FI73318B

FI73318B - METHOD FOER MAETNING AV PAPPERETS FORMATION.

Info

Publication number: FI73318B
Application number: FI844783A
Authority: FI
Inventors: Pertti Puumalainen
Original assignee: Roibox Oy
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1984-12-04
Publication date: 1987-05-29
Also published as: FI73318C; FI844783A0; FI844783L

Description

1 733181 73318

MENETELMÄ PAPERIN FORMAATION MITTAAMISEKSIMETHOD OF MEASURING PAPER FORMATION

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin formaation mittaamiseksi.The invention relates to a method for measuring the formation of paper.

Paperin formaatio on eräs paperin laatusuure, joka kuvaa paperin pilvisyyttä, kun paperia katsotaan valoa vasten. Formaatio määritel-5 lään mikroneliöpainohajonnan avulla seuraavasti: Mitataan paperi- näytteestä (näyteala ^ 1 mm) statistisesti useita satoja mikroneliö-painoja, lasketaan näiden hajonta ja jaetaan tämä hajonnan arvo keskimääräisellä neliöpainolla. Usein formaation lopullinen arvo ilmoitetaan prosentteina.Paper formation is a measure of the quality of paper that describes the cloudiness of the paper when the paper is viewed against light. The formation is determined by the micron-weighted standard deviation as follows: Several hundred micron-square weights are measured statistically from a paper sample (sample area ^ 1 mm), their standard deviation is calculated and this value of the standard deviation is divided by the average basis weight. Often the final value of the formation is expressed as a percentage.

1010

Nykyisin formaatiota määritetään mittaamalla statistisesti paperin neliöpaino beetasäteilyllä pienen kollimaattorin avulla useista sadoista paikoista näytearkkia ja laskemalla formaatio neliöpaino-kalibroiduista tuloksista. Menetelmän suurin heikkous on sen hi-15 taus, koska yhdessä formaatiomittauksessa kuluu paljon aikaa, jopa useita tunteja. Toinen menetelmä on asettaa paperin päälle pinta-aktiivisuudeltaan homogeeninen beetasäteilijälaatta ja vastaavasti näytearkin toiselle puolelle asetetaan röntgenfilmi. Beetasäteilyn annetaan valottaa röntgenfilmi, joka kehitetään valotuksen jälkeen.Today, formation is determined by statistically measuring the basis weight of paper with beta radiation using a small collimator from several hundred locations on sample sheets and calculating the formation from basis weight-calibrated results. The biggest weakness of the method is its hi-15 background, because one formation measurement takes a lot of time, even several hours. Another method is to place a beta emitter plate with a homogeneous surface activity on the paper and, accordingly, an X-ray film is placed on one side of the sample sheet. Beta radiation is allowed to expose the X-ray film that is developed after exposure.

20 Kehitetystä röntgenfilmistä luetaan densitometrillä, joka on kalibroitu neliöpainoon, statistisesti mikroneliöpainot ja lasketaan formaatio. Tämäkin menetelmä on hidas ja vaatii standardoidut olosuhteet filmien kehityksessä.20 From the developed X-ray film, the micronuclear weights are statistically read with a densitometer calibrated to the basis weight and the formation is calculated. This method, too, is slow and requires standardized conditions for film development.

25 Formaatio on useilla paperilaaduilla tärkeä mittasuure, ja se pitäisi mitata suoraan tuotantokoneelta ja tulokset tulisi saada heti käyttöön. Tällaisia mittareita on kehitetty ja ne perustuvat valon absorptioon paperissa. Usein näissä on kuitenkin vaikeutena se, että paperiradan täytyy kulkea ehdottomasti kiinni pienessä valai-30 sevassa aukossa, jonka läpi tullutta intensiteettiä mitataan foto- kennon avulla. Usein mittaus perustuu vain valointensiteetin vaihto-virtakomponentin määrittämiseen, joka kalibroidaan laboratoriomittausten perusteella näyttämään formaatiota. Kuitenkin suurin hyöty paperikoneen säätöä ajatellen saavutetaan vasta, kun formaation 35 lukuarvon lisäksi saadaan neliöpainohajonnasta jakautumakuva.25 Formation is an important measure for many grades of paper and should be measured directly from the production machine and the results should be available immediately. Such meters have been developed and are based on light absorption in paper. Often, however, the difficulty with these is that the paper web must absolutely pass through a small illuminating aperture through which the intensity entered is measured by means of a photocell. Often, the measurement is based only on the determination of the alternating current component of the light intensity, which is calibrated based on laboratory measurements to show the formation. However, the greatest benefit in terms of paper machine adjustment is achieved only when, in addition to the numerical value of the formation 35, a distribution image of the basis weight deviation is obtained.

2 733182 73318

Keksinnön tarkoituksena tuoda esiin menetelmä paperin formaation mittaamiseksi, joka poistaa nykyisten menetelmien epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla formaatio saadaan mitatuksi suoraan valmistuksen 5 aikana ja sekä formaatio että neliöpainohajonnan jakauma saadaan nopeasti käyttöön. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla mittaus voidaan tehdä traversoivasti paperiradan yli poikkiprofiilin saamiseksi.It is an object of the invention to provide a method for measuring paper formation which eliminates the disadvantages of current methods. In particular, it is an object of the invention to provide a method by means of which the formation can be measured directly during manufacture 5 and both the formation and the distribution of the basis weight scatter can be obtained quickly. It is a further object of the invention to provide a method by means of which a measurement can be made traversally over a paper web to obtain a cross-sectional profile.

10 Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty vaatimusosassa.The object of the invention is achieved by a method which is mainly characterized by what is stated in the claims.

Keksintöä selvitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää erästä sovellutusta laitteistosta kek-15 sinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi osittain leikattuna sivusta katsottuna.The invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawing, which shows a side view of a suitable apparatus for applying the method according to the invention.

Kuvan mukaisesti jatkuvatoimisesta laserista 2 tuleva valosuihku jaetaan puoleksiläpäisevällä peilillä 5 kahteen osaan. Toinen osa 20 suihkusta menee suoraan referenssi-ilmaisimelle 6 ja toinen osa kotelon 8 kapean aukon 9 kautta paperiradan 1 läpi diffuuserille 3. Diffuuserin valointensiteettiä luetaan välimatkan päähän diffuuse-rista sijoitetulla valoilmaisimella 4. Valoilmaisimet 4, 6 voivat olla esimerkiksi aikavakioltaan (5^1 us) nopeita fotodiodeja vah-25 vistimineen tai muita tunnettuja ilmaisimia. Varsinainen mittaussignaali otetaan differentiaalisesti referenssi- ja mittausilmai-simien avulla. Näin eliminoidaan laserin intensiteetin muutokset. Mittaussignaali muutetaan digitaaliseksi nopeiden pitopiirien ja nopeiden A/D- muuntimien avulla noin 1-10 ps:ssa ja mittaustulos 30 tallennetaan muistiin. Mittauksia toistetaan halutuin välein, esim.As shown, the light beam from the continuous laser 2 is divided by a semipermeable mirror 5 into two parts. One part of the jet 20 goes directly to the reference detector 6 and the other part through the narrow opening 9 of the housing 8 through the paper path 1 to the diffuser 3. The light intensity of the diffuser is read at a distance from the diffuser by a light detector 4. The light detectors 4, 6 can be time constant. ) high-speed photodiodes with amplifiers or other known detectors. The actual measurement signal is taken differentially by means of reference and measurement detectors. This eliminates changes in laser intensity. The measurement signal is digitized by high-speed holding circuits and high-speed A / D converters in about 1-10 ps, and the measurement result 30 is stored in memory. Measurements are repeated at desired intervals, e.g.

0,5 ms:n välein, riittävän monta kertaa, esim. tuhat kertaa. Näiden tuhannen mittausarvon perusteella lasketaan formaatio ja neliöpaino-hajonta.Every 0.5 ms, enough times, e.g. a thousand times. Based on these thousand measured values, the formation and basis weight variance are calculated.

35 Kun paperirata on asetettu mittauskoteloiden 8, 10 väliin ja haluttua paperilaatua aloitetaan tuottamaan, annetaan mittapäälle tämän laadun sen hetkinen keskimääräinen neliöpaino.35 When the paper path is placed between the measuring boxes 8, 10 and the desired paper quality is started to be produced, the measuring head is given the current average basis weight of this quality.

11 3 7331811 3 73318

Mittalaite laskee mittaamansa keskimääräisen intensiteetin avulla paperin absorptiokertoimen, johon se on mitannut ilman paperi-rataa intensiteetin IQ -arvon. Kun tämän laadun absorptiokerroin valon vaimennuslaissa on näin määritetty, mittalaite voi alkaa mi-5 tata mikroneliöpainoja. Paperi on aina tehokas valon diffuuseri eli hajottaa valoa joka suuntaan, ja mittausmenetelmässä tämä on otettu huomioon välidiffuuserin 3 avulla. Kun paperirataa ei ole välissä välidiffuuseri hajottaa valon diffuusiksi, jonka intensiteetti mitataan kaukana olevalla detektorilla, ja kun paperissa 10 hajonnut valo siirtyy välidiffuuserille paperin ollessa laserin ja diffuuserin välissä, saadaan vertailukelpoiset arvot IQ ja I mittaukselle.Using the average intensity it measures, the measuring device calculates the absorption coefficient of the paper to which it has measured the IQ value of the intensity without the paper path. Once the absorption coefficient of this quality in the light attenuation law has been determined in this way, the measuring device can start to measure micron-square weights. Paper is always an efficient light diffuser, i.e. it scatters light in all directions, and in the measurement method this is taken into account by means of an intermediate diffuser 3. When the paper path is not intermittent, the intermediate diffuser decomposes the light into a diffuse, the intensity of which is measured by a distant detector, and when the light scattered in the paper 10 is transferred to the intermediate diffuser with the paper between the laser and the diffuser, comparable values are obtained for IQ and I measurement.

Kun halutaan puolilogaritmisesti lineaarinen vaste, on laskuissa 15 otettava huomioon paperiradan (sekä myös diffuuserin) heijastaman valon osuus, joka vähennetään paperiradan mittausarvoista pois.When a semi-logarithmically linear response is desired, the calculations reflect the proportion of light reflected by the paper path (as well as the diffuser) which is subtracted from the paper path measurements.

Tämä heijastuksen osuus on usein niin vakio, että se vääristää hyvin vähän mittaustuloksia. Se voidaan kuitenkin kokeellisesti näytesarjan avulla määrittää vakioksi laskukaavoihin. Jos paperit 20 ovat värillisiä, on se aina otettava eri arvona huomioon laskuissa. Tämä takaisinheijastus voidaan huomioida lisäämällä lähetinpuolen koteloon 8 ikkuna 11 ja sen kautta heijastusta mittaava ilmaisin 7.This proportion of reflection is often so constant that it distorts very little of the measurement results. However, it can be experimentally determined to be standard in the calculation formulas using a series of samples. If the papers 20 are colored, it must always be taken into account as a different value in the invoices. This takaisinheijastus can be taken into account by increasing the transmitter side of the housing 8 window 11 and through the reflection measuring sensor 7.

Mittausmenetelmän etuna on se, että lasersuihku määrittää paperista 25 aina formaation pieneltä alalta oikein, vaikka rata liikkuisi lähempänä tai kauempana analyysikotelon 10 pinnasta, koska valo keräytyy aina diffuuserille 3. Ilmaisin 4 on sijoitettu niin kauas dif-fuuserista, että ilmaisin mittaa koko diffuuserin pinta-alalle tulevan valon yhtä tehokkaasti. Välidiffuuserin avulla voidaan myös 30 määrittää IQ, jolloin voidaan laskea valon absorptiokerroin ja sitä kautta päästään suoraan neliöpainoarvoihin. Nopean numeerisen mittaamisen avulla päästään myös esittämään hajonnan jakautuma grafiik-kanäytölle, joka kertoo paperikoneen käyttäjille formaatiosta huomattavasti enemmän kuin pelkkä lukuarvo. Mittaus voidaan tehdä myös 35 traversoivasti radan yli, jolloin saadaan formaatiolle poikkiprofiili paperirainasta, koska määritysmenetelmä on nopea.The advantage of the measuring method is that the laser beam always correctly determines the formation from a small area of the paper 25, even if the path moves closer or farther from the surface of the analysis housing 10, because light always collects on the diffuser 3. The detector 4 is located so far from the diffuser that light entering the field just as effectively. The intermediate diffuser can also be used to determine the IQ, so that the light absorption coefficient can be calculated and the basis values can be obtained directly. Fast numerical measurement also makes it possible to present the distribution of the scatter on a graphical display, which tells paper machine users about the formation considerably more than just a numerical value. The measurement can also be made traversingly over the web, giving a cross-sectional profile of the paper web for the formation, because the determination method is fast.

Keksintöä ei rajata esitettyihin sovellutuksiin vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments shown but may vary within the scope of the claims.

Claims

A method for measuring paper formation, characterized in that a laser (2) placed on one side of the paper (1) fires a light beam which is guided through the paper through a diffuser (3) placed on the opposite side of the paper to a light detector (4) spaced from the diffuser. light jet attenuation, the instantaneous basis weight response is calculated from this reading and the reading measured when the paper is not between the laser and the diffuser, the basis pressure response is calibrated using sample sheets of known basis weight and the paper formation is calculated from several instantaneous basis .

Method according to Claim 1, characterized in that the light beam from the laser (2) is divided into a measuring beam and a reference beam by means of a semi-transparent mirror (5), the measuring beam is directed to a light detector (4) and a reference beam directed to a light detector (6). whereby the intensities of the rays are used to calculate the attenuation of light in the paper (1).

Method according to Claim 2, characterized in that the light reflected from the surface of the paper is measured by means of a reflection detector (7) and the effect of the relative intensity removal thus obtained is taken into account in the attenuation calculations. Il