DE868977C

DE868977C - Verfahren zur objektiven Messung der Wolkigkeit von flaechenhaften Stoffen, wie Papieren, Folien, Filmen u. dgl.

Info

Publication number: DE868977C
Application number: DEB17714A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Brecht; Adam Dr Rer Nat Wesp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-11-17
Filing date: 1951-11-17
Publication date: 1953-03-02

Description

Verfahren zur objektiven Messung der Wolkigkeit von flächenhaften Stoffen, wie Papieren, Folien, Filmen u. dgl.
Versteht man unter der Durchsichtigkeit oder Transparenz von Stoffen das Verhältnis des durch den Stoff hindurchgehenden Lichtes zum auftreffenden Licht, so interessiert in vielen Fällen nicht nur die mittlere Transparenz, sondern vor allem die Schwankung, die die Transparenz innerhalb eines gewissen Flächenstückes des Stoffes aufweist. Diese Schwankung der Transparenz, die man mit »Wolkigkeit« zu bezeichnen pflegt, ist oft geradezu ein entschetdendes Merkmal für die Zweckgüte eines solchen Erzeugnisses. So wird z. B. in der Papierfabrikation die Qualität einer Papiersorte häufig nach der Wolkigkeit eingestuft, in dem Sinne, daß einem Papier mit möglichst geringer Wolkigkeit der Vorzug gegeben wird. Ist man dabei bis. jetzt noch durchweg auf die visuelle Wahrnehmung und die praktische Erfahrung des Beobachters angewiesen, so hat es bei der Bedeutung der Sache nicht an Bestrebungen gefehlt, zu meßtechnischen Verfahren zu gelangen.
Es wurde z. B. so vorgegangen, daß man auf das Prüfstück einen Lichtstrahl warf, der nach Durchdringung der Probe mit einer Photozelle gemessen wurde, wobei man die Messung für verschiedene Teile der Fläche wiederholte. Die Schwankungen der abgelesenen Werte bildeten das Maß für die Wolkigkeit, ein besonders hinsichtlich der Auswertung überaus umständliches Verfahren, bei dem aber auch das Meßprinzip selbst einen hohen Zeitaufwand bedingte. Ein besserer Weg wurde beschritten, als man der Lichtquelle eine Relativbewegung gegenüber dem in Ruhe befindlichen oder ebenfalls laufend bewegten Prüfstück erteilte und die Schwankungen des durch das Prüfstück tretenden Lichtes mittels lichtelektrischer Zelle in ein elektrisches Frequenzgemisch umformte. Hier wird das gesamte Frequenzgemisch summarisch als Wolkigkeitszahl gewertet. Man erhält somit eine einzige, die Wolkigkeit des Prüfstückes kennzeichnende Zahl. Die Wolkigkeit ist jedoch eine äußerst komplexe Eigenschaft und tatsächlich hat sich ergeben, daß sich durch Festlegung einer einzigen Meßzahl kein Kriterium schaffen läßt, das mit der visuellen Beurteilung genügend übereinstimmt.
Wie eingehende Untersuchungen gezeigt haben, wird das Ziel erst erreicht, wenn man sowohl den Abstand als auch die Intensität der Wolken zur Aufzeigung bringt. Eine einzige, diese beiden Größen in sich einschließende Zahl der Wolkigkeit kann sich nämlich zurückführen auf eine große Zahl verhältnismäßig undichter, aber eng nebeneinanderliegender Wolken und ebenso auf relativ weit verteilte, einzelne, recht intensive Wolken. Beide Stoffe liefern unter Umständen die gleiche Meßzahl, bieten sich aber dem Auge des Beobachters in ganz verschiedener Form der Wolki.gkeitdar. Mit einer Aufzeigung, die sowohl über den Abstand als auch die Intensität der Wolken Auskunft gibt, wird diese Unklarheit beseitigt.
Demgemäß ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Meßverfahren, bei dem durch Relativbewegung (Rotation, Translation, Pendelung) der Stoffprobe gegenüber einem aus Lichtstrahl und lichtelektrischer Zelle bestehenden Abtastsystem ein der Wolkigkeit entsprechendes elektrisches Frequenzgemisch erzeugt wird, aus dem jedoch zum Unterschied von dem bereits Bekannten durch selektive Filterung sowohl der Abstand als auch die Intensität der Wolken ermittelt wird.
Falls erforderlich, können für einige in der Wolkigkeit typisch verschiedene Papiere die nach dem neuen Verfahren ermittelten Meßergebnisse nachgereicht werden An Hand von Beispielen sollen die Durchführungsmöglichkeiten für das neue Verfahren erläutert werden.
Beispiel I Durch eine rotierende Fläche, z. B. aus Papier, sei es in Form einer Scheibe oder eines Zylinders, wird ein auf einen Punkt der Fläche konzentrierter Lichtstrahl geschickt, der dann eine lichtelektrische Zelle trifft, die die durchgehenden Lichtimpulse in ein elektrisches Frequenzgemisch verwandelt. Der Mittelwert des Gemisches wird' durch ein Drehspulinstrument gemessen iund als Maß für die Transparenz gewertet. Der Wechselstromanteil wird z. B. über einen Kondensator abgetrennt und durch einen Resonanzkreis- (Bandfilter) bestimmter Frequenz geschickt. Hierdurch wird der Resonanzkreis je nach dem Anteil der aDetreffenden Frequenz im Frequenz gemisch angestoßen, so daß man die auftretende Resonanzspannung bzw. den Resonanzstrom als Maß für die Intensität dieser Schwingung benutzen kann. Durch Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe kann man alle benachharten Frequenzen (alsonicht nur die Oberwellen) ermitteln und gewinnt so ein Maß für die Ausdehnung und Form der Wolken, da aus der eingestellten Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe und der festen Frequenz ,des Resonanzkreises der Wolkenabstand unmittelbar gegeben ist. Praktisch vollzieht sich der Meßvorgang daher äußerst einfach: Für verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten der Scheibe ist der jeweils angezeigte Meßwert (Spannung oder Strom des Resonanzkreises) abzulesen, worauf man die zusammengehörigen Wertepaare zu einem Wolkenabstands-Wolkenintensitäts-Diagramm zusammensetzt. Statt Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit bei fester Resonanzfrequenz des Filters kann auch die Resonanzfrequenz des Filters bei konstanter Bewegungsgeschwindigkeit verändert werden.
Man kann die Selektion auch so vornehmen, daß die Abtastung bei gleichbleibender Geschwindigkeit durch Anwendung von Wechsellicht konstanter, jedoch verschieden einstellbarer Frequenz erfolgt.
Beispiel 2.
An Stelle der gleichbleibenden Helligkeit der Lichtquelle kann man etwa durch Vorsetzen einer rotierenden Lochscheibe vor die Lichtquelle ein periodisch wechselndes Licht konstanter, hoher Frequenz durch den Stoff hindurchtreten lassen, so daß die Wolkigkeit des Stoffes als Modulation dieses Lichtes (Trägerlicht) auftritt. Auf diese Weise kann man statt der Gleichspannungsverstärkung zur Wechselspannungsverstärkung übergehen.
Beispiel 3 Bei Anwendung von zwei Abtastsystemen, deren Lichtstrahlen in geringem Abstand hintereinander auf den mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegten Stoff gerichtet sind, können ,die Abstands und Intensitätswerte erhalten werden, wenn man den Abstand der beiden Systeme verändert. Entspricht nämlich dieser Abstand dem jeweiligen halben Wolkenabstand, so trifft auf die Zellen ein dem Unterschied zwischen Maximum und Minimum der Wolken entsprechender Lichtstrom, so daß die Differenz der Photoströme;direkt ein Maß für die Intensität ist. Die Selektion wird also nicht durch einen Filter vorgenommen, sondern ergibt sich durch Abstandsvariation der beiden Systeme.
Beispiel 4 Koppelt man die veränderliche Einstellung bei den einzelnen beschriebenen Verfahren (Bewegungsgeschwindigkeit der Fläche, Resonanzfrequenz des Filters, Frequenz des Wechsellichtes, Abstand der beiden Zellen) mit der entsprechenden Anzeige durch einen Koordinatenschreiber, so kann man eine automatische Aufzeichnung des Diagramms: Wolkenabstand-Wolkenintensität ermöglichen.
Beispiel 5 Läßt man die unter Beispiel 4 genannten Veränderungen der Einstellung periodisch erfolgen, so kann man das Diagramm laufend automatisch, etwa durch einen Oszillographen, wiedergeben.
Beispiel 6 Bei geringeren Ansprüchen läßt sich an Stelle einer scharfen Selektion ein gewisser breiterer Frequenzbereich, z. B. durch Erhöhung der Resonanzbreite des Filters, auf elektrische Weise zu einem Mittelwert zusammenfassen, so daß man eine einzige Zahl als Wolkigkeitsmaß erhält.
Beispiel 7 Da die Wolkigkeit eines Stoffes in gewissem Maße von den vorangegangenen Einwirkungen auf den Stoff, z. B. bei der Papierfabrikation von der Mahlung des Faserstoffes, abhängig ist, so kann man die Messung der Wolkigkeit an der laufenden Bahn mit einer Regelung oder Steuerung -dieser Prozesse verbinden und dadurch die Gleichmäßigkeit eines Produktes verbessern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur objektiven Messung der Wolkigkeit von flächenhaften Stoffen, wie Papieren, Folien, Filmen u. dgl., mittels relativer Bewegung des Stoffes gegenüber einem optischen Abtastsystem, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem elektrischen Frequenzgemisch durch selektive Herausziehung der nebeneinanderliegenden Frequenzbänder ein Maß für die Wolkigkeit ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektion durch Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Prüfkörpers gegenüber dem stationären optischen Abtastsystem ermöglicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektion durch Anderung der Resonanzfrequenz des Filters herbeigeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wechsellicht die Selektion durch Änderung der Frequenz dieses Wechsellichtes herbeigeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der Selektion zwei optische Abtastsysteme verwendet werden, deren Abstand verändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen an irgendeiner geeigneten Stelle des Fertigungs- oder Veredelungsganges des zu prüfenden Gutes an dessen laufender Bahn vorgenommen und die Meßgrößen für Anzeige, Registrierung oder bzw. und Regelung verwendet werden.