SE537725C2 - Metod för bestämning av egenskaper hos heterogena media - Google Patents
Metod för bestämning av egenskaper hos heterogena media Download PDFInfo
- Publication number
- SE537725C2 SE537725C2 SE1350406A SE1350406A SE537725C2 SE 537725 C2 SE537725 C2 SE 537725C2 SE 1350406 A SE1350406 A SE 1350406A SE 1350406 A SE1350406 A SE 1350406A SE 537725 C2 SE537725 C2 SE 537725C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- medium
- measurement
- property
- meeting
- signal
- 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
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- 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
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- 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
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
-
- 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
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
-
- 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
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/34—Paper
- G01N33/343—Paper pulp
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means
-
- 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
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
17 SAMMAN D RAG En metod för att bestämma åtminstone en egenskap hos en fas hos rörliga,heterogena media innefattande tvä eller flera faser kännetecknas av att, förtidsperioder för mätsignalen vilka är relaterade till en del av mediet för vilken enegenskap skall bestämmas, använda mätsignalen för att bestämma en egenskap hos en av mediets olika faser, och beräkna till exempel halt av ett eller flera ämnen eller färg eller liushet, med en lämplig matematisk beräkning med användande av mätsignalen motsvarande en del av mediet för vilken en egenskap skall bestämmas. (Fig. i)
Description
537 725 utan fibrer. En viss kompensation för innehåll av fibrer (och fiberfragment och andra liusspridande partiklar) kan erhållas genom att utföra mätningen vid två eller flera våglängder, men även vid relativt låga koncentrationer av fibrer blockerar dessa i princip allt lius vid till exempel en mätning av liustransmittansen varvid bestämningen av vätskefasen blir kraftigt störd eller omöiliggiord.
id="p-5"
[0005] Optisk mätteknik för bestämning av kemisk sammansättning och koncentration har många egenskaper som gör att den lämpar sig speciellt bra för tillämpning on-line. Exempelvis är den snabb, robust och kan ge möjlighet att mäta flera olika ämnen genom att utnyttja flera olika våglängder så som med spektroskopiska metoder. Snabbheten, ibland till och med kontinuerlig mätning, underlättar och förbättrar processtyrning
id="p-6"
[0006] Dagens optiska mätsystem har dock begränsad användbarhet i vissa fall på grund av att mätprincipen kräver kontrollerade förutsättningar och många metoder som är tillämpbara í laboratoriemiliö fungerar därför inte i processmiliö.
Speciellt komplicerade är flerfassystem, det vill säga en blandning av exempelvis fasta och flytande ämnen. Ett enkelt exempel på ett flerfassystem är en suspension av massafibrer i processvätska vid framställningar av papper; om man önskar bestämma vätskans egenskaper, såsom kemisk sammansättning, genom spektroskopisk analys av dess transmittans vid en eller flera våglängder så måste massafibrerna först avskilias för att inte störa eller omöiliggöra mätningen. Även mätning av direkta optiska parametrar så som liushet och färg kräver normalt kontrollerade förutsättningar och blir därför också problematiska vid on-line tillämpning på heterogena media.
id="p-7"
[0007] US 2006/0087652 Al beskriver en metod och sensor för kombinerad mätning av transmission och reflektion för att bestämma egenskaper hos en fibersuspension. En eller flera våglängder används och en hög samplingstakt föredras. Dock tar inte denna metod eller sensor hänsyn till problematiken med 537 725 heterogena media där det är komplicerat eller omöiligt att bestämma egenskaper hos olika komponenter eller faser. l dag kan dessa endast mätas t ex efter manuell separation av de olika komponenterna eller faserna.
id="p-8"
[0008] SE4ó483ó beskriver en metod för bestämning av koncentrationen av två storleksfraktioner av partiklar i en suspension under antagandet att partiklarna kan klassificeras som små eller stora partiklar. Detta är speciellt användbart vid mätning på pappersmassa då man ofta har en blandning med varierande sammansättning av fibrer (stora partiklar) respektive fiberfragment eller fyllmedel (små partiklar).
SE4ó483ó beskriver dock inte mätning av egenskap såsom kemisk sammansättning hos respektive fas utan endast hur stor andel av den totala mängden som respektive fas utgör.
id="p-9"
[0009] Sammanfattningsvis är för många tillämpningar de metoder som används idag är tidskrävande, omständliga, kostsamma och har låg noggrannhet och precision. De kan inte bestämma egenskaper såsom exempelvis kemisk sammansättning hos respektive komponent/fas i ett system av flera komponenter eller faser, till exempel respektive fas i ett flerfassystem, framförallt inte när systemet är i rörelse. Därför behövs nya metoder som minskar kostnader och samtidigt ökar noggrannheten på mätningarna för att effektivisera hela processen, bl. a. genom att minska åtgången av råvaror, kemikalier och energi.
Sammanfattning av uppfinningen
id="p-10"
[0010] Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för att mäta en eller flera egenskaper hos en eller flera faser hos rörliga, heterogena media. Metoden är billigare, effektivare och minskar onödig användning av exempelvis giftiga kemikalier eftersom mätsvaret erhålls i realtid utan onödig tidsfördröining. Föreliggande metod löser alltså några av de problem som finns med dagens teknik, vilket uppnås genom metoden enligt de bifogade kraven. 537 725 [OOl l] Föreliggande uppfinning löser problematiken med bestämning av egenskaper så som till exempel kemisk sammansättning av olika komponenter i heterogena system, till exempel flerfassystem, genom att utforma måtanordningen så att den mäter en begränsad volym eller andel av mediet och med en så hög mäthastíghet att mediets olika komponenter kan bestämmas var och en för sig. I det föliande beskrivs två stycken föredragna exempel på tillämpning av uppfinningen inom tillverkningsprocesser för pappersmassa men uppfinningens tillämpbarhet begränsas inte alls till endast dessa utan kan nyttias i många olika tänkbara processer med heterogena media.
id="p-12"
[0012] Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för att bestämma åtminstone en egenskap hos rörliga, heterogena media innefattande två eller flera faser, metoden innefattar stegen att först belysa mediet med ett strålknippe med en eller flera förbestämda våglängder, sedan detektera utträdande lius från mediet, metoden kännetecknas av att strålknippet är litet relativt storleken på de delar av mediet som ska bestämmas samt bandbredden är tillräcklig hög för att man från signalen ska kunna urskilias de tidsperioder av denna signal som är relaterade till de delar av mediet som ska bestämmas, först bestäms minst en egenskap hos minst en av mediets olika faser, och sedan beräknas till exempel halt av ett eller flera ämnen eller färg eller liushet, med en lämplig matematisk beräkning.
id="p-13"
[0013] I en utföringsform har våglängden eller våglängderna valts för att bestämma den eller de egenskaper man vill mäta.
id="p-14"
[0014] I en utföringsform är det detekterade ljuset transmitterat genom mediet.
id="p-15"
[0015] l en annan utföringsform är det detekterade ljuset reflekterat från mediet. 537 725
id="p-16"
[0016] l en utföringsform ör egenskapen som skall bestömmas en halt, kemisk sammansöttning eller annan egenskap.
id="p-17"
[0017] I en utföringsform av föreliggande beskrivning utförs mätningen görs on- line.
id="p-18"
[0018] I en utföringsform ör det rörliga heterogena mediet framburet i en vötskefas.
id="p-19"
[0019] l en utföringsform görs mötningen på ett från processen taget delprov som låts flöda eller pumpas genom eller förbi en mötsensor utanför ledningen.
id="p-20"
[0020] Beroende av utföringsform varierar mötvolymen mellan 0,05 mm3 till l000 mm3, eller mellan 0,5 mm3 till 500 mm3 eller mellan l mm3 till lOO mm3.
id="p-21"
[0021] Beroende på utföringsform varierar bandbredden på mätningen av den optiska signalen mellan 0,05 kHz till lO KHz, lkHz till 7 kHz, eller mellan 2 till 5 kHz.
id="p-22"
[0022] Ett annat öndamål med föreliggande uppfinning ör att tillhandahålla en ny metod för att möta egenskaper hos heterogena media, uppfinningen beskrivs enligt bifogade patentkrav.
id="p-23"
[0023] Föreliggande uppfinning tillhandahåller också ett enklare och billigare mötsystem som möjliggör on-líne mötning av komponenter eller faser i ett system bestående av flera komponenter eller faser.
id="p-24"
[0024] Föreliggande uppfinning har också lika eller böttre prestanda iömfört med dagens system. Mötningarna ör noggrannare och ger mer precis mötning av den önskade komponenten eller fasen i ett system av flera komponenter eller faser.
id="p-25"
[0025] Det ör också ett mindre omfattande kalibreringsarbete då det inte behövs så många kalibreringsprov och dessutom ör kalibreringstekniken enklare. 537 725
id="p-26"
[0026] Ett on-line tillämpat mätsystem är oftast eftersträvansvärt, så som vid mätning i en processledning. Uppfinningen är dock tillämplig även i det fall man exempelvis utför mätningen på ett prov som tagits ut från processledningen och analyseras under det att det pumpas eller tillåts flöda. Gemensamt med tillämpningen on-line gäller att mediet måste vara under rörelse.
Kortfattad beskrivning av ritningarna
id="p-27"
[0027] Uppfinningen kommer nu att beskrivas, såsom exempel, med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka:
id="p-28"
[0028] Fig. l visar en principskiss för mätning av transmittans med hög frekvens som används idag.
id="p-29"
[0029] Fig. 2. Visar ett absorbonsspektra på ett blekerifiltrat med (streckad linje) respektive utan (heldragen linje) finfraktion (dvs. partiklar) mätt med känd teknik.
id="p-30"
[0030] Fig. 3. Visar data från en on-line-tillämpning av föreliggande uppfinning.
id="p-31"
[0031] Fig. 4. Visar en principskiss av en sond för mätning av reflektans med fiberoptik.
id="p-32"
[0032] Fig. 5. Visor ett reflektionsspektra i NIR-området för prov med olika avstånd frän sonden vid mätning.
id="p-33"
[0033] Fig. 6. Visar en principskiss för en signal uppmätt vid en given våglängd avsatt mot tid.
Detaljerad beskrivning
id="p-34"
[0034] Innan uppfinningen avslöjas och beskrivs i detalj, skall det förstås att denna uppfinning inte är begränsad till särskilda material, media eller konfigurationer beskrivna häri, såsom konfigurationer, media och material kan variera. Det skall också vara förstått att terminologin tillämpad häri endast används 537 725 för att beskriva särskilda utföringsformer och inte är avsedd att vara begränsande, då omfattningen av föreliggande uppfinning endast begränsas av de tillhörande kraven.
id="p-35"
[0035] Termen "heterogena media" avser heterogena media med två eller flera faser, såsom exempelvis en suspension av fibrer eller andra partiklar.
id="p-36"
[0036] Termen "rörliga" heterogena media avser heterogena media framburna i exempelvis ett rör. Det kan exempelvis vara en suspension i ett rör, flisbitar som möts i ett fallrör, eller material på ett transportband etc etc.
id="p-37"
[0037] Termen "flerfassystem" avser en blandning av exempelvis fasta och fl tande ämnen, exem elvis en sus ension av massafibrer i rocessvätska vid Y p p p framställningar av papper.
id="p-38"
[0038] Termen "strålknippet är litet relativt storleken" avser att beskriva att storleken på strålknippet är direkt kopplad till mätvolymen (väldigt direkt vid mätning av transmittans och mer diffust vid mätning av reflektans), dvs. beror helt på storleken på det man ska mäta, exempelvis partikelstorlek eller storleken på mellanrummet mellan partiklarna. Vidare är kravet på snabbheten (tillräcklig tidsupplösning) på mätningen helt beroende av ovanstående men också hur snabbt mediet rär sig.
id="p-39"
[0039] Termen "on-line" används för att beskriva att mätningen görs antingen direkt i processledningen, ibland kallat in-line, eller på annat sätt t.ex. på ett delflöde som automatiskt tas ur processen och låts flöda eller pumpas förbi en mätsond. Kännetecknande är också att mätningen typiskt utförs kontinuerligt, eller i princip kontinuerligt i relativt processens dynamik. Termen " faser" och "komponenter" avser de olika beståndsdelarna av mediet, exempelvis partiklar, fiber, vätska och/eller gas som ett medium kan innefatta under processens gång. 537 725 Termen "ledning" avses en processledning, ett transportband eller ett rör, vilket ör lömplig för sammanhanget.
id="p-40"
[0040] Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj med referens till medföljande figurer i vilka utföringsformer av uppfinningen visas.
Uppfinningen kan, hursomhelst, utföras och anvöndas på många olika sött och bör inte anses vara begränsad till de utföringsformer som anges höri.
id="p-41"
[0041] SE4ó4836 beskriver att det genom att antalet stora partiklar (fibrer) som finns i en given liten mötvolym ör litet kommer det statistiskt finnas tillföllen då ingen fiber finns i denna volym, förutsatt att koncentrationen ör tillröckligt låg relativt den volym som beaktas. De små partiklarnas antal ör döremot stort öven i en liten volym, sög i mm3, vilket statistiskt sett innebör att dess koncentration kommer att vara nöra konstant med tiden. Vid mötning av ljusdömpning, eller omvönt transmittans nör mediet strömmar genom en given mötvolym kommer signalnivån vid de tillföllen inga fibrer befinner sig i mötvolymen, som ör liten, vara som högst, den s.k. toppnivån, och motsvara koncentrationen av små partiklar, se Figur l. Den genomsnittliga signalnivån påverkas av både små och stora partiklar, vilket betyder att de stora partiklarnas koncentration ör bestömbar från den genomsnittliga nivån och toppvördet tillsammans, beröknad på lömpligt sött. Metoden kan beskrivas grafiskt enligt Figur l, som alltså ör principiell och göller för mötning av ljusdömpning, dvs. transmittans, öven om den principiellt kan tillömpas också vid mötning av reflektans.
id="p-42"
[0042] Genom att utnyttja en liten mötvolym vid den optiska analysen samt en hög tidsupplösning hos mötsignalen möjliggörs alltså en differentiering mellan stora och små partiklar. Fördelen med metoden ör att man på det söttet kan kompensera för de stora och små partiklarnas oproportionerliga bidrag till mötsignalen som annars erhålls och dörigenom erhålla en bra bestömning av både koncentrationen av stora respektive små partiklar, samt om så önskas den totala koncentrationen. 537 725
id="p-43"
[0043] Fig. l visar en principskiss för mötning av transmittans med hög frekvens, med en liten mötvolym av en suspension innehållande stora och små partiklar.
Grafen visor signalnivå mot tid, VCW ör signalnivån i vatten, Vp ör signalens toppnivå och VDc ör den genomsnittliga signalnivån. FPC motsvarar enligt SE4ó4836 koncentrationen av små partiklar och LPC motsvarar koncentrationen av stora partiklar.
id="p-44"
[0044] Fig. 2 visar ett spektra och skillnaden i absorbans mellan ett blekerifiltrat med (streckad linie) respektive utan (heldragen linje) finfraktion (dvs. partiklar).
id="p-45"
[0045] Till skillnad från metoder som anvönds i dag (t.ex. den beskriven i SE4ó483ó], för bestömning av koncentrationen av olika storleksfraktioner i ett system med val av liusvåglöngd för att påverkas minimalt av den kemiska sammansöttningen på partiklarna, så avser föreliggande uppfinning mötning av egenskap som till exempel kemisk sammansöttning hos respektive komponent i ett system av flera komponenter, som exempelvis respektive fas i ett flerfassystem.
Uppfinningen ör enligt samma princip också tillömplig för mötning av andra egenskaper såsom liushet och förg, eller fluorescens av en eller flera delkomponenter i en heterogen blandning.
Exempel
id="p-46"
[0046] Det första exemplet innehåller omfattande experimentella data medan det andra exemplet ör en principiell utveckling i syfte att vidare illustrera uppfinningens funktion och nytta. l. Bestömning av vötskefas hos fibersuspension
id="p-47"
[0047] Genom att utföra mötningen vid en eller flera våglöngder som ger information om den kemiska sammansöttningen hos den eller de komponenter/faser hos systemet som man önskar bestämma och med utnyttjande av en begrönsad 537 725 mätvolym samt hög tidsupplösning i mätningen sä som principiellt beskrivs i patentet SE4ó483ó kan alltsä vätskefasens kemiska sammansättning bestämmas.
id="p-48"
[0048] l föreliggande exempel väljs mätvolymen samt lägsta mätfrekvens sä att det inträffar dä och dä att endast, eller nästan endast, vätskefasen finns i mätgapet, det vill säga att det inträffar att mätvolymen inte innehåller nägra massafibrer, se figur l för jämförelse. Om endast den genomsnittliga signalen hade uppmätts sä päverkar fibrerna liustransmissionen sä mycket att signalen antingen blir sä läg att den blir svär att mäta, eller alltför beroende av koncentrationen av fibrer.
id="p-49"
[0049] För denna tillämpning används motsvarande "FPC" i Figur l, uppmätt ätminstone vid en väglängd i företrädesvis UV-omrädet för att mäta koncentrationen av löst lignin (även en högre väglängd dvs. i det synliga omrädet kan användas om koncentrationen är tillräckligt hög för att ge tillräcklig absorbans för en bra bestämning av koncentrationen). En lämplig mätvolym i denna tillämpning kan vara ca l mm3 och mätfrekvens (bandbredd) om minst ca l kHz. I det fall som koncentrationen av fiberfragment är relativt hög, vilka kan finnas i ett relativt stort antal och statistiskt sett finnas närvarande i en konstant koncentration även i den begränsade mätvolym som används, kan mätningen lämpligen utföras genom att kombinera en mätning av bäde UV-lius (inom ligninets absorptionsomräde) och infrarött (IR) ljus, i ett väglängdsomräde utan inverkan av kemisk sammansättning.
Det senare kan ses som en kompensation för liusspridning och liusblockering pä grund av fiberfragment samt även om (de stora) fibrerna inte fullt ut är fränvarande vid vissa tillfällen (om toppnivän pä mätsignalen motsvarar ett tillständ dä det ändä inte blir helt tomt pä fibrer inom mätvolymen). inverkan av denna liusspridning kan enligt figur 2 vara signifikant och ses som en ökad absorbans över hela väglängdsomrädet vid förekomst av liusspridande smä partiklar (fiberfragment i det här exemplet). 10 537 725
id="p-50"
[0050] Fig. 3 visar data från en on-line-tillämpning med föreliggande uppfinning, dör både fiberkoncentration och koncentration av löst lignin varierar över tid. De laboratoriebestämda koncentrationerna för löst lignin visas också (mätt som permanganatförbrukning på filtratet, s.k. filtratkappa). De svarta punkterna motsvarar de laboratoriebestämda koncentrationerna av löst lignin och den heldragna linjen motsvarar on-line-bestämningen. Enligt figuren blir korrelotionen mellan resultatet från mätningen enligt uppfinningen och referensdata mycket hög. 2. Bestämning av fast ämne i gasflöde
id="p-51"
[0051] En annan tillämpning av uppfinningen är för bestämning av fukthalt i fíbermaterial vid raffinering av vedf|is till pappersmassa, s.k. mekanisk massa.
Fukthalten är en viktig mät- och styrparameter bland annat för att minimera energiförbrukningen och uppnå önskade fiber- och pappersegenskaper.
id="p-52"
[0052] De mätsystem som främst används idag är relativt komplexa och dyra.
Typiskt används spektrofotometrar kopplade till optiska sonder för reflektionsmätning i kombination med multivariat kalibreringsteknik. Metoder som utnyttjar ett stort våglängdsspektrum krävs delvis pga. att mediet är mycket heterogent; fibermaterialet transporteras i ånga med hög hastighet. En mätning av medelvärdet, dvs. ett genomsnittligt spektrum under en viss tid, kommer då att till stor del bero på om det finns något material, samt hur mycket material det finns, inom sondens mätvolym. Figur 4 visar ett exempel med en principskiss där sondens mätvolym bestäms av en optisk fiber som belyser mediet och en optisk fiber som samlar upp reflekterat lius för detektion. Med ett heterogent medium så kommer det alltså tidvis finnas material inom mätvolymen närmast sonden (närmare ändarna på de optiska fibrerna i det här exemplet, vilket ger en generellt högre reflektionssignal över våglängdsområdet) medan det ibland inte finns material inom mätvolymen närmast sonden [låg reflektionssignal). Det uppmätta spektrumet gäller alltså i princip för den under mättiden genomsnittliga sammansättningen i prowolymen. l detta specifika 11 537 725 fall betyder det alltså att även gasfasen, dvs. vattenångan och dess temperatur etc. kommer att påverka spektrum mycket, liksom den totala mängden eller koncentrationen av fibermaterial i måtvolymen enligt ovan.
id="p-53"
[0053] Fig. 4 visar en principskiss av en mätsond med fiberoptik; en optisk fiber kopplad till en ljuskälla belyser mediet och den andra optiska fibern samlar upp reflekterat lius och leder det till en detektor. I bilden till vänster finns inget fibermaterial i direkt närhet till sonden och det finns därmed mer t.ex. vattenånga mellan sonden och materialet. I bilden till höger finns material alldeles intill sonden och därmed också mindre t.ex. vattenånga mellan materialet och sonden.
id="p-54"
[0054] Fig. 5 visar ett reflektionsspektra inom det nära infraröda (NIR) våglängdsområdet för prov med olika avstånd från sonden vid mätning. Proven är uppmätta i laboratoriemiliö på samma prov men på olika, kontrollerade, avstånd från sonden. Kurvan som har högst signal motsvarar det prov som år närmast sonden och ett större avstånd ger generellt lägre mätsignal. Man kan dock notera att formen på spektrum inte är helt identisk för de olika ovstånden, vilket åtminstone till viss del beror på t.ex. vattenånga mellan provet och mätsonden vilket påverkar signalen på olika sätt vid olika våglängder samt olika mycket beroende på avståndet mellan provet och mätsonden.
id="p-55"
[0055] Med dagens teknik måste man alltså för att uppnå en tillräcklig noggrannhet och precision i bestämningen mäta en stor del av liusspektrum, vanligtvis med en spektrofotometer, samt använda någon typ av multivariat kalibreringsteknik, tex Partial Least Squares, eller Proiection to Latent Structures (PLS), vilket följaktligen också kräver ett relativt stort antal referensprover för kalibrering.
id="p-56"
[0056] Föreliggande uppfinning förbättrar och förenklar mätningen betydligt jämfört med andra tekniker som används idag. Genom att använda en relativt liten mätvolym, i det här fallet återigen i storleksordningen l mm3 för att motsvara 12 537 725 storleken på de fiberflockar som flödar i röret, samt en hög bandbredd på mätningen av den optiska reflektionen, helst minst ca l kHz pga. de relativt små mätobiekten i kombination med den höga flödeshastigheten, kan de tidsperioder då det verkligen finns fibermaterial närvarande i mätvolymen närmast sonden identifieras, (se fig. 6).
id="p-57"
[0057] Fig. 6 visar en principskiss för signalen uppmätt vid en given våglängd alternativt sett till den genomsnittliga signalen över ett visst våglängdsområde avsatt mot tid. Mätfrekvensen samt mätvolymens storlek i förhållande storleksfördelningen hos medíets olika faser och strömningshastighet är hör tillräcklig för att den högsta signalnivån som tidvis uppträder (markerat med ringar i figuren) motsvarar mätning på material alldeles nära sonden enligt figur 4.
id="p-58"
[0058] Genom att kombinera mätdata för flera olika våglängder eller våglängdsband för just dessa tidsperioder kan därmed fibermaterialets egenskaper bestämmas enklare, mer noggrant och precist. Helst utförs mätningen på flera våglängder simultant för att uppnå bästa synkronisering mellan de olika våglängderna men man kan principiellt även tänka sig att mäta upp representativa tidsperioder för de olika våglängderna var och en för sig och sedan kombinera dem. Tack vare den mer direkta mätningen av iust fibermaterialet kan således ett mätsystem med en eller ett fåtal våglängder eller våglängdsband användas, till skillnad från nuvarande teknik.
id="p-59"
[0059] Andra särdrag och användning av uppfinningen och dess associerade fördelar kommer att vara uppenbart för en fackman när denna läser beskrivningen och exemplen. 13
Claims (17)
1. 537 725 PATE NTKRAV l. Metod för att bestömma ötminstone en egenskap hos en fas hos rörliga, heterogena media innefattande tvö eller flera faser, innefattande stegen att: - belysa mediet med ett strölknippe med en eller flera förbestömda våglängder, - detektera uttrödande lius från mediet i form av en mötsignal, varvid strölknippet ör litet relativt storleken pö de delar av mediet som ska bestämmas samt bandbredden för mötsignalen ör tillräcklig hög för att man frön mötsignalen ska kunna urskilja de tidsperioder av denna signal som ör relaterade till de delar av mediet som ska bestömmas, könnetecknad av föliande steg: - att, för tidsperioder för mötsignalen vilka ör relaterade till en del av mediet för vilken en egenskap skall bestömmas, anvönda mötsignalen för att bestömma en egenskap hos en av mediets olika faser, och - berökna till exempel halt av ett eller flera ömnen eller förg eller liushet, med en lömplig matematisk berökning med anvöndande av mötsignalen motsvarande en del av mediet för vilken en egenskap skall bestömmas,
2. Metod enligt krav l dör vöglöngden eller vöglöngderna har valts för att bestömma den eller de egenskaper man vill möta.
3. Metod enligt krav l eller 2, varvid det detekterade liuset ör transmitterat genom mediet. 14 537 725
4. Metod enligt krav 1 eller 2, varvid det detekterade liuset ör reflekterat frön mediet.
5. Metod enligt krav 1-4, varvid mätningen görs on-line.
6. Metod enligt krav 1- 5, varvid det rörliga heterogena mediet ör framburet i en vötskefas.
7. Metod enligt krav 1 varvid mätningen görs på ett frön processen taget delprov som löts flöda eller pumpas genom eller förbi en mötsensor utanför ledningen.
8. Metod enligt krav 1-7 varvid mötvolymen ör mellan 0,05 mm3 till 1000 mm3.
9. Metod enligt krav 1-8 varvid bandbredden på mötningen av den optiska signalen ör mellan 0,05 kHz till 10 KHz.
10. Metod enligt krav 1-9, varvid den del av mediet för vilken en egenskap skall bestömmas ör vötskefasen hos en fibersuspension.
11. 1 1. Metod enligt patentkravet 10, varvid den egenskap som skall bestömmas ör koncentrationen av löst lignin.
12. Metod enligt patentkravet 1 1, varvid vöglöngden för mötsignalen ör i UV- området.
13. Metod enligt patentkravet 1 1 eller 12, varvid mötningen utförs genom att kombinera en mötning av UV-lius inom absorptionsomrödet för lignin och infrarött ljus i vöglöngdsomrödet utan påverkan av kemisk sammansättning.
14. Metod enligt krav 1-9, varvid den del av mediet för vilken en egenskap skall bestömmas ör den fasta fasen hos ett fibermaterial framburet i en gasfas. 15 537 725
15. Metod en|igt patentkravet 14, varvid den egenskap som ska" bestämmas är tukthaiten. ió.
16. Metod eniigt patentkravet 15, varvid vögiängden för mätsignaien är i det nära infraröda väglängdsomrödet.
17. Metod enligt patentkraven i-i 6, varvid mätningen utförs vid en kombination av fiera o|i| vängiängdsomrädet. 16
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1350406A SE537725C2 (sv) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | Metod för bestämning av egenskaper hos heterogena media |
| EP14779625.4A EP2981810B1 (en) | 2013-04-02 | 2014-04-02 | A method for determining a property of a heterogeneous medium |
| CN202110191142.0A CN112986249A (zh) | 2013-04-02 | 2014-04-02 | 一种确定非均匀介质的性质的方法 |
| PCT/SE2014/050388 WO2014163563A1 (en) | 2013-04-02 | 2014-04-02 | A method for determining a property of a heterogeneous medium |
| CN201480028970.0A CN105324662A (zh) | 2013-04-02 | 2014-04-02 | 一种确定非均匀介质的性质的方法 |
| CA2908584A CA2908584C (en) | 2013-04-02 | 2014-04-02 | A method of determining a property of a heterogeneous medium |
| US14/872,214 US10054539B2 (en) | 2013-04-02 | 2015-10-01 | Method for determining a property of a heterogeneous medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1350406A SE537725C2 (sv) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | Metod för bestämning av egenskaper hos heterogena media |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1350406A1 SE1350406A1 (sv) | 2014-10-07 |
| SE537725C2 true SE537725C2 (sv) | 2015-10-06 |
Family
ID=51658721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1350406A SE537725C2 (sv) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | Metod för bestämning av egenskaper hos heterogena media |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10054539B2 (sv) |
| EP (1) | EP2981810B1 (sv) |
| CN (2) | CN112986249A (sv) |
| CA (1) | CA2908584C (sv) |
| SE (1) | SE537725C2 (sv) |
| WO (1) | WO2014163563A1 (sv) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106383094A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-02-08 | 中国林业科学研究院热带林业研究所 | 一种快速测定尾细桉木材化学成分含量的方法 |
| FI130825B1 (sv) * | 2017-02-08 | 2024-04-09 | Valmet Automation Oy | Förfarande och anordning för att bestämma grad av nedbrytning av fiberpartiklar till finmaterial i massa |
| US11566653B2 (en) | 2019-01-17 | 2023-01-31 | Networks Enterprises, Inc. | Footman loop clip |
| CA3165684A1 (en) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | Valmet Automation Oy | Apparatus for and method of measuring suspension flowing in tube fractionator |
| CN115753651A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-03-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种测定水体中化学需氧量的方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE463118B (sv) * | 1988-02-26 | 1990-10-08 | Btg Kaelle Inventing Ab | Foerfarande och anordning foer bestaemning av koncentrationen av ett aemne som aer bundet till partiklar i ett stroemmande medium |
| SE464836B (sv) | 1989-07-10 | 1991-06-17 | Fladda Gerdt H | Saett och arrangemang foer att registrera tillstaandet hos en suspension i roerelse |
| DE69033872T2 (de) * | 1989-07-10 | 2002-11-21 | Gerdt Heinrich Fladda | Messgerät und Verfahren |
| SE503644C2 (sv) | 1994-10-14 | 1996-07-22 | Eka Chemicals Ab | Sätt att bestämma halten organiskt material i effluenter från massa- och pappersbruk |
| US5619038A (en) | 1995-02-21 | 1997-04-08 | Temple-Inland Forest Products Corporation | Method and apparatus for determining the polymer content of a cellulose/polymer mixture and associated calibration |
| FI102015B1 (sv) | 1995-11-13 | 1998-09-30 | Kari Gustav Henrik Heiskanen | Analyseringsförfarande, anordning för genomförande av förfarandet och förfarande för reglering av malning |
| DE19613985C1 (de) * | 1996-04-09 | 1997-11-27 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften von Zellstoff und/oder zur Messung an Fasersuspensionen |
| FI116699B (sv) * | 2000-01-21 | 2006-01-31 | Metso Automation Oy | Förfarande och mätanordning för mätning av suspension |
| US6794671B2 (en) * | 2002-07-17 | 2004-09-21 | Particle Sizing Systems, Inc. | Sensors and methods for high-sensitivity optical particle counting and sizing |
| DE102004051960A1 (de) * | 2004-10-26 | 2006-04-27 | Voith Paper Patent Gmbh | Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Fasersuspension |
| BRPI0910934A2 (pt) * | 2008-04-04 | 2015-10-06 | Medical Vision Res And Dev Ab | medição de partículas em líquido usando reflexão de luz. |
| AU2010239292A1 (en) * | 2009-04-21 | 2011-11-24 | Advandx, Inc. | Multiplex analysis of cells, particles, and other analytes |
| WO2010132367A1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-18 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Particulate detection and calibration of sensors |
| EP2333515A1 (de) * | 2009-12-11 | 2011-06-15 | Bayer Technology Services GmbH | Mittel zur Detektion von lumineszierenden und/oder lichtstreuenden Partikeln in strömenden Flüssigkeiten |
-
2013
- 2013-04-02 SE SE1350406A patent/SE537725C2/sv unknown
-
2014
- 2014-04-02 CN CN202110191142.0A patent/CN112986249A/zh active Pending
- 2014-04-02 CA CA2908584A patent/CA2908584C/en active Active
- 2014-04-02 WO PCT/SE2014/050388 patent/WO2014163563A1/en not_active Ceased
- 2014-04-02 CN CN201480028970.0A patent/CN105324662A/zh active Pending
- 2014-04-02 EP EP14779625.4A patent/EP2981810B1/en active Active
-
2015
- 2015-10-01 US US14/872,214 patent/US10054539B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2981810A1 (en) | 2016-02-10 |
| US10054539B2 (en) | 2018-08-21 |
| WO2014163563A1 (en) | 2014-10-09 |
| CN112986249A (zh) | 2021-06-18 |
| CA2908584A1 (en) | 2014-10-09 |
| US20160025623A1 (en) | 2016-01-28 |
| CN105324662A (zh) | 2016-02-10 |
| EP2981810A4 (en) | 2017-03-01 |
| EP2981810B1 (en) | 2023-09-27 |
| CA2908584C (en) | 2021-06-15 |
| EP2981810C0 (en) | 2023-09-27 |
| SE1350406A1 (sv) | 2014-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE537725C2 (sv) | Metod för bestämning av egenskaper hos heterogena media | |
| US10648907B2 (en) | Total protein measurement using whole blood refractometry | |
| JP4800318B2 (ja) | 生体液体を処理するための装置、及び方法 | |
| CN105980833B (zh) | 用于分配血浆试样的方法和设备 | |
| Yeung et al. | Near‐infrared spectroscopy for bioprocess monitoring and control | |
| JP2019531488A (ja) | 液体試料の透過および/または前方散乱および/または再放射の実質的同時測定のため、ならびに透過と前方散乱または透過と再放射の同時測定のためのセンサ | |
| US4276119A (en) | Method and apparatus for on-line monitoring of specific surface of mechanical pulps | |
| US12325957B2 (en) | Apparatus for and method of measuring suspension flowing in tube fractionator | |
| US20100135537A1 (en) | Method and equipment for evaluation of recycled pulp and pulp | |
| US20120061589A1 (en) | Method and apparatus for measuring fluorescent material in a liquid | |
| KR102619224B1 (ko) | 펄프 품질 모니터링 | |
| US4441960A (en) | Method and apparatus for on-line monitoring of specific surface of mechanical pulps | |
| US12253461B2 (en) | Open-loop/closed-loop process control on the basis of a spectroscopic determination of undetermined substance concentrations | |
| FI127243B (sv) | Förfarande och mätanordning för kontinuerlig mätning av Abbetal | |
| KR20070012413A (ko) | 샘플 중 지질 입자 분포를 측정하기 위한 광학적 방법 및시스템 | |
| US12174612B2 (en) | Estimating risk level in an aqueous process | |
| CA1123626A (en) | On-line monitoring of specific surface of mechanical pulps | |
| Shkirin et al. | Fluorescence-scatterometric method for measuring the percentage of dispersed components of emulsions as applied to assessing the quality of milk | |
| Bhattacharya et al. | A comparison of data quality using quartz vs. sapphire cell windows in analytical ultracentrifugation | |
| JP2008268233A (ja) | 示差屈折率検出器 | |
| Chai et al. | Rapid determination of total dissolved solids in black liquors by ATR-UV/Vis spectroscopy | |
| Zhmud et al. | Development of the Multifunction System of Oil Contents Envinonments on the Basis of the Element BCIR and Semiconductor Sources and Receivers’ of Optical Rafiation |