DE2343869B2 - Vorrichtung zur Messung einer Eigenschaft von folienartigem Material - Google Patents

Vorrichtung zur Messung einer Eigenschaft von folienartigem Material

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts von folienartigem Material wie z. B. des in einer Papiermaschine hergestellten Papiers werden Feuchtigkeitsmeßgeräte verwendet, die eine Infrarotstrahlungsquelle enthalten, welche Strahlen in zwei spektralen Bandbereichen emittiert. Strahlung in einem als Bezugswert verwendeten spektralen Bandbereich von 1,7 μπι trifft auf das Papier auf, wobei die durch das Papier durchgelassene Strahlung oder die an diesem reflektierte Strahlung jeweils eine Funktion bestimmter Parameter des Papiers sind. Bekanntlich ist Strahlung im spektralen Bandbereich von 1,7 μπι verhältnismäßig unempfindlich gegenüber dem Feuchtigkeitsgehalt von Papier. Die Strahlungsquelle emittiert jedoch außerdem Strahlung im spektralen Bandbereich um 1,94 μίτι, welche innerhalb des Absorptionsbands des im Papier enthaltenen Wassers, d.h. der Feuchtigkeit liegt. Daher ist die durchgelassene oder reflektierte Strahlung bei der Wellenlänge von 1,94 μιτι eine Funktion des Papiers und der in diesem enthaltenen Wassermenge.
Die Einzelheiten eines nach diesem Prinzip arbeitenden Feuchtigkeitsmeßgeräts sind in der US-Patentschrift 36 41 349 beschrieben.
Wenngleich mit bekannten Feuchligkeitsmeßgeräten das Wassergewicht von schwereren Papieren genau meßbar ist, hat es sich als nahezu unmöglich erwiesen, das Wassergewicht von Papieren geringen Gewichts wie z. B. Zellstoffgeweben im Produktionsvorgang selbst zu messen. Das einzige bekannte anwendbare
ίο Meßverfahren besteht darin, Proben zu entnehmen und diese im Labor zu messen. Dieses Verfahren gestattet daher keine genaue und unmittelbare Steuerung des Wassergewichts von Papier bei der Herstellung. Außerdem ist es mit bekannten Verfahren auch äußerst schwierig, schwere Papiersorten zu messen, da diese für die Strahlung nahezu undurchlässig sind.
Da der Ausstoß einer Papiermaschine durch die Trocknungskapazität beschränkt ist, kann es erwünscht sein, das Wassergewicht so niedrig wie möglich zu halten. Andererseits lassen sich jedoch einige Papiersorten am wirtschaftlichsten mit höchstem Wassergewicht herstellen.
Weitere Schwierigkeiten bei der Feuchtigkeitsmessung ergeben sich dadurch, daß die Meßwerte durch unterschiedliche Papiersorten und -gewichte beeinflußt werden. In der vorgenannten US-Patentschrift ist eine Lösung für dieses Problem vorgeschlagen. Weiterhin werden die Meßwerte durch die Beschaffenheit der Papierfaser beeinflußt. So können die Meßwerte beispielsweise durch die chemische und die mechanische Behandlung der Papierfasern beeinflußt werden.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei einer Vorrichtung der oben einleitend erwähnten Art zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes eines sich bewegenden folienartigen Materials einen von dem Material zu durchlaufenden Spalt zwischen den beiden mit reflektierenden Belägen überzogenen Führungsflächen zweier Meßköpfe und zwei zueinander in dem Spalt versetzt angeordnete, die beiden Führungsflächen oder eine davon durchsetzende Öffnungen vorzusehen, von denen die eine zu der Strahlungsquelle und die andere zu dem Detektor führt (DE-PS 22 21 993).
Durch die Erfindung soll eine verbesserte Vorrichtung zur Messung einer Eigenschaft eines folienartigen Materials wie z. B. der Feuchtigkeit von Papier geschaffen werden, die nicht nur hohe Empfindlichkeit gegenüber der gesuchten Eigenschaft des folienartigen Materials von niedrigem bis zu sehr hohen! Gewicht aufweist, sondern auch gegenüber unterschiedlichen Grundgewichten, Faserzusammensetzungen und -beschaffenheiten und Oberflächenbeschichtungen des Materials bei der Eigenschaftsmessung unempfindlich ist und sich in einfacher Weise eichen läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
F i g. 1 ist eine teilweise schaubildliche Ansicht einer Vorrichtung zur Messung des Wassergewichts von Papier.
F i g. 2 ist ein dem älteren Vorschlag gemäß DE-PS 22 21 993 entsprechender vereinfachter schematischer Aufrißquerschnitt entlang der Linie 2-2 von F i g. 1.
F i g. 3 ist eine Draufsicht entlang der Linie 3-3 von
Fig. 2.
Fig.4 zeigt schematisch eine gegenüber Fig.2 abgeänderte, durch die DE-PS 22 21 993 ebenfalls bereits vorgeschlagene Ausführungsform.
F i g. 5 und 6 sind graphische Darstellungen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise dieser Vorrichtungen.
F i g. 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform zur Erläuterung der Erfindung.
F i g. 8 und 9 zeigen schematisch ebenfalls der Erläuterung der Erfindung dienende Ausführungsformen.
In der vorgenannten US-Patentschrift ist beschrieben, in welcher Weise eine Eigenschaft von bahnenförmigem Papier, das in einer Papiermaschine hergestellt wird, vermittels eines Strahlungsdetektors und einer Strahlungsquelle, die auf einem Schlitten angeordnet sind, gemessen werden kann. Der Schlitten wird dabei quer, d. h. senkrecht zur Fortbewegungsrichtung der Papierbahn in der Maschine hin und her bewegt.
In F i g. 1 ist eine Abtastvorrichtung 10 dargestellt, die aus einem Gestell mit einem oberen Querträger 12 und einem unteren Querträger 13 besteht, welche auf beiden Seiten eines folienartigen Materials oder die Papierbahn 14 angeordnet sind. Das folienartige Material oder die Papierbahn 14 durchläuft die Abtastvorrichtung 10 in Richtung des Pfeils 16. Das Gestell 11 trägt einen oberen und einen unteren Meßkopf 17 bzw. 18, welche in Gestellängsrichtung quer zur Papierbahn 14 verfahrbar sind.
Die Papierbahn 14 durchläuft einen Spalt 19 zwischen Folien- oder Papierführungen 17a und 18a. Im unteren Meßkopf 18 befindet sich eine Strahlungsquelle, welche Strahlung emittiert, die auf die Papierbahn 14 fällt. Die Intensität dieser Strahlung wird nach Durchsetzen der Papierbahn 14 vermittels eines Strahlendetektors gemessen, der sich innerhalb des oberen Meßkopfs 17 befindet.
Diese Anordnung ist schematisch in Fig.2 dargestellt, welche eine ebene Folien- oder Papierführung 17a mit einer Öffnung 21, welche zu einem Detektor führt, und eine ebene Folien- oder Papierführung 18a mit einer Öffnung 22, die zu einer Strahlungsquelle führt, aufweist. Zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts oder Wassergewichts von Papier wird eine Infrarotstrahlungsquelle verwendet, die Strahlung in den spektralen Wellenlängenbereichen von 1,7 μηι und 1,92 μπι emittiert.
Wie bereits oben ausgeführt, ist die Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Papier bei diesen Wellenlängen bereits bekannt. Die Strahlungsquelle und der Detektor mit ihren entsprechenden öffnungen 21 und 22 sind in der dargestellten Weise in Richtung der zueinander parallel angeordneten ebenen Papier- oder Folienführungen 17a, 18a versetzt.
Die ebenen Oberflächen beider Führungen 17a und 18a sind mit einem reflektierenden Überzug versehen, welcher die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung reflektiert. So weist entsprechend F i g. 2 die Führung 18a einen reflektierenden Überzug 23, und entsprechend die Führung 17a einen reflektierenden Überzug 24 auf. Diese Überzüge sind vozugsweise sehr hart, weisen ein hohes Reflexionsvermögen auf und sind fein poliert. Damit lassen sich die Oberflächen leicht reinigen. Die Oberflächen der Führungen 17a und 18a können beispielsweise aus anodisiertem Aluminium bestehen. In vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine nicht spiegelnd reflektierende Oberfläche zu verwenden. So kann die reflektierende Oberfläche beispielsweise aus einer Spiegelfläche bestehen, die mit einer durchscheinenden Quarz- oder Keramikglasschicht überzogen ist Auch brauchen die beiden Oberflächen nicht unbedingt eben und parallel zueinander angeordnet zu sein. Vermittels der vorstehend angedeuteten Maßnahmen lassen sich die optischen Eigenschaften leicht nach Belieben abändern. Die Oberflächen können eine scheibenförmige oder auch vollkommen unregelmäßige Formgebung aufweisen. Ganz allgemein ist jede
ίο reflektierende Oberfläche geeignet, welche die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlung zu dem folienartigen Material oder dem Papier hin reflektiert.
Die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung erreicht den Detektor auf komplexen Strahlungswegen 26, die teilweise durch die gestrichelten Linien angedeutet sind. Die Strahlung fällt zunächst auf die Papierbahnd 14 auf, wobei sie teilweise durch die Papierbahn hindurchtritt und teilweise an dieser reflektiert wird. An den reflektierenden Überzügen 23 und 24 wird die Strahlung wieder zur Papierbahn 14 hin reflektiert, wobei die reflektierte Strahlung wiederum teilweise durch die Papierbahn hindurchtritt und teilweise an dieser reflektiert wird. Da die Papierbahn durchscheinend ist, wird außerdem innerhalb derselben ein Teil der Strahlung gestreut, wodurch die Anzahl der Strahlungswege vergrößert wird.
Die mittlere Anzahl von Strahlungsdurchgängen durch die Papierbahn zwischen Strahlungsquelle und Detektor läßt sich durch Veränderung der geometrisehen Anordnung der Vorrichtung beliebig einstellen. Auf diese Weise kann auch jede beliebige Papierdicke vorgtäuscht werden.
Es wurde gefunden, daß die Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit bis zu einem bestimmten Papier- oder Grundgewicht zunimmt und oberhalb dieses kritischen Werts im wesentlichen konstant bleibt. Um daher die Vorrichtung unempfindlich gegenüber dem Grundgewicht zu machen, wird ein Papiergewicht vorgetäuscht, das über dem kritischen Wert liegt.
In F i g. 5 ist der Zusammenhang zwischen Wassergewicht und Infrarot-Strahlungsverhältnis graphisch dargestellt. Die ausgezogene Kurve zeigt die verhältnismäßig große Empfindlichkeit, welche vermittels der beschriebenen Meßvorrichtung erzielbar ist, bei weleher die mit den reflektierenden Oberflächen 23, 24 versehenen Oberflächen mit versetzt zueinander angeordneter Strahlungsquelle und Detektor versehen sind und die Strahlung auf vielen willkürlichen Strahlungswegen die Papierbahn 14 mehrfach durchsetzt, wodurch die in Fig. 5 dargestellte höhere Empfindlichkeit erzielt wird. Der größere Neigungswinkel der ausgezogenen Kurve im Vergleich zu dem der gestrichelten Kurve zeigt die erheblich gesteigerte Empfindlichkeit. Die gestrichelte Kurve von Fig.5 entspricht einer Meßkennlinie für bekannte Meßvorrichtungen, mit denen sich nur verhältnismäßig große Schwankungen des Wassergewichts ermitteln lassen. Die gestrichelte Kurve, welche einer verhältnismäßig niedrigen Empfindlichkeit entspricht, wird mit bekannten Feuchtigkeitsmeßvorrichtungen für dünnes, folienartiges Material wie z. B. Zellstoffgewebe erhalten, da die von der Strahlungsquelle ausgerichteten Detektor das folienartige Material nur ein einziges Mal durchsetzt. Da keine Versetzungen zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor vorhanden ist, wird die Strahlung nicht genügend geschwächt oder durch das folienartige Material beeinflußt.
Das mit dem Detektor ermittelte Verhältnis für die
Anzeige des Wassergewichts wird natürlich geeicht und zu dem tatsächlichen Wassergewicht des Materials in Beziehung gesetzt. Die entsprechenden Standardisierungs- und Eichvorgänge sind in der vorgenannten US-Patentschrift im einzelnen erläutert. Die Eichung wird dabei vermittels Filtern, welche jeweils einem bekannten Wassergehalt entsprechen, periodisch auf den letzten Stand gebracht.
Das bei der beschriebenen Vorrichtung angewandte Meßverfahren eliminiert nicht nur die Schwierigkeiten, die sich aus der Dicke des folienartigen Materials ergeben, sondern macht die Meßvorrichtung auch unempfindlich gegenüber anderen Parametern des folienartigen Materials wie z. B. dem Grundgewicht, der Faserbeschaffenheit oder Fasergröße (wie z. B. Unterschieden zwischen Hartholz- und Weichholsfasern). Das ist insbesondere aus Fig.6 ersichtlich, in welcher die ausgezogene Kurve wiederum die Kennlinie der Vorrichtung, nämlich das Verhältnis der in den Wellenlängenbereichen von 1,7 und 1,94 μΐη aufgefangenen Strahlung in Abhängigkeit von dem Wassergewicht darstellt. Die gestrichelten Kurven entsprechen Kennlinien, die vermittels sonst üblicher Vorrichtungen erhalten wurden, wobei entweder das Grundgewicht des Papiers oder die Faserbeschaffenheit einen Parameter darstellt, der zur Vermeidung falscher Ergebnisse berücksichtigt werden muß. Die beschriebene Meßvorrichtung eignet sich auch zur Messung dickerer, folienartiger Materialien, bei denen seither bei der Messung des Feuchtigkeitsgehalts das Grundgewichl als Parameter in die Messungen einging. Bei der Meßvorrichtung stellt das Grundgewicht keinen in die Messung eingehenden Parameter in die Messungen einging. Bei der Meßvorrichtung stellt das Grundgewicht keinen in die Messung eingehenden Paramter in die Messungen einging. Bei der Meßvorrichtung stellt das Grundgewicht keinen in die Messung eingehenden Parameter dar. Das gleiche gilt für die Faserbeschaffenheit. Die Messung ist daher davon unabhängig, ob die Pumpe chemisch oder mechanisch aufgeschlossen worden ist und aus Hartholz oder Weichholz hergestellt worden ist. Bei bekannten Vorrichtungen beeinflussen im Gegensatz dazu diese Parameter die Meßergebnisse. Mit der in Fig.2 dargestellten Anordnung wurde gefunden, daß sowohl die Größe der Versetzung zwischen Strahlungsquelle und Detektor als auch die Breite des Spalts 19 zwischen den Folien- oder Papierführungen einen verhältnismäßig geringen Einfluß haben, vorausgesetzt, der kritische Wert in bezug auf das tatsächliche Papiergewicht ist überschritten. Für die meisten Papiersorten beträgt die Versetzung vorzugsweise 5,08 cm, und die Breite des Spalts 1,27 cm.
In F i g. 4 ist eine weitere Meßvorrichtung dargestellt, bei welcher die mit S bezeichnete Strahlungsquelle und der mit D bezeichnete Detektor mit ihren zugehörigen öffnungen 28 bzw. 29 in der gleichen Folien- oder Papierführung 30 angeordnet sind. Im Gegensatz zu Fig.2 befinden sich daher die Öffnungen auf der gleichen Seite des folienartigen Materials oder der Papierbahn 14. Die Versetzung zwischen Strahlungsquelle und Detektor ist jedoch nach wie vor vorhanden. Wenn wie dargestellt eine reflektierende Papierführung 31 mit einer reflektierenden Fläche 32 vorgesehen ist, ergeben sich Strahlungswege 33 in beiden Richtungen durch die Papierbahn 14, so daß in gleicher Weise wie anhand Fig.2 erläutert eine Streuung und Absorption innerhalb der Papierbahn erfolgt. In einigen Anwendungsfällcn und insbesondere bei der Messung sehr schwerer Papiere kann die reflektierende Fläche auf der Führung 30 angeordnet wird. Ein sich dann ergebener Strahlungsweg 34 ist in gestrichelten Linien dargestellt, wobei zur Anzeige der gemessenen Eigenschaften der Papierbahn 14 in diesem Falle nicht die Durchlässigkeit derselben, sondern nur das Reflexionsvermögen verwendet wird. Bekanntlich läßt sich eine Eigenschaft entsprechend dem Beer'schen Gesetz vermittels durchfallender Strahlung oder auch anhand der reflektierenden Strahlung messen.
Allen beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß an einem folienartigen Material oder einer Papierbahn 14 bei Durchtritt oder durch Reflexion geschwächte Strahlung reflektiert und zum mehrfachen Auftreffen auf das folienartige Material gebracht wird.
Die beschriebene Vorrichtung ist außerdem zur Messung von anderen Masseeigenschaften von folienartigem Material wie z. B. der chemischen Zusammensetzung desselben geeignet.
Wie bereits erwähnt, kann in einigen Anwendungsfällen eine nicht spiegelnd reflektierende Oberfläche der Folien- oder Papierführungen 17a und 18a zu einer größeren Anzahl willkürlicher Strahlungswege führen, so daß sich eine noch höhere Empfindlichkeit ergibt.
Wie insbesondere in F i g. 7 dargestellt, können die beiden Folien- oder Papierführungen 17a und 18a mit den versetzt zueinander angeordneten öffnungen 21 und 22, welche jeweils in Verbindung mit einer Strahlungsquelle bzw. einem Detektor stehen, beide jeweils mit einer Folie 51 bzw. 52 aus einem durchscheinenden Material versehen sein, die fest mit den Papierführungen verbunden ist. Die Folien 51 und 52 bestehen vorzugsweise aus einem durchscheinenden, quarzartigen oder quarzhaltigen Werkstoff. Dieses Material hat sehr wirkungsvolle Zerstreuungseigenschaften. Die Folien 51 und 52 können außerdem mit einer reflektierenden Rückseitenbeschichtung 53,54 aus Aluminium versehen sein, durch welche die Reflexionsempfindlichkeit an sämtlichen Stellen der Folie mit
Ausnahme im Bereich der öffnungen 21 und 22 gesteigert wird. Die von der öffnung 22 ausgehende Strahlung wird daher an der Quarzschicht 22 gestreut, wobei eine Vielzahl von Strahlungswegen entstehen, und die Strahlung nach ihrem Durchgang durch die Papierbahn 14 (welche aufgrund ihrer durchscheinenden Eigenschaft ebenfalls als zerstreuendes Medium wirkt) reflektiert und an der streuenden Folie 51 mit der an dieser befindlichen reflektierenden Rückseitenbeschichtung 53 noch stärker zerstreut wird.
Die in F i g. 7 dargestellte Ausführungsform ist insbesondere zur Messung leichter Papiere von z. B. 4,8—9,7 g/cm2 geeignet. Die Versetzung zwischen Strahlungsquelle und Detektor beträgt angenähert 5 cm.
Die in den F i g. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiele eignen sich daher mehr zur Messung von schwerem Papier von z. B. 488 g/cm2. Bei diesen AusfUhrungsformen sind die Öffnungen 21 und 22 nicht versetzt, sondern zueinander ausgerichtet angeordnet.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 sind außerdem in die zu der Strahlungsquelle und zum Detektor führenden öffnungen Quarzfenster oder -platten 54a und 55 eingesetzt. Mit dieser Anordnung wird eine hohe Empfindlichkeit für Feuchtigkeitsmessungen an schweren Papierbahnen 14 erhalten, obwohl diese die Strahlung wesentlich stärker streuen als leichtes Papier, was darauf zurückzuführen ist, daß die zur Streuung dienenden Quarzfenster oder -platten 54a und 55
aufgrund ihres Streuvermögens Lmpfindlichkeitsänderungen bei der Feuchtigkeistmessung gering halten. Da außerdem Strahlungsquelle und Detektor zueinander ausgerichtet sind, gelangt im Vergleich zu Fig. 7 ein wesentlich höherer Anteil der von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahlung zum Detektor. Vermittels der bei der Anordnung nach F i g. 9 zusätzlich angeordneten reflektierenden Schichten wird die Leistungsfähigkeit noch weiter gesteigert.
Bei den Ausfiihrungsformen der Fig. 7, 8 und 9 sind streuende Fenster oder Medien sowohl vor der Strahlungsquelle als auch vor dem Detektor angeordnet. Bei symmetrischer Anordnung mit streuenden Elementen sowohl vor der Strahlungsquelle als auch vor dem Detektor weist die Vorrichtung eine Symmetrie auf, die den Vorteil hat, die Empfindlichkeil der Meßvorrichtung gegenüber einem Flattern der Papierbahn 14 zu verringern.
Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades sollten die streuenden Fenster oder Platten außerdem möglichst dicht an dem folienartigen Material oder der Papierbahn angeordnet sein, damit die Strahlung nicht zur Seite austreten kann, sondern auf vielen willkürlichen Wegen durch das Material hindurchtritt.
Ein weiterer Vorteil der in den F i g. 7—9 dargestellten Ausfiihrungsformen und insbesondere der von F i g. 8 besteht darin, daß zur Standardisierung, d. h. wenn die Eichung der Meßvorrichtung jeweils auf dem neuesten Stand gehalten werden soll, kein Standard für trockenes Papier erforderlich ist. Mit anderen Worten, die Papierbahn 14 wird lediglich aus dem Spalt herausgenommen und so die Standardisierungsmessung vorgenommen, da die streuenden Fenster selbst als »Trockenstandard« dienen. Diese Ausführungsformen weisen außerdem eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Oberflächenbeschichtungen auf, da genau wie im Falle schweren Papiers das zusätzliche Streuungsvermögen der Oberflächenbeschichtung aufgrund der streuenden Fenster aufgehoben wird und damit ohne Einfluß bleibt. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung können sehr leistungsfähige optische Strahlungsquellen verwendet werden. Die Strahlung braucht lediglich bis zum streuenden Fenster zu reichen, wohingegen bei bekannten Anordnungen der optische Wirkungsgrad dadurch beschränkt ist, daß ein präzise ausgebildeter Strahlengang erforderlich ist.
Einige Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich theoretisch erklären, indem ein Blatt Papier in hoher Vergrößerung als Heuhaufen betrachtet wird. Das Papier besteht aus Faserschichten, an denen das durchtretende Licht willkürlich reflektiert wird. Dieses Papiermodell wird durch die streuenden Fenster oder Folien vorweggenommen, indem die zwischen den Fenstern befindliche Strahlung willkürlich hin und zurück reflektiert wird.
Zwei streuende Platten oder Folien bilden somit eine Probe oder optische Zelle, welche die gleichen optischen Eigenschaften wie trockenes Papier aufweist. Wenn die durchscheinenden Sireuplatten in einem geeigneten gegenseitigen Abstand angeordnet werden
ίο und außerdem (in einigen Fällen) Strahlungsquelle und Detektor versetzt zueinander angeordnet werden, weist diese Probenzelle die Eigenschaften von schwerem, trockenem Papier auf.
Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gegenüber dem Grundgewicht, der Faserbeschaffenheit, Überzügen und Zusätzen verringert. Mit anderen Worten, da die Probenzelle gleiche Meßwerte wie verhältnismäßig schweres Papier erbringt, bewirkt das Einführen von verhältnismäßig dünnem, nassem Papier keine nennenswerte Änderung der effektiven Dicke der Gesamtanordnung aus der eingeführten Probe und der vorgetäuschten Papierdicke. Somit wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zur Messung des Wassergewichts dienende Strahlung nur durch die Änderung des Wassergewichts beeinflußt, nicht jedoch oder nur ganz wenig durch das Grundgewicht. Da ein dickeres Papier vorgetäuscht wird, ist die Empfindlichkeit bei der Messung des Wassergehalts von leichten Papieren wesentlich höher und erreicht Werte, die seither nur bei der Messung von schwerem Papier erreichbar waren.
Da sich die mittlere optische Weglänge der vorgetäuschten, scheinbaren Papierdicke in der Probenzelle durch den Abstand der durchscheinenden Streuplatten und der Versetzung zwischen Strahlungsquelle und Detektor bestimmen läßt, läßt sich die optisch Zelle beliebig anpassen, um optimale Meßergebnisse für jede gewünschte Sorte und jeden Bereich von Papier zu erhalten. Durch die Anpassung wird insbesondere eine vorgetäuschte Papierdicke erhalten, die wesentlich größer ist als die tatsächliche Papierdicke der Probe.
Im Falle sehr schwerer Papiere kann es ggf. nicht möglich sein, die oben beschriebene Unempfindlichkeit gegenüber dem Grundgewicht zu erhalten, da der optische Wirkungsgrad oder die Linearität erhalten bleiben muß. Daher lassen sich verhältnismäßig sehr schwere Papierdicken nicht vortäuschen.
Anstelle beider Streufenster oder Streufolien kann auch nur eines derselben durch eine schweres Papier
so ersetzt werden, das seinerseits streuende Eigenschaften aufweist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
809 628/230

Claims (4)

1 Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Messen einer bestimmten Eigenschaft einer bewegten Materialbahn mit einem von einander gegenüberliegenden Oberflächen gebildeten Führungsspalt für die Materialbahn, mit einer optischen Strahlungsquelle zur Beaufschlagung der Materialbahn durch eine erste Öffnung in einer der Oberflächen mit Strahlung einer für die Eigenschaft spezifischen sowie einer für die Eigenschaft unspezifischen Wellenlänge, mit einem hinter einer zweiten Öffnung in einer der Oberflächen angeordneten Strahlungsdetektor zum Empfang der von der Maerialbahn ausgehenden Strahlung, mit einem eine direkte Beaufschlagung des Strahlungsdetektors verhindernden streuenden Material im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor und mit einer Einrichtung zur Ermittlung der gesuchten Eigenschaft aus den vom Strahlungsdetektor erzeugten, die Strahlungsintensitäten bei der spezifischen und der unspezifischen Wellenlänge repräsentierenden elektrischen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öffnungen (21, 22) von dem streuenden Material (51, 52; 54a, 55) gegen den Führungsspalt (19) abgedeckt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Offnungen (21, 22) in den gegenüberliegenden Oberflächen (17a, Ma) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das streuende Material aus Folien (51, 52) besteht, die außerhalb des Bereichs der Öffnungen (21, 22) eine reflektierend ausgebildete und an den Oberflächen (17a, 18a,) anliegende Rückseite (53,54) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öffnungen (21, 22) in den gegenüberliegenden Oberflächen (17a, 18a^ miteinander fluchtend angeordnet sind und daß die Größe des zerstreuenden Materials (54a, 55) genau der Größe der Öffnungen entspricht.
DE732343869A 1972-09-05 1973-08-31 Vorrichtung zur Messung einer Eigenschaft von foUenartigem Material Expired DE2343869C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2343869A1 DE2343869A1 (de) 1974-03-28
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JP (1) JPS5749854B2 (de)
CA (1) CA958915A (de)
CH (1) CH570618A5 (de)
DE (1) DE2343869C3 (de)
FI (1) FI56903C (de)
GB (1) GB1420854A (de)
NO (1) NO146517C (de)
SE (1) SE388485B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0017461A1 (de) * 1979-04-09 1980-10-15 Infrared Engineering Limited Apparat zur Bestimmung der Dicke, des Feuchtigkeitsgehaltes oder anderer Parameter eines Films oder eines Überzugs

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2295419A1 (fr) * 1974-12-21 1976-07-16 Kyoto Daiichi Kagaku Kk Dispositif de mesure de reflectance et structure de papier de test composite faisant l'objet d'une telle mesure
US4027161A (en) * 1976-04-05 1977-05-31 Industrial Nucleonics Corporation Minimizing wave interference effects on the measurement of thin films having specular surfaces using infrared radiation
US4052615A (en) * 1976-07-30 1977-10-04 Industrial Nucleonics Corporation Spherical cavity method and apparatus for measuring a sheet material property using infrared radiation
US4306151A (en) * 1978-02-03 1981-12-15 Measurex Corporation Method of measuring the amount of substance associated with a material in the presence of a contaminant
US4224513A (en) * 1978-04-06 1980-09-23 Measurex Corporation Apparatus for the on-line measurement of the opacity of a paper sheet
US4323311A (en) * 1979-05-11 1982-04-06 Sira Institute Limited Apparatus and method for detecting holes in sheet material
US4319847A (en) * 1979-12-05 1982-03-16 Measurex Corporation Apparatus to measure select properties of a moving sheet with improved standardization means
US4277177A (en) * 1979-12-05 1981-07-07 Measurex Corporation Apparatus to measure select properties of a moving sheet
JPS6042359Y2 (ja) * 1980-07-04 1985-12-26 横河電機株式会社 赤外線分析装置
US4406545A (en) * 1981-05-07 1983-09-27 Western Electric Company, Inc. Methods of and apparatus for measuring surface areas
JPS57186156A (en) * 1981-05-13 1982-11-16 Yokogawa Hokushin Electric Corp Characteristic measuring device for sheet of body
JPS5838036A (ja) * 1981-08-29 1983-03-05 Fujitsu Ltd レベル検出方式
JPS5842657U (ja) * 1981-09-12 1983-03-22 加茂　栄一 製紙における光学式坪量検出装置
DE3370181D1 (en) * 1982-05-17 1987-04-16 Measurex Corp Gauge for measuring a sheet of material
GB2127541B (en) * 1982-09-27 1986-08-20 Imp Group Plc Monitoring sheet material
US4577104A (en) * 1984-01-20 1986-03-18 Accuray Corporation Measuring the percentage or fractional moisture content of paper having a variable infrared radiation scattering characteristic and containing a variable amount of a broadband infrared radiation absorber
US4769544A (en) * 1984-06-01 1988-09-06 Measurex Corporation System and process for measuring fiberglass
US4766315A (en) * 1986-07-14 1988-08-23 Accuray Corporation Apparatus and process for measuring physical parameters of sheet material
US4733078A (en) * 1986-08-25 1988-03-22 Accuray Corporation Measurement of moisture-stratified sheet material
US4928013A (en) * 1987-02-17 1990-05-22 Measurex Corporation Temperature insensitive moisture sensor
US4823008A (en) * 1987-11-05 1989-04-18 Process Automation Business, Inc. Apparatus and methods employing infrared absorption means to measure the moisture content of heavy grades of paper
US4957770A (en) * 1989-01-27 1990-09-18 Measurex Corporation Coating weight measuring and control apparatus and method
US5049216A (en) * 1989-05-31 1991-09-17 Measurex Corporation Warp control apparatus and method for sheet material
US5166747A (en) * 1990-06-01 1992-11-24 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for analyzing the composition of formation fluids
US5124552A (en) * 1991-01-28 1992-06-23 Measurex Corporation Sensor and method for measuring web moisture with optimal temperature insensitivity over a wide basis weight range
US5338361A (en) * 1991-11-04 1994-08-16 Measurex Corporation Multiple coat measurement and control apparatus and method
US5276327A (en) * 1991-12-09 1994-01-04 Measurex Corporation Sensor and method for mesaurement of select components of a material
DE69232697T2 (de) * 1991-12-09 2003-02-06 Measurex Corp., Cupertino Sensor und methode zur messung ausgewählter bestandteile eines materials
US5250811A (en) * 1991-12-20 1993-10-05 Eastman Kodak Company Method for determining compositional information of a multilayer web
US5821536A (en) * 1995-06-07 1998-10-13 Pettit; John W. Solid state infrared gauge
FI110638B (fi) * 1998-10-06 2003-02-28 Metso Paper Automation Oy Menetelmä ja laite liikkuvalla alustalla olevan silikonipäällysteen määrän mittaamiseksi
US6253604B1 (en) * 2000-01-19 2001-07-03 Impact Systems, Inc. Scanner with interior gauging head and combined dust and drive belt
EP1271130A1 (de) * 2001-06-20 2003-01-02 Voith Paper Patent GmbH Scanner
US6960769B2 (en) * 2002-10-03 2005-11-01 Abb Inc. Infrared measuring apparatus and method for on-line application in manufacturing processes
US8345254B2 (en) * 2004-02-13 2013-01-01 David Prystupa Multiple pass imaging spectroscopy
JP5614633B2 (ja) * 2010-07-29 2014-10-29 国立大学法人九州工業大学 回転工具と被加工物間の間隙長さ測定方法及びシステム
US8314388B2 (en) * 2010-12-20 2012-11-20 Honeywell Asca Inc. Single-sided infrared sensor for thickness or weight measurement of products containing a reflective layer
US8975586B2 (en) * 2011-06-06 2015-03-10 Honeywell Asca Inc. Diffusing measurement window for near and mid IR multichannel sensor
US20130148107A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Honeywell Asca Inc. Multi-source sensor for online characterization of web products and related system and method
FR2986519B1 (fr) 2012-02-07 2014-08-29 Solystic Machine de tri d'objets plats sur chant de niveau sonore reduit
DE102015102997A1 (de) 2015-03-02 2016-09-08 BST ProControl GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Messen von im Wesentlichen in zwei Dimensionen ausgedehntem Messgut
US9927366B2 (en) 2015-03-24 2018-03-27 Honeywell Limited Spectroscopic sensor for thickness or weight measurement of thin plastic films
FI130248B (en) 2019-09-23 2023-05-08 Valmet Automation Oy Measuring device and method for a paper web

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1848874A (en) * 1929-09-25 1932-03-08 fitz gerald
US2474828A (en) * 1946-05-16 1949-07-05 John R Connelly Optical method and apparatus for measuring the accuracy of firearms
US3080789A (en) * 1960-07-01 1963-03-12 Technicon Instr Flow cells
US3414354A (en) * 1964-10-28 1968-12-03 Perkin Elmer Corp Raman spectrometers
US3319071A (en) * 1964-11-27 1967-05-09 Gen Motors Corp Infrared gas analysis absorption chamber having a highly reflective specular internal surface
US3518001A (en) * 1965-03-01 1970-06-30 Beckman Instruments Inc Radiant energy analyzer
US3281597A (en) * 1965-09-23 1966-10-25 Greenberg Melvin Infrared device for measuring steam quality
US3524066A (en) * 1966-08-22 1970-08-11 Monsanto Co Fluid measurement system having sample chamber with opposed reflecting members for causing multiple reflections
FR1509107A (fr) * 1966-11-29 1968-01-12 Optique Soc Gen Procédé et appareil de détection des défauts d'une matière transparente
US3551678A (en) * 1967-02-13 1970-12-29 Sybron Corp Paper parameter measurement using infrared radiation
US3478210A (en) * 1967-08-23 1969-11-11 Gen Electric Extended range infrared moisture gage standards
US3641349A (en) * 1969-09-29 1972-02-08 Measurex Corp Method for measuring the amount of substance associated with a base material
GB1325753A (en) * 1969-11-06 1973-08-08 Baxter Laboratories Inc Testing radiation absorption characteristics
US3594087A (en) * 1969-11-06 1971-07-20 Baxter Laboratories Inc Optical densitometer with retroreflective means
US3675019A (en) * 1971-03-19 1972-07-04 Measurex Corp Apparatus for measuring the amount of a substance that is associated with a base material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0017461A1 (de) * 1979-04-09 1980-10-15 Infrared Engineering Limited Apparat zur Bestimmung der Dicke, des Feuchtigkeitsgehaltes oder anderer Parameter eines Films oder eines Überzugs

Also Published As

Publication number Publication date
FI56903B (fi) 1979-12-31
DE2343869C3 (de) 1979-03-08
JPS5749854B2 (de) 1982-10-25
NO146517B (no) 1982-07-05
US3793524A (en) 1974-02-19
NO146517C (no) 1982-10-13
SE388485B (sv) 1976-10-04
JPS4966194A (de) 1974-06-26
GB1420854A (en) 1976-01-14
CA958915A (en) 1974-12-10
FI56903C (fi) 1980-04-10
DE2343869A1 (de) 1974-03-28
CH570618A5 (de) 1975-12-15

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