JPH02115750A - 坪量の影響を低減した赤外線水分計 - Google Patents

坪量の影響を低減した赤外線水分計

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JPH02115750A
JPH02115750A JP63268964A JP26896488A JPH02115750A JP H02115750 A JPH02115750 A JP H02115750A JP 63268964 A JP63268964 A JP 63268964A JP 26896488 A JP26896488 A JP 26896488A JP H02115750 A JPH02115750 A JP H02115750A
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、紙に含まれる水分量を赤外線の吸収を利用し
て測定する赤外線水分計に関し、更に詳しくは水分に感
度を持つ波長の赤外線と、セルロスに感度を持つ赤外線
と、水分、セルロースのいずれにも感度を持たない波長
の赤外線とを紙に照射し、これら赤外線による検出出力
を用いて演算を行い坪量の彩りを低減した赤外線水分計
に関する。
〈従来の技術〉 赤外線水分「1では紙中に含まれる水分によって吸収を
受ける波長1.94μmの光(M光)と水分によって吸
収を受りない波長1.8μmの光(R光)とを紙に当て
紙を透過したM光の測定光出力V、とR光の参照光出力
Vrとの比、Vr/Vmをとって紙の水分量に関する信
号を得ている。
オンライン測定では、紙の原料パルプの種類、坪量によ
って水分量と水分計出力との関係が微妙に変化するため
、前もって準備したサンプル紙を使って検量線を作りこ
れをコンピュータに入力し、抄紙する紙の種類、坪量に
最も近い特性の検量線を選択してこれを使って水分量を
求めている。
しかしながらコンピュータに入力できる検量線の数には
限りがあり(例えば8本)、すべての測定対象をカバー
することはできない、従来装置では同じ種類の原料パル
プを使った紙でも坪量が異なると検量線のずれが大きか
った。第4図は従来装置において3種のサンプル紙を使
って得な検量線を示す0図中、縦軸はK・(Vr/Vr
+)で与えられる水分計出力を表わしくfBL、K:定
数)、横軸は紙に含まれる水分量(g、/m’)を表わ
す。
C1は坪量か小さいときの検量線、C2は坪量が中位の
ときの検量線、C3は坪量が大きいときの検量線である
例えば、水分量が25g/m’のときの水分計の出力は
検量線C1の場合が最も小さく、検量線C3の場合が最
も大きい、同じ水分量でも検量線C1の方が出力が大き
くなるのは、坪量が大きいと紙に含まれるセルロース量
が多くなり、統計的に光が紙中で反射・散乱される回数
が増え、光路長が実質的に長くなり、M光は水分による
吸収をより多く受は測定光出力V、の値が小さくなるた
めと考えられる。
水分量が25g/m2のときの検量線C1の水分計出力
を基準にした場合、検量線C1と検量線C3との間に水
分量に換算して12.4g/m’のずれDlが存在する
。このずれが大きいと、例えば点線で表わす測定対象に
近い特性を持つものとして選択した検量線C2との間の
誤差d、が大きくなり測定誤差の原因となる。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の解決しようとする技術的課題は、坪量の影響を
軽減し検量線のずれの小さな赤外線水分計を実現するこ
とにある。
く課題を解決するための手段〉 本発明の構成は前記赤外線水分計において、a、水分に
よって吸収を受ける第1の波長域の赤外線と、セルロー
スによって吸収を受ける第2の波長域の赤外線と、水分
及びセルロースのいずれによっても吸収を受けない第3
の波長域の赤外線とを前記紙に照射する手段と、 b、前記紙で透過・散乱された光から前記第1の波長域
の赤外線と、前記第2の波長域の赤外線と、前記第3の
赤外線とを検出し、これら赤外線の強さに対応した出力
vM 、VR+β・VC 、vRを夫々発生する検出手
段と、 C1前記検出手段の出力vM 、vc、vRが加えられ
、 VO−(α・vR+β・VC)/vPI(イロし、a、
β:定数) なる演算を行う演算手段 とを設け、前記VOを水分計出力として出力するように
したことにある。
く作用〉 前記の技術手段は次のように作用する。即ち、同じ種類
の原料パルプを使用した紙でも、高坪量になると、紙内
部での反射、散乱によって光路長が実質的に長くなる。
このため、水分によって吸収を受ける前記第1の波長域
の赤外線は、低坪量の場合と比較してより多くの吸収を
受け、検出出力VMは小さくなる。高坪量の紙はセルロ
ース量が多く、前記第2の波長域の赤外線はセルロース
によって低坪量の場合と比較してより多くの゛吸収を受
け、検出出力■cは小さくなる。従って、前述の V□ = (a ・VR十β・VC)/VMの式おいて
、坪量が大きくなって分母のV、が小さくなっても分子
に含まれるVR+β・VCも小さくなるため、坪量によ
る水分計出力VOの変化は低減される。
〈実施例〉 以下図面に従い本発明の詳細な説明する。第1図は本発
明の実施例装置の原理構成図、第2図は水分とセルロー
スの吸収係数を赤外線の波長の関数として表した特性図
である。先ず、第1因において、1はランプ、2は集光
レンズ、3はフィルタ・ホイールで、この上に特定波長
域の赤外線を選択的に透過させるフィルタ4.5.6が
同心円上に設けられている。このフィルタ・ホイールの
外周には同期信号発生用の4つの切り欠き3a。
3b、3C,3dが設けられている。7はLEDとフォ
トトランジスタとをフィルタ・ホイール3の外周部を挟
んで対向配置させ、切り欠き3a。
3b、3c、3dが通過する毎に同期パルスを発生する
フォトインタラプタ、8はフォトインタラプタ7からの
同期パルスに基づき同期信号を発生する同期信号回路で
ある。
9は測定対象である紙、10は受光素子、11は増幅器
、12,13.14はサンプル・ホールド回路で、同期
信号回路からの同期18号によって、受光素子10より
与えられる交流信号を直流信号に変換する。15はこれ
らサンプル・ホールド1Iii路から与えられる信号に
演算を施し水分計出力VOを発生する演算回路である。
フィルタ4,5.6の分光特性について、第2図の特性
図を参照しながら説明する0本図において、縦軸は吸収
係数を対数目盛で表し、横軸は赤外線の波長を表す。カ
ーブCiは水分に対する吸収係数を、カーブCCはセル
ロースに対する吸収係数を表す、フィルタ4には、セル
ロースに対する吸収係数が小さく水分に対する吸収係数
の大きな波長である、1,94μrrtの赤外線を選択
的に透過させるフィルタが設置され、フィルタ5には、
水分による吸収係数が小さくセルロースに対する吸収係
数の大きな波長である、2.1μmの赤外線を選択的に
透過させるフィルタが設置され、フィルタ6には、水分
及びセル1′:I−スのいずれに対しても吸収係数の小
さな波長である、1.8μmの赤外線を選択的に透過さ
せるフィルタか設置される。
次にこのように構成された本発明実施例装置の動作につ
いて説明を行う、フィルタ・ホイール3の回転によって
、フィルタ4を透過した1、94μmの赤外線、フィル
タ5を透過した2、1μmの赤外線、フィルタ6を透過
した1、8μmの赤外線が順次、紙9に照射される。こ
れら3種の赤外線に基づく透過・散乱光が受光素子10
で検出され、1.94μIrIの赤外線に対する検出出
力Vr+、2.iμmの赤外線に対する検出出力VR+
β・VC、1.8μmの赤外線に対する検出出力vRが
交流信号の形でサンプル・ホールド回路12,13゜】
4に加えられる。同期信号回路8からこれら回路に加え
られた同期信号によって前記交流信号は直流信号に変換
され、サンプル・ボールド回路】2から出力vMが、サ
ンプル・ボールド回路13より出力vcが、サンプル・
ボールド回路14より出力vRが各別に出力される。演
算回路15では肢適定数a、βが設定され、 VO = (a ・VR十β・vc)/VMなる演算が
行われる。この式から分るように、坪量か大きくなり分
母のvMが小さくなっても分子に含まれるVR+β・V
Cが小さくなるため坪量による変化が低減され、出力に
水分測定信号成分と参照光信号成分との比に対応した信
号VOが得られる。この信号は信号処理部に加えられ、
予め入力された検量線を使って水分量か求められる。
第3図は本発明実施例装置において、従来装置と同じ3
種のサンプル紙を用いて得た検量線を示す、この図で縦
軸は VO−(α・■R+β・VR+β・VC)/Vr+で与
えられる水分計出力VOを表わし、横軸は紙に含まれる
水分子fi<g/m’)を表わす、C1は坪量が小さい
サンプル紙の検量線、C2′は坪量が中位のサンプル紙
の検量線、03′は坪量か大きいサンプル紙の検量線で
ある。水分量が25g / m 2のときの検Ji &
! C+ ′の水分計出力を基準にして従来装置と比較
した場合、検量線C1と検量線C3′とのずれ■)2は
水分量に換算して8.8g/m’で従来装置の71%に
低減されている。
なお本発明実施例装置ではフィルタ・ホイール3によっ
て波長1.94μmの赤外線、波長21、gmの赤外線
、及び波長1.8μmの赤外線を分離し、これらを紙9
に照射するようにしているが、これに1限らず白色光を
紙9に照射し紙で透過・数置した光から各波長の赤外線
を分離するようにしても良い。
〈発明の効果〉 本発明によれば、紙の水分量を測定する際、紙の坪量の
影響が低減され、検量線のずれの小さな赤外線水分計が
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例装置の原理構成図、第2図は水
分とセルロースの吸収係数を赤外線の波長の関数として
表わした特性図、第3図は本発明の実施例装置で得た検
量線の特性図、第4図は従来装置で得た検量線の特性図
である。 1・・・ランプ、3・・・フィルタ・ホイール、4・・
・水分に対する吸収係数の大きな波長の赤外線を透過さ
せるフィルタ、5・・・セルロースに対する吸収係数の
大きな波長の赤外線を透過させるフィルタ、6・・・水
分及びセルロースのいずれに対しても吸収係数の小さな
波長の赤外線を透過させるフィルタ、8・・・同期信号
回路、9・・・紙、10・・・受光素子、11・・・増
幅器、12,13.14・・・サンプル・ホルト回路、 5・・・演算回路 第1 図 第2図 1.94 第3図 に・■「 M 第4図 水分量(9/m2)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 紙に含まれる水分量を赤外線の吸収を利用して測定する
    赤外線水分計において、 a、水分によって吸収を受ける第1の波長域の赤外線と
    、セルロースによって吸収を受ける第2の波長域の赤外
    線と、水分及びセルロースのいずれによっても吸収を受
    けない第3の波長域の赤外線とを前記紙に照射する手段
    と、 b、前記紙で透過・散乱された光から前記第1の波長域
    の赤外線と、前記第2の波長域の赤外線と、前記第3の
    赤外線とを検出し、これら赤外線の強さに対応した出力
    V_M、V_C、V_Rを夫々発生する検出手段と、 c、前記検出手段の出力V_M、V_C、V_Rが加え
    られ、 V_O=(α・V_R+β・V_C)/V_M(但し、
    a、β:定数) なる演算を行う演算手段 とを設け、前記V_Oを水分計出力として出力する坪量
    の影響を低減した赤外線水分計。
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