SE464836B - Saett och arrangemang foer att registrera tillstaandet hos en suspension i roerelse - Google Patents

Description

464 856 suspensionen transmitterade ljuset mäts. Resultatet (utsigna- len från mätaren) visas som funktion av koncentration för cellulosafibrer (stora partiklar) samt för lera (små partik- lar). som synes har ett sådant instrument för samma koncentra- tion mycket högre känslighet för lera än för fibrer.

Det finns i dag en optisk metod, som i princip mäter koncen- trationen suspenderat material oberoende av partikelstorleken och som beskrivs i US 4 110 044. Mätprincípen baseras på att inte enbart det transmitterade ljusets medelvärde registreras utan även ljusintensitetens fluktuationer uppmäts i form av en signal omfattande kvadraten på det sanna effektívvärdet hos växelspänningskomponenten av den erhållna mätsignalen. Detta värde har som funktion av partikelstorleken ett spegelvänt beteende i förhållande till den på likspänningsdelen av mät- signalen baserade signalen. Summan av dessa två signaler ger därför ett mått för halten suspenderat material oberoende av partikelstorleken. Genom kvotbildning av dessa två signaler kan dessutom ett relativt mått för suspensionens partikelstor- leksfördelning erhållas.

Metoden kallas för TP-metoden och fungerar bra, speciellt vid lägre koncentrationer. där en god linjärisering av både lik- spänningssignalen och kvadraten på det sanna effektívvärdet kan erhållas. För suspensioner med en partikelstorleksfördel- ning med övervägande stora partiklar påverkas dock den av kvadraten på effektívvärdet bildade signalen i för stor ut- sträckning av de stora partiklarna än av de små. En annan, i praktiken ofta väsentlig nackdel är att TP-metoden är relativt svår att kalibrera.

En annan metod, vilken indikerar mätsignalens likspänningsdel och effektívvärdet av mätsignalens växelspänningsdel beskrivs i US 3 879 129. Denna har samma nackdelar som TP-metoden.

En förbättring av de ovan angivna nackdelarna med tidigare kända metoder erhålles med det sätt. som erhållit de i patent- kravet 1 angivna kännetecknen. Ytterligare särdrag och vidare- 3 464 836 utvecklingar av uppfinningen jämte ett arrangemang för att utföra sättet anges i de övriga patentkraven.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar resultatet av mätning av koncentrationen suspen- derat material med olika partikelstorlek utförd med en tidigare känd koncentrationsmätare, fig. 2 visar ett diagram över utsignalen från mätgivarens detektor_med indikerade parametrar utritade, fig. 3 visar ett blockschema över en utföringsform av ett arrangemang för att utföra sättet enligt uppfinningen, fig. 4 visar ett diagram med en kurvskara erhållen vid prov med uppfinningen med konstant koncentration suspendera- de ämnen, fig. 5 visar ett diagram med en kurvskara erhållen vid prov med uppfinningen med successivt ökande koncentration suspenderade ämnen, fig. 6 visar ett längssnitt genom en första utföringsform av ett mäthuvud lämpligt för uppfinningen, utmed linjen VI-VI i fig. 7 fig. 7 visar en vy underifrån av mäthuvudet enligt fig. 6, och fig. 8 visar ett snitt genom en andra utföringsform av ett mäthuvud lämpat för uppfinningen.

Metoden enligt uppfinningen baseras på ett första antagande att suspensionen i princip består av två komponenter, stora och små partiklar. De stora partiklarna kan då betraktas som ett relativt transparent nätverk. i vilket många små partiklar svävar omkring. Betraktar man då en mindre delvolym av en sådan suspension enligt statistiska fördelningsprinciper, är antalet små partiklar stort och relativt konstant. Antalet stora partiklar är däremot mycket litet och varierar kraftigt.

En suspension av fibrer med storleken 1 mm längd och 20 um bredd innehåller t ex vid en koncentration på 1000 mg/liter . 3 . . ung. 2 partiklar per mm . Tillsätter man till denna suspen- 464 836 4 sion 100 mg/liter lera med en partikelstorlek på 1 um i dia- . . . 4 3 . meter, ökar antalet partiklar till 7,5;lQ pg; mm , Vlfi mätning av ljusdämpning i en mindre volym hos denna suspension erhålles ett medelvärde på det transmitterade ljusets intensi- . tet. Avvikelsen från medelvärdet påverkas främst av fluktua- tíonerna hos fibermaterialet (då och då förekommer det fibrer . i ljusstrålen). Den största signalhöjden skulle i princip er- hållas, när inga fibrer förekommer i ljusstrålen. och ljuset enbart dämpas av lerapartiklarna. Detta innebär, att suspen- sionens andel stora eller små partiklar kan bestämmas genom att mäta det transmitterade ljusets medelvärde V samt dess DC maximala värde, d v s toppvärde V . under en i förväg be- P stämd tid. (I detta sammanhang fungerar ljusabsorberande, lösta ämnen i suspensionen på samma sätt som lera varför dessa indikeras som om de vore lera.) vid beräkning av suspensíonens turbiditet eller koncentration används Lambert Beer's lag, som återger det transmitterade ljusets intensitet enligt följande: -a1N V = V0 * e (1) där V0 = Det transmitterade ljusets intensitet för klart vatten, d v s utan partiklar.

V = Medelvärdet för ljusets intensitet, som har dämpats p g a närvarande partiklar. a = Spridningskoefficienten. 1 = Längd av ljusets strålgång genom suspensionen.

N = Antalet partiklar per volymsenhet. ' Turbidítet eller grumlighet r definieras vanligen: 1 = N * a = ln(Vo/V)/l (2) 5 464 sze Av ovanstående framgår att turbiditeten är direkt proportio- nell mot suspensionens koncentration vid ett och samma parti- kelslag. För suspensioner bestående av flera olika partikel- slag gäller: 1 = Z Ní*aí = (1/1)*X1n(Vo/Vi) (3) där i står som index för olika typer av suspensioner, varvid summeringen görs över samtliga partikelslag. Suspensionens koncentration i mg/l är därmed: konc = (i/im", cínnnrO/ví) (4) där Ci är konstanter för omvandling av turbiditet till kon- centration i mg/l för resp. partikelslag.

Om man nu har en blandning av två helt olika typer av suspen- sioner, d v s en med mycket små partiklar, t ex lera, och en med relativt stora partiklar, t ex fibrer, inverkar dessa som nämnts olika på det transmitterade ljusa . Grovt uttryckt kan man säga att suspensionsdelen med de små partiklarna inverkar på den maximala signalhöjdens avvikelse från den signal, som erhålles vid mätning, på klarvatten, under det att suspen- sionsdelen med de stora partiklarna ger en tydlig variation (växling) hos signalen.

I fig. 2 visas ett diagram av den växelspänningssignal, som erhålles från ett mäthuvud med detekterat transmitterat ljus, vilket mäthuvud kommer att diskuteras närmare längre fram i beskrivningen. Nivåerna på klarvattensignalen V0 (har mätts tidigare vid kalibrering av instrumentet genom mätning på klarvatten), signalens likspänningsnivå VDC och signalens toppnivâ VP är markerade i figuren. Eftersom i enlighet med den ovan beskrivna teorin små partiklarna inte nämnvärt bidrar till den erhållna signalens variation utan främst åstadkommer att signalens toppvärde sänks från klarvattennivån till topp~ värdet V , bildas för denna suspensíonsdel ln(Vo/VP), P under det att ln(VP/VDC) bildas för suspensíonsdelen med de stora partiklarna. 464 856 6 Användning av Lambert Beers lag för en "modellsuspension" be- stående av två partikelslag - stora och små - ger således föl- jande resultat för signalerna i fig. 2: konc = a*1n(V0/VP) + b*ln(VP/VDC) (5) . där a och b är konstanter, a*ln(VO/VP) är koncentrationen av små partiklar och b*ln(vP/VDC) är koncentrationen av stora partiklar.

Ekvation (5) ovan kan även omskrivas enligt följande: konc = (ln(Vo/VP) + cl*ln(VP/VDC))*c2 (6) där cl är mätarrangemangets känslighetskoefficient och c2 är en konstant för att omvandla mätvärden till koncentration i mg/l. Dessa konstanter har visat sig vara lätta att erhålla genom kalibrering av mätare. vid försök har de enkelt tagits fram genom mätning på två suspensioner med samma koncentra- tion, innehållande å ena sidan de minsta och å andra sidan de största partiklarna: (ln(Vo/VP)Bm+Cl(ln(VP/VDC))sm=(1n(Vo/VP))Bt+C1(ln(VP/VDc)Bt där sm står för små och st står för stora c1 = (ln(Vo/VP))sm ' (l“(Vo/VP)st (ln(VP/VDc))st ' (ln(VP/VDc))sm CZ = konc lab ln(V0/VP+c1ln(VP/VDC) där konc lab är ett värde på suspensionens koncentration er- hållet vid laboratoriebestämning enligt standardmetod. Själv- . klart kan flera sådana mätningar göras, helst med olika koncen- trationer, för att erhålla statistiskt säkrare resultat.

Tillsammans med det beräknade konc-värdet kan ln(V0/VP) och ln(vP/VDC) användas för att beräkna suspensionens procentu- 7 464 856 ella sammansättning med avseende på små respektive stora par- tiklar, såsom kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till fig. 4. Kvotbíldning mellan ln(VP/VDC) och ln(VO(VP) ger ett annat relativt mått för partikelstorleks- fördelningen.

Fig. 3 visar en utföringsform på ett arrangemang för att utföra metoden enligt uppfinningen. En ljusstråle L från en ljuskälla 1 belyser en strömmande suspension S. Ljusstrålens L diameter är liten i förhållande till mellanrummen mellan de stora par- tiklarna i suspensionen men stor i förhållande till de små.

Detta leder ofta i praktiken till, att man eftersträvar ett snävt ljusknippe. Det transmitterade ljuset detekteras av en fotodetektor 2, också inom ett snävt vinkelområde. Detektorsig- nalen förstärks i en förstärkare 3. Till förstärkarens 4 utgång är ett filter 4 kopplat, vilket på utgången ger signalens lik- spänningskomponent VDC, vilket ger ett mått på det trans- mitterade ljusets medelvärde. Till förstärkarens 4 utgång är även en toppdetektor 5 kopplad, vilken registrerar den största signalen under en viss mätperiod.

Mätperioden ställs med ett tidsdon 6. vid slutet av varje mät- period matar den dels en första signal till en hållkrets 7, vars ingång är kopplad till toppdetektorns 5 utgång, för att temporärt lagra den rådande utsignalen från toppdetektorn 5, och dels något fördröjt en andra signal till toppdetektorn 5 för att nollställa denna för en ny mätperiod. På hållkretsens 7 utgång finns följaktligen alltid toppvärdet VP för den just föregående perioden. Det är även möjligt att ha pulsad styrning av ljuskällan 1 och mäta enbart under pulserna. Enheten 78 ger då denna styrning (icke visat) och styr kretsarna 75 och 77 i enlighet därmed. signalerna V och VP matas till en styr- och beräknings- enhet 8, lämpligen en mikrodator, t ex en IBM-kompatibel PC, vilken utför de ovan beskrivna beräkningarna och presenterar dem på minst en indikeringsenhet 9, 10, t ex en monitor, skri- vare e.d. 464 856 Tidsdonets 6 mätperiod är så anpassad, att det finns stor sannolikhet för att ett toppvärde inträffar inom varje mät- period, men hålls företrädesvis ändå så kort, att förändringar i suspensionen indikeras så snart som möjligt efter det, att de har inträffat, och att förändringarnas variation i tiden kan följas kontinuerligt. Detta leder till att mätperioden kan hållas kort, när grovfraktionskoncentrationen är låg, men bör vara längre ju högre grovfraktionskoncentrationen är. Mätperio- dens längd kan göras förändringsbar i enlighet med i förväg be- stämda parametrar, av vilka några kan bero av erhållna tidigare mätresultat.

Det kan vara lämpligt att även ha en hållkrets 13 styrd av tidsdonet 6 på samma sätt som hållkretsen 7 efter filtret 4.

Hållkretsarna 7 och 13 är av sådan typ att de överför sina värden i digital form till den digitalt arbetande enheten 8.

Det är för övrigt uppenbart för fackmannen, att en del av eller alla kretsarna 4-7 och 13 kan simuleras av programvara i enhe- ten 8, varvid naturligtvis den eller de signaler, som matas till enheten B, omvandlas till det signalformat, som enheten 8 arbetar med. Dvlika omvandlíngsenheter är banala i sammanhanget och visas därför icke. Filtret 4 kan således utgöras av en be- räkningsrutin, som beräknar signalens medelvärde under varje mätperiod. Signalen från förstärkaren 3 kan lämpligen samplas av enheterna 4 och 5 och alla beräkningar utföras digitalt på sätt som är välkänt för fackmannen.

Såsom också visas i fig. 3 kan även beräkningar ske enligt den ovan omtalade TP-metoden eller baserade på enbart effektiv- värdesmätning. Det kan vara en fördel att utföra beräkningar av samma egenskaper hos suspensionen enligt två olika metoder och ha en löpande jämförelse mellan dessa och ge larmsignal till en larmenhet 14 av t ex audiotvp eller optisk typ. så snart som beräkningarna enligt de båda metoderna avviker från varandra på i förväg specificerade sätt.

Jämförelse med metoder baserade på effektivvärdesmätning inne- bär inga stora extra åtgärder, eftersom man kan utnyttja samma 9 464 ass grundsígnal från mäthuvudet 1, 2, 3. Därför visas även ett filter 15 kopplat till förstärkarens 3 utgång. Filtret 15 filt- rerar ut växelspänningsdelen av signalen och matar denna till en enhet 16, som mäter det sanna effektivvärdet av signalen från filtret 15 och matar detta till enheten 8, eventuellt via en hållkrets 17 av samma typ och funktion som kretsarna 7 och 13. Signalvägarna visas streckade för att markera, att elemen- ten 15 och 16 kan uteslutas. Naturligtvis kan även elementen 15 och 16 simuleras av programslingor i enheten 8.

I fig. 3 visas endast ett mäthuvud 1. 2. Det som därvid sker är en indelning i enbart två partikelstorleksområden, stora och små. En indikering i flera storleksklasser kan dock erhållas, om man har flera mäthuvuden med olika breda strålgångar. En mätutrustning med dessa egenskaper för TP-metoden beskrivs i SE 78 06 922. Den beskrivna signalbehandlingen enligt upp- finningen kan tillämpas på signalerna från alla huvudena. Styr- - och beräkningsenheten 9 erhåller då en VDC VP-signal från varje mäthuvud och är försedd med ett program, som beräknar partikelkoncentrationen inom ett antal partikel- -signal och storleksområden.

För att experimentellt pröva metoden enligt uppfinningen av partikelstorleken har försök utförts på suspensioner initialt innehållande mycket små partiklar. Till dessa suspensioner tillsattes sedan under kontinuerlig omrörning olika flocknings- kemikalier, varvid större partikeleller flockningsaggregat bil- dades. Fig. 4 återger resultat av sådana mätningar.

Kurvan A visar grumlighetsmätning, vilket motsvarar C3 ln(Vo/VDC), där C3 är en konstant. Kurvan B visar mätning av koncentrationen suspenderat material i enlighet med uppfinningen. d v s konc = CZ(ln(Vo/VP)+Cl*ln(VP/VDC). Kurvan C visar b.ln(VP/VDC), d v s indikering av koncentrationen av stora partiklar i suspensionen. Kurvan D visar a.1n(V0/VP), d v s koncentrationen av små partiklar i suspensionen. Kurvorna har markerats med olika typer av markeringar. varje markering är 464 836 1° placerad vid en mättidpunkt, vilken är markerad utmed ab- skissan. Det är 15 sek. mellan varje mättidpunkt.

Denna mätning skedde i laboratoriet på bakvatten från en ; pappersmaskin. vid mättidpunkten l var detta obehandlat. vid två tillfällen, strax före mättidpunkterna 2 och 6. tillsattes . olika flockningskemíkalier. Såsom framgår av kurvorna C och D har den första kemikalien, tillsatt vid mättidpunkten 2, rela- tivt liten flockningseffekt, under det att den andra. tillsatt vid mättidpunkten 6, har relativt stor effekt. Detsamma visar också i det här fallet kurvan A enligt tidigare känd grumlig- hetsmetod men inte lika tydligt. Kurvan D enligt uppfinningen är praktiskt taget spegelvänd mot kurvan C. Av dessa kurvor ser man även tydligt att flockarna slås sönder i långsam takt efter den kraftiga flockbildningen vid mättidpunkten 6, d v s kurvan C sjunker och kurvan D stiger. En viss tendens till detta ses även efter mättidpunkten 2. Kurvan B, som ju är en viktad adde- ring av kurvorna C och D, ligger praktiskt taget på samma nivå, vilket kan betecknas som ett utomordentligt bra resultat, eftersom ju denna kurva skulle visa den totala koncentrationen, vilken under denna laboratoriemätning har hållits konstant.

Kurvorna erhållna med metoden enligt uppfinningen ger för handen att en löpande tydlig information kan erhållas be- träffande tillståndet hos t ex en strömmande suspension. och att därmed en snabb och säker indikation kan erhållas på vid- tagna åtgärder. t ex tillsättning av olika kemikalier. Såsom framgår av kurvan D kan man även se när kemikalietillsatsen har varit sådan att mer tillsats inte kommer att göra mer nytta be- träffande utflockning av små partiklar. Vid tillsättníngen vid tidpunkten 6 har kurvan D sjunkit så lågt, att den ligger rela- tivt nära x-axeln. operatören kan pröva med att sätta till f ytterligare flockningsmedel för att få ner kurvan ytterligare. _ Om kurvan då icke sjunker har ytterligare tillsättning av f medlet ingen effekt, vilket ju visar sig direkt. Annat medel kan t ex prövas därefter och effekten av detta visar sig också direkt efter tillsättning på kurvan. Detta innebär att använd- ning av metoden enligt uppfinningen leder till att överdosering ll 464 sas av kemiska flockningsmedel t ex i bakvatten från pappersbruk och vid reningsverk kan styras mera optimalt. Dessutom ser man snabbt verkan av olika kemikalier och kan välja den för till- fället bäst lämpade.

Fig. 5 visar resultat erhållna med metoden enligt uppfinningen frör olika blandningar av fiber- och lerasuspensioner. Liksom i fig. 4 visar kurvan A grumlighetsmätning, kurvan B mätning av koncentrationen suspenderat material i enlighet med uppfin- ningen. d v s C2(ln(V0/VP)+Cl*ln(VP/VDC)), b.ln(v /V ) och kurvan D a.1n(VO/VP). Utmed abskissan är nu íonggntrationen angiven, under det att markeringarna är satta vid de speciella mättidpunkterna. Dessutom visar kurvan E och F den uppmätta respektive den beräknade koncentrationen av stora partiklar i förhållande till den totala koncentrationen.

Till en utgångssuspension av tallsulfatmassa har successivt in- blandats (d v s mellan varje mättidpunkt) kända halter av lera, lera, lera. tallsulfat. tallsulfat, lera. björksulfat, björk- sulfat. Den uppmätta koncentrationen vid metoden enligt uppfin- nigen, vilken här ökar nästan linjärt, korrelerar mycket väl med koncentrationen enligt laborationsbestämning. även den upp- mätta halten stora partiklar (kurvan E) stämmer mycket bra överens med den beräknade andelen fibermaterial enligt bland- ningsförfarandet (kurvan F). Såsom framgår av kurvan A skulle för de sammansättningsvariationer, som har använts här för sus- kurvan C pensionen och som inte är orealistiska inom skogsindustrin, grumligheten definitivt vara en felaktig mätparameter för att erhålla en uppfattning om vad som händer med suspensionen både med avseende på halten suspenderat material och partikelstor- leksfördelningen.

Principen enligt uppfinningen kan även användas för mätningar enligt spridningsprincipen. Detta kan vara aktuellt vid t ex mycket låga halter av suspenderat material. Vid dylik mätning mäter man nämligen en liten signal relativt bakgrunden vid 0-nivån istället för en liten signalförändring relativt en hög bakgrundsnivå (klarvattennivån) som vid transmissionsmätning.

Detta kan innebära, att man istället för att indikera topp- 464 836 12 värdet i fig. 3 indikerar växelspänningssignalens bottenvärde vä och ställer detta i relation till nollnivån istället för mot klarvattennivån för suspensionsdelen med de små partik- larna. För suspensionsdelen med de stora partiklarna ställs bottenvärdet VB i relation till medelvärdesnivån VDC. Dessa relationer är dock mera komplicerade än de enkla logaritmerade - n kvotuttrycken för transmissionsmätningar och bl a beroende av mätgivarens geometriska utformning.

Mätmetoden enligt uppfinningen kräver vid mätning på vanliga förekommande suspensioner, såsom bakvattnet från ett pappers- bruk. en relativt snäv mätstråle som är nära kollimerad eller fokuserad. Ofta är suspensionen relativt koncentrerad, vilket kräver ett litet mätgap för att genom suspensionen transmitte- rat ljus skall kunna indikeras och ge en behandlingsbar mot- tagen signal. Kända mäthuvuden med dessa egenskaper lider ofta av igensättningsproblem och måste rensas ofta.

Fig. 6 visar en lämplig utformning av mäthuvudet 1. 2 i fig. 3 och som kan användas vid mätmetoder enligt uppfinningen. Huvu- det är väsentligen päronformat i fig. 6 och 7, men kan ha vil- ken yttre form som helst, som ger goda strömningsegenskaper i den suspension den är insatt i. På undersidan finns ett spår 23, som tjänar som mätkanal. I två kanaler, vilka i sin ena ände ansluter till var sin sida av mätkanalen och just vid anslutnigen till denna löper parallellt med plattans undersida, är var sin glasfiberledare 20, 21 inlagd. Fiberledarens 20 ände är ansluten till en ljuskälla 25, såsom en lysdiod eller laser.

Fiberledaren 21 är ansluten till en ljusdetektor 26 anpassad till ljuskällans 25 utsända ljus. Den mjukt böjda formen på kanalerna för ljusfiberledarna 20 och 21 beror på att ljus- fiberledarna måste föras i en mjuk båge för att deras prestanda f icke skall påverkas.

Mätgapets bredd mellan den i fig. 6 visade mätkanalens 23 sidoväggar bestäms av den typ av medium mätningen skall utföras på. Om t ex mätning skall ske på fibersuspension i avlopps- vatten vid papperstillverkning kan ett avstånd på ca 3 mm vara 13 464 ass ändamålsenligt. Kanternas höjd skall vara låga och ljusfiber- ledarna skall vara förlagda så nära den yttre kanten som är möjligt av tillverkningstekniska skäl. Mätkanalens djup bör vara sådan att verkan av friktionen mellan den strömmande sus- pensionen och kanalens botten har försumbart inflytande på den förbi de optiska elementen strömmande suspensionen. Det mate- rial vid plattans undersida, som håller ljusfiberledaren på plats, är företrädesvis avfasat vid mätkanalen 23, under det att fiberns ände företrädesvis är avskuren tvärs mot utbred- ningsriktningen och är polerad i änden. Uppfinnigen är främst tänkt för detekteríng av direkt genom en suspension transmit- terat ljus, varför ljusfiberledarna är förlagda med ändarna mittemot varandra. Optiken, d v s i denna utföringsform ljus- fiberledarnas 20, 21 ändar, skall vara placerade nära den yttre kanten på mätgapet. Såsom visas i fig. 7 bör även kanalens in- lopp och utlopp vara mjukt rundade. skarpa kanter invid och i kanalen skall undvikas. Ljusfiberledarna 20 och 21 är förda genom hela kroppen 19 och genom ett rör 22 inskruvat i kroppens 19 övre ände.

I fig. 7 visas en lämplig utformning av kanalen 23 med en bred in- och utströmningsdel och ett insnävat mätgapsparti just vid ljusledarnas 20 och 21 öppningar mot kanalen.

Kroppen 19 tillverkas lämpligen i två delar, vilka limmas mot varandra vid skiljeytan 24.Den ena, i fig. 7 undre, delen för- ses med gjutna eller infrästa spår för ljusfiberledarna 20 och 21. Kroppen i fig. 7 är cirkulärsymmetrisk men kan även vara eliptisk eller ha annan form. Mäthuvudets form i strömnings- riktningen kan anpassas till strömningsförhållandena hos det medium, som det skall användas för.

I fig. 6 visas att ljuskällan 25 för ljusfiberledaren 20 och ljusdetektorn 26 för ljusfiberledaren 21 är placerade i ett parti vid den utanför mediet befintliga änden på röret 22. Om denna placering är temperaturstabil behövs icke någon tempera- turgivare för temperaturkompenseríng, vilket annars kan behövas för att få helt konstant belysning och en detektorsignal enbart 464 836 1* beroende av förändringar i suspensionens sammansättning. En stabil spänningskälla 27 matar ljuspunkten 25. Signalen från detektorn 26 matas till en signalbearbetningskrets 28. såsom den som visas i fig. 3.

Mäthuvudet enligt fig. 6 och 7 är ämnat för nedsäkning i en strömmande suspension, som t ex kan befinna sig i en öppen kanal e.d.

Fig. 8 visar ett vid mätmetoden enligt uppfinningen användbart mätparti av en kyvett eller ett rör, genom vilket ett medium med suspenderade ämnen strömmar. Mätutrustningen är här utfor- mad som ett rör 30, lämpligen med samma diameter som kyvet- ten/röret i övrigt. En mätkanal 31 är utformad i ett förtjockat parti på rörets insida.Två ljusfiberledare 32 och 33 ansluter i sin ena ände till var sin sida av mätkanalen 31, är förlagda i rörets vägg och ansluter till en liuskälla 34 respektive en ljusdetektor 35 i sin andra ände. Eftersom enheterna 34 och 35 är placerade så att de påverkas av det undersökta medíets tem- peratur finns en temperaturindikator 36 placerad i anslutning till dem. En spänningskälla 37 är ansluten till ljuskällan 34. signalerna från ljusdetektorn 35 och temperaturindíkatorn 38 är matade till en krets 38, som kompenserarar detektorsignalen för temperaturens inverkan. Utsignalen från kretsen 38 matas till en signalbearbetningskrets 39. såsom den som visas i fig. 3.

Ljusfiberledarnas ändar kan vara anslutna direkt till mätkana- len och placerade mitt emot varandra. varje ljusfiberledare om- fattar på brukligt sätt en kärna med ett eller flera höljen med annat brytningsindex än kärnan och med ett skyddshölje. Lämpli- gen är deras ändar planslipade. Det från en ljusemitterande ljusfiberledare utträdande ljuset är något divergent, och en ljusmottagande ljusfiberledare har ett något divergent synfält.

Om t ex en ljusfiberledare med en ytterdiameter på 0,95 mm och kärndíameter 0,6 mm används kan dess emitterade resp. mot- tagande ljuskägla betraktas som snäv om mätgapets längd uppgår till mellan 1 och 5 mm. För många applikationer är en mätgaps- längd på 3 mm lämplig. För att få det transmitterade strål- n, Ur 15 464 836 knippet kollimerat eller fokuserat kan en liten lins, t ex indexlins, placeras i änden av åtminstone den emitterande ljus- fiberledaren. vid mätning på suspenderat material, t ex fibermaterial, som är optiskt aktivt. emitteras polariserat ljus från ljuskällan och av suspensionen polarísationsvridet ljus mottages. Därvid kan en polarisator (icke visad) vara placerad i änden av den emit- terande ljusfiberledaren och en till denna polarísator fas- vriden polarisator vara placerad framför änden på den mot- tagande ljusfiberledaren. Som skydd för polarisatorerna bör då var sin saphirglasskíva vara placerad mellan mätgapet och pola- risatorerna.

Många modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen.

Exempelvis är uppfinningen även tillämpbar för mätning av par- tiklar svävande i en gas.

Claims (8)

10 15 20 25 30 464 ass “ Patentkrav

1. Sätt för att registrera tillståndet hos en suspension i rörelse, vilken suspension kan innehålla fraktioner med partik- lar med inbördes mycket olika storlekar, vid vilket sätt sus- pensionen belyses med ett ljusknippe och från suspensionen ut- trädande ljus detekteras för att ge en mot den detekterade ljusintensiteten svarande elektrisk signal, k ä n n e t e c k n a d av att belysningen av suspensionen sker med ett i förhållande till mellanrummen mellan stora par- tiklar snävt ljusknippe och från suspensionen utträdande ljus detekteras inom ett snävt vinkelområde; att ett extremvärde (topp- eller bottenvärde) hos den elektriska signalen indikeras inom i förväg bestämda tidsintervall; och att inom varje tids- intervall extremvärdet bildar utgångsvärde för att beräkna minst en i förväg vald egenskap hos suspensionen.

2. Sätt enligt krav 1 med indikering av genom suspensionen transmitterat ljus, k ä n n e t e c k n a t av att extremvär- det är signalens högsta värde, toppvärde (VP), under tids- intervallet, och att finfraktionen i suspensionen indikeras genom att sätta toppvärdet i relation till en spänningsnivå (V0), som erhållits vid mätning på klarvatten.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2 med indikering av genom suspen- sionen transmitterat ljus, k ä n n e t e c k n a t av att extremvärdet är signalens högsta värde, toppvärde (VP), under tidsintervallet, att signalens medelvärde (VDC) indikeras, och att grovfraktionen i suspensionen indikeras genom att sätta toppvärdet i relation till signalens medelvärde.

4. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att koncen- trationen av finfraktion indikeras genom att bilda signalen a*ln(VÖ/VP), där a är en konstant, som erhålles genom kali- brering mot en suspension med i förväg känd finfraktionskon- centration. t! 10 15 20 25 30 35 17 464 azel

5. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att koncen- tration av grovfraktion indikeras genom att bilda signalen b*ln(VP/VDC), där b är en konstant, som erhålles genom kalibrering mot en suspension med i förväg känd grovfraktions- koncentration.

6. Sätt enligt något av kraven 2-5. k ä n n e t e c k n a t av att den totala koncentrationen av suspenderande ämnen i sus- pensionen indikeras genom att bilda signalen k = l onc ( n(VO/VP) + Cl*ln(VP/VDC))*C2 (6) där konstanten Cl är mätarrangemangets känslighetskoefficient och C2 är en konstant för att omvandla mätvärden till koncen- tration i mg/1, varvid konstanterna erhålles genom kalibrering mot suspensioner med i förväg kända fraktioner.

7. Arrangemang för att registrerra tillståndet hos en suspen- sion i rörelse, vilken suspension kan innehålla fraktioner med partiklar med inbördes mycket olika storlekar, innefattande en ljuskälla (1), som belyser suspensionen med ett i förhållande till mellanrummen mellan stora partiklar i suspensionen snävt ljusknippe, minst en ljusdetektor (2), som detekterar från sus pensionen utträdande ljus inom ett snävt vinkelområde och som avger en mot den detekterade ljusintensiteten svarande elekt- risk signal. k ä n n e t e c k n a t av att signalbehand- lingsarrangemang (4-8). som inom i förväg bestämda tidsinter- vall indikerar ett extremvärde (topp- eller bottenvärde) hos signalen från detektorn (2) och som beräknar minst en i förväg vald egenskap hos suspensionnen med hjälp av extremvärdet.

8. Arrangemang enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att signalbehandlingsarrangemanget (4-8) dessutom indikerar den likspänningsnívå (VDC), omkring vilken detektorsígnalen vari- erar, och beräknar ett värde från en algoritm innefattande extremvärdet och den indikerade likspänningsnivån och anpassad till konfigurationen hos ett mäthuvud innefattande ljuskällan (1) och ljusdetektorn (2).