FI73319C

FI73319C - Method for measuring the properties of a cross profile of a continuous material web.

Info

Publication number: FI73319C
Application number: FI844785A
Authority: FI
Inventors: Pertti Puumalainen
Original assignee: Pertti Puumalainen
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1984-12-04
Publication date: 1987-09-10
Also published as: SE453691B; FI844785A0; FI844785L; FI73319B; DE3618518A1; WO1987007364A1; SE8602424D0; SE8602424L

Description

7331 97331 9

MENETELMÄ JATKUVAN AINERAINAN OMINAISUUKSIEN POIKKIPRO-FIILIN MITTAAMISEKSIMETHOD OF MEASURING THE CROSS-PROFILE OF CONTINUOUS MATERIAL PROPERTIES

Keksinnön kohteena on menetelmä jatkuvan ainerainan ominaisuuksien poikkiprofiilin mittaamiseksi.The invention relates to a method for measuring the cross-sectional properties of a continuous web of material.

Useissa teollisuusprosesseissa tuotetaan materiaaleja jat-5 kuvana rainana. Tällaisia ainerainoja mitataan prosessin aikana joko pistemäisestä, jolloin saadaan yksi pitkittäis-profiili tietystä ainerainan poikittaiskohdasta tai useasta kohdin mittauspäiden avulla, joita liikutetaan mekaanisesti ainerainan poikittaissuunnassa edestakaisin, jolloin saa-10 daan mittaustietoa sekä poikittaisprofiilista että pitkit-täisprofiilista. Nykyisin yhä enemmän esimerkiksi paperi-ja muoviteollisuudessa pyritään mittaamaan poikittaispro-fiilit ja säätämään laitteistoja mittaustulosten avulla heti mittausten jälkeen. Mitattavia omainaisuuksia ovat 15 esim. kosteus, neliöpaino, pinnoitteiden määrä tai laatu.In several industrial processes, materials are produced in the form of a continuous image web. Such webs of material are measured during the process either from a point to give a single longitudinal profile at a particular transverse point of the web or at several points by means of measuring heads which are mechanically reciprocated in the transverse direction of the web to provide measurement information from both a transverse profile and a longitudinal profile. Today, in the paper and plastics industry, for example, there is an increasing effort to measure transverse profiles and to adjust equipment with the help of measurement results immediately after the measurements. Measurable properties are 15 e.g. moisture, basis weight, number or quality of coatings.

Tunnettuja menetelmiä käytettäessä ongelmana on mekaanisesti siirrettävien mittauspäiden monimutkaisuus, niiden sijoittaminen ainerainan läheisyyteen sekä ympäristön olo-20 suhteista, kuten kosteudesta tai lämpötilasta, aiheutuvat mittauspäiden luotettavaa toimintaa vaikeuttavat tekijät. Nykyisillä menetelmillä ei mittauksia voida luotettavasti suorittaa samanaikasesti useasta eri kohdasta ainerainan poikittaissuunnassa. Lisäksi ongelmana on mittaustulosten 25 saannin viivästyminen ja tästä aiheutuvat kustannukset, sillä tulokset tulisi saada välittömästi käyttöön ainerainan ominaisuuksien mahdollista säätöä varten..When using known methods, the problem is the complexity of the mechanically movable measuring heads, their placement in the vicinity of the web of material, and the factors hindering the reliable operation of the measuring heads due to environmental conditions such as humidity or temperature. With current methods, measurements cannot be reliably performed simultaneously from several different points in the transverse direction of the web of material. Another problem is the delay in obtaining the measurement results 25 and the resulting costs, as the results should be made available immediately for possible adjustment of the properties of the web.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä jatkuvan 30 ainerainan ominaisuuksien poikkiprofiilin mittaamiseksi, jonka avulla poistetaan nykyisiin menetelmiin liittyviä epäkohtia. Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla mitattavan suureen poikkiprofiili saadaan reaaliajassa sekä tulostusta että säätöä varten.The object of the invention is to provide a method for measuring the cross-sectional properties of a continuous web of material, by means of which the drawbacks associated with current methods are eliminated. It is a further object of the invention to provide a method by means of which the cross-section of a measurand is obtained in real time for both printing and adjustment.

. · ; 35 Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, 2 7331 9 jossa mittaukset suoritetaan ilman mekaanisia liikkuvia mittauspäitä ja joka on luotettava, varmatoiminen ja johon ympäristön muutokset eivät vaikuta.. ·; It is a further object of the invention to provide a method, 2 7331 9 in which measurements are performed without mechanical moving measuring heads and which is reliable, reliable and which is not affected by changes in the environment.

5 Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty vaatimusosassa.The object of the invention is achieved by a method which is mainly characterized by what is stated in the claims.

Keksinnön mukaisessa optisessa (ultravioletti- , näkyvä-tai infrapunavalo) mittausmenetelmässä ei tarvita mekaani-10 sesti traversoivia mittapäitä ja mitattavan suureen poikki-profiili saadaan välittömästi.The optical (ultraviolet, visible or infrared) measuring method according to the invention does not require mechanically traversing probes and the transverse profile of the measurand is obtained immediately.

Seuraavaksi keksinnön mukaista menetelmää selvitetään tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 15 kuva 1 esittää erästä sovellutusta laitteistosta keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi osittain poikkileikat-tuna sivusta katsottuna, ja kuva 2 esittää kuvan 1 mukaisen laitteiston analyysi- 1 osan lohkokaaviota.Next, the method according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of an applied apparatus for carrying out the method according to the invention, partly in cross-section, and Fig. 2 shows a block diagram of the analysis part of Fig. 1.

2020

Kuvassa 1 esitettyyn laitteistoon kuuluu lähdekoteloon 2 sijoitetut pulssilaserit, mittauspalkki 7, joka on sijoitettu pääasiassa poikittain ainerainaan 1 nähden, yhdensuuntaisesti mittauspalkin kanssa järjestetty analyysipalkki 8 25 sekä analyysiosa 6. Optisesti johtavasta materiaalista, esim. valokuidusta, valmistetut johtimet 3,5 on sijoitettu palkkien sisään. Välolähdekuitunippu 3 on järjestetty kuljettamaan pulssilasereiden syöttämiä pulsseja mittaus-palkin sisällä. Kuitunippuun ja mittauspalkkiin on järjestö tetty välimatkan päähän toisistaan väliulosottoja 4 ja ana-lyysipalkkiin on järjestetty vastaaville kohdille aukot 9, joihin on sijoitettu keräyskuitunipun 5 kuituja. Väliulosotto jen välinen etäisyys on valittu suuremmaksi kuin valon kulkema matka kuidussa pulssin kestoaikana. Mittauspalkin 35 ulostulot ja analyysipalkin aukot on suojattu tässä sovellutuksessa valoaläpäisevillä suojilla 14.The apparatus shown in Figure 1 comprises pulse lasers housed in a source housing 2, a measuring beam 7 arranged substantially transverse to the material web 1, an analysis beam 8 25 arranged parallel to the measuring beam and an analysis section 6. Conductors 3,5 made of optically conductive material, e.g. optical fiber, are placed inside the beams. . The intermediate source fiber bundle 3 is arranged to carry the pulses fed by the pulse lasers inside the measuring bar. Intermediate outlets 4 are arranged in the fiber bundle and the measuring beam at a distance from each other, and openings 9 are arranged in the analysis beam at corresponding points, in which the fibers of the collecting fiber bundle 5 are arranged. The distance between the intermediate outputs is chosen to be greater than the distance traveled by the light in the fiber during the pulse duration. In this application, the outputs of the measuring bar 35 and the openings of the analysis bar are protected by light-transmitting shields 14.

11 3 7331911 3 73319

MittauspalRin lähetyskuitunippu voi olla hyvin ohut, jopa yksi kuitu mittauspistettä kohti, koska lasereilla voidaan ampua teho pienen kuitunipun päähän, kun taas analyysipal-kin keräyskuidut joudutaan tekemään paksuimmiksi tarvitta-5 van intensiteetin keräämistehokkuuden takia. Tämä paksuus-vaatimus voi vaihdella ja riippuu lasereiden tehosta ja analysoitavan aineradan absorptiosta tai transmissiosta.The transmission fiber bundle of the measuring beam can be very thin, up to one fiber per measuring point, because lasers can fire power at the end of the small fiber bundle, while the collecting fibers of the analysis beam have to be made thicker due to the required intensity collection efficiency. This thickness requirement can vary and depends on the power of the lasers and the absorption or transmission of the material pathway to be analyzed.

Pulssilaserilla tai -lasereilla syötetään lähetyskuitunip-1G puun pulsseja , jotka ovat kestoltaan alle mikrosekunnin, käytännössä elektroniikan kannalta noin 10-100 nanosekuntia.Pulsed lasers or lasers supply pulses of transmission fiber nip-1G wood that are less than a microsecond in duration, practically about 10-100 nanoseconds for electronics.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitteiston toimintaa selvitetään käyttäen esimerkkinä paperirainan kosteusprofiilin 15 mittaamista.The method according to the invention and the operation of the apparatus are investigated using, as an example, the measurement of the moisture profile 15 of the paper web.

Paperiradan kosteus mitataan usein veden absorptiopi ikeistä , jotka ovat 1 ä h i - i n f r a p una-a 1 uee 1 1 a 1-2 yum. Mittaukseen on valittu 1 , AO |U m : n veden absorptiopiikki ja referenssi a a 1 -20 lonpituudeksi on valittu 1,30 m. Valinnat johtuvat siitä, että näille aallonpituuksille on saatavissa puolijohdepuls-si laserit sekä alueelle nopea (nousuaika^l ns)(indium-gal-liumarseeni) diodi ilmaisimeksi, mutta myös muita soveltuvia aallonpituuksia voidaan käyttää. Esitetyssä sovellutuk-25 sessa laitteiston lähdekotelossa 2 ovat sekä mi ttauslaseri (1 , 0 ^im) että r e f e re n s s i 1 a s e r i (1,30 ^im) . Ammutaan ensin noin 30 ns pitkä laserpulssi mittaus 1 a s eri 11 a, jossa pulssissa on tasaista aluetta vähintään 10 ns nousun ja laskun välissä, kuitunippuun 3, josta tietty osa otetaan ensimmäi-30 seen ana 1 yysipisteeseen 15· Näin saadaan osa valosta mit-tauspalkin ja analyysipalkin valoaläpäisevien suojien 1 väliseen tilaan. Palkkien välissä ensimmäisellä analyysi-kohdalla 15 el ole paperia ja tätä kohtaa käytetään laserien valon normitusinten siteetin eli nolla-arvon I määrit- o 35 tämiseen. Seuraavaan eli varsinaiseen ana1yysipaikkaan mennään esim. johtamalla pulssi mi11aus pa 1 kin ympäri päiden kautta/ Jos palkin pituus on esim n. 5 m, valo tulee 24 7331 9 noin 2 x 5 x ^ ajan kuluttua tähän analyysipisteeseen, ja jos optisen kuidun (lasin) taitekerroin n on 1,55 ja kaavassa c on valonnopeus tyhjössä, v.oidaan täksi viiväs-tymisajaksi laskea ede11isen kaavan perusteella 50 ns. Lä-5 hetysnippu on johdettu kulkemaan mittaus pa 1 kin päiden kautta pulssien välisen viiveen muodostamiseksi, jolloin pulssit siirtyvät 1ähetinpuole 11 a tällä tavoin kiertämällä aina ylimääräisen lenkin ympäri palkin päiden kautta, ja valo ähdepiste tulee jokaisen väliulostulon 4 kohdalle. N ä i -10 den pisteiden lukumäärä voi vaihdella ja on esim. 50 kpl, jolloin saadaan paperiradan 1 poikkiprofi i 1 i in ^9 analyy-sipaikkaa eli 5 m:n radan profiiliesitys saadaan mitatuksi 10 cm:n resoluutiolla.The moisture content of the paper web is often measured from water absorption rates of 1 ä h i - i n f r a p una-a 1 uee 1 1 a 1-2 yum. The water absorption peak of 1, AO | U m has been chosen for the measurement and the reference aa 1 -20 wavelength has been chosen to be 1.30 m. The choices are due to the availability of semiconductor pulsed lasers for these wavelengths as well as fast (rise time ^ l ns) ( indium-gal-lumarsenic) diode detector, but other suitable wavelengths may be used. In the illustrated embodiment, the source box 2 of the apparatus contains both a measuring laser (1.0 μm) and a r e f e re n s s i i a a s e r i (1.30 μm). First, a laser pulse measuring about 30 ns long measuring 1 as different 11a, in which the pulse has a flat area of at least 10 ns between rise and fall, is fired into a fiber bundle 3, a part of which is taken to the first 30 points 15 · This gives some light from the measuring bar and the space between the light-transmitting shields 1 of the analysis bar. Between the beams, at the first analysis point 15 el, there is no paper and this point is used to determine the binding of the laser light standardization levels, i.e. the zero value I 35. The next or actual analysis site is reached, for example, by passing a pulse around the head / If the length of the beam is approx. 5 m, the light enters this analysis point after about 2 x 5 x ^ time, and if the optical fiber (glass) the refractive index n is 1.55 and in formula c is the speed of light in vacuum, v. for this delay time, 50 ns can be calculated on the basis of the previous formula. The transmission bundle 5 is led to pass through the ends of the measurement box 1 to form an inter-pulse delay, whereby the pulses are transmitted by the transmitter side 11a in this way, always rotating around the extra loop through the ends of the beam, and a light start point at each intermediate output 4. The number of such points can vary and is, for example, 50, in which case the cross-section of the paper web 1 is obtained in 9 analysis places, i.e. the profile representation of a 5 m web can be measured with a resolution of 10 cm.

15 Paperin kosteusprofiilia mitattaessa palkki on sijoitettava kuvan 1 mukaisesti ainerainan vastakkaisille puolille. Kun valo on kulkenut lähetyspisteistä ^ suojien 11* välissä olevan paperiradan 1 läpi, se osuu ana 1yysipa 1 kin keräyskuitui-hin ja keräyskuitunipussa 5 havaitaan peräkkäinen pulssijo-20 no, jossa on 50 kpl pulsseja 50 ns:n välein. Keräysnipus-sa pulssit ohjataan analyysiosaan 13 seuraavasti: Saatuaan analysointikäskyn vahvistimen vahvistus alkaa nousta siten, että se vastaa optisissa kuiduissa 3 tapahtuvaa vaimenemista eli, jos kuitunippu 3 on jaettu tasaisesti eri analysoin-25 tipisteisiin ja kuidun maksimipituuden 500 m vaimeneminen on 90 % käytetyillä aallonpituuksilla, tällöin vahvistimen vahvistus nousee 50 x 50 ns:n eli 2,5 jus : n aikana eksponen-tialisesti 10- kertaiseksi.15 When measuring the moisture profile of the paper, the beam shall be placed on opposite sides of the web as shown in Figure 1. After the light has passed from the transmission points through the paper path 1 between the shields 11 *, it hits the collecting fibers of the analysis point 1, and a successive pulse train of 50 pulses every 50 ns is detected in the collecting fiber bundle 5. In the acquisition bundle, the pulses are directed to the analysis section 13 as follows: After receiving the analysis command, the gain of the amplifier starts to increase to match the attenuation in the optical fibers 3, i.e. if the fiber bundle 3 is evenly distributed at different analysis points and the maximum fiber length 500 m attenuation is 90% then the gain of the amplifier increases exponentially 10 times during 50 x 50 ns, i.e. 2.5 jus.

30 Lisäksi vahvistin biasoidaan siten, että 8-bitin muuntimia varten levitetään jännitetaso siten, että ylin arvo ja alin arvo asetetaan analyysialueen ylä- ja alarajaksi. Seuraa-vaksi menee analysoitava pulssijono noin 10 ns:n asettumis-ajan omaaville pitopiirei11 e 17, jotka luetaan ja kanavoi-35 daan mu 11ip1ekserei11ä 18 signaaliprosessorille 19· Mikroprosessori ohjausosa 13 huolehtii näiden neljän signaaliprosessorin multipleksauksesta ja analyysistä niin, että ne 5 7331 9 lukevat mittaustulokset 50 ns:n välein ns. FIFO- muisteihin 11 järjestyksessä. Kahdeksan bitin A/D- muunnokseen ja muistiintalletukseen kuluva aika yhdellä signaaliprosessorilla on 200 ns, josta johtuu neljän prosessorin rin-5 nakkaiskäyttö tässä esimerkissä. Tämän jälkeen välittömästi eli n. 3 yUs:n kuluttua edellisen laserpulssin laukaisusta ammutaan re ferenssi1 aseri11 a pulssi optiseen kuituun 3» jolloin prosessin kulku on sama kuten mittaus 1 aseri1 1akin ja tulokset tallennetaan taas FIFO- muistiin edellisen ana-10 lyysin jatkoksi. Seuraavaksi pääprosessori kortti 13 kerää ensin mittaus 1 a serin tulokset ja normittaa ne 1. kanavan i^rn mukaan ja referenssi laserin tulokset taas vastaavasti oman l^rnsa mukaan. Kosteuden arvot ratkaistaan 13 kuten normaalisti referenssi- ja mittauskanavan suhteesta kalib-15 ro i n t i nä y t te i de n avulla. Yhdessä mittauksessa ei 3 |us:n aikana ehdi paperirata käytännössä heilahtaa, joten referenssi- ja mittausarvot saadaan samasta paikasta rataa, koska analyysialue on 5 “ 8 cm halkaisijaltaan ja paperikoneen rata liikkuu .3 |Js:n aikana maksimissaan 0,1 mm.In addition, the amplifier is biased by applying a voltage level for 8-bit converters so that the highest value and the lowest value are set as the upper and lower limits of the analysis range. Next, the pulse train to be analyzed goes to the holding circuits 17 having a settling time of about 10 ns, which are read and channelized by other converters 18 to the signal processor 19 · The microprocessor control section 13 takes care of the multiplexing and analysis of these four signal processors. measurement results every 50 ns so-called. FIFO memories in 11 order. The time required for eight-bit A / D conversion and memory storage by one signal processor is 200 ns, resulting in the rack-5 usage of four processors in this example. Then, immediately after about 3 yUs from the tripping of the previous laser pulse, a reference pulse is fired at the optical fiber 3, whereby the process is the same as measurement 1 and the results are again stored in the FIFO memory to continue the previous analysis. Next, the main processor card 13 first collects the results of the measurement 1a series and normalizes them according to the channel 1 of the 1st channel and again the results of the reference laser according to its own signal. The humidity values are solved 13 as normally from the ratio of the reference and measurement channel by means of a calibration-15 display. In one measurement, the paper web practically does not oscillate during 3 μs, so the reference and measurement values are obtained from the same place in the web, because the analysis area is 5 “8 cm in diameter and the paper machine web moves a maximum of 0.1 mm during .3 | Js.

20 Käytännössä mittauslaitteisto saatetaan toimintakuntoon seuraavasti: Mittaus- ja ana 1yysipa 1 kki siirretään radan läpiviennin ajaksi tunnetulla tavalla, esimerkiksi paineli masy 1 i nte r ί 1 1 ä 21, reilusti irti radasta ja mitattaessa 25 asetetaan lähelle rataa, raon jäädessä 1-2 cm:iin. Prosessori korti n ohjaamana mittaus alkaa millisekunnin välein ja aluksi lasketaan biasvahvistimen alaraja lähelle nollaa ja vahvistus minimiin, jolloin saadaan kaikkien pulssien korkeudet varmasti 8-bitin muuntimen lukuikkunaan. Tämän 30 jälkeen seurataan vain veden absorptiopiikin kohdalla olevaa varsinaista mίttausaa11onpituutta ja otetaan pois laskuista ensimmäinen I -kanava. Biasvahvistimen biasrajaa aletaan nostaa, kunnes lähestytään alinta mahdollista arvoa ja jätetään alaraja tähän. Seuraavaksi nostetaan vah-35 vistusta siten, että ylin mahdollinen mittausarvo on lähellä analogia/digitaali- muuntimen ylärajaa. Näin on saatu analog i a /d i g i taa 1 i - muuntimen erottelukyky maksimoitua. Tämän 6 73319 jälkeen ajetaan I - kanavan intensiteetti ns. harmaakilialla automaattisesti edellä asetetun ana 1ysointi-ikkunan puoliväliin. Harmaakiila on asetettu välittömästi I -kanavan o tulokuidun eteen. Lopuksi mittausprosessori11 a säädetään 5 referenssίaa 11onpituus1aserin I 1 - kanavan avulla analysointi-ikkunan puoliväliin ja tarkastetaan, että mittaus-arvot osuvat myös ana 1ogia/digitaa 1i- muuntimen ikkunaan.20 In practice, the measuring equipment is put into operation as follows: The measuring and analysis 1 kki is moved in a known manner during the passage of the track, for example pressed masy 1 i nte r ί 1 1 ä 21, well off the track and placed 25 close to the track, 1-2 cm cent. Controlled by the processor card, the measurement starts every millisecond and initially the lower limit of the bias amplifier is lowered to near zero and the gain to a minimum, so that the heights of all the pulses are obtained in the reading window of the 8-bit converter. Thereafter, only the actual measurement length at the water absorption peak is monitored and the first I channel is removed from the calculations. The bias limit of the bias amplifier is started to be raised until the lowest possible value is approached and a lower limit is left here. Next, the gain is increased so that the highest possible measured value is close to the upper limit of the analog-to-digital converter. In this way, the resolution of the analog i a / d i g i aa 1 i converter is maximized. After this 6,73319, the I - channel intensity is run. with gray grays automatically to the middle of the analysis window set above. The gray wedge is placed immediately in front of the I-channel o input fiber. Finally, the measurement processor 11a is adjusted to the middle of the analysis window by means of the reference 1 11 channel of the length 11 laser and it is checked that the measurement values also match the window of the analog / digital converter.

Näin on suoritettu mittauslaitteiston kalibrointi ja jat-10 kuva mittaus voi alkaa. Tällaiseen kalibrointiin ei mene aikaa kuin muutama sekunti. Mittausjärjestelmä kalibroidaan tämän jälkeen aina., jos jokin m i 11 au sa r vor.menee yli tai ali ana 1ogia/digitaa 1 i- mittausikkunan sekä aina säädettävissä olevin välein. Vesimäärä kustakin analysointi-15 pisteestä (L9 kpl) lasketaan suoritettujen mittaus 1 a serin (1,L0 yum) intensiteettien ja ref erens s i 1 aser i n (1,30 ^im) intensiteettien suhteesta.This completes the calibration of the measurement equipment and the continuation of the continu-10 image measurement can begin. Such a calibration takes no more than a few seconds. The measuring system is then always calibrated if any of the m i 11 au sa r vor.s passes over or underneath / digitizes the 1 i measurement window and always at adjustable intervals. The amount of water from each analysis-15 point (L9 pcs.) Is calculated from the ratio of the intensities of the measured measurement 1a (1.0 Lum) and the intensities of ref Erens s i 1 Aser i (1.30 μm).

Kuvassa 2 näkyvät lisäksi harmaakiilan säätö 22 ja toisen 20 pulssilaserin tehosäätö 23 sekä valmiin profiilin ulostulo 2k näyttöä, raportointia ja säätöä varten.Figure 2 also shows the gray wedge control 22 and the power control 23 of the second pulse laser 20, as well as the output of the finished profile 2k for display, reporting and adjustment.

Kosteusprosentin laskeminen mittaustuloksista suoritetaan joko annetun keskimääräisen kuivane 1 iöpainon avulla, joka 25 mitataan muualla koneessa olevalla tarkalla ne 1iöpainomit-tarilla tai järjestelmään asetetaan yksi beettane1iöpainomi ttari , jolla mitataan yhden ana 1ysointipaikan kohdalta neliöpaino ja muiden analysointipisteiden kohdalta saadaan neliöpaino referenssisäteen vaimenemisesta kalibroinnin 30 avulla. Tällöin on mitattava muistiin ilman paperirataa kaikkien pisteiden nolla-arvot, joihin vertaamalla saadaan lasketuksi jokaisen mittauspisteen vaimeneminen eli ns. geometrinen tekijä. Tällaisella järjestelyllä päästään, kun lasketaan vielä useamman mittauksen keskiarvoja, reaali -35 aikaiseen tarkkaan kosteusmitta ukseen, jossa ana 1ogiasignaa-lit mitataan yli promillen tarkkuudella ja lopullinen kosteuden määrittely alle 0,1 %- yksikön tarkkuudella.The calculation of the percentage of moisture from the measurement results is carried out either by means of a given average dry weight, measured with an accurate weight gauge elsewhere in the machine, or by placing one beta weight gauge on the system. In this case, the zero values of all points without memory paper path must be measured, by comparing which the attenuation of each measuring point can be calculated, i.e. the so-called geometric factor. With such an arrangement, when averaging even more measurements are calculated, a real-time real-time moisture measurement is achieved, in which the analog signals are measured with an accuracy of more than per mille and the final determination of humidity with an accuracy of less than 0.1%.

li 7 73319li 7 73319

Keksinnön mukaisella menetelmällä' mitataan myös orgaanisia ja epäorgaanisia pinnoitteita tai esim. fluoresoivia aineita. Palkit asetetaan tällöin samalle puolelle ainerainaa toistensa suhteen kallistettuina sellaiseen kulmaan, että 5 analysoitavasta pinnasta sironnut valo osuu ana 1yysipa 1 kin pinnalle palkin aukkojen kohdille. Pinnoitteen määrää mi-tattessa valon heijastus tapahtuu pinnoitteen ja ainerainan rajapinnasta. Pinnoitteen absorpoidessa toista aallonpituutta paremmin kuin toista asennetaan pu1 s si1 aserit näihin 10 aallonpituuksiin ja jokaisesta mittauspisteestä mitataan heijastusten suhde, jolloin pinnoitteen poikkiprofiili saadaan laskettua tunnettujen näytteiden perusteella tehdyn kalibroinnin avulla.The method according to the invention also measures organic and inorganic coatings or e.g. fluorescent substances. The beams are then placed on the same side of the web of material, inclined relative to each other at such an angle that the light scattered from the surface to be analyzed hits the surface of the ana 1 even at the points of the openings in the beam. When measuring the amount of coating, light is reflected from the interface between the coating and the web of material. When the coating absorbs one wavelength better than the other, pu1 s si1 azers are mounted at these 10 wavelengths and the reflection ratio is measured at each measuring point, whereby the cross-sectional profile of the coating can be calculated by calibration based on known samples.

15 Fluoresoivia aineita mitataan yhden pu1ssi1aserin avulla ja asettamalla keräyskuitunipun 5 ja ilmaisimen 10 väliin filtteri, jolloin analysoidaan mitattavaksi vain fluoresenssi aa 1 1 onp i tuus . Näin saadun f 1uore sens siva1 on määrästä eri mittauspisteissä lasketaan tunnettujen näytteiden 20 perusteella tehdyn kalibroinnin avulla fluoresoivan aineen määrä tai pitoisuus aine rainassa.The fluorescent substances are measured by means of a single spray laser and by placing a filter between the collecting fiber bundle 5 and the detector 10, whereby only the fluorescence aa 1 1 length is analyzed for measurement. From the amount thus obtained, the amount or concentration of the fluorescent substance in the web is calculated from the amount at different measuring points by means of a calibration based on known samples 20.

Mitattaessa UV-alueella joudutaan käyttämään esim. kahta typpilaseria, joista otetaan.eri filttereillä sopivat a a 1 -25 lonpituudet kuituun 7. U I travio 1 e11i-, näkyvällä- ja infrapunavalolla 1 p: n asti voidaan käyttää normaaleja p i i-pohjaisia diodeja ilmaisimina. Yleensä kuitumenetelmä sopii nykyisillä saatavissa olevilla materiaaleilla alueelle, jossa käsitellään valon aallonpituuksia 200 nm- 1* jjm, kui-30 tenkin kummankin rajan läheisyydessä pitkillä kuiduilla on jo intensiteetissä huomattava absorptio.When measuring in the UV range, it is necessary to use, for example, two nitrogen lasers, from which different filters a a 1 to 25 ion lengths are taken into the fiber 7. U I travio 1 e11i, visible and infrared light up to 1 p can be used as normal p i i-based diodes as detectors. In general, with the currently available materials, the fiber method is suitable for the range where light wavelengths of 200 nm-1 * are treated, although in the vicinity of both boundaries, the long fibers already have considerable absorption in intensity.

Menetelmään tulee myös viivettä ana1yysipa 1 kin analyysipis-teiden välisestä matkaerosta, joka voidaan laskea analysoi-35 tavan pulssijonon pulssienvaliseksi lisäviiveeksi. Luonnollisesti myös ana 1 yysipuo1 e 1 1 e voidaan järjestää kuidun pituuteen 1isävi ivettä jopa niin, että lähtöpuolen viivelinjaa 8 73319 voidaan lyhentää minimiin. Tämä ei kuitenkaan ole mielekästä, koska ana 1yysipuo1 e 1 1 a voidaan kuitunipun paksuudella nostaa analysoitavaa intensiteettiä.The method also includes a delay from the distance difference between the analysis points of the analysis point, which can be calculated as the additional inter-pulse delay of the pulse train to be analyzed. Naturally, ana one yysipuo1 1 e 1 e may be provided to the length of the fiber 1isävi ivettä up so that the output side of the delay line 8 73319 can be reduced to a minimum. However, this does not make sense because the analysis side can increase the intensity to be analyzed by the thickness of the fiber bundle.

5 Keksintöä ei rajata esitettyihin sovellutuksiin, vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments shown, but may vary within the scope of the claims.

Claims

9 7 3 31 9 PATENTTIVAATIMUKSET ^9 7 3 31 9 PATENT CLAIMS ^

1. Menetelmä jatkuvan ainerainan (1) ominaisuuksien poik- kiprofiilin mittaamiseksi, jossa menetelmässä määrättyjä aallonpituuksia omaavia valopulsseja syötetään optisesti johtavasta materiaalista valmistettuun, pääasiassa poikit- 5 tain ainerainan suhteen järjestettyyn johtimeen (3), pulssit ohjataan ulos johtimesta ainerainaa kohti avautuvien väliulosottojen (A) kautta, ainerainan läpi menneet ja/tai ainerainasta sironneet pulssit kerätään johtimen (3) kanssa pääasiassa yhdensuuntaiseksi järjestetyn 10 toisen johtimen avulla (5) ja johdetaan analyysiosaan (6) t u n n e t t u siitä, että ainakin yhdellä puissilase-rilla syötetään pulssit peräkkäin mittauspalkkiin (7) sijoitettuun optiseen kuituun/kuitunippuun (3), valoa ohjataan ulos ainerainaa kohti välimatkan, joka on suurempi 15 kuin valon kulkema matka kuidussa pulssin kestoaikana, päähän toisistaan järjestettyjen väliulosottojen (4) kautta, pulssit kerätään analyysipalkin (8) aukkoihin (9) sijoitettujen optisten kuitujen muodostaman johtimen (5) avulla ja johdetaan analyysiosaan, jolloin väliulosottojen 20 kautta ohjatut pulssit tulevat peräkkäisinä pulsseina analyysiosaan, jossa niitä vahvistetaan normitusintensi-teetin mukaan ja vertaamalla pulssien intensiteettejä kalibroinnin avulla saatuihin tuloksiin lasketaan mitattavan ominaisuuden poikki pr ofii1i. 25A method for measuring the cross-sectional profile of a continuous web of material (1), in which light pulses having certain wavelengths are applied to a conductor (3) made of optically conductive material, arranged substantially transversely to the web, the pulses being directed out of the conductor towards the web the pulses passing through the web and / or scattered from the web are collected by means of 10 second conductors (5) arranged substantially parallel to the conductor (3) and passed to the analysis section (6), characterized in that the pulses are fed successively to the measuring beam (7) by at least one wooden laser. to the optical fiber / fiber bundle (3), the light is directed out towards the web of material at a distance greater than the distance traveled by the light in the fiber during the pulse duration through intermediate outlets (4) spaced apart, the pulses are collected by optical fibers placed in the apertures (9) of the analysis beam (8) by means of a waiting conductor (5) and is passed to the analysis section, whereby the pulses controlled via the intermediate outputs 20 enter the analysis section as successive pulses, where they are amplified according to the standardization intensity and by comparing the pulse intensities with the calibration results. 25

2. Förfarande enligt patentkravet 1, känneteck-nat av, att pulserna leds tili en detektor (10) belägen i analyserinsdelen (6), varefter beroende pä de 15 olika passerade sträckorna i ledarelementen (3, 5) signaler i form av en följd av kommande pulser förstärks och analyseras, varpä frän varje efter varandra kommande mät-punkt en egen pulshöjd erhälls i ett minne (11) hos mät-anordningen, varifrän resultaten utmatas och beräknas. 202. A method according to claim 1, which comprises a pulsed LED on the detector (10) connected to the analyzer (6), which can be used to transmit a signal to the signal element (3, 5) in the form of a signal. command pulser förstärks och analyzer, varpä frän varje efter varandra kommande mät-punkt en egen pulshöjd erhälls i ett minne (11) hos mät-anordningen, varifrän resultaten utmatas och beräknas. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t-t u siitä, että pulssit johdetaan analyysiosassa (6) olevaan ilmaisimeen (10), minkä jälkeen johtimissa (3, 5) eri pituisen kulkumatkan takia pulssijonossa tulevat 30 signaalit vahvistetaan ja analysoidaan, jolloin jokaisesta peräkkäisestä analysipisteestä saadaan oma pulssikor-keus mittauslaitteen muistiin (11), josta tulokset luetaan ja lasketaan. ίο 7 3 31 9Method according to claim 1, characterized in that the pulses are passed to a detector (10) in the analysis section (6), after which the signals in the pulse train due to different travel distances in the conductors (3, 5) are amplified and analyzed, whereby from each successive analysis point own pulse height in the memory (11) of the measuring device, from which the results are read and calculated. ίο 7 3 31 9

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kanne-tecknat av, att absorptionen av ljus frän puls-lasrarna bade i den 1jusavgivande fibern (3) och den ljus-samlande fibern (5) riktas med en förstärkare inbyggd 25. en förstärkningsenhet (12), varvid förstärkarens för-stärkning ökar exponentiellt med samma tidskonstant som väglängderna dämpas, vid passage genom fibrerna före ana-lysen, och ökningen i förstärkning är ästadkommen med hjälp av en mikroprocessor-innehailande kontrollenhet 30 (13), när den första laserijuspulsen leds frän den närmas- te mätpunkten.3. A patent according to claims 1 or 2, which can be absorbed by means of a pulsed laser fiber (3) and a coarse fiber (5) which is impregnated with a fuse according to claim 25 (12). ), the colors used for the purpose of the analysis are similar to those used in the analysis, in which case the genome of the fibrils is analyzed for the purpose of analysis by means of a microprocessor-based internal control (30), närmaste mätpunkten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pulssilasereiden valon absorptio sekä valolähdekuidussa (3) että keräyskuidussa (5) korjataan vahvistinyksikköön (12) rakennetulla vahvistimella, 5 jonka vahvistus kasvaa eksponentiaalisesti samalla aikavakiolla· kuin aallonpituudet vaimenevat kulkiessaan kuiduissa ennen analyysiä, ja jonka vahvistuksen kasvu laukaistaan mikroprosessoripitoisen ohjausyksikön (13) avulla, kun ensimmäinen laserpulssin valo johdetaan lähimmästä analyysi- 10 pisteestä.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the light absorption of the pulsed lasers in both the light source fiber (3) and the collecting fiber (5) is corrected by an amplifier built into the amplifier unit (12), whose gain increases exponentially with the same time constant · wavelength attenuation. and whose gain increase is triggered by the microprocessor-containing control unit (13) when the first laser pulse light is conducted from the nearest analysis point.

4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, k ä n -netecknat av, att som förstärkare (12) i 35 analyseringsdelen används en förspänd förstärkare, varvid frän början kalibrering av omrädet för ett analog-digitalt modem begränsas automatiskt tili variationsomrädet för mätsignalerna, och det frän fibern tili normeringsmätpunk- 13 7 3 31 9 ten inkommande ljuset justeras inom dessa mätgränser med en automatisk rörlig neutral kil, och att frän de sa erhallna mätresultaten, som tar hänsyn till förspän-ningen, beräknas värdena av den önskade mätstorheten 5 för äskädliggörande i en tvärprofil av materialbanan.4. For the purposes of the present invention, paragraphs 1 to 3 of this Regulation, (12) and 35 analyzes of the requirements of the present invention, in which the calibration of the exchange is carried out by means of an analog-to-digital modem with automatic transmission variations. , and in the case of a fiber account with a standard value of 13 7 3 31 9, the use of the same number of devices is automatically controlled by an automatic control system, and in the case of a medium value, 5 for the purposes of this Regulation.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että analyysiosan vahvistimena (12) käytetään biasoitua vahvistinta, jolloin alkukalibroinnissa 15 analogia-digitaalimuuntimen alue rajataan automaattisesti mittaussignaalien vaihteluvälille ja automaattisesti liikuteltavan harmaakiilan avulla normitusmittauspisteeseen kuidusta tuleva valo säädetään näiden mittausrajojen väliin ja, että näin saaduista mittaustuloksista, ottaen huomioon 20 biasointi, lasketaan halutun mittaussuureen arvot poikki-profiilin esitykseen ainerainasta. «·*Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a biased amplifier is used as the amplifier (12) of the analysis part, wherein in the initial calibration the analog-to-digital converter area is automatically limited to the measuring signals and the light from the fiber is adjusted between these measuring limits by means of an automatically movable gray wedge. from the measurement results thus obtained, taking into account the 20 biases, the values of the desired measured quantity are calculated for the representation of the cross-section of the material web. «· *

5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, k ä n -netecknat av, att fukthalten i en pappersbana mäts med hjälp av tvä lasrar i närbeleget infrarödomrädet, 10 varvid vaglängden hos en av dessa motsvarar vaglängden hos en absorptionstopp för vatten och den andra används som en referensväglängd, varvid ytvikten hos papperet mäts genom absorption av en referenssträle och vattenhalten beräknas ur förhällandet för intensiteten mellan stralarna 15 frän de tvä lasrarna.5. An embodiment according to claims 1-4, which comprises a net of the same or more than one person in the infrared surface, 10 colors of the solids and the absorption stops of the absorption stops anthers are referred to in the reference period, variables in which the paper is absorbed by the genome absorption and the reference amount of the urine is absorbed by the intensity of 15 liters.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paperirainan kosteusprosentti- 25 profiili mitataan kahdella lähi-infrapuna-alueen pulssila-serilla, joista toisen aallonpituus vastaa veden absorptio-piikin aallonpituutta ja toista käytetään referenssiaallon-pituutena, jolloin paperin neliöpaino mitataan referenssi-säteen absorptiosta ja vesimäärä näiden kahden säteen inten- 30 siteettien suhteesta.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the moisture percentage profile of the paper web is measured by two near-infrared pulse lasers, one of which corresponds to the wavelength of the water absorption peak and the other of which is used as the reference wavelength. the absorption of the reference beam and the amount of water in the ratio of the intensities of the two beams.

6. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, k ä n -netecknat av, att den tvärgäende profilen för raängden av en ytbeläggning pä materialbanan mäts genom att 20 placera tvä bommar (7, 8) pä samma sida av materialbanan i lutning i förhällande tili varandra med en sädan vinkel, att ljus spritt frän den för analysering avsedda ytan träffar ytan pä analyseringsbommen (8) pä platserna för öppnigarna (9), varvid när ytan absorberar en första 25 väglängd bättre än en annan väglängd, egna pulslasrarna är inställda pä dessa väglängder, och vid varje mätpunkt förhällandet mäts mellan reflektionerna, som sker frän gränsytan mellan ytbeläggningen och materialbanan, varvid en tvärgäende profil för ytbeläggningen kan beräknas 30 med hjälp av en kalibrering gjord pä basis av kända prov.6. For example, the profile of patent material 1-4, which is not shown in the invention, is based on the profile of the material of the genome of Figure 20. account varandra med en sädan vinkel, att ljus spritt frän den föringysseedse ytan träffar ytan pä analyseringsbommen (8) päplatserna för öppnigarna (9), varvid när ytan absorberar en första 25 väglängd bättre än en annan väglängd, egna puls in this case, the color of the light is shown on the basis of the reflection, the color of the profile of the material and the material of the material is shown on the basis of 30 times the value of the value of the material.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainerainan päällystemäärän poikkiprofiili mitataan asettamalla palkit (7,8) samalle 35 puolelle ainerainaa toisensa -suhteen kallistettuina sellaiseen kulmaan, että analysoitavasta pinnasta sironnut valo osuu analyysipalkin (8) pinnalle palkin aukkojen (9) kohdille, jolloin päällysteen absorboidessa toista aallonpituutta paremmin kuin toista omat pulssilaserit asetetaan 11 7331 9 näihin aallonpituuksiin ja jokaisesta mittauspisteestä mitataan päällysteen ja päällystämättömän ainerainan rajapinnasta tapahtuvien heijastusten suhde, jolloin päällysteen poikkiprofiili saadaan lasketuksi tunnettujen näyt-5 teiden perusteella tehdyn kalibroinnin avulla.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the cross-sectional profile of the material web coating is measured by placing the beams (7, 8) on the same 35 sides of the material web to each other at an angle such that light scattered from the surface to be analyzed hits the analysis beam (8). 9) at points where, as the coating absorbs one wavelength better than the other, its own pulsed lasers are set to 11 7331 9 at these wavelengths and the ratio of reflections from the coating to the uncoated material web interface is measured at each measurement point.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoafluoresoivaa päällystettä tai täyteainetta mitataan ainerainasta ampumalla virit-10 tävä aallonpituus yhdellä pulssilaserilla valolähdekuitu-nippuun (3) ja asettamalla keräyskuitunipun (5) ja detektorin (10) väliin filtteri, joka laskee lävitse vain fluoresenssivaloa ja, että näin saadusta fluoresenssivalon määrästä eri mittauspisteistä lasketaan tunnettujen näyt-15 teiden perusteella tehdyn kalibroinnin avulla fluoresoivan aineen määrä tai pitoisuus ainerainassa. 20 1. Förfarande för mätning av egenskaperna i en tvärprofil hos en kontinuerlig materialbana (1), vid vilket förfarande ljuspulser vid vissa vaglängder mätäs in i ett ledar-element (3) gjort av ett optiskt ledande material anordnat huvudsakligen i materialbanans tvärriktning, pulserna rik-25 tas ut fran ledarelementet genom mellanliggande utlopps-öppningar (4), vilka öppnar sig i riktning mot materialba-nan, de genom materialbanan passerande och/eller fran materialbanan spridda pulserna uppsamlas med hjälp av ett andra ledarelement (5), som är anordnat väsentligen 30 parallellt med ledarelementet (3), och leds tili en ana-lysdel (6), kännetecknat av, att medelst atminstone en pulslaser mätäs pulser i sekvens in i ett inuti en mätbom (7) placerat optiskt fiber/fiberbunten (3), ljus leds ut i riktning mot materialbanan genom 35 mellanliggande utloppsöppningarna (4), som är anordnade pä ett avständ frän varandra, som är större an den sträcka, som passeras av ljuset i fibret under varaktig- 12 7331 9 heten av en puis, pulserna samlas med hjälp av ledarele-raentet (5), som har bildats av fibrer, vilka är placerade i öppningar (9) pä en analyseringsbom (8) och leds tili analysdelen (6), varvid de genom de mellanliggande utlop-5 pen riktade pulserna anländer sora pulser i sekvens tili analysdelen, där de förstärks beroende pä normerings-intensiteten och genom jämförelse av intensiteterna av pulserna med resultat erhällna genom kalibrering av den tvärgaende profilen beräknas tvärprofilen av den egen- 10 skapen, som skall mätäs.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the photofluorescent coating or filler is measured from the web by firing a wavelength of Virit-10 with a single pulse laser into the light source fiber bundle (3) and placing a collecting fiber bundle (5) and a detector (10) only fluorescent light and that the amount or concentration of fluorescent substance in the web is calculated from the amount of fluorescent light thus obtained at different measuring points by calibration on the basis of known samples. 20 1. For the purpose of measuring the power of the power supply in a continuous material manner (1), the light source of the power pulser in which all the power elements and the light element (3) are connected to the optical power supply, the material interest of the power supply -25 to utilize the genomic material of the genome with the addition of the leader (4), the genome of the material to the material of the genome, or the genome of the material to pass through the pulse up to the other element (5), Väsentligen 30 parallellt med ledarelementet (3), och leds account en analysdel (6), kännetecknat av, att medelst atminstone en pulse laser pulser in the sequence and in the inlet (7) placerat optical fiber / fiber bundle (3), the lead is utilized in the material of the genome 35 in the form of an overlay (4), which is anordnade head for the purpose of the varandra, which is not the same as the genome, ig- 12 7331 9 weeks from the end of the day, the pulse sampled with the aid of a signal (5), with a picture of the fiber, with a blank of the test (9) of the analysis (8) and with the analysis of the analysis (6), The colors of the genome as a result of the 5-fold failure of the pulse of the pulse and the sequence of the analysis are based on the sequence of normalization intensities and the genomic intensity of the pulse with the resultant calibration of the genome. skapen, som skall rotten.

7. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, k ä n -netecknat av, att ett fluorescerande ytbe-läggnings- eller fyllnadsmaterial mäts frän materialbana 35 genom att sända ut en avstämd väglängd med en pulslaser till den 1jusavgivande fiberbunten (3) och genom att placera ett filter, som endast tilläter det fluorescerande7. An embodiment of the invention according to claims 1-4, which also comprises a fluorescent coating of the same material as the material 35 of the genome of the invention, and in particular the use of a pulsed laser for a single fiber (3) att Placera ett filter, which contains a fluorescent filter