JPH0239247Y2 - - Google Patents
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- JPH0239247Y2 JPH0239247Y2 JP8962486U JP8962486U JPH0239247Y2 JP H0239247 Y2 JPH0239247 Y2 JP H0239247Y2 JP 8962486 U JP8962486 U JP 8962486U JP 8962486 U JP8962486 U JP 8962486U JP H0239247 Y2 JPH0239247 Y2 JP H0239247Y2
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- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 8
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は、材木、穀物、とくに麦等の被測定物
（以下試料と呼ぶ）に含有する水分を、試料の電
気抵抗値と相関関係を有することを利用して測定
するための電気抵抗式水分測定装置（以下水分計
と呼ぶ）に関し、とくに、試料の水分が40％にも
及ぶ高水分で、その電気抵抗値がほぼ指数関数的
に小さくなつても直線性の水分率表示が可能な広
帯域水分計に関する。
（以下試料と呼ぶ）に含有する水分を、試料の電
気抵抗値と相関関係を有することを利用して測定
するための電気抵抗式水分測定装置（以下水分計
と呼ぶ）に関し、とくに、試料の水分が40％にも
及ぶ高水分で、その電気抵抗値がほぼ指数関数的
に小さくなつても直線性の水分率表示が可能な広
帯域水分計に関する。
（従来の技術）
従来の電気抵抗式穀物水分計では、穀物の水分
率が低水分域と高水分域で電気抵抗値との関係が
非直線性を呈するため、表示目盛を等分間隔にし
て読取り精度を向上させるための試みが提案され
ている。例えば、第２図に示されるような水分測
定回路が知られている。そこでは試料Rxに直列
にダイオードD1，D2を接続し、ダイオードの順
方向電圧の対数特性と穀物に含まれる水分対電気
抵抗の対数特性を合成した出力Voutを得、それ
によつて水分率表示を直線特性としている。しか
しながら、この方式では水分率が30％以上の高水
分域になると試料に電流が流れすぎて、その電流
を対数変換すると出力が飽和してしまうばかりで
なく、ダイオードD1，D2に流入する電流による
ジユール熱発生の影響が測定出力に及んでくる。
さらにダイオード、トランジスタなどの対数変換
素子による電圧降下が生じる。定電圧印加時、そ
の電圧降下分は流れる電流によつて変わるから直
列に接続された試料電極間の電圧も変化してしま
い、その結果対数変換に誤差を生じる。
率が低水分域と高水分域で電気抵抗値との関係が
非直線性を呈するため、表示目盛を等分間隔にし
て読取り精度を向上させるための試みが提案され
ている。例えば、第２図に示されるような水分測
定回路が知られている。そこでは試料Rxに直列
にダイオードD1，D2を接続し、ダイオードの順
方向電圧の対数特性と穀物に含まれる水分対電気
抵抗の対数特性を合成した出力Voutを得、それ
によつて水分率表示を直線特性としている。しか
しながら、この方式では水分率が30％以上の高水
分域になると試料に電流が流れすぎて、その電流
を対数変換すると出力が飽和してしまうばかりで
なく、ダイオードD1，D2に流入する電流による
ジユール熱発生の影響が測定出力に及んでくる。
さらにダイオード、トランジスタなどの対数変換
素子による電圧降下が生じる。定電圧印加時、そ
の電圧降下分は流れる電流によつて変わるから直
列に接続された試料電極間の電圧も変化してしま
い、その結果対数変換に誤差を生じる。
第３図は、実開昭53−72586号による直線化電
流・電圧変換回路を示す。該回路には、演算増幅
器IC1と、その負帰還回路としてダイオードD1，
D2と抵抗R3の直列回路をそなえ、演算増幅器IC1
を含む増幅回路に流れる電流は試料抵抗に依存
し、しかもその電流は殆んど負帰還回路に流れ、
出力電圧は、リニアライザとして働くD1，D2の
抵抗と抵抗R3との和とのその電流の積で決まる。
従つて、試料にはほぼ定電圧が加わり、リニアラ
イザ用ダイオードD1，D2及び抵抗R3には試料に
流れる電流とほぼ同一の電流が流れる。このた
め、出力が高水分域でダイオードD1，D2にジユ
ール熱の影響が表われて出力が変動するという欠
点があつた。
流・電圧変換回路を示す。該回路には、演算増幅
器IC1と、その負帰還回路としてダイオードD1，
D2と抵抗R3の直列回路をそなえ、演算増幅器IC1
を含む増幅回路に流れる電流は試料抵抗に依存
し、しかもその電流は殆んど負帰還回路に流れ、
出力電圧は、リニアライザとして働くD1，D2の
抵抗と抵抗R3との和とのその電流の積で決まる。
従つて、試料にはほぼ定電圧が加わり、リニアラ
イザ用ダイオードD1，D2及び抵抗R3には試料に
流れる電流とほぼ同一の電流が流れる。このた
め、出力が高水分域でダイオードD1，D2にジユ
ール熱の影響が表われて出力が変動するという欠
点があつた。
（考案が解決しようとする問題点）
本考案は、水分対電気抵抗特性を高水分域にお
いても直線特性を保持することが出来るように
し、かつこの場合に高水分域で生ずる試料電流の
流れすぎに伴う出力の飽和等の不都合を解消する
ためになされたものである。
いても直線特性を保持することが出来るように
し、かつこの場合に高水分域で生ずる試料電流の
流れすぎに伴う出力の飽和等の不都合を解消する
ためになされたものである。
（問題点を解決するための手段）
本考案に係る電気抵抗式水分計によれば、高水
分域のときに流れる試料電流が大きくても、電流
と水分との相関関係において対数変換の直線性が
保てる範囲内で、試料電流を分流することにより
試料電流に比例した電流を取り出し、これを電
流・電圧対数変換することによつて広帯域の水分
率の測定を等間隔目盛りで表示できるようにして
いる。
分域のときに流れる試料電流が大きくても、電流
と水分との相関関係において対数変換の直線性が
保てる範囲内で、試料電流を分流することにより
試料電流に比例した電流を取り出し、これを電
流・電圧対数変換することによつて広帯域の水分
率の測定を等間隔目盛りで表示できるようにして
いる。
即ち、本考案は、被測定物の電気抵抗を測定す
る手段Ｉ，Ea，Ebと、該抵抗測定手段に結合さ
れ、一定電圧印加時に被測定物に流れる定常状態
の電流変化を電圧変化に変換して、被測定物の電
気抵抗値に対応する含有水分率を表わす電圧変化
の信号に変換しかつ、水分率信号の指数関数的変
化特性をほぼ直線に近い特性に変換する電流・電
圧対数変換手段IC3，D1，D2と、該変換手段から
出力された変換信号を水分率として表示する表示
手段Ｍを有する広帯域電気抵抗式水分率測定装置
であつて、前記抵抗値測定手段と前記電流・電圧
対数変換手段との間に接続され、電流帰還路を有
する、入力電流を電圧値に変換するための演算増
幅回路IC2をそなえ、該演算増幅回路は負荷抵抗
R2と帰還抵抗R1を有し、両抵抗に所定の抵抗比
で被測定物に流れる電流を分流し、前記抵抗比に
比例して前記負荷抵抗に流れる分流電流を前記電
流・電圧対数変換手段に加えることを特徴とする
広帯域水分率測定装置を提供するものである。
る手段Ｉ，Ea，Ebと、該抵抗測定手段に結合さ
れ、一定電圧印加時に被測定物に流れる定常状態
の電流変化を電圧変化に変換して、被測定物の電
気抵抗値に対応する含有水分率を表わす電圧変化
の信号に変換しかつ、水分率信号の指数関数的変
化特性をほぼ直線に近い特性に変換する電流・電
圧対数変換手段IC3，D1，D2と、該変換手段から
出力された変換信号を水分率として表示する表示
手段Ｍを有する広帯域電気抵抗式水分率測定装置
であつて、前記抵抗値測定手段と前記電流・電圧
対数変換手段との間に接続され、電流帰還路を有
する、入力電流を電圧値に変換するための演算増
幅回路IC2をそなえ、該演算増幅回路は負荷抵抗
R2と帰還抵抗R1を有し、両抵抗に所定の抵抗比
で被測定物に流れる電流を分流し、前記抵抗比に
比例して前記負荷抵抗に流れる分流電流を前記電
流・電圧対数変換手段に加えることを特徴とする
広帯域水分率測定装置を提供するものである。
（作用）
演算増幅器IC2とIC3は、その負入力端の電位は
ほぼ零であり、かつその入力インピーダンスは非
常に大きいから、試料に流れる電流は負帰還抵抗
に流れる電流と等しくなり、負荷抵抗R2に流れ
る電流I2は、（R1／R2）｜I1｜となるように分流さ
れる。従つて、電圧対数変換回路であるダイオー
ド回路D1，D2には分流された小さな電流が流れ
るので、高水分域でも直線性が保たれると共に、
ダイオード回路に過電流が流れないようにしてい
る。
ほぼ零であり、かつその入力インピーダンスは非
常に大きいから、試料に流れる電流は負帰還抵抗
に流れる電流と等しくなり、負荷抵抗R2に流れ
る電流I2は、（R1／R2）｜I1｜となるように分流さ
れる。従つて、電圧対数変換回路であるダイオー
ド回路D1，D2には分流された小さな電流が流れ
るので、高水分域でも直線性が保たれると共に、
ダイオード回路に過電流が流れないようにしてい
る。
（実施例）
以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本考案による電気抵抗式水分計の測
定回路を示す。図中、発振器１は直流又は交流の
定電圧源であつて、例えば周波数80Hz、電圧E0
＝8Vの電源を用いる。試料の穀物、例えば小麦
を圧砕して収容する対電極Ea，Ebは、それぞれ、
定電圧源の発振器１と演算増幅器IC2の反転入力
に接続されている。増幅器IC2の非反転入力は接
地されている。演算増幅器IC2の出力側には200Ω
の抵抗R1と20KΩの負荷抵抗R2が並列に接続さ
れ、抵抗R1は増幅器IC2の負帰還回路をつくり、
全体として、入力電流Ｉを抵抗R1とR2とにそれ
ぞれ電流I1，I2に分流する分流回路２を構成す
る。分流回路２の出力は負荷抵抗R2を結合抵抗
として用い、次段の対数変換回路３に入力され
る。対数変換回路３の構成は基本的には第２図又
は他の周知回路を採ることができる。例えば、第
１図のブロツク３において、電流・電圧変換用演
算増幅器IC3の１入力に結合抵抗R2を接続し、増
幅器IC3の帰還路に対数変換用ダイオード素子
D1，D2を接続して構成し、増幅器IC3の出力側
で、試料電流が電圧値に変換され、かつ対数変換
されてほぼ直線化された水分表示用出力が取り出
される。その出力はさらに直線化するため、リニ
アライザなどで構成する演算回路４を介して増幅
され、直流電流計（メータ）Ｍに等分目盛で表示
するか又はカウンタ表示器を用いてデイジタル表
示する。
定回路を示す。図中、発振器１は直流又は交流の
定電圧源であつて、例えば周波数80Hz、電圧E0
＝8Vの電源を用いる。試料の穀物、例えば小麦
を圧砕して収容する対電極Ea，Ebは、それぞれ、
定電圧源の発振器１と演算増幅器IC2の反転入力
に接続されている。増幅器IC2の非反転入力は接
地されている。演算増幅器IC2の出力側には200Ω
の抵抗R1と20KΩの負荷抵抗R2が並列に接続さ
れ、抵抗R1は増幅器IC2の負帰還回路をつくり、
全体として、入力電流Ｉを抵抗R1とR2とにそれ
ぞれ電流I1，I2に分流する分流回路２を構成す
る。分流回路２の出力は負荷抵抗R2を結合抵抗
として用い、次段の対数変換回路３に入力され
る。対数変換回路３の構成は基本的には第２図又
は他の周知回路を採ることができる。例えば、第
１図のブロツク３において、電流・電圧変換用演
算増幅器IC3の１入力に結合抵抗R2を接続し、増
幅器IC3の帰還路に対数変換用ダイオード素子
D1，D2を接続して構成し、増幅器IC3の出力側
で、試料電流が電圧値に変換され、かつ対数変換
されてほぼ直線化された水分表示用出力が取り出
される。その出力はさらに直線化するため、リニ
アライザなどで構成する演算回路４を介して増幅
され、直流電流計（メータ）Ｍに等分目盛で表示
するか又はカウンタ表示器を用いてデイジタル表
示する。
上記回路の動作と原理を説明すると、試料の含
有水分に相関する電気抵抗値Rxとすると、試料
を流れる電流はI1＝E0／Rxとなる。分流回路２の
抵抗R1，R2の値で定まる分流比は、ここでは
１／100で分流された電流I2が対数変換回路３に
加えられるが、その殆んどの電流が負帰還ダイオ
ードD1，D2に流れる。対数変換回路の出力電圧
をＶとし、その理由を式で表わして説明すると、 ｜I2｜＝R1／R2｜I1｜＝R1／R2・｜E0｜／Rx 従つて、Ｖ＝−kT／ｑ（lnI2−lnIconst）＝ kT／ｑ（lnR1｜E0｜／R2−lnIconst−lnRx） ＝−kT／ｑ（lnC−lnRx） ここで、ｑは電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは
温度、Iconst及びＣは定数を表わす。また lnC＝lnR1｜E0｜／R2lnIconstは一定であるから、 これを例えば演算回路４により零点調整を加える
ことにより、適当に０とすることができるから、
これを無視すると回路３の出力電圧Ｖは、試料抵
抗Rxの対数に比例していることがわかる。演算
回路４は、さらに測定誤差の要因となる温度依存
性を補正したり、出力を直線化するための演算動
作も行なう。
有水分に相関する電気抵抗値Rxとすると、試料
を流れる電流はI1＝E0／Rxとなる。分流回路２の
抵抗R1，R2の値で定まる分流比は、ここでは
１／100で分流された電流I2が対数変換回路３に
加えられるが、その殆んどの電流が負帰還ダイオ
ードD1，D2に流れる。対数変換回路の出力電圧
をＶとし、その理由を式で表わして説明すると、 ｜I2｜＝R1／R2｜I1｜＝R1／R2・｜E0｜／Rx 従つて、Ｖ＝−kT／ｑ（lnI2−lnIconst）＝ kT／ｑ（lnR1｜E0｜／R2−lnIconst−lnRx） ＝−kT／ｑ（lnC−lnRx） ここで、ｑは電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは
温度、Iconst及びＣは定数を表わす。また lnC＝lnR1｜E0｜／R2lnIconstは一定であるから、 これを例えば演算回路４により零点調整を加える
ことにより、適当に０とすることができるから、
これを無視すると回路３の出力電圧Ｖは、試料抵
抗Rxの対数に比例していることがわかる。演算
回路４は、さらに測定誤差の要因となる温度依存
性を補正したり、出力を直線化するための演算動
作も行なう。
第４図は、上記実施例による装置の電極Ea，
Eb間に種々の標準抵抗を入れ、測定したときの
等価抵抗Rxとメータ指示出力との関係を示す。
第５図は、試料を小麦として乾燥させていつたと
き上記装置を用いて含有水分を測定した結果であ
り、直角座標において縦軸に水分率をパーセント
で横軸にメータ指示を100等分目盛として表示さ
れている。ここで、図示の特性の非直線部分は、
演算回路４により適当に演算することにより直線
的な関係に変換できることは当業者に自明であ
る。
Eb間に種々の標準抵抗を入れ、測定したときの
等価抵抗Rxとメータ指示出力との関係を示す。
第５図は、試料を小麦として乾燥させていつたと
き上記装置を用いて含有水分を測定した結果であ
り、直角座標において縦軸に水分率をパーセント
で横軸にメータ指示を100等分目盛として表示さ
れている。ここで、図示の特性の非直線部分は、
演算回路４により適当に演算することにより直線
的な関係に変換できることは当業者に自明であ
る。
（考案の効果）
上述したように、従来、第３図のような演算増
幅器とダイオードを組合わせた対数変換回路は、
印加電圧を小さくとる必要があり、穀物のような
内部構造が非常に複雑で分極現象などの影響を考
慮しなければならないものでは、満足できる精度
が達せられない。増して、30％以上の水分域を測
定することは不可能であつた。事実、従来の水分
計では、水分測定の上限は30％程度であり、その
試料抵抗値は２〜3KΩである。ところが水分が
40％となると試料抵抗は200Ω程度と小さくなり、
抵抗の変化範囲がきわめて大となるので、単に定
電流源を用いたり、印加電圧を低くすることでは
所望の測定結果がえられなかつた。ところが、本
考案によれば、ほぼ従来の電流・電圧変換回路の
前段に、演算増幅器を設け、その帰還抵抗と負荷
抵抗とにより試料電流を分流させることにより、
40％以上に及ぶ広帯域の穀物水分率を高精度で測
定できる。さらに電流・電圧変換回路と表示装置
間にリニアライザを設けることにより、電気信号
に変換された水分率と表示目盛が直線的関係を有
するようにすることも可能である。なお、分流回
路２に演算増幅器を用いる代りに、電極Ea，Eb
に直列に抵抗の並列回路を用いた場合、試料電極
間の電圧を一定に保つ必要性から並列合成抵抗を
小さくする必要がある。そうすると次段の演算増
幅器IC3の影響が大となり、所望の分流測定電流
がえられないことがわかつた。本考案の装置は、
穀類以外の木材のような高水分の試料の測定も可
能であり、その有用性は大である。
幅器とダイオードを組合わせた対数変換回路は、
印加電圧を小さくとる必要があり、穀物のような
内部構造が非常に複雑で分極現象などの影響を考
慮しなければならないものでは、満足できる精度
が達せられない。増して、30％以上の水分域を測
定することは不可能であつた。事実、従来の水分
計では、水分測定の上限は30％程度であり、その
試料抵抗値は２〜3KΩである。ところが水分が
40％となると試料抵抗は200Ω程度と小さくなり、
抵抗の変化範囲がきわめて大となるので、単に定
電流源を用いたり、印加電圧を低くすることでは
所望の測定結果がえられなかつた。ところが、本
考案によれば、ほぼ従来の電流・電圧変換回路の
前段に、演算増幅器を設け、その帰還抵抗と負荷
抵抗とにより試料電流を分流させることにより、
40％以上に及ぶ広帯域の穀物水分率を高精度で測
定できる。さらに電流・電圧変換回路と表示装置
間にリニアライザを設けることにより、電気信号
に変換された水分率と表示目盛が直線的関係を有
するようにすることも可能である。なお、分流回
路２に演算増幅器を用いる代りに、電極Ea，Eb
に直列に抵抗の並列回路を用いた場合、試料電極
間の電圧を一定に保つ必要性から並列合成抵抗を
小さくする必要がある。そうすると次段の演算増
幅器IC3の影響が大となり、所望の分流測定電流
がえられないことがわかつた。本考案の装置は、
穀類以外の木材のような高水分の試料の測定も可
能であり、その有用性は大である。
第１図は本考案の実施例を示す広帯域水分計装
置の回路図、第２図と第３図は、従来技術の電気
抵抗式水分計の原理を説明するための回路図、第
４図と第５図は、第１図の装置による測定特性図
である。 Rxは試料、D1，D2は対数変換用ダイオード素
子、IC1，IC2は演算増幅器、IC3はFET入力演算
増幅器、R1は帰還抵抗、R2は負荷抵抗、１は電
源発振器を表わす。
置の回路図、第２図と第３図は、従来技術の電気
抵抗式水分計の原理を説明するための回路図、第
４図と第５図は、第１図の装置による測定特性図
である。 Rxは試料、D1，D2は対数変換用ダイオード素
子、IC1，IC2は演算増幅器、IC3はFET入力演算
増幅器、R1は帰還抵抗、R2は負荷抵抗、１は電
源発振器を表わす。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 被測定物の電気抵抗を測定する手段と、該抵
抗測定手段に結合され、一定電圧印加時に被測
定物に流れる定常状態の電流変化を電圧変化に
変換して、被測定物の電気抵抗値に対応する含
有水分率を表わす電圧変化の信号に変換しか
つ、水分率信号の指数関数的変化特性をほぼ直
線に近い特性に変換する電流・電圧対数変換手
段と、該変換手段から出力された変換信号を水
分率として表示する表示手段を有する広帯域電
気抵抗式水分率測定装置であつて、前記抵抗値
測定手段と前記電流・電圧対数変換手段との間
に接続され、電流帰還路を有する、入力電流を
電圧値に変換するための演算増幅回路をそな
え、該演算増幅回路は負荷抵抗と帰還抵抗を有
し、両抵抗に所定の抵抗比で被測定物に流れる
電流を分流し、前記抵抗比に比例して前記負荷
抵抗に流れる分流電流を前記電流・電圧対数変
換手段に加えることを特徴とする広帯域水分率
測定装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項の測定装置に
おいて、前記一定電圧は直流又は交流の電源に
よつて供給することを特徴とする前記測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8962486U JPH0239247Y2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8962486U JPH0239247Y2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249756U JPS6249756U (ja) | 1987-03-27 |
| JPH0239247Y2 true JPH0239247Y2 (ja) | 1990-10-22 |
Family
ID=30948772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8962486U Expired JPH0239247Y2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0239247Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP8962486U patent/JPH0239247Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6249756U (ja) | 1987-03-27 |
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