DE2119062A1

DE2119062A1 - Radiation measuring device

Info

Publication number: DE2119062A1
Application number: DE19712119062
Authority: DE
Inventors: Erkki Tapio Helsinki Tirkkonen
Original assignee: DATEX Oy
Current assignee: DATEX Oy
Priority date: 1970-04-20
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1971-12-23
Also published as: FI45797C; CA932976A; CH523500A; FI45797B; FR2089925A5; GB1352043A

Description

StrahlungsmeßvorrichtungRadiation measuring device

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsmeßvorrichtung für Messungen an Materialbahnen, insbesondere an Papierbahnen, die einen Strahlungssender und einen Empfänger für durchgehende Strahlung auf der gegenüberliegenden Seite der Materialbahn oder einen Empfänger für reflektierte Strahlung auf der selben Seite der Materialbahn aufweist. Die Weiterentwicklung der Maschinen zur Herstellung von Papier, insbesondere die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeiten und die Vergrößerung der Bahnbreiten, erfordern immer schnellere j Meßvorrichtungen, mit deren Hilfe die Papierherstellung überwacht j oder gesteuert wird. Für eine wirksame Steuerung muß das Grundge- '] wicht und der Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn mit hoher Ge- \ nauigkeit und Geschwindigkeit an verschiedenen Punkten auf der Bahn! bis zu der Aufwickelvorrichtung gemessen werden können. \ The invention relates to a radiation measuring device for measurements on material webs, in particular on paper webs, which has a radiation transmitter and a receiver for continuous radiation on the opposite side of the material web or a receiver for reflected radiation on the same side of the material web. The further development of machines for the production of paper, in particular the increase in production speeds and the enlargement of the web widths, require ever faster measuring devices with the aid of which paper production is monitored or controlled. For effective control of the underlying transactions'] must weight and moisture content of the web with high overall \ accuracy and speed at various points on the track! can be measured up to the winder. \

Die Messung muß über die gesamte Breite der Materialbahn hin durch(~ geführt werden, und die Differenzierung sollte bis auf 10 bis 20 mm genau sein. Ferner sollte es möglich sein, das Querprofil während 'The measurement must be carried out across the entire width of the material web (~ and the differentiation should be accurate to within 10 to 20 mm. Furthermore, it should be possible to use the transverse profile during '

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einer kurzen Zeitdauer zu bestimmen, damit die Längsverschiebung des Profiles auf einem Minimum gehalten werden kann. Es wäre vorteilhaft und ist in vielen Fällen auch unbedingt notwendig, die Messung ohne Kontakt mit der Materialbahn durchzuführen. Die Ausrüstung, die auf der Papiermaschine angebracht werden muß, sollte so leicht wie möglich sein "und einen minimalen Platzbedarf haben.a short period of time to determine the longitudinal displacement of the profile can be kept to a minimum. It would be beneficial, and in many cases, is absolutely necessary Carry out measurement without contact with the material web. Equipment, which must be mounted on the paper machine should be as light as possible and have a minimal footprint.

" Bekannte Meßvorrichtungen genügen den oben erwähnten Bedingungen nicht. Dies trifft auch für hoch entwickelte ,Meßeinrichtungen zu, die so teuer sind, daß es nicht wirtschaftlich ist, sie anzuschaffen. "Known measuring devices meet the above-mentioned conditions not. This also applies to highly developed measuring devices, which are so expensive that it is not economical to buy them.

Meßvorrichtungen der eingangs erwähnten Art sind nach ihrem Prinzip bekannt und werden in einigen der teuersten Meßvorrichtungen verwendet, die jedoch schwer sind und langsam arbeiten.Measuring devices of the type mentioned above are based on their principle known and used in some of the most expensive measuring devices, but they are heavy and slow to operate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsmeßvorrichtung zu schaffen,die die oben erwähnten Bedingungen erfüllt und die gleichzeitig so einfach aufgebaut ist, daß ihr Preis an-" nehmbar ist.The invention is therefore based on the object of a radiation measuring device to create which fulfills the above-mentioned conditions and which at the same time is so simply structured that its price increases " is acceptable.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Strahlungsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß nahe bei der MaterialbahnTo achieve the object is a radiation measuring device according to Invention characterized in that close to the web of material

Lichtleiterenden angeordnet sind, von denen das Licht über einen Lichtleiter zu dem Empfänger oder Sender gelangt. Vorzugsweise wird Infrarotlicht angewendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht dabei hauptsächlich auf Infrarotspektroskopie, wodurch die Messung ohne Kontakt mit dem Material entweder nach dem Prinzip derLight guide ends are arranged, from which the light reaches the receiver or transmitter via a light guide. Preferably infrared light is used. The device according to the invention is based mainly on infrared spectroscopy, whereby the Measurement without contact with the material either according to the principle of

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durchgehenden oder nach dem Prinzip der rückgestreuten Strahlung ausgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise leicht und arbeitet schnell.continuous or can be carried out according to the principle of backscattered radiation. The device according to the invention is shown in advantageously light and works quickly.

Schließlich können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung selektive Messungen durchgeführt werden, wodurch es möglich ist, beispielsweise den Wassergehalt, den Fasergehalt, den Kaolingehalt und die Beschichtung, beispielsweise die Plastikbeschichtung, der Papierbahn getrennt zu messen.Finally, with the device according to the invention, selective Measurements are made, which makes it possible, for example the water content, the fiber content, the kaolin content and the coating, for example the plastic coating, of the paper web to measure separately.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 3s zeigen:Embodiments of the invention will now be based on the enclosed Drawings described. 3s show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;1 shows a schematic representation of a device according to the invention;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und2 shows another embodiment of the device according to the invention; and

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. ,3 shows a third embodiment of the device according to the invention. ,

In Fig.1 zeigt die Papierbahn E im Schnitt, darunter als Lichtquelle der Strahlungskopf V und darüber der Empfängerkopf E.Diese |In Figure 1 shows the paper web E in section, including as a light source the radiation head V and above the receiver head E. This |

Ausführungsform betrifft eine Messung an der Papierbahn mit der ' Hilfe von Infrarotstrahlung. Der Strahlungskopf V und der Empfängerkopf E liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Papierbahn P und zwar dicht bei dieser. Beide werden mit großer Geschwindigkeit über die Papierbahn bewegt, wobei ihre gegenseitige Lage beibe-Embodiment relates to a measurement on the paper web with the ' Help of infrared radiation. The radiation head V and the receiver head E lie on opposite sides of the paper web P and close to this. Both are going at great speed moved across the paper web, with their mutual position remaining

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halten wird. Dies kann mit Hilfe einer einfachen Ausrüstung durchgeführt werden, weil die Meßköpfe außerordentlich leicht sind. Im einfachsten Fall besteht der als Sender dienende Strahlungskopf V aus dem Ende eines Lichtleiters, der Licht aus einer stationären Lichtquelle durch eine Linse auf die Papierbahn bringt. Auf der gegenüberliegenden Seite liegt in dem eigensten !FaIl das Ende eines Lichtleiters, der das durch die Papierbahn P hindurchtretende Licht zu einem stationären Infrarotdetektor führt. Die Lichtquelle und der Detektor können beide unter einem größeren Abstand an einer geschützten Stelle und in einer vollständig kontrollierbaren Einrichtung untergebracht sein. Die Regel- und Antriebsausrüstung für die Übertragerköpfe sind einfach, leicht und nicht teuer. Das ist sehr wichtig, wenn die Breite der Papierbahn sehr groß ist, beispielsweise bis zu 10 ra.will hold. This can be done with the help of simple equipment because the measuring heads are extremely light. In the simplest case there is the radiation head V serving as a transmitter from the end of a light guide that brings light from a stationary light source through a lens onto the paper web. On the opposite side lies in the most peculiar case the end a light guide that passes through the paper web P. Light leads to a stationary infrared detector. The light source and the detector can both be viewed at a greater distance a sheltered place and be housed in a fully controllable facility. The control and drive equipment for the pick-ups are simple, light and inexpensive. This is very important when the width of the paper web is very large, for example up to 10 ra.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Lichtleiter 1 sowohl in dem Strahlungskopf V als auch in dem Empfängerkopf E angeordnet.In the embodiment shown in FIG. 1, there are several Light guide 1 arranged both in the radiation head V and in the receiver head E.

* Die bewegte Lichtquelle ader das bewegte Lichtleiterende der Lichtquelle können, wie in Fig. 2 dargestellt ist, durch eine stationäre Lichtquelle ersetzt werden, die sich über die gesamteBreite der Papierbahn erstreckt. Auch der Smpfängerkopf E kann ortsfest angeordnet sein., wobei in diesem Fall, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, die Enden von Lichtleitern 1 nahe bei der Papierbahn über derengesamten Breite und beispielsweise unter Abständen von 2 cm * The moving light source or the moving light guide end of the light source can, as shown in Fig. 2, be replaced by a stationary light source which extends over the entire width of the paper web. The receiver head E can also be arranged in a stationary manner, in which case, as shown in FIG. 2, the ends of light guides 1 close to the paper web over its entire width and, for example, at intervals of 2 cm

sind
angeordnet/ Diese ortsfeste Einrichtung ist ebenfalls leicht undare
arranged / This stationary device is also light and

kann sehr dicht an der Papierbahn angebracht werden. Der Empfängercan be attached very close to the paper web. The recipient

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mit seinen Filtern kann unter einem größeren Abstand an einer geschützten Stelle untergebracht werden, wo er aus dem Weg ist.with its filters can be sheltered at a greater distance Place where he's out of the way.

Bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und 2 wird nach dem Prinzip der durchgehenden Strahlung gearbeitet. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. j5 eine Vorrichtung, die nach dem Prinzip des rückgestreuten Lichtes arbeitet. Die Lichtquelle und der Empfänger liegen beide auf der gleichen Seite der Papierbahn P. Der Empfänger besteht aus einem oder mehreren Enden eines Lichtleiters 1. Die Lichtleiter führen zu Filtern 2, hinter denen ein Detektor J5 angeordnet ist. Die Lichtquelle V ist eine Lampe, von der aus das Licht durch einen Lichtleiter 4 und eine Linse hindurchtritt und dann durch die Oberfläche der Papierbahn P in das Ende des Lichtfeiters 1 reflektiert wird, der die reflektierte Strahlung aufnimmt. Vor der Lampe V ist ein mechanischer oder elektrischer Unterbrecher für den Lichtweg vorgesehen. In Fig. 3 ist als Unterbrecher eine Scheibe 6 gezeigt, die durch einen Elektromotor 8 mittels eines Reibrades 7 angetrieben wird.In the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 2, the principle the continuous radiation worked. In contrast, Fig. J5 shows a device based on the principle of backscattered Light works. The light source and the receiver are both on the same side of the paper web P. The receiver consists of one or more ends of a light guide 1. The light guides lead to filters 2, behind which a detector J5 is arranged is. The light source V is a lamp from which the light passes through a light guide 4 and a lens and then through the surface of the paper web P into the end of the light guide 1 is reflected, which picks up the reflected radiation. In front of the lamp V is a mechanical or electrical breaker intended for the light path. In Fig. 3 is used as a breaker a disk 6 is shown which is driven by an electric motor 8 by means of a friction wheel 7.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform bewegen sich das Ende des Lichtleiters 4 zusammen mit seiner Linse 5 und das Ende des Lichtleiters 1 zusammen über die Papierbahn, wobei von jedem Punkt ein Augenblicks-Meßergebnis abgeleitet wird. Die anderen Teile der Vorrichtung sind an einer geeigneten Stelle weiter abseits von dem Meßpunkt angeordnet. Eine Lösung dieser Art, beider nur ein Bündel von Lichtleitern auf einer Seite der Papierbahn in Querrichtung entlang bewegt wird, ist besonders wenig kostenspielig. Die Zahl der benötigten Lichtleiter ist klein, der zu bewegendeIn the embodiment shown in Figure 3, the ends move of the light guide 4 together with its lens 5 and the end of the Light guide 1 together over the paper web, an instantaneous measurement result being derived from each point. The other parts of the Devices are arranged at a suitable location further away from the measuring point. A solution of this kind, only one of both Bundle of light guides is moved along one side of the paper web in the transverse direction, is particularly inexpensive. The number of light guides required is small, the one to be moved

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Kopf ist leicht, und es kann eine schnelle Bewegung erreicht werden,Head is light and rapid movement can be achieved,

Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung, die nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, bestellt darin, daß unterhalb der Papierbahn nahe bei dieser in Querrichtung unter Abständen von beispielsweise 2 cm Lichtleiterenden angeordnet sind, die bei einer Hochleistungs-Infrarotquelle enden, die im einfachsten Fall eine -Glühbirne mit hoher Leistung ist, vor der ein Filter die Infrarotstrahlung ausfiltert. An entsprechenden Punkten über der Papierfc bahn sind Lichtleiterenden angeordnet, wobei diese Lichtleiter als Bündel zu einem Empfänger geführt sind, wo jeder Lichtleiter seinerseits mit einem Detektor verbunden ist. Trotz der erheblichen Zahl von Sende- und Empfänger-Aufnahmeeneden ist diese Vorrichtung so leicht, daß eine einfache und wenig kostspielige Tragvorrichtung in der Lage ist, die Aufnahmeenden nahe bei der Papierbahn zu halten. Es gibt keine beweglichen Teile, und die Lage der Aufnahmeenden nahe bei äer Papierbahn ist ein Vorteil, weil wirklicher Luftspalt die Strahlung beeinflußt und zu einem Meßwert führt, der in der zweiten Potenz mit der Strahlung geht.A preferred embodiment of the invention that is not included in the Drawings shown, ordered in that underneath the paper web close to this in the transverse direction at intervals of, for example 2 cm light guide ends are arranged, which end at a high-performance infrared source, which in the simplest case is a -Bulb with high power, in front of which a filter filters out the infrared radiation. At corresponding points above the paper fc light guide ends are arranged, these light guides are led as a bundle to a receiver, where each light guide in turn connected to a detector. In spite of the significant number of transceiver receiving ends, this device is so easy that a simple and inexpensive support device is able to hold the receiving ends close to the paper web. There are no moving parts, and the location of the pickup ends close to the outer paper web is an advantage because there is a real air gap influences the radiation and leads to a measured value which is the second power of the radiation.

Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt,erfüllt die erfindungsgemäße Vorrichtung die eingangs erwähnten Bedingungen und ist daher für moderne Papiermaschinen mit großer Bahnbreite und hoher Arbeitsgeschwindigkeit geeignet.As can be seen from the preceding description, the The device according to the invention meets the conditions mentioned at the outset and is therefore suitable for modern paper machines with a large web width and high working speed.

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Claims

Dfpi. Ing.H. Kr-.ick Dipl. Phys. Vv. Switch S MSndt ^ n {5, tfoz «irfctr.21

insinööritoiraisto Datex Oy T # i.5380S86

Vanha TaIvitie 11, April 20, 1971

Helsinki, Pinnland Legal File M-I563

Claims

^ Iy radiation measuring device for measurements on material webs, ins-. special on paper webs that have a radiation transmitter and a Receiver for transmitted radiation on the opposite side of the material web or a receiver for reflected radiation Has radiation on the same side of the material web, characterized in that near both material webs light guide ends are arranged, from which the light reaches the receiver or transmitter via a light guide.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation from a high-power infrared source via a Optical fiber arrives at branch cables, the ends of which form a line close to the paper web that extends over the entire width extends the paper web, and in which the distance between the conductor ends is very close, for example 2 cm, and that at corresponding Points on the other side of the paper web ends of receiver light guides are arranged, the light guide as Bundles are routed to a recipient at a different location,

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where each light guide is in turn connected to a detector.

3. Device according to claim 2, characterized in that the Light source is an elongated light source that extends over the entire width of the paper web and is close to the pa- ' pier is located.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that near ^ at the paper web light guide ends are arranged in

Direction transverse to the paper web are reciprocable at high speed.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the ' Optical fiber ends in pairs either on different sides of the paper web opposite one another or on the same Side are arranged in an angular position for the reflection measurement, and that such a pair of light guides in a plane parallel

to which the paper web can be quickly moved back and forth *!

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