FI115856B - Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi - Google Patents
Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI115856B FI115856B FI20000282A FI20000282A FI115856B FI 115856 B FI115856 B FI 115856B FI 20000282 A FI20000282 A FI 20000282A FI 20000282 A FI20000282 A FI 20000282A FI 115856 B FI115856 B FI 115856B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- radiation
- coating
- absorption
- component
- mir
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 216
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 203
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 413
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 203
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 117
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 70
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 70
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 36
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 28
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 26
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 26
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 claims description 16
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 8
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 claims description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 7
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 6
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 6
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 5
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 5
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 5
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 4
- 102100030351 Membrane-associated phosphatidylinositol transfer protein 3 Human genes 0.000 claims 1
- 101710104263 Membrane-associated phosphatidylinositol transfer protein 3 Proteins 0.000 claims 1
- FSUOQVGBXADQGH-UHFFFAOYSA-M [9-cyano-6-(diethylamino)xanthen-3-ylidene]-[6-(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl)oxy-6-oxohexyl]-ethylazanium;chloride Chemical group [Cl-].C1=C2OC3=CC(N(CC)CC)=CC=C3C(C#N)=C2C=CC1=[N+](CC)CCCCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O FSUOQVGBXADQGH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims 1
- -1 kip-Y Substances 0.000 claims 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004441 surface measurement Methods 0.000 description 2
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 1
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 108091048196 miR-5 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091082444 miR-5-1 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091078363 miR-5-2 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 235000015927 pasta Nutrition 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
- G01N2021/8427—Coatings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
1 115856
Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi
Keksinnön ala
Keksintö liittyy paperin tai kartongin päällysteen mittaukseen. Keksintö kohdistuu erityisesti päällysteen mittaukseen IR-säteilyn avulla.
5 Keksinnön tausta
Paperin tai kartongin päällysteen mittaus on tärkeä osa paperin tai kartongin valmistusprosessia, koska onnistunut päällystäminen parantaa muun muassa paperin painettavuutta, kiiltoa ja väriä. Yhden päällystyskerran sijasta päällystäminen voidaan suorittaa myös useilla eri materiaaleilla useam-10 paan kertaan. Päällysteaineisiin kuuluvat sideaineet ja päällystepigmentit ja käytettyjä päällysteiden komponentteja ovat esimerkiksi kaoliini, kalsiumkarbo-naatti, talkki, kipsi, lateksi, tärkkelys, monet synteettiset sideaineet ja erikoispäällysteet kuten silikoni.
Yhtä tunnetun tekniikan mukaista päällystysjärjestelmää on kuvattu 15 patenttijulkaisussa US 5795394, joka otetaan tähän viitteeksi. Tässä päällys-tysjärjestelmässä keskitytään MIR-alueella tapahtuvaan kalsiumkarbonaatin mittaukseen ja päällystyksen ohjaamiseen. Julkaisun mukaisessa ratkaisussa päällystettyyn alustaan kohdistetaan MIR-säteilyä kahdella eri aallonpituus-kaistalla, joista ensimmäinen on herkkä alustalle ja toinen on herkkä sekä 20 alustalle että kalsiumkarbonaatille. Näiden eri aallonpituuskaistojen voimak-kuuksien perusteella mitataan kalsiumkarbonaatin määrä ja näin mitatun kalsi-umkarbonaatin avulla säädetään päällysteen määrää. Muiden komponenttien • I · .*./ mittauksesta mainitaan kaoliini. Myös paperin kosteuden mittaus mainitaan.
• · ;;; Julkaisussa esitetyn ratkaisun ongelmana on se, että sillä voi mitata samanai- • f 25 kaisesti vain muutaman päällysteessä käytetyn komponentin määrää (pääasi- *·*·* assa kalsiumkarbonaatin), vaikka paperin tai kartongin päällystykseen käytet tyjä päällysteaineita on suuri joukko. Koska mittauksessa käytetään useita de- • « ·.: * tektoreita, on käytetty laitteisto monimutkainen ja kustannuksiltaan kallis. Li- säksi useiden detektoreiden käytön huonona puolena on mittauksen epätark- : 30 kuus, mikä johtuu detektoreiden käyttämän optisen tien epäideaalisuuksista eli jokainen detektori näkee optiikan eri tavalla. Lisäksi detektoitavan signaalin ' *: * * voimakkuus vähenee suhteessa detektoitavien komponenttien määrään tai de- tektorien määrään.
Toinen tunnetun tekniikan mukainen päällystyksen mittausratkaisu 35 on esitetty patenttijulkaisussa US 5338361, joka otetaan tähän viitteeksi. Jul- 2 115856 kaisun mukaisessa ratkaisussa mitataan alustalla olevan kahden eri päällysteen komponenttia käyttäen kolmea eri NIR-aallonpituuskaistaa, joista ensimmäinen aallonpituuskaista on herkkä ensimmäiselle komponentille, toinen aallonpituuskaista on herkkä toiselle komponentille ja kolmas aallonpituuskaista 5 on herkkä alustalle. Useamman erilaisen päällysteen mittaukseen käytetään useampaa aallonpituuskaistaa. Koska tässäkin ratkaisussa mittauksessa käytetään useita detektoreita, on käytetty laitteisto monimutkainen ja kustannuksiltaan kallis. Lisäksi useiden detektoreiden käytön huonona puolena on mittauksen epätarkkuus, mikä johtuu detektoreiden käyttämän optisen tien epäideaali-10 suuksista eli jokainen detektori näkee optiikan eri tavalla.
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu menetelmä ja menetelmän toteuttava laite. Tämän saavuttaa menetelmä päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-säteilyn avulla, joka päällyste käsittää ainakin 15 kahta komponenttia. Menetelmässä edelleen suoritetaan mittaus yhdellä detektorilla; mitataan päällysteestä ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja ainakin yhden komponentin mittaamiseksi MIR-säteilyllä: kohdistetaan päällysteeseen IR-säteilyä; katkotaan päällysteeseen kohdistuvaa IR-säteilyä; katkotaan päällysteestä läh-20 tevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin :V: MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden komponentin absorptiolle; mitataan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuus; kaistan- • · .··*. päästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR- • · 25 aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; mitataan ab-sorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuus; mitataan komponentin absorp-tion voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; määritetään mita-: tun ainakin yhden MIR-absorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden ,* 30 komponentin määrä; ja ainakin yhden komponentin mittaamiseksi NIR-säteilyl- ·, lä: katkotaan päällysteestä lähtevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä va- • , laisevan IR-säteilyn kanssa; kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähteväs tä IR-säteilystä komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä komponentin absorptiolle; mitataan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuus; 35 kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; mitataan 3 115856 absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuus; mitataan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; määritetään mitatun ainakin yhden NIR-absorption voimakkuuden avulla päällysteen aina-5 kin yhden komponentin määrä.
Keksinnön kohteena on myös menetelmä päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-säteilyn avulla. Menetelmäsä edelleen mitataan päällysteestä yhtä aikaa ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja ainakin yhden komponentin 10 mittaamiseksi MIR-säteilyllä: kohdistetaan päällysteeseen IR-säteilyä; katkotaan päällysteeseen kohdistuvaa IR-säteilyä; katkotaan päällysteestä lähtevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; kaistan-päästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden komponentin ab-15 sorptiolle; mitataan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuus; kaistanpääs-tösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; mitataan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuus; mitataan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja 20 absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; määritetään mitatun ainakin yhden MIR-absorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden • · komponentin määrä; ja ainakin yhden komponentin mittaamiseksi NIR-säteilyl-:Y: lä: katkotaan päällysteestä lähtevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä va- laisevan IR-säteilyn kanssa; kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähteväs-25 tä IR-säteilystä komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä kom-.···. ponentin absorptiolle; mitataan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuus; kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; mitataan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuus; mitataan komponentin ab-; : 30 sorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuut- • ‘ ta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; määritetään mitatun ainakin yhden NIR-absorption voimakkuuden avulla päällysteen aina-*·. kin yhden komponentin määrä.
Keksinnön kohteena on myös laite päällysteen mittaamiseksi pape-35 rista tai kartongista IR-säteilyn avulla, joka päällyste käsittää ainakin kahta komponenttia. Laite käsittää yhden detektorin mitata päällysteestä ainakin yksi 4 115856 komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja laite käsittää: optisen tehonlähteen säteillä päällysteeseen IR-sätei-lyä; katkojan katkoa päällysteestä lähtevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; ja yhden komponentin MIR-mittausta varten 5 laite käsittää: kaistanpäästösuodattimen suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä komponentin absorptiolle; detektori on sovitettu detektoimaan absorptiolle herkkää M IR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaa-10 maan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuuden; kaistanpäästösuodattimen suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; detektori on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherkkää MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi 15 signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuuden; laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden MIR-absorption voimakkuudesta 20 päällysteen ainakin yhden komponentin määrä; ja yhden komponentin NIR-mittausta varten laite käsittää: kaistanpäästösuodattimen suodattaa päällys-teestä lähtevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituus-ϊ : : kaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alueella; detektori on sovitettu detektoimaan absorptiolle herkkää NIR-sä-25 teilyä ja muuntamaan detektoimansa NIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan .···. voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaa- ,···, maan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuuden; kaistanpäästösuodatti- * · men suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun , . komponentin aallonpituuskaista, joka on epäherkkä mainitun ainakin yhden 30 muun komponentin absorptiolle NIR-alueella; detektori on sovitettu detektoi-‘ ; * maan absorptiolle epäherkkää NIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa i : : NIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuuden; laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimak-·;;; 35 kuus vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; laite on sovitettu määrittämään 5 115856 mitatusta ainakin yhden NIR-absorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä.
Keksinnön kohteena on edelleen laite päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-säteilyn avulla joka päällyste käsittää ainakin kahta 5 komponenttia. Laite on sovitettu mittaamaan päällysteestä yhtä aikaa ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja laite käsittää: optisen tehonlähteen säteillä päällysteeseen IR-säteilyä; katkojan katkoa päällysteestä lähtevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; ja yhden komponentin MIR-mittausta 10 varten laite käsittää: kaistanpäästösuodattimen suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä komponentin absorptiolle; ensimmäisen detektorin detektoida absorptiolle herkkää MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu 15 mittaamaan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuuden; kaistanpäästösuodattimen suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; ensimmäinen detektori on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherkkää MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan 20 voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuuden; laite on sovitettu • · \’*· mittaamaan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle her- : Y: kän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimak- kuutta toisiinsa; laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden MIR-;·25 absorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä; ja .··. yhden komponentin NIR-mittausta varten laite käsittää: kaistanpäästösuodat- timen suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun » * komponentin aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden muun , , komponentin absorptiolle NIR-alueella; toisen detektorin detektoida absorptiol- : 30 le herkkää NIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa NIR-säteilyn voimak- *... * kuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on • :sovitettu mittaamaan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuuden; kaistan-.··päästösuodattimen suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä ainakin • yhden muun komponentin aallonpituuskaista, joka on epäherkkä mainitun ai- 35 nakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alueella; toinen detektori on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherkkää NIR-säteilyä ja muuntamaan 6 115856 detektoimansa NIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle epä-herkän NIR-säteilyn voimakkuuden; laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimak-5 kuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden NIR-absorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä.
Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
10 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan useita etuja. Detektoitavien komponenttien määrän kasvaessa detektorien määrä ei kasva. Myöskään detektoitavan säteilyn voimakkuus ei vähene suhteessa detektoitavien komponenttien määrään tai detektorien määrään. Häiriöitä puolestaan vähennetään tehokkaasti yhdistämällä säteilyn katkominen ja 15 suodattaminen.
Kuvioiden lyhyt selostus
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1A esittää NIR-säteilyn absorptiota eri komponenteilla, 20 kuvio 1B esittää MIR-säteilyn absorptiota eri komponenteilla, : ‘ ·. i kuvio 2A esittää laitteen lohkokaaviota käytettäessä yhtä detektoria, kuvio 2B esittää laitteen lohkokaaviota käytettäessä kahta detekto-ria, .··.’ kuvio 3A esittää laitteen rakennekuvaa käytettäessä yhtä detektoria, 25 kuvio 3B esittää laitteen rakennekuvaa käytettäessä kahta detekto- ria, • · · ’ kuvio 4 esittää katkojakiekkoa, kuvio 5A - 5F esittää katkojalla katkottujen optisten säteiden ajoitus- : ta, ja ,. : 30 kuvio 6 esittää laitteen soveltamista paperikoneen päällysteiden mit taukseen.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus * Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu erityisesti paperin tai karton- :' ’!; gin päällysteen komponenttien ja paperin ja kartongin kosteuden mittaukseen.
7 115856 Tässä hakemuksessa IR-säteilyn (InfraRed) NIR-alueella (Near IR) tarkoitetaan sähkömagneettisen spektrin kaistaa 700 nm - 2500 nm. MIR-alu-eella (Middle IR) tarkoitetaan puolestaan sähkömagneettisen spektrin kaistaa 2500 nm - 20 000 nm. Nämä määrittelyt vastaavat alan ammattimiehen käsi-5 tystä NIR-ja MIR-säteilystä.
Keksinnöllisessä ratkaisussa MIR-säteilyllä mitataan yhtä tai useampaa päällysteen komponenttia, joita ovat kalsiumkarbonaatti, kaoliini, siliko-ni ja vesi, ja NIR-säteilyllä mitataan yhtä tai useampaa komponenttia, joita ovat kaoliini, talkki, kipsi, lateksi, tärkkelys, silikoni ja vesi. Menetelmässä veden 10 mittauksella määritetään kosteuspitoisuus.
Tarkastellaan aluksi hieman kuvioiden 1A ja 1B taustaa. Absorptio on säteilyn voimakkuuden, jota mitataan intensiteetillä, vaimenemista mitattavassa aineessa. Kun optisen säteilyn intensiteetti lo etenee absorboivaan aineeseen, säteily vaimenee Bouguerin lain mukaisesti seuraavalla tavalla: 15 I = I0-e'a\ missä lo on aineeseen tuleva säteilyn intensiteetti, x on säteilyn ete-nemä matka, I on säteilyn intensiteetti kuljetun matkan x jälkeen, a on absorp-tiokerroin ja e on luonnollisen logaritmin kantaluku. Absorption suuruus sinän-20 sä on absorptiokertoimen ja säteilyn kulkeman matkan tulo αχ. Koska detektori voi suoraan mitata vain säteilyn voimakkuutta, absorption voimakkuus muo-dostetaan sinänsä tunnetulla tavalla vertailemalla mitattavaan kohteeseen : V: kohdistuvaa intensiteettiä l0 tai siihen tunnetussa suhteessa olevaa referenssi- ·,; intensiteettiä ja detektorilla mitattua intensiteettiä I, esimerkiksi suoraviivaisesti 25 αχ = - loge y-.
... *o
Tarkastellaan nyt lähemmin paperin ja kartongin päällysteiden ab-*···’ sorbanssia aallonpituuden funktiona kuvioiden 1A ja 1B avulla. Kuvioissa 1A ja 1B x-akselina on aallonpituus ja y-akselina on absorption voimakkuus. Kuvios- * 1 : sa 1A on esitetty kaoliinipäällysteisen kartongin absorptiokäyrä NIR-alueella.
30 Absorptiohuippu 100 kohdassa 1940 nm johtuu vedestä, absorptiohuippu 102 ; ! , kohdassa 2100 nm johtuu selluloosasta ja absorptiohuippu 104 kohdassa ’“·] 2208 nm johtuu kaoliinista. Keksinnöllisessä ratkaisussa NIR-säteilyllä kaolii nin absorption voimakkuus voidaan mitata aallonpituuskaistalla, jonka keski-, aallonpituus on absorptiolle herkällä kohdalla eli absorptiomaksimin kohdalla 35 aallonpituudella noin 2208 nm. Mittauksessa mitattavaa kohdetta valaistaan 8 115856 IR-säteilyllä. Tällöin mitataan aallonpituuskaistan 106 säteilyn voimakkuus 104. Kaoliinin aiheuttaman absorptiohuipun 104 voimakkuuden määrittämiseksi mitataan säteilyn voimakkuus myös muualta 108, 110 kuin absorptiolle herkältä kohdalta. Tämä mittaus suoritetaan ainakin yhdeltä puolelta absorptiolle 5 herkkää kohtaa 106 eli kohdasta 108 tai 110, joiden keskiaallonpituudet voidaan vapaasti sijoittaa NIR-alueelle. Edullisesti mittaus kannattaa suorittaa kuitenkin molemmilta puolilta absorptiolle herkkää kohtaa 104 (kohdat 114 ja 116). Mitattaessa molemmilta puolilta komponentin absorptiolle herkkää kohtaa voidaan muodostaa estimaatti 112 absorptiohuipun ulkopuolisesta säteily-10 voimakkuustasosta. Estimaatti muodostetaan interpoloimalla mittauskohtien 108 ja 110 säteilyn voimakkuus. Absorptiolle herkän aallonpituusalueen 106 ulkopuolisia mittauskohtia voi olla useampiakin kuin kaksi. Estimaatti 112 on siis epäherkkä komponentin absorptiolle ja ottaa huomioon pohjaviivan (baseline) mahdollisen muuttumisen eri mittauksissa (pohjaviiva vastaa kuvioon 1A 15 piirrettyä janaa, joka yhdistää kohdat 114, 112 ja 116). Samoin estimaatti 128 on epäherkkä komponentin absorptiolle ja ottaa huomioon pohjaviivan muuttumisen (tämä pohjaviiva vastaa janaa, joka yhdistää kohdat 124, 126 ja 128). Kun säteilyn voimakkuutta kaoliinin absorptiolle herkällä kohdalla 106 verrataan muualta kuin absorptioherkältä kohdalta mitattuun ainakin yhteen säteilyn 20 voimakkuuteen, voidaan määrittää kaoliinin absorption voimakkuus esimerkiksi säteilyvoimakkuuksien erotuksena kohdissa 104 ja 114 (tai kohdissa 104 ja 116). Erotuksen sijasta voidaan käyttää jakotulosta tai muuta vastaavan kal-:V: täistä matemaattista operaatiota. Tarkin mittaus absorption voimakkuudelle :*·,· aallonpituuskaistalla 106 saadaan, kun muodostetaan erotus absorptiohuipun . · ·, 25 104 ja estimaatin 112 välillä.
,«·, Vastaavalla tavalla NIR-säteilyllä voidaan mitata myös veden aihe- i · uttaman absorption voimakkuus aallonpituuskaistalla 118, jonka keskiaallonpi-tuus on noin 1940 nm. Tällöin aallonpituuskaistan 118 säteilyn voimakkuutta 100 verrataan veden absorption epäherkällä aallonpituuskaistalla 120, 122 mi-30 tattuun säteilyn voimakkuuteen 124, 126. Veden määrän mittauksella eli kos-teuspitoisuusmittauksella voidaan tarkentaa muiden komponenttien määrien mittausta.
, Kuviossa 1B on esitetty paperin MIR-alueen absorptiokäyriä. MIR- alueella voidaan mitata kalsiumkarbonaatin absorption voimakkuutta samaan ’’ 35 tapaan kuin kuvion 1A tapauksessa mitattiin kaoliinin ja veden absorption voi- ; makkuutta. MIR-säteilyllä mitataan kalsiumkarbonaatin säteilyn voimakkuutta 1 1 5856 9 156 aallonpituuskaistalla 150, jonka keskiaallonpituus on noin 3950 nm. Myös tässä mittauksessa säteilyn voimakkuutta mitataan myös kalsiumkarbonaatin absorptiolle herkän aallonpituuskaistan 150 ulkopuolelta esimerkiksi kohdista 158 ja/tai 160. Edelleen on edullista muodostaa aallonpituuskaistoilla 152 ja 5 154 muodostettujen säteilyvoimakkuuksien keskiarvo 162 ja verrata säteilyn voimakkuutta 156 keskiarvoon 162 absorption voimakkuuden mittaamiseksi. MIR-säteilyllä voidaan mitata myös kaoliinin absorption voimakkuus aallonpituuskaistalla 164, jonka keskiaallonpituus on noin 2700 nm.
Tarkastellaan nyt lähemmin keksinnön mukaista menetelmää, jossa 10 mittaus suoritetaan yhdellä detektorilla. Mittauksessa käytetään sekä MIR- että NIR-säteilyä, joita mitataan eri aikaan. Detektorina on tällöin MCT-detektori (Mercury Cadmium Telluride) tai vastaava. Detektorin tyyppi ei kuitenkaan ole oleellinen keksinnön kannalta, vaan oleellista on se, että detektori kykenee de-tektoimaan mitattavaa säteilyä. Paperin tai kartongin päällysteestä MIR-sätei-15 lyllä mitataan ainakin yksi komponentti samoin kuin myös NIR-säteilyllä mitataan päällysteestä ainakin yksi komponentti. Mittauksen suorittamiseksi menetelmässä kohdistetaan katkojalla valopulsseiksi katkottua optisen teholähteen IR-säteilyä päällysteeseen. Detektointia varten päällysteestä lähtevää säteilyä kaistanpäästösuodatetaan ja tavallisesti myös katkotaan synkronisesti päällys-20 tettä valaisevan IR-säteilyn kanssa. Päällysteestä lähtevä IR-säteily käsittää sekä optisesta tehonlähteestä peräisin olevaa pulssitettua optista säteilyä että päällysteen itsensä säteilemää optista säteilyä. Detektointi suoritetaan mitta-: Y: ussuunnassa, joka on muu kuin peiliheijastussuunta.
: Tarkastellaan nyt MIR-säteilyllä tapahtuvaa mittausta. Kaistanpääs- ,···. 25 tösuodatetaan katkotusta optisesta säteilystä ainakin yhden komponentin ai- » > t Y( nakin yksi aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden kompo- : nentin absorptiolle MIR-alueella, ja mitataan absorptiolle herkän MIR-säteilyn ’ · * voimakkuus. Absorptiolle herkkä MIR-säteilyn kohta on kyseisen komponentin absorptiomaksimin kohta. Kalsiumkarbonaatilla tämä absorptio tapahtuu opti-I 30 sella kaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 3950 nm. Kaoliinilla absorption keskiaallonpituus on noin 2700 nm. Kaistanpäästösuodattimena käytetään in-terferenssisuodatinta. Seuraavaksi mitataan absorptiomaksimin läheisyydessä ’ oleva ainakin yksi absorption voimakkuus, jotta saadaan tietoon, kuinka voi makas absorptiomaksimi on verrattuna ympäristöönsä. Tämä tapahtuu seu-35 raavasti. Kaistanpäästösuodatetaan katkotusta IR-säteilystä mainitun ainakin Y ( yhden komponentin aallonpituuskaista, joka on epäherkkä mainitun kompo- 115856 10 nentin absorptiolle MIR-alueella ja mitataan absorptiolle epäherkän MIR-sätei-lyn voimakkuus. Tämän jälkeen mittauksessa määritetään yhden tai useamman komponentin absorption voimakkuus vertaamalla komponenttikohtaisesti absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-5 säteilyn voimakkuutta toisiinsa. MIR-mittauksen lopuksi määritetään MIR-ab-sorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä.
Tarkastellaan nyt lähemmin NIR-alueella tapahtuvaa mittausta, joka on samanlainen kuin MIR-alueella tapahtuva mittauskin. Kaistanpäästösuoda-tetaan katkotusta IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituus-10 kaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alueella ja mitataan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuus. Toisena aineena voi olla esimerkiksi kaoliini, vesi, talkki, kipsi, lateksi, tärkkelys, silikoni tai erikoispäällysteet kuten lämpöherkkä muste. Absorption voimakkuuden mittaamiseksi mitataan absorptiota myös referenssiaallonpituudella, joka on muu 15 kuin absorption maksimin aiheuttava aallonpituuskaista. Tällöin kaistanpäästö-suodatetaan katkotusta IR-säteilystä mainitun ainakin yhden muun komponentin aallonpituuskaista, joka on epäherkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alueella ja mitataan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuus. Tämän jälkeen mitataan mainitun yhden tai useamman 20 muun komponentin absorption voimakkuus vertaamalla komponenttikohtaisesti absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa. Määritetään lopuksi NIR-absorption voi-makkuuden avulla päällysteen mainitun ainakin yhden muun komponentin ;\j määrä.
.···. 25 Käytettäessä kahta detektoria, joista toinen mittaa MIR-säteilyä ja • · toinen NIR-säteilyä, mittaus on muuten samanalainen, mutta sekä MIR- että t · 11! NIR-mittaus suoritetaan yhtä aikaa. NIR-säteilyä voidaan detektoida esimerkik- si InGaAs-detektorilla (Indium Gallium Arsenide). Detektorin tyyppi ei kuitenkaan ole keksinnön kannalta oleellinen, vaan tärkeintä on se, että detektori ky-i 30 kenee detektoimaan mitattavaa säteilyä.
Tarkastellaan nyt keksinnön mukaista ratkaisua kuvion 2A avulla, . , joka esittää keksinnöllisen mittalaitteen yksinkertaistettua lohkokaaviota. Kek- • , sinnöllisessä ratkaisussa ainakin IR-alueella toimiva optisen säteilyn lähde 200 lähettää optista säteilyä katkojan 202 kautta mitattavalle kohteelle 205. Mitta-35 uskohde 205 on paperia tai kartonkia, jonka käsittämää päällystettä 204 halu-,,,: taan mitata. Jos mitataan päällystämätöntä paperia tai kartonkia, keksinnöin- H 115856 nen ratkaisu ei luonnollisestikaan löydä mitattavia määriä päällysteen komponenttia, mutta täyteaineena paperissa voi olla esimerkiksi kalsiumkarbonaattia, joka näkyy mittauksessa. Päällysteitä mitattaessa keksinnöllinen ratkaisu mittaa päällysteen komponentin määrää. Katkoja 202 päästää hetkellisesti optista 5 säteilyä lävitseen ja osan aikaa katkoja 202 estää optisen säteilyn pääsemisen lävitseen. Oleellista katkojan 202 toiminnassa on siis se, että valaisuaikana mittauskohde 205 valaistaan optisen tehon lähteestä 200 emittoituvalla IR-säteilyllä ja valaisun estoaikana mittauskohdetta ei valaista optisen tehon lähteestä 200 emittoituvalla IR-säteilyllä. Näin katkoja 202 katkoo optisen säteilyn 10 valopulsseiksi, jotka osuvat mitattavaan kohteeseen 204. Mitattavasta kohteesta 204 optinen säteily heijastuu ja siroaa eri suuntiin. Osa optisesta säteilystä suuntautuu kohti lohkoa 206, jossa optinen säteily kaistanpäästösuodate-taan detektointia varten. Samalla optista säteilyä tavallisesti myös katkotaan. Keksinnöllisessä ratkaisussa ei kuitenkaan mitata mittauskohteesta 204 hei-15 jastuvaa optista säteilyä peiliheijastuksen suunnasta. Lohkossa 206 suodattaminen suoritetaan erikseen MIR- ja NIR-suodattimilla, jotka ovat edullisesti in-terferenssisuodattimia. Mitattaessa MIR-säteilyn voimakkuutta mitattavasta kohteesta 204 lähtevää säteilyä suodatetaan MIR- suodattimena. Mitattaessa NIR-säteilyn voimakkuutta mitattavasta kohteesta 204 lähtevää säteilyä suo-20 datetaan NIR- suodattimena. Detektointiaika on se aika, jolloin MIR- tai NIR-säteilyä päästetään detektorille 208 mittausta varten. Detektointi suoritetaan synkronisesti samaan aikaan kuin mitattavaa kohdetta valaistaan optisella sä-teilyllä. Lisäksi silloin kun mittauskohdetta 204 ei valaista IR-säteilyllä, detek-: toinnin estoaikana pääasiassa estetään päällysteestä lähtevää säteilyä pääse- .··*, 25 mästä detektorille 208 mittausta varten. Silloin kun mittauskohteena olevaa ‘'., paperirataa ei valaista IR-säteilyllä, mitataan paperiradasta emittoituvaa sätei-
i I
;;; lyä mittaukseen vaikuttavien häiriöiden selvittämiseksi ja poistamiseksi. Lisäksi keksinnöllisessä ratkaisussa mitataan paperiradan lämpötilaa paperiradasta itsestään lähtevän IR-säteilyn avulla, silloin kun mittauskohteena olevaa paperi-: : 30 rainaa ei valaista. Lämpötilan detektoinnissa käytetään samaa detektoria kuin ,.: päällysteen mittauksessa. Valaisun ja detektoinnin ajoitusta on tarkemmin seli tetty kuvion 5 yhteydessä. Detektori siis detektoi päällysteen mittauksessa suodatettua IR-säteilyä ja lämpötilan mittauksessa suodatettua tai suodatta-matonta säteilyä ja muuntaa detektoimansa suodatetun IR-säteilyn voimak-‘ 35 kuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi. Tämä sähköinen / signaali vahvistetaan esivahvistimessa 209, muunnetaan digitaaliseksi A/D- 1 1 5856 12 muuntimessa 211. Digitaalisesta signaalista digitaalinen signaalinkäsittelyloh-ko 220 mittaa detektoidun IR-säteilyn voimakkuuden, laskee päällysteen määrän ja määrittää paperiradan lämpötilan. Lämpötilan määrittämisessä käytetään hyväksi sinänsä tunnettua mustan kappaleen säteilyn periaatetta eli de-5 tektorille tulevan säteilyn teho on suhteessa lämpötilaan.
Keksinnöllisen ratkaisun mukaisissa päällyste- ja lämpötilamittauk-sissa voidaan MIR- ja NIR-mittaukset suorittaa eri ajanhetkillä yhdellä detektorilla 208, josta sähköiseen muotoon muuttunut mittasignaali etenee esivahvisti-melle 209, A/D-muuntimelle 211 ja lopulta digitaaliseen signaalikäsittelyyn loh-10 kossa220.
Tarkastellaan nyt keksinnön mukaista ratkaisua kuvion 2B avulla. Ratkaisu on monin osin samanlainen kuin kuvion 2A ratkaisukin, mutta tässä ratkaisussa käytetään kahta detektoria 208 ja 210. Detektorille 208 tulevaa optista säteilyä suodatetaan lohkossa 206 siten, että detektorille 208 päästetään 15 vain NIR-säteilyä samaan aikaan, kun detektorille 210 päästetään vain MIR-säteilyä. Kummankin detektorin mittasignaalia vahvistetaan esivahvistimissa 212 ja 216 ja sähköiset mittasignaalit muutetaan digitaalisiksi A/D-muuntimissa 214 ja 218. Digitaaliset signaalit käsitellään samalla tavalla kuin kuvion 2A yhteydessäkin digitaalisessa signaalikäsittelylohkossa 220.
20 Tarkastellaan nyt tarkemmin keksinnöllisen ratkaisun laitetoteutusta kuvioiden 3A ja 3B avulla. Optisen tehon lähde 300 säteilee optista tehoa lins-sille 302. Linssi 302 kuvaa optisen tehon lähteen 300 katkojalle 304. Linssin * * :y: 302 sijasta voidaan käyttää linssiyhdistelmää tai koveraa peiliä, joka kuvaa op- : tisen tehon lähteen 300 katkojalle 304. Katkojan 304 jälkeen katkojalle kuvattu ,···’ 25 optisen tehon lähteen 300 kuvaava linssi 302 kuvataan edelleen linssillä 306 » » y ( mitattavalle kohteelle 311, joka on paperia tai kartonkia ja joka käsittää pääl- ’;:; lysteen 310. Tässäkin tapauksessa linssin 306 sijasta voidaan käyttää linssiyh- distelmää tai koveraa peiliä. Tällaista valaisuratkaisua sanotaan Köhler-valai-suksi ja se mahdollistaa mitattavan kohteen 310 tasaisen diffuusin valaistuk-: 30 sen. Keksinnöllisen ratkaisun kannalta valaistustapa ei sinänsä ole oleellista, v vaan riittää, että mitattavaa pintaa valaistaan IR-säteilyllä. Linssin 306 ja mitat tavan kohteen 310 välissä voidaan käyttää suojaa 308, joka voi olla muovia tai lasia tai muuta materiaalia, joka läpäisee mitattavaa IR-säteilyä. Suoja 308 ; ‘ suojaa erityisesti teollisissa olosuhteissa kuvaavaa optiikkaa (linssit 302 ja ; ‘ 35 306), katkojaa 304 ja optisen tehon lähdettä 300 likaantumiselta.
13 115856
Mitattavasta kohteesta 310 heijastumalla ja siroamalla lähtevää optista säteilyä kerätään linssillä 312 ja fokusoidaan esimerkiksi optiseen kuituun tai kuitukimppuun 314. Mitattavan kohteen 310 ja linssin 312 välissä on edullisesti suoja 308, joka suojaa varsinkin teollisissa olosuhteissa myös optista sä-5 teilyä vastaanottavaa puolta likaantumiselta. Kuidusta tai kuitukimpusta 314 optinen säteily siirtyy kohti suodatusta. Kuitua tai kuitukimppua 314 ei välttämättä tarvita, vaan optinen säteily voidaan fokusoida suoraan suodattimen läpi myös detektorille. Optisen kuidun tai kuitukimpun käyttö mahdollistaa detektoi-van osan siirtämisen kauaksi mittauskohteesta, jonka lähellä likaantuminen ja 10 korkea lämpötila voisivat aiheuttaa ongelmia. Kuvion 3A tapauksessa, joka vastaa kuvion 2A ratkaisua, käytetään mittauksessa vain yhtä detektoria 322. Yksi detektori 322 voi detektoida kerrallaan vain joko MIR-säteilyä tai NIR-sä-teilyä, mutta ei yhtä aikaa sekä MIR- että NIR-säteilyä. Tästä syystä kuidusta 314 lähtevä optinen säteily suodatetaan eri aikaan MIR-suodattimella 316 ja 15 NIR-suodattimella 318. Suodatettu IR-säteily fokusoidaan linssillä 320 detektorille 322. Linssit voivat olla esimerkiksi binaarisia linssejä, diffraktiivisia linssejä tai refraktiivisia linssejä. Katkoja 304 on edullisesti hampailla ja suodattimilla varustettu pyörivä kiekko, jota on tarkemmin kuvattu kuviossa 4. Pyörivää kiekkoa pyörittää moottori 324.
20 Kuviossa 3B optista säteilyä lähettävä puoli on samanlainen kuin kuviossa 3A, mutta optista säteilyä mitattavasta kohteesta 310 optista säteilyä vastaanottava puoli on hieman erilainen. Mitattavan kohteen 310 ja linssin 312 :Y: välissä on edullisesti suoja 308, joka suojaa varsinkin teollisissa olosuhteissa : myös vastaanottavaa puolta likaantumiselta. Linssi 312 fokusoi mitattavasta .*·*. 25 kohteesta 310 lähtevän säteilyn optiseen kuitukimppuun 314. Koska tässä keksinnöllisessä ratkaisussa on käytettävissä kaksi detektoria 334 ja 336, opti- • * nen kuitukimppu 314 haarautuu kahteen haaraan 314A ja 314B. Haarasta 314A tulevaa optista säteilyä suodatetaan MIR-suodattimella 316 ja haarasta 314B tulevaa säteilyä suodatetaan samaan aikaan NIR-suodattimella 318. 30 Suodatettu MIR-säteily fokusoidaan linssillä 330 detektorille 334 ja suodatettu :: NIR-säteily fokusoidaan linssillä 332 detektorille 336. Myös tässä tapauksessa : katkoja 304 on edullisesti pyörivä kiekko, jota on tarkemmin kuvattu kuviossa 4. Kiekkoa pyörittää moottori 324. Pyörivän kiekon sijasta voidaan optisen sä-teilyn katkontaan käyttää sinänsä tunnettuja optisia kytkimiä, jollaisia ovat me-35 kaaniset kytkimet, elektro-optiset kytkimet, magneto-optiset kytkimet, akusto- 14 115856 optiset kytkimet etc. Kytkimien toiminta ajoitetaan kuten kuvioissa 5A - 5F on esitetty.
Tarkastellaan nyt hieman lähemmin keksinnöllisessä ratkaisussa käytettävää katkojaa kuvion 4 avulla. Katkoja 400 on edullisesti kiekkomainen 5 optisen säteilyn katkoja, joka käsittää hampaita 402 estää IR-säteilyä pääsemästä optisen tehon lähteeltä mitattavalle pinnalle ja hampaiden välejä 404 päästää IR-säteilyä optisen tehon lähteeltä mitattavalle pinnalle. Kiekkomainen katkoja 400 käsittää myös ainakin kaksi kaistanpäästösuodattimena toimivaa MIR-suodatinta 406, 412, jotka päästävät vastaavasti ainakin kahdella eri kais-10 talla MIR-säteilyä detektorille. MIR-suodattimet 406, 412 sijaitsevat kehämäisestä kiekkomaisessa katkojassa 400. Yhdellä MIR-suodattimen päästämällä kaistalla mitataan absorption maksimikohtaa ja muilla yhdellä tai useammalla kaistalla mitataan absorptiomaksimin ulkopuolella olevaa kohtaa. Katkoja 400 käsittää samoin ainakin kaksi kaistanpäästösuodattimena toimivaa NIR-suoda-15 tinta 408, 414, jotka päästävät kahdella eri kaistalla NIR-säteilyä detektorille. NIR-suodattimet 408, 414 sijaitsevat kehämäisesti kiekkomaisessa katkojassa 400. 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 20 kuin absorption maksimikohdan kaistalla detektorille. Lisäksi kiekkomainen katkoja 400 käsittää suodattimien välejä 410, jotka estävät IR-säteilyä etene-mästä detektoreille. Suodattimet 406 ja 408 sijaitsevat siten, että kun optinen :Y: säteily 430 pääsee katkojan 400 ulkoreunan hampaiden 402 välistä 404 kohti : mitattavaa kohdetta, suodattimet 406 ja 408 päästävät samaan aikaan paperi- .···. 25 radalta heijastunutta ja suodatettua IR-säteilyä 432 ja 434 detektoreille. Katko- Y, jakiekkoa 400 pyörittää edullisesti sähkömoottori, jolloin kiekon pyöriessä ham- paat ja suodattimien välit katkovat mitattavalla pinnalle tulevaa säteilyä ja detektoreille tulevaa säteilyä. Kun käytössä on vain yksi detektori kuten kuvioiden 2A ja 3A tapauksessa, MIR- ja NIR-suodattimet sijaitsevat kiekkomaisen i : 30 katkojan 400 samalla kehällä peräkkäin ja suodattavat vuorotellen yhdelle de- tektorille MIR- ja NIR-säteilyä mittausta varten (tätä ei ole esitetty kuviossa, .*r koska se on alan ammattimiehelle ilmeistä). Keksinnöllisessä ratkaisussa voi daan MIR- ja NIR-suodattimien päästökaistan keskiaallonpituutta säätää muuttamalla suodattimien kaltevuuskulmaa suhteessa suodattimet läpäisevän IR-35 säteilyn suuntaan. Etuna tällaisessa mittausjärjestelyssä on se, että mitattavi-en MIR- ja NIR-kaistojen määrän lisääminen ei juurikaan lisää laitteen moni- 1 1 5856 15 mutkaisuutta eikä mittauksessa käytettävän optisen tehon tarve kasva ollenkaan.
Paperiradan lämpötilan mittaamiseksi detektorille päästetään paperiradan säteilemää IR-säteilyä suodattimen läpi ajanhetkellä 440. Mittaus voi-5 daan suorittaa myös siten, että yksi tai useampi suodatin on korvattu katkojas-sa 400 olevalla aukolla 442, joka päästää detektorille säteilyä silloin, kun IR-säteilyä ei kohdistu paperiradalle. Näin detektori voi ottaa vastaan paperiradasta tulevaa IR-säteilyä koko vastekaistallaan. Lämpötilan mittaukseen on edullista käyttää MIR-säteilyä detektoivaa detektoria. On myös mahdollista, 10 lämpötilan mittaus suoritetaan silloin, kun yksi hampaiden 404 väli on peitetty, jolloin optisen säteilyn lähteestä ei pääse IR-säteilyä paperirainalle.
Tarkastellaan nyt kuvioiden 5A - 5F avulla mitattavan kohteen valaisemista ja detektoimista. Läpäisy on y-akselilla vapaasti valitulla asteikolla, x-akseli esittää aikaa T, ja kaikki käyrät ovat samalla aika-akselilla. Kuviossa 5A 15 käyrä 500 esittää optisen tehonlähteen ja mitattavan kohteen välissä olevan katkojan läpäisyä ajan funktiona. Kuviossa 5B käyrä 503 esittää mitattavan kohteen ja detektorin välissä olevan katkojan läpäisyä ajan funktiona ensimmäisellä mitattavalla aallonpituudella. Katkojahan käsittää optisia suodattimia ja mahdollisesti myös aukkoja optisen säteilyn päästämiseksi mitattavalle pin-20 nalle ja detektoitavaksi. Alkutilanne on se, että katkoja päästää optista säteilyä sekä mitattavalle pinnalle että detektorille (käyrät 530 kuviossa 5C ja 501 kuvi-ossa 5A). Käyrä 530 tarkoittaa mittausta toisella mitattavalla aallonpituudella. Eri aallonpituuksilla mittaus suoritetaan samalla tavalla.
: Koska pinnan mittaus toisella mitattavalla aallonpituudella on jo ku- 25 vioiden 5A - 5F tilanteessa ohitettu, tarkastellaan tarkemmin pinnan mittausta !*.: ensimmäisellä aallonpituudella kuvioiden 5A ja 5B avulla. Tässä tilanteessa ;;; aluksi katkoja estää mittauksessa käytetyn ensimmäisen säteilyn pääsyn sekä mitattavalle pinnalle että detektorille (käyrien kohdat 502 ja 508). Keksinnöllisessä ratkaisussa on edullista, että mitattavan kohteen ja detektorin välissä i 30 olevakatkojaalkaapäästääensimmäisellämitattavallaaallonpituudellaIR-sä- ;· teilyä detektorille (läpäisy kohdassa 510) hieman ennen kuin optisen tehonläh- : /, teen ja mitattava kohteen välissä oleva katkoja alkaa päästää optista säteilyä mitattavalle pinnalle (läpäisy kohdassa 504). Tällöin suoritetaan ensimmäinen häiriötason mittaus hetkellä 514. Kun myös optisen tehonlähteen ja mitattavan 35 kohteen välinen katkoja alkaa päästää optista säteilyä mitattavaan kohteeseen : ’ : (käyrän kohta 504), voidaan suorittaa varsinainen kohteen ensimmäisen mitat- 1β 1 1 5 8 5 6 tavan aallonpituuden kokonais-IR-säteilyn voimakkuuden mittaus ajanhetkellä 516. Keksinnöllisessä ratkaisussa suoritetaan vielä toinen häiriötason mittaus ensimmäisellä mitattavalla aallonpituudella, kun optisen tehonlähteen ja mitattavan kohteen välinen katkoja estää optista säteilyä pääsemästä mitattavaan 5 kohteeseen ajanhetkellä 518. Katkoja ei päästä ensimmäistä mitattavaa säteilyä enää detektorille käyrän kohdassa 512.
Mittaus kolmannella aallonpituudella voidaan aloittaa, kun katkoja alkaa päästää detektorille säteilyä kuvion 5D käyrän 532 mukaisesti. Ennen tätä voidaan kuitenkin suorittaa häiriötason mittaus, kun katkoja estää mittauk-10 sessa käytetyn ensimmäisen säteilyn pääsyn sekä mitattavalle pinnalle että detektorille kohdassa 506. Häiriötason mittaus voidaan suorittaa uudestaan tai hyödyntää mittausta kohdassa 518. Lopuksi kohdassa 534 katkoja päästää myös mitattavalle pinnalle säteilyä (mittauskohtaa ei ole esitetty kuviossa 5D). Tällä tavalla voidaan mitata edullisesti hyvin monella aallonpituudella päällys-15 teen useita komponentteja.
Kuviossa 5E on esitetty tarkemmin häiriötason mittausta. Mittaus vastaa kuvion 5A mittausta, mutta häiriöistä johtuen mitatun säteilyn voimakkuuden pohjaviiva on vino. Keksinnöllisessä ratkaisussa mitataan ensimmäinen häiriötaso D1 ajanhetkenä 514. Näin voidaan mitata häiriöt, jotka tulevat 20 detektorista, suojasta (esitetty kuvioissa 3A ja 3B viitenumerolla 308), mitattavasta kohteesta ja yleensäkin laitteen elektronisesta ja optisesta toiminnasta. Esimerkiksi päällystettävän paperirainan lämpötila on tavallisesti korkeahko (esimerkiksi noin 100°C) ja siksi paperiraina säteilee MIR-ja NIR-alueella mel-ko voimakkaasti. Kun myös optisen tehonlähteen ja mitattavan kohteen väli-25 nen katkoja alkaa päästää optista säteilyä mitattavaan kohteeseen (käyrän kohta 504), voidaan suorittaa varsinainen kohteen kokonais-IR-säteilyn voi-makkuuden MD mittaus ajanhetkellä 516. Keksinnöllisessä ratkaisussa suori-··* tetaan vielä toinen häiriötason D2 mittaus, kun optisen tehonlähteen ja mitatta van kohteen välinen katkoja estää optista säteilyä pääsemästä mitattavaan · · 30 kohteeseen ajanhetkellä 518. Keskimääräinen häiriötaso D muodostetaan las- : kemalla häiriötasot D1 ja D2 yhteen ja jakamalla tulos kahdella eli kaavamuo- . , dossa D = (D1 + D2)/2. Tällaisella menettelyllä on etuna se, että voidaan mää- rittää keskimääräinen häiriötaso D mittaushetkellä 516 myös silloin, kun häiriö-taso ryömii. Digitaalisessa signaalinkäsittelyosassa häiriöttömäksi mittaussig-, 35 naalin voimakkuudeksi M muodostetaan varsinaisen mittasignaalin MD ja häi- * » » 1 1 5856 17 riötason D erotus eli kaavamuodossa M = MD - D. Häiriöiden laskemiseksi voidaan käyttää myös muita matemaattisia operaatioita.
Kuviossa 5F on esitetty keksinnön mukaisen paperiradan lämpötilan mittauksen ajoitus. Mittaus suoritetaan silloin, kun paperirataa ei valaista puls-5 sitetulla optisella säteilyllä hetkellä 540 ja 542. Mittaushetket voivat siten olla missä tahansa valopulssien välissä. Detektorille päästetään paperiradasta lähtevää säteilyä aikaväleissä 544 ja 546. Mittaus on mahdollinen myös silloin, kun paperiradalle optista säteilyä emittoiva lähde on sammutettu. Tällöin paperiradan lämpötilamittaus on mahdollinen aina, kun detektorille päästetään pa-10 periradasta säteilevää IR-säteilyä. 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 kuumennet-15 tavat säteilijät eli IR-kuivaimet.
Paperirainan lämpötila mitataan edullisesti 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 traversoivia eli liikkuvat edestakai-20 sin paperirainan poikkisuunnassa. Mittausjärjestely käsittää tällöin halutun määrän paperirainaa mittaavia antureita, jotka on toiminnallisesti kytketty mit-taus- ja ohjauslohkoon. Mittauslohko ohjaa edullisesti kuivaimia. Kuivaimet voi- ;Y: vat olla puhalluskuivaimia, höyrypaineella toimivia sylinterikuivaimia tai IR-kui- • * \ : vaimia. Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan ohjata, optimoida ja valvoa *··’ 25 kuivaimien kuntoa. Päällystysprosessissa voidaan estää päällystepastan läm- !!! pötilan nousu niin korkeaksi, että pinta jähmettyy. Jos päällystepastan pinta- ;; f lämpötila 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 muodos- i.i : 30 tamiseksi konesuunnassa. Optimoimalla kuivatusprosessi voidaan säästään myös energiaa. Keksinnön mukaisella paperirainan lämpötilan mittausjärjeste-: ‘ . lyllä voidaan huolehtia, että paperirainan lämpötila on tasainen sekä poikki- ’’!!. suunnassa että konesuunnassa. Tämä puolestaan saa aikaan sen, että pape rin kutistuma pysyy tasaisena, mikä vähentää laskostumista ja mahdollistaa . ' 35 suuren tuotantonopeuden.
18 115856
Mitattaessa paperirainan lämpötilaa ennen kuivainta ja kuivaimen jälkeen voidaan mitatun lämpötilan avulla tarkkailla kuivaimen kuntoa ja ilmoittaa paperikoneen käyttäjälle mahdollisesta viasta.
Kuviossa 6 on esitetty paperikoneen paperin päällystysprosessia.
5 Päällystettäessä paperia tai kartonkia useampaan kertaan voidaan keksinnöllisellä ratkaisulla mitata kunkin päällystekerroksen päällysteen määrä. Paperirainan 600 edetessä kohti päällystysprosessia päällystämättömästä paperista mitataan siinä olevien mittaukselle herkkien aineiden määrät. Esimerkiksi paperimassan joukkoon lisätään täyteaineita, joista yleisimmin käytettyjä ovat 10 kaoliini, talkki ja kalsiumkarbonaatti. Päällystysasema 604 ja päällystysasema 606 päällystävät paperin aluksi molemmin puolin. Päällysteen komponentin tai komponenttien määrä mitataan mittalaitteilla 608 ja 612 keksinnöllisen menetelmän mukaisesti. Mittaustulos siirretään mittalaitteesta 608 ohjaimeen 610, joka ohjaa päällystysasemaa 606 ja pyrkii pitämään päällysteen määrän halu-15 tulla tasolla. Päällysteen määrää voidaan lisätä tai vähentää sen mukaan, onko mitattu päällystemäärä haluttuun tasoon nähden liian pieni tai iso. Ohjain 610 on edullisesti yhteydessä koko paperikonetta ohjaavaan tietokoneeseen (ei esitetty kuviossa). Samalla tavalla päällysteasema 616 päällystää paperia paperin yläpuolelta ja kokonaispäällysteen määrää mitataan mittalaitteella 20 618. Mittaustulos siirretään ohjaimeen 620, joka ohjaa päällystysasemaa 616. Kun ohjaimella 620 on käytettävissä edellisen päällystysmittauksen tulos (suo-ra yhteys edellisen päällystyksen mittalaitteeseen, ohjaimeen tai paperikoneen :Y: tietokoneeseen), voidaan viimeisimmän päällystyskerroksen komponentin määrä laskea erotuksena nyt suoritetusta mittauksesta ja edellisestä mittauk-25 sesta ammattimiehelle ilmeisellä tavalla. Myös paperirainan alapuolella suori-'·. tettavassa mittauksessa toimitaan samalla tavalla. Tällöin mittalaite 622 mittaa kokonaispäällysteen määrän ja siirtää mittaustuloksen ohjaimelle 624. Ohjain 624 laskee viimeisimmän päällystyskerroksen komponentin määrän ja ohjaa päällysteasemaa 626. Edelleen voidaan mitata mittalaitteella 628 päällys- : ·: : 30 teaseman 632 muodostaman päällysteen määrä ja korjata tarvittaessa pääl- • * · lystyksen määrää ohjaimella 630. Samoin voidaan jatkaa ja mitata yhä use- « : ämmän päällystyskerroksen komponenttien määrä. Komponentin määrä mita- . · · *, taan neliömassana, jonka yksikkö Sl-järjestelmän mukaan on g/m2.
'·’ Tarkastellaan nyt kalibrointimittausta, jolla parannetaan laitteen toi- ..' i 35 mintaa. Kalibrointimittauksessa MIR- ja NIR-alueella suoritetaan M mittausta halutulla aallonpituuskaistalla. Mittaus i:nnellä aallonpituuskaistalla, missä i on 19 1 1 68 56 i = 1,..., N, suoritettaan seuraavasti. Mitataan paperin tai kartongin päällysteestä lähtevän i:nnen aallonpituuskaistan intensiteettiin verrannollinen mittaussignaali UP*. Mitataan ominaisuuksiltaan tunnetun referenssikohteen intensiteettiin verrannollinen mittaussignaali vastaavalla aallonpituuskaistalla. 5 Referenssikohde on tällöin mitattavan paperin tai kartongin 205, 311 tilalla kuviossa 2A, 2B, 3A. Muodostetaan i:nnen aallonpituuskaistan absorbanssi A, f seuraavasti: Aj = -log^-^rj. Koska komponentteja on ainakin kaksi muo- Λ Λ. . N .
dostetaan j:nnen komponentin määrä Cj seuraavasti: CJ = b^ffset + ^ tyA;, i=l missä j on kunkin komponentin indeksi. Painokertoimet b^ffset ja voidaan 10 erikseen määrittää määritysmittauksilla, joissa käytetään optisilta ominaisuuksiltaan tunnettuja, kutakin komponenttia sisältäviä paperi- tai kartonkinäytteitä. Koska näiden mittauskohteiden ominaisuudet tunnetaan, määritysmittauksissa tiedetään jo ennakkoon oikeat arvot määrälle Cj ja absorbanssille Aj. Tekemällä kutakin komponenttia kohti joukko mittauksia tunnetuilla mittauskohteilla 15 voidaan painokertoimet biffset ja b{ sovittaa niin, että määritysmittausten tulokset ja ennakkoon tunnetut tulokset pitävät tilastollisesti yhtä. Usein päällysteiden mittaustulos ei ole lineaarinen päällystemäärän suhteen. Tällöin mittaustulokset voidaan linearisoida esimerkiksi toisen asteen polynomilla seuraavasti:
Λ 2 A
... ; Ci = a,Cj +a2Cj+a3. Kertoimet a2 ja a3 valitaan siten, että ..... 20 mittausvasteesta tulee lineaarinen. Kokonaispäällystemäärän CVU laskeminen • · · • · : yhdelle komponentille suoritetaan reseptilaskennan avulla esimerkiksi seuraa- .···’ vasti:
Ci = _£L. 100%, " ACi missä AC on komponentin pitoisuus (%) päällystepastassa. Kun päällysteessä . 25 on useita komponentteja kokonaispäällystemäärä Cwu lasketaan seuraavasti: : · n ^=-^-^>100%, :ii ZAC, . * *. j=l * missä N komponenttien määrä päällysteessä. Lisäksi voidaan mittauksen parantamiseksi suorittaa ammattimiehelle ilmeiset offset- ja slope-korjaukset.
20 11££56
Kun painokertoimet on saatu määritettyä voidaan suorittaa kalib-rointimittaus mitattavilla kohteilla, jonka jälkeen mittalaite toimii luotettavasti ilman uutta kalibrointimittaustakin. Tarkistusmittaus, jossa U[cf mitataan, suoritetaan aika ajoin mittausolosuhteissa ja mittalaitteessa tapahtuneiden muutos-5 ten vaikutuksen eliminoimiseksi varsinaisten komponenttien mittaustuloksessa.
Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän 10 keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
Claims (31)
1. Menetelmä päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-säteilyn avulla, joka päällyste (204, 310) käsittää ainakin kahta komponenttia, tunnettu siitä, että suoritetaan mittaus yhdellä detektorilla (208, 322); 5 mitataan päällysteestä (204, 310) ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja ainakin yhden komponentin mittaamiseksi MIR-säteilyllä: - kohdistetaan päällysteeseen (204, 310) IR-säteilyä; - katkotaan päällysteeseen (204, 310) kohdistuvaa IR-säteilyä; 10. katkotaan päällysteestä (204, 310) lähtevää IR-säteilyä synkroni sesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden komponentin absorptiolle; 15. mitataan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuus; - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; - mitataan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuus; 20. mitataan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorp- . , tiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn § · * '· / voimakkuutta toisiinsa; v·* - määritetään mitatun ainakin yhden MIR-absorption voimakkuudes- • · V·: ta päällysteen (204, 310) ainakin yhden komponentin määrä; ja • · · 25 : ‘ : ainakin yhden komponentin mittaamiseksi NIR-säteilyllä: - katkotaan päällysteestä (204, 310) lähtevää IR-säteilyä synkronisesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; : - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä I * » 30 komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä komponentin absorptiolle; T - mitataan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuus; ·.: ; - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; 22 1 1 5 8 5 6 - mitataan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuus; - mitataan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; 5. määritetään mitatun ainakin yhden NIR-absorption voimakkuuden avulla päällysteen (204, 310) ainakin yhden komponentin määrä.
2. Menetelmä päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-säteilyn avulla, tunnettu siitä, että mitataan päällysteestä (204, 310) yhtä aikaa ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi 10 komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja ainakin yhden komponentin mittaamiseksi MIR-säteilyllä: - kohdistetaan päällysteeseen (204, 310) IR-säteilyä; - katkotaan päällysteeseen (204, 310) kohdistuvaa IR-säteilyä; - katkotaan päällysteestä (204, 310) lähtevää IR-säteilyä synkroni-15 sesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden komponentin absorptiolle; - mitataan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuus; 20. kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä . . komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorp- tiolle; • · * ‘- mitataan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuus; *· "· - mitataan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorp- 25 tiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn •.,, · voimakkuutta toisiinsa; ; - määritetään mitatun ainakin yhden MIR-absorption voimakkuudes ta päällysteen (204, 310) ainakin yhden komponentin määrä; ja M i * 30 ainakin yhden komponentin mittaamiseksi NIR-säteilyllä: - katkotaan päällysteestä (204, 310) lähtevää IR-säteilyä synkroni- . sesti päällystettä valaisevan IR-säteilyn kanssa; - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä ,:. komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä komponentin absorptiolle; • ’«, 35 - mitataan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuus; 23 1 1 5856 - kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin NIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; - mitataan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuus; 5. mitataan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorp tiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; - määritetään mitatun ainakin yhden NIR-absorption voimakkuuden avulla päällysteen (204, 310) ainakin yhden komponentin määrä.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että MIR-säteily mitataan eri detektorilla kuin NIR-säteily.
4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä mittaus suoritetaan päällysteestä (204, 310) heijastuneesta säteilystä mittaussuunnassa, joka on muu kuin peiliheijastussuunta.
5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katkotaan päällystettä (204, 310) valaisevaa IR-säteilyä ja päällysteestä lähtevää IR-säteilyä kiekkomaisella katkojalla (304, 400), joka käsittää hampaita (402) estää IR-säteilyä ja hampaiden välejä (404) päästää IR-säteilyä. « » ; .* 20
6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu • * * ‘y\ siitä, että katkotaan ja kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä (204, 310) läh- *· '· tevää IR-säteilyä kiekkomaisella katkojalla (304, 400), joka käsittää MIR- ja NIR-suodattimet (406, 408) päästää IR-säteilyä ja suodattimien (406, 408) vä- ♦ * » :,,.: lejä (410) estää IR-säteilyä.
7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmän toiminnan kalibroimiseksi sekä MIR- että NIR-alueella mitataan paperin tai kartongin päällysteestä (204, 310) lähtevän i:nnen aallon-pituuskaistan intensiteettiin verrannollinen mittaussignaali Uf8**; ; ; ; mitataan optisilta ominaisuuksiltaan tunnetun referenssikohteen in- 30 tensiteettiin verrannollinen mittaussignaali U"* vastaavalla aallonpituuskaistal- la; • 1 1 1 5856 24 muodostetaan i:nnen aallonpituuskaistan absorbanssi A, seuraavas- (Ijpap'' uH: Λ muodostetaan j:nnen komponentin määrä Cj seuraavasti: Λ N Cj = boffset +XbiAi > missä j on kunkin komponentin indeksi, i on mittauksessa i=l 5 käytetyn aallonpituuskaistan indeksi ja mittauksia suoritetaan N:llä aallonpi-tuuskaistalla siten, että i käy 1:stä Niään.
8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään MIR- ja NIR-suodattimien (406, 408) päästökaistan keski-aallonpituutta suodattimien (406, 408) kaltevuuskulmalla suhteessa suodatti-10 met läpäisevän IR-säteilyn suuntaan.
9. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystettäessä paperia tai kartonkia useita kertoja menetelmän mukainen mittaus suoritetaan ennen ja/tai jälkeen päällystyksen päällystyskerrok-sen mittaamiseksi.
10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että MIR-säteilyllä mitataan yhtä tai useampaa päällysteen (204, 310) komponenttia, joita ovat kalsiumkarbonaatti, kaoliini, silikoni ja vesi, ja NIR-sä-*·.*· teilyllä mitataan yhtä tai useampaa komponenttia, joita ovat kaoliini, talkki, kip- : Y: si, lateksi, tärkkelys, silikoni ja vesi, ja mitattaessa vettä määritetään kosteuspi- 20 toisuus.
# · ' · · · ’ 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu sii- ill ' • > *·*·’ tä, että mitattaessa kalsiumkarbonaattia ja kaoliinia MIR-säteilyllä mitataan kai- * · < siumkarbonaatin absorptio aallonpituuskaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 3950 nm, ja MIR-säteilyllä mitataan kaoliinin absorptio aallonpituuskaistal-: 25 la, jonka keskiaallonpituus on noin 2700 nm.
• "/ 12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu sii- tä, että mitattaessa kaoliinia ja vettä NIR-säteilyllä mitataan kaoliinin absorptio :’Y aallonpituuskaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 2208 nm, ja NIR-säteilyl- Y lä mitataan veden absorptio aallonpituuskaistalla, jonka keskiaallonpituus on 30 noin 1940nm. • · 25 11 5 8 56
13. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekä MIR- että NIR-säteilyllä suoritettavissa mittauksissa mitataan ainakin yksi komponentin absorptiolle epäherkkä aallonpituuskaista (108, 110, 120, 122) molemmin puolin absorboivaa aallonpituuskaistaa (106, 118) ja 5 muodostetaan mitatuista tuloksista absorptiolle epäherkän säteilyn voimakkuus, ja absorption voimakkuuden määrittämiseksi verrataan absorptiolle herkän säteilyn voimakkuutta ja muodostettua absorptiolle epäherkän säteilyn voimakkuutta toisiinsa.
14. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että sekä MIR- että NIR-säteilyllä suoritettavissa mittauksissa absorption mittaamiseksi säteilyn voimakkuuden avulla - katkotaan päällysteeseen kohdistuvaa IR-säteilyä siten, että va-laisuaikana (504) päällyste (204, 310) on valaistu IR-säteilyllä ja valaistuksen estoaikana (502, 506) päällyste (204, 310) on valaisematon IR-säteilyllä; 15. kaistanpäästösuodatetaan päällysteestä lähtevää IR-säteilyä siten, että detektointiaikana (510) päällysteestä lähtevää säteilyä päästetään mittaukseen, joka on pitempi kuin valaisuaika (504), ja detektoinnin estoaikana (508, 512) estetään päällysteestä lähtevää säteilyä pääsemästä mittaukseen; - päästettäessä päällysteestä lähtevää säteilyä mittaukseen detek-20 tointiaikana (510) ennen valaisuajan (504) alkamista mitataan ensimmäinen päällysteen häiriötaso; - samanaikaisesti päästettäessä päällysteestä lähtevää säteilyä mit-taukseen detektointiaikana (510) ja valaistaessa päällystettä valaisuaikana (504) mitataan kokonaissäteilyn voimakkuus, joka kokonaissäteily käsittää se- ’ 25 kä häiriön että mitattavan säteilyn; - päästettäessä päällysteestä lähtevää säteilyä mittaukseen detek- : . tointiaikana (510) valaisuajan (504) loppumisen jälkeen mitataan toinen pääl lysteen häiriötaso; ; - muodostetaan häiriötasoksi ensimmäisen häiriötason ja toisen häi- 30 riötason keskiarvo; - vähennetään kokonaissäteilyn voimakkuudesta keskiarvoistettu häiriötaso. t 4 t
15 IR-säteilyä.
15. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu |siitä, että kohdistetaan päällysteeseen (204, 310) IR-säteilyä siten, että kuva- 1 1 5856 26 taan IR-säteilyä emittoiva pinta IR-säteilyä katkovalle katkojalle (304, 400) ja kuvataan kuvaava linssi (302) päällysteelle (204, 310).
16. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi mitataan paperin tai kartongin omaa IR-säteilyä valaistuksen 5 estoaikana (502), jolloin päällyste (204, 310) on valaisematon IR-säteilyllä, ja määritetään paperin tai kartongin lämpötila mitatusta IR-säteilystä.
17. Laite päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-sä-teilyn avulla, joka päällyste (204, 310) käsittää ainakin kahta komponenttia, tunnettu siitä, että laite käsittää yhden detektorin (208, 322) mitata pääl- 10 lysteestä (204, 310) ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja laite käsittää: - optisen tehonlähteen (200, 300) säteillä päällysteeseen IR-säteilyä; - katkojan (202, 304, 400) katkoa päällysteestä lähtevää IR-säteilyä 15 synkronisesti päällystettä (204, 310) valaisevan IR-säteilyn kanssa; ja yhden komponentin MIR-mittausta varten laite käsittää: - kaistanpäästösuodattimen (316, 406) suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä 20 komponentin absorptiolle; V·! detektori (208, 322) on sovitettu detektoimaan absorptiolle herkkää v.: MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vas- : taavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu :"': mittaamaan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuuden; 25. kaistanpäästösuodattimen (316, 412) suodattaa päällysteestä läh- .· . tevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä komponentin absorptiolle; . . detektori (208, 322) on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherk- kää MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden 30 vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitet-: : tu mittaamaan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuuden; laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimakkuus ’, vertaamalla absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epä- • ·. I •;;; herkän MIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; 115856 27 laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden MIR-ab-sorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä; ja yhden komponentin NIR-mittausta varten laite käsittää: 5. kaistanpäästösuodattimen (318, 408) suodattaa päällysteestä läh tevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituuskaista, joka on herkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alu-eella; detektori (208, 322) on sovitettu detektoimaan absorptiolle herkkää 10 NIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa NIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuuden; - kaistanpäästösuodattimen (318, 414) suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituuskaista, Ιοί 5 ka on epäherkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR- alueella; detektori (208, 322) on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherk-kää NIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa NIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitet-20 tu mittaamaan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuuden; - laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimakkuus ·.*·; vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epä- : V: herkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; - laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden NIR-ab- .··*. 25 sorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä.
‘18. Laite päällysteen mittaamiseksi paperista tai kartongista IR-sä-v teilyn avulla joka päällyste (204, 310) käsittää ainakin kahta komponenttia, tunnettu siitä, että laite on sovitettu mittaamaan päällysteestä (204, 310) : yhtä aikaa ainakin yksi komponentti käyttäen MIR- säteilyä ja ainakin yksi 30 komponentti käyttäen NIR-säteilyä ja laite käsittää: - optisen tehonlähteen (200, 300) säteillä päällysteeseen IR-sätei- lyä; ;·’ - katkojan (202, 304, 400) katkoa päällysteestä lähtevää IR-säteilyä ;: * synkronisesti päällystettä (204, 310) valaisevan IR-säteilyn kanssa; ja 35 • · # yhden komponentin MIR-mittausta varten laite käsittää: 115856 28 - kaistanpäästösuodattimen (316, 406) suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on herkkä komponentin absorptiolle; - ensimmäisen detektorin (208, 334) detektoida absorptiolle herk-5 kää MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuuden; - kaistanpäästösuodattimen (316, 412) suodattaa päällysteestä lähtevästä IR-säteilystä komponentin MIR-aallonpituuskaista, joka on epäherkkä 10 komponentin absorptiolle; ensimmäinen detektori (208, 334) on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherkkää MIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa MIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voi- 15 makkuuden; laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän MIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epäherkän MIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden MIR-ab- 20 sorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä; ja yhden komponentin NIR-mittausta varten laite käsittää: - kaistanpäästösuodattimen (318, 408) suodattaa päällysteestä läh- :*·.· tevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituuskaista, jo- 25 ka on herkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR-alu-eella; - toisen detektorin (210, 336) detektoida absorptiolle herkkää NIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa NIR-säteilyn voimakkuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaa- i i 30 maan absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuuden; - kaistanpäästösuodattimen (318, 414) suodattaa päällysteestä läh- : tevästä IR-säteilystä ainakin yhden muun komponentin aallonpituuskaista, jo- .···, ka on epäherkkä mainitun ainakin yhden muun komponentin absorptiolle NIR- *" alueella; 35 toinen detektori (210, 336) on sovitettu detektoimaan absorptiolle epäherkkää NIR-säteilyä ja muuntamaan detektoimansa NIR-säteilyn voimak- 29 1 1 5 8 5 6 kuuden vastaavan voimakkuiseksi sähköiseksi signaaliksi, jonka avulla laite on sovitettu mittaamaan absorptiolle epäherkän NIR-säteilyn voimakkuuden; - laite on sovitettu mittaamaan komponentin absorption voimakkuus vertaamalla absorptiolle herkän NIR-säteilyn voimakkuutta ja absorptiolle epä- 5 herkän NIR-säteilyn voimakkuutta toisiinsa; - laite on sovitettu määrittämään mitatusta ainakin yhden NIR-ab-sorption voimakkuudesta päällysteen ainakin yhden komponentin määrä.
19. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu mittaamaan päällysteestä heijastunutta säteilyä mitta- 10 ussuunnassa, joka on muu kuin peiliheijastussuunta.
20. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että katkoja (202, 304, 400) katkoa päällystettä valaisevaa IR-säteilyä ja päällysteestä (204, 310) lähtevää IR-säteilyä on kiekkomainen katkoja, joka käsittää hampaita (402) estää IR-säteilyä ja hampaiden välejä (404) päästää
21. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiekkomainen katkoja (304, 400) käsittää kaistanpäästösuodattimina MIR- ja NIR-suodattimet (406, 408, 412, 414) päästää IR-säteilyä ja suodattimien välejä (410) estää IR-säteilyä, jolla tavoin kiekkomainen katkoja (304, :/·: 20 400) on sovitettu katkomaan ja kaistanpäästösuodattamaan päällysteestä (204, 310) lähtevää IR-säteilyä.
21 1 1 5856
22. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu sii-tä, että laitteen toiminnan kalibroimiseksi laite on sovitettu mittaamaan sekä :···: MIR- että NIR-alueella paperin tai kartongin päällysteestä (204, 310) lähtevän 25 i:nnen aallonpituuskaistan intensiteettiin verrannollinen mittaussignaali UP’*’’; mittaamaan optisilta ominaisuuksiltaan tunnetun referenssikohteen intensiteettiin verrannollinen mittaussignaali U[ef vastaavalla aallonpituuskais- • * talla; muodostamaan i:nnen aallonpituuskaistan absorbanssi Ai seuraa- ;,: ; f UPapN 30 vasti: A; =-log -L·- ; ... V Uj / 30 1 1 5856 Λ muodostamaan j:nnen komponentin määrä Cj seuraavasti: Λ N C'-b^ + SbiA, _ missä j on kunkin komponentin indeksi, i on mittauksessa i=I käytetyn aallonpituuskaistan indeksi ja mittauksia suoritetaan N:llä aallonpi-tuuskaistalla siten, että i käy 1:stä N:ään.
23. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu sii tä, että MIR-ja NIR-suodattimien (406, 408, 412, 414) päästökaistan keskiaal-lonpituus on säädettävissä suodattimien kaltevuuskulman muutoksella suhteessa suodattimet läpäisevän IR-säteilyn suuntaan.
24. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siilo tä, että laite käsittää useita laiteyksiöitä (608, 612, 618, 622, 628) ja päällystettäessä paperia tai kartonkia useita kertoja kukin laiteyksikkö on sovitettu mittaamaan päällystyskerrosta ennen ja/tai jälkeen eri päällystyskerran.
25. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu mittamaan MIR-säteilyllä yhtä tai useampaa päällys- 15 teen (204, 310) komponenttia, joita ovat kalsiumkarbonaatti, kaoliini, silikoni ja vesi, ja laite on sovitettu mittaamaan NIR-säteilyllä yhtä tai useampaa komponenttia, joita ovat kaoliini, talkki, kipsi, lateksi, tärkkelys, silikoni ja vesi, ja mitattaessa vettä laite on sovitettu määrittämään kosteuspitoisuuden.
26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, tunnettu siitä, että : 20 mitattaessa kalsiumkarbonaattia ja kaoliinia laite on sovitettu mittaamaan MIR- • · · a·.·’ säteilyllä kalsiumkarbonaatin absorption aallonpituuskaistalla, jonka keskiaal- lonpituus on noin 3950 nm, ja laite on sovitettu mittaamaan MIR-säteilyllä kao-liinin absorption aallonpituuskaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 2700 ···’ nm. • 25
27. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, tunnettu siitä, että .···, mitattaessa kaoliinia ja vettä laite on sovitettu mittaamaan NIR-säteilyllä kaolii- nin absorption aallonpituuskaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 2208 nm, : ja laite on sovitettu mittaamaan NIR-säteilyllä veden absorptio aallonpituus- kaistalla, jonka keskiaallonpituus on noin 1940 nm. ·;;; 30
28. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu sii- '·*· tä, että sekä MIR- että NIR-säteilyllä suoritettavissa mittauksissa laite on sovi- 31 1 1 5856 tettu mittaamaan ainakin yksi komponentin absorptiolle epäherkkä aallonpi-tuuskaista molemmin puolin absorboivaa aallonpituuskaistaa ja muodostamaan mitatuista tuloksista absorptiolle epäherkän säteilyn voimakkuus, ja absorption voimakkuuden määrittämiseksi vertaamaan absorptiolle herkän sätei-5 lyn voimakkuutta ja muodostettua absorptiolle epäherkän säteilyn voimakkuutta toisiinsa.
29. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että sekä MIR- että NIR-säteilyllä suoritettavissa mittauksissa absorption mittaamiseksi säteilyn voimakkuuden avulla laite on sovitettu 10. katkomaan päällysteeseen kohdistuvaa IR-säteilyä siten, että va- laisuaikana (504) päällyste on valaistu IR-säteilyllä ja valaistuksen estoaikana (502, 506) päällyste on valaisematon IR-säteilyllä; - katkomaan päällysteestä lähtevää IR-säteilyä siten, että detektoin-tiaikana (510) päällysteestä lähtevää säteilyä päästetään mittaukseen, joka on 15 pitempi kuin valaisuaika (504), ja detektoinnin estoaikana (508, 512) estetään päällysteestä lähtevää säteilyä pääsemästä mittaukseen; - päästettäessä päällysteestä lähtevää säteilyä mittaukseen detek-tointiaikana (510) ennen valaisuajan (504) alkamista mittaamaan ensimmäinen päällysteen häiriötaso; 20. samanaikaisesti päästettäessä päällysteestä lähtevää säteilyä mit- : taukseen detektointiaikana (510) ja valaistaessa päällystettä valaisuaikana (504) mittaamaan kokonaissäteilyn voimakkuus, joka kokonaissäteily käsittää sekä häiriön että mitattavan säteilyn; - päästettäessä päällysteestä lähtevää säteilyä mittaukseen detek- 25 tointiaikana (510) valaisuajan (504) loppumisen jälkeen mittaamaan toinen päällysteen häiriötaso; - muodostamaan häiriötasoksi ensimmäisen häiriötason ja toisen häiriötason keskiarvo; - vähentämään kokonaissäteilyn voimakkuudesta keskiarvoistettu 30 häiriötaso.
* 30. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu sii- :*[*: tä, että laite on sovitettu kuvaamaan IR-säteilyä emittoivan pinnan IR-säteilyä katkovalle katkojalle (202, 304, 400) ja kuvaamaan kuvaavan linssin (302) päällysteelle (204, 310). 32 1 1 5 8 5 6
31. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on lisäksi sovitettu mittaamaan paperin tai kartongin omaa IR-sä-teilyä valaistuksen estoaikana (502), jolloin päällyste (204, 310) on valaisema-ton IR-säteilyllä, ja laite on sovitettu määrittämään paperin tai kartongin lämpö-5 tilan mitatusta IR-säteilystä. 115856 33
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20000282A FI115856B (fi) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi |
| EP01907591.0A EP1274985B1 (en) | 2000-02-10 | 2001-02-08 | Method and apparatus for measuring coating |
| PCT/FI2001/000113 WO2001059435A1 (en) | 2000-02-10 | 2001-02-08 | Method and apparatus for measuring coating |
| CA2399632A CA2399632C (en) | 2000-02-10 | 2001-02-08 | Method and apparatus for measuring coating |
| AU2001235516A AU2001235516A1 (en) | 2000-02-10 | 2001-02-08 | Method and apparatus for measuring coating |
| US10/216,009 US6717148B2 (en) | 2000-02-10 | 2002-08-09 | Method and apparatus for measuring coating |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20000282A FI115856B (fi) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi |
| FI20000282 | 2000-02-10 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20000282A0 FI20000282A0 (fi) | 2000-02-10 |
| FI20000282A FI20000282A (fi) | 2001-08-11 |
| FI115856B true FI115856B (fi) | 2005-07-29 |
Family
ID=8557430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20000282A FI115856B (fi) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6717148B2 (fi) |
| EP (1) | EP1274985B1 (fi) |
| AU (1) | AU2001235516A1 (fi) |
| CA (1) | CA2399632C (fi) |
| FI (1) | FI115856B (fi) |
| WO (1) | WO2001059435A1 (fi) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030132387A1 (en) * | 1998-02-12 | 2003-07-17 | Metso Paper Automation Oy | Method and device for measuring the amount of coating on a moving substrate |
| FI115412B (fi) * | 2002-04-16 | 2005-04-29 | Metso Automation Oy | Menetelmä ja laitteisto paperirainalla olevan päällysteen määrän mittaamiseksi |
| US6960769B2 (en) * | 2002-10-03 | 2005-11-01 | Abb Inc. | Infrared measuring apparatus and method for on-line application in manufacturing processes |
| CN1627317A (zh) * | 2003-12-12 | 2005-06-15 | 北京阳光奥森科技有限公司 | 利用主动光源获取人脸图像的方法 |
| DE102004023092B3 (de) * | 2004-05-05 | 2006-01-05 | System Kurandt Gmbh | Vorrichtung zur Erkennung von Leim auf einer Oberfläche |
| FI118304B (fi) * | 2006-03-24 | 2007-09-28 | Metso Paper Inc | Menetelmä ja sovitelma päällystemäärän hallitsemiseksi kuiturainan päällystyksessä |
| US7482590B2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-01-27 | Voith Patent Gmbh | Method for determining the coating quantity on a material web |
| EP2026059B1 (en) * | 2007-08-13 | 2013-02-13 | NDC Infrared Engineering | Method and apparatus for electromagnetic detection for use in the manufacture of fibrous web |
| FI20075975L (fi) * | 2007-12-31 | 2009-07-01 | Metso Automation Oy | Rainan mittaus |
| CN102187201B (zh) * | 2008-09-05 | 2013-05-22 | 美卓自动化有限公司 | 确定淀粉的量 |
| US8101047B2 (en) * | 2008-09-29 | 2012-01-24 | Honeywell International Inc. | Method of correcting gypsum crystal water effect on infrared moisture measurement |
| US8148690B2 (en) * | 2009-09-24 | 2012-04-03 | ABB, Ltd. | Method and apparatus for on-line web property measurement |
| FI20105452A0 (fi) * | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Metso Automation Oy | Rainan mittaus |
| DE102012100794B3 (de) * | 2012-01-31 | 2013-02-28 | Airbus Operations Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem Hydrauliksystem |
| FI125514B (fi) | 2012-05-25 | 2015-11-13 | Valmet Automation Oy | Laite ja menetelmä selluloosaa ja mahdollisesti ligniiniä sisältävän rainan mittaamiseksi |
| FI125721B (fi) | 2012-05-25 | 2016-01-29 | Valmet Automation Oy | Laite ja menetelmä selluloosamateriaalia ja ainakin yhtä väriainetta, joka sisältää painomusteen, käsittävän kohteen mittaamiseksi |
| US9116041B1 (en) * | 2012-06-11 | 2015-08-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System and method for spectral infrared thermal imaging |
| FI128285B (fi) * | 2014-06-27 | 2020-02-28 | Metso Automation Oy | Optinen monikanavamittausyksikkö, optinen monikanavadetektoriyksikkö ja näihin liittyvä mittausmenetelmä |
| DE102018103171A1 (de) * | 2017-11-23 | 2019-05-23 | Tdk Electronics Ag | Verfahren zum Bestimmen von Eigenschaften einer Beschichtung auf einer transparenten Folie, Verfahren zur Herstellung einer Kondensatorfolie und Einrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften einer Beschichtung auf einer transparenten Folie |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2910673C2 (de) * | 1979-03-19 | 1985-08-08 | Paul Lippke Gmbh & Co Kg, 5450 Neuwied | Verfahren zum berührungslosen Messen des absoluten Gehaltes eines Stoffes(Beisubstanz) in einer die Form eines dünnen Filmes aufweisenden Mischung(Hauptsubstanz und Beisubstanz) mehrerer Stoffe, insbesondere zum Messen des absoluten Gehaltes von Wasser in Papier |
| US4345840A (en) * | 1980-04-08 | 1982-08-24 | California Institute Of Technology | Method and apparatus for instantaneous band ratioing in a reflectance radiometer |
| US4631408A (en) * | 1984-09-24 | 1986-12-23 | Kollmorgen Technologies Corporation | Method of simultaneously determining gauge and orientation of polymer films |
| US4965452A (en) * | 1988-07-11 | 1990-10-23 | Process Automation Business, Inc. | Infrared analysis of paper printability |
| SE468334B (sv) * | 1991-04-23 | 1992-12-14 | Peter Perten | Saett och anordning foer infraroedanalys, speciellt avseende livsmedel |
| US5338361A (en) | 1991-11-04 | 1994-08-16 | Measurex Corporation | Multiple coat measurement and control apparatus and method |
| US5276327A (en) | 1991-12-09 | 1994-01-04 | Measurex Corporation | Sensor and method for mesaurement of select components of a material |
| US5250811A (en) * | 1991-12-20 | 1993-10-05 | Eastman Kodak Company | Method for determining compositional information of a multilayer web |
| US5659397A (en) * | 1995-06-08 | 1997-08-19 | Az Technology | Method and apparatus for measuring total specular and diffuse optical properties from the surface of an object |
| US5818045A (en) * | 1996-07-19 | 1998-10-06 | Mark; Howard L. | Spectroscopic system for quantifying constituents in natural products |
| US5745243A (en) * | 1996-11-15 | 1998-04-28 | Optical Solutions, Inc. | Photometer apparatus |
| CA2279904C (en) * | 1997-02-13 | 2007-09-25 | Valmet Automation Inc. | Method for measuring the components of a coating on a moving base material |
| FI970612A (fi) * | 1997-02-13 | 1998-08-14 | Valmet Automation Inc | Menetelmä paperin päällysteen komponenttien mittaamiseksi |
| US5795394A (en) * | 1997-06-02 | 1998-08-18 | Honeywell-Measurex | Coating weight measuring and control apparatus |
| US6433338B1 (en) * | 1998-02-09 | 2002-08-13 | Tomra Systems Asa | Method and device for identification of a type of material in an object and utilization therefor |
| FI108811B (fi) * | 1998-02-12 | 2002-03-28 | Metso Paper Automation Oy | Menetelmä ja laite liikkuvalla alustalla olevan päällysteen määrän mittaamiseksi |
| DE19810163A1 (de) | 1998-03-05 | 1999-09-30 | Valco Cincinnati Gmbh | Einrichtung zum Nachweis von Wasser und wasserhaltigen Substanzen, insbesondere von wasserhaltigen Klebstoffen, auf Oberflächen beliebiger Materialien |
-
2000
- 2000-02-10 FI FI20000282A patent/FI115856B/fi not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-02-08 EP EP01907591.0A patent/EP1274985B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-08 AU AU2001235516A patent/AU2001235516A1/en not_active Abandoned
- 2001-02-08 WO PCT/FI2001/000113 patent/WO2001059435A1/en active Application Filing
- 2001-02-08 CA CA2399632A patent/CA2399632C/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-08-09 US US10/216,009 patent/US6717148B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2001235516A1 (en) | 2001-08-20 |
| FI20000282A0 (fi) | 2000-02-10 |
| EP1274985A1 (en) | 2003-01-15 |
| CA2399632C (en) | 2013-01-08 |
| FI20000282A (fi) | 2001-08-11 |
| CA2399632A1 (en) | 2001-08-16 |
| US6717148B2 (en) | 2004-04-06 |
| WO2001059435A1 (en) | 2001-08-16 |
| EP1274985B1 (en) | 2017-10-11 |
| US20030047135A1 (en) | 2003-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI115856B (fi) | Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi | |
| CA2098986C (en) | Temperature insensitive web moisture sensor and method | |
| US4928013A (en) | Temperature insensitive moisture sensor | |
| US5235192A (en) | Sensor and method for measurment of select components of a material based on detection of radiation after interaction with the material | |
| FI108218B (fi) | Moninkertaisen päällysteen mittaus ja valvonta | |
| US5276327A (en) | Sensor and method for mesaurement of select components of a material | |
| CN1140211C (zh) | 利用遥感头发含水量使头发干燥的方法和头发干燥器 | |
| CA2053398A1 (en) | Optical analytical instrument and method | |
| CA1308572C (en) | Measurement of moisture-stratified sheet material | |
| US6495831B1 (en) | Method and apparatus for measuring properties of paper | |
| JPH11237377A (ja) | 紙やシートの品質測定装置 | |
| CN102187201B (zh) | 确定淀粉的量 | |
| EP1716408A1 (en) | Fibre optic measuring apparatus | |
| EP0616690B1 (en) | Sensor and method for measurement of select components of a material | |
| EP3729025A1 (en) | Method and system for real-time web manufacturing supervision | |
| FI113088B (fi) | Menetelmä ja laite paperirainan lämpötilan mittaamiseksi | |
| CA2320941A1 (en) | Method and device for measuring the amount of coating on a moving substrate | |
| WO2000077493A8 (de) | Vorrichtung zur messung von feuchtigkeit und reflexionsvermögen von oberflächen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: METSO AUTOMATION OY Free format text: METSO AUTOMATION OY |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 115856 Country of ref document: FI |
|
| MA | Patent expired |