FI113088B - Method and apparatus for measuring the temperature of a paper web - Google Patents
Method and apparatus for measuring the temperature of a paper web Download PDFInfo
- Publication number
- FI113088B FI113088B FI20000283A FI20000283A FI113088B FI 113088 B FI113088 B FI 113088B FI 20000283 A FI20000283 A FI 20000283A FI 20000283 A FI20000283 A FI 20000283A FI 113088 B FI113088 B FI 113088B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- paper web
- radiation
- temperature
- arrangement
- measured
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 124
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 46
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 39
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 11
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 78
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 108091085564 miR-25 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080167 miR-25-1 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091083056 miR-25-2 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/0022—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation of moving bodies
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0803—Arrangements for time-dependent attenuation of radiation signals
- G01J5/0805—Means for chopping radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
- G01J5/602—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature using selective, monochromatic or bandpass filtering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Paper (AREA)
Description
113088113088
Menetelmä ja laite paperirainan lämpötilan mittaamiseksi Keksinnön alaFIELD OF THE INVENTION
Keksintö liittyy paperin ja kartongin valmistusprosessissa syntyneen paperi- tai kartonkirainan mittaukseen. Keksintö kohdistuu erityisesti lämpöti-5 lan mittaukseen IR-säteilyn avulla.The invention relates to the measurement of paper or board web formed in the process of making paper and board. The invention is particularly concerned with the measurement of temperature by means of IR radiation.
Keksinnön taustaBackground of the Invention
Paperirainan lämpötilan mittaus on tärkeää, koska väärä lämpötila jossain prosessin vaiheessa johtaa valmistettavan paperin tai kartongin laadun huononemiseen ja tekee prosessin hallinnan vaikeaksi. Lämpötilan mittausta 10 tarvitaan optimoitaessa monia paperirainan valmistusprosessin osaprosesseja kuten rainan kuivatus ja kuivatuksen tehonkäyttö, päällystyksessä päällyste-pastan jähmettyminen ja rainan lämpöprofiilin mittaus. Paperirainaa mitataan tunnetun tekniikan mukaisesti erillisellä lämpötilan mittausjärjestelyllä, joka käsittää lämpötilan mittausta varten yhden tai useamman oman anturin ja anturi-15 signaalin käsittelylohkon. Anturi on herkkä tyypillisesti IR-säteilylle (InfraRed), mistä syystä anturin sähköinen vaste muuttuu tunnetulla tavalla lämpötilan muutoksen mukaan. Tunnetun tekniikan mukaisessa mittausjärjestelmässä lämpötila-anturi omana mittalaiteosanaan on kiinnitetty paperirainan läheisyyteen paikalleen pysyvästi tai lämpötila-anturi voi liikkua edestakaisin sen yli, : * *: 20 jolloin paperirainaa voidaan mitata koko pinta-alaltaan. Anturi mittaa lämpöti- • t . laa tyypillisesti koko ajan. Mittaustieto käsitellään ja hyödynnetään paperin- .* : valmistusprosessissa.Measuring the temperature of the paper web is important because the wrong temperature at some point in the process leads to a degradation of the quality of the paper or board being made and makes the process difficult to control. Temperature measurement 10 is required to optimize many subprocesses of the paper web manufacturing process such as web drying and drying power utilization, coating paste solidification in coating, and measuring the thermal profile of the web. The paper web is measured according to the prior art by a separate temperature measurement arrangement comprising one or more in-house sensors and a sensor-15 signal processing block for temperature measurement. The sensor is typically sensitive to IR radiation (InfraRed), which causes the electrical response of the sensor to change in a known manner as the temperature changes. In the prior art measuring system, the temperature sensor as a separate measuring device part is permanently attached in the vicinity of the paper web, or the temperature sensor can move back and forth over it: * *: 20 whereby the paper web can be measured over its entire surface area. The sensor measures • temperatures. typically typing all the time. The measurement data is processed and utilized in the paper. *: Manufacturing process.
• > · .* Yhtä tunnetun tekniikan mukaista paperirainan lämpötilan mittausta I · on kuvattu US-patentissa 5124552, joka otetaan tähän viitteeksi. Mittauksessa » » 25 lähetetään IR-säteilyä paperirainan läpi. Lämpötilan mittaus perustuu siihen, että IR-säteilyn absorption aallonpituusriippuvuus muuttuu paperirainan lämpötilan muuttuessa.One prior art paper web temperature measurement I · is described in U.S. Patent 5,124,552, which is incorporated herein by reference. In the measurement »» 25, IR radiation is transmitted through the paper web. The temperature measurement is based on the fact that the wavelength dependence of the absorption of IR radiation changes as the temperature of the paper web changes.
Tunnetun tekniikan mukaisissa laitteistoissa mittauslaitteiden ja : -komponenttien määrä on suuri, mikä nostaa laitteistojen sekä monimutkai- : 30 suutta että hintaa, vaatii paljon tilaa ja lisää vikaantumistodennäköisyyttä. Suu- ! ri laitemäärä aiheuttaa myös sen, että lämpötilaa mittaavan laitteiston sijoitta minen muiden mittauslaitteiden väliin on vaikeaa. Lisäksi ongelmana on erillisten mittauslaitteistojen suojaaminen paperikoneympäristön vaativissa olo-: suhteissa (korkea lämpötila, pölyisyys, likaisuus, kosteus etc.). Myös tiedon- 35 siirtoon eri mittauslaitteiden välillä tarvitaan yhä lisää elektronisia laitteita.In prior art equipment, the number of measuring devices and components is large, which increases both complexity and cost of the equipment, requires a great deal of space, and increases the likelihood of failure. Mouth! ri number of devices also makes it difficult to position the temperature measuring equipment between other measuring devices. Another problem is the protection of separate measuring equipment under the demanding conditions of the paper machine environment (high temperature, dust, dirt, humidity, etc.). More and more electronic devices are also required for data transmission between different measuring devices.
2 1130882 113088
Keksinnön lyhyt selostusBrief Description of the Invention
Keksinnön tavoitteena on siten toteuttaa parannettu menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto tunnettuun tekniikkaan liittyvien ongelmien vähentämiseksi tai poistamiseksi. Tämän saavuttaa menetelmä paperirainan 5 lämpötilan mittaamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että mitattaessa paperirainan jotain ominaisuutta optisesti siten, että paperirainan pintaa valaistaan passitetulla optisella säteilyllä, mitataan mainitun mittauksen yhteydessä paperirainan itse säteilemän IR-säteilyn voimakkuutta optisen säteilyn pulssien välisenä ainakin yhtenä ajanhetkenä, jolloin optisen säteilyn kohdis-10 tuminen paperirainalle on katkaistu, ja määritetään paperirainan lämpötila mitatun IR-säteilyn voimakkuuden avulla.It is thus an object of the invention to provide an improved method and apparatus implementing the method to reduce or eliminate problems associated with the prior art. This is achieved by a method for measuring the temperature of a paper web 5, characterized in that, when measuring a property of a paper web optically by illuminating the surface of the paper web with passive optical radiation, the intensity of the IR radiation emitted by the paper web is the focus of the radiation on the paper web is interrupted, and the temperature of the paper web is determined by the measured intensity of the IR radiation.
Keksinnön kohteena on myös järjestely paperirainan lämpötilan mittaamiseksi. Keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista, että mitattaessa paperirainan jotain ominaisuutta optisesti siten, että paperirainan 15 pintaa valaistaan passitetulla optisella säteilyllä, järjestely on sovitettu mittaamaan mainitun optisen mittauksen yhteydessä paperirainan itse säteilemän IR-säteilyn voimakkuus optisen säteilyn pulssien välisenä ainakin yhtenä ajanhetkenä, jolloin optisen säteilyn kohdistuminen paperirainalle on katkaistu, ja määrittämään paperirainan lämpötila mitatun IR-säteilyn voimakkuuden avulla. 20 Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti vaatimusten kohteena.The invention also relates to an arrangement for measuring the temperature of a paper web. The arrangement according to the invention is characterized in that, when measuring a property of a paper web optically by illuminating the surface of the paper web with passive optical radiation, the arrangement is adapted to measure the intensity of the IR radiation emitted by the paper web the paper web is cut off and determine the paper web temperature using the measured IR radiation intensity. Preferred embodiments of the invention are claimed in the dependent claims.
·' ·* Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan useita etuja. Keksinnön mukaisella paperirainan lämpötilan mittausjärjestelylläSeveral advantages are achieved by the method and system of the invention. By a paper web temperature measuring arrangement according to the invention
• I• I
voidaan huolehtia siitä, että samalla kun paperia tai kartonkia mitataan pulssi-25 tetun optisen säteilyn avulla, paperirainan lämpötilaa voidaan tarkkailla. Yhtei-: nen mittarirakenne vähentää tarvittavan laitteiston määrää, mikä pienentää laitteistojen sekä monimutkaisuutta että hintaa, vaatii vähemmän tilaa ja vä- * t hentää vikaantumistodennäköisyyttä. Lisäksi mittauslaitteiston suojaaminen * . , ympäristön vaikutuksilta helpottuu, koska ei tarvita erillisiä suojaamista. Myös- . : 30 kin tiedonsiirto mittauslaitteiden välillä helpottuu. Mittauksen avulla voidaan myös paperirainaa ohjata siten, että paperin kutistuma pysyy tasaisena, mikä , vähentää laskostumista ja mahdollistaa suuren tuotantonopeuden.it can be ensured that while paper or board is measured by pulsed-optical radiation, the temperature of the paper web can be monitored. A common meter design reduces the amount of hardware required, which reduces both complexity and cost of hardware, requires less space, and reduces the probability of failure. In addition, protection of measuring equipment *. , relieves the impact of the environment by not requiring separate protection. Also-. : 30 communication between measuring devices is facilitated. Measurement can also be used to control the paper web so that the paper shrinkage remains constant, which reduces folding and allows high production speeds.
Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen ‘ 35 yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa 3 113088 kuvio 1A esittää laitteen lohkokaaviota käytettäessä yhtä detektoria, kuvio 1B esittää laitteen lohkokaaviota käytettäessä kahta detektoria, kuvio 2 esittää katkojakiekkoa, 5 kuvio 3A - 3E esittää katkojalla katkottujen optisten säteiden ajoi tusta, kuvio 4A esittää paperikoneen kuivausosassa käytettyä päälle puhallusta, kuvio 4B esittää paperikoneen kuivausosassa käytettyä läpipuhal- 10 lusta, kuvio 5 esittää lämpöprofiilin mittausta ja kuivauksen ohjausta.The invention will now be described in more detail with reference to the preferred embodiments 35, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. Figure 4A shows the blowing used in the drying section of the paper machine, Figure 4B shows the blowing used in the drying section of the paper machine, Figure 5 shows the measurement of the thermal profile and the control of the drying.
Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu erityisesti paperirainan lämpötilan mittaukseen.The solution according to the invention is particularly suitable for measuring the temperature of a paper web.
15 Tässä hakemuksessa IR-säteilyn (InfraRed) NIR-alueella (Near IR) tarkoitetaan sähkömagneettisen spektrin kaistaa 700 nm - 2500 nm. MIR-alueella (Middle IR) tarkoitetaan puolestaan sähkömagneettisen spektrin kaistaa 2500 nm - 20 000 nm. Nämä määrittelyt vastaavat alan ammattimiehen käsitystä NIR- ja MIR-säteilystä.In this application, the NIR (Near IR) range of the IR (InfraRed) radiation refers to the band of 700 nm to 2500 nm of the electromagnetic spectrum. MIR (Middle IR), in turn, refers to the electromagnetic spectrum band of 2500 nm to 20,000 nm. These definitions are consistent with one of ordinary skill in the art regarding NIR and MIR radiation.
20 Tarkastellaan nyt lähemmin päällystemittausta, jonka yhteyteen keksinnön mukainen ratkaisu on erityisen sopiva, siihen kuitenkaan rajoittumatta. Päällystemittauksessa MIR-säteilyllä mitataan yhtä tai useampaa pääl-: lysteen komponenttia, joita ovat mm. kalsiumkarbonaatti, kaoliini, silikoni ja vesi, ja NIR-säteilyllä mitataan yhtä tai useampaa komponenttia, joita ovat 25 mm. kaoliini, talkki, kipsi, silikoni, vesi, selluloosa sekä sideaineet kuten latek- » si. Päällysteen mittaus voidaan suorittaa yhdellä tai kahdella detektorilla yhdessä tai useammassa anturissa.Let us now take a closer look at the coating measurement, for which, but not limited to, the solution of the invention is particularly suitable. In coating measurement, MIR radiation measures one or more components of the coating, e.g. calcium carbonate, kaolin, silicone and water, and NIR radiation measures one or more components of 25 mm. kaolin, talc, gypsum, silicone, water, cellulose, and binders such as latex. The coating measurement can be performed with one or two detectors on one or more sensors.
Suoritettaessa päällysteen mittaus yhdellä detektorilla mittauksessa käytetään sekä MIR- että NIR-säteilyä, joita mitataan eri aikaan. Detektorina 30 on tällöin MCT-detektori (Mercury Cadmium Telluride) tai vastaava. Detektorin : tyyppi ei kuitenkaan ole oleellinen keksinnön kannalta, vaan oleellista on se, että detektori kykenee detektoimaan mitattavaa säteilyä. Paperin tai kartongin f · . päällysteestä MIR-säteilyllä mitataan ainakin yksi komponentti samoin kuin myös NIR-säteilyllä mitataan päällysteestä ainakin yksi komponentti. Mittauk-35 sen suorittamiseksi menetelmässä kohdistetaan optisesta tehonlähteestä päällystettä päin IR-säteilyä, jota katkotaan katkojalla valopulsseiksi. Detek- 4 113088 tointia varten katkotaan synkronisesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa päällysteestä lähtevää IR-säteilyä, joka käsittää sekä optisesta teholähteestä peräisin olevaa pulssitettua optista säteilyä että päällysteen itsensä säteilemää optista säteilyä. Detektointi suoritetaan mittaussuunnassa, joka on 5 muu kuin peiliheijastussuunta.When performing a single-detector coating measurement, both MIR and NIR radiation are used, which are measured at different times. The detector 30 is then an MCT detector (Mercury Cadmium Telluride) or the like. However, the type of detector is not relevant to the invention, but it is essential that the detector is capable of detecting measurable radiation. Paper or paperboard f ·. at least one component of the coating is measured by MIR radiation as well as at least one component of NIR radiation is measured. To perform the measurement, the method employs IR radiation from the optical power source, which is interrupted by a chopper to light pulses. For detecting, the IR radiation emitted from the coating, which comprises both pulsed optical radiation from the optical power source and optical radiation emitted by the coating itself, is interrupted for the detection of the detector. Detection is performed in a measurement direction other than the mirror reflection direction.
Tarkastellaan nyt MIR-säteilyllä tapahtuvaa mittausta. Kaistanpääs-tösuodatetaan katkotusta optisesta säteilystä ainakin yhden komponentin ainakin yksi aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden komponentin absorptiolle MIR-alueella, ja mitataan absorptiolle herkän MIR-säteilyn 10 voimakkuus. Säteilyn voimakkuus mitataan tehona tai intensiteettinä kuten ammatti-ihmiselle on ilmeistä. Absorptiolle herkkä MIR-säteilyn kohta on kyseisen komponentin absorptiomaksimin kohta. Kalsiumkarbonaatilla tämä absorptio tapahtuu optisella kaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 3950 nm. Kaoliinilla absorption keskiaallonpituus on noin 2700 nm. Kaistanpäästösuo-15 dattimena käytetään interferenssisuodatinta. Seuraavaksi mitataan absorptio-maksimin läheisyydessä oleva ainakin yksi absorption voimakkuus, jotta saadaan tietoon, kuinka voimakas absorptiomaksimi on verrattuna ympäristöönsä. Tämä tapahtuu seuraavasti. Kaistanpäästösuodatetaan katkotusta IR-säteilystä mainitun ainakin yhden komponentin aallonpituuskaista, joka on 20 epäherkkä mainitun komponentin absorptiolle MIR-alueella ja mitataan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuus. Tämän jälkeen mittauksessa *» « : määritetään yhden tai useamman komponentin absorption voimakkuus ver- taamalla komponenttikohtaisesti absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimak-: .: kuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa. MIR- : 25 mittauksen lopuksi määritetään MIR-absorption voimakkuudesta päällysteen . . ainakin yhden komponentin määrä.Let's now look at MIR radiation measurement. The band-pass filtering from the interrupted optical radiation at least one wavelength band of at least one component sensitive to the absorption of said at least one component in the MIR region and measuring the intensity of the absorption sensitive MIR radiation 10. The intensity of radiation is measured as power or intensity as is obvious to a person skilled in the art. The absorption-sensitive point of MIR radiation is the point of absorption of the component in question. With calcium carbonate, this absorption takes place in an optical band with an average wavelength of about 3950 nm. Kaolin has an average absorption wavelength of about 2700 nm. An interference filter is used as the band-pass filter. Next, at least one absorption intensity near the absorption maximum is measured to determine how strong the absorption maximum is relative to its surroundings. Here's how. Bandpass is filtered from the truncated IR radiation by a wavelength band of at least one component that is insensitive to absorption of said component in the MIR region and measures the intensity of the MIR radiation insensitive to absorption. Thereafter, in the measurement * »«: the intensity of absorption of one or more components is determined by comparing, for each component, the intensity of MIR radiation sensitive to absorption and the intensity of MIR radiation insensitive to absorption. At the end of the MIR-25 measurement, the strength of the MIR absorption of the coating is determined. . the amount of at least one component.
.· ·. Tarkastellaan nyt lähemmin NIR-alueella tapahtuvaa mittausta, joka on samanlainen kuin MIR-alueella tapahtuva mittaus. Kaistanpäästösuodate-. taan katkotusta IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituus- 30 kaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle I · '·;·* NIR-alueella ja mitataan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuus. Ab- : sorption voimakkuuden mittaamiseksi mitataan absorptiota myös referenssi- ·;· : aallonpituudella, joka on muu kuin absorption maksimin aiheuttava aallonpi tuuskaista. Tällöin kaistanpäästösuodatetaan katkotusta IR-säteilystä mainitun 35 ainakin yhden muun komponentin aallonpituuskaista, joka on epäherkkä mai-nitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alueella ja mitataan 5 113088 absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuus. Tämän jälkeen mitataan mainitun yhden tai useamman muun komponentin absorption voimakkuus vertaamalla komponenttikohtaisesti absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa. Määrite-5 tään lopuksi NIR-absorption voimakkuuden avulla päällysteen mainitun ainakin yhden muun komponentin määrä.. · ·. Let us now take a closer look at the NIR measurement, which is similar to the MIR measurement. Kaistanpäästösuodate-. detecting the wavelength band of the at least one other component for truncated IR radiation sensitive to the absorption of said at least one other component in the NIR range and measuring the intensity of the NIR radiation sensitive to absorption. Ab-: To measure the sorption intensity, absorption is also measured at the reference wavelength, other than the wavelength band causing the maximum absorption. The bandpass filtering is then used to filter the wavelength band of said at least one other component, which is insensitive to the absorption of said at least one other component in the NIR region, and measure the intensity of the NIR radiation insensitive to absorption. Thereafter, the absorption intensity of said one or more other components is measured by comparing, for each component, the intensity of absorption-sensitive NIR radiation with that of absorption-insensitive NIR radiation. Finally, the amount of said at least one other component of the coating is determined by the NIR absorption strength.
Käytettäessä kahta detektoria, joista toinen mittaa MIR-säteilyä ja toinen NIR-säteilyä, mittaus on muuten samanlainen, mutta sekä MIR- että NIR-mittaus suoritetaan yhtä aikaa. NIR-säteilyä voidaan detektoida esimer-10 kiksi InGaAs-detektorilla (Indium Gallium Arsenide). Detektorin tyyppi ei kuitenkaan ole keksinnön kannalta oleellinen, vaan tärkeintä on se, että detektori kykenee detektoimaan mitattavaa säteilyä.When using two detectors, one measuring MIR radiation and one detecting NIR radiation, the measurement is otherwise similar, but both MIR and NIR measurement are performed simultaneously. NIR radiation can be detected as an example 10 using an InGaAs detector (Indium Gallium Arsenide). However, the type of detector is not relevant to the invention, but what matters is that the detector is capable of detecting measurable radiation.
Tarkastellaan nyt päällysteen ja lämpötilan mittausta kuvion 1A avulla. Ainakin IR-alueella toimiva optisen säteilyn lähde 100 lähettää optista 15 säteilyä katkojan 102 kautta mitattavalle kohteelle 105. Mittauskohde 105 on paperirahalla olevaa paperia tai kartonkia, jonka käsittämää päällystettä 104 halutaan mitata. Lämpötilan mittauksen kannalta paperirainan 103 muodostavat mittauskohteena 105 oleva paperi tai kartonki ja mahdollinen päällyste 104. Päällysteitä mitattaessa keksinnöllinen ratkaisu mittaa päällysteen kom-20 ponenttien määrää. Katkoja 102 päästää hetkellisesti optista säteilyä lävitseen ja osan aikaa katkoja 102 estää optisen säteilyn pääsemisen lävitseen. Oleel- • · : lista katkojan 102 toiminnassa päällysteen mittaamiseksi on siis se, että valai- suaikana mittauskohde 105 valaistaan optisen tehon lähteestä 100 emittoitu- :.: valla IR-säteilyllä ja valaisun estoaikana mittauskohdetta ei valaista optisen : 25 tehon lähteestä 100 emittoituvalla IR-säteilyllä. Näin katkoja 102 katkoo opti- sen säteilyn valopulsseiksi, jotka osuvat mitattavan kohteeseen 104. Mitatta- . ·. vasta kohteesta 104 optinen säteily heijastuu ja siroaa eri suuntiin. Osa opti- * · sesta säteilystä suuntautuu kohti lohkoa 106, jossa optinen säteily suodate-.. . taan ja katkotaan detektointia varten. Mittauskohteesta 104 heijastuvaa optista 30 säteilyä ei kuitenkaan mitata peiliheijastuksen suunnasta. Lohkossa 106 suo-·;* dattaminen suoritetaan erikseen MIR- ja NIR-suodattimilla, jotka ovat edulli- I sesti interferenssisuodattimia. Mitattaessa MIR-säteilyn voimakkuutta mitatta- : · vasta kohteesta 104 lähtevää säteilyä suodatetaan MIR-suodattimella. Mitat- taessa NIR-säteilyn voimakkuutta mitattavasta kohteesta 104 lähtevää säteilyä 35 suodatetaan NIR-suodattimella. Päällysteen mittauksen detektointiaika on se '·**' aika, jolloin MIR- tai NIR-säteilyä päästetään detektorille 108 mittausta varten.Let us now consider the measurement of the coating and temperature with reference to Figure 1A. At least the optical radiation source 100 operating in the IR region emits optical radiation 15 through a cutter 102 to a target 105. The measured target 105 is paper or paperboard, the coating 104 of which is to be measured. For the purpose of temperature measurement, the paper web 103 is formed by the paper or board being measured 105 and the optional coating 104. When measuring coatings, the inventive solution measures the number of components of the coating. The breaker 102 momentarily transmits optical radiation through it, and part of the time the breaker 102 prevents the transmission of optical radiation. It is essential that the function of the breaker 102 for measuring the coating is that during the illumination time the measuring object 105 is illuminated by the IR emitted by the optical power source 100 and during the illumination inhibition, the measuring object is not illuminated by the IR emitted by the optical power source 100. radiation. Thus, the breakers 102 break the optical radiation into light pulses that hit the target 104. The measured beam. ·. only from 104 does the optical radiation reflect and scatter in different directions. Part of the optical radiation is directed towards the block 106, where the optical radiation is ... and truncated for detection. However, the optical radiation 30 reflected from the measuring object 104 is not measured in the direction of the mirror reflection. In block 106, filtering is performed separately by MIR and NIR filters, which are preferably interference filters. When measuring the intensity of MIR radiation: · Only radiation emitted from target 104 is filtered with the MIR filter. When measuring the intensity of NIR radiation, the radiation emitted from the object 104 to be measured 35 is filtered by a NIR filter. The detection time for the coating measurement is the '· **' time at which MIR or NIR radiation is passed to the detector 108 for measurement.
6 113088 Päällysteen mittausta varten detektointi suoritetaan synkronisesti samaan aikaan kuin mitattavaa kohdetta valaistaan optisella säteilyllä. Silloin kun mit-tauskohteena olevaa paperirainaa ei valaista IR-säteilyllä, keksinnöllisessä ratkaisussa mitataan paperirainan lämpötilaa paperirainasta itsestään lähtevän 5 IR-säteilyn avulla. Valaisun ja detektoinnin ajoitusta on tarkemmin selitetty kuvion 3 yhteydessä. Paperirainan lämpötilan detektoinnissa käytetään samaa detektoria kuin päällysteen mittauksessa. Detektori siis detektoi sekä päällysteen mittauksessa että lämpötilan mittauksessa IR-säteilyä ja muuntaa detek-toimansa IR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi 10 signaaliksi. Tämä sähköinen signaali vahvistetaan esivahvistimessa 109, muunnetaan digitaaliseksi A/D-muuntimessa 111. Digitaalisesta signaalista digitaalinen signaalinkäsittelylohko 120 mittaa detektoidun IR-säteilyn voimakkuuden, laskee päällysteen määrän ja määrittää paperirainan lämpötilan. Lämpötilan määrittämisessä käytetään hyväksi periaatetta, että detektorille 15 tulevan säteilyn voimakkuus eli teho on suhteessa lämpötilaan. Mitä enemmän IR-tehoa detektorille tulee, sitä korkeampi on paperirainan lämpötila. Mittaus on kalibroitu näyttämään oikeaa lämpötilaa mittaamalla lämpötilaltaan tunnettuja kohteita.6 113088 For coating measurement, detection is performed synchronously at the same time as the object being measured is illuminated by optical radiation. When the paper web being measured is not illuminated by IR radiation, the inventive solution measures the temperature of the paper web by self-emitting IR radiation from the paper web. The timing of illumination and detection is explained in more detail in connection with Figure 3. The same detector is used to detect the paper web temperature as the coating. Thus, the detector detects IR radiation in both coating measurement and temperature measurement and converts its detector activity into an electrical signal of equivalent intensity. This electrical signal is amplified in the preamplifier 109, converted to digital in the A / D converter 111. From the digital signal, the digital signal processing block 120 measures the intensity of the detected IR radiation, calculates the amount of coating and determines the temperature of the paper web. In determining the temperature, the principle that the intensity or power of the radiation to the detector 15 is proportional to the temperature is utilized. The more IR power the detector receives, the higher the paper web temperature. The measurement is calibrated to display the correct temperature by measuring objects with known temperature.
Päällysteen ja lämpötilan mittauksessa voidaan MIR- ja NIR-20 mittaukset siis suorittaa eri ajanhetkillä yhdellä detektorilla 108, josta sähköiseen muotoon muuttunut mittasignaali etenee esivahvistimelle 109, A/D-: muuntimelle 111 ja lopulta digitaaliseen signaalikäsittelyyn lohkossa 120.Thus, for coating and temperature measurement, the MIR and NIR-20 measurements can be made at different points in time by a single detector 108, from which the transformed measurement signal advances to the preamplifier 109, the A / D- converter 111, and finally to the digital signal processing block 120.
•\v Tarkastellaan nyt päällysteen ja lämpötilan mittausta kuvion 1B• \ v Let us now consider the measurement of coating and temperature in Figure 1B
avulla. Ratkaisu on monin osin samanlainen kuin kuvion 1A ratkaisukin, mutta 25 tässä ratkaisussa käytetään kahta detektoria 108 ja 110. Detektorille 108 tule-vaa optista säteilyä suodatetaan lohkossa 106 siten, että detektorille 108 .···. päästetään vain NIR-säteilyä samaan aikaan, kun detektorille 110 päästetään * · vain MIR-säteilyä. Kummankin detektorin mittasignaalia vahvistetaan esivah-vistimissa 112 ja 116 ja sähköiset mittasignaalit muutetaan digitaalisiksi A/D-, 30 muuntimissa 114 ja 118. Digitaaliset signaalit käsitellään samalla tavalla kuin kuvion 1A yhteydessäkin digitaalisessa signaalikäsittelylohkossa 120. Pääl-; ’ i lystettäessä paperia tai kartonkia useita kertoja paperirainan lämpötilan mitta- : * j us voidaan suorittaa sekä ennen että jälkeen päällystyksen.through. The solution is in many respects similar to that of Figure 1A, but this detector uses two detectors 108 and 110. The optical radiation incoming to the detector 108 is filtered in block 106 such that the detector 108. ···. only NIR radiation is emitted while detector 110 is emitted * · only MIR radiation. The measurement signals of each of the detectors are amplified in the preamplifiers 112 and 116 and the electrical measurement signals are converted into digital A / D converters 114 and 118. The digital signals are processed in the same manner as in FIG. 1A in the digital signal processing block 120. FIG. When the paper or board is stacked several times, the measurement of the paper web temperature can be performed both before and after the coating.
Tarkastellaan nyt keksinnöllisessä ratkaisussa käytettävää katkojaa ;;; 35 kuvion 2 avulla. Sekä paperirainan valaisun katkonta katkojalla 102 että de- ’··· tektoitavan säteilyn katkonta katkojalla 106 suoritetaan yhdellä katkojakiekolla 7 113088 200. Kiekkomaisen katkojan sijasta voidaan optisen säteilyn katkontaan kuitenkin käyttää myös muita sinänsä tunnettuja optisia kytkimiä, jollaisia ovat mekaaniset kytkimet, elektro-optiset kytkimet, magneto-optiset kytkimet, akusto-optiset kytkimet etc. Kytkimien toiminta ajoitetaan kuten kuvioissa 3A -5 3E on esitetty. Katkoja 200 on siis edullisesti kiekkomainen optisen säteilyn katkoja, joka käsittää hampaita 202 estää IR-säteilyä pääsemästä optisen tehon lähteeltä mitattavalle pinnalle ja hampaiden välejä 204 päästää IR-säteilyä optisen tehon lähteeltä mitattavalle pinnalle. Kiekkomainen katkoja 200 käsittää myös ainakin kaksi MIR-suodatinta 206, 212, jotka päästävät vastaavasti 10 ainakin kahdella eri kaistalla MIR-säteilyä detektorille. MIR-suodattimet 206, 212 sijaitsevat kehämäisesti kiekkomaisessa katkojassa 200. Yhdellä MIR-suodattimen päästämällä kaistalla mitataan absorption maksimikohtaa ja muilla yhdellä tai useammalla kaistalla mitataan absorptiomaksimin ulkopuolella olevaa kohtaa. Katkoja 200 käsittää samoin ainakin kaksi NIR-suodatinta 15 208, 214, jotka päästävät kahdella eri kaistalla NIR-säteilyä detektorille. NIR- suodattimet 208, 214 sijaitsevat kehämäisesti kiekkomaisessa katkojassa 200. Myös tässä tapauksessa yhden suodattimen optinen kaista päästää mitattavan päällysteen komponentin absorption maksimikohdasta NIR-säteilyä detektorille. Yksi tai useampi muu NIR-suodatin päästää NIR-säteilyä muilla kuin 20 absorption maksimikohdan kaistalla detektorille. Lisäksi kiekkomainen katkoja 200 käsittää suodattimien välejä 210, jotka estävät IR-säteilyä etenemästä *« · • .·* detektoreille. Suodattimet 206 ja 208 sijaitsevat siten, että kun optinen säteily : V: 230 pääsee katkojan 200 ulkoreunan hampaiden 202 välistä 204 kohti mitatta- vaa kohdetta, suodattimet 206 ja 208 päästävät samaan aikaan suodatettua • · 25 IR-säteilyä 232 ja 234 detektoreille.Let us now consider the chopper used in the inventive solution ;;; 35. Both the interruption of the paper web illumination by the interrupter 102 and the de-· ··· radiation-emitting interrupter 106 are performed by one interrupter disc 7 113088 200. However, other optical switches known per se, such as mechanical switches, , magneto-optical switches, acoustic-optical switches, etc. The operation of the switches is timed as shown in Figures 3A-5 3E. Thus, the chopper 200 is preferably a disk-like optical radiation chopper comprising teeth 202 for preventing IR radiation from reaching the optical power source to be measured, and tooth gaps 204 for emitting IR radiation from the optical power source to be measured. The disc-shaped chopper 200 also comprises at least two MIR filters 206, 212, which respectively emit MIR radiation to the detector in at least two different bands. The MIR filters 206, 212 are circumferentially located on the disk-like chopper 200. One of the bands released by the MIR filter measures the maximum absorption site and the other one or more bands measures the outside of the absorption maximum. The chopper 200 also comprises at least two NIR filters 15,208, 214, which emit NIR radiation to the detector in two different bands. The NIR filters 208, 214 are circumferentially located on the disk-like chopper 200. Also in this case, the optical band of one filter emits NIR radiation to the detector from a maximum absorption component of the coating component. One or more other NIR filters emit NIR radiation in a band other than 20 absorption maximum points to the detector. In addition, the disc-like chopper 200 comprises filter spacers 210 that prevent IR radiation from propagating to the detectors. Filters 206 and 208 are located such that when optical radiation: V: 230 reaches the target 204 between the teeth 202 of the outer periphery of the cutter 200, filters 206 and 208 simultaneously emit filtered •25 IR radiation for detectors 232 and 234.
Keksinnöllisessä ratkaisussa paperirainan lämpötilan mittaamiseksi ,··*. detektorille päästetään paperirainan säteilemää IR-säteilyä suodattimen koh-In an inventive solution for measuring the temperature of a paper web, ·· *. the detector is exposed to IR radiation emitted by the paper web at the filter
t It I
dassa 240. Mittaus voidaan suorittaa myös siten, että yksi tai useampi suodatin on korvattu katkojassa 200 olevalla aukolla 242, joka päästää detektorille * · ' 30 säteilyä silloin, kun päällysteen mittauksessa tarvittavasta optisen säteilyn • : lähteestä IR-säteilyä 230 ei kohdistu paperirahalle. Näin detektori voi ottaa : · vastaan paperirainasta itsestään lähtevää IR-säteilyä koko vastekaistallaan.The measurement may also be performed by replacing one or more filters with an opening 242 in the chopper 200, which emits detector * · '30 radiation when the IR radiation 230 from the source required to measure the coating is not applied to the paper money. This allows the detector to: · receive self-emitting IR radiation from the paper web over its entire response band.
j Lämpötilan mittaukseen on edullista käyttää MIR-säteilyä detektoivaa detekto ria. On myös mahdollista, että lämpötilan mittaus suoritetaan silloin, kun yksi 35 hampaiden 204 väli on peitetty, jolloin optisen säteilyn lähteestä ei pääse IR-; ·..: säteilyä paperirahalle.j For measuring the temperature, it is preferable to use a detector detecting MIR radiation. It is also possible that the temperature measurement is performed when one of the gaps 204 of the teeth 204 is obstructed so that the source of optical radiation does not emit IR; · ..: radiation for paper money.
8 1130888 113088
Katkojakiekkoa 200 pyörittää edullisesti sähkömoottori, jolloin kiekon pyöriessä hampaat ja suodattimien välit katkovat mitattavalla pinnalle tulevaa säteilyä ja detektor(e)ille tulevaa säteilyä. Kun käytössä on vain yksi detektori kuten kuvion 2A tapauksessa, aukot 242 ja MIR- ja NIR-suodattimet 5 sijaitsevat kiekkomaisen katkojan 200 samalla kehällä peräkkäin ja vuorotellen päästävät IR-säteilyä tai suodattavat MIR- ja NIR-säteilyä mittausta varten yhdelle detektorille (tätä ei ole esitetty kuviossa, koska se on alan ammattimiehelle ilmeistä).Preferably, the chopper disc 200 is rotated by an electric motor, whereby, as the disc rotates, the radiation emitted to the surface to be measured and the radiation to the detector (s) are interrupted by the teeth and filter spacers. When only one detector is used, as in the case of Figure 2A, the apertures 242 and the MIR and NIR filters 5 are located in a row on the same circumference of the disc chopper 200 and alternately emit IR radiation or filter MIR and NIR radiation for measurement to a single detector. shown in the figure because it will be apparent to one skilled in the art).
Tarkastellaan nyt kuvioiden 3A - 3E avulla mitattavan kohteen valo laisemisen ja detektoimisen ajoittamista. Läpäisy on y-akselilla vapaasti valitulla asteikolla, x-akseli esittää aikaa T, ja molemmat käyrät ovat samalla aika-akselilla. Kuviossa 3A käyrä 300 esittää optisen tehonlähteen ja mitattavan kohteen välissä olevan katkojan läpäisyä ajan funktiona. Katkojahan käsittää optisia suodattimia ja mahdollisesti myös aukkoja optisen säteilyn päästämi-15 seksi mitattavalle pinnalle ja detektoitavaksi. Kuviossa 3B käyrä 303 esittää mitattavan kohteen ja detektorin välissä olevan katkojan läpäisyä ajan funktiona ensimmäisellä mitattavalla aallonpituudella. Alkutilanne on se, että katkoja päästää optista säteilyä mitattavalle sekä pinnalle että detektorille (käyrät 330 kuviossa 3C ja 301 kuviossa 3A). Käyrä 330 tarkoittaa mittausta toisella mi-20 tattavalla aallonpituudella. Eri aallonpituuksilla mittaus suoritetaan samalla tavalla.Consider now the timing of illumination and detection of an object to be measured using Figures 3A to 3E. The transmission is on the y-axis on a freely selected scale, the x-axis represents time T, and both curves are on the same time axis. In Fig. 3A, curve 300 shows the passage of the chopper between the optical power source and the object to be measured as a function of time. The chopper comprises optical filters and possibly also apertures for emitting optical radiation on the surface to be measured and detectable. In Fig. 3B, curve 303 shows the passage of a chopper between the object to be measured and the detector as a function of the first wavelength to be measured. The initial situation is that the breakers emit optical radiation to both the surface and the detector (curves 330 in Figure 3C and 301 in Figure 3A). Curve 330 represents measurement at another mi-20 detectable wavelength. At different wavelengths, the measurement is made in the same way.
Kuvioissa 3A ja 3B esitetään päällysteen mittaus ensimmäisellä ν' ,: aallonpituudella. Tässä tilanteessa aluksi katkoja estää mittauksessa käytetyn ·.: ensimmäisen säteilyn pääsyn sekä mitattavalle pinnalle että detektorille ,·25 (käyrien kohdat 302 ja 308). Kun optisen tehonlähteen ja mitattavan kohteen ." välinen katkoja alkaa päästää optista säteilyä mitattavaan kohteeseen (käyrän ,’··. kohta 304), voidaan suorittaa päällysteen mittaus ensimmäisellä aallonpituu- • · della ajanhetkellä 316. Katkoja ei päästä ensimmäistä mitattavaa säteilyä . , enää detektorille käyrän kohdassa 312.Figures 3A and 3B show the measurement of the coating at the first wavelength ν '. In this situation, the interrupts initially prevent ·: the first radiation used in the measurement from reaching both the surface to be measured and the detector, · 25 (points 302 and 308 of the curves). When the breaks between the optical power source and the object to be measured begin to emit optical radiation to the object to be measured (curve, '··. Point 304), the coating can be measured at the first wavelength at time 316. The breaks do not pass the first measurable radiation. at 312 on the curve.
I > 30 Mittaus kolmannella aallonpituudella voidaan aloittaa, kun katkoja alkaa päästää detektorille säteilyä kuvion 3D käyrän 332 mukaisesti. Kohdas-: sa 334 katkoja päästää myös mitattavalle pinnalle säteilyä. Tällä tavalla voi- ; daan mitata edullisesti hyvin monella aallonpituudella päällysteen useita kom ponentteja.I> 30 The measurement at the third wavelength can be started when the breakers begin to emit radiation to the detector according to 3D curve 332 of the figure. At 334, the interrupts also emit radiation to the surface to be measured. In this way, butter; Preferably, many components of the coating are measured at very many wavelengths.
35 Kuviossa 3E on esitetty keksinnön mukainen paperirainan lämpöti- <.: lan mittaus. Mittaus suoritetaan silloin, kun paperirainaa ei valaista passitetulla 9 113088 optisella säteilyllä hetkellä 340 ja 342. Mittaushetket voivat siten olla missä tahansa valopulssien välissä. Detektorille päästetään paperirainasta lähtevää säteilyä aikaväleissä 344 ja 346. Mittaus on mahdollinen myös silloin, kun pa-perirainalle optista säteilyä emittoiva lähde on sammutettu. Tällöin paperirai-5 nan lämpötilamittaus on mahdollinen aina, kun detektorille päästetään paperirainasta säteilevää IR-säteilyä.Figure 3E shows a measurement of the paper web temperature in accordance with the invention. The measurement is made when the paper web is not illuminated by passive 9113088 optical radiation at times 340 and 342. Thus, the measurement moments can be anywhere between light pulses. The detector is allowed to emit radiation from the paper web at time slots 344 and 346. Measurement is also possible when the source emitting optical radiation to the paper web is turned off. Thus, the paper web temperature measurement is possible whenever IR radiation emitted from the paper web is allowed to the detector.
Keksinnöllisessä ratkaisussa on siis oleellista se, että paperirainan lämpötila mitataan samassa yhteydessä kuin jokin muu optinen paperirainan mittaus, jossa käytetään katkottua optista säteilyä.Thus, in the inventive solution, it is essential that the temperature of the paper web be measured in the same context as any other optical measurement of the paper web using intermittent optical radiation.
10 Mitatun lämpötilan avulla voidaan säätää paperirainan lämpötilaa ja optimoida paperirainan kuivatusprosessia ja erityisesti päällystetyn paperin kuivatusprosessia. IR-kuivatuksessa paperirainaan kohdistetaan IR-säteilyn lähteestä IR-säteilyä, joka nostaa paperirainan lämpötilaa. IR-säteilyn lähteenä voi olla esimerkiksi sähköllä tai kaasulla kuumennettavat säteilijät eli IR-15 kuivaimet.The measured temperature can be used to adjust the temperature of the paper web and to optimize the drying process of the paper web, and in particular the drying process of the coated paper. In IR drying, the paper web is subjected to IR radiation from the source of IR radiation, which increases the temperature of the paper web. The source of IR radiation can be, for example, electric or gas heaters, i.e. IR-15 dryers.
Kuvioissa 4A ja 4B on esitetty paperikoneen kuivausosassa valmistuvan paperin kuivausvälineitä. Päällepuhalluksessa, jota on esitetty kuviossa 4A, sylinterin tai telan, edullisimmin imutelan 472 päällä olevaan paperirainaan 476 kohdistetaan huuvasta 470 kuuma ilmavirta. Ilma imetään takaisin 20 huuvaan 470 ja kierrätetään polttimen 378 kautta useampaan kertaan.Figures 4A and 4B illustrate paper drying means in the drying section of a papermaking machine. 4A, the paper web 476 on the cylinder or roll, most preferably on the suction roll 472, is subjected to hot air flow from the hood 470. Air is drawn back into 20 hoods 470 and circulated through burner 378 several times.
Kuviossa 4B on esitetty läpipuhallusjärjestely, joka muistuttaa pääl-i lepuhallusjärjestelyä. Tässä tapauksessa sylinterin 482 pinnassa on reikiä, joi- :Y: den kautta ilma pääsee virtaamaan sylinterin 482 sisään ja poistumaan sylin- . ' , : teristä. Kun huuvasta 480 puhalletaan kuumaa ilmaa paperirainaan 486, ilma . · \ 25 menee rainan 486 läpi sylinteriin. Puhalluksen ohjauksesta huolehtii lämpötilan mittauksen avulla ohjauslohko, joka on edullisesti osa paperikoneen tietoko-nepohjaista ohjausjärjestelmää. Lämpötilaa voidaan säätää sekä kuvion 4A ' ‘ että 4B tapauksessa muuttamalla ilmavirtauksen nopeutta ja/tai lämpötilaa.Figure 4B shows a purge arrangement similar to an overhead purge arrangement. In this case, there are holes in the surface of the cylinder 482 through which the air can flow into the cylinder 482 and exit the cylinder. ',: blades. When hot air is blown from the hood 480 into the paper web 486, the air. · 25 passes through web 486 into the cylinder. Blow control is provided by temperature control by means of temperature control, which is preferably part of a paper machine computer based control system. The temperature can be adjusted for both Fig. 4A '' and 4B by changing the airflow rate and / or temperature.
Keksinnöllisessä ratkaisussa paperirainan lämpötila mitataan edulli- 30 sesti useasta kohdasta rainan poikkisuunnassa paperirainan lämpöprofiilin muodostamiseksi. Profiilin mittaus voidaan suorittaa yhdellä tai useammalla : anturilla siten, että anturit ovat staattisesti paikallaan, tai siten, että anturit ovat j traversoivia eli liikkuvat edestakaisin paperirainan poikkisuunnassa. Kuviossa » 5 on esitetty tällaista ratkaisua. Mittausjärjestely käsittää K kappaletta paperi-35 rainaa 506 mittaavia antureita 500, jotka on toiminnallisesti kytketty mittaus- ja ,,· ohjauslohkoon 502, missä K on positiivinen kokonaisluku. Mittauslohko 502 113088 10 ohjaa edullisesti kuivaimia 504. Kuivaimet 504 voivat olla kuviossa 4A ja 4B esitetyn kaltaisia puhalluskuivaimia, höyrypaineella toimivia sylinterikuivaimia tai IR-kuivaimia. Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan ohjata, optimoida ja valvoa kuivaimien kuntoa. Päällystysprosessissa voidaan estää päällystepas-5 tan lämpötilan nousu niin korkeaksi, että pinta jähmettyy. Jos päällystepastan pintalämpötila nousee liian korkeaksi ja pinta jähmettyy, pastan sisällä oleva vesi kiehuu ja räjäyttää pinnan rikki. Lisäksi paperirainan lämpötila voidaan mitata useasta kohdasta rainan konesuunnassa paperirainan lämpöprofiilin muodostamiseksi konesuunnassa. Optimoimalla kuivatusprosessi voidaan 10 säästää myös energiaa. Keksinnön mukaisella paperirainan lämpötilan mittausjärjestelyllä voidaan huolehtia, että paperirainan lämpötila on tasainen sekä poikkisuunnassa että konesuunnassa. Tämä puolestaan saa aikaan sen, että paperin kutistuma pysyy tasaisena, mikä vähentää laskostumista ja mahdollistaa suuren tuotantonopeuden.In the inventive solution, the temperature of the paper web is preferably measured at a number of locations across the web to form a thermal profile of the paper web. The profile measurement can be done with one or more of the following: sensors with the sensors in a static position, or with the sensors being traverse, i.e. reciprocating in the cross-direction of the paper web. Figure 5 illustrates such a solution. The measuring arrangement comprises K pieces of paper-35 web 506 sensors 500 operatively connected to the measuring and control block 502, where K is a positive integer. The measuring block 502 113088 10 preferably controls the dryers 504. The dryers 504 may be blow dryers, vapor pressure cylinder dryers or IR dryers as shown in Figures 4A and 4B. With the solution according to the invention, the condition of the dryers can be controlled, optimized and monitored. In the coating process, the temperature of the coating paste can be prevented from rising so high that the surface solidifies. If the surface temperature of the coating paste becomes too high and the surface solidifies, the water inside the paste will boil and blow up the surface. In addition, the temperature of the paper web can be measured at several locations in the machine direction of the web to form a thermal profile of the paper web in the machine direction. Optimizing the drying process can also save energy. By means of the paper web temperature measuring arrangement according to the invention, it is possible to ensure that the paper web temperature is uniform both in the transverse direction and in the machine direction. This in turn results in a steady shrinkage of the paper, which reduces folding and allows high production speeds.
15 Mitattaessa paperirainan lämpötilaa ennen kuivainta ja kuivaimen jälkeen voidaan mitatun lämpötilan avulla tarkkailla kuivaimen kuntoa ja ilmoittaa paperikoneen käyttäjälle mahdollisesta viasta.15 When measuring the temperature of the paper web before and after the dryer, the temperature of the paper can be used to monitor the condition of the dryer and alert the paper machine user to a possible defect.
Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan 20 sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.Although the invention has been described above with reference to the example of the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited thereto, but that it can be modified in many ways within the scope of the inventive idea set forth in the appended claims.
I * * I • » · * * » • » · f * * • · • · • · • t I i k >I * * I • »· * *» • »· f * * • • • • • • t I i k>
Claims (22)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20000283A FI113088B (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Method and apparatus for measuring the temperature of a paper web |
| PCT/FI2001/000122 WO2001059438A1 (en) | 2000-02-10 | 2001-02-09 | Method and apparatus for measuring temperature of paper web |
| AU2001235519A AU2001235519A1 (en) | 2000-02-10 | 2001-02-09 | Method and apparatus for measuring temperature of paper web |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20000283 | 2000-02-10 | ||
| FI20000283A FI113088B (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Method and apparatus for measuring the temperature of a paper web |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20000283A0 FI20000283A0 (en) | 2000-02-10 |
| FI20000283A FI20000283A (en) | 2001-08-11 |
| FI113088B true FI113088B (en) | 2004-02-27 |
Family
ID=8557432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20000283A FI113088B (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Method and apparatus for measuring the temperature of a paper web |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2001235519A1 (en) |
| FI (1) | FI113088B (en) |
| WO (1) | WO2001059438A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6960769B2 (en) | 2002-10-03 | 2005-11-01 | Abb Inc. | Infrared measuring apparatus and method for on-line application in manufacturing processes |
| SE543393C2 (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-29 | Ircon Drying Systems Ab | Arrangement and method for measuring the temperature of a web, including computer program, computer readable medium and control unit |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI63115C (en) * | 1980-06-10 | 1983-04-11 | Valmet Oy | PROCEDURE FOR THE UNDERSTANDING OF MATERIALS IN MATERIAL I FASTTILLSTAOND OCH ANORDNING FOER GENOMFOERANDE AV FOERFARANDET |
| US4769544A (en) * | 1984-06-01 | 1988-09-06 | Measurex Corporation | System and process for measuring fiberglass |
| JPS6153549A (en) * | 1984-08-23 | 1986-03-17 | Chino Works Ltd | Optical measuring apparatus |
-
2000
- 2000-02-10 FI FI20000283A patent/FI113088B/en active
-
2001
- 2001-02-09 WO PCT/FI2001/000122 patent/WO2001059438A1/en active Application Filing
- 2001-02-09 AU AU2001235519A patent/AU2001235519A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20000283A0 (en) | 2000-02-10 |
| WO2001059438A1 (en) | 2001-08-16 |
| FI20000283A (en) | 2001-08-11 |
| AU2001235519A1 (en) | 2001-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1313774C (en) | System and method for measurement of traveling webs | |
| FI95841C (en) | Paper web moisture sensor and method for adjusting paper web moisture | |
| US6526369B1 (en) | Apparatus and process for a cross-direction profile of a material web | |
| JP4481825B2 (en) | Infrared measuring device and on-line application method of infrared measuring device to manufacturing process | |
| EP1741829B1 (en) | Measuring arrangement in a shortened dry end of a tissue machine | |
| CA2633236A1 (en) | Combined paper sheet temperature and moisture sensor | |
| FI115856B (en) | Method and apparatus for measuring coating | |
| FI115163B (en) | Quality and condition control according to spectrum discriminant measurement | |
| EP2480877B1 (en) | Method and apparatus for on-line web property measurement | |
| US11754533B2 (en) | Photoacoustic detection system with clocked tuning fork positions | |
| FI113088B (en) | Method and apparatus for measuring the temperature of a paper web | |
| JP2018526624A (en) | Holmium oxide glass as a calibration standard for near infrared moisture sensors | |
| US20050195411A1 (en) | System and method for measuring the permeability of a material | |
| JP2007519932A (en) | Optical fiber measuring device | |
| CA2300095A1 (en) | Method and apparatus for measuring properties of paper | |
| FI125725B (en) | Method and apparatus for following a fiber web | |
| US7986410B2 (en) | Method for detecting a fibrous web tear in a drying section of a machine for producing the fibrous web and apparatus for performing said method | |
| WO2000031521A1 (en) | Non-scanning, on-line multiple wavelength sheet monitoring system | |
| JPH0280945A (en) | Method and device for measuring dew point of gas | |
| EP3729025A1 (en) | Method and system for real-time web manufacturing supervision | |
| ITBO950110U1 (en) | MEASURING DEVICE FOR GAS CONCENTRATION IN AIR | |
| JPH0654292B2 (en) | Infrared NO analyzer |