DE102005039016A1 - Fiber sheet e.g. paper sheet, specific volume determining method for use in paper machine, involves positioning path sensors on both sides of fiber sheet, and providing beta radiation sensors with radiation source - Google Patents

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Robert Hilbing
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Abstract

The method involves positioning path sensors (14, 16) on both sides of a fiber sheet and measuring thickness of the fiber sheet. A set of beta radiation sensors (18, 20) is provided with a radiation source and a receiver or particle counter, where the counter counts the fiber sheet. The radiation source is provided adjacent to the path sensors and a retainer is arranged relative to the path sensors. An independent claim is also included for a device for determining specific volume of a fiber sheet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, insbesondere Papierblattes.The The invention relates to a method and a device for determination the specific volume of a fibrous sheet, in particular Paper sheet.

Bisher wird das spezifische Volumen eines jeweiligen Papierblattes in zwei voneinander getrennten Messschritten bestimmt. Nach der Klimatisierung des Papierblattes wird aus ihm ein Teilblatt mit einer bestimmten Fläche geschnitten oder gestanzt, z.B. ein Teilblatt mit einer Fläche von 100 cm2.So far, the specific volume of each paper sheet is determined in two separate measuring steps. After the air conditioning of the paper sheet from him a partial sheet is cut or punched with a certain area, for example, a partial sheet with an area of 100 cm 2 .

Danach wird nach DIN-Vorschrift an fünf Stellen die Dicke des Papiers taktil durch Zusammenpressen über eine Normfläche mit einer bestimmten Kraft und Bestimmung der verbleibenden Dicke ermittelt. Aus den fünf Messwerten wird als arithmetischer Mittelwert die Blattdicke berechnet.After that becomes to DIN according to five Make the thickness of the paper tactile by pressing over one ream with a certain force and determination of the remaining thickness determined. Out of the five Measured values are calculated as the arithmetic mean of the sheet thickness.

Anschließend wird gemäß diesem bisher üblichen Verfahren mit einer genauen Waage die Masse des Blattes bestimmt, wobei typischerweise einmal gemessen wird.Subsequently, will according to this usual Method with a precise balance determines the mass of the sheet typically being measured once.

Über die Formel

Figure 00010001
wird das spezifische Volumen des Papierblattes berechnet, wobei dieses spezifische Volumen typischerweise in "cm3/g" angegeben wird.About the formula
Figure 00010001
the specific volume of the paper sheet is calculated, this specific volume typically being given in "cm 3 / g".

Eine solche Vorgehensweise bringt nun aber unter anderem die folgenden Nachteile mit sich:

  • – Die Messung wird zeitlich und räumlich getrennt an verschiedenen Messgeräten durchgeführt. Eine mögliche Fehlerquelle ist die zeitliche Variation der Papiereigenschaften.
  • – Die Messung kann nicht flächig durchgeführt werden, da insbesondere die Massebestimmung nicht für Teilflächen des Blattes möglich ist.
  • – Die Messung bringt eine Zerstörung mit sich, da aus dem Ursprungsblatt eine genau bestimmte Fläche geschnitten oder gestanzt werden muss.
  • – Die Messung ist diskontinuierlich und kann damit nicht in einer Papierprüfstraße oder in einer Papiermaschine benutzt werden.
However, such an approach brings, among other things, the following disadvantages:
  • - The measurement is performed temporally and spatially separated on different measuring instruments. One possible source of error is the temporal variation of the paper properties.
  • - The measurement can not be carried out flat, since in particular the mass determination is not possible for part surfaces of the sheet.
  • - The measurement brings with it a destruction, since from the original sheet a precisely defined area must be cut or punched.
  • - The measurement is discontinuous and thus can not be used in a paper inspection line or in a paper machine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll die Bestimmung des spezifischen Volumens in möglichst einem Vorgang mit einer hohen flächigen Auflösung so erfolgen, dass das Blatt nicht zerstört wird und ein kontinuierlicher Prozess möglich ist.Of the Invention is based on the object, an improved method and an improved device of the type mentioned above create, in which the aforementioned disadvantages are eliminated. The purpose is to determine the specific volume in as much as possible a process with a high areal resolution done so that the sheet is not destroyed and a continuous Process possible is.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, insbesondere Papierblattes, mit den folgenden Schritten:

  • – auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes wird jeweils ein Wegsensor positioniert und der jeweilige punktuelle Abstand zum Faserstoffblatt gemessen,
  • – aus den beiden gemessenen Abständen wird die punktuelle Dicke des Faserstoffblattes berechnet,
  • – auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes wird unmittelbar neben den beiden Wegsensoren die Strahlungsquelle bzw. der Teilchenzähler eines Betastrahlungssensors positioniert,
  • – mittels des Betastrahlungssensors wird punktuell die Zählrate bzw. Anzahl der Teilchen pro Zeit bestimmt, die das Faserstoffblatt durchdringen,
  • – aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen Proportionalitätsfaktor wird die punktuelle flächenbezogene Masse des Faserstoffblattes berechnet,
  • – aus der so bestimmten punktuellen Dicke und der so bestimmten punktuellen flächenbezogene Masse wird das spezifische Volumen für den betreffenden Messpunkt des Faserstoffblattes berechnet,
  • – das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits werden relativ zueinander verfahren, um das spezifische Volumen jeweils für unterschiedliche Messpunkte zu bestimmen.
This object is achieved according to the invention by a method for determining the specific volume of a pulp sheet, in particular paper sheet, with the following steps:
  • - On the two sides of the fibrous sheet, a displacement sensor is positioned in each case and measured the respective punctual distance to the fibrous sheet,
  • The punctual thickness of the pulp sheet is calculated from the two measured distances,
  • On the two sides of the fibrous sheet the radiation source or the particle counter of a beta radiation sensor is positioned directly next to the two displacement sensors,
  • The counting rate or number of particles per time, which penetrate the fibrous sheet, is determined at certain points by means of the beta radiation sensor,
  • The punctual area-related mass of the pulp sheet is calculated from the punctual counting rate and a proportionality factor resulting from a preceding calibration, which is specific for the respective pulp or paper grade or batch,
  • The specific volume for the relevant measuring point of the pulp sheet is calculated from the specific thickness determined in this way and the point-specific mass determined in this way;
  • - The fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other hand are moved relative to each other to determine the specific volume in each case for different measuring points.

In diesem Zusammenhang soll angemerkt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für verschiedene Faserstoff- bzw. Papiersorten wie auch für verschiedene Chargen einer Papiersorte angewendet werden kann.In this context, it should be noted that the inventive method for both different pulp or paper types as well as for different batches of a paper type can be applied.

Mit diesem Verfahren kann das spezifische Volumen eines Faserstoff- oder Papierblattes in einem einzigen Vorgang erfolgen, nachdem eine jeweilige punktuelle Blattdicke und eine jeweilige punktuelle Zählrate für eine jeweilige Messstelle praktisch zur gleichen Zeit gemessen bzw. bestimmt werden können. Zudem kann die Bestimmung des spezifischen Volumens mit einer hohen flächigen Auflösung so erfolgen, dass das Blatt nicht zerstört wird und ein kontinuierlicher Prozess möglich ist.With This method allows the specific volume of a pulp or paper sheet in a single operation after a respective punctual sheet thickness and a respective punctual count rate for a respective one Be measured or determined at virtually the same time can. In addition, the determination of the specific volume with a high flat resolution done so that the sheet is not destroyed and a continuous Process possible is.

Es kann beispielsweise ein solcher Bestrahlungssensor eingesetzt werden, wie er typischerweise auch bei der Bestimmung der Formation eines Papierblatts genutzt wird (vgl. z.B. "System Ambertec").It For example, such an irradiation sensor can be used, as he typically also in determining the formation of a Paper sheet (see, e.g., "System Ambertec").

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Sensoren stationär, während das Faserstoffblatt relativ zu diesen Sensoren verfahren wird.According to one appropriate embodiment the method according to the invention are the sensors stationary, while the fibrous sheet is moved relative to these sensors.

Bevorzugt werden das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits in definierten Schritten relativ zueinander verfahren.Prefers become the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other proceed in defined steps relative to each other.

Dabei können das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits vorteilhafterweise in definierten Schritten in der Größenordnung von einem oder einigen wenigen um relativ zueinander verfahren werden, womit sich eine entsprechend hohe Auflösung ergibt.there can the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other hand advantageously in defined increments of the order of one or several Few to be moved relative to each other, bringing a correspondingly high resolution results.

Zweckmäßigerweise werden das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits so relativ zueinander verfahren, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist.Conveniently, become the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other so relative to each other, that within a predefinable Measuring range for each measuring point the respective specific volume can be determined.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen die Messungen der punktuellen Abstände zum Faserstoffblatt und die Messung der Anzahl der das Faserstoffblatt durchdringenden Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig.According to one preferred practical embodiment of the method according to the invention the measurements of the punctual distances to the pulp sheet and the measurement of the number of particles penetrating the fibrous sheet for one respective measuring point at least substantially simultaneously.

Die Messung der aktuellen Abstände zum Faserstoffblatt und die Messung der aktuellen Anzahl der das Faserstoffblatt durchdringenden Teilchen erfolgt zweckmäßigerweise bei dem gleichen Abstand der Wegsensoren, Strahlungsquelle und Teilchenzähler vom Faserstoffblatt wie bei der Eichung.The Measurement of the actual distances to the pulp sheet and the measurement of the current number of the Pulp sheet penetrating particles is conveniently carried out at the same distance the displacement sensors, radiation source and particle counter of Fibrous sheet as in the calibration.

Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn bei der Eichung zur Bestimmung des für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen Proportionalitätsfaktors aus einem Blatt der betreffenden Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge ein Vier- oder Rechteck mit definierter Kantenlänge herausgetrennt wird, die Masse des Blatts bestimmt wird, aus der Masse und der bekannten Fläche die flächenbezogene Masse (das Flächengewicht) berechnet wird, an diesem Blatt mindestens eine Messung der Zählrate vorgenommen wird und der Proportionalitätsfaktor über die Beziehung "Faktor = flächenbezogene Masse·Zählrate"bestimmt wird.It is particularly advantageous if, during the calibration, a quadrilateral or rectangle with a defined edge length is cut out of a sheet of the relevant pulp or paper grade or batch for determining the proportionality factor specific to the respective pulp or paper grade or batch is determined, the mass of the sheet is calculated from the mass and the known area, the area-related mass (the basis weight), on this sheet at least one measurement of the count rate is made and the proportionality factor on the relationship "Factor = area-related mass · count rate" is determined.

Vorzugsweise wird hierbei die Zählrate an verschiedenen Stellen des Blatts, bevorzugt über das ganze Blatt verteilt, gemessen und eine mittlere Zählrate, bevorzugt über die Berechnung des arithmetischen oder geometrischen Mittels, aus den einzelnen Zählraten bestimmt und der Proportionalitätsfaktor über die Beziehung "Faktor = flächenbezogene Masse·mittlere Zählrate"bestimmt wird.Preferably, in this case, the count rate at different locations of the sheet, preferably distributed over the whole sheet, measured and an average count rate, preferably on the calculation of the arithmetic or geometric mean, determined from the individual count rates and the proportionality factor on the relationship "Factor = area-related mass · mean count rate" is determined.

Es kann dann für jeden Messpunkt das spezifische Volumen über die Beziehung

Figure 00060001
berechnet werden.It can then for each measurement point the specific volume over the relationship
Figure 00060001
be calculated.

Die weiter oben angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß zudem gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, insbesondere Papierblattes, mit zwei auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes positionierten Wegsensoren zur Messung des jeweiligen punktuellen Abstandes zum Faserstoffblatt, einem eine Strahlungsquelle und einen Teilchenzähler umfassenden Betastrahlungssensor, dessen Strahlungsquelle unmittelbar neben dem Wegsensor auf einer der beiden Seiten des Faserstoffblattes und dessen Teilchenzähler unmittelbar neben dem Wegsensor auf der anderen Seite des Faserstoffblattes positioniert ist, und Mitteln zum Verfahren des Faserstoffblattes einerseits und der Sensoren andererseits relativ zueinander.The The object stated above is also according to the invention solved by a device for determining the specific volume a fibrous sheet, in particular paper sheet, with two on Position sensors positioned on both sides of the fibrous sheet for measuring the respective punctual distance to the pulp sheet, a beta radiation sensor comprising a radiation source and a particle counter, its radiation source immediately adjacent to the displacement sensor on a the two sides of the pulp sheet and its particle counter immediately next to the displacement sensor on the other side of the pulp sheet is positioned, and means for moving the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other hand relative to each other.

Eine bevorzugte praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Berechnung der punktuellen Dicke des Faserstoffblattes aus den beiden gemessenen Abständen, den Betastrahlungssensor umfassende Mittel zur punktuellen Bestimmung der Zählrate bzw. Anzahl der Teilchen pro Zeit, die das Faserstoffblatt durchdringen, Mittel zur Berechnung der punktuellen flächenbezogene Masse des Faserstoffblattes aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte spezifischen Proportionalitätsfaktors, und Mittel zur Berechnung des spezifischen Volumens für den betreffenden Messpunkt des Faserstoffblattes aus der ermittelten punktuellen Dicke und der ermittelten punktuellen flächenbezogene Masse.A preferred practical embodiment the device according to the invention is characterized by means for calculating the spot thickness of the fibrous sheet from the two measured distances, the Beta radiation sensor comprehensive means for selective determination the count rate or number of particles per time, which penetrate the fibrous sheet, Means for calculating the punctual basis weight of the pulp sheet from the punctual counting rate and one resulting from a previous calibration for the respective one Pulp or paper type specific proportionality factor, and means for calculating the specific volume for the particular one Measuring point of the pulp sheet from the determined punctual Thickness and the determined punctual area-related mass.

Die Sensoren können insbesondere stationär sein. In diesem Fall ist vorteilhafterweise eine Halterung vorgesehen, in der das Faserstoffblatt fixierbar und die relativ zu den Sensoren verfahrbar ist.The Sensors can especially stationary be. In this case, a holder is advantageously provided, in which the fibrous sheet can be fixed and relative to the sensors is movable.

Dabei ist die Halterung zweckmäßigerweise in definierten Schritten relativ zu den Sensoren verfahrbar. Zur Erzielung einer möglichst hohen Auflösung kann diese Halterung beispielsweise in definierten Schritten in der Größenordnung von einem oder einigen wenigen μm relativ zu den Sensoren verfahrbar sein.there is the holder expediently movable in defined steps relative to the sensors. to Achieve as much as possible high resolution For example, this bracket can be used in defined steps of the order of magnitude of one or a few μm be movable relative to the sensors.

Bevorzugt ist die Halterung relativ zu den Sensoren so verfahrbar, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist.Prefers the holder is movable relative to the sensors so that within a predefinable measuring range for each measuring point the respective specific volume can be determined.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Sensoren so ansteuerbar, dass die Messungen der punktuellen Abstände zum Faserstoffblatt und die Messung der Anzahl von das Faserstoffblatt durchdringenden Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.at a preferred practical embodiment of the device according to the invention the sensors are controllable so that the measurements of the punctual distances to the fibrous sheet and the measurement of the number of the fibrous sheet penetrating particles for a respective measuring point at least substantially simultaneously respectively.

Optimale Messergebnisse erhält man, wenn die beiden auf verschiedenen Seiten des Faserstoffblattes positionierten Wegsensoren einander gegenüberliegen.optimal Receives measurement results one, if the two on different sides of the pulp sheet positioned displacement sensors face each other.

Entsprechend liegen bevorzugt auch die auf der einen Seite des Faserstoffblattes positionierte Strahlungsquelle und der auf der anderen Seite des Faserstoffblattes positionierte Teilchenzähler des Betastrahlungssensors einander gegenüber.Corresponding are preferably also on one side of the fibrous sheet positioned radiation source and on the other side of the Fibrous sheet positioned particle counter of beta radiation sensor opposite each other.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference closer to the drawing explains; in this show:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, hier z.B. eines Papierblattes, und 1 a schematic representation of an apparatus for determining the specific volume of a fibrous sheet, here eg a paper sheet, and

2 eine schematische Darstellung einer leicht abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung. 2 a schematic representation of a slightly modified embodiment of the device.

1 zeigt in rein schematischer Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Papierblattes 12. 1 shows a purely schematic representation of a device 10 for determining the specific volume of a paper sheet 12 ,

Die Vorrichtung 10 umfasst zwei auf den beiden Seiten des Papierblattes 12 positionierte Wegsensoren 14, 16 zur Messung des jeweiligen punktuellen Abstandes zum Papierblatt 12. Sie umfasst überdies einen Betastrahlungssensor 18, 20 mit einer Strahlungsquelle 18 und einem Empfänger oder Teilchenzähler 20, der die das Papierblatt 12 durchdringenden β-Teilchen zählt.The device 10 includes two on the two sides of the paper sheet 12 Positioned displacement sensors 14 . 16 for measuring the respective punctual distance to the paper sheet 12 , It also includes a beta radiation sensor 18 . 20 with a radiation source 18 and a receiver or particle counter 20 that the paper sheet 12 penetrating β particles counts.

Wie anhand der 1 zu erkennen ist, ist die Strahlungsquelle 18 unmittelbar neben dem Wegsensor 14 auf der einen Seite des Papierblattes 12 und der Teilchenzähler 20 unmittelbar neben dem Wegsensor 16 auf der anderen Seite des Papierblattes 12 positioniert. Zudem sind hier nicht dargestellte Mittel zum Verfahren des Papierblattes 12 einerseits und der Sensoren 14; 16; 18, 20 andererseits relativ zueinander vorgesehen.As based on the 1 it can be seen, is the radiation source 18 immediately next to the displacement sensor 14 on one side of the paper sheet 12 and the particle counter 20 immediately next to the displacement sensor 16 on the other side of the paper sheet 12 positioned. In addition, not shown here means for moving the paper sheet 12 on the one hand and the sensors 14 ; 16 ; 18 . 20 on the other hand provided relative to each other.

Die Vorrichtung 10 umfasst ferner hier nicht dargestellte Mittel zur Berechnung der punktuellen Dicke des Papierblattes 12 aus den beiden gemessenen Abständen, den Betastrahlungssensor 18, 20 umfassende Mittel zur punktuellen Bestimmung der Zählrate bzw. Anzahl der β-Teilchen pro Zeit, die das Papierblatt 12 durchdringen, Mittel zur Berechnung der punktuellen flächenbezogene Masse des Papierblattes aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Papiersorte spezifischen Proportionalitätsfaktor und Mittel zur Berechnung des spezifischen Volumens für den betreffenden Messpunkt des Papierblattes 12 aus der ermittelten punktuellen Dicke und der ermittelten punktuellen flächenbezogene Masse.The device 10 further comprises means not shown here for calculating the punctiform thickness of the paper sheet 12 from the two measured distances, the beta radiation sensor 18 . 20 comprehensive means for the selective determination of the count rate or number of β-particles per time, the paper sheet 12 penetrate, means for calculating the punctual basis weight of the paper sheet from the punctual count rate and a resulting from a previous calibration, specific for each paper type proportionality factor and means for calculating the specific volume for the relevant measurement point of the paper sheet 12 from the determined point thickness and the determined point-related mass.

Im vorliegenden Fall sind die Sensoren 14; 16; 18, 20 stationär. Es ist zweckmäßigerweise eine Halterung vorgesehen, in der das Papierblatt 12 fixierbar und die relativ zu den Sensoren 14; 16; 18, 20 verfahrbar ist. Dabei ist diese Halterung relativ zu den Sensoren insbesondere so verfahrbar, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist. Die Sensoren 14; 16; 18, 20 sind so ansteuerbar, dass die Messung der punktuellen Abstände zum Papierblatt 12 und die Messung der Anzahl von das Papierblatt 12 durchdringenden β-Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.In the present case, the sensors 14 ; 16 ; 18 . 20 stationary. It is expediently provided a holder in which the paper sheet 12 fixable and relative to the sensors 14 ; 16 ; 18 . 20 is movable. In this case, this holder is movable relative to the sensors in particular so that the respective specific volume can be determined within a presettable measuring range for each measuring point. The sensors 14 ; 16 ; 18 . 20 are controllable so that the measurement of the punctual distances to the paper sheet 12 and measuring the number of the paper sheet 12 penetrating β particles for a respective measurement point at least substantially simultaneously.

Wie anhand der 1 zu erkennen ist, liegen die beiden auf verschiedenen Seiten des Papierblattes 12 positionierten Wegsensoren 14, 16 einander gegenüber. Entsprechend sind die auf der einen Seite des Papierblattes 12 positionierte Strahlungsquelle 18 und der auf der anderen Seite des Papierblattes 12 positionierte Teilchenzähler 20 des Betastrahlungssensors 18, 20 einander gegenüberliegend positioniert.As based on the 1 can be seen, the two lie on different sides of the paper sheet 12 positioned displacement sensors 14 . 16 opposite each other. Accordingly, those are on one side of the paper sheet 12 positioned radiation source 18 and the one on the other side of the paper sheet 12 positioned particle counter 20 of the beta radiation sensor 18 . 20 positioned opposite each other.

Anhand der 1 ist überdies zu erkennen, dass der Bewegungssensor 14 unmittelbar neben der Strahlungsquelle 18 und, auf der anderen Seite des Papierblattes 12, der Wegsensor 16 unmittelbar neben dem Teilchenzähler 20 des Betastrahlungssensors 18, 20 angeordnet ist. Die Dickenmessung sowie die Bestimmung der Zählraten der durch das Papierblatt 12 hindurchdringenden β-Teilchen erfolgt also praktisch gleichzeitig. Zudem erfolgen die beiden Messungen praktisch auch an der gleichen Messstelle. Die Dickenmessung sowie die Bestimmung der Zählrate können somit zumindest im Wesentlichen in einem Vorgang erfolgen.Based on 1 is also to recognize that the motion sensor 14 immediately next to the radiation source 18 and, on the other side of the paper sheet 12 , the path sensor 16 immediately next to the particle counter 20 of the beta radiation sensor 18 . 20 is arranged. The thickness measurement as well as the determination of the count rates by the paper sheet 12 penetrating β particles thus takes place virtually simultaneously. In addition, the two measurements are practically carried out at the same measuring point. The thickness measurement and the determination of the count rate can thus be carried out at least substantially in one process.

Auch bei der Ausführung gemäß 2 sind auf der einen Seite des Papierblattes 12 wieder ein Bewegungssensor 14 und relativ nahe daneben die Strahlungsquelle 18 eines Betastrahlungssensors 18, 20 und auf der anderen Seite des Papier blattes wieder ein Bewegungssensor 16 und in dessen Nähe daneben der Empfänger bzw. der Teilchenzähler 20 des Betastrahlungssensors 18, 20 positioniert.Also in the execution according to 2 are on one side of the paper sheet 12 again a motion sensor 14 and relatively close to it the radiation source 18 a beta radiation sensor 18 . 20 and on the other side of the paper sheet again a motion sensor 16 and next to it the receiver or the particle counter 20 of the beta radiation sensor 18 . 20 positioned.

In beiden Fällen kann also ein einziges Messgerät zur Messung der Papierblattdicke sowie zur Bestimmung der Zählrate bzw. Anzahl pro Zeit der das Papierblatt 12 durchdringenden β-Teilchen vorgesehen sein. Dieses Messgerät ist in der weiter unten noch näher zu beschreibenden Art und Weise zu kalibrieren.In both cases, therefore, a single measuring device for measuring the paper sheet thickness and for determining the count rate or number per time of the paper sheet 12 be provided penetrating β-particles. This gauge should be calibrated in the manner to be described below.

Das Messgerät kann insbesondere eine Einheit umfassen, die das Papierblatt aufnimmt und fixiert sowie in der Lage ist, dieses in Schritten von z.B. 1 μm und damit hochauflösend relativ zu den beispielsweise stationären Sensoren 14; 16; 18, 20 zu verfahren.In particular, the measuring device may comprise a unit which receives and fixes the paper sheet and is capable of doing so in steps of, for example, 1 μm and thus with high resolution relative to, for example, stationary sensors 14 ; 16 ; 18 . 20 to proceed.

Oberhalb und unterhalb werden Wegsensoren 14, 16 positioniert, die jeweils punktuell den Abstand zum Papierblatt 12 messen. Damit ist bei einem entsprechenden Verfahren des Papierblattes 12 über eine geeignete Halterung eine hochauflösende Messung der Dicke möglich. Erfindungsgemäß wird neben dem die beiden Wegsensoren umfassenden Dickensensor ein Betastrahlungssensor 18, 20 positioniert. Dabei kann beispielsweise ein solcher Betastrahlungssensor 18, 20 eingesetzt werden, wie er typischerweise bei der Bestimmung der Formation eines Papierblatts genutzt wird (vgl. z.B. "System Ambertec").Above and below are displacement sensors 14 . 16 positioned, each one the distance to the paper sheet 12 measure up. This is in a corresponding method of the paper sheet 12 via a suitable holder, a high-resolution measurement of the thickness possible. According to the invention, in addition to the thickness sensor comprising the two displacement sensors, a beta radiation sensor is provided 18 . 20 positioned. In this case, for example, such a beta radiation sensor 18 . 20 can be used, as it is typically used in the determination of the formation of a sheet of paper (see, for example, "System Ambertec").

Der Betastrahlungssensor 18, 20 besteht aus zwei Teilen, nämlich der Strahlungsquelle 18 sowie dem Empfänger bzw. Teilchenzähler 20. Die Strahlungsquelle 18 wird neben dem Wegsensor 14 auf der einen Blattseite und der Teilchenzähler 20 neben dem Wegsensor 16 auf der anderen Blattseite positioniert.The beta radiation sensor 18 . 20 consists of two parts, namely the radiation source 18 as well as the receiver or particle counter 20 , The radiation source 18 will be next to the displacement sensor 14 on one side of the sheet and the particle counter 20 next to the displacement sensor 16 positioned on the other side of the sheet.

Die Messroutine ist nun so gewählt, dass für jeden Messpunkt im Messbereich sowohl die Dicke des Papierblattes 12 als auch die Anzahl der das Papierblatt 12 durchdringenden β-Teilchen bestimmt wird.The measuring routine is now selected so that for each measuring point in the measuring range both the thickness of the paper sheet 12 as well as the number of the paper sheet 12 penetrating β-particles is determined.

Es ist eine Eichung des Messgeräts erforderlich, die eine Verbindung zwischen den gezählten β-Teilchen des Betastrahlungssensors 18, 20, die das Papier durchdringen, und der flächenbezogenen Masse herstellt.A calibration of the meter is required which provides a link between the counted beta particles of the beta radiation sensor 18 . 20 , which penetrate the paper, and the area-related mass produces.

Eine solche Eichung ist nur einmal für jede Papiersorte erforderlich. Dazu kann aus einem Blatt 12 dieser Papiersorte ein Rechteck mit genau bekannten Kantenlängen herausgetrennt, beispielsweise ausgeschnitten werden.Such a calibration is required only once for each type of paper. This can be from a sheet 12 This type of paper a rectangle with exactly known edge lengths cut out, for example, be cut out.

Die Masse des Papierblatts 12 wird bestimmt. Aus Masse und bekannter Fläche wird die flächenbezogene Masse berechnet.The mass of the paper sheet 12 is determined. From mass and known area, the area-related mass is calculated.

Anschließend wird an diesem Blatt 12 mindestens eine Messung der Zählrate vorgenommen. Bevorzugt werden mehrere Messungen an verschiedenen Stellen bevorzugt über das ganze Blatt 12 verteilt durchgeführt. Es wird die mittlere Zählrate bevorzugt über die Berechnung des arithmetischen Mittels der einzelnen Zählraten bestimmt.Subsequently, on this sheet 12 at least one measurement of the count rate made. Preferably, several measurements at different locations are preferred over the whole sheet 12 distributed. The average count rate is preferably determined by calculating the arithmetic mean of the individual count rates.

Die mittlere Zählrate ist umgekehrt proportional zur flächenbezogenen Masse. Der papiersorten-spezifische Proportionalitätsfaktor wird berechnet über die Beziehung "Faktor = flächenbezogene Masse·mittlere Zählrate". The mean count rate is inversely proportional to the area-related mass. The paper-specific proportionality factor is calculated via the relationship "Factor = area-related mass · mean count rate".

Vorzugsweise ist denkbar, dass für jede Messposition die Dicke des Blatts 12 bestimmt wird, dann der Sensorkopf 20 leicht genau so verfahren wird, dass der Zählratensensor genau an der Position misst, an dem die Dicke bestimmt wurde und dann die Zählrate bestimmt wird. Dies ist dann eine ortsgleiche, nicht mehr zeitgleiche Messung, und kann in Laboranwendungen eine erhöhte Genauigkeit bringen. Natürlich kann die Reihenfolge auch umgedreht werden (erst Zählrate und dann Dicke).Preferably, it is conceivable that for each measuring position, the thickness of the sheet 12 is determined, then the sensor head 20 the procedure is to move the counting rate sensor exactly where the thickness was determined and then determine the count rate. This is then an even, out-of-time measurement, and can bring increased accuracy in laboratory applications. Of course, the order can also be reversed (first count rate and then thickness).

Ergänzend können auch erst eine Vielzahl von Dicken bestimmt werden und dann die Messpunkte nochmal angefahren werden, um die Zählraten zu bestimmen.In addition, you can also first a variety of thicknesses are determined and then the measuring points again be approached to the count rates to determine.

Es kann nun über die folgende Beziehung für jeden Messpunkt das spezifische Volumen direkt angegeben werden:

Figure 00120001
The specific volume can now be specified directly for each measurement point via the following relationship:
Figure 00120001

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein Standardmesssystem, das mit einer entsprechenden Halterung für die beschriebene erfindungsgemäße Sensorkombination ausgerüstet ist.A preferred embodiment the device according to the invention includes a standard measuring system with a corresponding holder for the equipped sensor combination according to the invention is equipped.

1010
Vorrichtungcontraption
1212
Faserstoff-, Papierblattpulp, sheet of paper
1414
Wegsensordisplacement sensor
1616
Wegsensordisplacement sensor
1818
Strahlungsquelle eines Betastrahlungssensorsradiation source a beta radiation sensor
2020
Empfänger, Teilchenzähler des BetastrahlungssensorsReceiver, particle counter of the Beta radiation sensor

Claims (19)

Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes (12), insbesondere Papierblattes, mit den folgenden Schritten: – auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes (12) wird jeweils ein Wegsensor (14, 16) positioniert und der jeweilige punktuelle Abstand zum Faserstoffblatt (12) gemessen, – aus den beiden gemessenen Abständen wird die punktuelle Dicke des Faserstoffblattes (12) berechnet, – auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes wird unmittelbar neben den beiden Wegsensoren die Strahlungsquelle (18) bzw. der Teilchenzähler (20) eines Betastrahlungssensors (18, 20) positioniert, – mittels des Betastrahlungssensors (18, 20) wird punktuell die Zählrate bzw. Anzahl der Teilchen pro Zeit bestimmt, die das Faserstoffblatt (12) durchdringen, – aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen Proportionalitätsfaktor wird die punktuelle flächenbezogene Masse des Faserstoffblattes (12) berechnet, – aus der so bestimmten punktuellen Dicke und der so bestimmten punktuellen flächenbezogene Masse wird das spezifische Volumen für den betreffenden Messpunkt des Faserstoffblattes (12) berechnet, – das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren (12; 14; 18, 20) andererseits werden relativ zueinander verfahren, um das spezifische Volumen jeweils für unterschiedliche Messpunkte zu bestimmen.Method for determining the specific volume of a pulp sheet ( 12 ), in particular paper sheet, comprising the following steps: - on the two sides of the fibrous sheet ( 12 ), a displacement sensor ( 14 . 16 ) and the respective punctual distance to the pulp sheet ( 12 ), the punctual thickness of the pulp sheet is determined from the two measured distances ( 12 ), - on both sides of the fibrous sheet, immediately beside the two displacement sensors, the radiation source ( 18 ) or the particle counter ( 20 ) of a beta radiation sensor ( 18 . 20 ), - by means of the beta radiation sensor ( 18 . 20 ), the counting rate or number of particles per time is determined at points, which the fibrous sheet ( 12 penetrate) The punctual area-related mass of the pulp sheet is determined from the punctual counting rate and a proportionality factor resulting from a preceding calibration, which is specific for the respective pulp or paper grade or batch. 12 ), the specific volume for the relevant measuring point of the pulp sheet (from the thus determined spot thickness and the thus determined point-specific mass per unit area) is calculated ( 12 ), - the fibrous sheet on the one hand and the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) on the other hand, relative to each other to determine the specific volume for each different measuring points. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12; 14; 18, 20) stationär sind und das Faserstoffblatt (12) relativ zu diesen Sensoren (12; 14; 18, 20) verfahren wird.Method according to claim 1, characterized in that the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) are stationary and the fibrous sheet ( 12 ) relative to these sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserstoffblatt (12) einerseits und die Sensoren (12; 14; 18, 20) andererseits in definierten Schritten relativ zueinander verfahren werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the fibrous sheet ( 12 ) on the one hand and the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) are moved on the other hand in defined steps relative to each other. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserstoffblatt (12) einerseits und die Sensoren (12; 14; 18, 20) andererseits in definierten Schritten in der Größenordung von einem oder einigen wenigen μ m relativ zueinander verfahren werden.A method according to claim 3, characterized in that the fibrous sheet ( 12 ) on the one hand and the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 On the other hand, in defined steps of the order of magnitude of one or a few μ m, they are moved relative to each other. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserstoffblatt (12) einerseits und die Sensoren (12; 14; 18, 20) andererseits so relativ zueinander verfahren werden, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fibrous sheet ( 12 ) on the one hand and the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) on the other hand are moved relative to one another such that the respective specific volume can be determined for each measuring point within a predefinable measuring range. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der punktuellen Abstände zum Faserstoffblatt (12) und die Messung der Anzahl von das Faserstoffblatt (12) durchdringenden Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement of the punctiform distances to the fibrous sheet ( 12 ) and the measurement of the number of fibrous sheets ( 12 ) penetrating particles for a respective measurement point at least substantially simultaneously. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der aktuellen Abstände zum Faserstoffblatt (12) und die Messung der aktuellen Anzahl der das Faserstoffblatt (12) durchdringenden Teilchen bei dem gleichen Abstand der Wegsensoren (14, 16), Strahlungsquelle (18) und Teilchenzähler (20) vom Faserstoffblatt (12) wie bei der Eichung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement of the actual distances to the fibrous sheet ( 12 ) and the measurement of the current number of fibrous sheets ( 12 ) penetrating particles at the same distance of the displacement sensors ( 14 . 16 ), Radiation source ( 18 ) and particle counter ( 20 ) from the pulp sheet ( 12 ) as in the calibration. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Eichung zur Bestimmung des für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen Proportionalitätsfaktors aus einem Blatt (12) der betreffenden Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge ein Vier- oder Rechteck mit definierter Kantenlänge herausgetrennt wird, die Masse des Blatts (12) bestimmt wird, aus der Masse und der bekannten Fläche die flächenbezogene Masse (das Flächengewicht) berechnet wird, an diesem Blatt mindestens eine Messung der Zählrate vorgenommen wird und der Proportionalitätsfaktor über die Beziehung "Faktor = flächenbezogene Masse·Zählrate"bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the calibration for determining the specific for each pulp or paper type or batch batch proportionality factor from a sheet ( 12 ) of the respective pulp or paper grade or batch, a square or rectangle with a defined edge length is cut out, the mass of the sheet ( 12 ) is determined, from the mass and the known area, the area-related mass (the basis weight) is calculated on this sheet at least one measurement of the count rate is made and the proportionality factor on the relationship "Factor = area-related mass · count rate" is determined. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählrate an verschiedenen Stellen des Blatts (12), bevorzugt über das ganze Blatt verteilt, durchgeführt wird und eine mittlere Zählrate, bevorzugt über die Berechnung des arithmetischen Mittels, aus den einzelnen Zählraten bestimmt wird und der Proportionalitätsfaktor über die Beziehung "Faktor = flächenbezogene Masse·mittlere Zählrate"bestimmt wird.Method according to claim 8, characterized in that the count rate at different points of the sheet ( 12 ), preferably distributed over the whole sheet, and an average count rate, preferably via the calculation of the arithmetic mean, from the individual count rates is determined and the proportionality factor over the relationship "Factor = area-related mass · mean count rate" is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Messpunkt das spezifische Volumen über die Beziehung
Figure 00170001
berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for each measuring point the specific volume of the relationship
Figure 00170001
is calculated. Vorrichtung (10) zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes (12), insbesondere Papierblattes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes (12) positionierten Wegsensoren (14, 16) zur Messung des jeweiligen punktuellen Abstandes zum Faserstoffblatt, einem eine Strahlungsquelle (18) und einen Teilchenzähler (20) umfassenden Betastrahlungssensor (18, 20), dessen Strahlungsquelle (18) unmittelbar neben dem Wegsensor (14) auf einer der beiden Seiten des Faserstoffblattes (12) und dessen Teilchenzähler (20) unmittelbar neben dem Wegsensor (16) auf der anderen Seite des Faserstoffblattes (12) positioniert ist, und Mitteln zum Verfahren des Faserstoffblattes (12) einerseits und der Sensoren (12; 14; 18, 20) andererseits relativ zueinander.Contraption ( 10 ) for determining the specific volume of a pulp sheet ( 12 ), in particular re paper, in particular for carrying out the method according to any one of the preceding claims, with two on the two sides of the fibrous sheet ( 12 ) position sensors ( 14 . 16 ) for measuring the respective punctual distance to the fibrous sheet, a radiation source ( 18 ) and a particle counter ( 20 ) comprehensive beta radiation sensor ( 18 . 20 ), its radiation source ( 18 ) immediately next to the displacement sensor ( 14 ) on one of the two sides of the pulp sheet ( 12 ) and its particle counter ( 20 ) immediately next to the displacement sensor ( 16 ) on the other side of the pulp sheet ( 12 ), and means for moving the fibrous sheet ( 12 ) on the one hand and the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) on the other hand relative to each other. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel zur Berechnung der punktuellen Dicke des Faserstoffblattes (12) aus den beiden gemessenen Abständen, den Betastrahlungssensor (18, 20) umfassende Mittel zur punktuellen Bestimmung der Zählrate bzw. Anzahl der Teilchen pro Zeit, die das Faserstoffblatt (12) durchdringen, Mittel zur Berechnung der punktuellen flächenbezogene Masse des Faserstoffblattes (12) aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen Proportionalitätsfaktors, und Mittel zur Berechnung des spezifischen Volumens für den betreffenden Messpunkt des Faserstoffblattes (12) aus der ermittelten punktuellen Dicke und der ermittelten punktuellen flächenbezogene Masse.Apparatus according to claim 10, characterized by means for calculating the punctiform thickness of the fibrous sheet ( 12 ) from the two measured distances, the beta radiation sensor ( 18 . 20 ) comprehensive means for punctual determination of the count rate or number of particles per time, the fibrous sheet ( 12 ), means for calculating the punctual basis weight of the pulp sheet ( 12 ) from the punctual counting rate and a proportionality factor resulting from a preceding calibration, which is specific for the respective type of pulp or paper, and means for calculating the specific volume for the relevant measuring point of the pulp sheet (US Pat. 12 ) from the determined punctiform thickness and the determined point-related mass. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12; 14; 18, 20) stationär sind und eine Halterung vorgesehen ist, in der das Faserstoffblatt (12) fixierbar und die relativ zu den Sensoren (12; 14; 18, 20) verfahrbar ist.Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) are stationary and a holder is provided, in which the fibrous sheet ( 12 ) and the relative to the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) is movable. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung in definierten Schritten relativ zu den Sensoren (12; 14; 18, 20) verfahrbar ist.Apparatus according to claim 12, characterized in that the holder in defined steps relative to the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) is movable. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung in definierten Schritten in der Größenordung von einem oder einigen wenigen μ m relativ zu den Sensoren (12; 14; 18, 20) verfahrbar ist.Apparatus according to claim 13, characterized in that the holder in defined steps in the order of one or a few μ m relative to the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) is movable. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung relativ zu den Sensoren (12; 14; 18, 20) so verfahrbar ist, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist.Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the holder relative to the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) is movable so that the respective specific volume can be determined within a predefinable measuring range for each measuring point. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12; 14; 18, 20) so ansteuerbar sind, dass die Messung der punktuellen Abstände zum Faserstoffblatt (12) und die Messung der Anzahl der das Faserstoffblatt (12) durchdringenden Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 12 ; 14 ; 18 . 20 ) are controllable so that the measurement of the punctual distances to the fibrous sheet ( 12 ) and the measurement of the number of fibrous sheets ( 12 ) penetrating particles for a respective measurement point at least substantially simultaneously. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden auf verschiedenen Seiten des Faserstoffblattes (12) positionierten Wegsensoren (14, 16) einander gegenüber liegen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the two on different sides of the fibrous sheet ( 12 ) position sensors ( 14 . 16 ) are opposite each other. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der einen Seite des Faserstoffblattes (12) positionierte Strahlungsquelle (18) und der auf der anderen Seite des Faserstoffblattes (12) positionierte Teilchenzähler (20) des Betastrahlungssensors (18, 20) einander gegenüber liegen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that on one side of the fibrous sheet ( 12 ) positioned radiation source ( 18 ) and on the other side of the pulp sheet ( 12 ) positioned particle counters ( 20 ) of the beta radiation sensor ( 18 . 20 ) are opposite each other.
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