NO156105B - PROCEDURE FOR AA MEASURING THE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MIXTURE OF MULTIPLE SUBSTANCES, WHICH MIXING HAS THE FORM OF A THIN MOVIE, EXAMPLE FOR AA MEASURING THE WATER CONTENT IN PAPER. - Google Patents
PROCEDURE FOR AA MEASURING THE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MIXTURE OF MULTIPLE SUBSTANCES, WHICH MIXING HAS THE FORM OF A THIN MOVIE, EXAMPLE FOR AA MEASURING THE WATER CONTENT IN PAPER. Download PDFInfo
- Publication number
- NO156105B NO156105B NO80800638A NO800638A NO156105B NO 156105 B NO156105 B NO 156105B NO 80800638 A NO80800638 A NO 80800638A NO 800638 A NO800638 A NO 800638A NO 156105 B NO156105 B NO 156105B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- measurement
- substance
- wavelength
- radiation
- comparison
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 57
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 127
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 112
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 80
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 33
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 21
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 21
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 20
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- -1 fibres Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 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
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
Description
Oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte for å måle innholdet av et stoff i en blanding av flere stoffer (materialer) og som er av det slag som er angitt i innledningen til patentkrav 1. The invention relates to a method for measuring the content of a substance in a mixture of several substances (materials) and which is of the type stated in the introduction to patent claim 1.
I tysk utlegningsskrift nr. 20 55 708 er det f.eks. beskrevet en framgangsmåte hvor infrarød stråling blir ut-nyttet for å måle tykkelsen av en tynn gjennomlysbar film ved hjelp av en såkalt to-strålers måling etter refleksjons-prinsippet. I samsvar med denne kjente målemetode blir det benyttet en to-strålers infrarød strålingskilde, foruten en strålingsdetektor og en signalforsterker- og analysator-krets hvor strålingskilden frambringer to atskilte stråle-bunter innenfor det infrarøde området, X^ og idet den ene bølgelengden (målebølgelengden) X^ blir valgt på en slik måte at den i forhold til filmmaterialet oppviser større absorpsjon enn den såkalte relative bølgelengden X2 (sammenlikningsbølgelengden). In German interpretation document no. 20 55 708, it is e.g. described a procedure where infrared radiation is used to measure the thickness of a thin transparent film using a so-called two-beam measurement according to the reflection principle. In accordance with this known measurement method, a two-beam infrared radiation source is used, in addition to a radiation detector and a signal amplifier and analyzer circuit, where the radiation source produces two separate beam bundles within the infrared range, X^ and as one wavelength (the measurement wavelength) X^ is chosen in such a way that, in relation to the film material, it exhibits greater absorption than the so-called relative wavelength X2 (comparison wavelength).
I tillegg til plast, som er omtalt i DE-AS 20 55 708, er det også for vann og andre stoffer tidligere kjent at disse stoffers egenskaper når det gjelder den infrarøde strålingens påvirkning, i høyeste grad er avhengig av den infrarøde strålingens bølgelengde. Da det må anses allment kjent at de aktuelle materialers optisk anomale egenskaper i det infrarøde strålingsområdet skyldes disse materialers molekylstruktur, synes det overflødig å gå nærmere inn på dette emne i denne sammenheng. In addition to plastic, which is mentioned in DE-AS 20 55 708, it is also previously known for water and other substances that the properties of these substances, when it comes to the influence of infrared radiation, are highly dependent on the infrared radiation's wavelength. As it must be considered generally known that the optically anomalous properties of the materials in question in the infrared radiation range are due to the molecular structure of these materials, it seems superfluous to go into more detail on this subject in this context.
Når det dreier seg om vann, er det dessuten et faktum at den sterkeste absorpsjonen av strålingsenergi fore-går i det strålingsområdet som befinner seg nær det infra-røde, nemlig i det såkalte valenssvingningsområdet ved X = 2,92y. Følgelig skulle denne bølgelengden egne seg godt for absorpsjonsmåling i forbindelse med svært små vannmeng-der eller svært tynne vannsjikt. For å måle vanninnholdet i organiske stoffer, f.eks. papir, må det imidlertid benyttes den betraktelig svakere kombinasjonssvingningen ved X - l,94y. Årsaken til dette er at samtlige karbohydrater When it comes to water, it is also a fact that the strongest absorption of radiation energy takes place in the radiation range that is close to the infrared, namely in the so-called valence fluctuation range at X = 2.92y. Consequently, this wavelength should be well suited for absorption measurement in connection with very small amounts of water or very thin layers of water. To measure the water content of organic substances, e.g. paper, however, the considerably weaker combined oscillation at X - 1.94y must be used. The reason for this is that all carbohydrates
i nærheten av X = 2,9u har et resonarispunkt for CH-bindingen og at målestørrelsen derfor vil være avhengig av bærematerialet. Under praktiske betingelser viser det seg imidlertid at også anvendelse av den vesentlig svakere kom^ binasjonssvingning ved X = l,94y gir passe grunnlag for å trekke de nødvendige slutninger med hensyn til vanninnhold^ et i et material på basis av materialets absorpsjonsforhold. in the vicinity of X = 2.9u has a resonance point for the CH bond and that the measurement size will therefore depend on the carrier material. Under practical conditions, however, it turns out that also the use of the significantly weaker combination oscillation at X = 1.94y provides suitable grounds for drawing the necessary conclusions with regard to water content in a material on the basis of the material's absorption ratio.
For å måle vanninnholdet i papir og liknende material, hvor vannet er blandet i finere fordeling med det aktu^ elle materialets øvrige bestanddeler, har man hittil likel-ens benyttet den spektrale sammenlikningsmetoden (to-strålers måling), nemlig både som transmisjonsmetode og som re-fleks jonsmetode i samsvar med DE-AS 20 55 708. Ved denne målemetode frambringes det ved hjelp av et optisk, vi.bra-sjonsorgan vekselvis strålingspulver med den sterkt absorberte målebølgelengde og den svakt absorberte sammenlikni.ngs-bølgelengde. Disse strålingspulser trenger igjennom det ak.~ tuelle materialet, hvoretter de oppfanges av en detektor og omformes til henholdsvis måle- og sammenlikningssignaler. Etter felles forsterkning separeres målesignalene fra sam-menliknings signalene . Et kvotientmåleverk registrerer der^ etter forholdet mellom signalene og angir eventuelt dette. Forutsatt at sammenlikningsbølgelengdene i spekteret ikke befinner seg altfor langt fra målebølgelengdene, vil denne målemetode i prinsippet gi følgende fordeler i forhold til en i og for seg brukbar måling med utelukkende målebølge-lengdestråling: In order to measure the water content of paper and similar materials, where the water is mixed in a finer distribution with the other components of the material in question, the spectral comparison method (two-beam measurement) has thus far been used, namely both as a transmission method and as a re -flex ion method in accordance with DE-AS 20 55 708. In this measurement method, radiation powder with the strongly absorbed measurement wavelength and the weakly absorbed comparison wavelength is produced alternately with the aid of an optical vibration device. These radiation pulses penetrate the actual material, after which they are picked up by a detector and transformed into measurement and comparison signals, respectively. After common amplification, the measurement signals are separated from the comparison signals. A quotient measuring device registers there^ according to the ratio between the signals and possibly indicates this. Provided that the comparison wavelengths in the spectrum are not too far from the measurement wavelengths, this measurement method will in principle provide the following advantages compared to an in and of itself usable measurement with exclusively measurement wavelength radiation:
Enhver avstandsendring mellom strålingskilde og mot-- Any distance change between radiation source and counter-
1'1'
taker, henholdsvis måleobjekt som skyldes måleobjektets for-flytting i forhold til målestedet, blir eliminert med hensyn til måleresultatet; taker, or measurement object which is due to the measurement object's movement in relation to the measurement location, is eliminated with regard to the measurement result;
eventuelle forurensninger for finnes i dispers form i vannet i papiret eller i liknende material virker omtrent ens på strålingstapene og påvirker derfor i mindre grad de fram-brakte kvotientene; any contaminants found in dispersed form in the water in the paper or in similar material have approximately the same effect on the radiation losses and therefore affect the produced quotients to a lesser extent;
eventuelle variasjoner i detektorens følsomhet ved primært temperatursvingninger blir mindre; og eventuelle variasjoner i forsterkningsfaktoren i måleforsterkeren blir også eliminert. any variations in the detector's sensitivity due primarily to temperature fluctuations become smaller; and any variations in the gain factor in the measuring amplifier are also eliminated.
Som sammenlikningsbølgelengde ved målinger av vanninnholdet i papir kan det eksempelvis benyttes en bølgeleng-de A = l,8y. Med denne korte avstand til målebølgelengden A = l,94u, nemlig av størrelsesorden omkring AA = 0,14y, befinner målebølgelengde og sammenlikningsbølgelengde til-strekkelig nær hverandre til å garantere at de forannevnte forstyrrelser blir redusert iallfall i betydelig grad. For example, a wavelength A = 1.8y can be used as a comparison wavelength when measuring the water content in paper. With this short distance to the measurement wavelength A = 1.94u, namely of the order of magnitude around AA = 0.14y, the measurement wavelength and the comparison wavelength are sufficiently close to each other to guarantee that the aforementioned disturbances are reduced at least to a significant extent.
Det er dessuten tidligere kjent at cellulose som forekommer i anselig mengde i papir, oppviser sterk absorpsjon innenfor et bølgelengdeområde på A = 2,ly. It is also previously known that cellulose, which occurs in considerable quantities in paper, exhibits strong absorption within a wavelength range of A = 2.ly.
I en artikkel, som forekommer i MELLIAND, hefte 10/ . 1958, side 1157-1160, kan det leses at når det gjelder måling av vanninnholdet i tekstiler, kan det fås fullstendig avvikende måleverdier for samme vanninnhold, mens det som kjent alltid blir oppnådd ensartete måleverdier for vanninnholdet i forbindelse med gjennomskinnelige materialer, spesielt transparent cellulose (celleglass). De variable måleverdiene ved tekstiler er basert på en såkalt "middel-gjennomtrenging" eller på variabel "spredningsveilengdefor-dering" ved den infrarøde strålingen. In an article, which appears in MELLIAND, booklet 10/. 1958, pages 1157-1160, it can be read that when it comes to measuring the water content in textiles, completely different measured values can be obtained for the same water content, while, as is known, uniform measured values for the water content are always obtained in connection with translucent materials, especially transparent cellulose (cell glass). The variable measurement values for textiles are based on a so-called "medium penetration" or on variable "propagation path length improvement" of the infrared radiation.
I tillegg framgår det av nevnte artikkel i MELLIAND at det allerede tidligere er gjort forsøk på å karakteri-sere matematisk, materialer av typen opale celluloser (papir) eller tekstiler, som sammenliknet med transparent cellulose har strukturelt kompliserte egenskaper, på en slik måte at det også for disse materialer kan oppnås tilfredsstillende måleresultater. Disse forsøk, har imidlertid ikke hittil ført fram. In addition, it appears from the aforementioned article in MELLIAND that attempts have already been made in the past to mathematically characterize materials of the type opal celluloses (paper) or textiles, which compared to transparent cellulose have structurally complicated properties, in such a way that satisfactory measurement results can also be obtained for these materials. However, these attempts have so far not been successful.
Liksom hittil gjenstår det f.eks. ved måling av vanninnholdet i papir fremdeles det problem at den målte verdi for vanninnholdet blir underkastet en endring også ved uforan-dret vanninnhold i papiret, nemlig når fysikalske eller strukturelle særtegn ved øvrige stoffer i papiret, spesielt cellulosen men også fyllmidler, f.eks. titandioksyd, for-andrer seg under en framstillingsprosess. As before, there remains e.g. when measuring the water content in paper, there is still the problem that the measured value for the water content is subject to change even if the water content in the paper is unchanged, namely when physical or structural characteristics of other substances in the paper, especially the cellulose but also fillers, e.g. titanium dioxide, changes during a manufacturing process.
Oppfinnelsen tar sikte på å sikre tilfredsstillende måleresultater ved måling av innholdet av et stoff i en tynn materialbane eller i en tynn materialfilm, hvor det blir benyttet en målemetode basert på infrarød stråling, også når de fysikalske eller strukturelle særtegn ved det aktuelle materialets øvrige stoffer, særlig cellulose når det gjelder papir, endrer seg under framstillingsprosessen. The invention aims to ensure satisfactory measurement results when measuring the content of a substance in a thin material web or in a thin material film, where a measurement method based on infrared radiation is used, also when the physical or structural characteristics of the relevant material's other substances, especially cellulose in the case of paper, changes during the manufacturing process.
Dette oppnås ved å gå fram på den måte som er angitt i den karakteriserende delen til patentkrav 1. This is achieved by proceeding in the manner indicated in the characterizing part of patent claim 1.
Eksempelvis ved måling av vanninnholdet i papir er det mulig ved hjelp av målemetoden ifølge oppfinnelsen å oppnå måleresultater som er uavhengige av fysikalske eller strukturelle særtrekk eller endringer i slike særtrekk ved øvrige stoffer i papiret. Formgivningen eller endringer i formgivningen for cellulosefibre og/eller fyllmiddelpartik-ler gir ikke lenger falske måleverdier. For example, when measuring the water content of paper, it is possible by means of the measurement method according to the invention to obtain measurement results that are independent of physical or structural characteristics or changes in such characteristics of other substances in the paper. The design or changes in the design for cellulose fibers and/or filler particles no longer give false measurement values.
Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen tar sitt utgangs-punkt i det eksperimentelt fastslåtte faktum at dybden på absorpsjonsbåndene i det materialet som skal måles og i et ytterligere stoff, f.eks. vann og cellulose, endrer seg proporsjonalt med overflatevekten av materialet, henholdsvis cellulosen, og spesielt med de fysikalske eller strukturelle egenskaper ved materialets, bestanddeler. Denne av-vikelse kan forklares på bakgrunn av teorien om at lengden på den vei som den infrarøde stråling må tilbakelegge mellom dens inngang i og utgang fra materialet er avhengig a<y >materialets struktur og dets overflatevekt. Strålingens vei gjennom et material tilsvarer i de minst vanlige tilfeller tilnærmet strålingens vei gjennom et like tykt, nesten glassklart medium, eksempelvis celleglass. Jo lengre veien, som den infrarøde stråling må tilbakelegge, ved samme mate-rialtykkelse rett gjennom materialet, er, desto større er absorpsjonensbåndet for et material med ofte gjentatt av-bøyning av strålingen mot små partikler, så som fibre, pig-menter og liknende, betraktelig mer utpreget (dypere) enn for et material som riktignok inneholder samme mengde av det aktuelle stoff, men som i optisk henseende allikevel lar strålingen passere uhindret, slik tilfellet er ved celleglass. En mer eksakt beskrivelse av denne effekt er neppe mulig på grunn av de strålingsbrytende og/eller dispergerende partiklers kompliserte og meget variable form; eksempelvis når det gjelder papir, formen på cellulosefibrene som omgis av vann. The method according to the invention takes its starting point in the experimentally established fact that the depth of the absorption bands in the material to be measured and in a further substance, e.g. water and cellulose, changes proportionally with the surface weight of the material, respectively the cellulose, and especially with the physical or structural properties of the material's constituents. This deviation can be explained on the basis of the theory that the length of the path that the infrared radiation must cover between its entry into and exit from the material depends on the material's structure and its surface weight. In the least common cases, the radiation's path through a material corresponds approximately to the radiation's path through an equally thick, almost glass-clear medium, for example cellular glass. The longer the path that the infrared radiation has to travel, at the same material thickness straight through the material, the greater the absorption band for a material with often repeated deflection of the radiation towards small particles, such as fibres, pigments and the like , considerably more pronounced (deeper) than for a material which does indeed contain the same amount of the substance in question, but which, in optical terms, still allows the radiation to pass unhindered, as is the case with cellular glass. A more exact description of this effect is hardly possible due to the complicated and highly variable shape of the radiation-refracting and/or dispersing particles; for example in the case of paper, the shape of the cellulose fibers which are surrounded by water.
Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan selvfølgelig på fordelaktig måte benyttes ikke bare ved måling av vanninnholdet i papir, men helt generelt ved alle målinger som blir utført på tynne materialfilmer, eller -baner hvor det skal måles innholdet av et stoff i materialet, og hvor stoffet er blandet med andre stoffer i materialet, samt hvor et ytterligere stoff, som kan gi opphav til misvisende måleverdier, i likhet med stoffet, som skal måles, har et utpreget absorpsj onsbånd. The method according to the invention can of course be advantageously used not only for measuring the water content of paper, but in general for all measurements that are carried out on thin material films or webs where the content of a substance in the material is to be measured, and where the substance is mixed with other substances in the material, as well as where a further substance, which can give rise to misleading measurement values, similar to the substance to be measured, has a distinct absorption band.
Ved den forannevnte tostrålers målemetode stilles måleverdiene ved målebølgelengde i relasjon til en sammenlikningsverdi. Denne sammenlikningsverdi kan framgå fra en separat infrarød strålingsmåling, som også er utført ved målebølgelengde, men med materialet fjernet fra målespalten mellom radiator og detektor, altså uten material. Ved kon-tinuerlige målemetoder er det imidlertid ikke mulig å fjer-ne det materialet, som skal måles, fra målespalten. Derfor dannes sammenlikningsverdien ved en måleverdi under anvendelse av en i spekteret nærliggende sammenlikningsbølge-lengde, fordi en slik måleverdi i mange tilfeller (f.eks. måling utført på celleglass) neppe avviker fra den målever^ di en ville ha fått når materialet var fjernet fra målespalten. In the aforementioned two-beam measurement method, the measurement values at the measurement wavelength are set in relation to a comparison value. This comparison value can be obtained from a separate infrared radiation measurement, which has also been carried out at the measurement wavelength, but with the material removed from the measurement gap between radiator and detector, i.e. without material. With continuous measuring methods, however, it is not possible to remove the material to be measured from the measuring gap. Therefore, the comparison value is formed by a measurement value using a comparison wavelength close in the spectrum, because such a measurement value in many cases (e.g. measurement carried out on cell glass) hardly deviates from the measurement value that would have been obtained when the material had been removed from the measuring column.
Med en problemløsning i overensstemmelse med patentkrav 1 stilles de to målebølgelengdene og A3 likeens i relasjon til en sammenlikningsbølgelengde A2, som befinner seg i et spektralt naboskap til de to målebølgelengdene X-^ og X3. With a problem solution in accordance with patent claim 1, the two measuring wavelengths and A3 are set equal in relation to a comparison wavelength A2, which is located in a spectral neighborhood of the two measuring wavelengths X-^ and X3.
Å utnytte framgangsmåten på den måten som er angitt To utilize the procedure in the manner indicated
i patentkrav 1 fører imidlertid ved måling utført på materialer, som utøver sterk spredning av infrarød stråling, in patent claim 1, however, when measurement is carried out on materials, which exert strong dispersion of infrared radiation,
til misvisende resultater. De strålingstap, som skyldes dispersjon, varierer som kjent med fjerdepotens av bølge-lengden. Spektrogrammer av slik infrarød stråling ved dispergerende materialer er derfor alt etter strålingens dis-persjonsintensitet mer eller mindre sterkt avbøyd like over-for et spektrogram for et material med samme kjemiske og kvantitetsmessige stoffsammensetning, men allikevel et material som optisk praktisk talt ikke påvirker strålingen, to misleading results. As is known, the radiation losses due to dispersion vary with the fourth power of the wavelength. Spectrograms of such infrared radiation in the case of dispersive materials are therefore, depending on the dispersion intensity of the radiation, more or less strongly deflected just above a spectrogram for a material with the same chemical and quantitative substance composition, but nevertheless a material which optically practically does not affect the radiation,
så som celleglass. Når det benyttes den måleverdi som fås ved sammenlikningsbølgelengden som konstant referanseverdi, henholdsvis for å danne en grunnlinje, som er avhengig av bølgelengden, for målingene ved målebølgelengden, må følgen bli misvisende måleresultater i slike tilfeller. such as cell glass. When the measurement value obtained at the comparison wavelength is used as a constant reference value, respectively to form a baseline, which is dependent on the wavelength, for the measurements at the measurement wavelength, the result must be misleading measurement results in such cases.
For å oppnå tilfredsstillende måleresultater ved måling utført på materialer som dispergerer infrarød stråling, er framgangsmåten ifølge patentkrav 1 blitt videreutviklet som angitt i patentkrav 2. In order to achieve satisfactory measurement results when measuring on materials that disperse infrared radiation, the method according to patent claim 1 has been further developed as stated in patent claim 2.
Under anvendelse av problemløsningen ifølge patentkrav 2 beregnes det referanseverdier som er tilpasset etter målebølgelengdene X^ og A^. Beregningen av disse referanseverdier skjer på bakgrunn av en ekstrapplering av et område av funksjonen (X) som ligger i nærheten av målebølgelengde-ne X^ og X^ og omfatter sammenlikningsbølgelengdene X-, og X^ samt befinner seg innenfor området for bølgelengdene og Disse referanseverdier representerer således ikke noen måleverdier, men tjener til eksakt angivelse av dybden på absorpsjonsbåndene i materialer som inneholder stoffer med dispergerende egenskaper. When applying the problem solution according to patent claim 2, reference values are calculated which are adapted to the measuring wavelengths X^ and A^. The calculation of these reference values takes place on the basis of an extrapolation of an area of the function (X) which lies in the vicinity of the measurement wavelengths X^ and X^ and includes the comparison wavelengths X-, and X^ and is located within the area of the wavelengths and These reference values thus does not represent any measurement values, but serves to accurately indicate the depth of the absorption bands in materials containing substances with dispersing properties.
Ved hjelp av framgangsmåten som angitt i patentkray-ene 1 og 2 blir det muliggjort en hittil ikke oppnådd nøy-aktighet i målingen av stoffandelene i en materialbane eller -film, idet det først og fremst blir muliggjort en måling som er uavhengig av fysikalske og strukturelle varia-- By means of the procedure as stated in patent claims 1 and 2, a hitherto unachieved precision in the measurement of the material proportions in a material web or film is made possible, as it primarily makes possible a measurement that is independent of physical and structural varia--
sjoner i stoffet i materialet. tions in the substance in the material.
Tegningene, fig. 1-9, illustrerer framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen ytterligere. Fig. 1 viser skjema-tisk en måleanordning som kan benyttes for gjennomføring av framgangsmåten, fig. 2 viser et diagram over strålingspulser slik disse blir mottatt fortløpende av måleanordningen ifølge fig. 1, fig. 3 viser et diagram (spektrogram) hvor det av detektoren avgitte målesignalet er angitt idealisert for et bestemt material, i avhengighet av bølgelengden, The drawings, fig. 1-9, further illustrates the method in accordance with the invention. Fig. 1 schematically shows a measuring device that can be used for carrying out the procedure, fig. 2 shows a diagram of radiation pulses as they are continuously received by the measuring device according to fig. 1, fig. 3 shows a diagram (spectrogram) where the measurement signal emitted by the detector is indicated idealized for a specific material, depending on the wavelength,
fig. 4 viser diagrammet i fig. 3 sammen med ytterligere kur-veforløp for andre materialer i større målestokk, fig. 5-7 viser, grovt skjematisert,, det infrarøde strålingsforløpet i tre atskilte materialer som er tilpasset etter spektrogrammet ifølge fig. 4. Fig. 8 viser, grovt skjematisert, det infrarøde strålingforløpet i et ytterligere material, fig. 4 shows the diagram in fig. 3 together with further curves for other materials on a larger scale, fig. 5-7 show, roughly schematically, the infrared radiation course in three separate materials which are adapted to the spectrogram according to fig. 4. Fig. 8 shows, roughly schematically, the infrared radiation course in a further material,
og fig. 9 viser et spektrogram for materialene ifølge fig. 5 , 6 og 8. and fig. 9 shows a spectrogram for the materials according to fig. 5, 6 and 8.
I fig. 1 er det vist en sender 1 for infrarød stråling. Foran senderens strålingsutgang 2 roterer et filter-hjul 3 på kjent måte. I filterhjulet 3 er filtre 4,5,6,7 fordelt rundt filterhjulets 3 omkrets. I senderens 1 strål-ingsretning er det i en viss avstand fra senderen anbrakt en detektor 8. Detektoren 8 omformeT strålingen fra senderen 1 (i form av strålingspulser) til elektriske målesignaler I. Mellom filterhjulet 3 og detektoren 8 befinner det seg et forholdsvis tynt, filmliknende eller baneformet material 9. Strålingspulsene 11 er i likhet med filterhjulets 3 rotasjon tilpasset for ulike bølgelengder svarende til filt-rene 4-7 som følger etter hverandre. In fig. 1 shows a transmitter 1 for infrared radiation. In front of the transmitter's radiation output 2, a filter wheel 3 rotates in a known manner. In the filter wheel 3, filters 4,5,6,7 are distributed around the circumference of the filter wheel 3. In the radiation direction of the transmitter 1, a detector 8 is placed at a certain distance from the transmitter. The detector 8 transforms the radiation from the transmitter 1 (in the form of radiation pulses) into electrical measurement signals I. Between the filter wheel 3 and the detector 8 there is a relatively thin, film-like or web-shaped material 9. Like the rotation of the filter wheel 3, the radiation pulses 11 are adapted for different wavelengths corresponding to the filters 4-7 which follow one another.
Etter påvirkning fra materialet 9 kommer mer eller mindre svekkete strålingspulser 12 fram til detektoren 8. Strålingspulsene 12, som er blitt mottatt av detektoren 8 og er tilpasset for den anvendte bølgelengden, omformes til elektriske målesignaler I (se også fig. 2) og overføres for videre bearbeidelse til et ikke vist, i og for seg kjent elektrisk beregnings- eller utregningsorgan. De målesignaler I , som er avgitt av detektoren 8, kan ha samme form og størrelse som de målesignaler 14,15,16 eller 17, som er After being influenced by the material 9, more or less weakened radiation pulses 12 arrive at the detector 8. The radiation pulses 12, which have been received by the detector 8 and are adapted for the used wavelength, are transformed into electrical measurement signals I (see also fig. 2) and transmitted for further processing into a not shown, per se known electrical calculation or calculating device. The measurement signals I, which are emitted by the detector 8, can have the same shape and size as the measurement signals 14,15,16 or 17, which are
illustrert i diagrammet ifølge fig. 2. illustrated in the diagram according to fig. 2.
Fig. 3 viser et diagram (spektrogram), hvor det for et material A er avgitt et målesignal I fra detektoren 8 Fig. 3 shows a diagram (spectrogram), where a measurement signal I is emitted from the detector 8 for a material A
og framstilt i dimensjon [A] avhengig av bølgelengden i den infrarøde strålingsdimensjonen [u]. Når det gjelder påvirkning på den infrarøde strålingen, svarer materialet A til det tidligere kjente celleglasset og påvirker infrarød stråling, som trenger gjennom materialet A, hverken avbøyd eller dispergert på veien gjennom materialet til detektoren 8. Framstillingen av målesignalets I avhengighet av bølge-lengden X i fig. 3 er idealisert. I realiteten viser spektrogrammet av de fleste materialer ingen slike utstrukne rettlinjete områder som kurven ifølge fig. 3, idet disse områder, som er framstilt rettlinjete, i realiteten for det meste har mer eller mindre sterkt krummet kurveform. Ved å velge en passende målestokk, f.eks. en slik skala hvor det på abscissen ikke er påført bølgelengden X men linjeær.X<n>, oppnås det allikevel i tilfredsstillende tilnærmelse omtrent rettlinjet forløp for de angitte områder av slike spektrogrammer. and produced in dimension [A] depending on the wavelength in the infrared radiation dimension [u]. As regards the influence on the infrared radiation, the material A corresponds to the previously known cell glass and affects infrared radiation, which penetrates through the material A, neither deflected nor dispersed on the way through the material to the detector 8. The production of the measurement signal I dependence on the wavelength X in fig. 3 is idealized. In reality, the spectrogram of most materials does not show such extended rectilinear areas as the curve according to fig. 3, as these areas, which are depicted as rectilinear, in reality mostly have a more or less strongly curved curve shape. By choosing an appropriate benchmark, e.g. such a scale where the wavelength X is not applied to the abscissa but rather linearly.
Det framgår av fig. 3 at det, foruten en stort sett rettlinjet og omtrent horisontal del av det viste kurvefor-løpet, også finnes områder med forholdsvis dype innskjær-inger. Disse områder tilsvarer forskjellige absorpsjonsbånd av materialet A. Ved bølgelengden X = 2,92y har. fritt vann såkalt valenssvingning. Fritt vann ha,r dessuten ved bølge-lengden X = l,94y. en kombinasjonssvining. Det absorbsjons-bånd, som er et resultat av denne kombinasjonssvining, blir benyttet for måling av vanninnholdet i. materialet A, nemlig ved hjelp av en i og for seg kjent, på basis av en tostrålers målemetode med erfaringsmessig fastsatt korrigering av den justering av de mottatte målesignaler som er oppnådd ved overflatevekt og struktur. It is clear from fig. 3 that, in addition to a largely rectilinear and approximately horizontal part of the curve shown, there are also areas with relatively deep incisions. These areas correspond to different absorption bands of the material A. At the wavelength X = 2.92y has. free water so-called valence fluctuation. Free water also exists at the wavelength X = 1.94y. a combination pigging. The absorption band, which is a result of this combination squinting, is used for measuring the water content in the material A, namely by means of a known in and of itself, on the basis of a two-beam measuring method with empirically determined correction of the adjustment of the received measurement signals obtained by surface weight and structure.
Spektrogrammet ifølge fig. 3 viser dessuten et ytterligere absorpsjonsbånd som befinner seg ved en bølgelengde på X 2,10y og som er samordnet med cellulosen i materialr. et A. The spectrogram according to fig. 3 also shows a further absorption band which is located at a wavelength of X 2.10y and which is coordinated with the cellulose in material no. an A.
Fig. 4 viser et spektrogram, hvor spektrogrammet ifølge fig. 3 i det med strekpunktlinje skisserte området er gjengitt i større målestokk. Fig. 4 viser dessuten spek-trografiske kurveforløp for ytterligere materialer B og C. Mens materialet B påvirker infrarød stråling omtrent som gjengitt i fig. 6 i grov skjematiseririg, påvirker materialet C infrarød stråling omtrent på tilsvarende måte som framstilt i fig. 7. Sammenliknet med den infrarøde strålingens forløp ifølge fig. 5, tiltar lengden av den vei, som den infrarøde strålingen må tilbakelegge gjennom materialet fram til detektoren, betydelig for materialene B og C; dette til tross for at det med hensyn til materialene B og C dreier seg om slike hvor vektandelene vann og cellulose per flateenhet (overflatevekt) stemmer overens med materialet A-Det framgår av spektrogrammene i fig. 4 at absorpsjonsbåndenes dybde ved bølgelengdene X-^ og X 3 for materialene A, B og C er meget varierende og er desto mer utpreget jo lengre vei den infrarøde strålingen må passere når den trenger gjennom materialene A, B og C for å komme fram til detektoren 8. Målesignalene IX^ og IX3 varierer også i Fig. 4 shows a spectrogram, where the spectrogram according to fig. 3 in the area outlined with a dash-dotted line is reproduced on a larger scale. Fig. 4 also shows spectrographic curve progressions for additional materials B and C. While material B affects infrared radiation approximately as shown in fig. 6 in rough schematics, the material C affects infrared radiation in approximately the same way as shown in fig. 7. Compared with the course of the infrared radiation according to fig. 5, the length of the path that the infrared radiation must travel through the material to the detector increases significantly for materials B and C; this despite the fact that, with regard to materials B and C, these are those where the weight proportions of water and cellulose per unit area (surface weight) agree with material A - This is clear from the spectrograms in fig. 4 that the depth of the absorption bands at the wavelengths X-^ and X 3 for the materials A, B and C is very variable and is all the more pronounced the longer the infrared radiation has to pass when it penetrates the materials A, B and C to arrive at the detector 8. The measurement signals IX^ and IX3 also vary in
tilsvarende grad ved målebølgelengdene X^ og X^. Da imidlertid målesignalene IX2 ved sammenlikningsbølgelengden X2 for de tre materialene A, B og C praktisk talt neppe endrer seg (for lettere forståelse av dette forhold er de rettlinjete kurveområdene inntegnet med større innbyrdes avstand enn de virkelige), må følgelig en måling av vanninnholdet i materialene A, B og C på basis av den tidligere kjente, tostrålers måling føre til forskjellige måleresultater tross samme vanninnhold i de aktuelle materialer. Dette vil framgå enda klarere av etterfølgende forklaring. corresponding degree at the measurement wavelengths X^ and X^. As, however, the measurement signals IX2 at the comparison wavelength X2 for the three materials A, B and C practically hardly change (for easier understanding of this relationship, the rectilinear curve areas are drawn with a greater distance between them than the real ones), consequently a measurement of the water content in the materials must A, B and C on the basis of the previously known two-beam measurement lead to different measurement results despite the same water content in the relevant materials. This will appear even more clearly from the following explanation.
Ved bestemmelse av vanninnholdet i papir og eksempelvis ved bestemmelse av et bestemt fyllmiddel eller tilsetning i en plastfolie med et eget absorpsjonsbånd i det infrarøde strålingsområdet går man i prinsippet ut fra nedenstående matematiske ligning: When determining the water content of paper and, for example, when determining a specific filler or additive in a plastic film with a separate absorption band in the infrared radiation range, the following mathematical equation is used in principle:
I. denne ligning 1 betyr I styrken på det målesignal "i som er avgitt av detektoren 8 i eksempelvis dimensjonen [A] etter påvirkning av den anvendte infrarøde strålingen med målebølgelengde (altså innenfor et absorpsjonsbåndområde) gjennom det stoff i materialet som skal måles. I betyr målesignalet som er avgitt av detektoren 8 i samme dimensjon ved M=Q; a betyr absorpsjonskoeffisrenten for det aktuelle stoffet i materialet ved den målebølgelengden som er valgt for den infrarøde strålingen, og M betyr overflatevekten for stoffet i materialet. I. this equation 1 means I the strength of the measurement signal "i which is emitted by the detector 8 in, for example, the dimension [A] after the influence of the applied infrared radiation with the measurement wavelength (i.e. within an absorption band range) through the substance in the material to be measured. I means the measurement signal emitted by the detector 8 in the same dimension at M=Q; a means the absorption coefficient rate for the substance in question in the material at the measurement wavelength chosen for the infrared radiation, and M means the surface weight of the substance in the material.
Ettersom det ved måling av vanninnholdet i papi.r i overensstemmelse med spektrogrammene ifølge fig. 3 og 4 blir benyttet infrarød stråling med (måle-)bølgelengden X mens det til dannelse av en sammenlikningsverdi for material i målespalten blir benyttet den (sammenliknings-)bølge-lengde X^, blir ligning 1 komplettert ifølge nedenstående ved innføring av tilsvarende indeks for de aktuelle bølge-lengder, slik at ligningen blir: As when measuring the water content in the paper in accordance with the spectrograms according to fig. 3 and 4, infrared radiation with the (measurement) wavelength X is used, while the (comparison) wavelength X^ is used to create a comparison value for material in the measurement gap, equation 1 is completed according to the following by introducing a corresponding index for the relevant wavelengths, so that the equation becomes:
I ligning 2 tilsvarer målesignalet IX2, som blir mottatt av detektoren 8 ved sammenlikningsbølgelengden X2, In equation 2, the measurement signal IX2, which is received by the detector 8 at the comparison wavelength X2, corresponds to
i praksis målesignalet I ifølge ligning 1. Absorpsjonskoeffisienten a er selvsagt koordinert med målebølgelengden X^ Ved en annen eventuell måling hvor det ble benyttet en annen passende bølgelengde, vil det måtte legges en annen ab-sorps jonskoef f is.ient, nemlig en som er koordinert med nevnte annen målebølgelengde, til grunn for henholdsvis ligning 1 og 2. in practice the measurement signal I according to equation 1. The absorption coefficient a is of course coordinated with the measurement wavelength X^ In the event of another possible measurement where a different suitable wavelength was used, another absorption coefficient f is.ient will have to be added, namely one which is coordinated with the aforementioned other measurement wavelength, as the basis for equations 1 and 2 respectively.
Ligning 2 kan løses med hensyn på M, som står for overflatevekten til det aktuelle stoffet i materialet som skal måles. Dette gir nedenstående matematiske uttrykk: Equation 2 can be solved with regard to M, which stands for the surface weight of the substance in question in the material to be measured. This gives the following mathematical expression:
Ved å innføre: i ligning 3, gås følgende formel: By introducing: in equation 3, the following formula is obtained:
hvor En betegner den naturlige ektinksjon for vannets aktuelle absorpsjonsbånd, M^. betegner vannets (vanninnholdets) overflatevekt og aw absorpsjonskoeffisienten for vann. where En denotes the natural extinction for the water's current absorption band, M^. denotes the surface weight of the water (water content) and aw the absorption coefficient for water.
Mens det i tilfellet material A kan oppnås et riktig måleresultat på grunnlag av ligning 3, henholdsvis 5, tilsvarer måleresultatet i tilfellene material B og material C allikevel ikke de faktiske verdier. Mens nemlig måleresultatet M for materialet A (celleglass) stemmer overens med et måleresultat som er utført gravimetrisk i laboratorium og følgelig kan anses som eksakt, vil måleresultatene M^ for materialene B og C ligge mer eller mindre høyt ovenfor måleresultatet for material A, skjønt det i realiteten fore-lå den samme vannmengde i de tre tilfellene. Dette framgår uten videre helt klart av spektrogrammene for materialene A, B og C i fig. 4. While in the case of material A a correct measurement result can be obtained on the basis of equation 3, respectively 5, the measurement result in the cases of material B and material C still does not correspond to the actual values. Namely, while the measurement result M for material A (cellular glass) corresponds to a measurement result carried out gravimetrically in a laboratory and can therefore be considered exact, the measurement results M^ for materials B and C will lie more or less high above the measurement result for material A, although it in reality the same amount of water was present in the three cases. This is readily apparent from the spectrograms for the materials A, B and C in fig. 4.
Ved modifikasjon av ligning 5 fås følgende formel for materialer av typen B, C og liknende: By modifying equation 5, the following formula is obtained for materials of type B, C and similar:
I formel 6 betegner M måleresultatet (som er feil-aktig) for vanninnholdet (vannets overflatevekt), Ew 1betegner ektinksjonen som er økt på grunn av det aktuelle stof-fets fysikalske eller strukturelle særegenheter og aw er absorpsjonskoeffisienten for vann. In formula 6, M denotes the measurement result (which is erroneous) for the water content (surface weight of the water), Ew 1 denotes the extinction which is increased due to the physical or structural characteristics of the substance in question and aw is the absorption coefficient for water.
Det nevnte feilaktige måleresultatet M^ for vanninnholdet i materialene B, C og liknende material skyldes at målesignalet IX^ endrer seg ved målebølgelengden \ . Denne endring er et resultat av de i forhold til materialet A i. r-følge fig. 5 endrete "betingelser for den infrarøde strålingens passasje henholdsvis inn i og gjennom materialer av type B og C. The aforementioned incorrect measurement result M^ for the water content in the materials B, C and similar material is due to the measurement signal IX^ changing at the measurement wavelength \ . This change is a result of those in relation to the material A i. r-following fig. 5 changed "conditions for the passage of infrared radiation into and through materials of type B and C, respectively.
Eksperimenter har vist at den endrete naturlige ektf, inksjonen E ikke bare refererer seg til absorpsjonsbåndet for vann, men også gjelder for absorpsjonsbåndet for cellulose som i det enkelte tilfelle finnes i materialene B, C og liknende, idet E er proporsjonal med sistnevnte absorpsjonsbånd. Experiments have shown that the changed natural effect, the injection E, not only refers to the absorption band for water, but also applies to the absorption band for cellulose which in the individual case is found in the materials B, C and the like, as E is proportional to the latter absorption band.
Ved å rettes inn mot måling og kalkyle av cellulose-innholdet i det aktuelle material (cellulosevekten) får ligning 5, henholdsvis 6, når tilsvarende indeks er innført, frflcrende form: By focusing on the measurement and calculation of the cellulose content in the relevant material (the cellulose weight), equation 5, respectively 6, when the corresponding index is introduced, takes on the following form:
hvor M betegner den korrekte og M"^ den feilaktige overflatevekten for materialets celluloseinnhold, som er fastsatt i det enkelte tilfell1e, E betegner den normale naturlige ektinksjonen, mens E- betegner den naturlige ektinksjonen som er endret som følge av en spesiell fysikalsk eller strukturell oppbygning av materialet, og hvor ac betegner absorpsjonskoeffisienten for cellulose ved den anvendte målebølgelengden A^. where M denotes the correct and M"^ the incorrect surface weight for the cellulose content of the material, which is determined in the individual case, E denotes the normal natural extinction, while E- denotes the natural extinction which has been changed as a result of a special physical or structural structure of the material, and where ac denotes the absorption coefficient for cellulose at the used measurement wavelength A^.
På grunn av den nevnte proporsjonalitet mellom vari-asjonene i måleresultatene M^. hhv. M^. for vann og M hhv. for cellulose, gjelder følgende ligning: Due to the aforementioned proportionality between the variations in the measurement results M^. respectively M^. for water and M respectively. for cellulose, the following equation applies:
Ligning 9 løses med hensyn på E , hvilket gir: Equation 9 is solved with respect to E , which gives:
Ved substitusjon med ligningene 5 og 7 gir ligning 10 følgende uttrykk: By substitution with equations 5 and 7, equation 10 gives the following expression:
Istedenfor ovennevnte formel 11 kan uttrykket skri-ves slik: Instead of the above-mentioned formula 11, the expression can be written as follows:
Mens ektinksjonene Ew og Ec i ovennevnte ligning 11 While the equations Ew and Ec in the above equation 11
er tidligere kjent på basis av de mottatte målesignalene IX^, IXj og IX2, og da dessuten absorpsjonskoeffisienten is previously known on the basis of the received measurement signals IX^, IXj and IX2, and then also the absorption coefficient
a^ for vann og ac for cellulose er kjente, er cellulosens overflatevekt Mc i begynnelsen ukjent. Cellulosens overflatevekt Mc bestemmes, slik det allerede er angitt innlednings-vis, ved hjelp av en særskilt utført måling, spesielt ved hjelp av en i og for seg kjent 3-strålingsmåling. I en slik 3-strålingsmåling inngår foruten cellulosens overflatevekt riktignok også innholdet av vann i det aktuelle materialet, men på grunn av vannets prosentuelt lille andel av materialets totale overflatevekt kan den herved oppståtte feil allikevel neglisjeres. Ved å benytte matematisk gjentakelse, særlig ved hjelp av datamaskin, kan denne i seg selv allerede ubetydelige feil gjøres så liten en vil, praktisk talt ned til null. Forøvrig påvirkes denne måling ikke av særegenheter ved materialets fysikalske eller strukturelle oppbygning. a^ for water and ac for cellulose are known, the surface weight Mc of the cellulose is initially unknown. The surface weight Mc of the cellulose is determined, as already stated at the outset, by means of a specially carried out measurement, in particular by means of a 3-radiation measurement known per se. In such a 3-radiation measurement, in addition to the surface weight of the cellulose, the content of water in the material in question is admittedly included, but due to the small percentage of water in the total surface weight of the material, the resulting error can still be neglected. By using mathematical repetition, especially with the aid of a computer, this in itself already insignificant error can be made as small as you like, practically down to zero. Otherwise, this measurement is not affected by peculiarities of the material's physical or structural structure.
Overflatevekten på vannet, ifølge ligning 11, i et material, som skal måles, er følgelig uavhengig av det aktuelle materialets strukturelle oppbygning henholdsvis endringer i denne, og er likeens uavhengig av materialets overflatevekt, henholdsvis av dets overflatevektsvariasjon-er. Den utregnete overflatevekten for vannet svarer følge-lig til vannets faktiske overflatevekt. The surface weight of the water, according to equation 11, in a material, which is to be measured, is consequently independent of the relevant material's structural structure or changes in it, and is likewise independent of the material's surface weight, or of its surface weight variation. The calculated surface weight of the water therefore corresponds to the water's actual surface weight.
På grunnlag av ligning 11 er det nå også mulig å beregne det faktiske vanninnholdet i material B, C eller lik--nende material, etter at det er blitt utført infrarød-strålingsmåling på materialer av typen B, C e.l. innenfor området for absorpsjonsbåndene for vann (X^) og for cellulose (X3), og dessuten ved en reiasjonsbølgelengde (X2) på basis av de målesignaler som er mottatt i hvert enkelt tilfelle, henholdsvis IX^, IX3 eller IX2. On the basis of equation 11, it is now also possible to calculate the actual water content in material B, C or similar material, after infrared radiation measurement has been carried out on materials of type B, C etc. within the range of the absorption bands for water (X^) and for cellulose (X3), and also at a resonance wavelength (X2) on the basis of the measurement signals received in each individual case, respectively IX^, IX3 or IX2.
Fibre, fyllstoffpigmenter o.l. som finnes i det rna-terialet som skal måles, medfører foruten en større eller mindre forlengelse av strålingens vei gjennom materialet også en mer eller mindre sterk spredning av den infrarøde strålingen som blir benyttet for målingene. De strålingstap som oppstår i denne forbindelse skaper ytterligere pro-blemer ved målingen. Fig. 8 viser i grovt skjematisert framstilling for-løpet for den infrarøde strålingen i et material D. Strålingen gjennom materialet D til detektoren 8 svarer omtrent til strålingsforløpet gjennom materialet C ifølge fig. 7. Dessuten inntrer det i materialet D en forholdsvis sterk, spredning av den infrarøde strålingen mot fibre, fyllstoffpigmenter o.l., med medfølgende strålingstap ved dispersjon. Fig. 9 viser foruten et spektrogram for materialet A ifølge fig. 5 også et spektrogram for materialet D ifølge fig. 8. Det framgår her at det spektrogramområdet, som i spektrogrammene er framstilt rettlinjet, i nærheten av ab-sorps jonsbåndene ved X^ og X^ for de i kjemisk og kvantitets-messig like materialer A og D, i tilfelle D er nedbøyd i forhold til det tilsvarende område for material A. Nedbøyn-ingen ved dette spektrogramområde for material D stammer fra de forannevnte tap i infrarød stråling ved dispersjon i material D (fig. 8) og liknende material. Disse strålingstap er som nevnt proporsjonale med bølgelengden i, fjerde potens. Fibres, filler pigments, etc. which is found in the RNA material to be measured, in addition to a greater or lesser extension of the radiation's path through the material, also entails a more or less strong scattering of the infrared radiation that is used for the measurements. The radiation losses that occur in this connection create further problems with the measurement. Fig. 8 shows in a roughly schematic representation the course of the infrared radiation in a material D. The radiation through the material D to the detector 8 roughly corresponds to the course of radiation through the material C according to fig. 7. In addition, a relatively strong dispersion of the infrared radiation towards fibres, filler pigments etc. occurs in the material D, with accompanying radiation loss due to dispersion. Fig. 9 also shows a spectrogram for the material A according to fig. 5 also a spectrogram for the material D according to fig. 8. It appears here that the spectrogram area, which in the spectrograms is presented as a straight line, in the vicinity of the absorption ion bands at X^ and X^ for the chemically and quantitatively similar materials A and D, in case D is bent in relation to to the corresponding area for material A. The deflection in this spectrogram area for material D originates from the aforementioned losses in infrared radiation due to dispersion in material D (fig. 8) and similar material. As mentioned, these radiation losses are proportional to the wavelength in the fourth power.
Av spektrogrammet for material D i fig. 8 vil det uten videre framgå at beregningen av den faktiske overflatevekten M for vannet (vanninnholdet) i materialet D på grunnlag av ligning 11 med de ved målingen mottatte målesignalene IXI\3 og IX2 må føre til feilaktige resultater. Dette forårsakes av at målesignalet IX2 ved sammenlikni.ngsbølge-lengden som følge av strålingstap ved dispersjon ikke lenger kan sidestilles med de målesignal IQ som er omtalt innled-ningsvis. Dette betyr at det målesignal IX2, som ble mottatt ved sammenlikningsbølgelengden X2, ikke lenger kan bli benyttet til å formidle absorpsjonsbåndenes dybde ved bølge-lengden X-^, henholdsvis bølgelengden X^. From the spectrogram for material D in fig. 8, it will immediately appear that the calculation of the actual surface weight M of the water (water content) in the material D on the basis of equation 11 with the measurement signals IXI\3 and IX2 received during the measurement must lead to incorrect results. This is caused by the fact that the measurement signal IX2 at the comparison wavelength, as a result of radiation loss due to dispersion, can no longer be equated with the measurement signal IQ that was mentioned in the introduction. This means that the measurement signal IX2, which was received at the comparison wavelength X2, can no longer be used to convey the depth of the absorption bands at the wavelength X-^, respectively the wavelength X^.
Uttrykkene The expressions
svarer således ikke lenger til den faktiske ektinksjonen E , hhv. E1 og E hhv. b} . thus no longer corresponds to the actual extinction E , or E1 and E respectively. b} .
w' w 6 c c w' w 6 c c
For å løse det angitte problem ved bestemmelse av de faktiske verdiene for vanninnholdet i materialet med sterkt dispergerende egenskaper hos stoffene i det aktuelle materialet, blir det under anvendelse av infrarød stråling med en ekstra sammenlikningsbølge regnet ut referanseverdier, som er tilpasset etter målebølgelengdene X^ og X^ og som tjener til å bestemme absorpsjonsbåndenes faktiske dybde ved målebølgelengdene X^ og X^. In order to solve the stated problem when determining the actual values for the water content in the material with strong dispersing properties of the substances in the material in question, reference values are calculated using infrared radiation with an additional comparison wave, which are adapted to the measurement wavelengths X^ and X^ and which serves to determine the actual depth of the absorption bands at the measurement wavelengths X^ and X^.
Ved måling som utføres på dispergerende material, f.eks. materialet D ifølge fig. 8, innføres det foruten nevnte sammenlikningsbølgelengde X2 en ekstra sammenliknings-bølge X^. Denne ekstra sammenlikningsbølgen X^ ligger i likhet med sammenlikningsbølgelengden X2 innenfor det spektrogramområde, som er gjengitt rettlinjer og som ligger nær absorpsjonsbåndene ved X^ og X^, jfr. fig. 9. When measuring on dispersing material, e.g. the material D according to fig. 8, in addition to the aforementioned comparison wavelength X2, an additional comparison wave X^ is introduced. This additional comparison wave X^ lies, like the comparison wavelength X2, within the spectrogram region, which is represented by straight lines and which lies close to the absorption bands at X^ and X^, cf. fig. 9.
Ved den ekstra sammenlikningsbølgelengden X^ blir At the additional comparison wavelength X^ becomes
det mottatt et målesignal IX^. Ved hjelp av målesignalene <I>X2 og rx^ ved sammenlikningsbølgelengdene X2 og X4 kan man beregne referanseverdiene IqX-^ og IqX^, som er tilpasset etter absorpsjonsbåndene ved målebølgelengdene hhv. X-^ og X^ for material D og som ligger på en basislinje som kan ak-septeres som referanselinje, hvor nedbøyningen, som er for-årsaket av strålingens dispersjon, er tatt med. Beregningen av disse referanseverdier IX.. og I X, skjer tilnærmelses- it received a measurement signal IX^. Using the measurement signals <I>X2 and rx^ at the comparison wavelengths X2 and X4, the reference values IqX-^ and IqX^ can be calculated, which are adapted to the absorption bands at the measurement wavelengths respectively. X-^ and X^ for material D and which lies on a base line that can be accepted as a reference line, where the deflection, which is caused by the dispersion of the radiation, is taken into account. The calculation of these reference values IX.. and I X takes place approximately
o 1 to o 3 Jo 1 two o 3 J
vis i overensstemmelse med etterfølgende ligninger: show in accordance with the following equations:
Størrelsene X1 og X2 i ligningene 13 og 14 kan reg-nes ut på følgende måte: The quantities X1 and X2 in equations 13 and 14 can be calculated as follows:
Da grunnlinjens forløp er avhengig av den valgte målestokk og sjelden er helt rett, blir de referanseverdier som er beregnet på denne måten, bare tilnærmete. Ved å inn-føre visse matematiske korrigeringer kan det oppnås en ytterligere tilnærmelse til den referanseverdi som er korrekt i hvert enkelt tilfelle. As the course of the baseline depends on the chosen scale and is rarely completely straight, the reference values calculated in this way are only approximate. By introducing certain mathematical corrections, a further approximation to the reference value which is correct in each individual case can be achieved.
For å bestemme vannets overflatevekt (vanninnholdet) i et material med betydelig dispersjon av strålingen, eksempelvis i material D, vil den med ligningene 13-16 korri-gerte ligning 12 få følgende ordlyd: Uttr<y>kkene To determine the water's surface weight (water content) in a material with significant dispersion of the radiation, for example in material D, equation 12 corrected with equations 13-16 will have the following wording: The expressions
svarer praktisk talt til den faktiske ektinksjonen E^ hhv. E* ved den aktuelle strålingsbølgelengden. corresponds practically to the actual extinction E^ or E* at the radiation wavelength in question.
En måling og beregning av vanninnholdet i papir eller av proporsjonen fyllmiddel med et absorpsjonsbånd i en plastfolie eller av et liknende måleproblem kan løses på grunnlag av sistnevnte ligning 17 med en nøyaktighet som ikke er blitt oppnådd hittil, idet samtlige vansker som hittil har oppstått under målingen elimineres eller reduse-res i betydelig grad, hvor nevnte vansker stammer fra det aktuelle materialets overflatevekt hhv. overflatevektsend-ringer og av materialets struktur eller strukturvariasjoner samt av hvorledes materialet forholdet seg i dispersjons-sammenheng. A measurement and calculation of the water content in paper or of the proportion of filler with an absorption band in a plastic film or of a similar measurement problem can be solved on the basis of the latter equation 17 with an accuracy that has not been achieved until now, as all the difficulties that have hitherto arisen during the measurement are eliminated or reduced to a significant extent, where said difficulties stem from the material's surface weight or surface weight changes and of the material's structure or structural variations as well as of how the material behaves in a dispersion context.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2910673A DE2910673C2 (en) | 1979-03-19 | 1979-03-19 | Method for contactless measurement of the absolute content of a substance (secondary substance) in a mixture (main substance and secondary substance) of several substances in the form of a thin film, in particular for measuring the absolute content of water in paper |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO800638L NO800638L (en) | 1980-09-22 |
NO156105B true NO156105B (en) | 1987-04-13 |
NO156105C NO156105C (en) | 1987-08-05 |
Family
ID=6065761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO80800638A NO156105C (en) | 1979-03-19 | 1980-03-06 | PROCEDURE FOR AA MEASURING THE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MIXTURE OF MULTIPLE SUBSTANCES, WHICH MIXING HAS THE FORM OF A THIN MOVIE, EXAMPLE FOR AA MEASURING THE WATER CONTENT IN PAPER. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR7903020A (en) |
DE (1) | DE2910673C2 (en) |
DK (1) | DK114080A (en) |
FR (1) | FR2452099A1 (en) |
GB (1) | GB2044443B (en) |
NO (1) | NO156105C (en) |
SE (1) | SE441217B (en) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60620B2 (en) * | 1979-05-21 | 1985-01-09 | 横河電機株式会社 | Method and device for measuring moisture content of paper |
FI824185L (en) * | 1981-12-07 | 1983-06-08 | Valmet Oy | OPTICAL REQUIREMENTS FOR OPTICAL ORGANIZATION FOR MAINTENANCE AV CONSISTENCY AV MASSASUSPENSION |
GB8325691D0 (en) * | 1983-09-26 | 1983-10-26 | Wiggins Teape Group Ltd | Measuring water content |
US5778041A (en) * | 1983-10-13 | 1998-07-07 | Honeywell-Measurex Corporation | System and process for measuring ash in paper |
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 |
DE3673401D1 (en) * | 1985-10-22 | 1990-09-13 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING CONCENTRATION. |
DE3643764A1 (en) * | 1986-12-20 | 1988-06-30 | Lippke Gmbh Co Kg Paul | METHOD FOR SELECTIVE FILLER MEASUREMENT ON RUNNING MATERIAL SHEETS, IN PARTICULAR PAPER SHEETS |
US4928013A (en) * | 1987-02-17 | 1990-05-22 | Measurex Corporation | Temperature insensitive moisture sensor |
US4805623A (en) * | 1987-09-04 | 1989-02-21 | Vander Corporation | Spectrophotometric method for quantitatively determining the concentration of a dilute component in a light- or other radiation-scattering environment |
JPH0648244B2 (en) * | 1988-10-25 | 1994-06-22 | 横河電機株式会社 | Infrared moisture meter that reduces the effect of basis weight |
US5014288A (en) * | 1989-04-20 | 1991-05-07 | Measurex Corporation | X-ray coating weight controller and sensor |
CA2038704C (en) * | 1990-04-26 | 1996-01-30 | Ryuji Chiba | Infrared ray moisture meter |
DE59108679D1 (en) * | 1990-11-02 | 1997-05-28 | Rieter Ag Maschf | Method for determining a property of a fiber structure |
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 |
GB9107815D0 (en) * | 1991-04-12 | 1991-05-29 | Servomex Uk Ltd | Apparatus and method for improving the performance of a single beam photometer |
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 |
US5399859A (en) * | 1993-05-24 | 1995-03-21 | Courtaulds Fibres (Holdings) Limited | Flow meter |
AU7047194A (en) * | 1993-06-02 | 1995-01-03 | Allied-Signal Inc. | Process for measurement of the degree of cure and percent resin of fiberglass-reinforced epoxy resin prepreg |
US5457319A (en) * | 1993-06-02 | 1995-10-10 | Alliedsignal Inc. | Process for measurement of the degree of cure and percent resin of glass-fiber reinforced epoxy resin prepreg |
US6229612B1 (en) * | 1998-10-12 | 2001-05-08 | The Regents Of The University Of California | Paper area density measurement from forward transmitted scattered light |
FI115856B (en) * | 2000-02-10 | 2005-07-29 | Metso Automation Oy | Method and apparatus for measuring coating |
GB2365964B (en) * | 2000-03-24 | 2002-07-10 | Innogy Ltd | Membrane moisture measurement |
US7088456B2 (en) * | 2004-04-24 | 2006-08-08 | Honeywell International Inc. | Thin film thickness measurement using multichannel infrared sensor |
FI125721B (en) | 2012-05-25 | 2016-01-29 | Valmet Automation Oy | Apparatus and method for measuring an object comprising cellulosic material and at least one dye including printing ink |
FI125514B (en) | 2012-05-25 | 2015-11-13 | Valmet Automation Oy | Apparatus and method for measuring a web containing cellulose and optionally lignin |
CN104390880A (en) * | 2014-11-02 | 2015-03-04 | 中南林业科技大学 | Method for rapidly detecting moisture content of wood |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3405268A (en) * | 1965-03-12 | 1968-10-08 | Brun Sensor Systems Inc | Radiant energy absorption gage for measuring the weight of a base material and the content of a material sorbed by the base material |
US3551678A (en) * | 1967-02-13 | 1970-12-29 | Sybron Corp | Paper parameter measurement using infrared radiation |
DE1934919A1 (en) * | 1969-07-10 | 1971-02-25 | Frieseke & Hoepfner Gmbh | Method and device for non-contact measurement of the percentage concentration of water or another substance in moving material tracks |
US3790796A (en) * | 1972-06-05 | 1974-02-05 | Infra Systems Inc | Method and apparatus for measurement of sheet opacity |
DE2724919C3 (en) * | 1977-06-02 | 1979-12-06 | Paul Lippke Gmbh & Co Kg, 5450 Neuwied | Method for measuring physical properties of thin bodies with the aid of ultrared radiation, e.g. for thickness measurement or moisture measurement |
-
1979
- 1979-03-19 DE DE2910673A patent/DE2910673C2/en not_active Expired
- 1979-05-16 BR BR7903020A patent/BR7903020A/en unknown
- 1979-08-01 SE SE7906518A patent/SE441217B/en not_active IP Right Cessation
- 1979-08-23 GB GB7929418A patent/GB2044443B/en not_active Expired
-
1980
- 1980-03-06 NO NO80800638A patent/NO156105C/en unknown
- 1980-03-17 DK DK114080A patent/DK114080A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-03-18 FR FR8006036A patent/FR2452099A1/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2452099A1 (en) | 1980-10-17 |
DK114080A (en) | 1980-09-20 |
DE2910673A1 (en) | 1980-09-25 |
NO800638L (en) | 1980-09-22 |
GB2044443A (en) | 1980-10-15 |
BR7903020A (en) | 1980-11-18 |
GB2044443B (en) | 1983-04-20 |
SE7906518L (en) | 1980-09-20 |
NO156105C (en) | 1987-08-05 |
DE2910673C2 (en) | 1985-08-08 |
SE441217B (en) | 1985-09-16 |
FR2452099B1 (en) | 1983-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO156105B (en) | PROCEDURE FOR AA MEASURING THE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MIXTURE OF MULTIPLE SUBSTANCES, WHICH MIXING HAS THE FORM OF A THIN MOVIE, EXAMPLE FOR AA MEASURING THE WATER CONTENT IN PAPER. | |
Debye et al. | Scattering by an inhomogeneous solid | |
US4514257A (en) | Method of measuring fines in pulp suspensions | |
Rahmelow et al. | Infrared spectroscopy in aqueous solution: Difficulties and accuracy of water subtraction | |
JPS60620B2 (en) | Method and device for measuring moisture content of paper | |
JPH06186159A (en) | Non-destructive measurement method for fruits sugar degree with near-infrared transmission spectrum | |
US4193692A (en) | Method and apparatus for the optical measurement of the concentration of a particulate in a fluid | |
GB2028495A (en) | Optical determination of the concentration of a constituent in a sample | |
CZ256693A3 (en) | Method of measuring spectropolarimetric properties of optically active substances and a dichrograph for making the same | |
WO1996029591A1 (en) | Optical correlation gas analyzer | |
GB1604747A (en) | Method of and an apparatus for measuring a physical property of a thin body | |
EP0144115A2 (en) | An ellipsometer | |
JP4034184B2 (en) | Liquid crystal cell gap measurement method | |
US3863071A (en) | Infrared measuring system with channel spectra negation | |
Dingle et al. | The estimation of small quantities of carbon dioxide in air by the absorption of infra-red radiation | |
Filon et al. | The photo-elastic dispersion of vitreous silica | |
Goulden et al. | The determination of water in methanol by near infrared absorption | |
CN105738298B (en) | A kind of aqueous solution turbidimetry method and device based on chromaticity coordinates value | |
Saranwong et al. | A simple method of instrument standardisation for a near infrared sorting machine: the utilisation of average spectra as input vectors | |
Marteau et al. | An accurate method for the refractive index measurements of liquids: Application of the Kramers–Kronig relation in the liquid phase | |
Robertson | An intensity method for photoelastic birefringence measurements | |
Colby et al. | An Extension of the Fundamental Infra-Red Absorption Band of Hydrogen Chloride | |
Faust | Fresnel diffraction at a transparent lamina | |
Armishaw et al. | Structure of aqueous solutions. Relative intensity studies of the infrared librational band in nitrate solutions | |
JPH049746A (en) | Chromaticity/turbidity meter |