NO824088L

NO824088L - PROCEDURE AND APPARATUS FOR OPTICAL MEASUREMENT OF CONSISTENCY IN A MASS APPLIANCE

Info

Publication number: NO824088L
Application number: NO824088A
Authority: NO
Inventors: Tapio Parviainen
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1983-06-08
Also published as: FR2517827A1; JPS58108436A; DE3244892A1; SE8206940D0; FI824185A0; CA1199813A; FI824185L; SE8206940L; FR2517827B1

Description

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en ny metode ogThe present invention is aimed at a new method and

nytt apparat for måling av konsistensen til forskjellige typer av masse og vannblandinger (masse-oppslemminger). Oppfinnelsen er basert på optiske forhold ved masse/vannblandinger og bruk av dette forholdet ved måling av konsistensen til slike blandinger. new device for measuring the consistency of different types of pulp and water mixtures (pulp slurries). The invention is based on optical conditions for pulp/water mixtures and the use of this condition when measuring the consistency of such mixtures.

I masse og papirindustrien, i løpet av papirfremstillings-prosessen, blir individuelle trefibre atskilt fra tremassen enten ved mekanisk eller kjemiske innretninger eller kombi-nasjoner av disse to innretninger. Vann blir blandet med den produserte trefiberen for å danne en tremasse-oppslemming som i alminnelighet er mer enn 80% vann. For å tilveiebringe god kvalitetskontroll av masseprosessen og tilsvarende fremstille et endeprodukt(papir) av bestemt standard er det vesentlig å kjenne forholdet mellom tre-fibrene og total masse (dette forholdet er kjent innenfor bransjen som "konsistensen") ved hvert punkt i prosessen. In the pulp and paper industry, during the papermaking process, individual wood fibers are separated from the wood pulp either by mechanical or chemical devices or combinations of these two devices. Water is mixed with the produced wood fiber to form a wood pulp slurry that is generally more than 80% water. In order to provide good quality control of the pulp process and correspondingly produce an end product (paper) of a certain standard, it is essential to know the ratio between the wood fibers and total pulp (this ratio is known within the industry as the "consistency") at each point in the process.

Det er f.eks. viktig for kvalitetsstyreformål å kunne måle konsistensen til masse-oppslemming når den strømmer gjennom et rør til et lagringstårn eller kammer hvor massen beveger seg svært langsomt eller hvor den til tider er fullstendig ubevegelig. Det er likeledes viktig å kunne bestemme masse-konsistensen til kjemisk masse (bleket eller ubleket), termo-mekanisk masse, treslipemasse, blandinger av forskjellige masser eller oppslemmingskonsistenser i løpet av blekepro-sessen. It is e.g. important for quality control purposes to be able to measure the consistency of pulp slurry as it flows through a pipe to a storage tower or chamber where the pulp moves very slowly or where it is at times completely immobile. It is also important to be able to determine the pulp consistency of chemical pulp (bleached or unbleached), thermo-mechanical pulp, wood grinding pulp, mixtures of different pulps or slurry consistencies during the bleaching process.

De fleste sensorer benyttet i industrien idag for å måle konsistensen til vann/masse-blandinger (masseoppslemminger) Most sensors used in industry today to measure the consistency of water/mass mixtures (mass slurries)

er mekaniske. Slike mekaniske sensorer måler på en eller annen måte kraften som den seg bevegende masse-oppslemmingen frembringer på en mekanisk arm, plate eller lignende. Disse mekaniske sensorene har velkjente grenser, slik som forvreng-ninger på grunn av oppslemmingens hastighet, påvirkning av forskjellige tresorter og frihet (drenering). Slike mekaniske sensorer kan dessuten ikke lett bli anordnet i et are mechanical. Such mechanical sensors somehow measure the force that the moving mass slurry produces on a mechanical arm, plate or the like. These mechanical sensors have well-known limits, such as distortions due to the speed of the slurry, the influence of different types of wood and freedom (drainage). Moreover, such mechanical sensors cannot easily be arranged in a

tårn eller kammer gjennom hvilke masse-oppslemmingen blir langsomt beveget eller i hvilken masse-oppslemmingen er. Mekaniske sensorer er også begrenset i forhold til spesi-fikk massekonsistenser og måler ikke nøyaktig masse-oppslemmingskonsistensen under omkring 1% eller over 5%. tower or chamber through which the pulp slurry is slowly moved or in which the pulp slurry is. Mechanical sensors are also limited to specific pulp consistencies and do not accurately measure pulp slurry consistency below about 1% or above 5%.

På markedet er en klorkontaktsensor som gir ufølsomhet mot konsistensen i variasjonene. (Sensoren er beskrevet i US patent nr. 3.994.602). Denne sensoren er direkte basert på å styre kloreringen og gjør dette ved å måle gjennom-snittsevnen i det synlige og nær infrarøde delen av det elektromagnetiske (lys) spektrumet. Dette patentet beskri-ver også måling av konsistensen ved å detektere gjennom-snittsevnen til masse-oppslemmingen ved forskjellige av-stander fra strålingskilden. En andre anordning anvender en kombinasjon av refleksjon og gjennomslippingsevnemålinger for samme formål. Ingen av disse teknikkene anvender spesiell filtrering av strålingen som en hovedinnretning for å bestemme konsistensen. On the market is a chlorine contact sensor that provides insensitivity to the consistency of the variations. (The sensor is described in US patent no. 3,994,602). This sensor is directly based on controlling the chlorination and does this by measuring the average ability in the visible and near infrared part of the electromagnetic (light) spectrum. This patent also describes measuring the consistency by detecting the average ability of the mass slurry at different distances from the radiation source. A second device uses a combination of reflectance and transmittance measurements for the same purpose. None of these techniques use special filtering of the radiation as a main means of determining the consistency.

Oppfinnelsen er rettet mot å tilveiebringe en optisk anordning og fremgangsmåte som kan nøyaktig måle konsistensen til masse-oppslemming av forskjellige kvaliteter (uten hen-syn til trefibre) og for å utføre målingen under forskjellige prosessbetingelser i forskjellige geometriser slik som rørledninger, tårn eller kammer uavhengig av hastigheten og over hele temperaturområdet på 0 - 100°C. The invention is directed to providing an optical device and method which can accurately measure the consistency of pulp slurry of different qualities (without regard to wood fibers) and to carry out the measurement under different process conditions in different geometries such as pipelines, towers or chambers independently of the speed and over the entire temperature range of 0 - 100°C.

Prinsippene med målingen er basert på den spesielle karakte-ristikken for lys (elektromagnetisk stråling) i området The principles of the measurement are based on the special characteristics of light (electromagnetic radiation) in the area

på omkring 200 nm til omkring 5000 nm, stråling av slikt lys mot en masseoppslemming og detektering og måling av lyset som blir reflektert fra massefiberen i oppslemmingen. Målingen av konsistensen avhenger direkte av det faktum of about 200 nm to about 5000 nm, radiation of such light towards a pulp slurry and detecting and measuring the light that is reflected from the pulp fiber in the slurry. The measurement of consistency depends directly on that fact

at man i masseoppslemmingen demper lyset i forskjellig grad ved forskjellige bølgelengder innenfor det nevnte området. that in the mass slurry the light is attenuated to different degrees at different wavelengths within the aforementioned area.

Rfleksjonen til massen blir målt ved å benytte "vannfølsomme" og "ikke-vannfølsomme" bølgelengder og ved matematisk sammenligning av disse signalene. Resultatet er at målemetoden er følsomt for endringer av vannmengden i oppslemmingen, men svært ufølsom mot forskjellige andre faktorer som normalt ville forstyrre eller interferere ved målingen. Dette er i hovedsaken basert på det faktum at disse "interfererende" faktorene påvirker begge målte bølgelengder på samme måte. Vanlige målingsforstyrrelsesfaktorer kan f.eks. være lyset, tresorter eller kjemiske midler oppløst eller tilstede i vanndelen av oppslemmingen. The reflection of the mass is measured by using "water-sensitive" and "water-insensitive" wavelengths and by mathematically comparing these signals. The result is that the measurement method is sensitive to changes in the amount of water in the slurry, but very insensitive to various other factors that would normally disturb or interfere with the measurement. This is mainly based on the fact that these "interfering" factors affect both measured wavelengths in the same way. Common measurement disturbance factors can e.g. be the light, woods or chemical agents dissolved or present in the water part of the slurry.

Oppfinnelsen er rettet mot en prosess for å måle konsistensen til masse-oppslemming som består hovedsakelig av tremasse og vann som innbefatter stråling av elektromagnetisk stråling mot masse-oppslemmingen og måling av den relative graden av absorpsjon og graden av refleksjon av den reflekterte elektromagnetiske strålingen. The invention is directed to a process for measuring the consistency of pulp slurry consisting mainly of wood pulp and water which involves the radiation of electromagnetic radiation against the pulp slurry and measuring the relative degree of absorption and the degree of reflection of the reflected electromagnetic radiation.

Bølgelengden for den elektromagnetiske strålingen kan væreThe wavelength of the electromagnetic radiation can be

i området fra omkring 200 nm til omkring 5000 nm. Smalere områder ka være innenfor området på omkring 4 00 nm til omkring 1600 nm, eller områder på omkring 700 nm til omkring 1250 nm. in the range from about 200 nm to about 5000 nm. Narrower ranges can be within the range of about 400 nm to about 1600 nm, or ranges of about 700 nm to about 1250 nm.

Prosessen for å måle konsistensen til masseoppslemmingenThe process of measuring the consistency of the pulp slurry

som består hovedsakelig av tremasse og vann kan innbefatte: (a) utstråling av elektromagnetisk stråling mot oppslemmingen, (b) mottagelse av reflektert elektromagtisk stråling fra oppslemmingen, (c) atskillelse av reflekterte elektromagnetiske stråling i komponentene og (d) måling av den relative intensitet på den reflekterte bølgelengden til komponentene ifølge vannabsorpsjonsfaktorer. consisting mainly of wood pulp and water may include: (a) emission of electromagnetic radiation towards the slurry, (b) reception of reflected electromagnetic radiation from the slurry, (c) separation of reflected electromagnetic radiation into its components and (d) measurement of the relative intensity on the reflected wavelength of the components according to water absorption factors.

Den reflekterte elektromagnetiske strålingen kan bli atskilt i to komponenter. The reflected electromagnetic radiation can be separated into two components.

Den første komponenten til den reflekterte elektromagnetiske stråling kan være passert gjennom et båndpassfilter som har en nominell midtbølgelengde på omkring 960 nm. The first component of the reflected electromagnetic radiation may be passed through a bandpass filter having a nominal center wavelength of about 960 nm.

Den andre komponenten med reflektert elektromagnetisk stråling kan bli sluppet gjennom et båndpassfilter som har en nominell senterbølgelengde på omkring 800 nm. The second component of reflected electromagnetic radiation can be passed through a bandpass filter having a nominal center wavelength of about 800 nm.

Den første komponenten med reflektert elektromagnetisk stråling kan bli sluppet gjennom et båndpassfilter med en nominell senterbølgelengde på omkring 1200 nm og den andre komponenten til den reflekterte elektromagnetiske strålingen kan bli sluppet gjennom et båndpassfilter med en senter-bølgelengde på omkring 1060 nm. The first component of reflected electromagnetic radiation can be passed through a bandpass filter with a nominal center wavelength of about 1200 nm and the second component of the reflected electromagnetic radiation can be passed through a bandpass filter with a center wavelength of about 1060 nm.

Den første komponenten til den reflekterte elektromagnetiske strålingen kan alternativt bli målt ved en bølgelengde som korresponderer med et maksimalt vannabsorpsjon i spektralområdet på omkring 200 nm til omkring 5000 nm og den andre komponenten med reflektert elektromagnetisk stråling kan bli målt ved en bølgelengde tilsvarende en vannabsorpsjonsverdi mye mindre enn den til den første komponenten. The first component of the reflected electromagnetic radiation can alternatively be measured at a wavelength corresponding to a maximum water absorption in the spectral range of about 200 nm to about 5000 nm and the second component of reflected electromagnetic radiation can be measured at a wavelength corresponding to a water absorption value much smaller than that of the first component.

Anordningen for å måle masse-oppslemmingskonsistensen kan innbefatte: (a) innretning for å bestråle elektromagnetisk stråling mot en masse-oppslemming som består hovedsakelig at tremassefibre og vann, (b) innretning for å motta elektromagnetisk stråling reflektert fra oppslemmingen, (c) innretning for å atskille reflektert elektromagnetisk stråling i komponenter, (d) første filtreringsinnretning for å filtrere en av de to komponentene til den reflekterte elektromagnetiske stråling, (e) andre filtreringsinnretning for å filtrere den andre komponent til den reflekterte elektromagnetiske strålingen, (f) første fotodetektor for å detektere den reflekterte elektromagnetiske strålingen filtrert gjennom den første filtreringsinnretning og derved tilveiebringelse av et proporsjonalt elektronisk signal, The device for measuring the pulp slurry consistency may include: (a) means for irradiating electromagnetic radiation to a pulp slurry consisting mainly of wood pulp fibers and water, (b) means for receiving electromagnetic radiation reflected from the slurry, (c) means for to separate reflected electromagnetic radiation into components, (d) first filtering means for filtering one of the two components of the reflected electromagnetic radiation, (e) second filtering means for filtering the other component of the reflected electromagnetic radiation, (f) first photodetector for detecting the reflected electromagnetic radiation filtered through the first filtering means and thereby providing a proportional electronic signal,

(g) andre fotodetektorinnretning for å detektere den elektromagnetiske strålingen filtrert gjennom den andre fil- (g) second photodetector means for detecting the electromagnetic radiation filtered through the second film;

treringsinnretningen og derved tilveiebringelse av et proporsjonalt elektronisk signal, (h) innretning for å forsterke de første og andre fotodetektorsignaler, og (i) innretning for å dele de to reflekterte signalene for å tilveiebringe et forhold mellom to refleksjonsverdier. the tripping means and thereby providing a proportional electronic signal, (h) means for amplifying the first and second photodetector signals, and (i) means for dividing the two reflected signals to provide a ratio between two reflectance values.

Den første filtreringsinnretningen (d) kan bli valgt slik at den hovedsakelig sender elektromagnetisk stråling ved en bølgelengde som korresponderer med en av de maksimale absorpsjonsområdene til vann og den andre filtreringsinnretningen (e) kan bli valgt slik at den hovedsakelig sender elektromagnetisk stråling med en bølgelengde ved hvilken vannabsorpsjonen er hovedsakelig mindre enn ved bølgelengden til den første filtreringsinnretningen. The first filtering device (d) can be selected so that it mainly transmits electromagnetic radiation at a wavelength corresponding to one of the maximum absorption regions of water and the second filtering device (e) can be selected so that it mainly transmits electromagnetic radiation at a wavelength at which water absorption is substantially less than at the wavelength of the first filtering device.

Senter-bølgelengden til den første filtreringsinnretningen (d) kan være omkring 960 nm og senter-bølgelengden til den andre filtreringsinnretningen (e) kan være ved en bølge-lengde ved hvilken vannabsorpsjonen er betydelig mindre enn den til den første filtreringsinnretningen. The center wavelength of the first filtering device (d) may be around 960 nm and the center wavelength of the second filtering device (e) may be at a wavelength at which the water absorption is significantly less than that of the first filtering device.

Den andre filtreringsinnretningen (e) kan slippe gjennom elektromagnetisk bestråling med en bølgelengde ved hvilken vannabsorpsjonen er mer enn fem ganger mindre enn vannabsorpsjonen til den elektromagnetiske bestrålingen sendt av den første filtreringsinnretningen (d). The second filtering device (e) can pass through electromagnetic radiation with a wavelength at which the water absorption is more than five times smaller than the water absorption of the electromagnetic radiation sent by the first filtering device (d).

Den elektromagnetiske utstrålingsinnretningen (a) kan stråle elektromagnetisk bestråling som faller innenfor området omkring 200 til omkring 5000 nm. The electromagnetic radiation device (a) can radiate electromagnetic radiation falling within the range of about 200 to about 5000 nm.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisningThe invention will now be described in more detail under reference

til tegningene, hvor:to the drawings, where:

Fig. 1 viser dempningen av elektromagnetisk bestråling i Fig. 1 shows the attenuation of electromagnetic radiation i

vann som en funksjon av bølgelengden.water as a function of wavelength.

Fig. 2 viser et tverrsnitt av en optisk sensor for måling av konsistensen. Fig. 3 viser et elektronisk blokkdiagram av komponentene Fig. 2 shows a cross-section of an optical sensor for measuring the consistency. Fig. 3 shows an electronic block diagram of the components

som innbefatter den optiske konsistenssensoren.which includes the optical consistency sensor.

Fig. 4 viser en grafisk opptegning av elleve prøver utført for å vise konsistenssensorsignal i forhold til masse-oppslemmingskonsistensen for halvbleket kraft-masse. Fig. 5 viser en kurve over seks prøver utført for å vise minimal virkning av lysets endringer i konsistens-sensorsignalet. Fig. 4 shows a graphical plot of eleven samples carried out to show consistency sensor signal in relation to pulp-slurry consistency for semi-bleached kraft-pulp. Fig. 5 shows a curve of six samples carried out to show minimal effect of light changes in the consistency sensor signal.

Refleksjonen av elektromagnetisk stråling fra en oppslemming (som er en tofaset blanding av væske-faststoffer) er gene-relt direkte påvirket av mengden av væsken tilstede, på grunn av at oppslemmingene er i alminnelighet hovedsakelig vann. Dette angår masse-oppslemminger og følgelig blir refleksjonen til elektromagtisk stråling fra masse-vann-oppslemmingen påvirket hovedsakelig av mengden av vann tilstede. Ved spektral elektromagnetisk område fra omkring 200 til omkring 5000 nm fremviser absorpsjonen av strålingen i vann topper og daler med forskjellige bølgelengder. The reflection of electromagnetic radiation from a slurry (which is a two-phase mixture of liquid-solids) is generally directly affected by the amount of liquid present, because slurries are generally mainly water. This concerns pulp slurries and consequently the reflection of electromagnetic radiation from the pulp-water slurry is affected mainly by the amount of water present. In the electromagnetic spectral range from about 200 to about 5000 nm, the absorption of the radiation in water exhibits peaks and valleys with different wavelengths.

På grunn av at masse-oppslemmingen er hovedsakelig i vann, med en minoritet av oppløst og suspenderte komponenter, Because the pulp slurry is mainly water, with a minority of dissolved and suspended components,

vil lys strålt mot oppslemmingen oftest gå gjennom væske-komponenten til oppslemmingen med liten interferens. Noe av lyset blir imidlertid reflektert. Oppslemmingen reflek-terer lys fra fibre tett opp mot overflaten og også i stor grad fra individuelle fibre som ligger dypere under overflaten. Gjennomslipningsevnen til vannet eller oppslemmings-væsken blir derfor en nøkkel for å bestemme graden som en oppslemming som et hele vil reflektere den elektromagnetiske strålingen av en bestemt bølgelengde. light beamed at the slurry will most often pass through the liquid component of the slurry with little interference. However, some of the light is reflected. The slurry reflects light from fibers close to the surface and also to a large extent from individual fibers that lie deeper below the surface. The permeability of the water or slurry liquid therefore becomes a key to determine the degree to which a slurry as a whole will reflect the electromagnetic radiation of a particular wavelength.

Refleksjonen til trefibre er avhengig av bølgelengden til innfallende stråling. Ved bølgelengder på omkring 800 nm blir trefiberelektromagnetisk strålings-refleksjoner relativt ufølsomme mot endringer i bølgelengden. Vannet viser derimot en klar variasjon i absorpsjonen ved bølgelengder over omkring 800 nm. Fig. 1, som viser elektromagnetiske absorpsjonsverdier relativt i forhold til bølgelengder, The reflection of wood fibers depends on the wavelength of incident radiation. At wavelengths of around 800 nm, three-fibre electromagnetic radiation reflections become relatively insensitive to changes in wavelength. The water, on the other hand, shows a clear variation in absorption at wavelengths above about 800 nm. Fig. 1, showing electromagnetic absorption values relative to wavelengths,

viser at vann fremviser et absorpsjonsmaksimum (topp) til omkring 960 nm. Den fremviser et absorpsjonsminimum (dal) ved en bølgelengde på omkring 1060 nm. Ved omkring 1200 shows that water exhibits an absorption maximum (peak) at about 960 nm. It exhibits an absorption minimum (trough) at a wavelength of about 1060 nm. At around 1200

nm når vannabsorpsjonen igjen et maksimum (topp). Den samme cykliske trenden fortsetter ved elektromagnetisk strålingsbølgelengder over 1200 nm med minimums- og maksi-mumsendringer. Dette betyr at andre bølgelengder også kan bli anvendt for oppfinnelsens formål. nm the water absorption again reaches a maximum (peak). The same cyclical trend continues at electromagnetic radiation wavelengths above 1200 nm with minimum and maximum changes. This means that other wavelengths can also be used for the purposes of the invention.

Det er blitt oppdaget at absorpsjonstopper og -bunner kanIt has been discovered that absorption peaks and troughs can

bli anvendt for å måle mengden av vann i masse-oppslemmingen (og følgelig "konsistensen") ved å stråle lys med en relativt bred båndbredde, f.eks. omkring 200 nm til omkring 5000 nm, velging av og anvendelse av filter som sender den reflekterte elektromagnetiske stråling kun ved på forhånd valgte bølgelengder. Ved valg av filter anvendt slik at et filter er tilpasset til bølglengden av lysab-sorpsjonensmaksimum og br ingelse av signalet fra dette signalet fra et annet filter i forhold tilpasset lysabsorp-sjonsminimumsbølgelengden, er det blitt bestemt at det er mulig å tilveiebringe et målbart resultat som ikke er spe-sielt avhengig av eller blir påvirket av egenskapene til oppslemmingen som normalt påvirker refleksjonsspektrumet i det valgte bølgelengdeområdet. I stedet er resultatet følsomt mot konsistensendringer. Dette er vist ved den grafiske fremstillingen på fig. 4 og 5 som viser prøvemålinger ved forskjellige masser når de to filtrene var henholdsvis 960 nm og 800 nm bølgelengde med en båndbredde på 5 nm. be used to measure the amount of water in the pulp slurry (and consequently the "consistency") by irradiating light with a relatively wide bandwidth, e.g. about 200 nm to about 5000 nm, selecting and using filters that transmit the reflected electromagnetic radiation only at pre-selected wavelengths. By choosing a filter applied so that a filter is matched to the wavelength of the light absorption maximum and bringing the signal from this signal from another filter into ratios matched to the light absorption minimum wavelength, it has been determined that it is possible to provide a measurable result which is not particularly dependent on or affected by the properties of the slurry which normally affect the reflection spectrum in the selected wavelength range. Instead, the result is sensitive to consistency changes. This is shown by the graphic representation in fig. 4 and 5 which show sample measurements at different masses when the two filters were respectively 960 nm and 800 nm wavelength with a bandwidth of 5 nm.

Flg. 2 og 3 viser konstruksjonen av sensoren, elektromagnetisk stråling (lys) fra en wolframglødelampe (5) som genererer lys i spektralområdet på omkring 200 nm til omkring 5000 nm, blir ført gjennom en fiberoptisk lyskabel (2) og sendt gjennom et vindu (14) inne i en masse-opp slemming på den andre siden av vinduet. Noe av lyset blir sendt gjennom oppslemmingen og noe blir reflektert tilbake i retning av og gjennom vinduet (14). Follow 2 and 3 show the construction of the sensor, electromagnetic radiation (light) from a tungsten filament lamp (5) which generates light in the spectral range of about 200 nm to about 5000 nm, is passed through a fiber optic light cable (2) and sent through a window (14) inside a mass-up badmouth on the other side of the window. Some of the light is sent through the slurry and some is reflected back in the direction of and through the window (14).

En andre lyskabel (2a) er anordnet parallelt med kabelen (2) og samler og sender lys reflektert fra masse-oppslemmingen gjennom vinduet (14) til linsen (13) og til slutt til to fotodetektorer (11 og lia). En strålespalter (79) og to separate filtre (8 og 8a) deler det reflekterte lyset ført gjennom linsen (13) slik at hver fotodetektor (11 og lia) mottar kun tilnærmet en halvdel av det reflekterte lyset. A second light cable (2a) is arranged parallel to the cable (2) and collects and sends light reflected from the pulp slurry through the window (14) to the lens (13) and finally to two photodetectors (11 and 11a). A beam splitter (79) and two separate filters (8 and 8a) divide the reflected light passed through the lens (13) so that each photodetector (11 and 11a) receives only approximately half of the reflected light.

Fotodetektorene (11 og lia) blir aktivert av lyset og frembringer signaler som blir forsterket og behandlet som anvender en elektronisk deler for å gi forholdet mellom de to refleksjoner ved bestemte bølgelengder. Dette forholds-signalet blir omformet til et 4-20 mA strømsignal som er egnet for industriell behandling, styring og vurdering, f.eks. ved hjelp av en datamaskin. The photodetectors (11 and 11a) are activated by the light and produce signals which are amplified and processed using an electronic divider to give the ratio between the two reflections at specific wavelengths. This ratio signal is transformed into a 4-20 mA current signal which is suitable for industrial processing, control and assessment, e.g. using a computer.

Kabelen 2 og 2a er anordnet i en sensoraksel (1). Endene til de to kablene er fastholdt ved hjelp av en lyskabel-bærer (3). Det optiske og elektroniske utstyret er anordnet i en sensorboks (10). En flens (4) fester sensor-akselen (1) til sensorboksen (10). Optikken er anordnet på og båret av en optisk monteringsblokk (6). De to filtrene (8 og 8a) er fastholdt ved hjelp av et par filter-holdere (9). Det elektroniske kretskortet (12) er også anordnet i boksen (10). Virkningen av strølys blir eliminert ved bruk av lystette pakninger (15) ved forskjellige nøkkeIskjøter. Cable 2 and 2a are arranged in a sensor shaft (1). The ends of the two cables are secured using a light cable carrier (3). The optical and electronic equipment is arranged in a sensor box (10). A flange (4) attaches the sensor shaft (1) to the sensor box (10). The optics are arranged on and supported by an optical mounting block (6). The two filters (8 and 8a) are held in place by means of a pair of filter holders (9). The electronic circuit board (12) is also arranged in the box (10). The effect of stray light is eliminated by the use of light-proof gaskets (15) at various key joints.

De to filtrene (8) er valgt slik at de hver har en litt smal båndbredde, f.eks. en overføringsbåndbredde på 5 nm. Senter-bølgelengden (bølgelengden som korresponderer med maksimal overføring) til en av filtrene er valgt til å være lik en absorpsjonstopp for vann, f.eks. en bølgelengde The two filters (8) are chosen so that they each have a slightly narrow bandwidth, e.g. a transmission bandwidth of 5 nm. The center wavelength (the wavelength corresponding to maximum transmission) of one of the filters is chosen to be equal to an absorption peak for water, e.g. a wavelength

på 960 nm eller 1200 nm.at 960 nm or 1200 nm.

Det andre filteret (8a) blir så valgt for å ha en midtbølge-lengde så tett opptil det første filterets bølgelengde som mulig, men samtidig en bølgelengde ved hvilken vann-absorps jonen er betydelig mindre, fortrinnsvis mer enn fem ganger mindre enn f.eks. en bølgelengde på 800 nm eller 1060 nm. The second filter (8a) is then chosen to have a mid-wavelength as close to the first filter's wavelength as possible, but at the same time a wavelength at which the water absorption is significantly smaller, preferably more than five times smaller than e.g. . a wavelength of 800 nm or 1060 nm.

Når refleksjonen fra masse-oppslemmingen blir målt, erWhen the reflection from the pulp slurry is measured, is

det således signalet fra det første filter (8) mye mer påvirket av mengden av vannprosenten pr. enhet volum i oppslemmingen enn signalet fra det andre filteret (8a). Begge signalene på den andre siden, er nesten likt påvirket av andre masse-oppslemmingsegenheter som påvirker refleksjonen. Dette betyr at forholdet (utgangen til sensoren) the signal from the first filter (8) is therefore much more influenced by the amount of water percentage per unit volume in the slurry than the signal from the second filter (8a). Both signals, on the other hand, are almost equally affected by other mass-slurry properties that affect reflection. This means that the ratio (the output of the sensor)

er svært følsomt mot konsistensvariasjon og svært ufølsomt mot faktorer andre enn konsistensvariasjonen. is very sensitive to consistency variation and very insensitive to factors other than consistency variation.

Fig. 5 viser grafisk seks undersøkelser utført for å vise hvorledes lyshetsforstyrrelser blir gjort til et minimum ved hjelp av sensoren. Følsomheten mot konsistensen er Fig. 5 graphically shows six investigations carried out to show how light disturbances are kept to a minimum with the help of the sensor. The sensitivity to the consistency is

funnet å være betydelig større enn følsomheten mot endringer i lyset. De to samplene representerer de praktiske ekstreme lyshetsskalaer. Ifølge prosessbetingelsene ville endringer så store som disse ikke være ventet. found to be significantly greater than the sensitivity to changes in light. The two samples represent the practical extreme brightness scales. According to the process conditions, changes as large as these would not be expected.

Et annet trekk som skal bli betraktet ved filterutvelgelsen er at ved tidspunkter kan en forstyrrelsesfaktor være sterkere enn alle andre. Lysheten kan f.eks. være heller konstant, men endringer i tresorter kan være ofte og ikke forutsigbare. I slike tilfeller er den andre bølgelengden valgt til å gi maksimal intensitet i forhold til forstyr-relesfaktoren ved måling av sampler av den angjeldende massen og ved å velge det andre filteret slik at det har muligens en litt annen bølgelengde enn den normale andre filterutvelgelsen. Another feature that must be considered when selecting the filter is that at times a disturbance factor may be stronger than all others. The brightness can e.g. rather be constant, but changes in tree species can be frequent and not predictable. In such cases, the second wavelength is selected to give maximum intensity in relation to the disturbance relay factor when measuring samples of the mass in question and by selecting the second filter so that it possibly has a slightly different wavelength than the normal second filter selection.

Et antall variasjoner av hovedkonstruksjonen kan bli gjort for å tilveiebringe resultater som er like eller litt dår-ligere i forhold til resultatene tilveiebragt med sensoren som tidligere beskrevet. Disse er følgende: 1. Den fiberopfiske kabel kan bli eliminert ved å anbringe lyskilden, strålespalteren, filtrene og detektorene umid-delbart opptil vinduet ved toppen av sensoren. 2. Lyskilden kan bli frembragt ved å anvende lysemitterende dioder (LED). Disse frembringer sensorer av enkel kon-struksjon, men gjør dem mindre tilpassbare til forskjellige bestemte prosessbetingelser, f.eks. svært smale båndfiltre av en bestemt bølgelengde må bli anvendt for å kompensere for forstyrrelser. Ettersom LED-teknologien fremskrider skulle dette bli et mer attraktivt alterna-tiv på grunn av dens enkelhet og kostnad. 3. Flere filtre kan bli anvendt eller måling det angjeldende totalsprektumet kan bli utført for å gi det samme resultatet, men ved mer frighet for bølgelengdevalget og for-skjellskompensasjonene. 4. I stedet for to-signalforhold kan beregninger som følgende bli anvendt for å frembringe et brukbart resultat under visse betingelser: A number of variations of the main construction can be made to provide results that are equal or slightly worse compared to the results provided with the sensor as previously described. These are as follows: 1. The fiber optic cable can be eliminated by placing the light source, beam splitter, filters and detectors immediately up to the window at the top of the sensor. 2. The light source can be produced by using light emitting diodes (LED). These produce sensors of simple construction, but make them less adaptable to different specific process conditions, e.g. very narrow band filters of a specific wavelength must be used to compensate for interference. As LED technology advances, this should become a more attractive alternative due to its simplicity and cost. 3. Several filters can be used or measurement of the relevant total spectrum can be carried out to give the same result, but with more freedom for the wavelength selection and the difference compensations. 4. Instead of two-signal ratios, calculations such as the following may be used to produce a usable result under certain conditions:

(a) forskjellen mellom to signaler,(a) the difference between two signals,

(b) et signal delt med summen av to,(b) a signal divided by the sum of two,

(c) et signal alene (denne variasjonen blir mer anvendbar ved høyere konsistenser enn omkring 4-5% og med en høyere lyshetsmasse), og (c) a signal alone (this variation becomes more applicable at higher consistencies than about 4-5% and with a higher luminosity mass), and

(d) et signal pluss konstant delt av et andre signal(d) a signal plus constant divided by a second signal

pluss konstant.plus constant.

5. Filteret kan bli anordnet på et filterhjul.5. The filter can be arranged on a filter wheel.

6. En eller flere elektromagnetiske detektorer kan bli anvendt som avhenger av antall anvendte filter og o m eller ikke 6. One or more electromagnetic detectors can be used which depends on the number of filters used and whether or not

et filterhjul er anvendt.a filter wheel is used.

7. Forskjellige prosesselementer kan bli anordnet i stedet for deleren. En mikroprosessor kunne således lett bli anvendt. 7. Various process elements can be arranged in place of the divider. A microprocessor could thus easily be used.

Det er ikke ment at listen ovenfor er fullstendig, idet listen kun er ment for eksempel. The above list is not intended to be complete, as the list is only intended as an example.

Et resultat lignende det beskrevet ovenfor kan bli tilveiebragt ved å anvende bølgelengder som alle sammenfaller med absorpsjonsmaksimumene til vann og så summering av de enkelte signaler I et slikt tilfelle blir imidlertid fordelen med å kunne kompensere for andre forstyrrelsesfenomener i refleksjonsspektrumet i stor grad tapt. A result similar to that described above can be provided by using wavelengths that all coincide with the absorption maxima of water and then summing the individual signals. In such a case, however, the advantage of being able to compensate for other disturbance phenomena in the reflection spectrum is largely lost.

Noen av fordelene ved foreliggende oppfinnelse i forhold til eksisterende sensorer som nå anvendes innbefatter: Some of the advantages of the present invention over existing sensors currently in use include:

(a) vedlikeholdskravene er små,(a) maintenance requirements are low,

(b) et måleområde på 0,05 til 15% i konsistensiteten er mulig (b) a measurement range of 0.05 to 15% in consistency is possible

ved å anvende den samme basissensor,by using the same basic sensor,

(c) installasjon av sensoren kan bli gjort gjennom en kule-ventil for enkel senere inspeksjon, (c) installation of the sensor can be done through a ball valve for easy later inspection,

(d) målingen er svært uavhengig av strømningshastigheten(d) the measurement is highly independent of the flow rate

(i sammenligning med mekaniske anordninger),(in comparison with mechanical devices),

(e) sensoren kan bli anordnet over alt i prosessen hvor der er en minimal strømning og nok rom for refleksjon av (e) the sensor can be arranged anywhere in the process where there is minimal flow and enough room for reflection

lys fra oppslemmingen oglight from the slurry and

(f) geometrien til rørledningen og fysikalske beholdere påvirker ikke målingen. (f) the geometry of the pipeline and physical containers does not affect the measurement.

Det vil være klart for fagmannen på området at forskjellige modifikasjoner til utførelsesformen beskrevet og vist på tegningen kan bli gjort uten å avvike fra formålet og hen-sikten med foreliggende oppfinnelse som definert i kravene. It will be clear to the expert in the field that various modifications to the embodiment described and shown in the drawing can be made without deviating from the purpose and intent of the present invention as defined in the claims.

Claims

1. Method for measuring the consistency of pulp slurry containing mainly wood pulp and water, characterized by radiation of electromagnetic radiation towards the pulp slurry and measurement of the relative degree of absorption and the degree of reflection of the reflected electromagnetic radiation.

2. Method according to claim 1, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation is about 200 nm to about 5000 nm.

3. Method according to claim 1, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation is within the range of about 400 nm to about 1600 nm.

4. Method according to claim 1, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation is within the range of about 700 nm to about 1250 nm.

5. Procedure for measuring the consistency of pulp slurry consisting mainly of wood pulp and water, characterized by: (a) radiation of electromagnetic radiation towards the slurry; (b) receiving reflected electromagnetic radiation from the slurry; (c) separation of reflected electromagnetic radiation into its components; (d) measuring the relative intensity of the reflected wavelengths of the components according to the water absorption factors.

6. Method according to claim 5, characterized in that the reflected electromagnetic radiation is separated into two components.

7. Method according to claim 5, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation is about 200 nm to about 5000 nm.

8. Method according to claim 5, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation is within the range of about 400 nm to about 1600 nm.

9. Method according to claim 5, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation is within the range of about 700 nm to about 1250 nm.

10. Method according to claim 6, characterized in that the first component of the reflected electromagnetic radiation is passed through a bandpass filter with a nominal center wavelength of around 9 60 nm.

11. Method according to claim 10, characterized in that the second component of the reflected electromagnetic radiation is passed through a bandpass filter with a nominal center wavelength of around 800 nm.

12. Method according to claim 6, characterized in that the first component of the reflected electromagnetic radiation is passed through a bandpass filter with a nominal center wavelength of around 1200 nm.

13. Method according to claim 10, characterized in that the second component of the reflected electromagnetic radiation is passed through a bandpass filter with a center wavelength of around 1060 nm.

14. Method according to claim 6, characterized in that the component of the reflected electromagnetic radiation is measured at a wavelength corresponding to a maximum in water absorption in the spectral range from about 200 nm to about 5000 nm.

15. Method according to claim 14, characterized in that the second component of the reflected electromagnetic radiation is measured at a wavelength corresponding to a water absorption value much smaller than that of the first component.

16. Apparatus for measuring pulp-slurry consistency, characterized by (a) device for emitting electromagnetic radiation at a pulp slurry consisting mainly of wood pulp fiber and water, (b) means for receiving electromagnetic radiation reflected from the slurry, (c) device for separating reflected electromagnetic radiation into components, (d) first filtering means for filtering one of the two components of the reflected electromagnetic radiation, (e) second filtering means for filtering the second component with a reflected electromagnetic radiation, (f) first photodetector means for detecting the reflected electromagnetic radiation filtered through the first filtering means and thereby producing a proportional electronic signal, (g) second photodetector means for detecting reflected electromagnetic radiation filtered through the second filtering means and thereby providing a proportional electronic signal; (h) means for amplifying the first and second photodetector signals; (i) means for dividing the two reflected signals to provide a ratio between the two reflectance values.

17. Apparatus according to claim 16, characterized in that the first filtering device (d) is selected so that it mainly transmits electromagnetic radiation at a wavelength that corresponds to one of the maximum absorption areas of water.

18. Apparatus according to claim 17, characterized in that the second filtering device (e) is selected so that it mainly transmits electromagnetic radiation at a wavelength at which the water absorption is mainly smaller than at the wavelength of the first filtering device.

19. Apparatus according to claim 16, characterized in that the center wavelength of the first filtering device (d) is around 960 nm.

20. Apparatus according to claim 19, characterized in that the center wavelength of the second filtering device (e) is at a wavelength at which water is significantly smaller than that of the first filtering device.

21. Apparatus according to claim 20, characterized in that the second filtering device (e) lets through electromagnetic radiation with a wavelength at which water absorption is more than five times less than the water absorption of electromagnetic radiation emitted by the first filtering device (d).

22. Apparatus according to claim 16, characterized in that the electromagnetic radiation device (a) emits electromagnetic radiation that falls within the range of about 200 to about 5000 nm.

23. Apparatus according to claim 16, characterized in that the electromagnetic radiation device (a) emits electromagnetic radiation that falls within the range of about 400 nm to about 1600 nm.

24. Apparatus according to claim 16, characterized in that the electromagnetic radiation emitting device (a) radiates electromagnetic radiation that falls within the range of about 700 nm to about 1250 nm.