FI114660B - A method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter - Google Patents
A method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter Download PDFInfo
- Publication number
- FI114660B FI114660B FI20010923A FI20010923A FI114660B FI 114660 B FI114660 B FI 114660B FI 20010923 A FI20010923 A FI 20010923A FI 20010923 A FI20010923 A FI 20010923A FI 114660 B FI114660 B FI 114660B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- source
- gas
- head
- temperature
- radiation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
114660114660
Menetelmä radiometrisen mittarin mittaustarkkuuden parantamiseksi ja radiometrinen mittariA method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter
Keksinnön kohteena on menetelmä radiometrisen mittarin mittaus-5 tarkkuuden parantamiseksi, joka radiometrinen mittari on tarkoitettu tasomaisen kohteen ainakin yhden ominaisuuden mittaamiseksi ja jossa mittarissa on lähdepää ja ilmaisinpää, joiden välissä on ilmaväli, jossa ilmavälissä mitattava kohde on sovitettu kulkemaan, ja jossa lähdepäässä on säteilylähde mitattavan säteilyn lähettämiseksi mitattavan kohteen lävitse, ja jossa ilmaisinpäässä 10 on ilmaisin mitattavan kohteen läpäisemän säteilyn mittaamiseksi, ja jossa lähdepäässä on lähdepään mittaikkuna ja jossa säteilylähteessä on säteilyläh-teensulkukalvo, joiden lähdepään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välissä on kaasutila, jonka läpi säteilylähteen lähettämä säteily on sovitettu kulkemaan, ja/tai jossa ilmaisinpäässä on ilmaisinpään mittaikkuna ja jossa il-15 maisimessa on sulkukalvo, joiden ilmaisinpään mittaikkunan ja ilmaisimen sulkukalvon välissä on kaasutila, jonka läpi mitattavan kohteen läpäisemä säteily : ' on sovitettu kulkemaan.The present invention relates to a method for improving the accuracy of measuring a radiometric meter for measuring at least one property of a planar object, the meter having a source end and a detector end having an air gap, an air gap being adapted to travel and a source having a radiation source. transmitting radiation through the object to be measured, and wherein the detector head 10 has a detector for measuring the radiation transmitted by the object to be measured, and wherein the source end has a radiation source sealing membrane, and the radiation source , and / or wherein the detector head has a detector head measurement window and wherein the il-15 has a barrier film having a detector head measuring window and a detector barrier film is the gas space through which the radiation transmitted by the target: is arranged to pass.
‘, i Edelleen keksinnön kohteena on radiometrinen mittari tasomaisen : kohteen ainakin yhden ominaisuuden mittaamiseksi, jossa mittarissa on läh- : 20 depää ja ilmaisinpää, joiden välissä on ilmaväli, jossa ilmavälissä mitattava : kohde on sovitettu kulkemaan, ja jossa lähdepäässä on säteilylähde mitatta- . van säteilyn lähettämiseksi mitattavan kohteen lävitse, ja jossa ilmaisinpäässä on ilmaisin mitattavan kohteen läpäisemän säteilyn mittaamiseksi, ja jossa lähdepäässä on lähdepään mittaikkuna ja jossa säteilylähteessä on säteilyläh- 25 teen sulkukalvo, joiden lähdepään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välissä on kaasutila, jonka läpi säteilylähteen lähettämä säteily on sovitettu kulkemaan, ja/tai jossa ilmaisinpäässä on ilmaisinpään mittaikkuna ja jossa il- : maisimessa on sulkukalvo, joiden ilmaisinpään mittaikkunan ja ilmaisimen sul- . Λ kukalvon välissä on kaasutila, jonka läpi mitattavan kohteen läpäisemä säteily \ 30 on sovitettu kulkemaan.The invention further relates to a radiometric meter for measuring at least one feature of a planar: object having a source and a detector end having an air gap, having an air gap to measure: the object being adapted to travel, and having a radiation source to be measured. transmitting radiation through the object to be measured, and wherein the detector head has a detector for measuring radiation transmitted by the object to be measured, and which source end has a source end measuring window, and which radiation source has a radiation source barrier membrane, adapted to travel, and / or wherein the detector head has a detector head measurement window and wherein the detector has a sealing film having a detector head measurement window and detector closure. Λ there is a gas space between the membrane through which the radiation transmitted by the object to be measured \ 30 is arranged to pass.
» · "· Paperinvalmistuksessa käytetään radiometriseen mittaukseen pe rustuvia mittareita erityisesti valmistettavan paperirainan neliömassan ja tuhkapitoisuuden määrittämiseen. Neliömassalla tarkoitetaan paperirainan kokonaispainoa grammoina yhtä neliömetriä kohti. Tuhkapitoisuudella tarkoitetaan 35 puolestaan paperin täyteaineiden määrää ja se ilmoitetaan tyypillisesti prosentteina neliömassasta. Neliömassan mittaus on tärkeimpiä mittauksia pape- 2 114660 rin valmistuksen aikana tehtävistä online-mittauksista eli mittauksista, joita tehdään valmistettavan paperin liikkuessa koko ajan eteenpäin paperikoneessa. Käytännössä kaikilla paperikoneilla, joilla on käytössä jotain mittauksia, on aina vähintään neliömassan mittaus. Online-mittauksena neliömassan mittaus 5 toteutetaan lähes poikkeuksetta radiometrisenä mittauksena elektronien absorptiosta, missä elektronit tuotetaan radioisotooppilähteistä tulevana β~ - säteilynä. On-line tuhkapitoisuuden mittaus toteutetaan myös radiometrisenä mittauksena, missä elektronit tuotetaan radioisotooppilähteistä tulevana gamma-säteilynä.»·" · In papermaking, radiometric measurements are used to determine the basis weight and the ash content of the particular paper web being manufactured. 114660 r is an online measurement, that is to say, the measurements made as the paper being manufactured is constantly moving forward in the paper machine, and virtually all paper machines with some measurement always have at least a basis weight measurement. , where electrons are produced as β ~ radiation from radioisotope sources. Measurement of the senses is also carried out as radiometric measurement, where electrons are produced as gamma radiation from radioisotope sources.
10 Neliömassan tai tuhkapitoisuuden radiometrinen mittari muodostuu lähdepäästä ja ilmaisinpäästä, jotka on asetettu toistensa suhteen vastakkaisille puolille valmistettavaa paperirainaa. Lähdepää käsittää säteilylähteen. II-maisinpää käsittää ilmaisinlaitteiston, jossa on varsinaisena ilmaisimena toimiva jalokaasutäytteinen ionisaatiokammio sekä ilmaisimen antaman mittaussig-15 naalin perusteella mitattavan rainan neliömassan tai tuhkapitoisuuden määrittämiseen tarvittava elektroniikka. Sekä lähdepää että ilmaisinpää on tyypilli-: ‘ sesti sovitettu liikkumaan edestakaisin valmistettavan rainan poikkisuunnan : i ylitse ulottuvassa mittaraamissa. Ilmaisinpää on rakenteeltaan sellainen, että ilmaisinpään ulkopinnassa olevan ilmaisinpään mittaikkunan ja ionisaatio-: 20 kammion sulkukalvon välissä on ilmaa sisältävä kaasutila, joka auttaa vakioi- : maan ilmaisinpään sisäisiä lämpötiloja ja siten parantaa mittaustuloksia. Myös : lähdepään rakenne on sellainen, että lähdepään ulkopinnassa lähdepään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välissä on vastaavanlainen ilmatila.10 The radiometric meter for the basis mass or the ash content consists of a source head and a detector head which are placed on opposite sides of the paper web being manufactured. The source head comprises a radiation source. The II maize head comprises a detection apparatus having a noble gas filled ionization chamber which acts as the actual detector and the electronics necessary for determining the basis weight or ash content of the web measured on the basis of the measurement signal provided by the detector. Both the source end and the detector end are typically adapted to move in a transverse dimension of the reciprocating web. The detector head is constructed such that an air containing gas is provided between the detector head outer window of the detector head and the barrier membrane of the ionization chamber, which helps to stabilize the internal temperatures of the detector head, thereby improving measurement results. Also: the structure of the source head is such that on the outer surface of the source head there is a similar air space between the source head measuring window and the radiation source barrier film.
Sekä lähdepään ja ilmaisinpään mittaikkunat että säteilylähteen ja ilmaisimen 25 sulkukalvot ovat ohutta, säteilyä läpäisevää metalli- tai muovikalvoa.Both the measurement head windows of the source head and the detector head, as well as the barrier films of the radiation source and the detector 25 are thin, radiation-permeable metal or plastic films.
Radiometrisen mittauksen kannalta paperinvalmistuksen valmistus- ,: olosuhteet tai ympäristöolosuhteet ovat tyypillisesti hyvin vaativat. Lämpötila ja : kosteus ovat rainan ympäristössä melko korkeita ja ne voivat myös vaihdella tv. huomattavasti, mikä aiheuttaa muutoksia ilmantiheyteen. Tällöin mittaustulok- * · \ ‘. 30 siin tulee virhettä johtuen ilmantiheyden muutoksista ilmaisinpään mittaikkunan ' : ja ilmaisimen sulkukalvon välisessä kaasutilassa, lähdepään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välisessä kaasutilassa sekä vapaassa ilmavälissä, missä mitattava paperiraina kulkee. Lisäksi mittapalkkien, joihin lähdepää ja ilmaisinpää on sovitettu, lämpöliikkeet lämpötilan vaihdellessa aiheuttavat läh-35 depään ja ilmaisinpään välisen etäisyyden muutoksia, mistä seuraa mittausvirhettä. Edelleen ilmassa olevat epäpuhtaudet voivat takertua lähdepään ja 3 114660 ilmaisinpään pintoihin täten vaikeuttaen säteilyn kulkua säteilylähteestä ilmaisimelle ja aiheuttaen mittaustuloksiin virhettä.For radiometric measurement, papermaking conditions or environmental conditions are typically very demanding. Temperature and: The humidity around the web is quite high and can also vary with the TV. significantly, which causes changes in air density. In this case, the measurement result is * · \ '. 30 there is an error due to changes in air density in the gas space between the detector head gauge window and the detector barrier film, the gas head space between the source head gauge window and the radiation source, and the free air gap where the paper web to be measured passes. In addition, the thermal movements of the measuring bars on which the source head and detector head are fitted cause temperature variations in the distance between the source head and the detector head, resulting in a measurement error. Further, contaminants in the air can become entangled in the surfaces of the source head and the 3114660 detector head, thereby impeding the flow of radiation from the radiation source to the detector and causing measurement errors.
Eräässä tunnetussa ratkaisussa radiometriseen mittaukseen perustuvan neliömassan mittauksen virhettä on pyritty vähentämään kompen-5 soimalla ilmantiheyden muutoksia lähdepään ja ilmaisinpään välisessä vapaassa ilmavälissä eli siinä tilassa missä mitattava raina liikkuu. Ratkaisun mukaan ilmaisinpään yhteyteen on sovitettu välineet vapaan ilmavälin ilman lämpötilan mittaamiseksi, jota lämpötilan mittausta käytetään hyväksi kompensoimaan lämpötilan muutoksesta aiheutuva ilman absorptiomuutos. Lisäksi 10 vapaaseen ilmaväliin rainan molemmin puolin puhalletaan lämmitettyä ilmaa, joka pyrkii minimoimaan lämpötilan vaihtelun ilmavälissä ja siten pienentämään ilmavälin ilmantiheyden muutoksista aiheutuvia mittausvirheitä.In one known solution, an attempt has been made to reduce the error in the basis weight measurement based on radiometric measurement by compensating for changes in air density in the free air gap between the source end and the detector head, i.e., in the state in which the web being measured. According to the solution, means are provided in connection with the detector head for measuring the air temperature of the free air gap, which temperature measurement is used to compensate for the change in the air absorption caused by the temperature change. In addition, heated air is blown into the 10 clearances on either side of the web, which tends to minimize temperature variation in the gap and thus reduce measurement errors caused by changes in the gap density.
Eräässä toisessa tunnetussa ratkaisussa kompensoidaan lähdepään ja ilmaisinpään välisen etäisyyden muutoksesta eli niin sanotusta z-15 suuntaisesta muutoksesta johtuvaa mittausvirhettä. Z-suunnalla tarkoitetaan valmistettavan rainan paksuussuuntaa eli suuntaa, joka on kohtisuorassa pa-perirainan sekä pituussuuntaa että poikittaissuuntaa kohti. Ratkaisun mukaan ' neliöpainomittarin säteilygeometria on suunniteltu siten, että lähdepään ja il maisinpään välisen etäisyyden kasvaessa tietyissä rajoissa myös ionisaatio-20 kammion säteilytettävä tilavuus kasvaa, mikä kompensoi etäisyyden kasvusta •i aiheutuvan säteilyn intensiteetin vaimentumisen.Another known solution compensates for a measurement error due to a change in the distance between the source head and the detector head, i.e. a so-called z-15 change. The Z direction refers to the thickness direction, i.e. the direction perpendicular to the longitudinal and transverse directions of the paper web. According to the solution, the radiation geometry of the "basis weight meter" is designed so that, as the distance between the source head and the detector head increases within certain limits, the irradiated volume of the ionisation chamber 20 also increases, compensating for the attenuation of radiation intensity.
US-julkaisussa 4692616 on esitetty menetelmä neliöpainomittarin standardoimiseksi. Julkaisussa esitetyssä menetelmässä määritetään ensin :. kaksi standardointikäyrää, joista ensimmäinen käyrä kuvaa eri referenssinäyt- l 25 teiden läpäisemää säteilyä. Toinen käyrä kuvaa samojen referenssinäytteiden läpäisemää säteilyä tilanteessa, missä säteilyn kulkulinjalle on referenssimate- V naalien lisäksi simuloitu likaa. Likaa voidaan simuloida joko asettamalla refe- : renssinäytteiden lisäksi jotain materiaalia säteilyn kulkulinjalle, muuttamalla • ’ ·, säteilyn kulkulinjan geometriaa tai muuttamalla lähdepään ja ilmaisinpään väli- \ . 30 sen vapaan ilmavälin lämpötilaa. Standardointikäyrä, jonka perusteella mittarin : ilmaisemaa neliöpainoa korjataan mittarin toiminnan aikana, saadaan vähen tämällä pelkästään referenssinäytteiden läpäisemää säteilyä kuvaava standardointikäyrä sekä referenssinäytteiden että lian läpäisemää säteilyä kuvaavasta standardointikäyrästä.US 4,692,616 discloses a method for standardizing a basis weight meter. The method described in the publication first defines:. two standardization curves, the first of which represents the radiation transmitted by the different paths of the reference sample. The second curve describes the radiation transmitted by the same reference samples in a situation where dirt is simulated in addition to the reference V signals on the radiation path. The dirt can be simulated either by placing, in addition to the reference samples, some material on the radiation path, changing the geometry of the radiation path, or changing the distance between the source end and the detector head. 30 its free air gap temperature. The standardization curve corrected for the basis weight of the meter during operation of the meter is obtained by subtracting the standardization curve, which represents only the radiation transmitted by the reference samples, from that obtained for the reference and dirt transmitted radiation.
35 US-julkaisussa 4678915 on esitetty ratkaisu valmistettavan rainan ominaisuutta, erityisesti neliömassaa tai kosteutta mittaavan mittarin lähde- 4 114660 pään ja ilmaisinpään välisen etäisyyden muuttumisen aiheuttaman mittausvirheen kompensoimiseksi. Lähdepään ja ilmaisinpään välinen etäisyys muuttuu mittaraamin, johon ne on kiinnitetty, lämpötilan muutosten aiheuttamien lämpöliikkeiden vaikutuksesta. Ratkaisun mukaan mittarin ilmaisinpään yhteyteen 5 on sovitettu välineet mittaamaan lähdepään ja ilmaisinpään välistä etäisyyttä, jota käytetään kompensoimaan mittarin antamaa mittaustulosta.35 U.S. Pat. No. 4,678,815 discloses a solution for compensating for a measurement error caused by a change in the distance between the source head of the meter measuring the property of the web, in particular the basis weight or moisture, and the detector head. The distance between the source head and the detector head changes as a result of temperature changes in the temperature of the meter to which they are attached. According to the solution, means for measuring the distance between the source end and the detection head are arranged at the detector head 5 of the meter, which is used to compensate for the measurement result provided by the meter.
US-julkaisussa 5576541 on esitetty ratkaisu neliöpainomittarin sig-naali-kohina-suhteen parantamiseksi. Ratkaisun mukaan neliöpainomittarin lähdepäässä on magneetti, jonka magneettikenttä kulkee kohtisuorassa mi-10 tattavan materiaalin pinnan suhteen. Lähdepään säteilylähde on sovitettu magneetin magneettikentän vaikutusalueelle siten, että magneetin magneettikenttä ohjaa mahdollisimman suuren osan säteilylähteen lähettämistä elektroneista testattavan materiaalin läpi. Tällöin neliöpainomittarin signaali-kohinasuhde paranee, koska aikaisempaa suurempi osa säteilylähteen lähettämistä 15 elektroneista kulkee testattavan materiaalin läpi, vaikka säteilylähteen aktiivisuus pidetään samana kuin aikaisemmin.U.S. Patent No. 5,576,641 discloses a solution for improving the signal-to-noise ratio of a basis weight meter. According to the solution, the source end of the basis weight meter has a magnet whose magnetic field passes perpendicular to the surface of the material to be measured. The radiation source of the source head is arranged in the area of influence of the magnetic field of the magnet so that as much of the electrons emitted by the radiation source are guided through the material to be tested by the magnetic field of the magnet. The signal-to-noise ratio of the basis weight meter is thereby improved, since a greater proportion of the electrons emitted by the radiation source pass through the material being tested, although the activity of the radiation source is maintained as before.
Esitetyillä ratkaisuilla radiometrisen mittarin mittaustarkkuuden li-; säämiseksi ei kuitenkaan saavuteta riittävän tarkkaa mittaustulosta.With the solutions presented, the measurement accuracy of the radiometric meter is greater than; however, a sufficiently accurate measurement result is not obtained for the adjustment.
·’ Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen : 20 ratkaisu, joka pienentää mittarin käyttöympäristön olosuhteiden aiheuttamaa mittaustulosten vääristymistä radiometriseen mittaukseen perustuvissa mitta- . uslaitteissa.It is an object of the present invention to provide a new type of solution: which reduces the distortion of measurement results caused by the conditions of the meter's operating environment in radiometric measurements. devise.
i ti t
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että vakioidaan lähdepään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välisen kaasu-*;!! 25 tilan ja/tai ilmaisinpään mittaikkunan ja ilmaisimen sulkukalvon välisen kaasu- · ; *' tilan lämpötila.The method according to the invention is characterized in that the gas between the source head gauge window and the radiation source barrier membrane is stabilized - *; !! 25 gas between the space and / or detector head gauge window and detector barrier membrane ·; * 'room temperature.
v,: Keksinnön mukaiselle radiometriselle mittarille on tunnusomaista se, että lähdepään ja/tai ilmaisinpään yhteyteen on sovitettu välineet lähde- :.'.t pään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välisen kaasutilan ja/tai ilmai- » » \ 30 sinpään mittaikkunan ja ilmaisimen sulkukalvon välisen kaasutilan lämpötilan : vakioimiseksi.The radiometric meter according to the invention is characterized in that means are provided in connection with the source head and / or the detector head, the gas space between the source measuring window and the radiation sealing membrane and / or the detector sealing window and the detector. gas space temperature: to stabilize.
Keksinnön olennaisen ajatuksen mukaan radiometriseen mittaukseen perustuvassa mittarissa, joka on tarkoitettu tasomaisen kohteen ainakin yhden ominaisuuden mittaamiseen, on lähdepää ja ilmaisinpää, joiden välissä 35 on ilmaväli, jossa ilmavälissä mitattava kohde on sovitettu kulkemaan, ja lähdepäässä on säteilylähde mitattavan säteilyn lähettämiseksi mitattavan koh- 5 114660 teen lävitse ja ilmaisinpäässä on ilmaisin mitattavan kohteen läpäisemän säteilyn mittaamiseksi. Lähdepäässä on lähdepään mittaikkuna ja säteilylähteessä on sulkukalvo, joiden välissä on kaasutila, jonka läpi säteilylähteen lähettämä säteily on sovitettu kulkemaan ja ilmaisinpäässä on ilmaisinpään mittaik-5 kuna ja ilmaisimessa on sulkukalvo, joiden välissä on kaasutila, jonka läpi mitattavan kohteen läpäisemä säteily on sovitettu kulkemaan. Edelleen olennaisen ajatuksen mukaan radiometrisen mittarin mittaustarkkuutta parannetaan vakioimalla lähdepään mittaikkunan ja säteilylähteen sulkukalvon välisen kaa-sutilan ja/tai ilmaisinpään mittaikkunan ja ilmaisimen sulkukalvon välisen kaa-10 sutilan lämpötila. Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan kaasutila vakioidaan johdattamalla kaasutilaan jatkuvasti virtaavaa lämmitettyä ilmaa tai jotakin muuta kaasua, joka ei sinänsä vaikuta mittarin mittausperiaatteeseen. Keksinnön erään toisen edullisen sovellutusmuodon mukaan mitataan kaasutilan lämpötilaa kaasutilaan sovitetulla lämpötila-anturilla ja muute-15 taan kaasutilaan johdettavan ilman tai jonkin muun kaasun lämpötilaa ilmaisinpään ja/tai lähdepään yhteyteen sovitetulla lämmitys-/jäähdytyselementillä, jonka toimintaa ohjataan ohjausyksiköllä kaasutilan lämpötilan halutun arvon i eli asetusarvon ja ilmatilan lämpötilan mitatun arvon erotuksen perusteella.According to an essential idea of the invention, a radiometric measuring meter for measuring at least one property of a planar object has a source end and a detector end between 35 having an air gap where the object to be measured in the air gap is arranged to travel and a source having a radiation source. through the tea and at the detector end there is a detector for measuring the radiation transmitted by the object to be measured. The source end has a source head gauge window and the radiation source has a barrier membrane between which is a gas space through which the radiation emitted by the radiation source is arranged to pass and the detector head has It is still an essential idea to improve the measurement accuracy of the radiometric meter by stabilizing the temperature of the gas space between the source head metering window and the radiation source barrier membrane and / or the detection head metering window and the detection barrier membrane. According to a preferred embodiment of the invention, the gas space is stabilized by introducing heated air, or other gas, which is continuously flowing into the gas space and does not in itself affect the measurement principle of the meter. According to another preferred embodiment of the invention, the temperature of the gas space is measured by a temperature sensor fitted to the gas space and the temperature of the air or other gas introduced into the gas space by a heating / cooling element and the airspace temperature based on the difference in the measured value.
: : Keksinnön erään kolmannen edullisen sovellutusmuodon mukaan kaasutilan ’': 20 lämpötilan asetusarvo valitaan lähdepään ja ilmaisinpään välisen ilmavälin il- • · i man lämpötilan läheisyydestä.According to a third preferred embodiment of the invention, the setpoint temperature of the gas space '': 20 is selected in the vicinity of the air temperature between the source end and the detector head.
Keksinnön etuna on, että vakioimalla joko jomman kumman tai molempien kaasutilojen lämpötila voidaan estää näiden kaasutilojen sisältämän kaasun tiheydenmuutoksista aiheutuvat vääristymät mittaustuloksissa. Käyt-,25 tämällä kaasutilojen lämpötilojen vakiointiin jatkuvasti kaasutiloihin virtaavaa :' * lämmitettyä ilmaa tai jotakin muuta kaasua voidaan kaasutilojen lämpötilan va- v kiointi toteuttaa yksinkertaisella ja helpolla tavalla. Samalla saatetaan säteily- lähteen ja/tai ilmaisimen sulkukalvo vakiolämpötilaan, mikä eliminoi säteily-lähteen ja/tai ilmaisimen sulkukalvon lämpölaajenemisesta aiheutuvat mittaus-30 virheet. Valitsemalla kaasutilan lämpötilan asetusarvo lähdepään ja ilmaisin- * : pään välisen ilmavälin ilman lämpötilan perusteella voidaan myös ehkäistä lähdepään mittaikkunan ja/tai ilmaisimen mittaikkunan lämpölaajenemisesta aiheutuvat mittausvirheet.An advantage of the invention is that by stabilizing the temperature of either or both gas spaces, distortions in the measurement results due to changes in the density of the gas contained in these gas spaces can be prevented. By using constant flow to the gas compartments to stabilize the gas compartment temperatures: '* heated air or some other gas can be accomplished in a simple and easy manner. At the same time, the barrier film of the radiation source and / or detector is brought to a constant temperature which eliminates measurement errors due to the thermal expansion of the radiation source and / or the barrier membrane of the detector. Selecting a gas space temperature setpoint based on the air temperature between the source head and detector *: can also prevent measurement errors due to thermal expansion of the source head metering window and / or the detection metering window.
Tämän selityksen yhteydessä termillä ’’paperi" tarkoitetaan paperin 35 lisäksi myös kartonkia, pehmopaperia ja sellua.In the context of this specification, the term '' paper ', in addition to paper 35, also includes cardboard, tissue paper and pulp.
6 1146606114660
Keksintöä selitetään tarkemmin oheisessa kuviossa, jossa on kaavamaisesti esitetty eräs keksinnön mukainen radiometrinen mittari osittain poikkileikattuna.The invention will be explained in more detail in the accompanying figure, in which a radiometric meter according to the invention is schematically partially cross-sectioned.
Kuviossa on kaaviomaisesti esitetty eräs keksinnön mukainen ra-5 diometrinen mittari 1. Mittarissa 1 on lähdepää 3 ja ilmaisinpää 4, jotka on sovitettu mitattavan tasomaisen tai arkkimaisen kohteen, tässä tapauksessa paperikoneessa eteenpäin liikkuvan paperirainan 2, vastakkaisille puolille. Läh-depäässä 3 on säteilylähde 5, joka lähettää säteilyä paperirainan 2 lävitse. Yleisimmin käytetty säteilylähde on 85Kr (krypton 85) -isotooppi, jonka anta-10 man pr -säteilyn maksimienergia on 672 keV. Ilmaisinpäässä 4 on ilmaisulait- teisto, joka käsittää ilmaisimen 6 sekä siihen liittyvän analogia- ja digitaalielektroniikan, jota selvyyden vuoksi ei ole esitetty kuviossa. Ilmaisin 6 mittaa paperirainan 2 läpäisemän osan säteilylähteen 5 lähettämästä kokonaissäteilystä. Säteilylähteen 5 lähettämä säteily kulkee ilmaisimen 6 sisäpuolelle ilmaisimen 15 sulkukalvon 7 ja ilmaisinpään mittaikkunan 8 läpi. Ilmaisin 6 on tyypillisesti ja-lokaasutäytteinen ionisaatiokammio. Jalokaasuna käytetään tavallisesti joko xenonia tai argonia. Ilmaisimen 6 havaitseman säteilyn määrä on verrannolli-i nen paperirainan 2 mitattavaan ominaisuuteen, esimerkiksi neliömassaan tai : tuhkapitoisuuteen. Ilmaisin 6 lähettää vastaanottamaansa säteilyyn verrannol- : 20 lisen virtaviestin ilmaisulaitteistoon kuuluvalle elektroniikalle, joka määrittää ; mitattavaa ominaisuutta kuvaavan suureen ilmaisimen 6 lähettämän virtavies tin perusteella alan ammattimiehelle sinänsä tunnetulla tavalla.The figure schematically shows a ra-5 diometric meter 1 according to the invention. The meter 1 has a source end 3 and a detector end 4 arranged on opposite sides of a planar or sheet-like object to be measured, in this case a paper moving paper web 2. The source end 3 has a radiation source 5 which emits radiation through the paper web 2. The most commonly used radiation source is the 85Kr (krypton 85) isotope, which has a maximum energy of 672 keV for an-10 man pr radiation. The detector head 4 has a detecting apparatus comprising a detector 6 and associated analog and digital electronics which, for reasons of clarity, are not shown. The detector 6 measures the portion of the total radiation emitted by the radiation source 5 passing through the paper web 2. The radiation emitted by the radiation source 5 passes inside the detector 6 through the barrier film 7 of the detector 15 and the measuring window 8 of the detector head. The detector 6 is typically an ionization chamber filled with and-locale gas. Usually either xenon or argon is used as the noble gas. The amount of radiation detected by the detector 6 is proportional to the measurable property of the paper web 2, for example, its basis weight or: ash content. The detector 6 transmits a power proportional to the received radiation to the electronics of the detecting apparatus which determines; based on the current message sent by the large detector 6 which measures the characteristic to be measured, in a manner known to the person skilled in the art.
Tyypillisesti lähdepää 3 ja ilmaisinpää 4 on sovitettu paperirainan 2 , koko leveyden ylitse ulottuvassa mittaraamissa liikkuviin mittakelkkoihin siten, ; 25 että lähdepää 3 ja ilmaisinpää 4 liikkuvat edestakaisin eli traversoivat koko valmistettavan rainan leveyden ylitse. Sekä lähdepään 3 että ilmaisinpään 4 ’: yhteyteen on lisäksi sovitettu jäähdytysvesikanavat niiden sisäisen lämpötilan jäähdyttämiseksi. Edelleen niiden yhteyteen on tavallisesti sovitettu hiukkas-suodatetut kuivailmakanavat purseilman puhaltamiseksi lähdepään 3 ja ilmai-\ 30 sinpään 4 sisäpuolelle estämään kosteuden ja epäpuhtauksien pääsy liitok- • : sista niiden sisäpuolelle. Selvyyden vuoksi nämä vesi- ja ilmakanavat on jä tetty kuviosta pois. Lähdepää 3 ja ilmaisinpää 4 voidaan kuitenkin sovittaa myös kiinteästi mittaraamiin siten, että ne mittaavat pistemäisesti vain yhtä kohtaa paperirainan 2 leveyssuunnassa.Typically, the source end 3 and the detector end 4 are arranged on measuring gauges moving in a measuring frame extending over the entire width of the paper web 2; 25, that the source end 3 and the detector end 4 are reciprocating or traversing the entire width of the web to be manufactured. Further, cooling water channels are provided in connection with both the source head 3 and the detector head 4 'to cool their internal temperature. Further, they are usually provided with particle-filtered dry air ducts for blowing the compressed air inside the source head 3 and the vent head 4 to prevent moisture and impurities from entering the joints. For the sake of clarity, these water and air ducts have been omitted from the figure. However, the source end 3 and the detector head 4 can also be fixedly fixed to the measuring frames so that they measure only a single point in the width direction of the paper web 2.
35 Ilmaisinpään 4 rakenne on sen sisäpuolella olevien erilaisten letku- liitosten ja instrumenttien kiinnittämiseen käytetyn tukilevyn 18 vuoksi sellai- 7 114660 nen, että asennettaessa ilmaisin 6 paikalleen jää ilmaisimen sulkukalvon 7 ja ilmaisinpään mittaikkunan 8 väliin kaasutila 9. Vastaavalla tavalla lähdepäässä 3 on tukilevy 18’ siten, että säteilylähteen sulkukalvon 7’ ja lähdepään mittaikkunan 8’ väliin jää kaasutila 9’. Ilma vapaassa ilmavälissä 10 eli tilassa, missä 5 valmistettava paperiraina 2 kulkee, on tyypillisesti kuumaa johtuen paperirai-nan 2 korkeasta lämpötilasta, joka paperinvalmistukselle tyypillisten vaativien ympäristöolosuhteiden vuoksi vaihtelee. Koska lähdepään 3 ja ilmaisinpään 4 rainaa kohti olevien rakenteiden kautta tapahtuu lämmönjohtumista, aiheuttaa tämä myös kaasutiloissa 9 ja 9’ olevan ilman tai jonkin muun kaasun lämpöti-10 lan muutoksia, minkä vuoksi kaasutiloissa 9 ja 9’ olevan kaasun tiheys muuttuu, mikä aiheuttaa mittausvirhettä ilmaisimen 6 mittaamassa säteilymäärässä.35 The construction of the detector head 4 is due to the various support hose 18 used to secure the hose connections and instruments inside it, so that when mounted, the detector 6 retains a gas space 9 between the detector barrier film 7 and the detector end measuring window 8. such that there is a gas space 9 'between the radiation source barrier film 7' and the source end measuring window 8 '. The air in the free air gap 10, i.e. the space 5 in which the paper web 2 to be manufactured passes, is typically hot due to the high temperature of the paper web 2, which varies due to the demanding environmental conditions typical of papermaking. Since heat conduction occurs through the structures of the source head 3 and the detector head 4, this also causes changes in the temperature of the air or other gas in the gas spaces 9 and 9 ', resulting in a change in the density of the gas in the gas spaces 9 and 9'. 6 measured by radiation.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ilmaisinpään 4 kaasutilan 9 lämpötilan muutoksista aiheutuvat kaasuntiheyden muutokset ja siitä aiheutuvat mittausvirheet eliminoidaan saattamalla kaasutila 9 vakio lämpötilaan. Tätä 15 varten ilmaisinpään 4 yhteyteen on sovitettu kaasukanava 11, jota pitkin ilmaisinpään 4 sisäpuolelle voidaan johtaa jatkuvasti virtaavaa kaasua, kuten esi- ; : merkiksi ilmaa, typpeä tai jotakin jalokaasua, kuten esimerkiksi argonia. Kaa- » sukanava 11 voi esimerkiksi olla edellä esitetty instrumentti-ilmakanava, jota pitkin ilmaisinpään 4 sisäpuolelle johdetaan purseilmaa, joka estää kosteuden ; 20 ja epäpuhtauksien pääsyn ilmaisinpään 4 sisäpuolelle sen liitoksista, kaasu- ; kanava 11 voi myös olla juuri ilmatilan 9 lämpötilan vakiointia varten erikseen sovitettu kaasukanava. Kaasukanavan 11 yhteyteen on sovitettu lämmitys- / jäähdytyselementti 12, vakioimaan kaasukanavasta 11 tulevan kaasun lämpötilaa ohjausyksikön 14 ohjaamana. Kaasutilan 9 halutun lämpötilan eli ase-25 tusarvon SP ja kaasutilan 9 mitattua lämpötilaa vastaavan mittausarvon MS erotuksen perusteella ohjausyksikkö 14 määrittää lämmitys- / jäähdytysele-: mentin 12 tehoyksikön 13 toimintaa ohjaavan ohjaussuureen CS. Ohjausyk- : sikkö 14 on edullisesti mikroprosessori- tai signaaliprosessoripohjainen elekt roninen tietojenkäsittelylaite, jonka toiminta on itsestään selvää alan ammatti-30 miehelle. Kaasutilan 9 lämpötila mitataan kaasuillaan 9 sovitetulla lämpötila-: anturilla 15. Lämmitys- / jäähdytyselementissä 12 lämmitetty tai jäähdytetty kaasu ohjataan yhtä tai useampaa putkea 16 pitkin kaasutilaan 9, josta se pääsee poistumaan tukilevyyn 18 muodostettujen yhden tai useamman aukon 17 kautta. Asetusarvo SP asetetaan edullisesti ohjelmistollisesti valmistuspro-35 sessin käyttäjän tai valmistusprosessin eri suureita seuraavien automaattisesti toimivien ohjausohjelmistojen toimesta.In the solution according to the invention, the changes in the gas density caused by the temperature changes of the gas space 9 of the detector head 4 and the resulting measurement errors are eliminated by bringing the gas space 9 to a constant temperature. For this purpose, a gas duct 11 is provided in connection with the detector head 4, through which a continuously flowing gas, such as pre-gas, may be introduced into the interior of the detector head 4; : for example, air, nitrogen or a noble gas such as argon. For example, the gas duct 11 may be an instrument air duct, as shown above, through which condensing air is conducted to the inside of the detector head 4 to prevent moisture; And impurities entering the detector head 4 from its junctions, gas; the duct 11 may also be a specially adapted gas duct for the temperature conditioning of the air space 9. A heating / cooling element 12 is provided in connection with the gas duct 11 to stabilize the temperature of the gas from the gas duct 11 under the control of the control unit 14. Based on the difference between the desired temperature of the gas space 9, i.e. the setpoint SP and the measured value MS corresponding to the measured temperature of the gas space 9, the control unit 14 determines a control variable CS controlling the operation of the power unit 13 of the heating / cooling element. The control unit 14 is preferably a microprocessor or signal processor based electronic data processing device, the operation of which is obvious to one of ordinary skill in the art. The temperature of the gas space 9 is measured by its gases 9 by a matched temperature sensor 15. In the heating / cooling element 12, the heated or cooled gas is directed through one or more tubes 16 to a gas space 9 from which it can exit through one or more openings 17 in the support plate 18. Preferably, the setpoint SP is set programmatically by the automated control software following the user of the manufacturing process or following different quantities of the manufacturing process.
8 1146608 114660
Kaasuthan 9 lämpötilan asetusarvo SP valitaan vapaan ilmavälin 10 ilman lämpötilan läheisyydestä, jolloin ilmavälin 10 ilman lämpötilan muuttuessa myös asetusarvoa SP voidaan tarvittaessa muuttaa, minkä seurauksena lämmitys-/jäähdytyselementistä 12 putkeen 16 siirtyvän kaasun lämpötila 5 muuttuu ohjausyksikön 14 määrittämän ohjaussuureen CS uuden arvon mukaisesti. Edullisesti asetusarvo SP on sama kuin vapaan ilmavälin 10 ilman keskilämpötila radiometrisen mittarin 1 liikkuessa edestakaisin paperirainan 2 ylitse. Ilmavälin 10 ilman lämpötila voidaan mitata esimerkiksi ilmaisinpään 4 yhteyteen sovitetulla lämpötila-anturilla 19. Lämpötila-anturin 19 mittaustieto 10 voidaan siirtää suoraan ohjausyksikköön 14, jossa tämän mittaustiedon perusteella voidaan laskea ilmavälin 10 keskilämpötila, jota voidaan edellä esitetyllä tavalla käyttää kaasuthan 9 lämpötilan asetusarvona SP. Vapaan ilma-välin 10 ilman lämpötila voidaan mitata myös radiometrisen mittarin kanssa samassa mittakelkassa olevalla jollakin muulla mittarilla, kuten esimerkiksi IR-15 lämpötilamittarilla. Mikäli putki 16 on hyvin pitkä, poikkeaa siinä viilaavan kaasun lämpötila asetusarvosta SP , jolloin lämmitys-/jäähdytyselementistä 12 : * putkeen 16 virtaava kaasu käytännössä lämmitetään tai jäähdytetään eri läm- : potilaan kuin asetusarvo SP osoittaa.The gas setpoint temperature SP is selected in the vicinity of the free air gap 10 air temperature, whereby the set point SP can also be changed as needed, as a result of which the gas temperature 5 passing from the heating / cooling element 12 to the pipe 16 changes according to the new control CS value. Preferably, the setpoint SP is the same as the average air temperature of the free air gap 10 as the radiometric meter 1 moves back and forth over the paper web 2. The temperature of the air gap 10 can be measured, for example, by means of a temperature sensor 19 fitted to the detector head 4. The measurement data 10 of the temperature sensor 19 can be directly transmitted to the control unit 14 to calculate an average temperature of the air gap 10 which can be used The air temperature in the free air gap 10 can also be measured with another meter in the same tray as the radiometric meter, such as an IR-15 temperature gauge. If the tube 16 is very long, the temperature of the filing gas differs from the setpoint SP, whereby the gas flowing from the heating / cooling element 12 to the tube 16 is practically heated or cooled to a different temperature than the setpoint SP.
Johdattamalla kaasutilaan 9 jatkuvasti viilaavaa kaasua eliminoi-i : 20 daan kaasutilassa 9 olevan kaasun tiheyden muutoksista aiheutuva ilmaisi- men 6 mittausvirhe. Samalla eliminoidaan ilmaisimen 6 lämpötilariippuvuus vakioimalla sen sulkukalvon 7 lämpötila. Kun kaasutilaan 9 johdettavan kaasun lämpötila valitaan ilmavälissä 10 olevan ilman lämpötilan läheisyydestä, eliminoidaan ilmaisinpään mittaikkunan 8 lämpölaajenemisesta aiheutuva 25 mittaikkunan 8 Z-suuntainen liike, mikä myös aiheuttaa virhettä mittaustulokseen.By introducing a continuously filing gas into the gas space 9, the measurement error of the detector 6 due to changes in the density of the gas in the gas space 9 is eliminated. At the same time, the temperature dependence of the detector 6 is eliminated by stabilizing the temperature of its barrier film 7. When the temperature of the gas introduced into the gas space 9 is selected in the vicinity of the air temperature in the gap 10, the Z-directional movement of the measuring window 8 due to the thermal expansion of the detector head window 8 is eliminated, which also causes an error in the measurement result.
: Lähdepään 3 mittaikkunan 8’ ja säteilylähteen 5 sulkukalvon 7’ väli sen kaasuthan 9’ lämpötila voidaan vakioida vastaavalla tavalla. Samalla vakioidaan lähdepään 3 mittaikkunan 8’ sekä säteilylähteen 5 sulkukalvon 7’ läm-’ 30 pötila, mikä eliminoi niiden lämpölaajenemisesta aiheutuvan mittausvirheen.The temperature of its gas 9 'between the measuring window 8' of the source head 3 and the barrier film 7 'of the radiation source 5 can be similarly stabilized. At the same time, the temperature of the measuring window 8 'of the source head 3 and of the sealing film 7' of the radiation source 5 is constant, which eliminates the measurement error due to their thermal expansion.
* : Tätä varten lähdepään 3 yhteyteen on sovitettu ilmaisinpäätä 4 vastaavalla ta valla kaasukanava 1T, lämmitys-/jäähdytyselementti 12’ ja sen tehoyksikkö 13’, tehoyksikköä 13’ ohjaava ohjausyksikkö 14’, kaasuthan 9’ lämpötilaa mit-taava lämpötila-anturi 15’, kaasua kaasutilaan 9’ ja sieltä pois johtavat yksi tai 35 useampi putki 16’ ja aukko 17’ sekä vapaan ilmavälin 10 ilman lämpötilaa mit-taava lämpötila-anturi 19’.For this purpose, a gas duct 1T, a heating / cooling element 12 'and a power unit 13', a control unit 14 'controlling a power unit 13', a temperature sensor 15 'measuring the gas 9' are arranged at the source head 3 the gas into and out of the gas space 9 'is led by one or more plurality of tubes 16' and an opening 17 'and a temperature sensor 19' measuring the air temperature of the free air gap 10.
114660 θ114660 θ
Kuvio ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Täten on täysin selvää, että vaikka esimerkissä on esitetty keksinnön mukainen ratkaisu paperirainan tai vastaavasti kartonki-, pehmopa-5 peri- tai sellurainan valmistuksen yhteydessä, voidaan ratkaisua soveltaa muidenkin samankaltaisten tasomaisten tai arkkimaisten tuotteiden, kuten esimerkiksi muovikalvojen, valmistuksen yhteydessä. Edelleen on selvää, että säteilylähteenä voidaan käyttää β~ -säteilyä lähettävän säteilylähteen sijaan esimerkiksi gammasäteilyä lähettävää säteilylähdettä. On myös mahdollista, että 10 joko lämmitys-/jäähdytyselementti 12 tai ohjausyksikkö 14 tai ne molemmat sijoitetaan ilmaisinpään tai lähdepään ulkopuolelle, joko ilmaisinpään ja lähde-pään yhteyteen tai jopa mittaraamin yhteyteen. Edelleen on mahdollista, että kaasukanava 11, 11’ johdetaan suoraan kaasutilaan 9, 9’, jolloin erillistä putkea tai letkua 16, 16’ ei tarvita. Mikäli mittarin ympäristöolosuhteet ja järjestel-15 män käyttäytyminen tunnetaan riittävän hyvin, voidaan kaasutilojen 9, 9’ lämpötila vakioida käyttämättä kaasutilan lämpötilan mittausta.The figure and the description related thereto are only intended to illustrate the idea of the invention. The details of the invention may vary within the scope of the claims. Thus, it is quite clear that although the example illustrates a solution according to the invention in the manufacture of a paper web or a paperboard, soft-tissue or cellulose web, respectively, the solution can be applied to other similar planar or sheet-like products such as plastic films. It is further clear that a radiation source such as gamma radiation may be used as a radiation source instead of a radiation source emitting β ~ radiation. It is also possible that 10 either the heating / cooling element 12 or the control unit 14 or both are located outside the detector head or the source head, either at the detector head and the source end or even at the meter. Further, it is possible that the gas conduit 11, 11 'is led directly into the gas space 9, 9', whereby a separate pipe or hose 16, 16 'is not required. If the environmental conditions of the meter and the behavior of the system are well known, the temperature of the gas spaces 9, 9 'can be stabilized without using gas space temperature measurement.
» y * » f t 1 ! » * »»Y *» f t 1! »*»
Claims (24)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20010923A FI114660B (en) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | A method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20010923 | 2001-05-03 | ||
FI20010923A FI114660B (en) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | A method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20010923A0 FI20010923A0 (en) | 2001-05-03 |
FI20010923A FI20010923A (en) | 2002-11-04 |
FI114660B true FI114660B (en) | 2004-11-30 |
Family
ID=8561114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20010923A FI114660B (en) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | A method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI114660B (en) |
-
2001
- 2001-05-03 FI FI20010923A patent/FI114660B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20010923A0 (en) | 2001-05-03 |
FI20010923A (en) | 2002-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5517314A (en) | Optical analysing equipment for determining parameters of gaseous substances flowing through a duct | |
US5418131A (en) | Humidity compensated carbon dioxide gas measurement and control | |
US20040101026A1 (en) | Inspired air temperature measuring device in respiratory circuit | |
US5781306A (en) | Measuring apparatus for gas analysis | |
SE459126B (en) | OPTICAL GAS ANALYZER | |
US3833305A (en) | Gas analyzing apparatus | |
JP2003501622A (en) | Gas sensor mechanism | |
US20130023782A1 (en) | Gas sensor, analyzer and method for measuring oxygen concentration of a respiratory gas | |
US11525722B2 (en) | Detection device | |
TW201344185A (en) | Hygrometer and constant-temperature/constant-humidity chamber provided with same | |
US4596931A (en) | Method of eliminating measuring errors in photometric analysis | |
US7626168B2 (en) | Method for reducing condensation water in gas sensor arrangements | |
US6843100B2 (en) | Thermal conductivity measurement of carbon dioxide gas with relative humidity and temperature compensation | |
US4247205A (en) | Gas measuring apparatus with standardization means, and method therefor | |
FI114660B (en) | A method for improving the measurement accuracy of a radiometric meter and a radiometric meter | |
KR102373320B1 (en) | Plastic injection gas cell for multi-gas leak alarm | |
US6538743B2 (en) | Method and apparatus for measuring properties of paper web | |
CN106769923B (en) | A kind of vapor condensing characteristic measuring device based on laser absorption and scattering | |
US20110094292A1 (en) | Apparatus for air property measurement | |
JP6973419B2 (en) | Gas analyzer | |
JPH05209827A (en) | Moisture measuring apparatus and humidi- fying apparatus having the same | |
EP1967842A9 (en) | Method and device for measuring the concentration of exhaust gases of a boiler | |
Lachica et al. | A confinement respiration chamber for short gaseous exchange measurements | |
JPH11304706A (en) | Infrared gas analyser | |
Mezrin | Humidity measurement from aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 114660 Country of ref document: FI |
|
MA | Patent expired |