FI81203B - Foerfarande och anordning foer maetning av vattenhalt. - Google Patents

Description

81203

Menetelmä ja laite vesipitoisuuden mittaamiseksi -Förfarande och anordning för mätning av vattenhalt Tämä keksintö kohdistuu materiaalin vesipitoisuuden mittaamiseen, ja erityisesti se liittyy mittaamiseen, jossa 5 käytetään infrapunaspektroskopiatekniikkaa. Keksinnön kohteena on sekä menetelmä että laite tällaista mittausta varten.

Keksinnön erityinen käyttökohde on paperinvalmistus ja siihen liittyvät alueet kuten kartonkimateriaalien valmistus.

10 Sille voi myös löytyä käyttökohteita yleensä materiaaleille, jotka ovat vettä absorboivia, ja joita valmistetaan arkki-tai rainamuodossa, kuten tekstiileille. Lisäksi sille voi löytyä vielä yleisempää käyttöä muille vettä absorboiville materiaaleille, kuten sellaisille joita valmistetaan rae-15 muodossa erityisesti silloin kun niitä kuljetetaan kuljet-timella, jolloin ne muistuttavat liikkuvaa paperirainaa. Keksintöä käsitellään ja sen käyttöä kuvataan spesifisesti paperinvalmistukseen liittyen.

Tyypillinen paperikone päällystettyä paperia varten muo-20 dostuu järjestyksessä tasoviirasta, puristinosasta, pää-kuivatusosasta, liimapuristimesta tai konepäällystimestä, lisäkuivatusosasta ja rullainosasta. Massaliete tuodaan viiralle, jolle raina muodostetaan, ja josta se kulkee pu-ristinosaan, jossa rainasta poistetaan olennainen osa vedes-25 tä. Puristinosan jälkeen vielä hyvin märkä raina kulkee pääkuivatusosan telojen läpi, jotka se jättää kosteuspitoisuudeltaan varsin alhaisena. Sitten paperi tulee liimapu-ristimeen tai päällystimeen, jossa se saa pintapäällysteen-sä, ja siirtyy sitten lisäkuivatusosan kautta rullaimen 30 rullalle.

2 81203

Jos valmistetaan päällystämätöntä paperia jätetään liima-puristin tai konepäällystin ja lisäkuivatusosa pois. Joissakin tapauksissa tällä tavalla valmistettu päällystämätön paperi päällystetään erillisessä koneessa, jossa on yksi 5 tai useampia päällystysasemia ja kuivatusosia.

Joissakin paperinvalmistustavoissa pääkuivatusosa voidaan jakaa kahteen osaan, jolloin näiden osien välillä on ta-soitustelapari.

Pääkuivatusosasta tulevan paperin kosteuspitoisuus (vesi-10 määrä painoprosentteina) on tyypillisesti 5-10% tuotteesta riippuen, ja lopullisen rullapaperin kosteuspitoisuus on myös tyypillisesti tällä alueella. Painavan paperin neliö-massa (neliömetrin paino grammoissa) on 100:n luokkaa, joten mainitussa kosteuspitoisuudessa veden neliömassa on ai-15 na 10reen asti. Paljon painavammalla tuotteella kuten kartongilla olisi selvästikin vastaavasti samassa kosteuspitoisuudessa korkeampi veden neliömassa.

On tavanomaista mitata kosteuspitoisuus heti pääkuivatusosan jälkeen tai rullauksessa, ja tällaista mittaamista voidaan 20 käyttää säädettäessä koneen toimintaa haluttujen parametrien saavuttamiseksi. Eräs mittaustekniikka kosteuspitoisuuden mittaamiseksi on käyttää hyväksi veden absorptio-spektriä infrapuna-alueella, sillä ollessa suhteellisen terävä absorptiokaista 1,94 mikronin (pm) aallonpituudella.

25 Tähän tarkoitukseen käytetään yleisesti seuranta- tai an-turilaitetta. Tällaisessa laitteessa käytetään tavallisesti joko kiinteää anturia (mittauslaitetta) tai pyyhkäisy-(skannaus-) päätä, jolla toistuvasti pyyhkäistään rainaa poikittain kuivatusosan lopussa ja/tai rullaimelle tultaes-30 sa, aina yksittäisten konevaatimusten mukaisesti. Antureissa käytetään laajakaistaista infrapunalähdettä ja yhtä tai usempaa ilmaisinta (joista enemmän jäljempänä), jolloin li 3 81203 kiinnostava aallonpituus valitaan kapeakaistasuotimella, esim. interferenssityyppisellä suotimella. Käytetyt anturit voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: läpäisytyyppiseen, jossa lähde ja ilmaisin ovat rainan vastakkaisilla puolilla 5 ja, pyyhkäisyanturissa, pyyhkäistään synkronissa sen poikki, sekä sirontatyyppiseen (joskus kutsuttu "heijastustyyppiseksi”) , jossa lähde ja ilmaisin ovat yhdessä päässä rainan yhdellä puolella, ilmaisimen ollessa herkkä rainasta sironeeseen lähdesäteilyn määrään. On tärkeää huomata, että 10 ilmaisimen havaitsema signaali on olennaisesti vesipitoisuuden mitta, ts. veden neliömassa. Se ei anna kosteuspitoisuutta suoraan. Mittaus 1,94 ym:ssä on olennaisesti yksinomaan vedelle ominainen; itse paperi ei vaikuta siihen sen ollessa pääasiassa selluloosaa.

15 Kummankin tyyppisen anturin toiminnan parantamiseksi on myös käytäntönä suhteuttaa (tai suorittaa muu kompensointi-laskelma) 1,94 ym:n ilmaisinsignaali referenssisignaaliin, joka on muodostettu ilmaisemalla aallonpituusalueella, jolla vedellä on vähän tai ei lainkaan infrapuna-absorptiota. Ku-20 ten on mainittu, 1,94 mikronin absorptiokaista on terävä, ja referenssiaallonpituus valitaan sopivasti lyhyemmältä noin 1,83 ym:n aallonpituudelta (jota joskus kutsutaan yksinkertaisesti 1,8 ym-referenssiksi). Joissakin antureissa käytetään referenssinä 1,7 ym:iä. Syy, miksi käytetään ab-25 sorptioalueen pidemmän aallonpituuspuolen sijasta sen lyhyempää puolta, selviää jäljempänä. Mittaustulokset ilmaistaan yleisesti käänteismuodossa, nimittäin läpäisy%:na (transmissiona) valitulla aallonpituudella, joka on kääntäen verrannollinen absorptioon.

30 Menemättä yksityiskohtaisesti tekijöihin, jotka vaikuttavat mittauksen absoluuttiseen arvoon valitulla absorptiokais-talla (1,94 ym), riittää kun todetaan että suhdetekniikalla saadaan kompensaatio moniin tekijöihin, jotka muuten johtaisivat virheisiin yhden aallonpituuden mittauksessa.

4

Vesipitoisuuden mittauksen muuttamiseksi kosteuspitoisuuden mittaukseen tarvitaan rainan painon (neliömassan) mittaus, joko paperin tai paperin plus veden, johon vesipitoisuus voidaan suhteuttaa. Tällainen mittaus voidaan myös suorit-5 taa infrapuna-anturilla, koska selluloosan, joka on paperin pääainesosa, infrapuna-absorptiospektrillä on hyvin määritelty absorptiokaista aallonpituudella, joka on veden ab-sorptiokaistan vieressä ja sitä pitempi. Tämä aallonpituus on noin 2,1 ym, joten käyttämällä sopivaa kapeakaistasuo-10 dinta tällä aallonpituudella voidaan saada kolmas ilmaisu-signaali käyttäen selluloosapitoisuutta paperin painon mittana. Kuten veden mittauksessa, tämä selluloosan absorptio-signaali suhteutetaan suositeltavasti referenssiin, ja käytännössä 1,83 tai 1,7 ym-referenssi voi toimia kumpana-15 kin, koska kummallakin aallonpituudella on vähän selluloosan absorptiota. Huomataan, että vesipitoisuuden referens-siaallonpituus valitaan lyhyen aallonpituuden puolelta interferenssin välttämiseksi, joka aiheutuisi läheisestä selluloosan absorptiokaistasta siinä tapauksessa, että refe-20 renssimittaus tehtäisiin pitemmän aallonpituuden puolelta. Muiden materiaalien referenssiaallonpituuden valinta olisi tehtävä suhteessa tämän materiaalin absorptiospektriin mukaanlukien sen kosteuspitoisuuden.

Vaihtoehtoisesti arkin neliömassa voidaan mitata erillisel-25 lä anturilla jotakin muuta tekniikkaa käyttämällä, kuten rainan β-sädeabsorptiota. Mitattiinpa se miten tahansa, neliömassamittaus yhdistetään kokonaisvesipitoisuuden infra-punamittaukseen laskennallisesti, jotta saadaan kosteuspitoisuus prosentteina tai niin haluttaessa suhteena.

30 Siihen äsken esitettyyn seikkaan, että vesipitoisuus vaikuttaa vähän tai ei lainkaan vasteeseen 1,83 ym:ssä, liittyy tärkeä ominaisuus, jota selitetään seuraavaksi.

5 81203

Sekä läpäisy- että sirontatyyppiset pyyhkäisevät infrapu-na-anturit ovat hyvin käytäntöön vakiintuneita, ja niissä on edellä käsiteltyjen perustoimintojen lisäksi erilaisia hienouksia. Esimerkkejä lukuisista tällaisista antureista 5 ovat Measurex Corporationin Yhdysvalloista mallinumerolla 2238 toimittama sirontatyyppinen anturi ja Paul Lippke GmbH. & Co. KG:n Länsi-Saksasta 8012-säätöjärjestelmän mukana toimittama läpäisytyyppinen anturi.

Vesipitoisuuden mittaukseen infrapuna-antureilla vaikutta-10 via eri tekijöitä on lisäksi käsitelty US-patentissa 4 006 358 (Howarth), jossa esitetään mittaus 1,94 ym:ssä 1,7 ym:n referenssillä; ja GB-patenttijulkaisussa 2 044 443, jossa esitetään 1,94 ym-mittaus 1,8 ym-referenssillä yhdessä selluloosamittauksen kanssa 2,1 ym:ssä, joka antaa 15 korjausarvon jota käytetään kosteuspitoisuutta laskettaessa. Tämä julkaisu perustuu sille ehdotukselle, että "kalvon" vesipitoisuus (paino/pinta-alayksikkö) riippuu kalvossa olevan muun materiaalin absorptio-ominaisuuksista. Voidaan viitata myös esitelmään "Improved Infrared Moisture 20 Measuring Techniques", jonka Peter G. Mercer on pitänyt

Institute of Measurement and Controlin symposiumissa Maid-stonessa Englannissa 11-12 lokakuuta 1978, ja jonka tämä instituutti sittemmin on julkaissut.

Tehtäessä mittauksia mainituilla eri aallonpituuksilla 25 on käytäntönä käyttää kapeakaistasuodinta vain mielenkiinnon kohteena olevan aallonpituuden valitsemiseksi. Kaista-leveys 50%:ssa läpäisypiikistä on tyypillisesti 0,03 ym. Siten, kuten seuraavasta kuvauksesta paremmin käy selville, 1,83 ym:n ja 1,94 ym:n välinen spektrialue on suhteellisen 30 leveä normaalisti käytettyihin suodinkaistaleveyksiin verrattuna, ja aaltokaistat ovat hyvin erottuneita.

GB-patenttijulkaisussa 1 013 171 käsitellään myös nimellisesti 1,94 ymrssä toimivien suotimien hyväksyttäviä tole- 6 81205 ransseja. Julkaisussa käsitellään sitä, kuinka kauas ni-melliskeskiaallonpituudelta suotimet saavat poiketa, mutta siinä puhutaan kaistaleveydeltään 0,08 ym:n leveämmistä suotimista, joille voitaisiin sallia suurempi poikkeama 5 nimelliskeskuksesta, mutta se ei ole suositeltavaa johtuen herkkyyshäviöistä halutulla 1,94 m:n aallonpituudella.

On huomattava, että tässä julkaisussa viitataan suotimiin, joita oli saatavissa jo yli kaksikymmentä vuotta sitten. Tämän hetkisellä tekniikalla ei tuota vaikeuksia sellais-10 ten suodinten aikaansaaminen, jotka ovat tarkkoja kummallakin kaistaleveydellä ja nimelliskeskiaallonpituudella, niin että nimellisen 1,94 ym:n suotimen voidaan suurella varmuudella olettaa olevan tällä aallonpituudella.

Infrapunakosteusantureita, olivatpa ne tyypiltään minkälai-15 siä tahansa, on tavanmukaisesti käytetty paperikoneiden kuivassa päässä, toisin sanoen pääkuivatusosan jälkeen, jossa kosteuspitoisuus on suhteellisen pieni tyypillisesti 5-10% useimmilla paperilaaduilla.

Hakija on tuntenut lisääntyvää kiinnostusta mittaukseen 20 koneen märässä päässä. Tällöin on viiralta tulevassa Tainassa tyypillisesti vesi/kuivapainosuhde (tai "kosteuspitoisuus") 4-6, ja puristinosaa seuraava kosteussuhde 2 1-3. Arkilla, jonka kuivapaino on 100 g/m , veden neliö-massa olisi ensimmäisessä tapauksessa 400-600 ja toisessa 25 tapauksessa 100-300. Siten tarvitaan kokonaan eri suuruusluokkaa olevaa mittausta.

Asiaa on ajateltu siltä kannalta, että tulevaisuudessa on kiinnitettävä suurempaa huomiota märän pään vesipitoisuuteen toteutettaessa paperinvalmistusprosessin parempaa 30 säätöä, ja esimerkiksi pyrittäessä välttämään energian tuhlausta kuivaamalla vettä enemmän kuin mitä asianmukaisen li 7 81203 tuotannon kannalta tarvitaan. Märän pään valvontaan tarvitaan kosteuspitoisuuden on-line mittausta (rainan ollessa tässä yleensä pääasiassa vettä painon suhteen) ja välineitä tällaisen mittauksen saamiseksi luotettavaksi edellä 5 mainitulla suurella veden vesineliömassalla.

Infrapunakosteusanturien toimittajat ovat yleensä sitä mieltä, ettei niitä luotettavasti voi käyttää neliömassaltaan yli 25:n oleville paperin todellisille vesipitoisuuksille. Tätä näkökantaa tukee edellä mainittu Mercerin esitelmä.

10 Kuten tässä esitelmäjulkaisussa kerrotaan, tutkimus on kohdistunut yksin vesikalvoon sen osoittamiseksi, että nykyiset anturit voivat mitata aina 10 kertaa tämän neliömassan vedessä itsessään, ts. mittauksilla vesikalvosta. Tämä ei kuitenkaan ole käytännöllinen mittaustapa, ja suuri poikkea-15 vuus luvusta, johon viitattiin vedelle, joka on kosteutena paperissa, johtuu siitä, että paperissa infrapunasäteily ei kulje suoraviivaista tietä, vaan siroaa moninkertaisesti paperin kuiduissa. Kokonaisbsorptio on verrannollinen kokonaismatkan pituuteen, jota sironta rainassa lisää huomatta-20 vasti. Ilmaisinsignaali edustaa siten absorptiota keskimääräisellä matkalla.

Vaikeus on siinä, että kun absorptio kasvaa, signaali ilmaisimeen pienenee, jolloin havaintorajan asettavat ne häiriöt ja interferenssit, jotka liittyvät ilmaisimen toimintaan 25 perinteisesti häiriöisessä paperikoneympäristössä.

Vastaavasti saavutettaisiin olennaista etua, jos olisi käytettävissä infrapunaspektroskopiatekniikkaa, joka nostaisi käytännön rajan paperin vesipitoisuuden mittaamiselle 2 lähelle 250 g/m :iä, johon on viitattu puhtaalle vedelle, 2 30 puhumattakaan tyypillisestä luvusta 400-600 g/m , joka viiralta tulevassa rainassa on.

8 81203

Suuri absorptio ja pieni läpäisy, jotka ovat seurauksena yritettäessä mitata suuria vesipitoisuuksia 1,94 ym:ssä, tarkoittaa tosiasiassa sitä, että heikko signaali katoaa häiriökohinaan ja interferenssiin, joita voidaan pitää 5 nollatason voimakkuuksina, jolloin nollataso itse riippuu suuresti paikallisesta ympäristöstä. Tämä pitää paikkansa myös silloin kun, mikä on tavanomaista, infrapunasignaali pulssitetaan tai hakkuroidaan ilmaisimenetelmän selektiivi-syyden lisäämiseksi.

10 Tämä keksintö perustuu siihen ajatukseen, ettei mitata 1.94 ym:ssä, tai jotta käytännön termeissä oltaisiin täsmällisempiä, ettei mitata tämä aallonpituus keskuksena olevalla kapealla kaistalla, vaan mitataan viereisellä kaistalla, jossa esiintyy absorptiota, mutta se on vaimen- 15 tunutta (mikä tarkoittaa lisääntynyttä läpäisyä) suhteessa absorptiopiikkiin 1,94 ym:ssä. Tällainen vieressä oleva kaista mahdollistaa siten säteilyn ilmaisun, joka edustaa paljon suurempaa vesipitoisuutta ennenkuin nollavoimakkuus-taso saavutetaan. Paperilla mittauskaista sijaitsee sopivas-20 ti alueella 1,76-1,87 ym ja sellaista suodinta, jota tavallisesti käytetään määrittelemään referenssiaallonpituus 1,83 ym:ssä, voidaan nyt käyttää määrittelemään absorptio-mittauskaista. Tutkimus on osoittanut, että 1,83 ym aallonpituus ei ole stabiili referenssi, kun kyseessä ovat hyvin 25 suuret vesipitoisuudet. Suuremmissa vesipitoisuuksissa 1.94 ym:n absorptiokaista (joka ilmenee aallonpohjana spekt-rografin jäljessä) levenee tehokkaasti aallonpituudessa niin että jopa kaistan normaalisti hyväksyttävien rajojen ulkopuoliset aallonpituudet osoittavat mitattavissa olevaa 30 absorptiomäärää, vaikkakin olennaisesti alemmalla tasolla kuin 1,94 ym:n keskusaallonpituudella. Tätä käsitellään enemmin jäljempänä.

Jos vesipitoisuus on riittävän korkea, jolloin 1,83 ym-re-ferenssi ei enää ole stabiili, on tarvittavien suhdetyyppis- li 9 81203 ten mittausten suorittamiseksi referenssinä käytettävä muuta aallonpituutta kuin 1,83 ym:iä ja tutkimus on osoittanut, että paperille voidaan tähän tarkoitukseen käyttää 1,7 ym:n aallonpituutta, koska raina pysyy tällä aallonpituudella suhteellisen läpikuultavana suuressakin vesipitoisuudessa.

Yleisesti määriteltynä tämän keksinnön tuloksena on ensinnäkin laite materiaalin vesipitoisuuden mittaamiseksi en-naltamäärätyllä alueella, jossa laitteessa on infrapunasä-teilyn lähde materiaaliin suuntaamista varten, tällaisen säteilyn ilmaisuvälineet ja ensimmäinen ja toinen suodatin säteilyn valitsemiseksi ilmaisua varten sellaisilla ennalta määrätyillä aallonpituuskaistoilla, joilla vastaavasti vesipitoisuus vaikuttaa ja ei vaikuta säteilyyn, ja välineet vesipitoisuutta edustavan signaalin tuottamiseksi vertaamalla ensimmäisellä suodattimena havaittua signaalia toisella suodattimena havaittuun signaaliin. Laitteelle on tunnusomaista, että ensimmäinen suodatin on herkkä aal-lonpituuskaistalla, joka on alueen 1,91 - 1,97 ym ulkopuolella ja jonka keskipiste on alueella 1,76 - 1,87 ym, ja että toinen suodatin on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on siirretty ensimmäiseen aallonpituuskaistaan nähden ja joka on olennaisesti riippumaton ensimmäisen suodattimen aallonpituuskaistalla havaitusta vesipitoisuudesta.

Toiseksi tämän keksinnön tuloksena on menetelmä materiaalin vesipitoisuuden mittaamiseksi materiaalin absorptio-spektriä käyttämällä infrapuna-alueella, jossa infrapuna-säteily suunnataan materiaaliin ja suoritetaan selektiivinen ilmaisu mittausaallonpituuskaistalla ja referenssiaal-lonpituuskaistalla, jotka ensimmäinen ja toinen suodatin vastaavasti määrittelevät, ja materiaalin absorptio tai läpäisy ilmaistaan mittausaallonpituuskaistalla ilmaistun 10 81 203 säteilyn suhteena referenssiaallonpituuskaistalla ilmaistuun. Menetelmälle on tunnusomaista, että ensimmäinen suodatin on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on alueen 1,91 - 1,97 pm ulkopuolella ja jonka keskipiste on alueella 1,76 - 1,87 pm, ja että toinen suodatin on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on siirretty ensimmäiseen suodattimen aallonpituuskaistaan nähden, ja joka on olennaisesti riippumaton ensimmäisen suodattimen aallonpituuskaistalla havaitusta vesipitoisuudesta.

On selvää, että käytetään sitten sirontatyyppistä tai läpäisy tyyppistä mittausta, aallonpituusvaiintä voidaan suorittaa asettamalla suotimet materiaalia seuraavalle kulkutien osalle tai materiaali edeltävälle kulkutien osalle, jolloin itse asiassa suotimet muodostavat valitun kaista-leveyden infrapunalähteen kullekin valitulle aallonpituudelle. Ilmaisu voidaan suorittaa yhdellä ilmaisimella, jolloin suotimet tuodaan peräkkäin ja toistuvasti kulkutien väliin, tai vastaavalla suodinilmaisinyhdistelmällä, johon liittyy säteenjakaja, siinä tapauksessa että suotimet ovat materiaalia seuraavalla kulkutien osalla.

Jos ajatellaan erityisesti vesipitoisuuden mittaamista paperinvalmistuksessa, on yleensä suositeltavaa, että ensimmäinen tai mittausaallonpituus on siirretty lyhyemmän aallonpituuden puolelle selluloosa-absorptiokaistan aiheuttaman interferenssin välttämiseksi pitemmän aallonpituuden puolella. Mittauskaista voidaan määritellä esimerkiksi 0,03 pm kaistaleveyden kapeakaistasuotimella (mikä, kuten mainittu, on nykyisissä iR-antureissa tyypilliset! käytetty), joka sijoittuu spektrialueella 1,76-1,87 pm. On selvää, että absorptio verrattuna absorptiopiikkiin 1,94 pm: ssä vähenee, kun kaista valitaan aallonpituudeltaan lyhyemmäksi. Kapeakaistasuotimet ovat yleensä suositeltavia niiden paremman häiriökestävyyden vuoksi.

11 81203

Kohtuullisissa vesipitoisuuksissa voi olla asianmukaista asettaa mittausaallonpituus lähemmäs kohti 1,87 pm:iä, missä tapauksessa mittaus viitatun alueen lyhyemmässä aallon-pituuspäässä tai vähän sen alle voi vielä olla riittävän stabiili käytettäväksi referenssinä, vaikka 1,7 pm:iä voitaisiin tässäkin tapauksessa käyttää. Suurissa vesipitoisuuksissa, joissa mittaukset voidaan suorittaa 1,83 pmissä tai sen läheisyydessä tai sen alapuolella, aallaonpituutta 1,7 ym käytettään referenssinä.

Keksinnön laitetta ja menetelmää voidaan soveltaa sellaiseen paperikoneeseen, joka käsittää tasoviiran, jolle rai-na on muodostettu, puristusosan veden poistamiseksi rai-nasta ja kuivatusosan rainan kuivaamiseksi suhteellisen pieneen kosteuspitoisuuteen, tai paperikoneessa, johon kuuluu päällystin tai kokopuristin, jota seuraa kuivatus-osa, tai paperirainan päällystyskoneessa, johon sisältyy päällystin, jota seuraa kuivatusosa. Kaikissa näissä tapauksissa laitetta ja menetelmää voidaan käyttää valvomaan rainaa paikassa, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä.

Tätä ennen ei ole pidetty mahdollisena tyydyttävästi käyttää IR-antureita tällaisissa paikoissa.

Valittaessa suotimia mittaus- ja referenssiaallonpituuk-sia varten on suositeltavaa, että sen signaalin, joka saadaan referenssisuotimesta, suhde siihen, joka saadaan mit-taussuotimesta, ei arvoltaan ylitä noin kymmentä, ja suositeltavammin noin kolmea. Tämä edellyttää, että suotimet ovat kaistanleveydeltään samanlaisia, ja niiden toimin- ,2 81203 ta eroaa vain niiden keskiaallonpituuksilla.

Tämän jälkeen keksintöä ja sen suoritusmuotoja kuvataan viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuva 1 esittää kaaviomaisesti päällystettyä paperia valmis-5 tavan paperikoneen peräkkäisiä vaiheita;

Kuva 2A esittää yksinkertaistetussa kaaviomuodossa siron-tatyyppistä anturia kosteuspitoisuuden mittaamiseksi;

Kuva 2B esittää anturin ilmaisinosaa tämän keksinnön mukaisesti muunnettuna; 10 Kuva 3 esittää tyypillistä infrapunaspektrikäyrää, joka osoittaa paperinäytteen absorptiospektrin erilaisissa kosteuspitoisuuksissa;

Kuva 4 esittää tyypillisen kapeakaistasuotimen päästökais-takäyrää; 15 Kuva 5 esittää aallonpituuskaaviota eri suodinten, joita tässä keksinnössä voidaan käyttää; sijoittumisista ja kaistaleveyksistä; ja

Kuva 6 esittää käyrää, joka havainnollistaa koemittauksia, joita tehtiin eri paperilaaduille tämän keksinnön mukaisel-20 la anturilla.

Kuvaan 1 viitaten, koneeseen 100 kuuluu tasoviiraosa 110, johon massaliete syötetään perälaatikosta 112. Viiralle muodostettu raina (jota osoittaa katkoviiva 114) kulkee puristinosan 116 telojen välistä, jotka poistavat rainas-25 ta olennaisen määrän vettä. Sitten raina tulee pääkuiva-tusosan 118 teloille, poistuen niiltä kosteuspitoisuudeltaan suhteellisen alhaisena ja tulee, tässä esimerkissä, ,3 81 203 liimapuristimeen 120, jossa se saa pintapäällysteen. Lii-mapuristimen jätettyään raina kulkee toisen kuivaajan 122 telojen läpi, joissa kosteuspitoisuus palautuu suunnilleen samalle tasolle kuin mitä se oli pääkuivatusosan jälkeen, 5 minkä jälkeen raina rullataan 124:ssä.

Kuvan 1 esittämässä paperikoneessa on tavanomainen käytäntö käyttää pyyhkäisyantureita kosteuspitoisuuden mittaamiseksi koneen kuivassa päässä, toisin sanoen yhdessä tai useammassa pääkuivatusosaa seuraavassa paikassa. Esimerkik-10 si infrapunapyyhkäisyanturi voidaan kiinnittää liikkuvasti tankoon, joka ulottuu kohtisuoraan rainan kulkutien yli, suorittamaan toistuvaa pyyhkäisyä rainan poikki pääkuivatusosan 118 jälkeen, kuten 130:llä on esitetty, tai toisen kuivaajan 122 jälkeen, kuten 132:11a on esitetty. Tällaisia 15 antureita käytetään tyypillisesti mittaamaan alueella 5-10% olevia kosteuspitoisuuksia, kuten aikaisemmin on selitetty. Kuitenkaan, kuten jo on mainittu, ei aikaisemmin ole pidetty mahdollisena käyttää infrapuna-anturia koneen märässä päässä, joka edeltää pääkuivatusosaa 118, mittaa-20 maan tarkasti rainan kokonaisvesipitoisuutta ja siten laskemaan kosteussuhdetta. Kuten jo mainittiin, kosteussuhde voi olla alueella 1-6. Siten ei ole pidetty mahdollisena käyttää tällaisia antureita rainan valvontaan heti sen jättäessä viiran, mikä on osoitettu 134:llä; tai edes sen 25 jättäessä puristusosan, mikä on osoitettu 136:11a, jossa sen vesipitoisuus on jo vähentynyt. Siinä tapauksessa kun pääkuivatusosa on jaettu välillä olevilla tasoitusteloilla, kosteussuhde on vieläkin todennäköisesti arvoltaan yli 1. Siten yleensä ei pidettäisi mahdollisena tyydyttävästi 30 käyttää tällaisia antureita missään pääkuivatusosan 118 loppupäätä edeltävässä paikassa.

Sen ymmärtämiseksi, kuinka infrapuna-anturia voidaan käyttää koneen märässä päässä, on tarpeellista esittää kuinka 14 81 203 nykyiset anturit toimivat kuivassa päässä. Tämä tehdään viittaamalla kuviin 2 ja 3.

Kuva 2A esittää esimerkinomaisesti sirontatyyppistä anturia 200, jolla voidaan mitata kahdella aallonpituudella.

5 Laajakaistainen infrapuna (IR) lähde 210, ts. alijännite-hehkulamppu ja siihen liittyvä IR-objektiivi 212 ohjaa säteilyn noin 10° tulokulmassa suhteellisen pienelle alu- 2 eelle, esim. 50 mm , rainaa. Rainasta palautuva IR-säteily kulkee puoliläpäisevään IR-peiliin 214, jossa se jakaantuu 10 kahdeksi osaksi, jotka kohtaavat kaksi ilmaisinta 216 ja 218. Säteily, jolle nämä ilmaisimet ovat herkkiä, on kahdella valitulla aaltokaistalla, jotka ilmaisimien eteen vastaavasti tuodut infrapunainterferenssisuotimet 222 ja 224 määrittävät. Tavanmukaisen käytännön mukaisesti suodin 15 222 rajoittaa ilmaisimen 216 herkkyyttä säteilylle veden 1,94 ym:n absorptiokaistalla, toisin sanoen suotimen herkkyys keskittyy absorptiopiikkiaallonpituudelle; suodin 224 rajoittaa ilmaisimen 218 herkkyyttä 1,83 μπι:η referenssi-kaistalle, johon normaalisti ei katsota veden tai selluloo-20 san vaikuttavan. Kummankin ilmaisimen signaalit tuodaan elektroniseen käsittelypiiriin 230, joka suhteuttaa signaalin ilmaisimesta 216 ilmaisimen 218 vastaavaan antosignaa-lin muodostamiseksi, joka on kosteuspitoisuuden mitta. Tähän asti kuvatut menettelyt ovat tavanomaisia, eikä niitä 25 tässä käsitellä yksityiskohtaisemmin.

Kun sitten katsotaan kuvaa 3, kapeakaistasuotimien herkkyyksien vaikutukset voidaan paremmin ymmärtää viittaamalla tyypillisiin spektrikäyriin 300, 310, 312 ja 314, jotka esittävät infrapuna-aluetta, kun kyseessä on neljä paperi-30 rainanäytettä. Nämä spektrikäyrät perustuvat testeihin, jotka on suoritettu erotuskyvyltään suurella infrapuna-spektrometrillä. Abskissana on aallonpituus mikroneina; ordinaatta voisi esittää läpäisyä tai heijastusta riippuen is 81203 suoritetusta mittaustavasta - vastaavasti läpäisevä tai sironta .

Spektrikäyrät 300 ja 310 kuvaavat aluetta 1,0-2,2 ym kahdelle kevytpaperinäytteelle, spektrikäyrän 300 esittäessä 5 "uunikuivaa" näytettä, ja spektrikäyrän 310 esittäessä •'ilmakuivaa" näytettä, jonka kosteuspitoisuus on noin 7%. Spektrikäyrät 312 ja 314 ovat painavampien paperien näytteistä, jotka myös ovat vastaavasti "uunikuivia" ja "ilma-kuivia". Nähdään, että painavammalla paperilla korkeampi 10 vesipitoisuus ilmenee alempana läpäisynä tai heijastuksena (suurempi absorptio) kaistalla, jonka keskikohtana on 1,94 ym. Samanlaisia käyriä saataisiin papereille, jotka ovat samanpainoisia mutta formaatioltaan erilaisia, mikä johtaa erilaisiin tehollisiin keskikulkumatkoihin rainan 15 sisässä.

Kun spektrikäyriä tarkastellaan yleisesti, vesiabsorptio-kaistan 320 1,94 ym:ssä lisäksi pitemmän aallonpituuden puolella on lähellä selluloosan absorptiokaista 322, jonka keskus on noin 2,1 ymsssä. Tällä aallonpituudella kevyen 20 paperin kaksi käyrää 310 ja 312 ja painavamman paperin kaksi käyrää tulevat olennaisesti yhteen, koska eri vesipitoisuudet eivät "näy" tällä aallonpituudella.

Lyhyemmän aallonpituuden puolella on tasainen osa 324, jossa on vähän infrapuna-absorptiota, ja joka vielä lyhyem-25 mällä aallonpituudella johtaa toiseen ei niin hyvin määriteltyyn absorptiokaistaan 326 noin 1,5 ym:ssä. Havaitaan, että tämä kaista ei ole niin terävä (kaistaleveydessä) tai niin syvä kuin 1,94 ym:n absorptiokaista, eikä se myöskään ole yhtä selvästi spesifinen vesipitoisuudelle kuin 1,94 30 ym:n kaista on. Välillä olevalla tasaisella osalla on yleinen käytäntö käyttää pienen absorption kaistaa 328 (veden tai selluloosan), joka esiintyy 1,83 ymsssä, referenssinä, vaikkakin havaitaan, että tasaisen osan 324 ie 81203 kauempana kaistasta 320 olevalla lyhyemmän aallonpituuden puolella on toinen stabiili kaista 330, jota samoin voidaan käyttää referenssinä.

Näitä kaistoja käytetään hyväksi kuvan 2A instrumentissa 5 valitsemalla vesipitoisuussuodin 222 absorptiokaistan 320 piikkiin 1,94 ym:ssä; ja referenssisuodin 224 kaistaan 328 1,83 ym:ssä. On huomattava, että suodinten päästökaistoja ei pidä sekoittaa kuvassa 3 melko yleisessä muodossa esitettyihin spektrikaistoihin. Suodinpäästökaistoja käsitellään 10 enemmän jäljempänä kuviin 4 ja 5 viittaamalla.

Tällaiset anturit toimivat tyydyttävästi paperikoneiden kuivassa päässä, ts. kuvan 1 paikoissa 130 ja 132. Kuten jo esitettiin, märässä päässä ne eivät ole tyydyttäviä. Syy tähän voidaan nähdä kuvasta 3. 1,94 ym:ssä esitetty läpäi- 15 sy tai heijastus on kääntäen verrannollinen absorptioon.

Ilmaisimen 216 ilmaisusignaali on läpäisyn tai heijastuksen mitta ja pienenee nopeasti vesipitoisuuden lisääntyessä.

2 Käyrä 310 esittää vain noin 5 g/m -vesipitoisuutta. Kevyilläkin papereilla vesipitoisuus koneen märässä päässä olisi 20 joka tapauksessa useita kertoja tämä arvo, mikä antaisi itse asiassa täydellisen absorption. Mittaus tällä tasolla on mahdotonta, koska mahdollisesti saatava jokin pieni signaali hukkuu häiriökohinaan ja interferenssiin, jolloin asianomainen ilmaisin 216 mittaisi jäännöstaustaa, joka on 25 hyvin epästabiili ja vaihteleva suure.

Nyt on oivallettu, että suuri vesipitoisuus on mahdollista mitata siirtämällä suotimen 222 herkkyyttä 1,94 ym:n ab-sorptiopiikistä kaistan lyhyemmän aallonpituuden puolelle alueelle 332 1,76 ja 1,87 ym:n välille. Spesifisten suodin-30 päästökaistojen valintaa käsitellään myöhemmin. Spektro skooppisen herkkyyden suuressa vesipitoisuutta tutkimusten seurauksena on yllättäen havaittu, että stabiili referenssi- li 17 81 203 kohta 1,83 ym:ssä ei olekaan niin stabiili kuin aikaisemmin ajateltu. Itse asiassa kuvassa 3 havainnollistettu absorptiovaste levenee suurissa vesipitoisuuksissa, ja 1,83 ym:ssä esiintyy jonkin verran vaihtelua vesipitoisuu-5 den mukaan.

Kohtuullisissa vesipitoisuuksissa - toisin sanoen tavanomaisella laitteistolla tarkasti mitattavissa olevien arvojen yläpuolella, mutta edellä asetettujen korkeimpien vesipitoisuustasojen alapuolella - saattaa läsnäoleva ve-10 si vielä riittävän vähän vaikuttaa absorptioon viitatun alueen lyhyemmässä aallonpituuspäässä tai sen vieressä, niin että sitä voidaan käyttää referenssinä, jolloin mit-tauskaista asetetaan pitemmän aallonpituuspään puolelle tai sitä kohti. On selvää, että muutokset ovat suhteelli-15 siä eivätkä absoluuttisia. Kuitenkin korkeammassa vesipi toisuudessa, jossa absorptiokaista leviäminen selvästi vaikuttaa 1,83 ym tai pienempiin aallonpituuksiin, tulee vaihtoehtoinen referenssi reilusti viitatun alueen ulkopuolelta yhä tarpeellisemmaksi. Stabiili referenssi voi-20 daan ottaa noin 1,7 ym:stä (1,68 ym) alueella 330, johon suuri vesipitoisuus ei vaikuta. Selvästikin 1,7 ym:n valinta referenssiaallonpituudeksi sopii kaikille vesipitoi-suusmittausalueille.

Sen osoittamiseksi, kuinka suotimia, jotka herkkyydeltään 25 ovat sivussa 1,94 ym:stä, voidaan käyttää suurten vesipitoisuuksien mittaamisessa, viitataan seuraavaksi kuviin 4 ja 5.

Suotimet, joita käytännössä käytetään kuvassa 2A esitetyn kaltaisissa laitteissa, ovat interferenssisuotimia, joilla 30 on kapea päästökaista. Päästökaistan vaste on yleensä kel-lonmuotoinen. Kuvassa 4 esitetään tyypillinen päästökais-takäyrä tällaiselle suotimelle. Esimerkki on otettu 1,94 ym:stä, ja sillä on tyypillinen 0,03 ym:n kaistaleveys ,β 81203 50% maksimiläpäisystä (arvo jota kaistaleveydelle normaalisti käytetään). Siten pääosan spektriä, joka voi kulkea suotimen läpi, aallonpituus on alueella 1,925 - 1,955 ym. Tämä kaistaleveys on myös tyypillinen kapeakaistasuotimille, 5 joita käytetään 1,83 tai 1,7 ym:ssä; tai 2,1 m:ssä, jos tehdään selluloosamittaus.

Suodinpäästökaistojen suhteelliset asemat kuvan 3 spektrissä voidaan paremmin ymmärtää kuvan 5 kaaviosta, joka esittää eri päästökaistoja suhteessa spektrialueeseen 1,94 ym:n 10 vesiabsorptiokaistan ympärillä.

Kaaviossa (A) liittyy kuvan 2A laitteeseen esittäen kapea-kaistasuotimen 222 0,03 ym:n kaistaleveyden 222' 1,94 ym keskipisteenä. Tämä keskitys absorptiopiikkiin mahdollistaa asianmukaisen herkkyyden saavuttamisen paperille pa-15 perikoneen kuivassa päässä, jotta aikaansaadaan suurin muutos ilmaisimien 216 ja 218 antosignaalien suhteessa pientä muutosta vesipitoisuudessa vastaten. Referenssisuotimen päästökaista on esitetty 224':ssa 1,83 keskipisteenä.

Kuitenkin koneen märässä päässä (viira- tai puristinosan 20 jälkeen, tai ainakin ennen pääkuivatusosan loppupäätä) absorptio päästökaistalla 222' on niin suuri, että, kuten on selitetty, mahdollinen pieni signaali häviää taustakohinaan ja todellisuudessa paperiraina tulee opaakiksi tällä aallonpituudella .

25 Suurilla vesipitoisuuksilla kaista, jolla paperi näkyy opaakkina, ulottuu kuten varjostetulla alueella 340 kuvassa 5 on osoitettu, tässä sen ulottuessa esimerkinomaisesti noin 1,91:stä 1,97 ym:iin.

Kyky mitata suurta absorptiota voidaan palauttaa suotimellä, 30 jolla aikaansaadaan ilmaisu yhdellä tai useammalla kuvassa 3

II

is 81203 esitetyn absorptiokäyrän sellaisella osalla, joka on sivussa absorptiokaistan 320 piikistä.

On olemassa eri tapoja, joilla tämä voidaan tehdä.

Eräs tapa on käyttää kapeakaistasuodinta yleisellä alueel-5 la 1,76 - 1,87 ym, keskusaallonpituus, kuten 332:11a kuvissa 3 ja 5 on osoitettu. Eräs, B:llä kuvassa 5 esitetty esimerkki on käyttää 1,83 ym suodinta vesipitoisuussuotimena 222A', käyttäen 1,7 ym:iä referenssisuodinaallonpituutena 224A'. Tällainen järjestely mahdollistaisi hyvin suurten 10 vesipitoisuuksien mittaamisen. Kuten (A):sta kuvan 5 kaaviossa nähdään, 1,83 ym suodinpäästökaistan ja kaistan 340 jolla paperi on todellisuudessa opaakki suurissa vesipitoisuuksissa, välillä on olennainen spektriaukko. Kuvan 5 kaavion kohdassa (C) on esitetty vaihtoehtoinen siirtojärjes-15 tely, jossa kapeakaistasuodin, jonka päästökaista on 342, on sijoitettavissa alueen 332 suuremman aallonpituuden puolelle kaistan 340 ja "referenssin" 1,83 ym:ssä välille.

Näin suodin, jonka keskipiste on 1,87 ym:ssä ja kaistaleveys 0,03 ym, aikaansaisi suuremman ilmaisuherkkyyden koh-20 tuullisen korkeille vesipitoisuuksille kuin 1,83 ym suodin. Jos tätä pidetään riittämättömän stabiilina, voidaan refe-renssiaikanavalle käyttää 1,7 ym suodinta. Nämä esimerkit osottavat, kuinka kapeakaistasuodin voidaan siirtää 1,94 ym:n absorptiopiikistä siten, että aikaansaadaan käyttökel-25 poinen mittaus paperin suurissa vesipitoisuuksissa, siirron tapahtuessa suositeltavasti lyhyemmän aallonpituuden puolelle selluloosan absorptiokaistan mahdollisen vaikutuksen välttämiseksi pitkän aallonpituuden puolella.

Kuva 2B havainnollistaa kuvan 2A laitteen ilmaisinjärjes-30 telyn sovittamista tämän keksinnön mukaiseksi. Kuvassa 2B

referenssisuotimen 224A vaste on 1,7 ym:ssä ja pääilmaisin-suotimen 222A vaste on 1,83 ym:ssä tai yleisemmin alueella 1,76-1,87 ym, ja kumpikin on suositeltavasti kapeakais- 20 81 203 tasuodin, esim. 0,03 ym:n. Kapeammat suotimet auttavat vähentämään kokonaishäiriökohinapitoisuutta ilmaistussa signaalissa. Tämä sovitus on kuvan 5 kaavion kohdan (B) mukainen.

5 Valittaessa referenssi- ja mittaussuodinaallonpituuksia sirontatyyppisellä anturilla on suositeltavaa, että refe-renssisuotimen 224A antosignaalin suhde mittaussuotimen 222A vastaavaan ei ole yli kymmentä ja suositeltavasti ei yli kolmea. Tämä siitä syystä, että matala absorptio refe-10 renssiaallonpituudella merkitsee sitä, että infrapunasätei-ly olennaisesti läpäisee rainan, kun taas, jos vertaileva antosignaali pitemmällä mittausaallonpituudella on liian paljon vähentynyt suhteessa referenssiarvoon, tämä on osoitus pienemmästä tunkeutumasta ja siitä, että mittaus teh-15 dään todellisuudessa liian matalalla pintavyöhykkeellä.

Kuvan 6 käyrä esittää tuloksia testeistä, jotka tehtiin eripainoisille papereille yhdellä IR-anturilla, joka oli sovitettu kuvan 2B mukaisesti käyttäen 1,83 pm:n kapeakais-tasuodinta mittaussuotimena ja 1,7 pm-referenssiä. Käyrässä 20 abskissana on veden neliömassa ja ordinaattana ilmaisimien 218 ja 216 signaalien suhde. Ordinaatti-akselilla esitetyt suhdearvot eivät itsessään ole erityisen merkityksellisiä paitsi että yhtä pienemmät arvot johtuvat laiteominaisuuk-sista ja IR-spektrin yleisestä kaartumisesta alaspäin pi-25 tempää aallonpituuspäätä kohti, minkä jotkin instrumentit kompensoivat. Tämä kaartuminen on eliminoitu kuvan 3 spektristä niiden piirteiden demonstroimiseksi selvemmin, jotka tämän keksinnön kannalta ovat mielenkiintoisia. Käyrä havainnollistaa sen seikan, että suhdeantosignaalin ja veden 2 30 neliömassan välillä aina 400 g/m asti on olennaisesti lineaarinen riippuvuus, ja riippuvuuden uskotaan jatkuvan korkeampiinkin vesipitoisuuksiin. Lisäksi arkin kuivapinta ei olennaisesti vaikuta veden heliömassan mittaukseen.

Näin sovitetulla laitteella on siten osoittautunut olevan 21 81203 kyky, jota aiemmin ei ole pidetty mahdollisena, suoriutua mittauksista hyvin suurissa vesipitoisuuksissa. Käytännön kokeissa kuultopaperia valmistavalla paperikoneella on käytetty kuvatulla tavalla kuvan 2B mukaisesti muunnettua antu-5 ria onnistuneesti mittaamaan alueella 100-210 g/m olevia veden neliömassoja koneen märässä päässä, jotka siten ovat 2 reilusti yli sen 25 g/m :n arvon, jota tähän asti on pidetty ylärajana.

On huomattava, että tällä tässä kuvatulla tekniikalla, 10 jossa pääilmaisinsuotimen vastetta siirretään mittauksissa käytetyn IR-spektrikaistan piikistä, on yleistäkin käyttöä aina silloin kun on mitattava materiaalia, jonka vesipitoisuus on suuri. Jo mainittuja esimerkkejä ovat tekstiilit ja muut arkki- tai rainamuotoiset materiaalit, tai hiukkas-15 tai raemateriaalit, joita kuljetetaan kuljettimella, ja jotka siten tässä suhteessa muistuttavat rainaa.

On selvää, että muillakin materiaaleilla veden absorptio-kaista 1,94 ym:ssä on olennaisesti koskematon edellyttäen että materiaalilla itsellään ei ole omaa absorptiokaistaa, 20 joka on päällekkäin veden absorptiokaistan kanssa. Olettaen että materiaalilla on karakteristinen absorptiokaista (ts. spesifinen kaista, kuten paperin selluloosan absorptio-kaista) erillään veden absorptiokaistasta, voidaan myös suorittaa materiaalin painon mittaus käytettäväksi lasket-25 taessa antosignaalia kosteuspitoisuutena, toisin sanoen veden painoprosenttia. Spektroskooppisen vasteen luonteesta johtuen myös useimmilla materiaaleilla on aallonpituus, johon vesipitoisuus ei olennaisesti vaikuta, ja suositeltavasta materiaalin itsensä, jota voidaan käyttää referens-30 sin saamiseksi.

Sellaisilla muilla materiaaleilla, joissa materiaalilla itsellään ei ole IR-absorptiokaistaa lähellä 1,94 ym:iä tai on sellainen kaista lyhyemmän aallonpituuden puolella, voidaan mittaussuodin asettaa jälkimmäisessä tapauksessa 22 81 203 pitemmän aallonpituuden puolelle tai edellisessä kummallekin puolelle. Suotimen sijoituksen valinta 1,94 ym:n piikistä sivuun suoritetaan kuvattujen kriteerien mukaan. Tällöin etsitään aallonpituuksia, joilla absorptio ei ole täy-5 dellinen yli 25:n vesineliömassoille ja suositeltavasti yli 100:n.

Kuvassa 2B esitetään lisänä kuvan 2A laitteen sovellutukseen paperin selluloosamittauskanavan käyttäminen käyttäen lisäpeiliä 215 ja ilmaisinta 226, jota edeltää kapeakaista-10 suodin 227, jonka herkkyyskeskus on 2,1 ym:ssä. Peili 215 on todellisuudessa yhdessä interferenssisuotimen 224' kanssa, joka toimii peilinä 2,1 ym:ssä. Vaikka selluloosan absorption mittaus on sinänsä tunnettu, on, jotta voitaisiin laskea kosteuspitoisuus tai käyttää korjaustekijää kuten 15 edellämainitussa julkaisussa 2 044 433, tällaisen IR-mittaus-kanavan käyttäminen suurilla vesipitoisuuksilla erityisen edullista, koska β-antureilla tehdyt mittaukset, joita käytetään paperin kuivapainon mittaamiseen, tulevat vähemmin tarkoiksi, kun vesipitoisuus on suuri.

20 Vaikka edellä oleva kuvaus on liittynyt erityisesti siron-tatyyppisen anturin soveltamiseen, on selvää, että keksintö soveltuu yhtä hyvin läpäisytyyppisiin antureihin. Eräässä läpäisytyyppisessä anturissa käytetään yhtä ilmaisinta ja pyörivää suodinpidintä, joka vuorotellen ja toistuvasti 25 tuo halutut suotimet IR-kulkutielle. Suotimien näytöt korreloidaan ilmaisimen signaalinkäsittelyyn veden absorption, selluloosan absorption ja referenssisignaalien saamiseksi. Siten tällaista laitetta voidaan myös soveltaa sijoittamalla keksinnön mukaiset suotimet sopiviin paikkoihin suodinpiti-30 messä.

Claims (16)

23 81 203 Patenttivaatimukset;

1. Laite materiaalin vesipitoisuuden mittaamiseksi, jossa laitteessa on infrapunasäteilyn lähde (210, 212) materiaaliin suuntaamista varten, tällaisen säteilyn ilmaisuvälineet ja ensimmäinen ja toinen suodatin (222A, 224A) säteilyn valitsemiseksi ilmaisua varten sellaisilla ennalta määrätyillä aallonpituuskaistoilla, joilla vastaavasti vesipitoisuus vaikuttaa ja ei vaikuta säteilyyn, ja välineet vesipitoisuutta edustavan signaalin tuottamiseksi vertaamalla ensimmäisellä suodattimena havaittua signaalia toisella suodattimena havaittuun signaaliin, tunnettu siitä, että ensimmäinen suodatin (222A) on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on alueen 1,91 - 1,97 /um ulkopuolella ja jonka keskipiste on alueella 1,76 - 1,87 /um, ja että toinen suodatin (224A) on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on siirretty ensimmäiseen aallonpituuskaistaan nähden ja joka on olennaisesti riippumaton ensimmäisen suodattimen aallonpituuskaistalla havaitusta vesipitoisuudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen suodattimen aallonpituuskaistan keskipiste on 1,83 /um.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että ensimmäinen suodatin on kapeakaistasuoda-tin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen suodattimen kaistanleveys on 0,03 /um.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että toinen suodatin on herkkä noin 1,7 /um:ssä. 24 81203

6. Paperikone, joka käsittää järjestyksessä tasoviiran, jolle raina on muodostettu, puristinosan veden poistamiseksi rainasta ja kuivatusosan rainan kuivaamiseksi suhteellisen pieneen kosteuspitoisuuteen, ja joka sisältää laitteiston rainan vesipitoisuuden mittaamiseksi kohdassa, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä, tunnettu siitä, että mainittu laitteisto on jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen.

7. Paperikone, johon kuuluu päällystin tai kokopuristin, jota seuraa kuivatusosa, ja joka sisältää laitteiston päällystetyn paperin vesipitoisuuden mittaamiseksi, tunnet-t u siitä, että mainittu laitteisto on jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen ja että se on asennettu kohtaan, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä.

8. Paperirainan päällystyskone, johon sisältyy päällystin, jota seuraa kuivatusosa, ja joka sisältää laitteiston päällystetyn paperin vesipitoisuuden mittaamiseksi, tunnet-t u siitä, että mainittu laitteisto on jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen ja että se on asennettu kohtaan, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä.

9. Menetelmä materiaalin vesipitoisuuden mittaamiseksi materiaalin absorptiospektriä käyttämällä infrapuna-alueella, jossa infrapunasäteily suunnataan materiaaliin ja suoritetaan selektiivinen ilmaisu mittausaallonpituuskaistalla ja referenssiaallonpituuskaistalla, jotka ensimmäinen ja toinen suodatin vastaavasti määrittelevät, ja materiaalin absorptio tai läpäisy ilmaistaan mittausaallonpituuskaistalla ilmaistun säteilyn suhteena referenssiaallonpituuskaistalla ilmaistuun, tunnettu siitä, että ensimmäinen suodatin on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on alueen 1,91 - 1,97 /um ulkopuolella ja jonka keskipiste on alueella 1,76 - 1,87 /um, ja että II 25 81 203 toinen suodatin on herkkä aallonpituuskaistalla, joka on siirretty ensimmäiseen suodattimen aallonpituuskaistaan nähden, ja joka on olennaisesti riippumaton ensimmäisen suodattimen aallonpituuskaistalla havaitusta vesipitoisuudesta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ensimmäisen suodattimen aallonpituuskaistan keskipiste on 1,83 /um.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu ensimmäinen suodatin on kapea-kaistasuodatin.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ensimmäisen suodattimen kaistanleveys on 0,03 /um.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 9-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu toinen suodatin on herkkä noin 1,7 /um:ssä.

14. Menetelmä rainan vesipitoisuuden on-line mittaamiseksi paperikoneessa, joka käsittää järjestyksessä tasoviiran, jolle raina on muodostettu, puristusosan veden poistamiseksi rainasta ja kuivatusosan rainan kuivaamiseksi suhteellisen pieneen kosteuspitoisuuteen, ja jossa vesipitoisuutta mitataan kohdassa, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä, tunnettu siitä, että on-line mittausmenetelmä on jonkin patenttivaatimuksista 9-13 mukainen.

15. Menetelmä rainan vesipitoisuuden on-line mittaamiseksi paperikoneessa, joka käsittää päällystimen tai kokopuristi-men, jota seuraa kuivatusosa ja jossa vesipitoisuutta mitataan kohdassa, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä, tunnettu siitä, että on-line mittausmenetelmä on jonkin patenttivattimuksista 9-13 mukainen. 26 81 203

16. Menetelmä ralnan vesipitoisuuden on-llne mittaamiseksi paperin päällystyskoneessa, joka käsittää päällystlmen, jota seuraa kulvatusosa ja jossa vesipitoisuutta mitataan kohdassa, joka on ennen kuivatusosan loppupäätä, tunnettu siitä, että on-line mittausmenetelmä on jonkin patenttivaatimuksista 9-13 mukainen.