１２ａ群と第４電極１２ｂ群の間の静電容量との和に対応する信号となる。

演算部１７では、電流検出回路１４で検出される信号（電流値）が用いられ、第１電極１１ａ群と第２電極１１ｂ群の間の静電容量と、第３電極１２ａ群と第４電極１２ｂ群の間の静電容量との和を示す第１信号が演算される。

このように測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂを切り換え、第１電極１１ａ群及び第３電極１２ａ群を印加電極、第２電極１１ｂ群及び第４電極１２ｂ群を検出電極とし、第１信号を測定する測定モードを、第１測定モードという。

次に、第２測定（第２測定モード）について述べる。
第２測定では、第１検知部１１と第２検知部１２の間の静電容量を、第２信号として測定する。

この第２測定では、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａが図２の接点ｐに接続され、スイッチ１５ｂが図２の接点ｓに接続される。これにより、第１検知部１１の第１電極１１ａ群及び第２電極１１ｂ群が印加電圧信号源１３に接続され、第２検知部１２の第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群が電流検出回路１４に接続された状態になる。この状態から電流検出回路１４で検出される電流値が、第１検知部１１と第２検知部１２の間の静電容量に対応する信号となる。

演算部１７では、電流検出回路１４で検出される信号（電流値）が用いられ、第１検知部１１と第２検知部１２の間の静電容量を示す第２信号が演算される。
尚、第１検知部１１の第１電極１１ａと第２電極１１ｂの間、第２検知部１２の第３電極１２ａと第４電極１２ｂの間には一定距離Ｄ１のスペースがあるが、このスペースは、第１検知部１１と第２検知部１２の間の距離Ｄ２よりも小さくなるように設定しておく。例えば、距離Ｄ１を距離Ｄ２の２０％〜３０％の範囲に設定する。このようにすることで、第１検知部１１及び第２検知部１２はそれぞれ、１つの大きな電極のように振る舞い、それらの間の静電容量（第２信号）を測定することが可能になる。

このように第２測定では、第１検知部１１及び第２検知部１２をそれぞれ１つの電極と見なして、それらの間の静電容量（第２信号）を測定する。
このように測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂを切り換え、第１電極１１ａ群及び第２電極１１ｂ群を印加電極、第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群を検出電極とし、第２信号を測定する測定モードを、第２測定モードという。

第１電極１１ａ群、第２電極１１ｂ群、第３電極１２ａ群、及び第４電極１２ｂ群を、上記のように第１測定と第２測定で印加電極として用いるか検出電極として用いるかの関係を、表１にまとめる。

第１測定（第１測定モード）及び第２測定（第２測定モード）について更に説明する。
図４は第１測定時の電界の様子を模式的に示す図である。
図４には、誘電率（比誘電率）の測定対象物質２０内に、第１検知部１１及び第２検知部１２が配置されている状況を図示している。第１検知部１１は、その本体１１ｃ内部に、第１電極１１ａ群及び第２電極１１ｂ群を含み、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとは、互いに離間して交互に配置されている。第２検知部１２は、その本体１２ｃ内部に、第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群を含み、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとは、互いに離間して交互に配置されている。

第１測定では、例えば第１検知部１１の場合、印加電極である第１電極１１ａ群と、検出電極である第２電極１１ｂ群が隣り合っている。そのため、図４に示すように、第１検知部１１では、その表面付近に電界３１が広がる。同様に、第２検知部１２の場合、印加電極である第３電極１２ａ群と、検出電極である第４電極１２ｂ群が隣り合っている。そのため、図４に示すように、第２検知部１２では、その表面付近に電界３２が広がる。

このように第１検知部１１の表面付近に電界３１が広がり、第２検知部１２の表面付近に電界３２が広がるため、取得される信号（電流値或いは第１信号）は、第１検知部１１の表面付近の状態、第２検知部１２の表面付近の状態に大きく影響される。

今、図４に示すように、第１検知部１１の表面から一定の厚みで隙間４１（例えば空気）が存在し、第２検知部１２の表面から一定の厚みで隙間４２（例えば空気）が存在しているものとする。隙間４１及び隙間４２が存在すると、存在しない場合に比べて、得られる信号が小さくなり、存在する隙間４１及び隙間４２が大きくなるほど、得られる信号が小さくなる傾向がある。誘電率測定装置１０は、このように第１測定で取得される信号を、隙間４１及び隙間４２が第１検知部１１と第２検知部１２の間の静電容量に与える影響を補正するのに用いる。

尚、電界３１及び電界３２の広がりに比べて、隙間４１及び隙間４２の厚みが大きくなり過ぎると、厚みによらず、得られる信号がほぼ一定になり、隙間４１及び隙間４２の影響を補正することができない場合がある。電界３１、電界３２の広がりはそれぞれ、例えば、第１検知部１１の隣り合う第１電極１１ａと第２電極１１ｂの間の距離、第２検知部１２の隣り合う第３電極１２ａと第４電極１２ｂの間の距離と同程度かそれよりも小さくなる。そのため、第１電極１１ａと第２電極１１ｂの間の距離、第３電極１２ａと第４電極１２ｂの間の距離は、想定される隙間４１、隙間４２の厚みよりも大きくしておくことが望ましい。

図５は第２測定時の電界の様子を模式的に示す図である。
第２測定では、第１検知部１１の第１電極１１ａ群及び第２電極１１ｂ群が印加電極となり、第２検知部１２の第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群が検出電極となる。そのため、第１検知部１１から第２検知部１２に向かう電界３３が生じる。第２測定では、２枚の電極間の静電容量を測定するのと同様にして、第１検知部１１と第２検知部１２の間の静電容量が測定される。

今、上記の図４及びこの図５に示すように、第１検知部１１の表面及び第２検知部１２の表面にそれぞれ隙間４１及び隙間４２（例えば空気）が存在していると、電界３３が隙間４１及び隙間４２を横切ることになる。隙間４１及び隙間４２の誘電率は、測定対象物質２０の誘電率よりも小さいため、取得される信号（電流値或いは第２信号）は、隙間４１及び隙間４２が存在しなかった場合に比べて減少する。尚、隙間４１及び隙間４２の厚みとして想定しているのは、第１検知部１１と第２検知部１２の間の距離に比べて小さく、第２測定における隙間４１及び隙間４２の影響は、第１測定における影響よりは小さい。

第２測定において測定される第２信号は、第１検知部１１と第２検知部１２の間の媒体（ここでは測定対象物質２０、隙間４１及び隙間４２）の誘電率を反映した値である。第２信号は、第１検知部１１及び第２検知部１２の表面の隙間４１及び隙間４２の影響を受け、隙間４１及び隙間４２の厚みが大きくなるにつれて、その信号値は比較的緩やかに減少する。一方、第１測定において測定される第１信号は、第１検知部１１及び第２検知部１２の表面の媒体の誘電率を反映した値である。第１信号は、第１検知部１１及び第２検知部１２の表面の隙間４１及び隙間４２の影響を比較的敏感に受け、隙間４１及び隙間４２の厚みが大きくなるにつれて、その信号値は比較的急峻に減少する。

そこで、第１信号が隙間４１及び隙間４２の程度を示しているものとし、第１信号によって第２信号の補正をする。これにより、第１検知部１１と第２検知部１２の間の測定対象物質２０について、隙間４１及び隙間４２の影響を補正して、その誘電率を適正に求めることが可能になる。

図６は第１信号と第２信号の関係の一例を示す図である。図６の横軸は第１信号の値、縦軸は第２信号の値を表している。
まず、隙間４１及び隙間４２のない状態を考えると、第１測定も第２測定も、媒体（測定対象物質２０）の比誘電率にほぼ比例して第１信号及び第２信号が増加する。そのため、第１信号と第２信号とは、図６の線５０（点線）に示すような関係となる。図６の線５０上、太矢印５１の方向ほど比誘電率が小さくなり、太矢印５２の方向ほど比誘電率が大きくなる。

尚、図６では、第１測定と第２測定で取得される信号値から、それぞれ媒体の比誘電率が１の場合の信号値を差し引いて線５０を表示している。また、第１測定と第２測定では、取得される信号の絶対値が異なるが、図６では便宜上、縦軸、横軸のスケーリングを調整し、線５０がほぼ傾き４５度となるようにしている。

ここで、このような隙間４１及び隙間４２のない状態の時の線５０上に位置する信号値が、測定対象物質２０の比誘電率一定のまま、隙間４１及び隙間４２が大きくなっていった場合にどうなるかを考える。

隙間４１及び隙間４２は、上記のように、第２測定で取得される第２信号には比較的影響が小さいのに対し、第１測定で取得される第１信号には比較的影響が大きい。そのため、第１信号と第２信号とは、図６に示すような、線５０よりも勾配が緩やかな左下がりの線６０（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）のような関係となり、太矢印６１の方向ほど隙間４１及び隙間４２が大きくなる。

測定対象物質２０の比誘電率として、いくつかの値を選び、それぞれについて隙間４１及び隙間４２が大きくなった場合の線を描くと、図６の線６０ａ、線６０ｂ、線６０ｃのようになる。線６０ａ、線６０ｂ、線６０ｃは、それぞれ比誘電率一定での第１信号と第２信号との関係を示す線であり、概ね並行な線になる。この比誘電率ごとの線６０ａ、線６０ｂ、線６０ｃは、いわば比誘電率の等高線であり、第１信号と第２信号から比誘電率を求めるためのデータ（比誘電率の分布データ、分布図）として利用することができる。

このような分布データは、有限要素解析により、第１検知部１１及び第２検知部１２の電極構造をモデリングし、測定対象物質２０の比誘電率と隙間４１及び隙間４２の厚みを条件として変えながら、第１信号と第２信号を求めていくことで作成することができる。分布データは、勿論、実験に基づいて作成することもでき、また、その他の方法で作成することもできる。予め準備された分布データは、誘電率測定装置１０のメモリ１８に格納される。

第１測定で取得される第１信号、及び第２測定で取得される第２信号を用い、各信号の値を、図６に示したような分布データと比較、照合することで、測定対象物質２０の比誘電率を求めることができる。このように分布データを用いて比誘電率を求める処理は、誘電率測定装置１０の演算部１７で実行される。

以上のような誘電率測定装置１０を用いた誘電率（比誘電率）測定フローの一例を図７に示す。
上記図２及び図３に示すような構成を有する誘電率測定装置１０を用いた誘電率測定では、まず、測定対象物質２０に第１検知部１１及び第２検知部１２が配置される（ステップＳ１）。

次いで、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂがそれぞれ接点ｑ及び接点ｒに接続されて第１測定が行われ（ステップＳ２）、スイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂがそれぞれ接点ｐ及び接点ｓに接続されて第２測定が行われる（ステップＳ３）。

ステップＳ２の第１測定では、印加電圧信号源１３から第１電極１１ａ群及び第３電極１２ａ群に交流電圧信号が印加され、電流検出回路１４で第２電極１１ｂ群及び第４電極１２ｂ群に流れる電流値が検出される。その電流値（振幅）に基づき、演算部１７により、第１信号としての静電容量が算出される。

ステップＳ３の第２測定では、印加電圧信号源１３から第１電極１１ａ群及び第２電極１１ｂ群に交流電圧信号が印加され、電流検出回路１４で第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群に流れる電流値が検出される。その電流値（振幅）に基づき、演算部１７により、第２信号としての静電容量が算出される。

そして、演算部１７により、得られた第１信号及び第２信号が用いられて、測定対象物質２０の比誘電率が算出される（ステップＳ４）。演算部１７では、例えば、予め用意されメモリ１８に格納された、上記図６に例示したような関係を示す分布データ７０が用いられ、第１信号及び第２信号から、測定対象物質２０の比誘電率が求められる。

このように第１測定及び第２測定を行い、各々の測定で得られる第１信号及び第２信号を用いることで、測定対象物質２０について、第１検知部１１及び第２検知部１２の表面に存在し得る隙間の影響を補正した適正な比誘電率を求めることができる。

尚、ここでは、第１検知部１１及び第２検知部１２の配置（ステップＳ１）後、第１測定（ステップＳ２）を行い、次いで第２測定（ステップＳ３）を行う場合を例示した。このほか、第１検知部１１及び第２検知部１２の配置後、第２測定を行い、次いで第１測定を行うこともできる。

上記のような誘電率測定において、誘電率測定装置１０は、例えば、次のような処理を実行する。誘電率測定装置１０の処理フローの一例を図８に示す。
誘電率測定装置１０は、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂをそれぞれ接点ｑ及び接点ｒに接続する（ステップＳ１１）。これにより、誘電率測定装置１０は、第１測定が行える状態（第１測定モード）となる。誘電率測定装置１０は、印加電圧信号源１３によって第１電極１１ａ群及び第３電極１２ａ群に交流電圧信号を印加し（ステップＳ１２）、第２電極１１ｂ群及び第４電極１２ｂ群に流れる電流値を電流検出回路１４によって検出する（ステップＳ１３）。誘電率測定装置１０は、検出された電流値を用い、演算部１７によって、第１信号としての静電容量を算出する（ステップＳ１４）。

次いで、誘電率測定装置１０は、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂをそれぞれ接点ｐ及び接点ｓに接続する（ステップＳ１５）。これにより、誘電率測定装置１０は、第２測定が行える状態（第２測定モード）となる。誘電率測定装置１０は、印加電圧信号源１３によって第１電極１１ａ群及び第２電極１１ｂ群に交流電圧信号を印加し（ステップＳ１６）、第３電極１２ａ群及び第４電極１２ｂ群から出力される電流値を電流検出回路１４によって検出する（ステップＳ１７）。誘電率測定装置１０は、検出された電流値を用い、演算部１７によって、第２信号としての静電容量を算出する（ステップＳ１８）。

そして、誘電率測定装置１０は、得られた第１信号及び第２信号を用い、演算部１７によって、第１検知部１１と第２検知部１２の間にある測定対象物質２０の比誘電率を求める（ステップＳ１９）。演算部１７は、第１信号及び第２信号から、予め用意されてメモリ１８に格納された分布データ７０を用いて、測定対象物質２０の比誘電率を求める。

尚、誘電率測定装置１０で実行されるこのような処理において、測定モード切り換え部１５、印加電圧信号源１３、電流検出回路１４、演算部１７、及びメモリ１８の各処理動作は、制御部１６によって制御される。

また、第１測定（ステップＳ１１〜Ｓ１４）と第２測定（ステップＳ１５〜Ｓ１８）の順番は入れ替えることもできる。
続いて、上記のような誘電率測定の実施例について説明する。

図９は誘電率測定装置の検知部のモデルを示す図、図１０は図９のモデルを用いた有限要素解析によって求めた第１信号と第２信号の関係（分布データ）を示す図である。
ここでは、誘電率測定装置１０の第１検知部１１及び第２検知部１２のモデルとして、図９に示すようなモデル８０を用いる。モデル８０では、第１検知部１１と第２検知部１２の間の距離Ｄ２を５０ｍｍとしている。また、モデル８０では、第１電極１１ａ、第２電極１１ｂ、第３電極１２ａ、第４電極１２ｂの各電極の幅Ｄ３を３ｍｍとし、各電極間の距離（スペース）Ｄ１を１２ｍｍとしている。尚、モデル８０は、第１検知部１１及び第２検知部１２の構造対称性、有限要素解析の簡単化等の観点から、第１検知部１１及び第２検知部１２の中央Ｃから片側の部分について設定している。

このようなモデル８０で有限要素解析を行って求めた第１信号と第２信号の関係を図１０に示している。図１０には、測定対象物質の比誘電率が３程度以下の場合の分布データを例示している。尚、雪の比誘電率はこの程度であり、図１０は雪の誘電率測定に用いるのに有効な分布データである。

図１０には、測定対象物質の隙間がない場合に比誘電率を変えた場合の線５０（点線）を図示している。更に、図１０には、比誘電率一定（比誘電率ｋの値はｋ＝１．５、ｋ＝２、ｋ＝２．５）にして、隙間を変化させた場合の線６０（線６０ａ（ｋ＝１．５）、線６０ｂ（ｋ＝２）、線６０ｃ（ｋ＝２．５））を図示している。

図１０は、第１信号及び第２信号並びに比誘電率について、上記の図６と同様の関係を示している。モデル８０のような電極構造は、測定対象物質の比誘電率の測定に用いることのできる構造と言える。また、図１０には、隙間３ｍｍまでを解析した結果を示しており、モデル８０で示した電極間のスペースＤ１が１２ｍｍという設計は、隙間３ｍｍ程度までを補正するのに適した構造と言える。

この図１０のような分布データを予め準備しておき、測定で得られた第１信号及び第２信号を、この分布データと比較、照合することで、測定対象物質の比誘電率を求めることができる。

図１０の分布データに、比誘電率一定の線６０のデータが、充分に小さい間隔の比誘電率についてそれぞれ準備されていれば、測定で得られた第１信号及び第２信号を、単純に分布データと照合することで、測定対象物質の比誘電率を求めることが可能である。このほか、ある程度大きな間隔で比誘電率一定の線６０のデータを準備しておき、測定で得られた第１信号及び第２信号が、準備した線６０間にある場合には、補間処理によって測定対象物質の比誘電率を求めることも可能である。

図１１は比誘電率を求める方法の一例の説明図である。
図１１では、比誘電率ｋ１と比誘電率ｋ２について、分布データの線６０ａを示すデータ及び線６０ｂを示すデータが準備されており、測定された第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍが、２つの線６０ａと線６０ｂの間にあった場合を想定する。また、隙間がない場合の比誘電率ｋ１と比誘電率ｋ２の時の信号から、分布データ上で隙間がない場合の線５０（点線）の傾きをａとする。

測定された第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍに対応する点Ｐｍ（Ｘｍ，Ｙｍ）を通る傾きａの線５５（点線）を引き、この線５５が、比誘電率ｋ１一定の線６０ａと交わる点Ｐ１と、比誘電率ｋ２一定の線６０ｂと交わる点Ｐ２を求める。点Ｐｍと点Ｐ１の距離ｄ１、点Ｐｍと点Ｐ２の距離ｄ２を求め、この距離により、比誘電率ｋ１と比誘電率ｋ２の値を内挿し、点Ｐｍに対応する比誘電率ｋを求める。比誘電率ｋは、次式（２）により求められる。

ｋ＝（ｄ２×ｋ１＋ｄ１×ｋ２）／（ｄ１＋ｄ２） ・・・（２）
上記の誘電率測定装置１０では、例えば、その演算部１７により、測定された第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍ、及びメモリ１８に格納された分布データが用いられて、このような補間処理が実行され、測定対象物質の比誘電率ｋが求められる。

第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍ並びに分布データを用いて測定対象物質の比誘電率ｋを求める方法として、次のような方法を用いることもできる。
図１２は比誘電率を求める方法の別例の説明図である。

ここでは、所定パラメータ間の関係を直線（一次関数）で近似し、それを用いて測定対象物質の比誘電率を求める方法について述べる。図１２に示すように、隙間のない場合の第１信号Ｘと第２信号Ｙの関係を示す線５６（点線）を、Ｙ＝ａＸ＋ｂ（ａ，ｂは係数）で近似する。比誘電率一定で隙間の大きさが変わる場合の線６６は、傾きα（第２信号の変化率と第１信号の変化率の比）の直線で近似する。また、隙間のない場合の第２信号Ｙと比誘電率ｋの関係を、ｋ＝ｃＹ＋ｄ（ｃ，ｄは係数）で近似する。

これらの情報が準備されていて、測定により第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍが得られたとする。この場合は、測定された第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍに対応する点Ｐｍ（Ｘｍ，Ｙｍ）を通る傾きαの線６６を引き、この線６６が、隙間のない場合の線５６と交わる点Ｐ’（Ｘ’，Ｙ’）を求める。点Ｐ’を求める計算は、２つの直線５６，６６の交点であるので、連立方程式で求められる。Ｙ’は、次式（３）のように表される。

Ｙ’＝ａ／（ａ−α）×（Ｙｍ−α×Ｘｍ）−ｂ×α／（ａ−α） ・・・（３）
測定対象物質の比誘電率ｋは、この式（３）の値を用い、ｋ＝ｃＹ’＋ｄから求めることができる。このように、分布データを表現するための定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、αの値が準備されていれば、測定された第１信号Ｘ及び第２信号Ｙから、比誘電率を算出することができる。

上記の誘電率測定装置１０では、例えば、その演算部１７により、測定された第１信号Ｘｍ及び第２信号Ｙｍ、及びメモリ１８に格納された定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、αの値が用いられて、このような演算処理が実行され、測定対象物質の比誘電率ｋが求められる。

尚、上記のように定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、αを用いた近似直線を利用する方法は、比較的狭い比誘電率の範囲で非常に有効な方法である。但し、一般的に、比誘電率が大きくなるほど傾きαが大きくなる傾向があること等のために、比較的広い比誘電率の範囲について同じ定数を用いると誤差が大きくなる場合がある。その場合は、比誘電率を所定の範囲で複数に分割し、分割した範囲ごとに定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、αを使い分けるという方法を用いることもできる。

続いて、上記図１０に示した分布データを用い、上記の近似直線を利用する方法の効果について述べる。
図１０には、比誘電率一定の線６０として、比誘電率ｋ＝１．５、ｋ＝２、ｋ＝２．５にそれぞれ対応する線６０ａ、線６０ｂ、線６０ｃが図示されている。それぞれの線６０ａ、線６０ｂ、線６０ｃを直線で近似すると、ｋ＝１．５の場合は傾き０．３２、ｋ＝２の場合は傾き０．３８、ｋ＝２．５の場合は傾き０．４４となる。また、隙間のない場合の線５０は、傾きａ＝１．４である。比誘電率一定の線６０の傾きは、比誘電率ｋによって変化するが、ここでは１つの傾きの値α＝０．３８で代表させる。この傾きの代表値は、比誘電率ｋ＝２の場合に最も合っている値であり、比誘電率ｋ＝１．５、ｋ＝２．５の場合にはずれる。そこで、一例として比誘電率ｋ＝１．５の場合に着目し、傾きαとして代表値０．３８を用いた時に、上記のような近似直線を利用する方法が有効か否かを調べる。

図１３は隙間と算出される比誘電率の関係の一例を示す図である。
図１３には、比誘電率ｋ＝１．５の場合の第１信号Ｘｍと第２信号Ｙｍの解析結果を用い、上記のような近似直線を利用する方法で、傾きαを０．３８として、比誘電率ｋを求めた結果をグラフ９１で示している。図１３には、比較のため、第２信号Ｙｍから、ｋ＝ｃＹｍ＋ｄで求めた結果をグラフ９２で示している。このグラフ９２は、隙間の影響が分からずに、隙間がない場合と同じ式で（隙間の影響を補正しないで）比誘電率ｋを計算したものに相当する。

比誘電率ｋ＝１．５の条件で有限要素解析した値を用いているので、求められるべき比誘電率ｋは１．５である。図１３のグラフ９１より、近似直線を利用する方法では、比誘電率ｋが誤差０．０２程度と良い精度で求められている。一方、隙間の影響を補正しないで比誘電率ｋを求めると、図１３のグラフ９２より、比誘電率ｋの誤差が０．１１程度と大きくなる。このように直線の傾きαとして１つの値（代表値）を用いた近似でも、ある程度の範囲の比誘電率に対して、隙間の影響を補正する効果がある。

尚、以上の説明では、誘電率測定装置１０の第１検知部１１と第２検知部１２を、それらの間に測定対象物質２０が挟まれるように対向配置させて用いる例を示した。このほか、第１検知部１１と第２検知部１２を、測定対象物質上に並設し、上記のような第１測定及び第２測定を行って、その測定対象物質の比誘電率を求めることも可能である。第１検知部１１と第２検知部１２をこのように配置した場合にも、それらと測定対象物質との隙間の影響を補正した適正な比誘電率を求めることができる。また、次の図１４に示すような形態の検知部を用いることもできる。

図１４は誘電率測定装置の検知部の一例を示す図である。
図１４に示す検知部２００は、電極２０１を円筒２０２に配置し、円筒２０２の周りに存在する測定対象物質の誘電率（比誘電率）を測定するものである。第１検知部２１１と第２検知部２１２は、円筒２０２の上部と下部に分かれて配置され、それぞれが円筒２０２の周りにライン状の電極２０１が複数並設された構造になっている。第１検知部２１１の電極２０１は、互いに離間して交互に配置された複数の第１電極２１１ａと第２電極２１１ｂを含んでいる。第２検知部２１２の電極２０１は、互いに離間して交互に配置された複数の第３電極２１２ａと第４電極２１２ｂを含んでいる。第１電極２１１ａ群、第２電極２１１ｂ群、第３電極２１２ａ群、第４電極２１２ｂ群の誘電率測定装置１０内での電気的接続は、上記の第１電極１１ａ群、第２電極１１ｂ群、第３電極１２ａ群、第４電極１２ｂ群の場合と同様とすることができる。

このような検知部２００を用い、上記同様、第１検知部２１１と第２検知部２１２の各々の静電容量を測定する第１測定と、第１検知部２１１と第２検知部２１２の間の静電容量を測定する第２測定を行う。第１検知部２１１と第２検知部２１２の間のギャップ付近に存在する測定対象物質の誘電率を、第１検知部２１１及び第２検知部２１２の表面付近に存在し得る隙間の影響を補正して、適正に測定することができる。

また、以上述べたような誘電率測定装置１０の処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。処理機能としては、印加電圧信号源１３による交流電圧信号の印加、電流検出回路１４による電流値の検出、測定モード切り換え部１５のスイッチ１５ａ及びスイッチ１５ｂの切り換え等が挙げられる。このほか、検出された電流値及びメモリ１８に格納されたデータ（分布データ、定数、比誘電率範囲の分割条件等）を用いた演算部１７による比誘電率等の演算処理、メモリ１８に対する書き込み又は読み出し等が挙げられる。

図１５は誘電率測定装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。
誘電率測定装置１０に用いられるコンピュータ５００は、プロセッサ５０１によって装置全体が制御される。プロセッサ５０１には、バス５０９を介してＲＡＭ（Random Access Memory）５０２と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ５０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ５０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。また、プロセッサ５０１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤのうち、２種以上を組み合わせたものであってもよい。

ＲＡＭ５０２は、コンピュータ５００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ５０２には、プロセッサ５０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ５０２には、プロセッサ５０１による処理に必要な各種データが格納される。

バス５０９に接続されている周辺機器としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５０３、グラフィック処理装置５０４、入力インタフェース５０５、光学ドライブ装置５０６、機器接続インタフェース５０７及びネットワークインタフェース５０８がある。

ＨＤＤ５０３は、コンピュータ５００の補助記憶装置として使用される。ＨＤＤ５０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。尚、補助記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。

グラフィック処理装置５０４には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や液晶表示装置等のモニタ５１１が接続される。グラフィック処理装置５０４は、プロセッサ５０１からの命令に従って、画像をモニタ５１１の画面に表示させる。

入力インタフェース５０５には、キーボード５１２とマウス５１３とが接続される。入力インタフェース５０５は、キーボード５１２やマウス５１３から送られてくる信号をプロセッサ５０１に送信する。尚、マウス５１３は、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボール等がある。

光学ドライブ装置５０６は、レーザ光等を利用して、光ディスク５１４に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク５１４は、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク５１４には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等がある。

機器接続インタフェース５０７は、コンピュータ５００に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。例えば、機器接続インタフェース５０７には、メモリ装置５１５やメモリリーダライタ５１６を接続することができる。メモリ装置５１５は、機器接続インタフェース５０７との通信機能を搭載した記録媒体である。メモリリーダライタ５１６は、メモリカード５１７へのデータの書き込み又はメモリカード５１７からのデータの読み出しを行う装置である。メモリカード５１７は、カード型の記録媒体である。

ネットワークインタフェース５０８は、ネットワーク５１０に接続されている。ネットワークインタフェース５０８は、ネットワーク５１０を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。

以上のようなハードウェア構成によって、誘電率測定装置１０の処理機能を実現することができる。
コンピュータ５００は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、誘電率測定装置１０の処理機能を実現する。コンピュータ５００に実行させる処理内容を記述したプログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。例えば、コンピュータ５００に実行させるプログラムをＨＤＤ５０３に格納しておくことができる。プロセッサ５０１は、ＨＤＤ５０３内のプログラムの少なくとも一部をＲＡＭ５０２にロードし、プログラムを実行する。また、コンピュータ５００に実行させるプログラムを、光ディスク５１４、メモリ装置５１５、メモリカード５１７等の可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、例えばプロセッサ５０１からの制御により、ＨＤＤ５０３にインストールされた後、実行可能となる。また、プロセッサ５０１が可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と
を含むことを特徴とする誘電率測定装置。

（付記２） 前記第１測定モードは、前記第１電極及び前記第３電極に電圧を印加して前記第２電極及び前記第４電極から検出される第１電流値に基づき、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を測定する測定モードであり、
前記第２測定モードは、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加して前記第３電極及び前記第４電極から検出される第２電流値に基づき、前記第３静電容量を測定する測定モードである
ことを特徴とする付記１に記載の誘電率測定装置。

（付記３） 前記第１電流値及び前記第２電流値を検出する検出部と、
検出された前記第１電流値に基づいて前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を演算し、検出された前記第２電流値に基づいて前記第３静電容量を演算する演算部と
を含むことを特徴とする付記２に記載の誘電率測定装置。

（付記４） 前記演算部は、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間の測定対象物質の誘電率を演算することを特徴とする付記３に記載の誘電率測定装置。

（付記５） 前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部を含み、
前記演算部は、前記情報を用いて、前記測定対象物質の誘電率を演算する
ことを特徴とする付記４に記載の誘電率測定装置。

（付記６） 前記情報は、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１データと、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第２データとを含み、
前記演算部は、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を、前記第１データ及び前記第２データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算する
ことを特徴とする付記５に記載の誘電率測定装置。

（付記７） 前記情報は、
前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１の一次関数と、
前記第２信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第２の一次関数と、
前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第２信号の変化率と前記第１信号の変化率との比と
を含み、
前記演算部は、
測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量と、前記比とを用いて、第３の一次関数を取得する工程と、
前記第３の一次関数と前記第１の一次関数との交点の前記第２信号の値を取得する工程と、
前記値と前記第２の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算する工程と
を含むことを特徴とする付記５に記載の誘電率測定装置。

（付記８） 前記第１電極と前記第２電極の間の距離、及び前記第３電極と前記第４電極の間の距離が、前記第１検知部と前記第２検知部の間の距離よりも小さくなるように、前記第１電極と前記第２電極とが並設され、前記第３電極と前記第４電極とが並設される
ことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の誘電率測定装置。

（付記９） 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と
を含む誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法であって、
前記第１検知部及び前記第２検知部を、測定対象物質を挟んで配置する工程と、
前記切り換え部によって前記第１測定モードにし、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を測定する工程と、
前記切り換え部によって前記第２測定モードにし、前記第３静電容量を測定する工程と
を含むことを特徴とする誘電率測定方法。

（付記１０） 前記誘電率測定装置により、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を用いて、前記測定対象物質の誘電率を演算する工程を含む
ことを特徴とする付記９に記載の誘電率測定方法。

（付記１１） 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と
を含む誘電率測定装置を用いて誘電率を測定する誘電率測定プログラムであって、
コンピュータに、
前記切り換え部によって前記第１測定モードにし、測定対象物質を挟んで配置された前記第１検知部と前記第２検知部の、前記第１電極と前記第２電極の間の前記第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の前記第２静電容量との和を測定し、
前記切り換え部によって前記第２測定モードにし、前記測定対象物質を挟んで配置された前記第１検知部と前記第２検知部の間の前記第３静電容量を測定する
処理を実行させることを特徴とする誘電率測定プログラム。

（付記１２） 前記コンピュータに、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を用いて、前記測定対象物質の誘電率を演算する処理を実行させることを特徴とする付記１１に記載の誘電率測定プログラム。

１０ 誘電率測定装置
１１，２１１ 第１検知部
１１ａ，２１１ａ 第１電極
１１ｂ，２１１ｂ 第２電極
１１ｃ，１２ｃ 本体
１２，２１２ 第２検知部
１２ａ，２１２ａ 第３電極
１２ｂ，２１２ｂ 第４電極
１３ 印加電圧信号源
１４ 電流検出回路
１５ 測定モード切り換え部
１５ａ，１５ｂ スイッチ
１６ 制御部
１７ 演算部
１８ メモリ
２０，１００ 測定対象物質
３１，３２，３３ 電界
４１，４２ 隙間
７０ 分布データ
８０ モデル
１０１，１０２，２０１ 電極
１０３ 検出ユニット
２００ 検知部
２０２ 円筒
５００ コンピュータ
５０１ プロセッサ
５０２ ＲＡＭ
５０３ ＨＤＤ
５０４ グラフィック処理装置
５０５ 入力インタフェース
５０６ 光学ドライブ装置
５０７ 機器接続インタフェース
５０８ ネットワークインタフェース
５０９ バス
５１０ ネットワーク
５１１ モニタ
５１２ キーボード
５１３ マウス
５１４ 光ディスク
５１５ メモリ装置
５１６ メモリリーダライタ
５１７ メモリカード

Claims (8)

1. 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
   第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
   前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和、前記第３静電容量及び前記情報を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
   を含み、
   前記情報は、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１データと、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第２データとを含み、
   前記演算部は、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を、前記第１データ及び前記第２データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算することを特徴とする誘電率測定装置。
2. 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
   第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
   前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和、前記第３静電容量及び前記情報を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
   を含み、
   前記情報は、
   前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１の一次関数と、
   前記第２信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第２の一次関数と、
   前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第２信号の変化率と前記第１信号の変化率との比と
   を含み、
   前記演算部は、
   測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量と、前記比とを用いて、第３の一次関数を取得し、
   前記第３の一次関数と前記第１の一次関数との交点の前記第２信号の値を取得し、
   前記値と前記第２の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算することを特徴とする誘電率測定装置。
3. 前記第１測定モードは、前記第１電極及び前記第３電極に電圧を印加して前記第２電極及び前記第４電極から検出される第１電流値に基づき、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を測定する測定モードであり、
   前記第２測定モードは、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加して前記第３電極及び前記第４電極から検出される第２電流値に基づき、前記第３静電容量を測定する測定モードである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電率測定装置。
4. 前記第１電流値及び前記第２電流値を検出する検出部を含み、
   前記演算部は、前記検出部によって検出された前記第１電流値に基づいて前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を演算し、前記検出部によって検出された前記第２電流値に基づいて前記第３静電容量を演算する
   ことを特徴とする請求項３に記載の誘電率測定装置。
5. 前記第１検知部は、交互に並んだ複数の前記第１電極及び複数の前記第２電極を含み、
   前記第２検知部は、交互に並んだ複数の前記第３電極及び複数の前記第４電極を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘電率測定装置。
6. 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
   第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
   前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和、前記第３静電容量及び前記情報を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
   を含み、
   前記情報は、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１データと、前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がある時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第２データとを含む誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法であって、
   前記第１検知部及び前記第２検知部を、前記第１検知部と前記第２検知部の間に前記測定対象物質が設けられるように配置する工程と、
   前記切り換え部によって前記第１測定モードにし、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を測定する工程と、
   前記切り換え部によって前記第２測定モードにし、前記第３静電容量を測定する工程と、
   前記演算部により、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量を、前記第１データ及び前記第２データと比較し、前記測定対象物質の誘電率を演算する工程と
   を含むことを特徴とする誘電率測定方法。
7. 第１電極及び第２電極を含む第１検知部と、
   第３電極及び第４電極を含む第２検知部と、
   前記第１電極と前記第２電極の間の第１静電容量と、前記第３電極と前記第４電極の間の第２静電容量との和を測定する第１測定モードと、前記第１検知部と前記第２検知部の間の第３静電容量を測定する第２測定モードとを切り換える切り換え部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和に対応する第１信号、及び前記第３静電容量に対応する第２信号に関する情報が格納された格納部と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量との和、前記第３静電容量及び前記情報を用いて、前記第１検知部と前記第２検知部の間に設けられる測定対象物質の誘電率を演算する演算部と
   を含み、
   前記情報は、
   前記第１検知部及び前記第２検知部と前記測定対象物質との間に隙間がない時の前記第１信号と前記第２信号との関係を示す第１の一次関数と、
   前記第２信号と前記測定対象物質の誘電率との関係を示す第２の一次関数と、
   前記測定対象物質の誘電率が一定で前記隙間の厚みが変化した時の前記第２信号の変化率と前記第１信号の変化率との比とを含む誘電率測定装置を用いた誘電率測定方法であって、
   前記第１検知部及び前記第２検知部を、前記第１検知部と前記第２検知部の間に前記測定対象物質が設けられるように配置する工程と、
   前記切り換え部によって前記第１測定モードにし、前記第１静電容量と前記第２静電容量との和を測定する工程と、
   前記切り換え部によって前記第２測定モードにし、前記第３静電容量を測定する工程と、
   前記演算部により、測定される前記第１静電容量と前記第２静電容量との和及び前記第３静電容量と、前記比とを用いて、第３の一次関数を取得する工程と、
   前記演算部により、前記第３の一次関数と前記第１の一次関数との交点の前記第２信号の値を取得する工程と、
   前記演算部により、前記値と前記第２の一次関数とを用いて前記測定対象物質の誘電率を演算する工程と
   を含むことを特徴とする誘電率測定方法。
8. 前記第１検知部は、交互に並んだ複数の前記第１電極及び複数の前記第２電極を含み、
   前記第２検知部は、交互に並んだ複数の前記第３電極及び複数の前記第４電極を含む
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の誘電率測定方法。
   

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