FI56903C - Anordning foer maetning av fuktinnehaollet i ett arkmaterial - Google Patents

Anordning foer maetning av fuktinnehaollet i ett arkmaterial Download PDF

Info

Publication number
FI56903C
FI56903C FI2738/73A FI273873A FI56903C FI 56903 C FI56903 C FI 56903C FI 2738/73 A FI2738/73 A FI 2738/73A FI 273873 A FI273873 A FI 273873A FI 56903 C FI56903 C FI 56903C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
radiation
detector
source
paper
web
Prior art date
Application number
FI2738/73A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI56903B (fi
Inventor
John Josehp Howarth
Original Assignee
Measurex Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Measurex Corp filed Critical Measurex Corp
Application granted granted Critical
Publication of FI56903B publication Critical patent/FI56903B/fi
Publication of FI56903C publication Critical patent/FI56903C/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86Investigating moving sheets
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
    • G01N21/3559Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content in sheets, e.g. in paper
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/34Paper
    • G01N33/346Paper sheets

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

RSr^l ΓβΙ ri1xKUULUTUSJULKAISU CCQno TOäÄ lBJ (11) UTLÄGGNINOSSKRIFT 56903 C ¢45^ Patentti ny'irnr tty 10 M '/'2.0 ^ ^ ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.‘ G 01 N 21/30 SUOM I —FI N LAN D (21) P*t«nttlh»k«mu* — Pat«ntamttknin| 2738/73 (22) Htkemlspilvi — Aniöknln(tda| 03· 09*73 * ' (23) Alkuptivl—Glltifh«tid>f 03.09.73 (41) Tullut julklMktl — Bllvlt offentllj 06.03.7^
Patentti- ja rekisterihallitus .... U1LI1. , _ . . . , , (44) Nlhtivlkilpsuiofi ja kuul,|ulkalaun pvm. —
Patent- OCh registerstyrelsen Anrtkan utl»|d och utl.skrffitM publkand 31.12.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus— kglrd prloritet 05.09.72 USA(US) 286053 Toteennäytetty—Styrkt (71) Measurex Corporation, 101+75 Imperial Avenue, Cupertino, California 95011+, USA(US) (72) John Joseph Hovarth, Sein Jose, California, USA(US) (7I+) Berggren Oy Ab (5I+) Laite raina-aineen kosteuspitoisuuden mittaamiseksi - Anordning för mätning av fuktinnehället i ett arkmaterial
Keksintö kohdistuu laitteeseen raina-aineen kosteuspitoisuuden mittaamiseksi, jolla aineella on olennaisesti säteilyä hajottavia ja imeviä ominaisuuksia, tarkemmin sanottuna sellaiseen laitteeseen, joka on esitetty patenttivaatimuksen 1 johdannossa.
Kosteusmittareita, joilla mitataan raina-aineen, kuten paperikoneella valmistettavana olevan paperin kosteuspitoisuutta, tunnetaan ennestään. Mittariin kuuluu normaalisti infrapunasäteilyn lähde, joka lähettää säteilyä kahdella spektrinvyöhykkeellä. Vertailuvyöhyke, jonka aaltopituus on esim. 1,7 mikronia, säteilee paperiin, ja se säteilyn määrä, joka läpäisee paperin tai heijastuu paperista, on funktio tietyistä paperin parametreista. Tiedetään, että 1,7 mikronin aaltopituuden sisältävän spektrinvyöhykkeen käsittämä aalto-pituusalue on verraten epäherkkä paperin kosteuspitoisuudelle. Säteilylähde kehittää kuitenkin säteilyä myös spektrinvyöhykkeellä, joka sisältää 1,94 mikronin aaltopituuden, joka sisältyy paperissa olevan veden eli kosteuden absorptiovyöhykkeeseen. Tällöin se infrapunavalon eli -säteilyn määrä, joka läpäisee tai heijastuu 1,94 mikronin aaltopituudella, on funktio sekä paperista että paperissa olevan veden määrästä.
2 56903
Edellä selitettyä tekniikkaa käyttävän kosteusmittarin yksityiskohdat on selitetty tarkemmin US-patenttijulkaisussa 3 641 349.
Joskin ennestään tunnetuilla kosteusmittareilla saadaan tarkkaan mitatuksi veden paino paksuhkoissa paperilaaduissa, niillä on melkein mahdotonta mitata koneen käydessä veden painoa keveissä papereissa kuten silkkipapereissa. Ainoa käyttökelpoinen tekniikka on ollut suorittaa määritys koneesta otetusta näytteestä laboratoriossa. Ilmeistä on, että tällaisella tekniikalla ei päästä tarkkaan paperin vesipitoisuuden säätöön sen valmistusprosessin aikana. Erittäin painavien paperilaatujen kosteusmittaus on myös ollut vaikeata paperin suhteellisen säteilyn läpäisemättömyyden johdosta.
Koska paperikoneen tuotantonopeutta rajoittaa sen kuivatuskapasiteetti, olisi toivottavaa rajoittaa vesipitoisuus mahdollisimman pieneksi. Toisaalta eräitä paperityyppejä saadaan taloudellisemmin valmistetuksi mahdollisimman suurta vesipitoisuutta käyttäen.
Kosteuden mittaukseen liittyviin probleemoihin kuuluu myös mittauslaitteen herkkyys erilaisiin paperilaatuihin nähden. Edellä mainitussa US-patenttijulkaisussa on esitetty eräs tämän probleeman ratkaisu. Mittaukseen vaikuttaa myös paperissa olevien kuitujen esivalmistelu. Esimerkiksi kuitujen kemiallinen tai mekaaninen valmistelu vaikuttaa nykyiseen mittaustekniikkaan.
Niinpä esillä olevan keksinnön eräänä yleisenä tarkoituksena on saada aikaan entistä parempi laite raina-aineen jonkin ominaisuuden mittaamiseksi.
Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan edellämainitunlainen laite, joka on erittäin herkkä keveiden raina-aineiden kosteuspitoisuudelle .
Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan edellämainitunlainen laite, joka ei ole herkkä paperin pinta-alapainon vaihteluille eikä kuitujen esivalmistelun vaihteluille kosteuspitoisuutta mitattaessa.
Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan edellämainitunlainen laite, joka on erittäin herkkä erittäin raskaiden raina-aineiden kosteuspitoisuudelle.
LG903
Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan edellämainitunlainen laite, jossa standardoimismenettely on entistä yksinkertaisempi.
Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan erittäin suuri mittaustarkkuus sekä keveiden että raskaiden raina-aineiden kosteusmittauksessa .
Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan edellämainitunlainen laite, joka ei ole sanottavasti herkkä raina-aineella oleville päällysteille raina-aineen kosteutta mitattaessa.
Edellä luetellut tarkoitukset saavutetaan seuraavien patenttivaatimusten tunnusmerkeistä ilmenevällä tavalla.
Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin:
Kuvio 1 on osa-perspektiivikuvanto keksinnön mukaisesta laitteesta eli paperin vedenpainon mittauslaitteesta; kuvio 2 on yksinkertaistettu poikkileikkauskuvanto kuvion 1 viivaa 2-2 myöten; kuvio 3 on poikkileikkauskuvanto kuvion 2 viivaa 3-3 myöten; kuvio 4 on kuvion 2 vaihtoehtoinen sovellutusmuoto; kuviot 5 ja 6 ovat diagrammoja, jotka havainnollistavat keksinnön paremmuutta tunnettuun tekniikkaan verrattuna; kuvio 7 on poikkileikkauskuvanto kuvion 2 muunnoksesta, joka erityisesti sopii raskaiden aineiden kosteuden mittaukseen; kuvio 8 on kuvioon 2 nähden vaihtoehtoinen sovellutusmuoto; kuvio 9 on kuvioon 2 nähden vaihtoehtoinen sovellutusmuoto; ja kuvio 10 on kuvioon 8 nähden vaihtoehtoinen sovellututmuoto.
Niin kuin edellä mainitussa US-patenttijulkaisussa on selitetty, paperikoneella valmistettavana olevan raina-aineen jotakin ominaisuutta voidaan mitata asentamalla säteilyn ilmaisin ja säteilyn lähde vaunulle. Vaunu pyyhkäisee edestakaisin koneen poikkisuunnassa, rai-nan kulkiessa koneen suunnassa eli koneen poikkisuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa.
4 E» ϋ 90 3
Kuvio 1 esittää pyyhkäisintä 10, johon kuuluu kehys 11, jossa on jonkin matkan päässä toisistaan yhdensuuntaiset ylinen ja alinen palkki 12, 13, jotka ovat raina-aineen eli paperin 14 poikkisuunnassa. Paperi 14 kulkee pyyhkäisimen 10 läpi nuolen 16 osoittamaan suuntaan. Kehykselle 11 on asennettu ylinen ja alinen mittauspää 17, 18, jotka liikkuvat kehyksen pituussuunnassa eli paperirainan 14 poikittais-suunnassa.
Tarkemmin sanottuna paperiraina 14 kulkee paperin ohjainten 17a ja 18a muodostaman raon 19 läpi. Alinen mittauspää 18 sisältää säteilyn lähteen, joka lähettää säteilyä, joka osuu paperiin 14. Tämän säteilyn voimakkuuden, ja sen jälkeen kun paperi 14 on vaimentanut sen, havaitsee säteilyn ilmaisin, joka sisältyy mittauspäähän 17.
Edellä selitetty on kaaviollisesti esitetty kuviossa 2, jonka mukaan tasomaisessa paperin ohjaimessa 17a on ilmaisimeen yhdistetty aukko eli reikä 21, ja tasomaisessa paperin ohjaimessa 18a on säteilyn lähteeseen yhdistetty aukko eli reikä 22. Kun mitataan paperin kosteuspitoisuutta eli vedenpainoa, käytetään infrapunasäteilyn lähdettä, joka sisältää aallonpituudet 1,7 mikronia ja 1,94 mikronia.
Kuten alussa on selitetty, näiden taajuuksien käyttö paperin kosteuspitoisuuden mittauksessa on tekniikassa vanhastaan tunnettua. Säteilyn lähde ja ilmaisin ja niihin liittyvät reiät 21 ja 22 ovat toisiinsa nähden porrastetut piirustuksessa esitettyyn tapaan, yhdensuuntaisten, tasomaisten ohjainten 17a, ja 18a suunnassa.
Molempien ohjainten 17a ja 18a tasopinnassa on heijastava päällyste säteilyn lähteestä tulevan säteilyn heijastamiseksi. Tämä on esitetty kuviossa 3, jonka mukaan ohjaimella 18a on heijastava päällyste 23, ja samoin ohjaimella 17a on heijastava päällyste 24. Tämä päällyste on mieluimmin hyvin kova, hyvin heijastava ja hyvin kiillotettu. Täten pinta on helppo puhdistaa. Joitakin käyttötarkoituksia varten paperin ohjainten 17a ja 18a pinnat voivat olla anodisesti käsiteltyä alumiinia. Monissa tapauksissa voidaan edullisesti käyttää ei-peili-mäistä heijastuspintaa, niin kuin jäljempänä selitetään. Heijastus-pinta voi esimerkiksi koostua peilipinnasta, joka on päällystetty läpikuultavalla kvartsi- tai lasikeramiikkakerroksella. Vihdoin pintojen ei tarvitse olla tasomaiset eikä yhdensuuntaiset. Ensiksi mainitulla saavutetaan optiset ominaisuudet, joita voidaan helposti 5 S G 90 3 käsitellä. Pintojen muoto voi kuitenkin olla kiekkomainen tai varsin epäsäännöllinen. Mikä tahansa heijastava pinta, joka toimii niin, että se palauttaa lähteestä tulevan säteilyn paperiin, on sopiva.
Lähteestä tuleva säteily saapuu ilmaisimeen varsin monimutkaista kulkuteiden 26 sarjaa myöten, jota osaksi on esitetty katkoviivoilla. Aluksi säteily osuu paperiin 14 siten, että osa siitä läpäisee paperin ja osa heijastuu siitä. Pinnat 23 ja 24 heijastavat taas säteilyn takaisin paperiin, jossa sille tapahtuu samaa, nimittäin että se osaksi läpäisee ja osaksi heijastuu. Lisäksi itse paperi, koska se on läpikuultavaa, hajottaa säteilyä, lisäten kulkuteiden lukumäärää.
Sitä keskimääräistä lukua, joka osoittaa, miten monta kertaa säteily kulkee paperin läpi matkallaan lähteestä ilmaisimeen, voidaan helposti säätää asettelemalla laitteen geometriaa. Tällä tavoin paperi voidaan saattaa näyttämään niin paksulta kuin halutaan.
On todettu, että herkkyys kosteudelle suurenee tiettyyn paperin pinta-alapainoon saakka. Tämän kriittisen arvon yläpuolella herkkyys pysyy olennaisesti vakiona. Jotta herkkyys pin€a-alapainoon nähden saataisiin poistetuksi, simuloidaan pinta-alapaino, joka on kriittisen arvon yläpuolella.
Kuvio 5 esittää veden painon V ja infrapunasäteilyn keskinäistä riippuvuutta. Täysi viiva esittää sitä verraten suurta herkkyyttä, joka saavutetaan keksinnön mukaisella laitteella, jossa käyttämällä pintoja 23 ja 24 ja toisiinsa nähden porrastettua lähdettä ja ilmaisinta säteily pakotetaan noudattamaan lukuisia samanaikaisia sattumanvaraisia kulkuteitä, jotka läpäisevät paperin 14 monia kertoja, niin että saavutetaan kuvion 5 mukainen entistä suurempi herkkyys. Täyden viivan kulmakertoimen suuremmuus katkoviivan kulmakertoimeen verrattuna ilmaisee herkkyyden suuremmuuden määrää. Kuvion 5 katkoviiva edustaa tyypillistä tunnetun tekniikan mukaista ominaiskäyrää, jonka mukaan laite havaitsee vain verraten karkeat vedenpainon muutokset. Tämä verraten epäherkkä katkoviiva-ominaiskäyrä saadaan normaalissa kosteuden mittauslaitteessa ohutta raina-ainetta kuten silkkipaperia mitattaessa, koska suurin osa lähteestä tulevasta säteilystä kulkee raina-aineen läpi vain kerran matkallaan lähteen kanssa ojennuksessa olevaan porrastamattomaan ilmaisimeen.
6 W903 Näin ollen tällainen raina-aine ei riittävästi vaimenna säteilyä eli vaikuta siihen.
Ilmaisimen vedenpainon osoituksena antama lopullinen suhde tietenkin standardoidaan ja kalibroidaan raina-aineiden todellisen vedenpainon saamiseksi. Tämä standardointi ja kalibrointi on täysin selitetty edellä mainitussa US-patenttijulkaisussa. Mainittakoon kuitenkin lyhyesti, että siinä käytetään suotimia, jotka simuloivat tunnettua kosteuspitoisuutta kalibroinnin saattamiseksi ajoittain ajan tasalle.
Paitsi että esillä olevan keksinnön mukaisella tekniikalla voitetaan raina-aineen paksuuden aiheuttamat vaikeudet, sillä myös poistetaan mittauslaitteen herkkyys mitattavana olevan raina-aineen muihin parametreihin kuten pinta-alapainoon, kuitujen esivalmisteluun ja kuitukokoon (kova puu - pehmeä puu) nähden. Tämä on esitetty kuviossa 6, jossa täysi viiva (1), (2) esittää tämän keksinnön mukaan saatua ominaiskäyrää, joka ilmaisee vedenpainon V vastaanotetun 1,7 mikronin ja 1,94 mikronin säteilyn suhteen funktiona. Katkoviivakäyrät (1') ja (21) esittävät ennestään tunnettua tekniikkaa, jossa joko paperin pinta-alapaino tai kuitujen esivalmistelu toimii parametrina, joka aiheuttaa virheellisen tuloksen, ellei sitä oteta huomioon.
Näin ollen esillä oleva keksintö on edullinen myös paksumpien aineiden mittauksissa, jossa tähän mennessä pinta-alapaino on ollut parametrinä kosteuspitoisuutta mitattaessa. Esillä olevan keksinnön mukaan pinta-alapaino parametrinä eliminoituu. Sama koskee kuitutyyp-pejä, joihin nähden esimerkiksi se, onko massa peräisin kemiallisesta vai mekaanisesta jauhatuksesta tai lehtipuusta vai havupuusta, normaalisti vaikuttaisi kosteusmittaukseen. On myös todettu, ks. kuv. 2, että sekä lähteen ja ilmaisimen siirtymävälimatka että rai-nan ohjainten välisen raon 19 leveys ovat verraten epäherkkiä, edellyttäen että kriittinen lisäys tehokkaaseen paperin painoon nähden on ylitetty. Sopivat välimatkat enimpiä papereita varten ovat siirtymä 5 cm ja rako 13 mm.
Kuviossa 4 on esitetty säteilyn lähde S ja ilmaisin D, joka on kytketty paperin ohjaimessa 30 oleviin reikiin 28 ja vastaavasti 29.
Reiät ovat kuitenkin raina-aineen 14 samalla puolella eivätkä vastakkaisilla puolilla niin kuin kuviossa 2. Siitä huolimatta saadaan aikaan siirtyminen. Jos laitteeseen kuuluu piirustuksen mukainen heijastava paperin ohjain 31, joka on varustettu heijastuspinnalla 32, syntyy säteilyn kulkuteitä 33, jotka kulkevat paperin 14 läpi 56903 ja takaisin, jolloin ne sekä hajoavat että absorboituvat samaan tapaan kuin kuvion 2 mukaisen sovellutusmuodon yhteydessä on selitetty. Joissakin tapauksissa, varsinkin erityisen raskaiden papereiden mittausta varten, heijastuspinta 32 voidaan kuitenkin jättää pois, niin että laitteessa on vain yksi heijastuspinta eli ohjain 30. Kuvioon on merkitty tällöin syntyvä säteen kulkutie 34, jossa mitattavan ominaisuuden ilmaisemiseen käytetään paperin 14 toisen sivun heijasta-vuutta eikä paperin valonläpäisyominaisuutta. On tietysti ennestään tunnettua, että jokin ominaisuus voidaan mitata Beer'in lain mukaan mittaamalla säteilyn siirtyminen sen läpi tai heijastuminen siitä, minkä tyyppisessä aineessa tahansa, olkoonpa aine rainamaista tai muunlaista.
Kuvio 7 esittää kuvion 2 muunnosta, joka sopii erikoisesti erittäin 2 raskaiden papereiden, esim. 590 g/m painavien papereiden kosteuden mittaamiseen. Heijastuspinnat 23’ ja 24' ovat puolipallon muotoiset. Säteilyn lähde ja ilmaisin sijaitsevat linssien 41 ja 42 takana. Molempien heijastuspintojen kaarevuuskeskipisteet 43 ja 44 sijaitsevat paperin 14' sisässä. Nämä kaksi keskiötä ovat mieluimmin myös samalla suoralla suurimman tehokkuuden saavuttamiseksi.
Laitteen toimiessa heijastuspinnat lähettävät säteilyn toistuvasti takaisin eli palauttavat sen paperin 14' työalueelle, kunnes se saadaan läpäisemään paperi. Tämä on päinvastoin kuin ennestään tunnetuissa laitteissa, joissa suurin osa säteilystä hajaantuu, mistä aiheutuu alhainen herkkyys. Keksinnön mukaisessa laitteessa olennaisesti kaikki säteily, jonka paperi alunperin heijastaa lähteestä, heijastuu takaisin, kunnes se pakottuu paperin läpi.
Kuvion 4 mukaiset sovellutusmuodot toimivat samaan tapaan raskailla papereilla, mutta siirtymä pienentää jossakin määrin tehokkuutta.
Näin ollen esillä olevan keksinnön mukaan säteilyä, jonka raina-aine 14 on vaimentanut tai aabsorboinut joko päästämällä sen lävitseen tai heijastamalla sen, heijastetaan niin, että säteilyn kulkutie joka tapauksessa joutuu moninkertaiseen sattumanvaraiseen kosketukseen raina-aineen kanssa.
Edellä selitettyä keksinnön ajatusta voidaan soveltaa myös muiden raina-aineiden yleisominaisuuksien kuten sen kemiallisen koostumuksen mittaukseen.
8 bS3C3
Niin kuin edellä on mainittu, tiettyjä käyttötarkoituksia varten ei-peilimäinen paperiohjäinten 17a ja 18a heijastuspinta edistää samanaikaisia, sattumanvaraisia säteilyn kulkuteitä, niin että saavutetaan vielä parempi herkkyys. Niin kuin kuviosta 8 näkyy, paperin ohjaimet 17a ja 18a, joissa on toisiinsa nähden porrastetut reiät 21 ja 22, joihin on kytketty ilmaisin D ja vastaavasti säteilyn lähde S, on tälläin peitetty läpikuultavaa ainetta olevilla levyillä 51 ja vastaavasti 52. Levyt 51 ja 52 ovat mieluimmin läpikuultavaa kvartsityyppistä ainetta. Tällainen aine toimii erittäin tehokkaana säteilyn hajottajana. Levyissä 51 ja 52 voi lisäksi olla alumiininen heijastustausta 53 ja 54 heijastusherkkyyden parantamiseksi levyn kaikissa muissa paikoissa paitsi reikien 21 ja 22 kohdalla.
Näin ollen lähteestä 22 tulevan säteilyn hajottaa kvartsikerros 52, saaden aikaan samanaikaisia monilukuisia säteilyn kulkuteitä, jotka paperin 14 läpäistyään (joka itsekin toimii hajotuselimenä, koska se on läpikuultava) heijastuvat ja hajottuvat vielä enemmän alumiini-taus tällä 53 varustetussa hajotuskerroksessa 51.
Kuvion 8 mukainen sovellutusmuoto on erityisen käyttökelpoinen ke- 2 veillä papereilla, esimerkiksi 5-10 g/m painavilla papereilla suoritettavissa mittauksissa. Säteilyn lähteen ja ilmaisimen välinen siirtymä on likimäärin 5 cm.
Kuvioiden 9 ja 10 mukaiset sovellutusmuodot ovat sen sijaan parem- 2 min sopivia raskaan, esimerkiksi 490 g/m painavan paperin mittaamiseen. Näissä sovellutusmuodoissa reiät 21 ja 22 eivät ole toisiinsa nähden porrastettuja, vaan kohdakkain. Lisäksi kuvion 9 mukaan rei'issä, jotka tietenkin on yhdistetty säteilyn lähteeseen S ja vastaavasti ilmaisimeen D, on kvartsi-ikkunat eli - levyt 55 ja 56. Tämä sovitus antaa hyvän herkkyyden kosteusmittauksille siitäkin huolimatta, että raskaampi paperiaine 14 antaa merkitsevästi suuremman hajotuksen kuin kevyt paperi, koska hajotusikkunat eli -levyt 55 ja 56 minimoivat kosteusmittauksen herkkyyden mahdolliset muutokset hajotuskykynsä johdosta. Samalla se, että säteilyn lähde ja ilmaisin ovat kohdakkain, päästää merkitsevästi suuremman määrän säteilyä läpi lähteestä ilmaisimeen kuin kuvion 8 mukaisessa siirtymä-sovituksessa. Kuvion 10 mukaiset lisäheijastuskerrokset antavat lisää tehoa.
9 56903
Joskin kuvioissa 8, 9 ja 10 on hajotusikkunat tai -elimet sekä säteilyn lähteen että ilmaisimen kohdalla, on todennäköistä, että olisi sopivaa käyttää vain yhtä ikkunaa varsinkin raskaalla paperilla. Todennäköistä on kuitenkin myös se, että käyttämällä symmetristä sovitusta, jossa on hajotuselin sekä lähteen että ilmaisimen kohdalla, saadaan aikaan symmetria, jolla on se etu, että se pienentää mittauslaitteen herkkyyttä paperin 14 lepatukselle.
Hyvän tehokkuuden kannalta on myös tärkeätä sijoittaa hajotusikkunat tai -levyt riittävän lähelle raina-ainetta, niin että säteily saadaan tavoitetuksi siten, että se liikkuu edestakaisin muodostaen mainitut sattumanvaraiset kulkutiet.
Vielä eräs kuvioiden 8-10 mukaisten sovellutusmuotojen ja varsinkin kuvion 9 mukaisen sovellutusmuodon etu on se, että standardoinnissa, kun mittauslaitteen kalibrointi halutaan saattaa ajan tasalle, ei tarvita kuivaa paperia edustavaa vertailustandardia. Toisin sanoen paperi 14 voidaan vain poistaa raosta ja suorittaa standardointi-mittaukset ilman muuta, koska hajotusikkunat itse toimivat "kuivana" standardina. Nämä sovellutusmuodot vähentävät myös herkkyyttä paperin päällysteeseen nähden, koska, mikä pitää paikkansa myös raskaan paperin tapauksessa, päällysteen suurempi hajotuskyky mitätöityy hajotus-ikkunoiden johdosta. Etu on lisäksi se, että äärimmäisen tehokkaita optisia lähteitä voidaan käyttää. Tämä johtuu siitä, että säteilyn tarvitsee saavuttaa vain hajotusikkuna ollakseen hyödyllinen, sen sijaan, että aikaisemmissa rakenteissa hyvin rajoitetun säteen tarve rajoitti optista tehokkuutta.
Eräät esillä olevan keksinnön edut voidaan teoreettiselta kannalta selittää vertaamalla paperirainaa suurennettuna heinäkasaan. Paperi koostuu kuitukerroksista, jolloin näiden kerrosten läpi kulkeva valo heijastuu sattumanvaraisesti. Tällaista paperimallia itse asiassa simuloidaan tämän keksinnön mukaan käytetyillä kahdella hajotusikku-nalla. Tämä siksi, että niiden väliin tavoitettu valo heijastuu edestakaisin sattumanvaraisesti.
1° Sfc903 Näin ollen on ilmeistä, että kaksi hajotuslaattaa tai -levyä muodostaa näyte- eli optisen kennon, jolla on samat optiset ominaisuudet kuin kuivalla paperilla. Kun läpikuultavien hajotuslevyjen välimatka lisäksi valitaan asianmukaisesti ja säteilyn lähteen ja ilmaisimen välille (eräissä tapauksissa) järjestetään siirtymä, näytekennolla on raskaan kuivan paperin optiset ominaisuudet.
Edellä olevalla on se vaikutus, että se vähentää keksinnön mukaisen mittausjärjestelmän herkkyyttä paperin pinta-alapainoon, kuitutyyp-piin, päällysteisiin ja lisäaineisiin nähden. Toisin sanoen, koska näytekenno simuloi verraten raskasta paperia, verraten keveän rainan märkää paperia tuominen laitteeseen ei muuta merkitsevästi kokonais-yhdistelmän tehokasta paksuutta, so. tuodun näytteen ja simuloidun paperin paksuuden yhdistelmää. Näin ollen säteily, jota käytetään vedenpainon mittaukseen esillä olevan keksinnön mukaisesti, havaitsee vain vesipitoisuuden muutoksen eikä pinta-alapaino siihen sanottavasti vaikuta. Vielä tärkeämpää on, että simuloimalla paksumpaa paperia saavutetaan keveän paperin vesipitoisuuden mittauksessa tarkkuus, joka aikaisemmin saavutettiin vain raskaan paperin mittauksessa.
Koska, niin kuin edellä on mainittu, näytekennon näennäisen, simuloidun paperin paksuuden keskimääräisen optisen kulkutien pituuden määräävät läpikuultavien hajotuslevyjen välimatka ja säteilyn lähteen ja ilmaisimen välinen porrastus, optinen kenno voidaan itse asiassa virittää niin, että sillä saadaan mittaukset suoritetuksi mahdollisimman hyvin tietyllä paperin paksuusaiueella. Tarkemmin sanottuna, virittämällä saadaan aikaan simuloitu paperin paksuus, joka on paljon suurempi kuin paperinäytteen todellinen paksuus.
Erittäin raskaiden paperien tapauksessa saattaa olla mahdotonta saada aikaan edellä selitettyä epäherkkyyttä pinta-alapainoon nähden, koska optinen tehokkuus eli lineaarisuus on säilytettävä. Sen vuoksi ei ole mahdollista simuloida suhteellisesti paljon raskaamman paperin paksuutta.
Toiselta näkökannalta on myös ilmeistä, että sen sijaan että käytetään kahta hajotusikkunaa tai -levyä, toinen hajotusikkunoista voidaan korvata raskaalla paperilla, joka itse toimii hajottimena.

Claims (10)

1. Laite raina-aineen (14, 14') kosteuspitoisuuden mittaamiseksi, jolla aineella on olennaisesti säteilyä hajottava ja imeviä ominaisuuksia, missä laitteessa on elimiä (17, 18), jotka rajaavat raina-aineen radan ja käsittävät toisaalta säteilylähteen (S), joka sijaitsee radan toisella puolen ja lähettää sellaisen spektrinvyöhykkeen säteilyä, joka on suhteellisen herkästi veteen imeytyvää ja toisen spektrinvyöhykkeen säteilyä, joka suhteellisen epäherkästi imeytyy veteen, kun taas kummankin spektrinvyöhykkeen säteilyt imeytyvät ja hajottuvat herkästi raina-aineeseen, ja toisaalta radan vieressä olevan ilmaisimen (D) säteilyn osan vastaanottamiseksi tämän kohdattua radalla olevan raina-aineen, ja vastaanotetun säteilyn muuntamiseksi sähköiseksi signaaliksi, sekä elimiä (23, 24; 23', 24'; 32; 51-54; 55, 56), jotka ovat sovitetut siten lähteen, ilmaisimen ja radan suhteen, että ne yhteistoiminnassa raina-aineen kanssa aikaansaavat olennaisen ja toistuvan hajonnan heijastamalla olennaisesti kaiken säteilyn sen tiellä lähteestä ilmaisimeen olennaisen säteily-määrän estämiseksi siirtymästä suoraan lähteestä ilmaisimeen, minkä ohessa sähköinen signaali on suhteellinen kosteuspitoisuuteen ja kosteuden mittaaminen on olennaisesti riippumaton raina-aineen hajotus- tai imemisvaihteluista, tunnettu siitä, että suoran siirtymisen estävät elimet (23, 24; 23', 24'; 32; 51-54; 55, 56) käsittävät säteilyä hajottavaa ainetta (51, 52; 55, 56) sellaisessa asemassa radan varressa, että se katkaisee kaiken säteilyn sen matkalla lähteestä (S) ilmaisimeen (D).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että radan rajaavat osat (17, 18) käsittävät erillään olevia osia 17a, 18a; 30, 31), joissa on pintoja, joiden välitse raina-aine (14, 14') kulkee.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että erillään olevissa osissa (17a, 18a; 30, 31) on aukkoja (21, 22; 28, 29), joihin lähde (S) ja ilmaisin (D) on yhdistetty.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että raina-aine (14, 14’) kulkee yhtenäisenä yli ainakin yhden aukon ja peittää ainakin yhden aukoista (21, 22; 28, 29).
12 SG903
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että lähde (S) ja ilmaisin (D) ovat yhdistetyt raina-aineen (14, 14') radan vastakkaisilla puolilla oleviin aukkoihin (21, 22).
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että lähteen (S) aukko (22) on rataan nähden porrastettu sivuittain ilmaisimen (D) aukon (21) suhteen.
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, ettällähteen (S) ja ilmaisimen (D) aukot (21, 22) sijaitsevat kohdakkain .
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilyä hajottava aine (55, 56) on lähteen (S) ja ilmaisimen (D) aukkojen (21, 22) laajuinen.
9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilyä hajottava aine (51, 52) on läpinäkyvää kvartsia, jonka tausta (53, 54) aukkoja (21, 22) lukuun ottamatta on heijastava.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että raina-aine (14, 14') on paperia.
FI2738/73A 1972-09-05 1973-09-03 Anordning foer maetning av fuktinnehaollet i ett arkmaterial FI56903C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28605372A 1972-09-05 1972-09-05
US28605372 1972-09-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI56903B FI56903B (fi) 1979-12-31
FI56903C true FI56903C (fi) 1980-04-10

Family

ID=23096856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI2738/73A FI56903C (fi) 1972-09-05 1973-09-03 Anordning foer maetning av fuktinnehaollet i ett arkmaterial

Country Status (9)

Country Link
US (1) US3793524A (fi)
JP (1) JPS5749854B2 (fi)
CA (1) CA958915A (fi)
CH (1) CH570618A5 (fi)
DE (1) DE2343869C3 (fi)
FI (1) FI56903C (fi)
GB (1) GB1420854A (fi)
NO (1) NO146517C (fi)
SE (1) SE388485B (fi)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2295419A1 (fr) * 1974-12-21 1976-07-16 Kyoto Daiichi Kagaku Kk Dispositif de mesure de reflectance et structure de papier de test composite faisant l'objet d'une telle mesure
US4027161A (en) * 1976-04-05 1977-05-31 Industrial Nucleonics Corporation Minimizing wave interference effects on the measurement of thin films having specular surfaces using infrared radiation
US4052615A (en) * 1976-07-30 1977-10-04 Industrial Nucleonics Corporation Spherical cavity method and apparatus for measuring a sheet material property using infrared radiation
US4306151A (en) * 1978-02-03 1981-12-15 Measurex Corporation Method of measuring the amount of substance associated with a material in the presence of a contaminant
US4224513A (en) * 1978-04-06 1980-09-23 Measurex Corporation Apparatus for the on-line measurement of the opacity of a paper sheet
GB2046432B (en) * 1979-04-09 1983-05-11 Infrared Eng Ltd Apparatus for determining the thickness moisture content or other parameter of a film or coating
US4323311A (en) * 1979-05-11 1982-04-06 Sira Institute Limited Apparatus and method for detecting holes in sheet material
US4277177A (en) * 1979-12-05 1981-07-07 Measurex Corporation Apparatus to measure select properties of a moving sheet
US4319847A (en) * 1979-12-05 1982-03-16 Measurex Corporation Apparatus to measure select properties of a moving sheet with improved standardization means
JPS6042359Y2 (ja) * 1980-07-04 1985-12-26 横河電機株式会社 赤外線分析装置
US4406545A (en) * 1981-05-07 1983-09-27 Western Electric Company, Inc. Methods of and apparatus for measuring surface areas
JPS57186156A (en) * 1981-05-13 1982-11-16 Yokogawa Hokushin Electric Corp Characteristic measuring device for sheet of body
JPS5838036A (ja) * 1981-08-29 1983-03-05 Fujitsu Ltd レベル検出方式
JPS5842657U (ja) * 1981-09-12 1983-03-22 加茂 栄一 製紙における光学式坪量検出装置
CA1205925A (en) * 1982-05-17 1986-06-10 John A. Dahlquist Gauge for measuring a sheet of material
GB2127541B (en) * 1982-09-27 1986-08-20 Imp Group Plc Monitoring sheet material
US4577104A (en) * 1984-01-20 1986-03-18 Accuray Corporation Measuring the percentage or fractional moisture content of paper having a variable infrared radiation scattering characteristic and containing a variable amount of a broadband infrared radiation absorber
US4769544A (en) * 1984-06-01 1988-09-06 Measurex Corporation System and process for measuring fiberglass
US4766315A (en) * 1986-07-14 1988-08-23 Accuray Corporation Apparatus and process for measuring physical parameters of sheet material
US4733078A (en) * 1986-08-25 1988-03-22 Accuray Corporation Measurement of moisture-stratified sheet material
US4928013A (en) * 1987-02-17 1990-05-22 Measurex Corporation Temperature insensitive moisture sensor
US4823008A (en) * 1987-11-05 1989-04-18 Process Automation Business, Inc. Apparatus and methods employing infrared absorption means to measure the moisture content of heavy grades of paper
US4957770A (en) * 1989-01-27 1990-09-18 Measurex Corporation Coating weight measuring and control apparatus and method
US5049216A (en) * 1989-05-31 1991-09-17 Measurex Corporation Warp control apparatus and method for sheet material
US5166747A (en) * 1990-06-01 1992-11-24 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for analyzing the composition of formation fluids
US5124552A (en) * 1991-01-28 1992-06-23 Measurex Corporation Sensor and method for measuring web moisture with optimal temperature insensitivity over a wide basis weight range
US5338361A (en) * 1991-11-04 1994-08-16 Measurex Corporation Multiple coat measurement and control apparatus and method
DE69233073T2 (de) * 1991-12-09 2004-03-18 Measurex Corp., Cupertino Sensor und Verfahren zur Messung ausgewählter Bestandteile eines Materials
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
US5821536A (en) * 1995-06-07 1998-10-13 Pettit; John W. Solid state infrared gauge
FI110638B (fi) * 1998-10-06 2003-02-28 Metso Paper Automation Oy Menetelmä ja laite liikkuvalla alustalla olevan silikonipäällysteen määrän mittaamiseksi
US6253604B1 (en) 2000-01-19 2001-07-03 Impact Systems, Inc. Scanner with interior gauging head and combined dust and drive belt
EP1271130A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-02 Voith Paper Patent GmbH Scanner
US6960769B2 (en) * 2002-10-03 2005-11-01 Abb Inc. Infrared measuring apparatus and method for on-line application in manufacturing processes
US8345254B2 (en) * 2004-02-13 2013-01-01 David Prystupa Multiple pass imaging spectroscopy
JP5614633B2 (ja) * 2010-07-29 2014-10-29 国立大学法人九州工業大学 回転工具と被加工物間の間隙長さ測定方法及びシステム
US8314388B2 (en) 2010-12-20 2012-11-20 Honeywell Asca Inc. Single-sided infrared sensor for thickness or weight measurement of products containing a reflective layer
US8975586B2 (en) 2011-06-06 2015-03-10 Honeywell Asca Inc. Diffusing measurement window for near and mid IR multichannel sensor
US20130148107A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Honeywell Asca Inc. Multi-source sensor for online characterization of web products and related system and method
FR2986519B1 (fr) 2012-02-07 2014-08-29 Solystic Machine de tri d'objets plats sur chant de niveau sonore reduit
DE102015102997A1 (de) 2015-03-02 2016-09-08 BST ProControl GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Messen von im Wesentlichen in zwei Dimensionen ausgedehntem Messgut
US9927366B2 (en) 2015-03-24 2018-03-27 Honeywell Limited Spectroscopic sensor for thickness or weight measurement of thin plastic films
FI130248B (fi) * 2019-09-23 2023-05-08 Valmet Automation Oy Paperirainan mittalaite ja -menetelmä

Family Cites Families (15)

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

Also Published As

Publication number Publication date
DE2343869C3 (de) 1979-03-08
CA958915A (en) 1974-12-10
US3793524A (en) 1974-02-19
DE2343869B2 (de) 1978-07-13
FI56903B (fi) 1979-12-31
NO146517B (no) 1982-07-05
JPS5749854B2 (fi) 1982-10-25
GB1420854A (en) 1976-01-14
CH570618A5 (fi) 1975-12-15
DE2343869A1 (de) 1974-03-28
SE388485B (sv) 1976-10-04
JPS4966194A (fi) 1974-06-26
NO146517C (no) 1982-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI56903C (fi) Anordning foer maetning av fuktinnehaollet i ett arkmaterial
US8975586B2 (en) Diffusing measurement window for near and mid IR multichannel sensor
CA1275170C (en) Method for on-line thickness monitoring of a transparent film
US4733078A (en) Measurement of moisture-stratified sheet material
US9927366B2 (en) Spectroscopic sensor for thickness or weight measurement of thin plastic films
US4052615A (en) Spherical cavity method and apparatus for measuring a sheet material property using infrared radiation
KR880010326A (ko) 온도 보상된 습도 감지기
FI78356C (fi) Metod foer maetning av fuktighet.
CA2818274A1 (en) Single-sided infrared sensor for thickness or weight measurement of products containing a reflective layer
US6717675B1 (en) System and method for determining fiber orientation in fibrous material webs
US6111651A (en) Method and apparatus for measuring properties of a moving web
FI57845B (fi) Foerfarande och anordning foer detektering av spetor i massa
EP0321836A2 (en) Improved reflectance photometer
JPH11237377A (ja) 紙やシートの品質測定装置
US4785185A (en) Submillimeter laser measurement of water or filler content of sheets and bands of dielectric material
FI110638B (fi) Menetelmä ja laite liikkuvalla alustalla olevan silikonipäällysteen määrän mittaamiseksi
FI57846C (fi) Foerfarande och anordning foer detektering av spetor i massa
US5982498A (en) Method for determining the structure of a body surface
FI108811B (fi) Menetelmä ja laite liikkuvalla alustalla olevan päällysteen määrän mittaamiseksi
US6229612B1 (en) Paper area density measurement from forward transmitted scattered light
Tsuchikawa et al. Directional characteristics model and light-path model for biological material having cellular structure
JP3383666B2 (ja) 素材の特定成分測定センサおよびその測定方法
Tsuchikawa et al. Nondestructive measurement of wood properties by using near-infrared laser radiation
JP6642667B2 (ja) 赤外線水分計
JPS63225147A (ja) 湿度を測定する方法