NO162169B - Anordning og fremgangsmaate for bestemmelse av masseblandingskonsistens - Google Patents

Description

En anordning og fremgangsmåte for å bestemme den pro-

sentvise andelen av faste partikler i en suspensjon (konsistens) er tilveiebragt. En kilde med dif-

fus strålingsenergi er tilveiebragt hvor energien rettes mot en suspensjon som skal måles. Den delen av energien som er fremoverkastet av suspensjonen detekteres og et første signal som indikerer størr-

elsen av den fremoverkastede energien fremskaffes.

Den delen av energien som er tilbakekastet av sus-

pensjonen detekteres og et andre signal som indike-

rer størrelsen av den tilbakekastede energien frem-

skaffes. Det første og andre signalet kombineres etter et forhåndsbestemt forhold for å fremskaffe et tilbakeføringssignal som anvendes for å styre in-

tensiteten av energien som emitteres fra strålings-

energikilden. intensiteten på energien som emitteres fra kilden er en funksjon av den fremoverkastede og den tilbakekastede energien og er direkte proporsjo-

nal med konsistensen til suspensjonen som skal måles.

Ved å overvåke kraften som driver strålingsenergi-

kilden, kan det tilveiebringes en avbildning som kalibreres uttrykt ved prosentvis konsistens.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning og fremgangsmåte for å måle den prosentvise andel av faste partikler i en suspensjon slik det fremgår av ingressen til de etterfølgende selvstendige krav.

I papirtilvirkningsprosesser er konsistensen av en massebland-

ing en hovedfaktor. Hensiktsmessig for denne beskrivelsen er terminologien "blanding" ment å bety våtmasse av ethvert slag ved ethvert trinn i papirtilvirkningsprosessen. Ulike kvali-teter og vekter på papir eller papirprodukter nødvendiggjør forskjellig konsistens på blandingen. I tillegg vil konsistensen på massen for et gitt papirprodukt avhenge av ved hvilket stadie i prosessen masseprøven blir tatt. Blandingen består av findelte trefibre, vann og noen ganger spesielle additiver. En slik masseblanding er ikke en homogen masse,

men er snarere en blanding som består av de foregående mate-rialer .

Siden konsistensen av blandingen er av vesentlig betydning i tilvirkningen av papir og papirprodukter, er det høy.t ønsket å kjenne denne konsistens til enhver tid. Videre er det for å tilveiebringe en pålitelig og høykvalitets papirtilvirknings-operasjon, hvor konsistensen av en ukjent blanding må være lett å skaffe seg kjennskap til. En slik bestemmelse av konsistensen er spesielt viktig når det er ønsket å veksle en papirtilvirkningsanordning fra én produktkvalitet til en annen.

En slik kvalitetsendring kan nødvendiggjøre anvendelsen av en blanding som har en forskjellig konsistens.

Terminologien "konsistens", som anvendes i papirindustrien,

angir konsentrasjonen av masse i vann av en fuktighetsfri basis. Konsistens er uttrykt med benevnelsen prosent, hvor den prosentvise konsistens kalkuleres ut fra følgende:

I masse- og papirindustrien kan blandingens konsistens variere i tre størrelsesordner, f. eks. fra 0,02 % - 20 %.

Den direkte målingen av konsistensen blir for tiden utført ved flere teknikker. Med praksis kan en person gjøre et subjek-tivt estimat av konsistensen ved øyesyn. En gammel viskosi-tetsfremgangsmåte for å bestemme konsistensen er kjent som "blyant"-metoden. En kalibrert kjegleformet stav på omkring 150 mm-slippes fra en vertikal stilling en standardavstand over blandingen. En avlesning gjøres ut fra dybden til hvil-ken staven synker inn i blandingen. Denne teknikken er an-vendelig i et område fra omkring 2,5 % til omkring 7 % konsistens .

Eksempler på andre mekaniske innretninger for bestemmelse av konsistens er vist i US patentene 3110172, 3198006, 4062226, 4276119 og 4301675.

Elektriske konsistensmålere er også kjent som vanligvis anvender den elektriske motstanden tvers over blandingen som et mål på blandingens konsistens. En slik innretning er gitt i US patentene 1701331 og 2083074. I US patent 18°<?>604 blir en masses malegradsmåling utført ved å plassere blandingsprø-ver mellom platene i en kondensator, og dielektrisistetskon-stanten måles av blandingsprøven.

Konsistensmåleanordninger som baseres på optiske egenskaper av blandingen er også kjent. I US patent 4318180 måles par-tikkelstørrelsesfordelingen i forhold til utvalgte fraksjons-klasser i strømningsretningen til et medium ved at det passeres lys gjennom mediet som detekterer lyset som trans-mitteres gjennom dette. Detekteringen av fibre (dvs. flis)

i papirmasse er temaet i US patentene 4066492 og 4225385.

I patent 40664 92 anvendes multiple stråler og multiple fotodetektorer for a muliggjøre målingene av bredden såvel som tykkelsen av fibre. Begge fotodetektorer i patent 4066492 detekterer kun transmittert lys.

US patentene 3518003 og 4171916 anvender polarisert lys for å bestemme fiberkonsentrasjonen og konsistensen i en papirbland-ing. I US patent 4040743 anvendes tilbakekastet, reflektert og transmittert energi for å måle massevellingparametre. I dette patent legges det frem en optisk sonde som intiroduserer lysenergi inn i en velling, hvor energien blir transmittert, tilbakekastet og reflektert ortogonalt. Separate elektriske signaler blir tilveiebragt som korresponderer med den tilbakekastede, reflekterte og transmitterte energien. Effekten som korresponderer med den tilbakekastede energien deles ved logg-ingen av effekten i samsvar med den reflekterte energien for å fremskaffe et mål på konsistens, hvilket er avhengig av massens klarhet.

US patent ^498719 vedrører en fotoelektrisk konsistensindika-tor for en blanding. Strålingsenergi fremskytes gjennom en strømmende prøve, og størrelsen av energien som overføres gjennom prøven detekteres ved en fotodetektor. Prøven passe-rer gjennom et transparent rør, hvor det er innsattjen linse som har en gitt brennvidde. Fotodetektoren er lokalisert ved et punkt i avstand fra brennvidden for å motta et lavoppløst uskarpt bilde av prøven i gjennomfart. En andre fotodetektor blir belyst direkte og tilveiebringer en referanse for sammen-ligning med responsen til den første fotodetektor. De to fotodetektorene er forbundet med hverandre i en anordning kjent som en elektrisk bro, slik at en elektrisk ubalanse i broen er indikator for konsistensen i blandingen.

US patent 3962581 legger frem en infrarød konsistensmåler, hvor lys fra en lav med konstant effekt glødelampkilde blir reflektert fra suspensjonsstrømmen, filtrert for å blokere passering av bølgelengder mindre enn 0,70 mikron og detektert av en fotocelle. Anordningen kan formes for å legge vekt på enten en direkte forbindelse mellom fotocelleeffekten og konsistensforandringer eller en invers forbindelse derimel-lom.

Hver av konsistensmålingene eller fremgangsmåtene for bestemmelse av konsistens lagt frem i patentene nevnt ovenfor kan tilveiebringe unøyaktige resultater under visse forhold. Vari-able som kan påvirke nøyaktigheten av slike konsistensmålinger og fremgangsmåter er typen av masse (f. eks. langfibret blekesulfatmasse, kortfibret blekesulfatmasse, kortfibret ubleket slipemasse), massens strømningsgrad, temperatur, massens male-grad, trykk,askeinnhold og pH. Det ville være fordelaktig å tilveiebringe en anordning og fremgangsmåte for å måle konsistens som er lineær gjennom et vidt område, dvs. fra mindre enn 0,01 - 15 % konsistens.

Ved anvendelsen av diffus strålingsenergi og detektering av fremkastet og tilbakekastet energi i en suspensjon som måles, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en slik anordning og fremgangsmåte.

Anordningen og fremgangsmåten er av den innledningsvis nevnte art og kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken i de etterfølgende selvstendige krav.

I en foretrukket utførelse er kammeret sylindrisk, og den første og andre sensoranordningen er innfestet ved diametralt motsatte punkter langs omkretsen av det sylindriske kammeret. Strålingsenergikilden kan emittere infrarød energi, i hvilket tilfelle den første og andre sensoranordningen detekterer infrarød energi.

En elektronisk styrekrets som kan anvendes i forbindelse med anordningen summerer elektriske signaler fra den første og andre sensoranordningen etter et forhåndsbestemt forhold for å fremskaffe et kombinert sensorutgangssignal. Dette kombinerte sensorutgangssignalet sammenlignes med et referansesignal ved en sammenligningskrets som fremskaffer et differansesignal som indikerer differansestørrelsen mellom det kombinerte sensorutgangssignal og referansesignalet. En variabel krafttilførselsanordning styres av differansesignalet og er koblet til strålingsenergikilden for å aktivere kilden. Anordninger kan tilveiebringes for å overvåke krafttilførselen til strålingsenergikilden ved krafttilførselsanordningen, i hvilket tilfelle overvåkingsanordningen er kalibrert for å tilveiebringe en indikering av prosentandelen av faste partikler i en suspensjon i kammeret basert på størrelsen av overvåkingskraften.

Anordningen og fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et iboende bredt område for lineær operering fra konsistens nær null (0,01 %) til konsistens som overskrider 10 %. Måling av konsistens er uavhengig av farven ;eller klarheten på suspensjonen som skal måles (dvs. papirmasse). Anordningen kan anvendes enten on-line (i papirtilvirknings-maskineriet) eller off-line (dvs. med masseprøver holdt i forseglede glass eller plastflasker). Videre trenger ikke systemet høykoherente strålingsbunter eller anvendelsen av linser, speil, prismer eller andre optiske retningskomponen-ter som må rengjøres periodisk eller kontinuerlig. Til slutt er anordningen og fremgangsmåten svært pålitelig og økonomisk.

Fig. 1 er et systemblokkdiagram som viser anordningen i den foreliggende oppfinnelsen,

fig. 2 er et tverrsnitt av en strålingsemitter og sensorenhet i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelsen,

fig. 3 er koblingsskjerna for elektroniske kretser som kan anvendes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelsen, og fig. 4 er en kurve over reelle konsistensmålinger dppnådd med anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Den foreliggende oppfinnelse introduserer diffus strålingsenergi inn i et kammer som inneholder en suspensjon som skal måles. Suspensjonen forårsaker både fremoverkasting og tilbakekasting av diffus energi. Sensorer tilveiebringes for å detektere slik fremoverkastet og tilbakekastet energi. En elektronisk krets utleder et tilbakeføringssignal basert på den detekterte fremoverkastede og tilbkaekastede energien, idet tilbakeføringssignalet anvendes for å styre intensiteten av strålingsenergien som introduseres på en diffusert måte inn i kammeret. Intensiteten av energien som emitteres fra strålingsenergikilden er derfor en funksjon av den foroverkastede og tilbakekastede energien og er direkte proporsjonal med konsistensen av suspensjonen som skal måles. Ved å måle kraften (dvs. elektrisk strøm) som driver strålingsenergikilden, oppnås et mål på konsistensen av suspensjonen.

I en masseblanding reflekteres strålingsenergi i massefibrene og overføres forover, bakover og på skrå gjennom blandingen ved mediet av ubundet vann som typisk eksisterer opp til en konsistens av omkring 15 %. Mekanismen hvorved strålingsenergien blir reflektert av massefibrene er kjent som "mulitippel refleksjon", som er enhver refleksjon av en par-tikkel eller foton hvori den sluttelige forskyvning er summen av mange forskyvninger som vanligvis er små. Antallet av refleksjoner av strålingsenergien fra fiberoverflater i blandingen er i ikke-lineære proporsjoner til konsistensen, som følge av overføringsveilengden. Strålingsenergien som går tapt ved refleksjon fra blandingen til veggene i kammeret er også i ikke-lineære proporsjoner til konsistensen, som følge av at energien som samles opp av en detektor diametralt motsatt en energikilde er i ikke-lineær invers proporsjon til konsistensen.. Likeledes er energien som reflekteres tilbake fra massefibrene i blandingen gjennom det ubundne vannmediet til en tilbakekastet strålingsdetektor innfestet ved siden av strålingskilden i ikke-lineære proporsjoner til konsistensen. Ved å kombinere de logaritmiske ekvivalenter av den detekterte fremkastede og tilbakekastede energien etter et forhåndsbestemt forhold, som beskrevet i det følgende, oppnås en lineær måling av konsistensen.

Som vist i fig. 1 inkluderer anordningen i den foreliggende oppfinnelsen en gjennomsiktig sylinder 10, som f. elis. kan tilvirkes av plast. Den gjennomsiktige sylinderen 10 define-rer et kammer 12 gjennom hvilket en suspensjon som skal måles 11 (dvs. en papirmassevelling) kan strømme. I en alternativ utførelse er kammeret 12 tilpasset for å motta et glass eller plastflaske som inneholder suspensjonen som skal måles. I nok en utførelse kan anordningen dannes slik at kammeret 12 kan senkes ned i et bad av en papirmassevelling for måling av konsistensen i denne.

Montert inne i veggen av en gjennomsiktig sylinder 10 er en strålingsenergikilde 14, som vist i fig. 2, idet denne kan innbefatte et mangetall av energiemittere 14a - 14h. I en foretrukket utførelse innbefatter strålingsenergikildene 14a - 14h infrarøde lysemitterende dioder (LED<1>s) anordnet i en sirkel, som vist i fig. 2. Festet i sentret av sirkelen som dannes av strålingsenergiemitterne 14a - 14h er en 'strålingssensor 16. Sensoren 16 er festet langs aksen av strål-ingsbanen som emitteres felles ved strålingsenergiemittere 14a - 14h. En andre strålingssensor 18 er festet diametralt motsatt strålingssensoren 16.

Under operasjon diffuserer energi som emitteres fra strålingsenergikilden 14 ved den gjennomsiktige sylinderen 10, slik at en suspensjon 11 i kammeret 12 blir fullstendig om-gitt av strålingsnergi emittert fra kilden 14. De erfarne i faget vil erkjenne at størrelsen av diffus energi vil være størst ved strålingsenergikilden 14 og vil avta etterhvert som avstanden fra kilden 14 øker, som indikert av pile-ne vist i fig. 1 som utstråler fra sylinderen 10. Selv om intensiteten av diffus strålingsenergi emittert inn i kammeret 12 fra den gjennomsiktige sylinder 10 vil være større nær strålingssensoren 16 og vil avta etterhvert som energien skrider frem på en diffusert måte langs den gjennomsiktige sylinderen 10 mot strålingssensoren 18. Et viktig trekk ved den gjennomsiktige sylinderen 10, som resulterer fra diffuseringen av strålingsenergi, er at hele volumet av kammeret 12 vil bestråles av energi fra kilden 14. Med andre ord vil stråling emitteres gjennom hele omkretsen av den gjennomsiktige sylinderen 10, men med graden av bestråling kontinuerlig avtagende etterhvert som avstanden fra kilden 14 langs omkretsen øker. Derved i motsetning til tidligere kjente anordninger, som anvendte en punktkilde eller fokusert stråle for å måle partikler i en suspensjon, muliggjør den foreliggende anordning måling av en fullstendig prøve. Det er bemer-ket at når infrarød stråling emitteres fra kilden 14, trenger ikke sylinderen 10 å være gjennomskinnelig for synlig lys. Faktisk i et slikt tilfelle kan sylinderen 10 være ugjennom-trengélig for lys så lenge sylinderen tilvirkes fra et mate-riale som diffuserer infrarød stråling.

Optiske filtre 20 og 22 kan tilveiebringes for å utelukke bølgelengder kortere enn en forhåndsbestemt størrelse, for derved å utelukke detektering av partikulære bestanddeler i suspensjonen som er mindre enn en spesifisert størrelse. F. eks. siden massefiberdiametre i papirmassevellinger varierer fra 20 - 35 mikrometer, kan optimal operasjon av den .foreliggende anordning oppnås ved å bruke optiske filtre 2 0 og 22 som utelukker bølgelengder kortere enn 20 mikrometer.

Når en suspensjon 11 som skal måles er inne i kammeret 12,

vil suspensjonen fremoverkaste en del av energien fra kilden 14 og tilbakekaste en del av energien fra kilden 14. Etterhvert som den prosentvise delen av faste partikler i suspensjonen øker (øket konsistens), vil størrelsen av tilbakekastet stråling øke, og størrelsen av fremoverkastet energi vil avta. Etterhvert som den prosentvise del av faste partikler i en suspensjon som måles går ned, vil størrelsen av den fremoverkastede energien øke, og størrelsen av tilbakekastet energi vil avta. Dermed ved de teoretiske ytre grenser vil

stråling, og en suspensjon med en konsistens av r "" vil ikl tilbakekaste noe av den utstrålte energien fra kilden 14.

Tilbakekastet strålingssensor 16 og fremoverkastet Sjtrålings-sensor 18 kan innbefatte fotodetektorer som tilveiebringer en utgangsstrøm proporsjonal med størrelsen av strålingen som støter mot denne. Slike fotodetektorer er velkjente i fatet.

Som vist i fig. 1, er utgangen av den tilbakekastede utstrål-ingssensor 16 koblet til en logaritmisk forsterker 26. Likeledes er utgangen fra den fremoverkastede strålingssensoren 18 koblet til en logaritmisk forsterker.24. Logaritmiske forsterkere 24 og 26 tjener til å konvertere det elektriske ut-gangssignalet fra sensorene 18 og 16 henholdsvis til deres logaritmiske ekvivalenter og også tjener til å forsterke disse signalene. De konverterte, forsterkede signalene summeres etter et forhåndsbestemt forhold ved forholdsnettverket 30. Forholdsnettverket 30 innbefatter impedanser 32 og 34.

I en foretrukket utførelse er forholdet mellom impedansen 32 og impedansen 34 1 : ir . Utgangen av forholdsnettverket 30, som er et kombinert sensorutgangssignal som etableres ved summering av utgangene fra logaritmiske forsterkere 24 og 26 etter et forhåndsbestemt forhold, kobles til inngangen til en komparator 28. Den andre inngangen til komparatoren 28 kobles til en referansespenning som etableres ved et potensio-meter 36. Komparatoren 28 tilveiebringer et difreransesignal som indikerer forskjellen i størrelse mellom det kombinerte sensorutgangssignalet fra forholdsnettverket 3 0 og referansesignalet fra potensiometeret 36. Dette differansesignale . føres tilbake for å styre intensiteten på energien som emitteres fra strålingsenergikilden 14. I fig. 1, som er forenklet med hensikt for å illustrere oppfinnelsen, anvendes differansesignalet Tra kompar a _oi ...i 2G f^r <*> akLivere ll-r dri\ strålingsenergikilden 14. Størrelsen av differansesignalet er direkte proporsjonalt med den totale strålingsfluks som emitteres av kilden 14 inn i kammeret 12. Størrelsen av differansesignalet fra komparatoren 28 er også direkte proporsjonal med konsistensen av suspensjonen 11 tilstede inne i kammeret 12 som skyldes tilbakeføringsanordningen i de elektroniske kretser. Følgelig kan ved å måle størrelsen av differansesignalet (som i fig. 1 er signalet som driver kilden 14) den prosentvise andel av faste partikler (konsistens) i en suspensjon 11 inne i kammeret 12 bestemmes. Måleren 38 i fig. 1 er kalibrert for å direkte vise slik konsistens. Poteniso-meteret 40 anvendes for å nullstille måleren 38 for å sam-stemme med en nullkonsistens inne i kammeret 12.

Anlegget må justeres før start for å kalibrere avlesningene tilveiebragt av bildet 38. i den foretrukkede utførelsen er det ønsket å ha bildet 3 8 for å direkte indikere den prosentvise konsistens av en prøve som måles. Forhåndsjustering gjøres ved å introdusere en preparert prøve (dvs. 5 % konsistens) inn i kammeret 12 og å justere potensiometeret 36, som innstiller referansespenningen for komparatoren 28 inntil bildet 38 viser 5,000. Når en analogmåler anvendes for bildet 38, justeres potensiometeret 36 til måleren viser midtstill-ing. Så introduseres en preparert vannprøve med null prosent konsistens inn i kammeret 12, og potensiometeret 40 justeres inntil bildet 38 viser null. Potensiometeret 4 0 tjener til å oppheve de små reststrømmene gjennom bildet 38 som skyldes en minimumsutstråling fra kilden 14. Etter slik kalibrering er systemet opererbart for et område mindre enn 0,01 % til større enn 10 % konsistens.

Det vil være åpenbart for de med erfaring i faget at på grunn av den diffusereide egenskapen til utstrålingen i kammeret 12, som er tilstede i det minste i noen utstrekning rundt hele omkretsen av sylinderen 10, kan en liten del av strålingen tilbakekastes til den foroverkastende sensor 18. Likeledes kan en liten mengde av stråling foroverkastes til den tilbakekastende sensor 16. Enhver feil som skyldes slike feno-men vil elimineres ved kalibreringen av systemet, som beskrevet ovenfor.

Fig. 3 er et detaljert koblingsskjerna til et opererende system som kan anvendes med anordningen i den foreliggende oppfinnelse. Data som genereres av et system som er bygd for og ope-rert i samsvar med fig. 1 - 3 er vist grafisk i fig. 4.

i i

Som vist i fig. 3, tilfører en kraftforsyning 56 (15 volt) og en kraftforsyning 58 (5 volt) kraft til den elektroniske kretsen. En 5 volt regulator 60 anvendes i forbindelse med bildet 38, som er en digital avlesningsmåler. Strøm for å drive lysemitteringsdioden 14 er tilveiebragt ved kraftut-gangstransistorer 50. Lysemitteringsdioden 14 tjener som en strålingsenergikilde, og i en foretrukket utførelse innbefatter åtte identiske LED's i serier, som vist i fig. 2. Kilden 14 emitterer fortrinnsvis energi i det infrarøde området. Strålingssensorer 16 og 18 detekterer tilbakekastet og fremoverkastet strålingsenergi henholdsvis, og fremskaffer elektriske signaler som indikerer størrelsen av den detekterte energien. Utgangene fra strålingssensorene 16 og 18 forbindes til i hovedsak identiske, men adskilte forsterkerkretser 48 og 42 henholdsvis. Utgangene av forsterkerne 48 og 42 summeres etter et forhåndsbestemt forhold fastsatt av resistorer 4 9 og 43 for å fremskaffe et "kombinert sensorutgangssignal". I en foretrukket utførelse danner resistorene 43 og 4 9 et forholdsnettverk som har et forhold på 1 : ir 3. Derfor f. eks. hvis resistoren 43 settes til 10.000 ohm, vil resistoren 49 settes til 310.000 ohm. Også i en foretrukket utførelse er forsterkerne 42 og 48 logaritmiske forsterkere.

Det kombinerte sensorutgangssignalet som fremkommer ved for-bindelsen til resistorene 43 og 49 føres til komparatorfor-sterkeren 44. Når spenningen ved den positive inngangen av forsterkeren 44 (det kombinerte sensorutgangssignalet) blir mer negativt enn referansespenningen (V ref.) ved den negative terminalen til forsterkeren 44, senkes utgangsstrømmen fra transistoren 50 (ved emitterterminalen på denne) fori å redu-sere strålingen som emitteres fra kilden 14. Derved kombine-rer forsterkeren 46 og transistoren 50 for å danne en variabel krafttilførsel, som styres av differansesignalet fra kompara-torforsterkeren 44 for å drive strålingsenergikilden 14. Referansespenningen som påføres den negative inngangstermina-len til forsterkeren 44 utledes fra kalibreringspotensiometeret 66 på en konvensjonell måte. Potensiometeret 66 i fig. 3 er analogt til potensiometeret 36 i fig. 1. Forsterkeren 46 er koblet mellom forsterkeren 44 og utgangstransistoren 50 for å drive basisen i transistoren 50.

Digitalutgangsmåler eller bildet 38 blir drevet av forsterkeren 52, som overvåker strømmen som strømmer gjennom strålingskilden 14. Kalibreringspotensiometeret 64 er koblet til den positive inngangen til forsterkeren 52 for å tilveiebringe en anordning for å nullstille digitalmåleren 38 på en konvensjonell måte. Potensiometeret 64 er analogt til potensiometeret 4 0 i fig. 1. De erfarne i faget vil merke at katodeterminalen av kilden 14 også er koblet til den positive inngangen til forsterkeren 52.

Det vil forstås at kretsen vist i fig. 3 tilveiebringer en negativ tilbakeføringssløyfe, som består av den tilbakekastende strålingssensor 16, den fremoverkastende strålingssensor 18, logaritmiske forsterkere 42 og 48, forholdsnettverk 43

og 49, komparator 44, forsterker 46 og transistor 50, som driver strålingskilden 14. Anvendelsen av en slik sammen-stilling tilfører en strøm gjennom strålingskilden 14 som er direkte proporsjonal med prosent konsistens. Ved å overvåke kraften som forsynes til strålingsenergikilden 14, digitalmåleren 38 med tilbørlig kalibrering, tilveiebringes en indikering på prosentandelen av faste partikler (konsistens) i en suspensjon som skal måles. Strålingsenergi fra kilden 14 diffuseres, introduseres inn i suspensjonen som skal måles og reflekteres både forover og bakover av suspensjonen avhengig av konsistensen på denne. Den tilbakekastede og foroverkastede energien detekteres ved strålingssensorer 16 og 18 henholdsvis.

Detekteringen av både fremoverkastet og tilbakekastet energi, sammen med anvendelsen av diffus stråling, tilveiebringer en konsistensmåler med en lineær utgang. Forholdet som etableres mellom resistorene 43 og 49 muliggjør lineærisering og utvider området for konsistens over hvilket anordningen kan operere. Hvor forholdet som etableres av resistorene 4 3 og 4 9 er satt til 1 : it , kan konsistensmålingen uttrykkes mate-matisk som:

hvor S„ r representerer størrelsen av den fremoverkastede strålingen, Sn representerer størrelsen av den tilbakekastede stråling og K er forsterkingen i den negative tilbakeførings-sløyfen.

Ved anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse for å måle konsistensen av papirmassevelling, kan strålingskilden 14, den tilbakekastende strålingssensor 16 og den fremoverkastende strålingssensor 18 velges å operere med infrarøde bølgeleng-der. I en slik situasjon vil strålingskilden 14 typisk nå til topps ved en bølgelengde på omkring 0,96 mikron, og strålingssensorene 16 og 18 vil detektere bølgelengder på omkring 0,8 mikron og over. De erfarne i faget vil bekrefte at andre bølgelengder og typer av stråling kan alternativt anvendes i et system av den foreliggende utforming. Utvelgelsen av strålingstype og bølgelengde vil bestemmes delvis av størrel-sen på faste partikler som er tilstede i en suspensjon som skal måles.

Lineæriteten av den foreliggende anordning er vist i fig. 4.

Fig. 4 representerer reelle resultater fra konsistensmålinger gjort med den foreliggende anordning på tre forskjellige typer av papirmasseblandinger. Horisontalaksen viser logaritmisk den prosentvise konsistens til preparerte prøver som ble målt. Vertikalaksen indikerer logaritmisk de reelle måleravlesningene oppnådd for de utprøvede prøvene. Måleren ble kalibrert før utprøvingen til prosentvis konsistens. Som vist ble det utprøvet 14 prøver av bleket sulfatmasse, 13 prøver av ubleket sulfatmasse og 1 prøve av stenslipemasse. Nøyaktigheten av den foreliggende anordning er slik at en avlesning ved null er ekvivalent med - 0,002 % konsistens.

I drift bestemmer den foreliggende oppfinnelse konsistensen av en blanding ved å tilveiebringe en kilde av diffus strålingsenergi og rette energi fra kilden mot en suspensjon som skal måles. Mengden av energi som blir fremoverkastet av suspensjonen detekteres, og et første signal som indikerer størrelsen på den foroverkastede energi fremskaffes. Den delen av energien som tilbakekastes av suspensjonen detekteres, og et andre signal som indikerer størrelsen på den tilbakekastede energien fremskaffes. Det første og andre signalet kombineres etter et forhåndsbestemt forhold for å fremskaffe et tilbakeføringssignal som anvendes for å styre intensiteten av energi som emitteres fra strålingsenergikilden. Intensiteten på energien som emitteres fra kilden er derfor en funksjon av den fremoverkastede og tilbakekastede energien og er direkte proporsjonal med konsistensen til suspensjonen som skal måles.

Claims (11)

1. Anordning for å måle den prosentvise andel av faste partikler i en suspensjon, innbefattende et kammer (12) for å inneholde en suspensjon (11) som skal måles, samt en strålingsenergikilde (14), karakterisert ved at den innbefatter innretninger (10) for å diffusere strålingsenergi fra kilden (14) og innføring av den diffuse energi i kammeret (12), et første sensororgan (16) for å avføle diffus energi i kammeret (12) som i det alt vesentlige spredt fremoverkastes når en suspensjon (11) er tilstede derinne, og et andre sensororgan (18) for å avføle diffus energi i kammeret (12) som i det alt vesentlige spredt tilbakekastes når en suspensjon (11) er tilstede derinne.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kammeret (12) er sylindrisk og det første og det andre sensororgan (16,18) er montert ved diametralt motsatte steder langs omkretsen av det sylindriske kammer.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter innretninger (24,26) koplet til det første og det andre sensororgan (16,18) for å frembringe en indikasjon på den prosentvise andel av faste partikler i suspensjonen (11) i kammeret (12) basert på de relative størrelser av spredt fremoverkastet og spredt tilbakekastet energi.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingsenergikilden (14) emitterer infrarød energi og det første og det andre sensororgan (16,18) detekterer infrarød energi.

Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre innbefatter innretninger (30) koplet til det første og det andre sensororgan (16,18) for å summere utgangen fra disse etter et forutbestemt forhold for å frembringe et kombinert sensor-utgangssignal, komparator-innretninger (28) for å sammenligne det kombinerte sensor-utgangssignal med et referansesignal for å frembringe et differansesignal som indikerer forskjellen i størrelse mellom det kombinerte sensor-utgangssignal og referansesignalet, varierbar krafttilførselsinnretninger (36) koplet til komparatorinnretningene (28) for å frembringe en varierbar utgang som styres av nevnte differansesignal, innretninger for å kople utgangen av nevnte krafttilførselsinnretning (36) til strålingsenergikilden (14), og innretninger (38) for å overvåke kraften som leveres til strålingsenergikilden (14) fra krafttilførselsinnretningene (36), idet overvåkingsinn-retningene kalibreres for å tilveiebringe en indikasjon på den prosentvise andel av faste partikler i suspensjonen (11) i kammeret (12) basert på størrelsen av den overvåkede eller registrerte kraft.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter avbildningsinnretninger (38) koplet for å motta det første elektriske signal og kalibrert for å avbilde den prosentvise konsistens av suspensjonen (11) i kammeret (12).

7. Anordning ifølge krav 1-4, karakterisert ved at anordningen videre innbefatter første og andre optiske filtreringsinnretninger (20,22) operativt forbundet med den første og andre strål ingsf<?ler (16,18) respektivt for å avvise energi med bølgelengder kortere enn en forutbestemt verdi.

8. Anordning ifølge krav 1-7, karakterisert ved at strålingsenergikilden innbefatter et antall infrarøde emittere symmetrisk anordnet i en sirkel.

9. Fremgangsmåte for bestemmelse av den prosentvise andel av faste partikler i en suspensjon hvor det etableres en kilde for diffus strålingsenergi, karakterisert ved at det rettes diffus energi fra nevnte kilde mot en suspensjon som skal måles, at andelen av diffus energi som i all hovedsak spredt fremoverkastes av suspensjonen detekteres, at et første signal som indikerer størrelsen av den spredte fremoverkastede energi frembringes, at andelen av energien som er i hovedsak spredt tilbakekastet av suspensjonen detekteres, at et andre signal som indikerer størrelsen av den i det alt vesentlige spredte tilbakekastede energi frembringes, at det første og andre signal kombineres ved et forutbestemt forhold for å frembringe et tilbakeføringssignal; og at tilbakeføringssignalet benyttes for å styre intensiteten av energien emittert fra kilden; hvorved intensiteten av energien emittert fra kilden er en funksjon av den spredte fremoverkastede og den spredte tilbakekastede energi og er direkte proposjonal med konsistensen av suspensjonen som måles.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det forutbestemte forhold ved hvilke det første signal kombineres med det andre signal er 1 : (l/n^).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at kilden for diffus strålingsenergi drives av en elektrisk strøm og innbefatter de ytterligere trinn av å fremvise konsistensen for den målte suspensjon på en elektrisk måler koplet til å overvåke strømmen levert til kilden.