SE441217B - PROCEDURE FOR SOIL-FREE Saturation of the ABSOLUTE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MULTIPLE SUBSTANCE - Google Patents
PROCEDURE FOR SOIL-FREE Saturation of the ABSOLUTE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MULTIPLE SUBSTANCEInfo
- Publication number
- SE441217B SE441217B SE7906518A SE7906518A SE441217B SE 441217 B SE441217 B SE 441217B SE 7906518 A SE7906518 A SE 7906518A SE 7906518 A SE7906518 A SE 7906518A SE 441217 B SE441217 B SE 441217B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- measuring
- wavelength
- substance
- radiation
- measurement
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Paper (AREA)
Description
7906518-1 i det infraröda strålningsgebitet får sin förklaring i molekylstruk- turen hos dylika material, vilket sammanhang inom ramen för förelig- gande patentansökan inte behöver närmare diskuteras eftersom det är förut allmänt känt. 7906518-1 in the infrared radiation region is explained in the molecular structure of such materials, which context within the framework of the present patent application does not need to be further discussed as it is previously generally known.
Vidare är det förut känt att hos vatten äger den starkaste ab- sorptionen av strålningsenergi rum i strålningsgebitet som ligger nä- ra det infraröda, nämligen i det s k valenssvängningsomrâdet vid 7\= 2,92/L . För absorptionsmätning på mycket små vattenmängder resp myck- et tunna vattenskikt skulle denna våglängd därför lämpa sig mycket väl. För mätning av vattenhalten i organiska substanser, såsom t ex papper, måste man dock falla tillbaka på den väsentligt svagare kom- binationssvengningen via A = 1, 94;t . Detta ar en följa av att alla kolhydrat har i närheten av)\ = 2,9/L ett resonansställe hos CH- bindningen och att mätstorleken sålunda skulle vara beroende-av bär- substansen. Under praktiska förhållanden har man funnit att det emel- lertid går att även vid användning av denna väsentligt svagare kombi- nationssvängning vid Ä = 1,94/h draga slutsatser i fråga om vatten- halten hos ett material från detta materials absorptionsförhållande.Furthermore, it is previously known that in water the strongest absorption of radiant energy takes place in the radiant region which is close to the infrared, namely in the so-called valence oscillation range at 7 \ = 2.92 / L. For absorption measurement on very small amounts of water or very thin water layers, this wavelength would therefore be very suitable. For measuring the water content in organic substances, such as paper, however, one must fall back on the significantly weaker combination oscillation via A = 1, 94; t. This is due to the fact that all carbohydrates have in the vicinity of λ = 2.9 / L a resonance site of the CH bond and that the measured size would thus be dependent on the carrier substance. Under practical conditions, however, it has been found that even when using this significantly weaker combination oscillation at Ä = 1.94 / h, conclusions can be drawn regarding the water content of a material from the absorption ratio of this material.
För att mäta vatteninnehållet i papper och liknande material, hos vilka vattnet är blandat i finare fördelning med det ifrågavaran- de materialets övriga ämnen, har man hittills likaså använt det spekt- rala komparationsförfarandet (tvåstrâlsmätning), nämligen både som transmissionsförfarande och som reflexionsförfarande i enlighet med DE-AS 20 55 708. Vid detta mätningsförfarande framställes med hjälp av ett optiskt vibrationsorgan växelvis strålningsimpulser av den starkt absorberade mätvâglängden och den svagt absorberade kompara- tionsvåglängden. Dessa strålningsimpulser genomtränger det aktuella materialet, uppfångas av en detektor och omformas till mät- resp kom- parationssignaler. Efter gemensam förstärkning separeras mätsignaler- na från komparationssignalerna. Ett kvotientmätverk tar sedan reda på förhållandet mellan signalerna och anger eventuellt detta. - Under förutsättning att komparationsvàglängderna i spektret inte ligger allt för långt från mätvåglängderna ernår man med denna mätmetod i princip följande fördelar gentemot en i och för sig ävenledes möjlig mätning med mätväglängdsträlning enbart: Varje av mätobjektets förflyttning relativt mätstället resul- terande avstàndsändring mellan strålningskälla och mottagare resp mätobjekt elimineras beträffande mätresultatet; eventuella föroreningar som finns i dispers form i vattnet i 7906518-1 papperet eller liknande material verkar ungefär likformigt på strålningsförlusterna och påverkar därför mindre de framtagna kvoternaš eventuella variationer i detektorns känslighet genom främst temperatursvängningar blir mindre; och eventuella variationer i förstärkningsfaktorn i mätförstärka- ren elimineras också.To measure the water content of paper and similar materials, in which the water is mixed in finer distribution with the other substances of the material in question, the spectral comparison method (two-beam measurement) has also been used so far, namely both as a transmission method and as a reflection method in accordance with DE-AS 20 55 708. In this measuring method, radiation pulses of the strongly absorbed measuring wavelength and the weakly absorbed comparative wavelength are produced alternately by means of an optical vibrating means. These radiation impulses penetrate the material in question, are captured by a detector and are converted into measurement or comparison signals. After joint amplification, the measurement signals are separated from the comparison signals. A quotient network then finds out the relationship between the signals and indicates this if necessary. - Provided that the comparative wavelengths in the spectrum are not too far from the measuring wavelengths, this measuring method achieves in principle the following advantages over a per se also possible measurement with measuring path length radiation only: Each of the measuring object's displacements relative to the measuring point the respective measuring object is eliminated with respect to the measuring result; any contaminants present in dispersed form in the water in the paper or similar material have an approximately uniform effect on the radiation losses and therefore have less effect on the produced quotas; any variations in the sensitivity of the detector due mainly to temperature fluctuations become smaller; and any variations in the gain factor in the measuring amplifier are also eliminated.
Som komparationsvåglängd vid mätningar av vattenhalten i pap- per kan t ex en våglängd av Å = 1,8f~ användas. Med detta ringa av- stånd till mätvåglängden ÅÄ = 1,94}~ , nämligen i storleksordningen omkring A I = O,14)~ , ligger mätvåglängd och komparationsvåglängd tillräckligt nära varandra för att garantera att de ovan nämnda stör- ningarna reduceras i åtminstone avsevärd grad.As a comparative wavelength when measuring the water content in paper, for example, a wavelength of Å = 1.8f ~ can be used. With this small distance to the measuring wavelength ÅÄ = 1.94} ~, namely in the order of about AI = 0, 14) ~, the measuring wavelength and the comparative wavelength are sufficiently close to each other to guarantee that the above-mentioned disturbances are reduced to at least a considerable degree. .
Det är vidare förut känt att cellulosa, som förefinns i ansen- lig mängd i papper visar stark absorption inom ett våglängdområde av Ä =211ßf .It is further known that cellulose, which is present in a considerable amount in paper, shows strong absorption within a wavelength range of Ä = 211ßf.
I en i MELLIAND, häfte 10/1958, sid. 1157 - 1160, förekommande uppsats kan vidare utläsas att när det gäller mätning av vattenhalten i textilier kan för samma vattenhalt fullständigt olika mätvärden er- hållas, medan som bekant vid genomskinliga material, särskilt trans- parent cellulosa (cellglas) enhetliga mätvärden för vattenhalten all- tid erhålles. De variabla mätvärdena hos textilier är baserade på en s k "medelpenetration" eller på variabel "dispersionsfördelning" (Streuweglängenverteilung) hos den infraröda strålningen.In one in MELLIAND, booklet 10/1958, p. 1157 - 1160, it can further be deduced that when it comes to measuring the water content in textiles, completely different measurement values can be obtained for the same water content, while as is known with transparent materials, in particular transparent cellulose (cell glass) uniform measurement values for the water content time is obtained. The variable measured values of textiles are based on a so-called "average penetration" or on variable "dispersion distribution" (Streuweglängenverteilung) of the infrared radiation.
Av den ifrågavarande uppsatsen i MELLIAND kan vidare utläsas att man redan tidigare försökt att i ett matematiskt uttryck karakte- risera de jämfört med transparent cellulosa strukturellt komplexa särtecknen hos material av typen opala cellulosa (papper) eller tex- tilier på sådant sätt att tillfredsställande mätresultat kan ernås även med dylika material. Dessa försök har dock hittills inte lett till framgång.It can also be deduced from the essay in question in MELLIAND that attempts have already been made in a mathematical expression to characterize the structurally complex features of opal cellulose (paper) or textiles in a mathematical expression in such a way that satisfactory measurement results can be obtained. is also obtained with such materials. However, these attempts have so far not led to success.
Liksom hittills kvarstår t ex vid mätning av vattenhalten i papper det problemet att det uppmätta värdet på vattenhalten får vid- kännas en ändring även vid oförändrad vattenhalt hos papperet när fy- sikaliska eller strukturella särtecken hos övriga ämnen i papperet, särskilt cellulosan men även fyllmedel, såsom t ex titandioxid, änd- rar sig under en framställningsprocess.As hitherto, for example, when measuring the water content of paper, the problem remains that the measured value of the water content may be changed even with unchanged water content of the paper when physical or structural characteristics of other substances in the paper, especially cellulose but also fillers, such as titanium dioxide, changes during a manufacturing process.
Föreliggande uppfinning har till uppgift att vid mätning av halten av ett ämne i en tunn materialbana resp i en tunn materialfilm ' “"" fi-ø-e-...v flißitflltít* 7906518-1 med användning av ett mätförfarande baserat på infraröd strålning er- nå tillfredsställande mätresultat även när de fysikaliska eller struk- turella särtecknen hos det ifrågavarande materialets övriga ämnen, särskilt cellulosa när det gäller papper, ändras under framställninge- processen. Denna uppgift löses genom den i den kännetecknande delen av patentkravet 1 angivna uppfinningen.The present invention has for its object that when measuring the content of a substance in a thin web of material or in a thin film of material, it is possible to use a measuring method based on infrared radiation. achieve satisfactory measurement results even when the physical or structural characteristics of the other substances of the material in question, in particular cellulose in the case of paper, change during the manufacturing process. This object is solved by the invention stated in the characterizing part of claim 1.
Med mätförfarandet enligt uppfinningen är det möjligt att teex vid mätning av vatteninnehållet i papper ernå mätresultat som är obe- roende av fysikaliska eller strukturella egenheter eller ändringar i dylika egenheter hos övriga ämnen i papperet. Formgivningen eller änd- ringar i formgivningen av cellulosafibrer och/eller fyllmedelspartik- lar ger inte längre falska mätvärden., Förfarandet enligt uppfinningen utgår från det experimentellt fastställda faktum att djupet på absorptionsbanden hos materialet som skall mätas och hos ett ytterligare ämne, t ex vatten och cellulosa, ändrar sig proportionellt mot ytvikten hos materialet, resp cellulo- san, och särskilt mot de fysikaliska eller strukturella egenheterna hos materialets ämnesdelar. Denna avvikelse kan förklaras genom teo- rien att längden på den väg som infraröd-strålningen har att tillryg- galägga mellan inträdet i och utträdet ur materialet är beroende av materialets struktur och dess ytvikt. Denna strålningens väg genom ett material motsvarar i de minst vanliga fallen approximativt strål- ningens väg genom ett lika tjockt, fast glasklart medium, såsom t ex cellglas. - Ju längre vägen är som infraröd-strålningen har att till- ryggalägga vid samma materialtjocklek rätt igenom materialet, desto större är absorptionen av infraröd-strålningsenergi inom absorptions- bandsområdet för materialets ämnen. I följd härav är absorptionsban- den hos ett material med ofta upprepad avböjning hos strålningen mot smâpartiklar, såsom fibrer, pigmentpartiklar och dylikt, avsevärt me- ra utpräglad (djupare) än hos ett material som visserligen innehåller samma mängd av ifrågavarande ämne men som i optiskt hänseende låter strålningen likväl obehindrat passera, såsom t ex i fallet cellglas.With the measuring method according to the invention, it is possible, for example, when measuring the water content of paper, to obtain measurement results which are independent of physical or structural peculiarities or changes in such peculiarities of other substances in the paper. The design or changes in the design of cellulose fibers and / or filler particles no longer give false measured values. The method according to the invention is based on the experimentally established fact that the depth of the absorption bands of the material to be measured and of an additional substance, e.g. water and cellulose, changes in proportion to the basis weight of the material, respectively the cellulose, and in particular to the physical or structural peculiarities of the material parts of the material. This deviation can be explained by the theory that the length of the path that the infrared radiation has to travel between the entrance to and the exit from the material depends on the structure of the material and its basis weight. This path of radiation through a material corresponds in the least common cases approximately to the path of radiation through an equally thick, solid glass-clear medium, such as, for example, cellular glass. - The longer the path that infrared radiation has to travel at the same material thickness right through the material, the greater the absorption of infrared radiation energy within the absorption band range of the material's substances. As a result, the absorption band of a material with often repeated deflection of the radiation against small particles, such as fibers, pigment particles and the like, is considerably more pronounced (deeper) than in a material which admittedly contains the same amount of substance but as in optical In this respect, the radiation nevertheless passes unimpeded, as, for example, in the case of cell glass.
- En mera exakt beskrivning av denna effekt torde knappast vara möj- lig på grund av de strålningsbrytande och/eller dispergerande partik- larnas komplicerade och mycket variabla form, exempelvis när det gäl- ler papper, formen hos de av vatten omgivna cellulosafibrerna.A more precise description of this effect is unlikely to be possible due to the complex and highly variable shape of the refractive and / or dispersing particles, for example in the case of paper, the shape of the cellulosic fibers surrounded by water.
Givetvis kan förfarandet enligt uppfinningen med fördel använ- das inte endast vid mätning av vatteninnehållet i papper utan helt allmänt vid alla mätningar på tunna materialfilmer resp tunna materi- _ -..-_......_...._...__...>._...M.__»...___.. _., _ , , 5 7906518-1 albanor, vid vilka innehållet av ett ämne i materialet skall mätas, vilket ämne är blandat med andra ämnen i materialet. varvid det ytter- ligare ämne som kan ge upphov till missvisande mätvärden har i likhet med ämnet som skall mätas ett utpräglat absorptionsband.Of course, the method according to the invention can be used to advantage not only in measuring the water content of paper but in general in all measurements on thin material films or thin material _ -..-_......_...._. ..__...> ._... M .__ »...___ .. _., _,, 5 7906518-1 albanas, in which the content of a substance in the material is to be measured, which substance is mixed with other substances in the material. whereby the additional substance that can give rise to misleading measured values, like the substance to be measured, has a pronounced absorption band.
~ I fråga om det ovan nämnda tvåstrålsmätförfarandet ställes mät- värdena vid mätvåglängd i relation till ett jämförelsevärde. Detta jämförelsevärde kan framgå ur en separat infraröd-strålningsmätning» även denna vid mätvåglängd, med materialet avlägsnat från mätspalten mellan stràlare och detektor - alltså utan material. Vid kontinuerli- ga mätförfaranden är det dock inte möjligt att avlägsna materialet som skall mätas från mätspalten. Därför bildar man jämförelsevärdet genom ett mätvärde som med användning av en i spektret närliggande jämförelsevåglängd, eftersom ett dylikt mätvärde i många fall (t ex mätning på oellglas) knappast avviker från det mätvärde som skulle ha erhållits när materialet avlägsnats från mätspalten.~ In the case of the above-mentioned two-beam measurement procedure, the measured values at measuring wavelength are set in relation to a comparison value. This comparative value can be seen from a separate infrared radiation measurement »also this at measuring wavelength, with the material removed from the measuring gap between radiator and detector - ie without material. In continuous measuring procedures, however, it is not possible to remove the material to be measured from the measuring gap. Therefore, the comparative value is formed by a measured value which, using a comparative wavelength close to the spectrum, since such a measured value in many cases (eg measurement on oil glass) hardly deviates from the measured value which would have been obtained when the material was removed from the measuring gap.
Med en problemlösning i enlighet med patentkravet 1 ställes de båda mätvåglängderna Ä-1 och Ä 3 likaså på förut kända grunder i re- lation till en jämförelsevåglängd Ä 2 som ligger i ett spektralt grannskap till de båda mätvåglängderna 7\1 och 7\3.With a problem solution according to claim 1, the two measuring wavelengths Ä-1 and Ä3 are also set on a previously known basis in relation to a comparative wavelength Ä 2 which is in a spectral proximity to the two measuring wavelengths 7 \ 1 and 7 \ 3.
Att använda föreliggande förfarande på sätt som anges i pa- tentkravet 1 leder dock vid mätning på material som utövar stark spridning på infraröd strålning till missvisande resultat. De genom dispersion förorsakade strålningsförlusterna varierar som känt är med fjärdepotensen av våglängden. Spektrogram av dylik infraröd strålning hos dispergerande material är därför allt efter strålningens disper- sionsintensitet mer eller mindre starkt inklinerade gentemot ett spektrogram för ett material av samma kemiska och kvantitetsmässiga ämnessammansättning, men likväl ett material som optiskt praktiskt ta- get inte påverkar strålningen, såsom oellglas. Att använda det vid jämförelsevåglängden erhållna mätvärdet som konstant referensvärde resp för att bilda en av våglängden beroende baslinje för mätningarna vid mätvåglängden måste i sådana fall leda till missvisande mätresul- tat.However, using the present method in the manner set out in claim 1 leads to misleading results when measuring materials that exert a strong scattering of infrared radiation. The radiation losses caused by dispersion vary, as is known, with the fourth power of the wavelength. Spectrograms of such infrared radiation in dispersing materials are therefore, depending on the dispersion intensity of the radiation, more or less strongly inclined towards a spectrogram for a material of the same chemical and quantitative composition of matter, but nevertheless a material that optically practically does not affect radiation, such as glass. . Using the measured value obtained at the comparison wavelength as a constant reference value or to form a baseline dependent on the wavelength for the measurements at the measuring wavelength must in such cases lead to misleading measurement results.
För att man skall ernå tillfredsställande mätresultat vid mät- ning på material som dispergerar infraröd strålning har förfarandet enligt patentkravet 1 vidareutvecklats såsom anges i patentkravet 2.In order to obtain satisfactory measurement results when measuring on materials which disperse infrared radiation, the method according to claim 1 has been further developed as stated in claim 2.
Med användning av problemlösningen enligt patentkravet 2 be- räknas för mätvåglängderna Ä 1 och )\3 anpassade referensvärden.Using the problem solution according to claim 2, adapted reference values are calculated for the measuring wavelengths Ä 1 and) \ 3.
Beräkningen av dessa referensvärden sker mot bakgrund av en extrapo- POOR QUAflj 7906518-1 lering av att mätvåglängderna 7\1 och Ä 3 närliggande» jämförelse- våglängderna 7\ 2 och. Ä 4 omfattande omrâde av funktionen I = f ()Q inom vàglängdernas Ä 1 och. 7\3 område. Dessa referensvärden före- ställer sålunda inte några mätvärden utan tjänar till att exakt ange djupet på de ifrågavarande absorptionsbanden av material som innehål- ler ämnen med dispergerande egenskaper.The calculation of these reference values takes place against the background of an extrapolation that the measurement wavelengths 7 \ 1 and Ä 3 are adjacent »the comparison wavelengths 7 \ 2 and. Ä 4 comprehensive range of the function I = f () Q within the wavelengths Ä 1 and. 7 \ 3 area. These reference values thus do not represent any measured values but serve to indicate exactly the depth of the absorption bands in question of materials which contain substances with dispersing properties.
Med hjälp av förfarandet enligt patentkraven 1 och 2 möjliggö- res en hittills ouppnådd noggrannhet i mätningen av ämnesandelarna i en materialhana eller materialfilm, och framför allt en mätning som är oberoende av fysikaliska eller strukturella variationer hos ämnet i materialet.By means of the method according to claims 1 and 2, a hitherto unattainable accuracy in the measurement of the substance parts in a material tap or material film is made possible, and above all a measurement which is independent of physical or structural variations of the substance in the material.
Av ritningen, fig 1 - 9, förtydligas förfarandet enligt uppfin- ningen ytterligare. Fig 1 visar i schematisk framställning en för ge- nomförande av förfarandet möjlig mätanordning, fig 2 visar ett dia- gram med strålningsimpulser såsom dessa konsekutivt mottages av mät- anordningen enligt fig 1, fig 3 visar ett diagram (spektrogram) i vil- ket idealiserat för ett visst material den av en detektor avgivna mät- signalen I är angiven i beroende av våglängden, fig 4 visar diagram- met enligt fig 3 tillsammans med ytterligare kurvförlopp för ytterli- gare material i större skala, fig 5 - 7 visar, grovt sohematiserat, det infraröda strålningsförloppet i tre separata, till spektrogram- men enligt fig 4 anpassade material. Fig 8 visar, grovt schematiserat, det infraröda strålningsförloppet i ett ytterligare material och fig 9 visar spektrogram för materialen enligt fig 5, 6 och 8. ~ Fig 1 visar en sändare 1 för infraröd strålning framför vars strålningsutsläpp 2 ett filterhjul 3 roterar på förut känt sätt. I filterhjulet 3 är filtren 4, 5, 6 och 7 fördelat anordnade kring fil- terhjulets 3 omkrets. I sändarens 1 strålningsriktning är på visst avstånd från sändaren en detektor 8 anordnad. Detektorn 8 omvandlar den från sändaren 1 erhållna strålningen (strålningsimpulser) till e- lektriska mätsignaler I. Mellan filterhjulet 3 och detektorn 8 befin- ner sig ett förhållandevis tunt filmartat_resp banformigt material 9.From the drawing, Figs. 1 - 9, the method according to the invention is further clarified. Fig. 1 shows in schematic representation a measuring device possible for carrying out the method, Fig. 2 shows a diagram with radiation pulses as these are consecutively received by the measuring device according to Fig. 1, Fig. 3 shows a diagram (spectrogram) in which idealized for a certain material the measuring signal I emitted by a detector is indicated depending on the wavelength, Fig. 4 shows the diagram according to Fig. 3 together with further curves for further material on a larger scale, Figs. , the infrared radiation sequence in three separate materials adapted to the spectrograms according to Fig. 4. Fig. 8 shows, roughly schematic, the infrared radiation course in a further material and Fig. 9 shows spectrograms for the materials according to Figs. 5, 6 and 8. Fig. 1 shows a transmitter 1 for infrared radiation in front of whose radiation emission 2 a filter wheel 3 rotates on a previously known way. In the filter wheel 3, the filters 4, 5, 6 and 7 are arranged distributed around the circumference of the filter wheel 3. In the radiation direction of the transmitter 1, a detector 8 is arranged at a certain distance from the transmitter. The detector 8 converts the radiation (radiation pulses) obtained from the transmitter 1 into electrical measuring signals I. Between the filter wheel 3 and the detector 8 there is a relatively thin film-like response web-shaped material 9.
Strålningsimpulserna 11 är i motsvarighet till filterhjulets 3 rota- tion anpassade till olika våglängder i motsvarighet till de på va- randra följande filtren 4 till 7.The radiation pulses 11 are corresponding to different wavelengths corresponding to the successive filters 4 to 7 corresponding to the rotation of the filter wheel 3.
Efter påverkan från materialet 9 när mer eller mindre försvaga- de strålningsimpulser 12 detektorn 8. De av detektorn 8 mottagna, till den använda våglängden anpassade strålningsimpulserna 12 omfor- mas till elektriska mätsignaler I (se även fig 2) och sänds för vida- 7 7906518-1 re bearbetning till ett icke visat, i sig förut känt elektriskt ut- värderingsorgan. De av detektorn 8 avgivna mätsignelerna I kan därvid ha t ex samma form och storlek som de i diagrammet enligt fig 2 fram- ställda mätsignalerna 14, 15» 16 eller 17.After the influence of the material 9, more or less attenuated radiation pulses 12 reach the detector 8. The radiation pulses 12 received by the detector 8, adapted to the wavelength used, are converted into electrical measuring signals I (see also Fig. 2) and transmitted for a further 7 7906518 -1 re machining to an electrical evaluation means not shown, known per se. The measuring signals I emitted by the detector 8 can then have, for example, the same shape and size as the measuring signals 14, 15, 16 or 17 produced in the diagram according to Fig. 2.
' Fig 3 visar ett diagram (spektrogram), i vilket för ett materi- al A den av detektorn 8 avgivna mätsignalen I är framställd i dimen- sionen [Ä] i beroende av våglängden i den infraröda strålningsdimen- sionen4[;¶]. Materialet A motsvarar i fråga om påverkan på den infra- röda strålningen det förut kända cellglaset och påverkar infraröd strålning så som fig 5 grovt schematiserat visar. Därpå varken av- länkas eller dispergeras i praktiken infraröd-strålningen som tränger igenom materialet A på vägen genom detta material till detektorn 8.Fig. 3 shows a diagram (spectrogram), in which for a material A the measuring signal I emitted by the detector 8 is produced in dimension [Ä] depending on the wavelength of the infrared radiation dimension4 [; ¶]. In terms of the effect on the infrared radiation, the material A corresponds to the previously known cell glass and affects the infrared radiation as roughly schematically shown in Fig. 5. Thereafter, the infrared radiation which penetrates the material A on its way through this material to the detector 8 is neither deflected nor dispersed in practice.
Framställningen av mätsignalens I beroende av våglängden ÄN i fig 3 är idealiserad. I verkligheten visar spektrogrammen av de flesta ma- terial inga sådana utsträckta raklinjiga områden som kurvan enligt fig 3, utan dessa raklinjigt framställda områden har i realiteten mestadels mer eller mindre starkt krökt kurvform. Genom att välja en lämplig skala, t ex en sådan skala i vilken på abskissan inte våg- längden l ar appliceras utan linjär h" , erhaller men llkval l tillfredsställande approximation ungefär raklinjighet på de angivna områdena av dylika spektrogram. e Det framgår av fig 3 att förutom en väsentligen raklinjig och ungefär horisontal del av det visade kurvförloppet finns det områden med förhållandevis djupa inskärningar. Dessa områden motsvarar olika absorptionsband av materialet A. Vid våglängden. Ä = 2,92 F' besitter fritt vatten så kallad valenssvängning. Vidare besitter fritt vatten vid våglängden Ä = 1,94 ß- en kombinationssvängning. Det av denna kombinationssvängning resulterande absorptionsbandet används för mät- ning av vatteninnehållet i materialet A, nämligen medelst en hitin- tills - såsom är i sig allmänt känt - på basis av ett tvåstrålsmät- förfarande med empiriskt fastställd korrigering av den genom ytvikt och struktur hos det aktuella materialet åstadkommen justering av de erhållna mätsignalerna.The production of the measurement signal I depending on the wavelength THAN in Fig. 3 is idealized. In reality, the spectrograms of most materials do not show such elongated rectilinear areas as the curve according to Fig. 3, but these rectilinearly produced areas have in reality mostly more or less strongly curved curve shape. By selecting a suitable scale, for example such a scale in which on the abscissa the wavelength l is not applied but linear h ", however, in a satisfactory approximation, approximately straightness is obtained in the specified areas of such spectrograms. E It appears from Fig. 3 that in addition to a substantially straight and approximately horizontal part of the curve shown, there are areas with relatively deep incisions.These areas correspond to different absorption bands of the material A. At the wavelength Ä = 2.92 F 'possesses free water so-called valence oscillation. The absorption band resulting from this combination oscillation is used to measure the water content of the material A, namely by means of a hitherto - as is generally known per se - on the basis of a two-beam measurement. method with empirically determined correction of the adjustment by the basis weight and structure of the material in question of the e the measured signals.
Spektrogrammet enligt fig 3 visar vidare ett ytterligare ab- sorptionsband som ligger vid en våglängd av Ä = 2,10 fß och som är samordnat med cellulosan i materialet A.The spectral program according to Fig. 3 further shows an additional absorption band which lies at a wavelength of Ä = 2.10 fß and which is coordinated with the cellulose in the material A.
Fig 4 visar ett spektrogram, i vilket spektrogrammet enligt fíg 3 är i det streokprickat skisserade omrâdet återgivet i större skala. Vidare visar fig 4 spektrografiska kurvförlopp för ytterligare 'iíoon QUALH", 7906518-1 g material B och CW medan materialet B påverkar infraröd strålning ung- efär som i fig 6 grovt sohematiserat återges, påverkar materialet C infraröd strålning ungefär i motsvarighet till framställningen i fig 7; - Jämfört med den infraröda strâlningens i fig 5 framställda strål- ningsförlopp tilltar längden på den väg som den infraröda strålningen mäste tillryggalägga genom materialet fram till detektorn 8 avsevärt vid materialen B och C, trots att det i fråga om materialen B och C rör sig om sådana som beträffande viktandelarna vatten och cellulosa per ytenhet (ytvikt) överensstämmer med materialet A.Fig. 4 shows a spectrogram, in which the spectrogram according to Fig. 3 is in the stripe-dotted outlined area represented on a larger scale. Furthermore, Fig. 4 shows spectrographic curves for further "ION QUALH", 7906518-1 g material B and CW, while material B affects infrared radiation to a degree roughly sohematised in Fig. 6, material C affects infrared radiation approximately corresponding to the representation in Figs. Compared with the radiation course of the infrared radiation shown in Fig. 5, the length of the path which the infrared radiation has to travel through the material up to the detector 8 increases considerably with materials B and C, despite the fact that in the case of materials B and C those which, in terms of parts by weight of water and cellulose per unit area (basis weight), correspond to material A.
Av spektrogrammen i fig 4 kan utläsas att absorptionsbandens djup vid våglängden }\ 1 och Ä 3 för materialen A, B och C är mycket varierande och är desto mera utpräglade ju längre väg den infraröda strålningen har att passera när den tränger igenom materialen A, B och C för att nå fram till detektorn 8. I motsvarande grad varierar också mätsignalerna I Å 1 och I Ä 3 vid mätvåglängderna ,Ä 1 och )l3.From the spectrograms in Fig. 4 it can be seen that the depth of the absorption bands at the wavelength λ \ 1 and 3 3 for the materials A, B and C is very variable and is all the more pronounced the farther the infrared radiation has to pass when it penetrates the materials A, B and C to reach the detector 8. Correspondingly, the measurement signals I Å 1 and I Ä 3 also vary at the measurement wavelengths, Ä 1 and) l3.
Då emellertid mätsignalerna I Ä 2 vid jämförelsevâglängden ,Ä2 för de tre nämnda materialen A, B och 0 praktiskt taget knappast ändrar sig (till lättare förståelse härav har de raklinjiga kurvområdena ri- tats med större inbördes avstånd än det verkliga), måste sålunda en mätning av vatteninnehållet i materialen A, B och C på basis av den förut kända tvåstrålsmätningen leda till olika mätresultat trots sam- ma vatteninnehåll i materialen ifråga. Detta kommer att än klarare framgå av efterföljande förtydligande.However, since the measurement signals I Ä 2 at the comparison wavelength, Ä2 for the three mentioned materials A, B and 0 practically do not change (for easier understanding of this, the rectilinear curve areas have been drawn with greater mutual distance than the actual one), a measurement must thus be made. of the water content in materials 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 materials in question. This will become even clearer from the subsequent clarification.
Vid bestämning av vatteninnehållet i papper ävensom exempelvis vid bestämning av ett visst fyllmedel eller tillsats i en plastfolie med ett eget absorptionsband i det infraröda strålningsområdet utgår man i princip från följande matematiska samhandß 'i šo = e"aM (1) I denna ekvation 1 betyder "I" styrkan på den av detektorn 8 avgivna mätsignalen i exempelvis dimensionen Zlilefter påverkan av den använda infraröda strålningen med mätvåglängd (sålunda inom ett absorptionsbandområde) genom det ämne i materialet som skall mätas.When determining the water content of paper as well as, for example, when determining a certain filler or additive in a plastic film with its own absorption band in the infrared radiation range, the following mathematical correlation is in principle assumed in šo = e "aM (1) In this equation 1 means "I" the strength of the measurement signal emitted by the detector 8 in, for example, the dimension Zlile after the influence of the infrared radiation used with measuring wavelength (thus within an absorption band range) by the substance in the material to be measured.
"Io" betyder den av detektorn 8 avgivna mätsignalen i samma dimen- sion vid M = 0; "a" betyder ahsorptionskoefficienten hos materialets ifrågavarande ämne vid den för den ultraröda strålningen valda mätvåg- längden och "K" betyder ytvikten hos ämnet i materialet."Io" means the measurement signal emitted by the detector 8 in the same dimension at M = 0; "a" means the absorption coefficient of the substance in question at the measured wavelength selected for the ultra-red radiation and "K" means the basis weight of the substance in the material.
Eftersom vid mätning av vatteninnehållet i papper i motsvarig- het till spektrogrammen enligt fig 3 och fig 4 infraröd strålning med 7906518-1 (mät-)våglängden AÄ 1 används, nedan för att bilda ett jämförelsevär- de hos i mätspalten befintligt material den där angivna (åömförelse-) våglängden )\ 2 används, fullständigas nedan ekvation 1 genom att mot- svarande index för ifrågavarande våglängder införas. så att ekvatio- nen kommer att lydai š-š-z-l = e-am (2) I ovanstående ekvation 2 motsvarar mätsignalen I 7\ 2, som vid jämförelsevåglängden Ä 2 mottages av detektorn 8, i praktiken den i ekvation 1 angivna mätsignalen lo. Vidare är att märka att absorptions- koeffioienten "a" givetvis är koordinerad med mätvâglängden )\1. Vid en annan ävenledes möjlig mätning med-användning av en annan lämplig mätvâglängd skulle en annan absorptionskoeificient, nämligen en som är koordinerad med denna andra mätvâglängd, behöva läggas till grund för ekvation 1 resp 2.Since in measuring the water content of paper in accordance with the spectrograms according to Fig. 3 and Fig. 4, infrared radiation with 7906518-1 (measuring) wavelength AÄ 1 is used, below to form a comparative value of material present in the measuring gap. (transfer) wavelength) \ 2 is used, below equation 1 is completed by entering the corresponding index for the wavelengths in question. so that the equation will read š-š-zl = e-am (2) In the above equation 2 the measuring signal I 7 \ 2, which at the comparison wavelength Ä 2 is received by the detector 8, in practice corresponds to the measuring signal lo in equation 1. . Furthermore, it should be noted that the absorption coefficient "a" is of course coordinated with the measurement wavelength) \ 1. In another also possible measurement using a different suitable measuring wavelength, another absorption coefficient, namely one which is coordinated with this second measuring wavelength, would have to be used as a basis for equations 1 and 2, respectively.
Efter omvandling av ekvationen 2 erhålles för ytvikten hos det ifrågavarande ämnet i materialet som skall mätas följande matematiska relation: :vïïfllnï 1 I; '- 2 a När det fysikaliska uttrycket för den "naturliga" extinktionen E: E = -ln %O resp E = -ln I )*1 (4) ïïz införas, lyder ekvationen 3 sålunda som följer: H = E W g: (s) “W l ovanstående ekvation 5 betecknar En den naturliga extinktio- nen hos vattnets ifrågavarande absorptionsband, MW är vattnets (vat- teninnehållets) ytvikt och aw är absorptionskoefficienten för vatten. ïedan i fallet material A ett riktigt mätresultat kan erhållas på grundval av ekvationen 3 resp 5, motsvarar mätresultatet i fallen material B och material C likväl inte de faktiska värdena. Medan näm- ligen mätresultatet HW för materialet A (cellglas) överensstämmer med ett i laboratoriet gravimetriskt framtaget mätresultat och sålunda kan betraktas som exakt, kommer mätresultaten MW för materialen B och C att ligga mer eller mindre högt ovanför mätresultatet för materia- let A ehuru i själva verket i alla tre fallen lika mängd vatten var soon omm; 7906518-1 10 förhanden. Detta framgår utan vidare helt tydligt av spektrogrammen för materialen A, B och G i fig 4.After conversion of equation 2, for the basis weight of the substance in question in the material to be measured, the following mathematical relation is obtained:: vïï fl lnï 1 I; '- 2 a When the physical expression of the "natural" extinction E: E = -ln% O or E = -ln I) * 1 (4) ïïz is introduced, equation 3 reads as follows: H = EW g: ( s) “W l the above equation 5 denotes A the natural extinction of the absorption band of the water in question, MW is the basis weight of the water (water content) and aw is the absorption coefficient of water. since in the case of material A a true measurement result can be obtained on the basis of equations 3 and 5, respectively, the measurement result in the cases of material B and material C nevertheless does not correspond to the actual values. Namely, while the measurement result HW for the material A (cell glass) corresponds to a measurement result produced in the laboratory gravimetrically and can thus be regarded as accurate, the measurement result MW for the materials B and C will be more or less high above the measurement result for the material A although in fact in all three cases equal amount of water was soon omm; 7906518-1 10 in advance. This is quite clear from the spectrograms for materials A, B and G in Fig. 4.
Med ändring av ekvation 5 gäller följande formel för material av typen B, C och liknande! r11 = E1 'W W (6) ,aW I ovanstående formel 6 betyder MW1 mätresultatet - som är fel- aktigt - för vatteninnehâllet (vattnets ytvikt), E1w betecknar den ge- nom ämnets i materialet fysikaliska eller strukturella säregenheter höjda extinktionen och aw absorptionskoefficienten för vatten.By changing equation 5, the following formula applies to materials of type B, C and the like! r11 = E1 'WW (6), aW In the above formula 6, MW1 means the measurement result - which is incorrect - for the water content (water basis weight), E1w denotes the extinction and aw absorption coefficient increased by the physical or structural peculiarities of the substance in the material. water.
De nämnda felaktiga mätresultaten MW1 för vatteninnehållet i materialen B, C och liknande material~beror på att mätsignalen I ?\1 ändras vid mätvåglängden Ä n. Denna ändring är en följd av de gente- mot materialet A enligt fig 5 ändrade betingelserna för den infraröda strålningens passage in i resp genom material av typen B och C.The mentioned incorrect measurement results MW1 for the water content of the materials B, C and similar materials ~ are due to the measurement signal I? \ 1 changing at the measuring wavelength Ä n. This change is a consequence of the conditions for the infrared changed towards the material A according to Fig. 5. the passage of radiation into or through materials of type B and C, respectively.
Genom experiment har man funnit att den ändrade naturliga ex- tinktionen E inte endast hänför sig till absorptionsbandet för vatten utan gäller jämväl, och detta proportionellt, för absorptionsbanden för oellulosa som i resp fall finns i materialen B, C och liknande.Through experiments it has been found that the altered natural extinction E does not only relate to the absorption band for water but also applies, and this proportionally, to the absorption bands for oellulose which in each case are found in materials B, C and the like.
Inriktad på mätning och kalkyl av cellulosahalten i ifrågava- rande material (cellulosavikten) får ekvation 5 resp ekvation 6, se- dan motsvarande index införts, följande lydelse: Me=& (H aC resp 1_ 1 Mc _ ni (8) aC varvid Le betyder den riktiga och MC1 den felaktiga ytvikten hos ma- terialets i respektive fall fastställda cellulosahalt, EC betecknar den normala och E01 den genom en speciell fysikalisk eller strukturell uppbyggnad hos materialet ändrade naturliga extinktionen, och ac be- tecknar absorptionskoeffioienten hos cellulosa vid den använda mät- våglängden Ä 3 .Focused on measuring and calculating the cellulose content in the material in question (cellulose weight), equation 5 and equation 6, respectively, after the corresponding index has been introduced, have the following wording: Me = & (H aC resp 1_ 1 Mc _ ni (8) aC where Le the correct and MC1 means the incorrect basis weight of the cellulose content of the material determined in each case, EC denotes the normal and E01 the natural extinction changed by a special physical or structural structure of the material, and ac denotes the absorption coefficient of cellulose in the measure used - wavelength Ä 3.
På grund av den angivna proportionaliteten mellan variationer- na i mätresultaten MW resp MW1 hos vatten och Mc resp M¿1 hos cellu- losa gäller följande ekvation: ÉEI = E21 (9) Ew E 0 11 7906518-1 Hyfsning av ovan angivna ekvation 9 ger följande formel: a = E Ew1 (10) W (IE-T C Genom suhstitution med ekvationerna 5 och 7 erhåller man av ovanstående ekvation 10 följande sambandi nllw 3:- Åu 0 C 0 W I stället för ovanstående formel 11 kan man även skriva följan- de: -ln I7\1 :J H H _ s e A3 O e IH >1 I\) “” 12 aw ïšïšïïí <,J 7\2 Medan i ovanstående ekvation 11 extinktionerna EW1 och E81 är förut kända på grund av de erhållna mätsignalerna I Ä 1, I )\3 och I Ä 2, och då därjämte absorptionskoefficienten aw för vatten och ac för cellulosa är förut kända, är cellulosans ytvikt Mc till en början okänd. Cellulosans ytvikt Mc bestämmas - såsom inledningsvis redan an- givits - med hjälp av en separat utförd mätning, särskilt med hjälp av en i och för sig förut känd /3 -strålningsmätning. - I en dylik /3 -strålningsmätning ingår förutom cellulosans ytvikt visserligen även innehållet av vatten i det aktuella materialet, men på grund av vattnets procentuellt ringa andel av materialets totala ytvikt kan det härigenom framkomna felet likväl försummas. Med användning av ma- tematisk iteration, särskilt med hjälp av dator, kan detta i sig re- dan obetydliga fel göras hur litet som helst, praktiskt taget till nollvärde. I övrigt påverkas denna mätning inte av speciella egenar- ter i det aktuella materialets fysikaliska eller strukturella uppbygg- EJ nad.Due to the stated proportionality between the variations in the measurement results MW and MW1 in water and Mc and M¿1 in cellulose, the following equation applies: ÉEI = E21 (9) Ew E 0 11 7906518-1 Decoration of the above equation 9 gives the following formula: a = E Ew1 (10) W (IE-T C By substitution with equations 5 and 7 one obtains from the above equation 10 the following relation nllw 3: - Åu 0 C 0 WI instead of the above formula 11 one can also write the following: -ln I7 \ 1: JHH _ see A3 O e IH> 1 I \) “” 12 aw ïšïšïïí <, J 7 \ 2 While in the above equation 11 the extinctions EW1 and E81 are previously known due to the obtained the measurement signals I Ä 1, I) \ 3 and I Ä 2, and in addition the absorption coefficient aw for water and ac for cellulose are previously known, the basis weight Mc of the cellulose is initially unknown. The basis weight Mc of the cellulose is determined - as initially stated already - by means of a separately performed measurement, in particular by means of a per se known β-radiation measurement. In such a β-radiation measurement, in addition to the basis weight of the cellulose, the content of water in the material in question is admittedly included, but due to the water's small percentage of the total basis weight of the material, the resulting error can still be neglected. With the use of mathematical iteration, especially with the help of a computer, this in itself insignificant error can be made no matter how small, practically to zero value. In other respects, this measurement is not affected by special peculiarities in the physical or structural structure of the material in question.
Den med ekvationen 11 framräknade ytvikten på vattnet i ett material som skall mätas är sålunda oberoende av det aktuella materi- alets strukturella uppbyggnad, resp ändringar i detta, ooh är även o- beroende av materialets ytvikt, resp av dess ytviktsvariationer. Den framråknade vattenytvikten svarar följaktligen mot vattnets faktiska ytvikt .The basis weight of the water calculated in Equation 11 in a material to be measured is thus independent of the structural structure of the material in question, or changes in it, and is also independent of the basis weight of the material, or of its basis weight variations. The projected water basis weight therefore corresponds to the actual basis weight of the water.
På grundval av ovanstående ekvation 11 är det nu också möjligt POOR QUALITÜ 7906M84 12 att beräkna den faktiska vattenhalten i material B, C eller liknande material, sedan man utfört infraröd-strålningsmätning även på materi- al sådana som materialen B, C och liknande inom området för absorp- tionsbanden för vatten ( 7\1) och för cellulosa ( 7\3), ävensom vid en relationsvåglängd ( 7\2) på basis av de i varje särskilt fall er- hållna mätsignalerna I Ä 1, I 7\3 eller I Ä 2.On the basis of the above equation 11, it is now also possible POOR QUALITÜ 7906M84 12 to calculate the actual water content of material B, C or similar materials, since infrared radiation measurement has also been performed on materials such as materials B, C and the like in the field. for the absorption bands for water (7 \ 1) and for cellulose (7 \ 3), even at a relational wavelength (7 \ 2) on the basis of the measurement signals I Ä 1, I 7 \ 3 obtained in each particular case or I Ä 2.
Fibrer, fyllmaterialpigment och dylikt som finns i det för mät- ning avsedda materialet medför förutom en större eller mindre förläng- ning av strålningens väg genom materialet också en mer eller mindre stark spridning av den för mätningarna använda infraröda strålningen.Fibers, filler pigments and the like contained in the material intended for measurement entail, in addition to a greater or lesser extension of the path of the radiation through the material, also a more or less strong scattering of the infrared radiation used for the measurements.
De därav resulterande strâlningsförlusterna skaper ytterligare pro- blem vid mätningen. _ Pig 8 visar grovt schematiserat den infraröda strålningens förlopp i ett material D. Strâlningsförloppet genom materialet D till detektorn 8 motsvarar ungefär strålningsförloppet genom materialet C enligt fig 7. Dessutom inträder i materialet D en förhållandevis stark spridning av den infraröda strålningen mot fibrer, fyllmaterial- pigment och dylikt, med åtföljande strålningsförluster genom disper- sion.The resulting radiation losses create further problems in the measurement. Fig. 8 shows roughly diagrammatically the course of the infrared radiation in a material D. The course of the radiation through the material D to the detector 8 corresponds approximately to the course of the radiation through the material C according to Fig. 7. In addition, a relatively strong scattering of the infrared radiation against fibers pigments and the like, with concomitant radiation losses due to dispersion.
Fig 9 visar förutom ett spektrogram för materialet A enligt fig 5 även ett spektrogram för materialet D enligt fig 8. Man ser härav att det i spektrogrammen såsom raklinjigt framställda spektro- gramomrâdet intill absorptionsbanden vid )\1 och ?\3 för de ur kemisk och kvantitetsmässig synpunkt lika materialen A och D är i fallet D nedåtböjt i relation till motsvarande omrâde för materialet A. Böj- ningen hos detta spektrogramområde för materialet D härrör av de ovan beskrivna förlusterna hos infraröd strålning genom dispersion i mate- rialet D (se fig 8) och liknande material. Dessa strålningsförluster är som nämnts proportionella mot vâglängdens fjärde potens.Fig. 9 shows, in addition to a spectrogram for the material A according to Fig. 5, also a spectrogram for the material D according to Fig. 8. It can be seen from this that in the spectrograms as a rectilinearly presented spectrogram area next to the absorption bands at quantitative point of view equal to materials A and D is in case D bent downwards in relation to the corresponding area of material A. The bending of this spectrogram area of material D is due to the above-described losses of infrared radiation by dispersion in material D (see Fig. 8 ) and similar materials. As mentioned, these radiation losses are proportional to the fourth power of the wavelength.
Av spektrogrammet för materialet D i fig 8 framgår det utan vidare att beräkningen av den faktiska ytvikten M hos vattnet (vatten- innehållet) i materialet D på grundval av ekvation 11 med de vid mät- ningen erhâllna mätsignalerna I 7\1» I 7\3 och I4Ä 2 måste leda till felaktiga resultat. Detta förorsakas av att till följd av på vågläng- den beroende strålningsförluster genom dispersion mätsignalen I D.2 vid jämförelsevåglängd inte mera kan likställas med den inledningsvis omnämnda mätsignalen lo. Detta betyder att den vid jämförelsevågläng- den 7\ 2 erhållna mätsignalen IAÃ 2 inte mera kan användas till att förmedla absorptionsbandens djup vid våglängden 7\1 resp våglängden 13 7906518-1 ;\ . Uttrycken 3 I 7\ I 7\ -ln 1 och -ln 3 I7\2 7\2 motsvarar sålunda inte mera den faktiska extinktionen Ew resp EW1 och EC resp E01.From the spectrogram of the material D in Fig. 8 it appears without further ado that the calculation of the actual basis weight M of the water (water content) in the material D on the basis of Equation 11 with the measurement signals obtained during the measurement I 7 \ 1 »I 7 \ 3 and I4Ä 2 must lead to incorrect results. This is caused by the fact that due to radiation losses due to wavelength due to dispersion the measuring signal I D.2 at comparative wavelength can no longer be equated with the measurement signal lo mentioned in the introduction. This means that the measuring signal IAÃ 2 obtained at the comparative wavelength 7 \ 2 can no longer be used to convey the depth of the absorption bands at the wavelength 7 \ 1 and the wavelength 13 7906518-1; The expressions 3 I 7 \ I 7 \ -ln 1 and -ln 3 I7 \ 2 7 \ 2 thus no longer correspond to the actual extinction Ew and EW1 and EC and E01, respectively.
För att lösa det ovan angivna problemet vid bestämning av de faktiska värdena för vattenhalten hos materialet med starkt disperge- rande egenaxaper hos ämnena i det aktuella materialet uträknas under användning av infraröd strålning med en extra jämförelsevàglängd re- ferensvärden som är anpassade till mätvåglängderna 7\1 och 7\ 3 vil- ka tjänar till att bestämma absorptionsbandens faktiska djup vid mät- våglängderna Ä 1 och Ä 3.To solve the above problem when determining the actual values for the water content of the material with highly dispersing intrinsic axes of the substances in the material in question, using infrared radiation with an additional comparison wavelength, reference values are adapted which are adapted to the measurement wavelengths 7 \ 1. and 7 \ 3 which serve to determine the actual depth of the absorption bands at the measuring wavelengths Ä 1 and Ä 3.
Vid mätning på dispergerande material, som t ex materialet D enligt fig 8, introducerar man förutom den nämnda jämförelsevågläng- den 'Ä 2 en extra jämförelsevåglängd 'Ä 4. Denna extra jämförelsevåg- längd Ä 4 ligger i likhet med jämförelsevåglängden Ä 2 inom det rak- linjigt återgivna spektrogramområdet som ligger nära absorptionsban- den vid Ä 1 och Ä 3; jämför med fig 9.When measuring dispersing material, such as the material D according to Fig. 8, in addition to the mentioned comparison wavelength 'Ä 2, an extra comparison wavelength' Ä 4 is introduced. This extra comparison wavelength Ä 4 is, like the comparison wavelength Ä 2, within the straight line. - linearly represented spectrogram area close to the absorption band at Ä 1 and Ä 3; compare with Fig. 9.
Vid den extra jämförelsevåglängden Ä 4 erhålles en mätsignal Ä 4. Med hjälp av mätsignalerna I 7\2 och I )\4 vid jämförelsevåg- längderna Ä 2 och 7\¿ kan man beräkna referensvärdena Io )\1 och Io 7\3, vilka är anpassade till absorptionsbanden vid mätvâglängderna Ä 1 resp ?\3 för materialet D och som ligger på en som referenslinje godtagbar baslinje, varvid den genom dispersion av strålningen föror- sakade nedböjningen är medtagen. Beräkningen av dessa referensvärden Io 7\1 och lo 7\3 sker approximativt enligt följande ekvation: H 10%, :cA2+x1(I>\2-I7\4) (13) I07\3~I;\2+x2(17\2-I7\4) (14) Storheterna X1 och X2 i ekvationerna 13 och 14 kan uträknas som följer: 7\ -?\ Än -Än X1= Ä;_7\: e11erx1= Ä_--7\-ní_ n; (15) POOR QUALITY 79065134 14 nä - i An - Än; X2 = Ä2_ eller X2 = Än:_ Äng (15) Eftersom baslinjens förlopp är beroende av den valda skalan och sällan är helt rak blir de sålunda beräknade referensvärdena en- dast approximativa. Genom att införa vissa matematiska korrigeringar kan ett ytterligare närmande till det i varje särskilt fall riktiga referensvärdet ernås.At the extra comparison wavelength Ä 4 a measurement signal Ä 4 is obtained. Using the measurement signals I 7 \ 2 and I) \ 4 at the comparison wavelengths Ä 2 and 7 \ ¿one can calculate the reference values Io) \ 1 and Io 7 \ 3, which are adapted to the absorption bands at the measuring wavelengths Ä 1 and? 3, respectively, of the material D and which lie on a base line acceptable as a reference line, the deflection caused by dispersion of the radiation being included. The calculation of these reference values Io 7 \ 1 and lo 7 \ 3 takes place approximately according to the following equation: H 10%,: cA2 + x1 (I> \ 2-I7 \ 4) (13) I07 \ 3 ~ I; \ 2 + x2 (17 \ 2-I7 \ 4) (14) The quantities X1 and X2 in equations 13 and 14 can be calculated as follows: 7 \ -? \ Än -Än X1 = Ä; _7 \: e11erx1 = Ä _-- 7 \ -ní_ n; (15) POOR QUALITY 79065134 14 nä - i An - Än; X2 = Ä2_ or X2 = Än: _ Äng (15) Since the course of the baseline depends on the selected scale and is seldom completely straight, the reference values thus calculated are only approximate. By introducing certain mathematical corrections, a further approximation to the correct reference value in each particular case can be achieved.
För bestämning av vattnets ytvikt (vattenhalten) 1 ett materi- al med avsevärd dispersion av strålningen, såsom i materialet D, får sålunda den med ekvationerna 13 till 16 korrigerade ekvationen 12 följande lydelsei :yw izw=4n ï°7\1 . f; . n -ln I 7\3 aw Io)\3 Uttrycken -inš-OÃ-l och -lnï 7\3 7\1 Io7\3 motsvarar praktiskt taget den faktiska extinktionen EW1 resp E01 vid den ifrågavarande strålningsvåglängden.Thus, in order to determine the basis weight (water content) of water 1 of a material with considerable dispersion of the radiation, as in material D, the equation 12 corrected by equations 13 to 16 is given the following wording: yw izw = 4n ï ° 7 \ 1. f; . n -ln I 7 \ 3 aw Io) \ 3 The terms -inš-OÃ-l and -lnï 7 \ 3 7 \ 1 Io7 \ 3 practically correspond to the actual extinction EW1 and E01 at the radiation wavelength in question.
En mätning och beräkning av vattenhalten i papper eller av proportionen fyllmedel med ett absorptionsband i en plastfolie eller av ett liknande mätproblem kan på basis av den ovan angivna ekvatio- nen 17 lösas med en hittills oupnâdd noggrannhet, varvid samtliga de vid mätningen hittills uppträdande svårigheterna elimineras, eller åtminstone höggradigt reduceras, vilka svårigheter härrör från det i- frågavarande materialets ytvikt resp ytviktsändringar, av materialets struktur resp strukturvariationer och av hur materialet förhåller sig i dispersionshänseende. ^A measurement and calculation of the water content in paper or of the proportion of filler with an absorption band in a plastic foil or of a similar measuring problem can be solved on the basis of the above equation 17 with an hitherto unattainable accuracy, eliminating all the difficulties encountered in measuring , or at least greatly reduced, which difficulties arise from the basis weight or changes in basis weight of the material in question, from the structure or structural variations of the material and from how the material behaves in terms of dispersion. ^
Claims (3)
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 (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE7906518L SE7906518L (en) | 1980-09-20 |
SE441217B true SE441217B (en) | 1985-09-16 |
Family
ID=6065761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE7906518A SE441217B (en) | 1979-03-19 | 1979-08-01 | PROCEDURE FOR SOIL-FREE Saturation of the ABSOLUTE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MULTIPLE SUBSTANCE |
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 |
JPS63500206A (en) * | 1985-10-22 | 1988-01-21 | ドイチエ フオルシユングス アンシユタルト フユア ルフト−ウント ラウムフア−ルト エ−.フアウ. | Concentration measurement method and device |
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 |
EP0483607B1 (en) * | 1990-11-02 | 1997-04-23 | Maschinenfabrik Rieter Ag | Method for identifying the quality of a fiber material |
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 |
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 |
DE69428117T2 (en) * | 1993-06-02 | 2002-05-02 | Isola Laminate Systems Corp., Lacrosse | METHOD FOR MEASURING THE HARDNESS DEGREE AND RESIN CONTENT OF AN EPOXY RESIN PREPREGOR REINFORCED WITH FIBERGLASS |
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 |
FI125514B (en) * | 2012-05-25 | 2015-11-13 | Valmet Automation Oy | Apparatus and method for measuring a web containing cellulose and optionally lignin |
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 |
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 |
---|---|
DE2910673C2 (en) | 1985-08-08 |
FR2452099A1 (en) | 1980-10-17 |
GB2044443B (en) | 1983-04-20 |
NO156105B (en) | 1987-04-13 |
SE7906518L (en) | 1980-09-20 |
NO156105C (en) | 1987-08-05 |
BR7903020A (en) | 1980-11-18 |
DE2910673A1 (en) | 1980-09-25 |
FR2452099B1 (en) | 1983-07-08 |
NO800638L (en) | 1980-09-22 |
GB2044443A (en) | 1980-10-15 |
DK114080A (en) | 1980-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE441217B (en) | PROCEDURE FOR SOIL-FREE Saturation of the ABSOLUTE CONTENT OF A SUBSTANCE IN A MULTIPLE SUBSTANCE | |
EP0534166B1 (en) | Procedure and apparatus for the quantitative determination of optic active substances | |
DE3751924T2 (en) | Method and device for detecting or determining one or more properties or for identifying a sample | |
DE69307547T2 (en) | Temperature sensor for medical use | |
US4577104A (en) | 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 | |
DE4115704C2 (en) | Process for measuring gloss profiles | |
EP0176827B1 (en) | Method and apparatus for simultaneously determining gauge and orientation of polymer films | |
JPS60620B2 (en) | Method and device for measuring moisture content of paper | |
DE3346024A1 (en) | OPTICAL SENSOR | |
DE3230442A1 (en) | METHOD FOR MEASURING THE PROPERTIES OF A PLASTIC FILM BY MEANS OF INFRARED RADIATION | |
US3879607A (en) | Method of measuring the amount of substance associated with a base material | |
DE69923734T2 (en) | Method and device for measuring the thickness of transparent materials | |
DE102011108941B4 (en) | An optical gas analyzer having means for improving selectivity in gas mixture analyzes | |
DE2338305B2 (en) | Method and device for determining the linear birefringence of a material | |
DE2744168C3 (en) | Magneto-optical spectrophotometer | |
US4837438A (en) | Direct infrared measurement of homogenous mixtures | |
DE60313479T2 (en) | DEVICE FOR MEASURING AN OPTICAL WAY LENGTH CHANGE | |
DE102022114986A1 (en) | Hydrogen gas sensing device based on phase shift grating temperature compensation technology | |
US3525871A (en) | Method and device for determining non-uniform paper formation | |
WO2006042524A1 (en) | Rapid measurement of large path differences in birefringent materials without and with false colours | |
DE2252527A1 (en) | Measurement of methyl compound film thickness - chopped laser beam detects variation in thickness compared to standard with no film | |
DE60219792T2 (en) | GLOSS SENSOR WITH DIRT COMPENSATION DEVICE AND METHOD | |
GB1583845A (en) | Determination of the ratio of amounts of two components of a mixture of substances | |
DE102015201909B4 (en) | Method and system for determining an optical path difference between partial light waves arising in a birefringent object | |
AT321007B (en) | Device for continuous absorbance measurement with automatic blank value compensation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7906518-1 Effective date: 19930307 Format of ref document f/p: F |