JPWO2019131840A1 - 測定装置および測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
測定対象に対する非接触式の測定装置であって、
電磁波が照射された測定対象からの電磁波反射強度を測定する検出器と、
測定対象からの距離を計測する距離計と、
測定対象と測定装置との正対からのずれ角度を計測するずれ角度計測機構と、
を含む、測定装置である。
測定対象に対して電磁波を照射する発振部を更に含む。
前記発振部が、温度調節機能付きレーザーダイオードである。
前記発振部から照射される電磁波の一部を取り出し、前記検出器とは別の検出器にて前記発振部の出力変動を監視する。
前記ずれ角度計測機構では、前記距離計により計測された距離に基づき、ずれ角度を演算する。
可搬型である。
さらに、偏光フィルターを有する。
前記電磁波は非可視光であり、前記距離計からは可視光が照射される。
前記距離計を複数有する。
測定対象に対して電磁波を照射する発振部を更に含み、
前記距離計はいずれも同一平面上にて前記発振部からの距離を等しくして配置され、かつ、前記発振部は前記距離計の位置の重心に配置される。
前記電磁波の波長範囲は780nmを超え且つ3,000μm以下である。
さらに、測定対象からの電磁波反射強度と、測定対象からの距離と、測定対象と装置との正対からのずれ角度とから、測定対象の厚さを演算する演算機構を含む。
さらに、測定対象からの電磁波反射強度と、測定対象からの距離と、測定対象と装置との正対からのずれ角度から、測定対象の濃度を演算する演算機構を含む。
第12の態様に記載の測定装置を用いて測定対象の厚さを測定する、測定方法である。
第13の態様に記載の測定装置を用いて測定対象の濃度を測定する、測定方法である。
・測定対象に対して電磁波を照射する発振源11
・測定対象からの電磁波反射強度を測定する検出器12
・測定対象からの距離を計測する距離計13(13a〜13d)
・測定対象と測定装置1との正対からのずれ角度を計測するずれ角度計測機構14
一具体例としては、発振源11から照射される電磁波の入射波と反射波の位相差を基に、測定対象の膜厚を測定してもよい。
位相差は、電磁波が膜内で往復する距離に膜の屈折率を乗じた値によって決定される。つまり、位相差は膜厚に依存する。そのため、予め位相差と膜厚との関係性(例えば検量線)を得ていれば、分光器によって分離した上記入射波と上記反射波の位相差を検出器12で測定することにより、膜厚を測定することが可能となる。
別の具体例としては、近赤外分光カメラや近赤外分光組成分析装置のように、特定波長における電磁波反射強度を検出器12により測定してもよい。なお、特定波長における電磁波の反射強度は一次元解析してもよいし、二次元解析(イメージング)してもよい。
一方、発振源の波長が、一般に超遠赤外線あるいはテラヘルツ波、サブテラヘルツ波と呼ばれる波長(例えば30μmを超え且つ3,000μm以下)である場合、太陽光の影響を受けにくいといった利点がある。
<試験片の作成手順>
鋼板(幅70mm×長さ150mm×厚み1.6mm、ISO8501−1:2007に準拠した処理グレードSA2.5のサンドブラスト処理鋼板、以下同様)上に、下塗り塗料SP−GYを、約10μmとなるようにスプレー塗装し、室温で1週間乾燥させた。なお、下塗り塗膜の膜厚は、電磁膜厚計(Kett社製、LZ−990)で測定した。
得られた下塗り塗膜付き鋼板の下塗り塗膜上に、上塗り塗料IR−Uを、5種類の膜厚となるようにスプレー塗装した。得られたウェット塗膜を60℃で24時間乾燥させ、下塗り塗膜と塗膜Xからなる測定対象塗膜付き試験片を作成した。測定対象塗膜の膜厚を上記電磁膜厚計で測定し、得られた値から下塗り塗膜の膜厚を差し引いた値を塗膜Xの膜厚とした。
赤外線レーザーダイオードから発せられた赤外線反射強度=0.850V
距離計13aの値La=980mm
距離計13bの値Lb=1,040mm
距離計13cの値Lc=1,020mm
距離計13dの値Ld=960mm
La、Lb、Lc、Ldの平均値(距離)=1,000mm(1m)
ずれ角度=41.1度
そして上記数値を、本実施形態にて述べた演算機構19にて先の関係(検量線)に当てはめた結果、得られた膜厚は322μmであった。
・「H8385030D」(Egismos Technology社製、小型レーザーダイオード、波長850nm)
・「KEDE1452H」(京都セミコンダクター(株)製、発光ダイオード、波長1200〜1600nm、2.8mW)
・「FLD−980−100S」(QPhotonics,LLC社製、温度調節機能付きファイバーレーザーダイオード、波長975nm)
・パナソニック(株)製のレフライト(写真撮影用、500W型散光タイプ)を測定装置1の筐体側方に設置した(すなわち測定装置1とは別体の発振源を筐体側方に設置した)。そして、塗膜から反射された波長900〜1700nmの電磁波の反射強度を赤外線カメラ「SC2500−NIR」(FLIR Systems社製)を用いて測定した。
その結果、これらの各種発振源を用いた場合、上記の実施例と同様、接触式に匹敵する精度で厚みを測定できることがわかった。
・発振源11として、Terasense社製のテラヘルツ光源(波長3,000μm(100GHz)、出力200mW)
・検出器12として、Terasense社製のテラヘルツイメージングカメラ(Tera−1024、100GHz)
なお、この試験においては発振源11と検出器12とは別装置である。
10…筐体
10a…筐体の上面
10b…筐体の前面
10c…筐体の後面
11…発振源
12…検出器
13(13a、13b、13c、13d)…距離計
14…ずれ角度計測機構
15…電池
16…集光レンズ
17(17a、17b)…偏光フィルター
18…液晶ディスプレイ
19…演算機構
20…ハンドル
21…赤外線発振ボタン
Claims (15)
- 測定対象に対する非接触式の測定装置であって、
電磁波が照射された測定対象からの電磁波反射強度を測定する検出器と、
測定対象からの距離を計測する距離計と、
測定対象と測定装置との正対からのずれ角度を計測するずれ角度計測機構と、
を含む、測定装置。 - 測定対象に対して電磁波を照射する発振部を更に含む、請求項1に記載の測定装置。
- 前記発振部が、温度調節機能付きレーザーダイオードである、請求項2に記載の測定装置。
- 前記発振部から照射される電磁波の一部を取り出し、前記検出器とは別の検出器にて前記発振部の出力変動を監視する、請求項2または3に記載の測定装置。
- 前記ずれ角度計測機構では、前記距離計により計測された距離に基づき、ずれ角度を演算する、請求項1〜4のいずれかに記載の測定装置。
- 可搬型である、請求項1〜5のいずれかに記載の測定装置。
- さらに、偏光フィルターを有する、請求項1〜6のいずれかに記載の測定装置。
- 前記電磁波は非可視光であり、前記距離計からは可視光が照射される、請求項1〜7のいずれかに記載の測定装置。
- 前記距離計を複数有する、請求項1〜8のいずれかに記載の測定装置。
- 測定対象に対して電磁波を照射する発振部を更に含み、
前記距離計はいずれも同一平面上にて前記発振部からの距離を等しくして配置され、かつ、前記発振部は前記距離計の位置の重心に配置された、請求項9に記載の測定装置。 - 前記電磁波の波長範囲は780nmを超え且つ3,000μm以下である、請求項1〜10のいずれかに記載の測定装置。
- さらに、測定対象からの電磁波反射強度と、測定対象からの距離と、測定対象と装置との正対からのずれ角度とから、測定対象の厚さを演算する演算機構を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の測定装置。
- さらに、測定対象からの電磁波反射強度と、測定対象からの距離と、測定対象と装置との正対からのずれ角度から、測定対象の濃度を演算する演算機構を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の測定装置。
- 請求項12に記載の測定装置を用いて測定対象の厚さを測定する、測定方法。
- 請求項13に記載の測定装置を用いて測定対象の濃度を測定する、測定方法。
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