JP2014508291A - 連続ウェブおよび粉末の散乱に関する光子−遷移時間のウィンドーイングを介して増加した吸収−測定精度 - Google Patents
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Abstract
放射線散乱は、近赤外線（NIR）測定の不確実さのメインの一因のうちの1つである。NIRセンサのための強化された吸収-測定値精度は、可動サンプル目標の範囲内の与えられた平均自由行程の結果である光子を選ぶためにNIR分光学および飛行時間型の技術の組合せを用いて成し遂げられる。経路長の関数として、吸収を測定することによってまたはサンプルの範囲内でNIR放射線の過剰な散乱に起因しているウィンドーイング信号によって、この技術は、より正確でより汎用較正の算出を提供する。NIRセンサは移動サンプルの方向を目指すNIRを作成するために短い又は超短波レーザーのパルスを使用し、新生の放射線は時間とともに検出される。ウィンドウには、効果的に非寄与の測定値を切り捨てます。
Description
[0001] 本発明は、一般に、紙、プラスチック、粉末および連続ベースの同様の製品における特定の構成要素の存在を検出するために近赤外線を使用する走査センサに関する。
特に、センサは吸収測定値上の散乱の副作用を減らすウィンドーイングまたは時間-相関シングル光子検出技術を使用する。
特に、センサは吸収測定値上の散乱の副作用を減らすウィンドーイングまたは時間-相関シングル光子検出技術を使用する。
[0002] さまざまなセンサシステムは、「オンライン」すなわち、作動中に、シート-製造機械上のシート特性を検出するために開発された。連続的なフラットシート製造プロセスのためのセンサは、典型的には、製造時にシート材のウエブ走行を横断またはスキャンするオンラインのセンサーを単一または両面パッケージで採用している。近赤外（NIR）分光法は、組成または製品の多数のコンポーネント重量および含水率を測定するための最適な方法である。これらは、シート（例えば紙およびプラスチック）において生産される材料を含む。技術は、高速で安価であり、そしてプロセスは、閉ループ方式で制御することが可能なオンライン測定と互換性がある。適切な較正モデルが測定される製品のために得られることができる場合、NIR分光学は正確である。特定の較正モデルは、2つのメイン理由のために必要である。１つの理由は、吸収帯を重ねることの数がNIRの中に存在するということである。一般的に、製品の多くの構成要素は測定された吸収帯に関与し、モデルは貢献を個々の構成要素から切り離すことを必要とする。第二の理由は、光散乱に関連し：光が試料を操作したとき、それが吸収され、散乱して飛散量は、化学だけでなく、試料の構造特性に依存する。その最も単純なフォームで、紙は空気で囲まれるセルロース繊維の混合物である。屈折率変化のために、セルロース／空気インタフェースは、重要な光散乱に至る。紙の散乱パワーが充填剤として劇的に変化したり、湿気により、空気を置換セルロース繊維間のギャップを埋めることができる。散乱は、サンプルで平均経路長の変化によるNIR吸収技術に影響を及ぼす。特に紙および粉体試料の類の製品で、散乱は光子平均自由行程の変化のために有意に吸収-タイプ測定値の精度を減らす。キャリブレーションは、単一のコンポーネントであるが非直線的に多くの構成要素にのみ依存しないので、検量線は、単に計算できない。例えば、紙の水分を測定するための較正曲線は、多次元であり、セルロース、灰に依存して、コンテンツおよび濃度を提供する。単純な較正が大幅にオンライン測定の精度とロバスト性を改善することにより、エンドユーザを支援するだろう。
[0003] 近赤外（NIR）センサに吸収測定精度を増加させる認識に部分的に基づいている本発明は、ターゲット内の所与の平均自由行程の結果である光子を選択するために近赤外分光法と飛行時間型技術との組み合わせを使用することによって達成することができる。特に、経路長の関数としての吸収の測定が実行され、データに目標のNIRの吸収および散乱を相関させるモデルを適合することによって、散乱のない吸収測定値は得られる。別の実施形態では、装置経路長につき平均的吸収は、データから算出されることができる。装置経路長によって正常化される平均的吸収は、定義上散乱する貢献から自由である。
[0004] 他の実施形態では、重要なサンプルの範囲内でNIR放射線の過剰であるか最小の散乱に起因している信号は、ウィンドーイングで取り除かれる。別の可能な手法は、時間相関単一光子計数（TCSPC）と呼ばれる電気的な検出信号で表され、監視されている物質の少なくとも１つの特性を決定するためのアルゴリズムを使用してすべての光子の到達時間を測定することにより、プロセッサが動作する。散乱の最大限の量がより少ない所で、使用されることができ、より短いパルスのためにまたは目標のためにより正確である強度に、制限がある所で、TCSPCは特に役立つ。
[0005] これらの技術は、より正確でより汎用較正の算出を提供する。散乱がNIR測定値の不確実さのメインの一因のうちの１つであるので、散乱の効果を抜き取る発明の方法はより正確な吸収測定値を生じる。散乱の効果を除去するために、発明のNIRセンサは、短い又は超短波光パルスおよび飛行時間型（time-of-flight）の測定値を識別する方法を使用する。上述したように、この技術は、単位経路長当たりの平均吸収率を計算することによって、または、それらの類似路長またはサンプル組成物を介して飛行時間のために選択される光子の吸収を測定することによって、散乱を計算するために吸収測定をモデル化することによって実現することができる。
[0006] したがって、ある態様では、本発明は、移動サンプルの組成の少なくとも１つの特性を測定するためのセンサであって、
[0007] 組成のサンプルで広帯域光パルスを放射する光源と、
[0008] サンプルから反射され又は伝送された放射を検出し、電気検出信号を提供するように作動可能な受信機と、
[0009] 前記光源から電気パルスを受信し又は受信機から光パルスを受信し、および、電気同期信号をプロセッサに提供する同期手段と、
[0010] 電気検出信号および電気同期信号を受信し、組成の散乱に関連付けられた影響から、測定の実質的な独立性を有する組成物の少なくとも１つの特性を決定するように動作可能であるプロセッサと、
を有することを特徴とする。
[0007] 組成のサンプルで広帯域光パルスを放射する光源と、
[0008] サンプルから反射され又は伝送された放射を検出し、電気検出信号を提供するように作動可能な受信機と、
[0009] 前記光源から電気パルスを受信し又は受信機から光パルスを受信し、および、電気同期信号をプロセッサに提供する同期手段と、
[0010] 電気検出信号および電気同期信号を受信し、組成の散乱に関連付けられた影響から、測定の実質的な独立性を有する組成物の少なくとも１つの特性を決定するように動作可能であるプロセッサと、
を有することを特徴とする。
[0011] 別の態様では、本発明は、移動サンプルの特徴の連続オンライン測定のためのシステムであって、
[0012] 広帯域光源であって、光パルスを放射し、移動サンプルでパルス放射を放出するように操作可能であり、超高速の光源が移動サンプルの横方向にわたって進むことを特徴とする広帯域光源と、
[0013] サンプルから反射され又は伝送された放射を検出し、および、電気検出信号を提供するように作動可能な受信機であって、移動サンプルのクロス方位の上を移動する、ことを特徴とする受信機と、
[0014] レシーバから光源または光学パルスから電気パルスを受け取るため、および、プロセッサに電気同期信号を出力するための同期手段と、
[0015] 電気検出信号および電気同期信号を受信し、組成の散乱に関連付けられた影響から、測定の実質的な独立性を有する組成の少なくとも１つの特性を決定するように動作可能であるプロセッサと
を有することを特徴とする。
[0012] 広帯域光源であって、光パルスを放射し、移動サンプルでパルス放射を放出するように操作可能であり、超高速の光源が移動サンプルの横方向にわたって進むことを特徴とする広帯域光源と、
[0013] サンプルから反射され又は伝送された放射を検出し、および、電気検出信号を提供するように作動可能な受信機であって、移動サンプルのクロス方位の上を移動する、ことを特徴とする受信機と、
[0014] レシーバから光源または光学パルスから電気パルスを受け取るため、および、プロセッサに電気同期信号を出力するための同期手段と、
[0015] 電気検出信号および電気同期信号を受信し、組成の散乱に関連付けられた影響から、測定の実質的な独立性を有する組成の少なくとも１つの特性を決定するように動作可能であるプロセッサと
を有することを特徴とする。
[0016] 更に別の態様では、本発明は、移動サンプルの少なくとも一つの特性を測定する方法であって、
[0017] (a)放射線を可動サンプルに差し向けるステップと、
[0018] (b)サンプルから反射され、または、伝送された放射線を測定し、そこからの電気信号を生成するステップと、
[0019] (c)電気信号からのサンプルの少なくとも１つの特性を決定するステップであって、サンプル内の散乱と関連する電気信号が、散乱した光子がもはや遷移時間を有せず、知識または考慮で処理されることを特徴とする決定するステップ
とを有することを特徴とする。
[0017] (a)放射線を可動サンプルに差し向けるステップと、
[0018] (b)サンプルから反射され、または、伝送された放射線を測定し、そこからの電気信号を生成するステップと、
[0019] (c)電気信号からのサンプルの少なくとも１つの特性を決定するステップであって、サンプル内の散乱と関連する電気信号が、散乱した光子がもはや遷移時間を有せず、知識または考慮で処理されることを特徴とする決定するステップ
とを有することを特徴とする。
[0026] 図１は、可動シートまたは材料50の少なくとも一つのプロパティを監視するためのNIRセンサ装置の構造を示す。NIRセンサは、紙またはプラスチックのシートのような連続ウェブ材料の特性を測定することに特に適している。センサはまた、離散的な材料の連続的な流れを測定するのに直ちに適し、例えば、それはセンサを通過する粉末組成物などである。センサは、材料50の方向に差し向けられたNIR放射線52を生成し、時間-相関シングル光子計数（TCSPC）を使用して、そこから出てくる放射線を測定する。TCSPCの原理は、一つの光子の検出と、基準信号（通常光源）に関するそれらの到着時間の測定である。TCSPCは統計的な方法であり、高い反復光源は、必須の統計データ精度のための光子イベントの充分な数を累算するのに使用される。例えば、光源は、(i)基準電子（リファレンス）パルスに変わる基準光パルスと、(ii)サンプル目標の方向を目指すサンプル光パルスの両方を生成するために使用されることができる。サンプルから現れている単一の光子は、一つの光子（信号）パルスに変わる。信号パルスにより停止さエレクトロニクスおよび基準パルスを受信したとき、エレクトロニクスが開始され、TCSPCエレクトロニクスは、2つの入力を受信したと見なすことができる。タイムインターバルは、測定される。測定された光子の強度は、重要な信号のタイミングである二重カウントイベントと区別して別に重要ではない。TCSPCは、各パルスから各検出器によって検出される光子の確率は1より実質的に小さいレベルに光子の強度を低減するために、例えば、輝度フィルタを使用する。これは、次いで「ゼロ散乱」光子に調節される。多くのパルスで多くの情報が含まれている曲線が、追加の、より複雑な測定が得られた分析から生成される。TCSPCは更に、「Advanced Time-Correlated Single Photon Counting Techniques」（Becker, W., Springer (2005)）Time correlated single-photon counting (TCSPC) using laser excitation, Phillips, D.; Drake, R.C.; O'Connor, D.V.; Christensen, R.L. Source: Analytical Instrumentation, v 14, n 3-4, p 267-292, Sep-Dec 1985、および、Kashの米国特許第6,342,701号に記載されており、それらはリファレンスとしてここに組み入れられる。
[0027] 特に、NIRセンサは超高速のレーザー2（レーザーのパルス14を生成する）を含み、それはスーパコンティニューム発生器8に連結される。例えば、非線形ファイバに連結されたパルスレーザー源は、所望の波長範囲以上のスーパコンティニューム光のパルス24を生成することができる。スーパコンティニューム光のパルス24の必須の継続期間は、散乱の量に依存する。紙サンプルに関して、検出されたパルス持続時間が約１ピコ秒の入力光パルスを必要とし、長さが約200ピコ秒であることが期待される。この種の必要条件のために、好適なレーザーは、スーパコンティニューム生成を有する超高速のモールド・ロック・レーザーである。NIRセンサは、例えば紙の水分測定用として１つまたは２つの波長を測定することである場合は、所要の波長はまた、非線形波長ミキシングや他の手段によって生成することができる。NIR放射線24は、対物レンズ10によって集束され、シート50を移動させるにミラー28によって差し向けられる。代わりに、いくつかの用途では、自由空間を通って移動中に、放射線は、伝達に入射光ファイバケーブルまたは光ファイバを介して伝送することができる。
[0028] 本実施形態では、レシーバ4は材料50の3つの特性を測定するための3-チャネルNIR探知器として構成され、これらの特性から、他の特徴（例えば水分内容）が導出されることができる。レシーバ4は、ダイクロイックミラーや光学フィルタ36、38及び40と対応する検出器42,44及び46を含む。各ダイクロイックビームスプリッタは、放射スペクトルおよび/または放射スペクトルの特定の他の部分における高反射率の特定の部分に対して高い透過率に構成されている。各々の探知器42、44および46は、光電子倍増管（PMT）または他の速い光センサから成ることができる。必要に応じて、別個の赤外線バンドパスフィルタ及び/又は強度フィルタ37,39、および41は、それぞれ検出器42,44、および46の前に配置することができ、この方法では、各検出器は、NIR光スペクトルの一部のみの強度を測定するつまり、関連付けられているフィルタのバンドパス内に収まる。バンドパスおよび強度フィルタが使用されるとき、強度フィルタはバンドパスフィルタの直ちに下流に配置されることができる。各々のPMT探知器42、44および46は、可動シート50から現れるNIR 54の選択された領域を捕える。各々の探知器は、光子の強度に対応する電気検出信号が測定した出力を生成する。分光計の代わりに光学フィルタ（ダイクロイック）および関連する個々の検出器を用いることができる。
[0029] デュアル・センサがスキャナの一部として運転中のとき、サンプルが横断する、センサ・ヘッド60、62の間のすきままたは置換距離「z」が特に異なることができる。このz"ワンダ（wander）"を説明するために、ギャップ分離を連続的に測定することができる。ダイナミック（動的）測定は、例えば、誘導または磁気測定装置31を用いる変位センサのような従来の装置で達成することができ、それはJasinski等のよる米国特許第7,199,884号に記載され、それは本願明細書に引用したものとする。z測定値からの距離信号56は、z測定値に基づく時間遅延を算出し、遅延装置16に時間遅延信号を生成する通信されたプロセッサ12である。
[0030] 本実施形態では、NIR放射源はまた、試料に放射を向けると、試料から反射または透過した放射線を測定するステップは、飛行時間の関数として吸収を測定するプロセスの一部として同期されるように、同期信号を提供する。同期信号18は、レーザ2のモードロッカードライバ6によって生成され、走査中にzワンダを考慮（およびについて補正）するように電気遅延装置16に差し向けられる。他の装置（例えばビルトイン・フォトダイオード）は、この信号を生成するために使用されることができる。同期信号18を遅延させる電子遅延装置16は、効果的に同期検出計画のNIRレシーバ4のスイッチを入れるために演算処理システム64に電気同期信号22を出力するように構成される。
[0031] 探知器42、44および46から出る出力は、TCSPCエレクトロニクスを初期化する電気信号である。例えば、信号処理システム64は電気検出信号を受信するために探知器42、44および46に連結する。信号処理システム64には、較正および正常化データを格納することに対する記憶66が設けられ、材料50が紙である場合には、水分内容、カリパス副木または基礎重量の算出ができるように構成されている。信号処理システム64はまた、処理電子回路からの処理された電気信号（増幅され、ろ過し、デジタル信号に変換）を受信するデジタル信号プロセッサなどの処理電子回路およびプロセッサまたは検光子68を含む。プロセッサ68は、材料の少なくとも一つの特性を決定するために受け取られる信号を結合する。例えば、効果から測定値の相当な独立を有する材料50の少なくとも一つの特性を決定するアルゴリズムが組成物の散乱と関連させた電気検出信号および用途によって表されるように、プロセッサはあらゆる検出光子の到着時間を測定することによって作動する。
[0032] 図1に示すように、伝達するモードにおいて作動するときに、超高速のレーザー2およびスーパコンティニューム発生器8を含む光源はセンサ・ヘッド60にしまわれることができ、NIRレシーバ4は材料50の反対側にあるセンサ・ヘッド62に収容されることができる。NIRセンサはまた、熟考するモードにおいて作動することができ、ケース、両方のNIRソースおよびレシーバは材料50と同じ側に配置される。一般的に、NIRセンサ（例えばプロセッサ12および電気遅延装置16）の残りの構成要素は、センサ・ヘッドから遠隔で位置することができるモジュール58にしまわれる。
[0033] 図２は、2つの反対の位置に対向するセンサヘッドの表面72、74によって画定される測定ギャップの中に配置されるサンプル50を表す。NIRソース（図示せず）からサンプル50に対して差し向けられたNIR 76は、サンプルを出て、NIRレシーバ（図示せず）で検出される前に、サンプル内でコンポーネントと相互作用する。一部の放射線は、吸収され、散乱する。とりわけ、サンプルの散乱の程度は、サンプルの構成、温度およびNIRの波長に依存する。非常に散乱する放射線78は、出る前にサンプルにより長い期間残る。放射線76および78は、散乱イベントと同一の数を経験することを任意に示す。非常に散乱する放射線78は、放射線76のそれよりかなり大きい多くの散乱するイベントを経験することができた。
[0034] NIRセンサの作動中、システムはモニタされている材料に関して最初の標準化手順を受けるのが好ましい。ある標準化技術では、製品がセンサの測定ギャップにないために、「オフシート（off-sheet）」モードのセンサについては、PTFE（TEFLON）または酸化アルミニウム（Al2O3）の薄い層から成るフラグはNIRソースとレシーバと間のギャップに挿入される。その後で、NIRセンサは作動し、固定する遅延時間の上の関心の全てのNIR波長の統合した光子数は記録される。集積した光子数に対する時間ゼロの集積した光子数の比率は、各々の波長のための標準化された修正値を与える。修正値は、発光源、ギャップ配置および他の実施パラメータにおける変化を修正するために各々の次の測定値を正常化するために適用される。他の標準化技術は、それが測定される材料のそれらと類似している経路長を含むために、密度、厚みおよび組成物の条件の適当な物理的な特性を有するフラグを使用することである。その後で、器械の機能は、重要な全てのNIR波長で測定される。器械の機能を有する時間ゼロの計測器機能の比率は、次の測定値に適用されることができる標準化された修正値を与える。全ての探知器が異なる光路を有するので、標準化信号は異なる検出チャネルに同期させるのに用いることができる。
[0035] 図3は、同期信号がレシーバの範囲内で速い光センサによって発生する時間-相関シングル光子カウントを使用している1NIRセンサ装置の他の構造を示す。スーパコンティニューム光124は、レーザパルス114を生成するパルスレーザ源102によって生成され、スーパーコンティニューム発生器（非線形ファイバ）108に結合される。NIR放射線124は対物レンズ110によって焦点合わせされ、放射線152は可動シート150に鏡128によって差し向けられる。レシーバ104は、2-チャネルNIR探知器として構成され、二色性の鏡またはオプティカル・フィルタ136、138および140および対応する探知器142、144および146を含む。各々の探知器は、光電子倍増管または他の速い光センサから成ることができる。別々の赤外線バンドパスおよび／または強度フィルタ137、139および141は、探知器142、144および146の前に、それぞれ任意に配置される。各々の探知器144および146は、可動シート150から現れるNIR 154の選択された領域を捕える。各々の探知器は、強度に対応する電気検出信号および光子のタイミングが測定した出力を生成する。超高速レーザ102およびスーパーコンティニウム発生器108は、センサヘッド162内に収容することができ、センサヘッド160と受信機104内に収容することができる。
[0036] 最も早い透過光子に応答する高速の光検出器142は、無変位センサが、センサヘッド160、162間のギャップ距離"Z"を測定するのに必要とされないように考慮しヘッドの動きを取るために同期化信号176を生成する。同期信号176は探知器144および146に同期させるために演算処理システム164の方向に差し向けられ、それは集合的にメモリ166およびプロセッサ168を使用している材料150の2つの特性を測定する。
[0037] 図４は、音響光学調整できるフィルタ（AOTF）を使用するNIRセンサの構造に光源および時間-相関シングル光子カウントを示す。AOTFを使用する代わりに、マイクロ・ミラー配列および適当な光学が、調整できる格子として使われることができる。さらに、液晶の調整できるフィルタのような他の技術がまた、使われることができる。広帯域光は、材料を通って導かれている図1及び図3に示すようにNIRセンサの構成の代わりに、光は、離散的な波長AOTFを用いての通過を許可するように分散させることができる。この場合、光を散乱させる材料では、測定対象になり、受信機での到着時間は、散乱量の強力な関数である。直列または順番に測定値を実行するこの技術は、並列に測定値を実行する図1および3において表されるそれらより遅くてもよい。
[0038] 図示のように、広帯域光224は、レーザーパルス214を生成するパルスレーザ源202によって生成され、スーパーコンティニューム発生器（非線形ファイバ）208に結合される。NIR放射線224は、AOTF 240に対物レンズ210によって焦合する。広帯域光源208によって生成される各パルス226は、１つだけの狭波長域226を一度に生成され、シート250を移動させるにミラー228によって差し向けられるように、AOTF240によってフィルタリングされる。AOTF240は、受信したパルス226、AOTF240をフィルタリングするように処理システム264に対応する波長情報232を生成する。受信機204は、フィルタ239を通って、PMTや高速光検出器244への材料250から出てくる放射線254を指示するミラー238を含む。PMT 244は、強度に対応する電気検出信号および光子のタイミングが測定した出力を生成する。光源280から誘導されるものとして示されている同期信号282は、レーザによって生成することができ、次いで、図1に示すように、z軸センサによって制御されるか、または図3に示すように、それは高速光検出器によって生成される電子遅延ボックス282によって遅延される。この点に関して、z方向センサ231は、前の同期シナリオにおいて使用される。検出器244に結合される信号処理システム264は、電気的な検出信号を受信し、メモリ266、プロセッサ又はアナライザ268を含む。
[0039] AOTF 240が材料250にフィルタリングされた放射線252を導くように構成されるとして図4において例示されると共に、AOTFはまた、材料250の下流に配置されることができる。この場合、AOTFは、材料から現れ、光検出器に狭波長域を指示する広帯域放射をフィルタリングする。超高速レーザ202およびスーパーコンティニウム発生器208は、センサヘッド260内に収容することができ、受信機204は、センサヘッド262内に収容することができる。
[0040] 図5はNIR放射線353が材料の方向に差し向けられたNIRセンサ装置の構造を示し、そこから出てくる放射線354はウィンドーイング技術によって分析される。スーパコンティニューム光324は、レーザパルス314を生成するパルスレーザ源302によって生成され、センサヘッド360内に収容することができるスーパーコンティニウム発生器（非線形ファイバ）308に結合されている。スーパコンティニューム光は、他の周知の手段によって生成することができる。NIR放射線324は、対物レンズ310によって焦点合わせされ、可動シート350に鏡328によって差し向けられる。センサヘッド362内に収容することができる受信器304は、ダイクロイックミラーや光学フィルタ336、338及び340と対応するPMTや高速光検出器342,344及び346を含む。別々の赤外線バンドパスフィルタ337、339および341は、探知器342、344および346の前に、それぞれ任意に配置される。各々の探知器は、強度に対応する電気検出信号および光子のタイミングが測定した出力を生成する。
[0041] 光源380から誘導されるものとして示されている同期信号382は、レーザによって生成することができ、次いで、図1に示すように、z軸変位センサによって制御されるか、または図3に示すように、それは、高速光検出器によって生成される電子遅延ボックスによって遅延される。この点に関しては、z方向センサ331は、前の同期のシナリオにおいて使用される。検出器342,344および346に結合された信号処理システム364は、電気的な検出信号を受信し、メモリ366、プロセッサ又はアナライザ368を含む。NIRセンサの吸収-測定値精度を強化するために、ウィンドーイング・コンポーネント370は、NIR散乱を説明するために光子-輸送時、ウインドウに実装される。プロセッサ368は、電気検出が信号を送るプロセッサ・ゲートが同期パルスと関連して固定された時間ウインドウの外側で信号を除去するそれによってウィンドーイングで、材料の少なくとも一つの特性を決定するために受け取られる信号を結合して、組成物の散乱と関連する効果から、測定値の相当な独立を有する材料350の少なくとも一つの特性を決定するためにアルゴリズムを使用する。
[0042] NIRセンサで測定されるにつれて、図6は3つの異なるNIR地方で飛行時間型の測定値を例示する。特に、曲線80,82、及び84で表される３つのNIR領域、経時的に試料から出射光子の強度（または番号）を測定した。特に、曲線80,82、及び84で表される３つのNIR領域、経時的に試料から出射光子の強度（または番号）を測定した。最初に検出されるNIRは、非常に散乱するNIRが後で検出されるのに対して、最小の相互作用を有し、したがって、サンプルの最も短い経路長を有するサンプルを通過するそれと一致する。これは、散乱の度合いがNIR波長の関数であることが予想される。ウィンドーイング構成要素は、材料の構成要素を有する不十分な相互作用と一致する位置と同様に過剰な散乱を有する位置を除外するためにサンプルの経路長の範囲と一致する位置を選ぶ。図示のように、この手法は効果的測定のための曲線の二つの外側部分を切り捨てる。分界点の選択は、強化吸収測定精度を目標と曲線の形状に依存します。換言すれば、グラフの時間1と2との間に到着している光子だけが統合されるように、プロセッサ368は測定を開始し、停止する。
[0043] 図7は、センサが紙の特性を測定するために使用されるスキャナ・システム90または連続製造工程のフィルムの重合体のデュアルヘッドスキャナ88に組み込まれ、NIRセンサの1つの特定の実施態様を例示する。NIRソース及びNIR受信機を収容する下側スキャナヘッド94を収容する上部スキャナヘッド96は、機械方向に移動する移動シート86（MD）の幅を横切って横方向に往復移動を繰り返すので、シート全体の特性を測定することができる。スキャナ88は、ヘッド96、94を走査する上部及び下部実装された上で2つの横梁92、98によって支持されている。下部及び上部スキャナの作動面94、96シート86を収納する測定ギャップを画定する。下側スキャナヘッド94は、計測隙間を通過する際に一貫性のある平面上にシートを維持するために、空気ベアリング安定剤としてのシート安定化システム（図示せず）を含むことができる。それらが各々に合わせられるために、二重スキャナ・ヘッド94、96の動きは速度および方向に関して同期する。
[0044] 粉末材料を測定する技術は、継続的に反射モードで動作して提示する本発明のセンサに材料を提供するようにコンベアを使用することである。限られた幅のコンベヤーベルトで、ベルト全体でサンプリングする必要がなく、単一の静止ポイント測定で十分である。別の実施形態では、静止、多数の位置測定は、実行されることができる。
[0045] 上記は、原理、好ましい実施形態及び本発明の動作モードを説明した。しかし、本発明は議論される具体例に限られていることとして解釈されてはならない。このように、制限的であるというよりはむしろ図示する様に、上記の実施形態は注意されなければならない、そして、バリエーションが以下の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内において、従来技術において技術を示す当業者によってそれらの実施形態においてなされることができると認められなければならない。
Claims (6)
- 移動サンプルの組成の少なくとも１つの特性を測定するためのセンサであって、
組成のサンプル（５０）で広帯域光パルス（２４）を放射する光源（２，８）と、
サンプル（５０）から反射され又は伝送された放射（５４）を検出し、電気検出信号を提供するように作動可能な受信機（４）と、
前記光源（２，８）から電気パルス（１８）を受信し又は受信機（４，１０４）から光パルス（１７６）を受信し、および、電気同期信号をプロセッサ（６８）に提供する同期手段（１２，１６）と、
電気検出信号および電気同期信号を受信し、組成の散乱に関連付けられた影響から、測定の実質的な独立性を有する組成物の少なくとも１つの特性を決定するように動作可能であるプロセッサ（６８）と、
を有することを特徴とするセンサ。 - 前記同期信号が、組成から最も早く伝送され又は反射された光子（１５４）に応答する高速の光検出器（１４２）によって受信機（１０４）で生成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
- 前記同期信号が、広帯域光源（２，８）によって生成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
- 光源（２，８）および受信機（４）が、サンプル（５０）の対向する側にあり、前記同期信号が、誘導変位センサ（３１）によって測定される受信機（４）と光源（２，８）との間の距離を考慮して補正されることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
- プロセッサ（６８）が、電気検出信号によって表される光子の到達時間を測定し、組成の散乱に関連付けられた影響から測定の実質的な独立性を有する組成の少なくとも１つの特性を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
- プロセッサ（６８）が、同期パルスに対して固定されたタイムウィンドウ外の信号を除去するように電気検出信号をゲートで制御し、組成の散乱に関連付けられた影響から測定の実質的な独立性を有する組成の少なくとも１つの特性を決定することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
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