DE3022883A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die messung der dichte-dicke unter verwendung von strahlung - Google Patents

Description

HOEGER₁ STELLRECHT ^PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 ο ■ D 7000 STUTTGART 1

A 44 176 b Anmelder: Sentrol Systems Ltd.

k - 177 4401 Steeles Avenue West

13. Juni 1980 Downsview, Ontario M3N254

Canada

Verfahren und Vorrichtung für die Messung der Dichte-Dicke unter Verwendung von Strahlung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dichte-Dicke, der Masse pro Flächeneinheit oder des Basisgewichts von Materialien,, wobei diese Materialien in den Strahlungsweg radioaktiver Partikel eingeführt werden, die von einer Radioisotopenquelle ausgehen und auf eine Ionisationskammer auftreffen. Eine übliche Anwendungsmöglichkeit für ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung ergibt sich bei der Herstellung von Papierbahnen.

Der Ausgangsstrom Ϊ der Ionisationskammer gehorcht näherungsweise der folgenden Exponentialgleichung für die Absorption:

-rw

(1) I= I_oe

wobei I der Ausgangsstrom für eine gegebene Dichte-Dicke eines Materials ist, welches zwischen die Ionisationskammer und die Strahlungsquelle eingeführt wird, wobei I der Ausgangsstrom bei Fehlen dieses Materials ist, wobei r eine Konstante ist, die sich aufgrund der verschiedenen Parameter des Systems ergibt,und wobei w die Dichte-Dicke des in den Strahlungsweg eingeschobenen Materials ist. Die Verknüpfung zwischen I und w ist also nicht-linear und kann auch durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

030064/0701

A 44 176 b k - 177

13. Juni 1980 - 7 -

(2) w « - (1/r) In (I/I_Q).

Selbst wenn ein derartiges Instrument genau geeicht ist, gibt es viele Faktoren, die dazu führen, dass die Eichung ungenau wird. Mit der Zeit fällt nämlich die Intensität der Strahlung der Radioisotopenquelle ab. Ausserdem kann sich aufgrund von Alterung und Benutzung die geometrische Form der Vorrichtung ändern, wobei sich die Länge und/oder die Ausrichtung des Strahlungsweges zwischen der Strahlungsquelle und der Ionisationskammer ändern können. Weiterhin führen Änderungen des Drucks und/oder der Temperatur in der Umgebung zu Dichteänderungen im Luftspalt. Ausserdem können die Luftspaltfenster, welche die Ionisationskammer und die Strahlungsquelle gegenüber Einflüssen aus der Umgebung schützen, abgenutzt werden, so dass die Masse im Strahlungsweg abnimmt. Andererseits können sich an den Fenstern auch Rückstände ansammeln (Pech von der Holzpumpe), so dass die Masse im Strahlungsweg erhöht wird. Wenn also das Gerät nicht in ziemlich kurzen Abständen neu geeicht wird, dann besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Messergebnisse Fehler enthalten, die durch den einen oder anderen der oben betrachteten Faktoren verursacht sind. Es wurden bereits Versuche unternommen, um die Faktoren zu erfassen, welche die Eichung der Messgeräte ungünstig beeinflussen. Beispielsweise beschreiben die US-PSen 2 675 483 und 2 968 729 die Möglichkeit der Verwendung einer zusätzlichen Ionisationskammer zur Messung des Abfalls der Strahlungsstärke der Radioisotopenquelle sowie die Möglichkeit der Verwendung einer Hilfsquelle mit ähnlicher zeitlicher Abhängigkeit der Strahlungsstärke, um anhand dieser Zusatz-

030064/0701

A 44 176b k - 177

13. Juni 1980 - 8 -

3022&83

einrichtungen den Abfall der Strahlungsintensität zu kompensieren. Bei den bekannten Systemen werden jedoch die übrigen Faktoren, welche die Tendenz haben, die Eichung zu verfälschen, nicht kompensiert.

Ferner beschreibt die US-PS 3 180 985 eine Schaltung zur Herstellung einer linearen Annäherung des Zusammenhangs zwischen der Ionisationsspannung der Kammer und der Dichte-Dicke mittels einer Eichung, die auf einer einzigen Messung der Kammerausgangsspannung basiert, bei der sich kein zu untersuchendes Material im Strahlungsgang befindet. Diese lineare Annäherung ist jedoch nicht geeignet, das hohe Maß an Genauigkeit zu erreichen, welches in vielen Anwendungsfällen gefordert wird.

Änderungen der Umgebungstemperatur und des Drucks im Luftspalt treten so häufig auf, dass Sie kontinuierlich kompensiert werden müssen. In den üS-PSen 2 800 591 und 2 883 555 ist die Möglichkeit offenbart, Faltenbälge, Bimetalle oder andere mechanische Einrichtungen zu verwenden, die auf die atmosphärischen Bedingungen ansprechen und in Abhängigkeit davon die Länge des Strahlungsweges ändern oder diesen teilweise verdecken, um die Auswirkungen der ümgebungsbedingungen auf den gemessenen Ionisationsstrom zu kompensieren. Weiterhin beschreibt die US-PS 2 968 127 die Möglichkeit der Verwendung eines Thermistors, der in der Nähe des Strahlungsweges des Geräts angeordnet ist, um dort die Lufttemperatur zu messen und lineare Korrekturen des AusgangsStroms der Ionisationskammer herbeizuführen. Wegen des nicht-linearen, "exponentiellen" Zusammenhangs zwischen I und w führen die linea-

030064/0701

k - 177

13. Juni 1980 - 9 -

ren Änderungen des Stroms I gemäß der US-PS 2 968 127 jedoch nur zu einer ungenauen Kompensation bei der Messung von w.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Eichung eines Messgeräts an der Stelle anzugeben, an der dieses zur Verwendung an einer Produktionslinie montiert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch aas Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch die Vorrichtungen gemäß Anspruch 2, 6 und 11 gelöst.

Ganz allgemein kann man also sagen, dass die Erfindung darin besteht, dass ein Messgerät an Ort und Stelle unter Verwendung von drei oder mehr Eichstandards oder Eichproben geeicht wird, welche ein bekanntes Basisgewicht haben, um auf diese Weise eine Reihe von Annäherungen höherer Ordnung an den nicht-linearen Zusammenhang zwischen dem Strom I bzw. dem Ionisationskammersignal und der Größe w zu erhalten, wobei diese Annäherung zumindest Terme der zweiten Ordnung enthält. Dabei wird der Hauptteil des Strahlungsweges zwischen der Quelle und der Ionisationskammer vorzugsweise gegen atmosphärische Dichtenänderungen abgedichtet. Die verbleibenden Dichteänderungen in dem engen Arbeitsluftspalt werden ausserdem vorzugsweise durch lineare Änderungen in dem errechneten Basisgewicht kompensiert.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Gerät zur Durchführung von Dichte-Dicke-Messungen angegeben wird, welches mit mindestens drei Proben geeicht wird, die eine bekannte Masse pro Flä-

030064/0701 - 10 -

13. Juni 1980 - 10 -

cheneinheit besitzen.

Es ist auch ein Vorteil der Erfindung, dass ein Gerät zur Messung der Masse pro Flächeneinheit angegeben wird, bei dem der lineare Zusammenhang mit dem Ionisationskammerstrom durch Messwerte höherer Ordnung angenähert wird, welche zumindest Terme der zweiten Ordnung umfassen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zur Messung des Basisgewichts angegeben wird, bei der der Hauptteil des Strahlungsweges zwischen der Strahlungsquelle und der Ionisationskammer gegen atmosphärische Dichteänderungen abgedichtet ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zum Messen des Basisgewichts angegeben wird, bei der atmosphärische Dichteänderungen im Arbeits-Luftspalt gemessen und zur linearen Korrektur des errechneten Basisgewichts verwendet werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. In der Zeichnung, in deren einzelnen Figuren entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ;

- 11 -

030064/0 701

A 44 176 b

Fig. 2 eine Teilansicht einer Probenscheibe der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht einer Binärkodierscheibe zum Positionieren der Probenscheibe gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs des Ionisationskammerausgangssignals und des Basisgewichts w.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 der Zeichnung ein Gerät gem. der Erfindung mit einem Strahlungsquellenkopf 2 und einem Detektorkopf 6, die beide derart an einem äusseren Rahmen (nicht dargestellt) befestigt sind, dass sich zwischen ihnen ein enger Arbeitsspalt 10 ergibt, durch den ein zu untersuchendes Material, wie z. B. eine Papierbahn, hindurchgeleitet werden kann. In dem Gehäuse 4 des Kopfes 2 ist eine Radioisotopenquelle vorgesehen, welche auf allen Seiten mit Ausnahme ihrer Oberseite - bezogen auf die Darstellung gemäß Fig. 1 von einem Strahlungsschild 14 umgeben ist. Die Quelle 12 und der Schild bzw. die Abschirmung 14 werden mit Hilfe einer Halterung 16 so positioniert, dass die von der nicht abgeschirmten Oberseite der Radioisotopenquelle 12 ausgehende Strahlung nach oben i_i eine Ionisationskammer 18 eindringen kann, die in einem Gehäuse 8 des Detektorkopfes 6 montiert ist. Erfindungsgemäß ist das Gerät ferner mit einem Datenprozessor 22 ausgerüstet, der in dem Gehäuse 8 angeordnet ist.

Die von der Quelle 12 ausgehende Strahlung passiert

- 12 -

030064/0701

ORIGINAL INSPECTED

k - 177

13. Juni 1980 - 12 -

zunächst eine Probenscheibe 32, dann ein Fenster 56 · des Strahlungsquellenkopfes 2, dann den Arbeitsspalt 10, dann ein Fenster 80 des Detektorkopfes 6 und anschliessend die Kammerwand 90 der Ionisationskammer 18, in die die Strahlung schließlich eintritt. Die Fenster 56 und 80 sowie die Kammerwand 90 können aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke zwischen etwa 5,1 und 50 um hergestellt sein. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Strahlungsweg normalerweise durch eine Blende 24 blockiert. Die Blende 24 kann jedoch im Gegenuhrzeigersinn in eine zweite Stellung verschwenkt werden, die in Fig. 2 in gestrichelten Linien eingezeichnet ist, so dass der vorstehend beschriebene Weg für die Strahlung frei ist. Die Blende 24 ist auf einer Welle 26 montiert, welche von einem Motor 28 angetrieben wird, dem die elektrische Energie über Zuleitungen 3O zuführbar ist. Wenn die Ablesungen für das Basisgewicht durchgeführt werden, und zwar entweder zum Zwecke der Eichung oder zur Messung des Basisgewichts des Materials ,wird die Blende 24 in ihre Offenstellung geschwenkt.

Die Probenscheibe 32 ist in dem Gehäuse 4 des Strahlungsquellenkopfes 2 montiert und besitzt sechs öffnungen. Fünf dieser öffnungen sind mit verschiedenen Eichstandards 34A bis 34E mit bekanntem Basisgewicht versehen, welche aus einem Polyesterfilm aus PoIyäthylenterephthalatharz hergestellt sein können, beispielsweise aus dem unter dem Warenzeichen "mylar" im Handel befindlichen Kunststoff. Die Eichstandards 34A bis 34E entsprechen den Standards 1 bis 5 in Fig. 4 und können Basisgewichte von 22, 44, 66, 88 und 110 lbs. pro 3.300 ft² haben ( 1 lbs ^r 454 g, 1 ft²Ä 0,093 m²) .

030064/0701 - ¹³ -

13. Juni 1980 - 13 -

Die sechste öffnung 36, welche sich zwischen den Köpfen 2 und 6 befindet, wenn das Gerät für die Messung des Basisgewichts eines Bahnmaterials eingesetzt wird, ist leer. Folglich kann man durch Drehen der Probenscheibe 32 jedes der fünf Eichstandards bzw. jede der fünf Standardproben 34A bis 34E in den Strahlungsweg oberhalb der Radioisotopenquelle 12 bringen. Die Probenscheibe 32 ist auf einer Welle 38 montiert, welche mit Hilfe eines Schrittschaltmotors 40, dem die elektrische Energie über Zuleitungen 42 zuführbar ist, zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Auf der Welle 38 sitzt ausserdem eine Kodierscheibe 44 mit sechs in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordneten Gruppen von radial ausgerichteten öffnungen 46, die auf drei zueinander konzentrischen Spuren liegen, so dass die Zahlen 1 bis 6 im natürlichen Binärcode dargestellt werden, wobei das Bit mit der geringsten Bedeutung der innersten Spur und das Bit mit der größten Bedeutung bzw. dem höchsten Stellenwert der äussersten Spur zugeordnet ist, wie dies aus Fig. 3 deutlich wird. Ein ü-förmiger optischer Lesekopf 48 besitzt einen oberen und einen unteren Schenkel, von denen jeweils einer auf jeder Seite der Kodierscheibe 44 vorgesehen ist. Im einzelnen sind im oberen Schenkel drei in radialer Richtung miteinander fluchtende Lichtsensoren, jeveils einer für jede Spur, angeordnet, welche drei entsprechende Ausgangssignale auf Leitungen 50 liefern. Wenn sich also die Probenscheibe 32 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet, dann liegt die Standardprobe 34E in dem Strahlungsweg. In diesem Fall liefert der Lesekopf das binäre Ausgangssignal 110-6.

- 14 -

030064/0701

ORIGINAL INSPECTED

A 44 176 b

k - 177

13. Juni 1980 - 14 -

Die Ionisationskammer 18 besteht aus einer ausseren Elektrode 102, welche die Innenwand der Kammer bedeckt ,und aus einer Kollektorelektrode 104, die in die Mitte der Kammer vorsteht und gegenüber der äusseren Elektrode 102 mittels eines geeigneten Isolators 106 isoliert ist. über eine Zuleitung 21 liegt an der äusseren Elektrode 102 eine Gleichspannung aus einer Spannungsquelle 114 des Datenprozessors 22 bzw. des Moduls an. Die Ionisationskammer 18 ist mit einem normalerweise nicht-leitenden Gas gefüllt, so dass normalerweise über eine Rückleitung 20 kein Strom zu dem Datenprozessor 22 fließt. Wenn jedoch Strahlung aus der Radioisotopenquelle 12 in die Ionisationskammer 18 eintritt, dann werden in dieser Gasmoleküle ionisiert, so dass das Gas leitfähig wird und ein Stromfluß durch die Rückleitung 20 auftritt. Dieser Strom wird in einem Strom/Spannungs-Wandler in eine Spannung umgesetzt, die dem Strom aus der Ionisationskammer 18 proportional ist. Diese Spannung wird bei der Datenverarbeitung als Maß für den Strom aus der Ionisationskammer ausgewertet. Damit läßt sich die eingangs angegebene Gleichung (2) nunmehr wie folgt Schreiben:

(3) w « - (1/r) In (V/Vo)

Der Modul oder Datenprozessor 22 wird mit Hilfe einer Temperaturfühlerschaltung 108 auf einer konstanten erhöhten Temperatur gehalten, wobei die Schaltung einen Heizwiderstand 112 im Inneren des Datenprozessors 22 über einen Verstärker 110 speist.

Der zwischen der Radioisotopenquelle 12 und dem Fen-

- 15 -

030 064/0 7-01

k - 177

13. Juni 1980 - 15 -

ster 56 liegende Teil des Strahlungsweges ist von einer luftdichten Kammer 52 umschlossen. Der Strahlungsweg ist dabei durch die Halterung 16, eine Quellenummantelung 68, eine untere Führungsplatte 64, eine Abdeckung 60 für den Strahlungsquellenkopf und das Fenster 56 begrenzt. Das Fenster 56 ist dabei in einem Gehäusering 58 angeordnet und wird von der Abdeckung 60 derart abgestützt, dass es einen elastischen Dichtungsring 62 zusammenpreßt. Ein weiterer Dichtungsring 66 ist zwischen der Abdeckung 60 und der Führungsplatte 64 vorgesehen. Weitere Dichtungen 70 und 76 sind zwischen der Quellenummantelung 68 und der Führungsplatte 64 bzw. zwischen der Halterung 60 und der Ummantelung 68 vorgesehen. Auch die Welle 26 für die Blende 24 und die Welle 38 für die Probenscheibe 32 sind mit Dichtungen 72 bzw. 74 versehen, um sicher zu stellen, dass die Kammer 52 hermetisch abgedichtet ist. Ausserdem sind auch für den Halterungsblock bzw. die Halterung 16 geeignete Schraubendichtungen vorgesehen.

Eine weitere luftdichte Kammer 54 umschließt den Teil des Strahlenweges, der zwischen dem Fenster 80 und der Ionisationskammer 18liegt. Diese Kammer ist durch das Fenster 80 des Detektorkopfes 6, eine Detektorkopfabdeckung 84 und die Kammerwand 90 begrenzt. Das Fenster 80 ist dabei mit einem umlaufenden Flansch 82 versehen, der unter Zwischenschaltung einer Dichtung 86 an der Abdeckung 84 montiert ist.

Sämtliche Bauteile, welche die luftdichten Kammern und 54 begrenzen, sind aus Materialien hergestellt, die ausreichend steif sind, um zu verhindern, dass

030064/0701 - ¹⁶ "

ORiGiNAL INSPECTED

^{A 44 176 b}

k - 177

13. Juni 1980 - 16 -

Änderungen des inneren oder des äusseren Drucks die Gasdichte in diesen Kammern verändern.

Die Kammern 52 und 54 müssen nicht absolut luftdicht sein. Die gesamte Luftsäule zwischen der Quelle 12 und dem Detektor bzw. der Ionisationskammer 18 kann eine Höhe von etwa 6,4 cm besitzen, wobei die Höhe von der Dicke der Blende 24 bestimmt wird, welche verhindern muß, dass bei nicht benutztem Gerät Strahlung aus der Radioisotopenquelle 12 austritt. Diese Luftsäule entspricht einem Basisgewicht von etwa 551bs.

2
pro 3.300 ft . Da es erwünscht ist, das Basisgewicht mit einer Genauigkeit von ± 0,01 lbs. pro 3.300 ft . zu bestimmen, ist es lediglich erforderlich, dass die Kammern 52 und 54 ausreichend dicht sind, um die Dichteänderungen zwischen den Eichintervallen von einer Stunde, beispielsweise auf einem Wert von weniger als 1/5.500 zu halten.

Die Höhe des Arbeitsspalts 10 kann etwa 3 mm betragen und damit nur etwa 5 % der Gesamthöhe der Luftsäule. Im Luftspalt führt jede Druckänderung um 25,4 mm Hg zu einem Fehler im Basisgewicht, der sich wie folgt errechnet: *

(1/29,92)(0,05) (55) =O_;O92 lb/33OO ft.² (4)

In einer Papierfabrik ergeben sich zwischen den Sensoren, die sich auf der Papierbahn befinden, und denjenigen, die sich nicht auf der Papierbahn befinden, typische Temperaturänderungen von 50°C. Im Luftspalt führt eine Temperaturänderung von jeweils 1 C (unter der Voraussetzung einer ümgebungstempera-

- 17 -

030064/0701

13. Juni 1980 - 17 -

tür von 2O°C = 293 K) zu einem Fehler im Basisgewicht, der sich gemäß folgender Gleichung errechnet:

(1/293) (0,05) (55) « 0,0094 lb/33OO ft².

über einer oberen Führungsplatte 65 ist ein Druckwandler 97 montiert. Ein Druckkanal 99 in der Platte 65 sorgt für eine Verbindung zwischen dem Arbeitsspalt 10 und dem Wandler 97, welcher auf Leitungen 101 ein elektrisches Auogangssignal erzeugt. Ein Arbeitsspalt-Thermistor 96, der ein Ausgangssignal auf Leitungen 100 liefert, ist einem Isolator 98 in der unteren Führungsplatte 64 montiert. Um eine Genauigkeit von t 0,01/3300 ft² aufrecht zu erhalten, sollte der Druckwandler 97 eine Auflösung von mindestens 2,54 mm Hg besitzen. Ferner sollte der als Temperaturwandler verwendete Thermistor 96 eine Auflösung von mindestens 1°C besitzen.

Beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit dem erfindungsgemäßen Gerät werden zunächst die fünf Standardproben 34A bis 34E ausgewählt, die vorgegebenen Basisgewichten an im Abstand voneinander befindlichen Punkten einer Basisgewichtkurve entsprechen, wobei diese Punkte in einem Gewichtsbereich liegen, in dem das Gerät anschliessend für Messzwecke eingesetzt werden soll. Die Auswahl der Standardproben erfolgt dabei, indem zunächst eine grosse Anzahl geeichter Standardproben in den Arbeitsspalt 10 zwischen den Köpfen 2 und 6 eingebracht wird und indem die resultierenden Ausgangsspannungen gemessen werden. Beispielsweise wurden siebzehn geeichte Stan-

- 18 030064/0701

ORIGINAL INSPECTED

k - 177

13. Juni 1980 - 18 -

dardproben verwendet, die siebzehn verschiedenen Basisgewichten zwischen 11,70 und 117,10 entsprachen. Unter Auswertung der gemessenen Spannung wurden dann nach der Fehlerquadratmethode die' Koeffizienten des nachstehend angegebenen Polynoms zweiten Grades bestimmt:

w = C1 + C2 ν + C3 v²;

diese Funktion ist in Fig. 4 dargestellt.

Nach Beendigung der vorstehend beschriebenen Vorbereitungen werden so schnell wie möglich und unter möglichst identischen Bedingungen durch Messen der Spannungen und Berechnung der entsprechenden Gewichte in den gewünschten Bereichen die fünf Standardproben 34A bis 34E ausgewählt. Diese Proben werden dann die Standardproben des Geräts.

Nachdem die Standardproben ausgewählt sind, wird der eigentliche Betrieb aufgenommen, wobei die öffnung im Arbeitsspalt 10 zwischen den Köpfen 2 und 6 liegt und wobei die Messungen des Basisgewichts nunmehr in üblicher Weise auf der Grundlage des aufgrund der Vorbereitung bekannten Zusammenhangs zwischen der gemessenen Spannung und dem zugehörigen Basisgewicht erfolgen.

Wenn das Gerät dann eine gewisse Zeit im Betrieb ist, ist die zunächst "bekannte" Beziehung zwischen der gemessenen Spannung und dem Gewicht nicht länger gültig, da sich verschiedene Einflussgrößen ändern, beispielsweise die Umgebungstemperatur, der Aufbau von Rückständen, ein Verschleiß der Fenster usw., so dass das Ge-

030064/0701 -

A 44 176 b

13. Juni 1980 - 19 -

rät geeicht werden muß. Für die erneute Eichung wird das Gerät, was die Messungen anbelangt, ausser Betrieb gesetzt, ohne jedoch aus seiner Lage bewegt zu werden. Das Gerät bleibt also in seiner Arbeitsstellung, wobei die Eichung erfolgen kann, indem man beispielsweise die Papierbahn nicht mehr durch den Arbeitsspalt laufen läßt.

Für die eigentliche Eichung werden nunmehr nacheinander die "eingebauten" Standardproben 34A bis 34E in der Kammer 52 in den Strahlengang bewegt, wobei für den Datenprozessor 22 fünf Spannungen erhalten werden. Der Datenprozessor 22 enthält beispielsweise einen geeigneten Mikroprozessor, beispielsweise vom Typ "Jntel 8080", welcher so programmiert ist, dass er die Konstanten der Gleichung (4) gemäß dem beim Einsatz der Standardproben erhaltenen Spannungen korrigiert, wodurch das Gerät erneut geeicht wird und nunmehr wieder in Abhängigkeit von den Spannungen, die· dem Ionisationskammerstrom entsprechen, genaue Ergebnisse für das Basisgewicht liefert, wobei die Faktoren berücksichtigt werden, welche die Genauigkeit des Geräts im Lauf der Zeit beeinflussen. Dabei ist zu beachten, dass bei den Mess- und Eichvorgängen nicht nur mit der binomischen Gleichung (4) gearbeitet werden kann, sondern auch mit der Exponentialgleichung (1) oder der logarithmischen Gleichung (2), wobei der Mikroprozessor die Eichung entsprechend der jeweils verwendeten Formel in Abhängigkeit von den Spannungen durchführt, die beim Einsatz der Standardproben erhalten werden.

- 20 -

030064/0701

k - 177

13. Juni 1980 - 20 -

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass die Aufgabe der Erfindung gelöst wird und dass es mit Verfahren und Gerät gemäß der Erfindung möglich ist, eine genaue Eichung bei an einer Produktionsstraße oder dergleichen eingebautem Gerät durchzuführen. Dabei werden Änderungen, wie z. B. eine Abnahme der Strahlungsintensität der Quelle, eine Abnutzung der Fenster und der Aufbau von Rückständen jeweils nach den erforderlichen Zeitintervallen berücksichtigt, wobei das Gerät ausserdem so aufgebaut ist, dass der Einfluß atmosphärischer Dichteänderungen auf ein Minimum reduziert wird.

Abschliessend sei noch darauf hingewiesen, dass von den vorstehend beschriebenen Merkmalen auch einzelne Merkmale und ünterkombinationen von Merkmalen nützlich sein können und dass dem Fachmann, ausgehend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne dass er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

030064/0701

e e

Claims (12)

1. HOEGER, STELLREeHt a PARTNER

   PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

   3Ü22883

   A 44 176 b Anmelder: Sentrol Systems Ltd.

   k - 177 4401 Steeles Avenue West

   13. Juni 1980 Downsview, Ontario M3N 2S4

   Canada

   Patentansprüche

   Verfahren zum Eichen eines Messgeräts an dessen Messplatz, an dem es installiert ist, wobei in dem Messgerät Strahlung von einer Strahlungsquelle durch ein Medium hindurch passiert und zu einem Detektor gelangt, um dort einen Strom zu erzeugen, welcher ein Maß für eine Eigenschaft des Mediums ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahransschritte:

   man wählt zunächst mehrere interne Standards aus, die verschiedenen Werten der gemessenen Größe entsprechen;

   man positioniert die internen Standards nacheinander zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor, um eine Anzahl von Spannungen zu erzeugen, die der Anzahl der internen Standards entspricht und

   man eicht das Messgerät aufgrund der Werte der gemessenen Größe und der genannten Spannungen.
2. 2. Vorrichtung zum Eichen eines Messgeräts an dessen Messplatz, an dem es installiert ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das Messgerät eine Strahlungsquelle und einen Detektor aufweist, die so ..montiert sind, dass sich zwischen ihnen ein Zwischenraum ergibt, durch den ein Medium hindurch passieren kann, um den Detektor zu veranlassen, einen Strom zu erzeugen, der ein Maß für eine Eigenschaft

   030064/0701 " ² "

   ORIGINAL INSPECTED

   13. Juni 1980 - 2 -

   des Mediums ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere interne Standards vorgesehen sind, die vorab so ausgewählt sind, dass sie zugeordneten, verschiedenen, bekannten Werten der gemessenen Eigenschaften entspreche^ und dass Halterungseinrichtungen für die Standards vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Standards nacheinander in den Zwischenraum zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor hineinbewegbar sind, um mehrere Ausgangsströme zu erzeugen, die in Verbindung mit den bekannten Werten der gemessenen Eigenschaft an Ort und Stelle eine Eichung des Messgeräts ermöglichen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe Positions-Ausgangssignale erzeugbar sind, die anzeigen, welcher der Standards sich jeweils in dem Zwischenraum befindet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtungen eine Scheibe umfassen, dass die Standards von der Scheibe an in Umfangsrichtung im Abstand voneinander befindlichen Stellen getragen werden, dass in der Scheibe zwischen einem Paar dieser Stellen eine öffnung vorgesehen ist, dass Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind, welche die Scheibe angrenzend an das Messgerät derart haltern, dass deren die genannten Stellen bildender Teil durch den Zwischenraum hindurch passieren kann, dass Positioniereinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Scheibe so positioniert werden kann, dass die genannte öffnung sich in dem Zwischenraum

   030 0 64/0701

   A 44 176 b k - 177

   13. Juni 1980 - 3 -

   befinde^ und dass Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Scheibe derart antreibbar ist/ dass die internen Standards nacheinander in den Zwischenraum gelangen, um den Detektor zur Erzeugung von Ausgangsströmen zu veranlassen, die in Verbindung mit den bekannten Werten eine Eichung des Messgeräts an Ort und Stelle ermöglichen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Signalerzeugungseinrichtungen zur Erzeugung eines die Position der Scheibe anzeigenden Ausgangssignals vorgesehen sind.
6. 6. Vorrichtung zum Messen der Masse eines gegebenen Materials pro Flächeneinheit unter Verwendung des Ausgangsstromes einer Ionisationskammer zum Messen der Strahlungsmenge, die von einer Radioisotopen-Quelle ausgeht und in die Ionisationskammer eintritt, nachdem sie auf einen Bereich des Materials projiziert wurde, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Eichstandards vorgesehen sind, von denen jedes aus einem Material mit bekannter Masse pro Flächeneinheit besteht, dass Halterungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Eichstandards nacheinander in den Strahlengang zwischen der Radioisotopenquelle und der Ionisationskammer hineinbewegbar sind, während das gegebene Material sich nicht in diesem Zwischenraum befindet, und dass Betätigungseinrichtungen zum Herbeiführen dieser Bewegung der Halterungseinrichtungen und zum Messen des Ausgangsstromes

   030064/0701

   k - 177

   13. Juni 1980 - 4 -

   der Ionisationskammer für jeden in dem Strahlungsweg befindlichen Eichstandard vorgesehen sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eichstandards derart ausgewählt sind, dass sie hinsichtlich der Masse pro Flächeneinheit Werte aufweisen, welche derart unterschiedlich sind, dass sie in dem zu erwartenden Bereich der Werte der Masse pro Flächeneinheit für die in der Vorrichtung zu untersuchenden Mater.⁴.alen etwa gleiche Abstände voneinander aufweisen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass fünf Eichstandards vorgesehen sind.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Strahlungsquelle und die Ionisationskammer jeweils luftdichte Gehäuse vorgesehen sind, welche derart gehaltert sind, dass sich zwischen ihnen ein Spalt ergibt, durch den das zu untersuchende Material hindurchführbar ist,und dass die luftdichten Gehäuse ausreichend starr aufgebaut sind, um die Auswirkung der normalen Temperatur- und Druckänderungen in der Umgebung der Vorrichtung auf ein Minimum zu reduzieren.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein linearer Thermistor vorgesehen ist, welcher angrenzend an die Stelle, an der der Strahlungsweg den Spalt kreuzt, in Kontakt mit dem Gas in dem Spalt zwischen den beiden luftdichten Kammern steht.

    030064/0701

    A 44 176 b

    k - 189 - 5 -

    13. Juni 1980
11. 11. Vorrichtung zum genauen Messen der Masse eines gegebenen Materials pro Flächeneinheit unter Verwendung des Ausgangsstromes einer Ionisationskammer zum Messen der Strahlungsenergie, die von einer radioisotopen Quelle ausgeht und adsorbiert wird, wenn sie durch das genannte Material hindurchgeleitet wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei luftdichte Gehäuse für die Radioisotopenquelle bzw. die Ionisationskammer vorgesehen sind, daß Halterungseinrichtungen für die Gehäuse vorgesehen sind, mit denen diese derart halterbar sind, daß sich zwischen ihnen im Strahlungsweg zwischen der Radioisotopenquelle und der Ionisationskammer ein schmaler Spalt ergibt, durch den das genannte Material hindurchführbar ist, und daß die luftdichten Kammern ausreichend starr ausgebildet sind, so daß die Wirkung normaler Temperatur- und Druckänderungen in der Umgebung auf ein Minimum reduziert wird.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein linearer Thermistor vorgesehen ist, welcher angrenzend an die Stelle, an der der Strahlungsweg den.Spalt kreuzt, in Kontakt mit dem Gas in dem Spalt zwischen den beiden luftdichten Kammern steht.

    030 0 64/0701