JP3192364B2 - 移動する懸濁液の状態を記録する方法及び装置 - Google Patents
移動する懸濁液の状態を記録する方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項１の前文で述
べられている種類の方法、及び請求項７の前文で述べら
れている種類の装置に関する。
べられている種類の方法、及び請求項７の前文で述べら
れている種類の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】物質が
異なる種類の水性懸濁液中に懸濁される量は特に環境の
配慮及び保護の観点から重要な測定パラメータである。
懸濁された物質によって、ここでは一般的に濾過及び遠
心分離によって分離され得る物質のような物質を意味す
る。特に、森林産業では、懸濁された物質は繊維、繊維
部分及び種々の充填剤及び被覆剤のような多くの異なる
成分からなることがある。これらの成分は寸法が広く変
化することがあり、長さ２，３ミリメートル及び幅数１
０ミクロン（繊維）から約１ミクロン及びそれより小さ
い粒度（充填剤）まで下へ変化することがある。懸濁液
の濃度は数ｍｇ／ｌから数１０ｇ／ｌまで幅広い制限内
で変化することがある。懸濁された物質の寸法分布が変
化し且つこの変化範囲が変化する時を指示することも多
くの場合に重要であるので、懸濁された物質の含有量を
測定することだけが重要ではない。この観点での使用の
１つの分野は凝集化学薬品の添加の作用を指示すること
である。
異なる種類の水性懸濁液中に懸濁される量は特に環境の
配慮及び保護の観点から重要な測定パラメータである。
懸濁された物質によって、ここでは一般的に濾過及び遠
心分離によって分離され得る物質のような物質を意味す
る。特に、森林産業では、懸濁された物質は繊維、繊維
部分及び種々の充填剤及び被覆剤のような多くの異なる
成分からなることがある。これらの成分は寸法が広く変
化することがあり、長さ２，３ミリメートル及び幅数１
０ミクロン（繊維）から約１ミクロン及びそれより小さ
い粒度（充填剤）まで下へ変化することがある。懸濁液
の濃度は数ｍｇ／ｌから数１０ｇ／ｌまで幅広い制限内
で変化することがある。懸濁された物質の寸法分布が変
化し且つこの変化範囲が変化する時を指示することも多
くの場合に重要であるので、懸濁された物質の含有量を
測定することだけが重要ではない。この観点での使用の
１つの分野は凝集化学薬品の添加の作用を指示すること
である。
【０００３】懸濁された物質を連続的に測定するために
市場で現在入手し得る計測器の大部分は光学的測定原理
に基づいており、例えば光吸収、光散乱及び偏光の作用
に基づいている。大抵の一般的な方法は懸濁液の濁り度
を測定することからなり、そこでは光の減衰又は散乱が
懸濁された物質の含有量の測定として使用されている。
しかしながら、光が散乱する程度は懸濁された物質の濃
度にだけ依存するのみならず、当該物質の粒度、形状、
表面構造及び屈折率にも依存する。
市場で現在入手し得る計測器の大部分は光学的測定原理
に基づいており、例えば光吸収、光散乱及び偏光の作用
に基づいている。大抵の一般的な方法は懸濁液の濁り度
を測定することからなり、そこでは光の減衰又は散乱が
懸濁された物質の含有量の測定として使用されている。
しかしながら、光が散乱する程度は懸濁された物質の濃
度にだけ依存するのみならず、当該物質の粒度、形状、
表面構造及び屈折率にも依存する。
【０００４】このため、粒度分布がかなり変化する懸濁
液は懸濁液の濃度に関して誤りを導く情報を与えること
がある。これは、懸濁液に透過された光の減衰が測定さ
れた濁り度測定の結果を開示する第５図に示されてい
る。結果（測定装置からの出力信号）はセルロース繊維
（大きな粒子）及び粘土（小さな粒子）の濃度の関数と
して図示されている。理解され得るように、そのような
計測器は１つの及び同じ濃度に対して繊維よりも粘土に
はるかに敏感である。
液は懸濁液の濃度に関して誤りを導く情報を与えること
がある。これは、懸濁液に透過された光の減衰が測定さ
れた濁り度測定の結果を開示する第５図に示されてい
る。結果（測定装置からの出力信号）はセルロース繊維
（大きな粒子）及び粘土（小さな粒子）の濃度の関数と
して図示されている。理解され得るように、そのような
計測器は１つの及び同じ濃度に対して繊維よりも粘土に
はるかに敏感である。
【０００５】ＵＳ４，１１０，００４は原理的に懸濁さ
れた物質の濃度が粒度と無関係に決定されることを可能
にする光学的方法を説明している。この測定原理は、透
過された光の平均値のみならず光の強さの変動をも、得
られた測定信号の交流電圧成分の真の有効値の二乗を含
む信号の形態で記録することに基づいている。粒度の関
数として、この値は測定信号の直流電圧成分に基づいた
信号に関して鏡像反転した挙動を有する。その結果とし
て、これら２つの信号の合計は粒度と無関係に懸濁液中
に物質の量の測定値を提供する。
れた物質の濃度が粒度と無関係に決定されることを可能
にする光学的方法を説明している。この測定原理は、透
過された光の平均値のみならず光の強さの変動をも、得
られた測定信号の交流電圧成分の真の有効値の二乗を含
む信号の形態で記録することに基づいている。粒度の関
数として、この値は測定信号の直流電圧成分に基づいた
信号に関して鏡像反転した挙動を有する。その結果とし
て、これら２つの信号の合計は粒度と無関係に懸濁液中
に物質の量の測定値を提供する。
【０００６】更に、これら２つの信号の商を求めること
によって懸濁された物質の粒度分布の相対的測定を得る
ことが可能である。
によって懸濁された物質の粒度分布の相対的測定を得る
ことが可能である。
【０００７】この方法はＴＰ法と呼ばれており、特に直
流電圧信号と真の有効値の二乗との両方の良好な直線化
が得られる低濃度の場合にかなり有効である。
流電圧信号と真の有効値の二乗との両方の良好な直線化
が得られる低濃度の場合にかなり有効である。
【０００８】しかしながら、粒子が支配的に大きい粒子
である粒度分布を有する懸濁液の場合、有効値の二乗に
よって形成された信号は小さい粒子によるよりも大きな
程度まで大きい粒子によって作用される。別の欠点、し
ばしば実際に重大である欠点は、ＴＰ法が較正するため
にかなり困難であることである。
である粒度分布を有する懸濁液の場合、有効値の二乗に
よって形成された信号は小さい粒子によるよりも大きな
程度まで大きい粒子によって作用される。別の欠点、し
ばしば実際に重大である欠点は、ＴＰ法が較正するため
にかなり困難であることである。
【０００９】測定信号の直流電圧成分及び測定信号の交
流電圧成分の有効値を指示する別の方法はＵＳ ３，８
７９，１２９で説明されている。これはＴＰ法と同じ欠
点を有する。
流電圧成分の有効値を指示する別の方法はＵＳ ３，８
７９，１２９で説明されている。これはＴＰ法と同じ欠
点を有する。
【００１０】測定信号の有効値を測定することに基づい
たＴＰ法、及び同様な方法が粒子含有量に関して良好な
精度を提供し且つ粒度に関して良好な分解能を提供する
ために、測定される量が少ないこと及び光ビームが幅狭
いことが必要である（粒子含有量及び粒度に依存し
て）。もし本質的に各粒子が信号の交流電圧成分の重要
な指示を生じるべきであるならば、照明光ビームは幅狭
く且つ好ましくは平行にされ且つ焦点合せされるべきで
あり、且つ反射光は狭い角度範囲内で検出されるべきで
ある。交流電圧の変化は光ビームが幅広い経路を有する
時に滑らかにされる。懸濁された物質の割合が比較的高
い懸濁液の懸濁された物質の含有量を測定することがし
ばしば望まれる。懸濁液を通して放射された光がともか
く指示されることを可能にするために、光源は光検出器
に比較的近接して位置決めされねばならない。その結果
として、測定セルの幅狭くされた又は首状にされた部分
中に測定装置を配置することが通常である。測定セルの
この幅狭くされた領域は大きな粒子、懸濁された物質凝
集物及び類似物で閉塞される傾向がある。その結果とし
て、これらの幅狭くされた測定セル領域は逆洗浄装置及
び類似物を装備し、それによって前記領域は必要な時に
清浄にすすがれることができる。
たＴＰ法、及び同様な方法が粒子含有量に関して良好な
精度を提供し且つ粒度に関して良好な分解能を提供する
ために、測定される量が少ないこと及び光ビームが幅狭
いことが必要である（粒子含有量及び粒度に依存し
て）。もし本質的に各粒子が信号の交流電圧成分の重要
な指示を生じるべきであるならば、照明光ビームは幅狭
く且つ好ましくは平行にされ且つ焦点合せされるべきで
あり、且つ反射光は狭い角度範囲内で検出されるべきで
ある。交流電圧の変化は光ビームが幅広い経路を有する
時に滑らかにされる。懸濁された物質の割合が比較的高
い懸濁液の懸濁された物質の含有量を測定することがし
ばしば望まれる。懸濁液を通して放射された光がともか
く指示されることを可能にするために、光源は光検出器
に比較的近接して位置決めされねばならない。その結果
として、測定セルの幅狭くされた又は首状にされた部分
中に測定装置を配置することが通常である。測定セルの
この幅狭くされた領域は大きな粒子、懸濁された物質凝
集物及び類似物で閉塞される傾向がある。その結果とし
て、これらの幅狭くされた測定セル領域は逆洗浄装置及
び類似物を装備し、それによって前記領域は必要な時に
清浄にすすがれることができる。
【００１１】この種類の構成の１つの例は、分散特性に
及ぼすポリマーの影響の本、アカデミック・プレス、ロ
ンドン１９８２年、３２３−３４２頁からのＢＡＳＦ社
のＷ・ディッターほかによる流動する分散液中での動的
凝集試験のレーザ光学的方法の論文に記載されている。
懸濁液は測定ヘッド構成を装着した幅狭くされた又は首
状にされた測定セルを通して導かれる。レーザからの光
は測定セル上に焦点合せされ、測定セルから出る光は光
センサへ導かれる。
及ぼすポリマーの影響の本、アカデミック・プレス、ロ
ンドン１９８２年、３２３−３４２頁からのＢＡＳＦ社
のＷ・ディッターほかによる流動する分散液中での動的
凝集試験のレーザ光学的方法の論文に記載されている。
懸濁液は測定ヘッド構成を装着した幅狭くされた又は首
状にされた測定セルを通して導かれる。レーザからの光
は測定セル上に焦点合せされ、測定セルから出る光は光
センサへ導かれる。
【００１２】本発明の主な目的は、流動する懸濁液を測
定するために活動する測定ヘッドによって生じられる信
号を評価するための特に有利な方法を提供することであ
る。
定するために活動する測定ヘッドによって生じられる信
号を評価するための特に有利な方法を提供することであ
る。
【００１３】本発明の更に別の目的は、流動する懸濁液
を幅狭い光ビームで照明し、且つ懸濁液によって透過さ
れ又は散乱された光を狭い角度範囲内で検出する測定装
置を提供することである。光ビームは平行にされ又は焦
点合せされることができる。
を幅狭い光ビームで照明し、且つ懸濁液によって透過さ
れ又は散乱された光を狭い角度範囲内で検出する測定装
置を提供することである。光ビームは平行にされ又は焦
点合せされることができる。
【００１４】本発明の別の目的は、測定される懸濁液中
の懸濁された粒子によってしばしば生じる多数の散乱が
大部分回避される測定ヘッドを提供することである。
の懸濁された粒子によってしばしば生じる多数の散乱が
大部分回避される測定ヘッドを提供することである。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、流動する懸濁
液を測定するように動作し、それにより固体粒子による
閉塞の危険が最小限にされる測定装置を提供することで
ある。
液を測定するように動作し、それにより固体粒子による
閉塞の危険が最小限にされる測定装置を提供することで
ある。
【００１６】
【課題を解決する手段】本発明の主な目的は請求項１で
述べられた特徴を有する本発明の移動する懸濁液の状態
を記録する方法で達成される。さらに、本発明の別の重
要な特徴及びそのそれ以上の開発、および移動する懸濁
液の状態を記録する装置の実施例は残りの請求項で述べ
られている。
述べられた特徴を有する本発明の移動する懸濁液の状態
を記録する方法で達成される。さらに、本発明の別の重
要な特徴及びそのそれ以上の開発、および移動する懸濁
液の状態を記録する装置の実施例は残りの請求項で述べ
られている。
【００１７】測定ビームの幅は測定が行われる懸濁液中
のより大きな粒子間の空間と同じ位又はそれよりも小さ
い寸法になるようになっている。測定が懸濁された物質
の微細な部分と粗い部分との間の相互分布を確立する意
図で行われる時、ビームの幅は粗い部分と微細な部分と
の間の所望の境界線に適合される。測定間隙の幅は懸濁
液中に存在する粒子の多数散乱作用ができるだけ小さく
なるようになっている。その結果として、測定間隙の幅
は懸濁された物質の濃度が高い時に小さくなり、懸濁さ
れた物質の濃度が低い時に大きくなる。当然に、間隙幅
は測定が行われる懸濁液中の予期された最大の粒子の寸
法よりも大きい。
のより大きな粒子間の空間と同じ位又はそれよりも小さ
い寸法になるようになっている。測定が懸濁された物質
の微細な部分と粗い部分との間の相互分布を確立する意
図で行われる時、ビームの幅は粗い部分と微細な部分と
の間の所望の境界線に適合される。測定間隙の幅は懸濁
液中に存在する粒子の多数散乱作用ができるだけ小さく
なるようになっている。その結果として、測定間隙の幅
は懸濁された物質の濃度が高い時に小さくなり、懸濁さ
れた物質の濃度が低い時に大きくなる。当然に、間隙幅
は測定が行われる懸濁液中の予期された最大の粒子の寸
法よりも大きい。
【００１８】測定装置の構造設計は、例えばチャネル又
は通路中での浸漬のため又は媒体の流通を意図された管
の壁中での実施例等のために意図された測定指示器本体
に関して広く変更することができる。また、測定装置は
数個の光学式測定チャネル、例えば偏光された光、相互
に異なる波長の光、相互に異なる直径のビーム等と共に
又はそれらなしで動作するチャネルを設けることができ
る。これに関して、適当な信号処理及び相関関係測定技
術の助けによって検出器信号からのそれぞれの測定位置
の適当な情報を得ることが可能である。また、１つ以上
の光学式測定チャネルを有する測定装置は散乱された光
を測定するように動作し得る測定検出器を設けており、
それは懸濁液の組成についてのより多くの情報を提供す
ることができる。透過され且つ散乱された光の同時測定
は、懸濁液中又は光学表面上の被膜中の吸収作用を補償
するために、又は懸濁液の組成の特性を改善するために
採用されることができる。基準検出器が光源の強さの変
化を補償するために使用されることができる。光学ガラ
ス繊維が、目的及び測定位置に依存して、測定される懸
濁液に対して防護を有して又は防護なしで使用されるこ
とができる。また、繊維の端は、本発明測定装置の測定
チャネル及び測定間隙の配置の基本的概念から逸脱せず
に、偏光フィルタ、レンズ／インデックスレンズを設け
ることができ、且つ石英窓又はサファイア窓等で防護さ
れることができる。使用される測定指示本体が流動する
媒体中での浸漬を意図される時、本体は好ましくは良好
な流動状態が本体の周りで、少なくとも測定間隙又は喉
部の近傍で得られることを保証するように構成され、そ
れにより懸濁液は正しく間隙を通過し、間隙は本質的に
自己清浄する。それ故、測定間隙の周りの領域は平滑な
表面と丸くされた縁とを設けている。
は通路中での浸漬のため又は媒体の流通を意図された管
の壁中での実施例等のために意図された測定指示器本体
に関して広く変更することができる。また、測定装置は
数個の光学式測定チャネル、例えば偏光された光、相互
に異なる波長の光、相互に異なる直径のビーム等と共に
又はそれらなしで動作するチャネルを設けることができ
る。これに関して、適当な信号処理及び相関関係測定技
術の助けによって検出器信号からのそれぞれの測定位置
の適当な情報を得ることが可能である。また、１つ以上
の光学式測定チャネルを有する測定装置は散乱された光
を測定するように動作し得る測定検出器を設けており、
それは懸濁液の組成についてのより多くの情報を提供す
ることができる。透過され且つ散乱された光の同時測定
は、懸濁液中又は光学表面上の被膜中の吸収作用を補償
するために、又は懸濁液の組成の特性を改善するために
採用されることができる。基準検出器が光源の強さの変
化を補償するために使用されることができる。光学ガラ
ス繊維が、目的及び測定位置に依存して、測定される懸
濁液に対して防護を有して又は防護なしで使用されるこ
とができる。また、繊維の端は、本発明測定装置の測定
チャネル及び測定間隙の配置の基本的概念から逸脱せず
に、偏光フィルタ、レンズ／インデックスレンズを設け
ることができ、且つ石英窓又はサファイア窓等で防護さ
れることができる。使用される測定指示本体が流動する
媒体中での浸漬を意図される時、本体は好ましくは良好
な流動状態が本体の周りで、少なくとも測定間隙又は喉
部の近傍で得られることを保証するように構成され、そ
れにより懸濁液は正しく間隙を通過し、間隙は本質的に
自己清浄する。それ故、測定間隙の周りの領域は平滑な
表面と丸くされた縁とを設けている。
【００１９】
【実施例】本発明は次に添付図面と関連してより詳細に
説明される。
説明される。
【００２０】短い測定間隙を設けた新規な測定装置を用
いる時、光を懸濁液に透過することによって従前に可能
であったよりもはるかに高い濃度の懸濁された物質の含
有量を指示することが可能である。懸濁液中の大きい粒
子間の介在空間に関して幅狭いビームを用いる時、検出
器信号の交流電圧成分は流通する懸濁された物質の指示
を良好な分解能をもって与えることができる。
いる時、光を懸濁液に透過することによって従前に可能
であったよりもはるかに高い濃度の懸濁された物質の含
有量を指示することが可能である。懸濁液中の大きい粒
子間の介在空間に関して幅狭いビームを用いる時、検出
器信号の交流電圧成分は流通する懸濁された物質の指示
を良好な分解能をもって与えることができる。
【００２１】本発明による新規な信号処理方法は、以下
に説明される測定ヘッドが例えばパルプ及び紙製造産業
の典型的な懸濁液を測定する時にこの新規な信号処理方
法に必要とされる小さい幅の測定間隙及び良く画定され
た幅狭いビームを提供することができるので、新規な信
号処理方法が測定ヘッドと共に使用するために非常に適
していることが判明している。本発明の方法は、懸濁液
が原理的に２つの成分、大きい粒子と小さい粒子とから
なるという第１の仮定に基づいている。大きい粒子はこ
のとき多くの小さい粒子が懸濁された比較的透明な網状
構造として考えられることができる。そのような懸濁液
の小部分の体積が統計的分布原理に従って考察される
時、小さい粒子の数は大きく且つ比較的一定である。他
方、大きい粒子の数は非常に小さく且つ大きく変化す
る。
に説明される測定ヘッドが例えばパルプ及び紙製造産業
の典型的な懸濁液を測定する時にこの新規な信号処理方
法に必要とされる小さい幅の測定間隙及び良く画定され
た幅狭いビームを提供することができるので、新規な信
号処理方法が測定ヘッドと共に使用するために非常に適
していることが判明している。本発明の方法は、懸濁液
が原理的に２つの成分、大きい粒子と小さい粒子とから
なるという第１の仮定に基づいている。大きい粒子はこ
のとき多くの小さい粒子が懸濁された比較的透明な網状
構造として考えられることができる。そのような懸濁液
の小部分の体積が統計的分布原理に従って考察される
時、小さい粒子の数は大きく且つ比較的一定である。他
方、大きい粒子の数は非常に小さく且つ大きく変化す
る。
【００２２】例えば長さ１ｍｍ及び幅２０ミクロンの繊
維の濃度１０００ｍｇ／ｌを有する懸濁液はおよそ２粒
子／ｍｍ3を含有する。若し直径１ミクロンの粒度を有
する１００ｍｇ／ｌの粘土がこの懸濁液に加えられるな
らば、粒子の数は７．５＊１０4まで増加する。この懸
濁液の小体積中での光減衰を測定する時、透過された光
の強さの平均値が得られる。この平均値からの偏差は主
として繊維物質（繊維は光ビームを時々入れる）の変動
によって生じる。原理的に、最大の信号高さは、繊維が
光ビーム中に存在しない時及び光ビームが粘土粒子によ
ってだけ減衰される時に得られる。これは懸濁液中の大
きい又は小さい粒子が所定の時間の期間にわたって透過
された光のＶ DC で表わされる平均値及び該光の最大値、
即ちＶ P で表わされるピーク値を測定することによって
決定されることを可能にする。（これに関して、懸濁液
中の光を吸収する溶解された物質は粘土と同じように作
用し且つピーク値のＶPを測定することによって決定さ
れることができる。）
維の濃度１０００ｍｇ／ｌを有する懸濁液はおよそ２粒
子／ｍｍ3を含有する。若し直径１ミクロンの粒度を有
する１００ｍｇ／ｌの粘土がこの懸濁液に加えられるな
らば、粒子の数は７．５＊１０4まで増加する。この懸
濁液の小体積中での光減衰を測定する時、透過された光
の強さの平均値が得られる。この平均値からの偏差は主
として繊維物質（繊維は光ビームを時々入れる）の変動
によって生じる。原理的に、最大の信号高さは、繊維が
光ビーム中に存在しない時及び光ビームが粘土粒子によ
ってだけ減衰される時に得られる。これは懸濁液中の大
きい又は小さい粒子が所定の時間の期間にわたって透過
された光のＶ DC で表わされる平均値及び該光の最大値、
即ちＶ P で表わされるピーク値を測定することによって
決定されることを可能にする。（これに関して、懸濁液
中の光を吸収する溶解された物質は粘土と同じように作
用し且つピーク値のＶPを測定することによって決定さ
れることができる。）
【００２３】ランバート・ビールの法則は懸濁液の濁り
度又は濃度を計算するために用いられ、この法則は次の
関係に従って透過光の強さを与える。
度又は濃度を計算するために用いられ、この法則は次の
関係に従って透過光の強さを与える。
【数１】Ｖ＝ＶO＊ｅ-alN ここで、 ＶO＝清浄な水、即ちその中に懸濁された粒子をもたな
い水に対する透過光の強さである出発電圧値、 Ｖ＝粒子の存在によって減衰された光強さの平均値、 ａ＝散乱係数、 ｌ＝懸濁液を通る光ビーム経路の長さ、 Ｎ＝体積の単位当りの粒子の数。 濁り度は通常は次のように規定される。
い水に対する透過光の強さである出発電圧値、 Ｖ＝粒子の存在によって減衰された光強さの平均値、 ａ＝散乱係数、 ｌ＝懸濁液を通る光ビーム経路の長さ、 Ｎ＝体積の単位当りの粒子の数。 濁り度は通常は次のように規定される。
【数２】γ＝Ｎ＊ａ＝ｌｎ（ＶO／Ｖ）／１ 前述したことから、濁り度は１つの且つ同じ種類の粒子
についての懸濁液の濃度に正比例することが理解されよ
う。次の関係は多数の異なる種類の粒子からなる懸濁液
の場合に適用する。
についての懸濁液の濃度に正比例することが理解されよ
う。次の関係は多数の異なる種類の粒子からなる懸濁液
の場合に適用する。
【数３】 γ＝ΣＮi＊ａi＝（１／１）＊Σｌｎ（ＶO／Ｖi） ここで、ｉは異なる種類の懸濁液の指数であり、総和は
全ての粒子種類についてなされる。懸濁液の濃度ｍｇ／
ｌは次のとおりである。
全ての粒子種類についてなされる。懸濁液の濃度ｍｇ／
ｌは次のとおりである。
【数４】 濃度＝（１／ｌ）＊Σｃ1＊ｌｎ（ＶO／Ｖi） ここで、ｃ1はそれぞれの粒子種類について濁り度を濃
度ｍｇ／ｌに変換するための定数である。
度ｍｇ／ｌに変換するための定数である。
【００２４】もし当該懸濁液が２つの完全に異なる種類
の懸濁液の混合物、即ち非常に小さい粒子、例えば粘土
を有する懸濁液と比較的大きい粒子、例えば繊維を有す
る懸濁液との混合物からなるならば、これらの粒子は上
述したように透過光に及ぼす互いに異なる作用をもつ。
おおまかに言えば、小さい粒子を含む懸濁液部分は清浄
な水を測定する時に得られた信号からの最大信号高さの
偏差に及ぼす作用を有するのに対して、大きい粒子を含
む懸濁液部分は信号の明確な変化（変更）を生じる。
の懸濁液の混合物、即ち非常に小さい粒子、例えば粘土
を有する懸濁液と比較的大きい粒子、例えば繊維を有す
る懸濁液との混合物からなるならば、これらの粒子は上
述したように透過光に及ぼす互いに異なる作用をもつ。
おおまかに言えば、小さい粒子を含む懸濁液部分は清浄
な水を測定する時に得られた信号からの最大信号高さの
偏差に及ぼす作用を有するのに対して、大きい粒子を含
む懸濁液部分は信号の明確な変化（変更）を生じる。
【００２５】図１は本発明測定装置から得られた交流電
圧信号を示す線図である。Ｖ O で表わされる出発電圧値
である清浄水信号のレベル（これらのレベルは清浄水に
ついて測定することによって計器を較正する時に前もっ
て測定されている）、Ｖ DC に相当する信号の直流電圧レ
ベル信号のピークレベルのＶPが図に示されている。前
述した理論に従って小さい粒子は結果として生じた信号
の変化にはっきり認め得る作用をもたず、主として信号
のピークレベルを清浄水レベルからピーク値のＶPまで
低下させるので、懸濁液のこの部分にｌｎ（ＶO／ＶP）
が形成されるのに対して、ｌｎ（ＶP／ＶDC）が大きい
粒子を含む懸濁液部分に対して形成される。
圧信号を示す線図である。Ｖ O で表わされる出発電圧値
である清浄水信号のレベル（これらのレベルは清浄水に
ついて測定することによって計器を較正する時に前もっ
て測定されている）、Ｖ DC に相当する信号の直流電圧レ
ベル信号のピークレベルのＶPが図に示されている。前
述した理論に従って小さい粒子は結果として生じた信号
の変化にはっきり認め得る作用をもたず、主として信号
のピークレベルを清浄水レベルからピーク値のＶPまで
低下させるので、懸濁液のこの部分にｌｎ（ＶO／ＶP）
が形成されるのに対して、ｌｎ（ＶP／ＶDC）が大きい
粒子を含む懸濁液部分に対して形成される。
【００２６】このため、２つの粒子種類−大小−からな
る「モデルの懸濁液」に対するランバート・ビールの法
則の適用は図１の信号に対して次の結果を与える。
る「モデルの懸濁液」に対するランバート・ビールの法
則の適用は図１の信号に対して次の結果を与える。
【数５】 濃度＝ａ＊ln（ＶO ／ＶP ）＋ｂ＊ln（ＶP ／ＶDC） ここで、ａ及びｂは定数であり、ａ＊ln（ＶO ／ＶP ）
は小さい粒子の濃度であり、ｂ＊ln（ＶP ／ＶDC）は大
きい粒子の濃度である。
は小さい粒子の濃度であり、ｂ＊ln（ＶP ／ＶDC）は大
きい粒子の濃度である。
【００２７】上の等式(5) は次のように書き換えられる
ことができる。
ことができる。
【数６】 濃度＝ln（ＶO ／ＶP ）＋ｃ1 ＊ln（ＶP ／ＶDC)*ｃ2 ここで、ｃ1 は測定装置の感度係数であり、ｃ2 は測定
値を濃度ｍｇ／ｌに変換する定数である。これらの定数
は測定装置を較正することによって容易に得られること
ができる。
値を濃度ｍｇ／ｌに変換する定数である。これらの定数
は測定装置を較正することによって容易に得られること
ができる。
【００２８】これらの定数は、同じ濃度を有し、一方で
最小の粒子を含み且つ他方で最大の粒子を含む２つの懸
濁液を測定することによって実験的に容易に得られた。
最小の粒子を含み且つ他方で最大の粒子を含む２つの懸
濁液を測定することによって実験的に容易に得られた。
【数７】（ln（ＶO ／ＶP ))S ＋ｃ1 （＊ln（ＶP ／Ｖ
DC))S ＝ ln（ＶO ／ＶP ）1＋ｃ1 ＊（ln（ＶP ／
ＶDC))1 ここで、ｓは小さい粒子を表わし、１は大きい
粒子を表わす。
DC))S ＝ ln（ＶO ／ＶP ）1＋ｃ1 ＊（ln（ＶP ／
ＶDC))1 ここで、ｓは小さい粒子を表わし、１は大きい
粒子を表わす。
【数８】
【数９】 ここで、conc. lab は標準的な方法に従って研究所で測
定を決定する時に得られた懸濁液濃度の値である。勿
論、幾つかのそのような測定方法は統計的により確実で
ある結果を得るように好ましくは異なる濃度で実行され
ることができる。
定を決定する時に得られた懸濁液濃度の値である。勿
論、幾つかのそのような測定方法は統計的により確実で
ある結果を得るように好ましくは異なる濃度で実行され
ることができる。
【００２９】ln（ＶO ／ＶP ）及びln（ＶP ／ＶDC）
は、図３と関連して以下でより詳細に説明されるよう
に、それぞれ小さい及び大きい粒子に関して懸濁液の知
覚的な成分を計算するために計算された濃度値と共に使
用されることができる。ln（ＶP／ＶDC）とln（ＶO ／
ＶP ）の商は粒度分布の別の相対的測定を提供する。
は、図３と関連して以下でより詳細に説明されるよう
に、それぞれ小さい及び大きい粒子に関して懸濁液の知
覚的な成分を計算するために計算された濃度値と共に使
用されることができる。ln（ＶP／ＶDC）とln（ＶO ／
ＶP ）の商は粒度分布の別の相対的測定を提供する。
【００３０】図２は本発明装置を実行するための装置の
実施例を示す。光源１０１からの光ビームＬは流動する
懸濁液Ｓを照明する。光ビームＬの直径は懸濁液の大き
い粒子間の介在空間に関して小さいが、小さい粒子間の
介在空間に関して大きい。実際に、これはしばしば幅狭
い光束を得る努力に通じる。
実施例を示す。光源１０１からの光ビームＬは流動する
懸濁液Ｓを照明する。光ビームＬの直径は懸濁液の大き
い粒子間の介在空間に関して小さいが、小さい粒子間の
介在空間に関して大きい。実際に、これはしばしば幅狭
い光束を得る努力に通じる。
【００３１】透過光はフォトセンサ１０２によって検出
される。センサ信号は増幅器１０３で増幅される。増幅
器１０３の出力にフィルタ又は平均値形成器１０４が連
結され、該フィルタ又は平均値形成器はその出力にＶ DC
に相当する信号の直流成分を生じ、この成分は透過光の
平均値の測定値を提供する。増幅器の出力にピーク検出
器１０５も連結され、該ピーク検出器は与えられた測定
期間の最大の信号のＶPを記録する。
される。センサ信号は増幅器１０３で増幅される。増幅
器１０３の出力にフィルタ又は平均値形成器１０４が連
結され、該フィルタ又は平均値形成器はその出力にＶ DC
に相当する信号の直流成分を生じ、この成分は透過光の
平均値の測定値を提供する。増幅器の出力にピーク検出
器１０５も連結され、該ピーク検出器は与えられた測定
期間の最大の信号のＶPを記録する。
【００３２】測定期間はタイマ１０６の助けで設定され
る。各測定期間の終了時に、タイマ１０６は第１の信号
を標本及び保持回路１０７へ送り、該標本及び保持回路
の入力はピーク検出器１０５からの有力な出力信号を一
時的に記憶するようにピーク検出１０５の出力へ連結さ
れ、該タイマは僅かな遅れの後に前記検出器を新たな測
定期間のために即座に零に設定するために第２の信号を
ピーク検出器１０５へ送る。その結果として、直ぐ前の
期間のピーク値のＶPは標本及び保持回路１０７の出力
に常に存在する。また、光源１０１を脈動様態で制御す
ること、及びパルスの間だけ測定を行うことが可能であ
る。この制御（図示せず）はユニット１０８によって行
われ、該ユニットはそれに従って回路１０５及び１０７
を制御する。
る。各測定期間の終了時に、タイマ１０６は第１の信号
を標本及び保持回路１０７へ送り、該標本及び保持回路
の入力はピーク検出器１０５からの有力な出力信号を一
時的に記憶するようにピーク検出１０５の出力へ連結さ
れ、該タイマは僅かな遅れの後に前記検出器を新たな測
定期間のために即座に零に設定するために第２の信号を
ピーク検出器１０５へ送る。その結果として、直ぐ前の
期間のピーク値のＶPは標本及び保持回路１０７の出力
に常に存在する。また、光源１０１を脈動様態で制御す
ること、及びパルスの間だけ測定を行うことが可能であ
る。この制御（図示せず）はユニット１０８によって行
われ、該ユニットはそれに従って回路１０５及び１０７
を制御する。
【００３３】Ｖ DC及びＶP の信号は制御及び計算ユニッ
ト１０８、適当にマイクロプロセッサ、例えばＩＢＭの
互換可能なパーソナルコンピュータへ供給され、それは
前述した計算を実行し且つ少なくとも１つの表示ユニッ
ト１０９，１１０、例えば監視装置、プリンタ及び類似
物に結果を表示する。
ト１０８、適当にマイクロプロセッサ、例えばＩＢＭの
互換可能なパーソナルコンピュータへ供給され、それは
前述した計算を実行し且つ少なくとも１つの表示ユニッ
ト１０９，１１０、例えば監視装置、プリンタ及び類似
物に結果を表示する。
【００３４】タイマの測定期間はおそらくピーク値が各
測定期間内で生じるように適合されるが、それにもかか
わらず懸濁液の変化が起こった後できるだけ速やかにそ
れが指示されるように且つ時間の変化の変動が連続して
追従されることができるように短く保たれる。これは粗
い部分の濃度が低い時に測定期間が短く保たれることを
可能にするが、これらの期間は粗い部分の濃度が増すに
つれてより長くなるべきである。測定期間の持続時間は
所定のパラメータに従って変化されることができ、それ
は先に得られた測定結果に随意に依存することができ
る。
測定期間内で生じるように適合されるが、それにもかか
わらず懸濁液の変化が起こった後できるだけ速やかにそ
れが指示されるように且つ時間の変化の変動が連続して
追従されることができるように短く保たれる。これは粗
い部分の濃度が低い時に測定期間が短く保たれることを
可能にするが、これらの期間は粗い部分の濃度が増すに
つれてより長くなるべきである。測定期間の持続時間は
所定のパラメータに従って変化されることができ、それ
は先に得られた測定結果に随意に依存することができ
る。
【００３５】また、フィルタ１０４の下流側で標本及び
保持１０７と同じようにタイマ１０６の助けによって標
本及び保持回路１１３を制御することが適当であること
がある。標本及び保持回路１０７及び１１３はディジタ
ル形式のそれらの値をディジタル動作ユニット１０８へ
伝達するように動作し得る種類のものである。一対の回
路１０４〜１０７及び１１３、又は前記回路の全てはユ
ニット１０８でソフトウェアによってシミュレートされ
ることができるが、ユニット１０８へ供給された１つ又
は複数の信号が勿論ユニット１０８が動作する信号フォ
ーマットに変換されることは当業者に明らかであろう。
そのような変換ユニットはここでは重要性をもたず、そ
れ故図示されない。例えば、フィルタ１０４は各測定期
間中信号の平均値を計算する計算又は算術ルーチンから
なることができる。増幅器１０３からの信号はユニット
１０４及び１０５によって標本化されることができ、全
ての計算は当業者によく知られるようにディジタル式で
行われることができる。
保持１０７と同じようにタイマ１０６の助けによって標
本及び保持回路１１３を制御することが適当であること
がある。標本及び保持回路１０７及び１１３はディジタ
ル形式のそれらの値をディジタル動作ユニット１０８へ
伝達するように動作し得る種類のものである。一対の回
路１０４〜１０７及び１１３、又は前記回路の全てはユ
ニット１０８でソフトウェアによってシミュレートされ
ることができるが、ユニット１０８へ供給された１つ又
は複数の信号が勿論ユニット１０８が動作する信号フォ
ーマットに変換されることは当業者に明らかであろう。
そのような変換ユニットはここでは重要性をもたず、そ
れ故図示されない。例えば、フィルタ１０４は各測定期
間中信号の平均値を計算する計算又は算術ルーチンから
なることができる。増幅器１０３からの信号はユニット
１０４及び１０５によって標本化されることができ、全
ての計算は当業者によく知られるようにディジタル式で
行われることができる。
【００３６】図２に示したように、計算は前述したＴＰ
法に従って行われることができ又は単に有効値測定に基
づくことができる。２つの異なる方法に従って懸濁液の
同じ特性を互いに計算すること、及び結果を連続的に比
較し且つ２つの方法に従ってなされた計算が事前に決め
られたように互いにそれると直ちに警報信号を警報ユニ
ット、例えば可聴警報又は光学的警報へ送ることがで有
利であることがある。
法に従って行われることができ又は単に有効値測定に基
づくことができる。２つの異なる方法に従って懸濁液の
同じ特性を互いに計算すること、及び結果を連続的に比
較し且つ２つの方法に従ってなされた計算が事前に決め
られたように互いにそれると直ちに警報信号を警報ユニ
ット、例えば可聴警報又は光学的警報へ送ることがで有
利であることがある。
【００３７】測定ヘッド１０１，１０２，１０３から同
じ基本的な信号を利用することが可能であるので、有効
値測定に基づいた比較は重要な追加の手段を含まない。
その結果として、フィルタ１１５は増幅器１０３の出力
へ連結されて図示されている。フィルタ１１５は、信号
の交流電圧成分を濾波するように、且つフィルタ１１５
から到達する信号の真の有効値を測定するよう動作する
ユニット１１６へこの成分を供給するように、且つ回路
１０７及び１１３と同じ形式及び動作の標本及び保持回
路１１８を随意に経てこの値をユニット１０８へ供給す
るように動作し得る。信号経路は破線で図示されてお
り、素子１１５，１１６及び１１８が除外され得ること
を示している。素子１１５，１１６及び１１８はユニッ
ト１０８でプログラムループによってシミュレートされ
ることができることは理解されよう。
じ基本的な信号を利用することが可能であるので、有効
値測定に基づいた比較は重要な追加の手段を含まない。
その結果として、フィルタ１１５は増幅器１０３の出力
へ連結されて図示されている。フィルタ１１５は、信号
の交流電圧成分を濾波するように、且つフィルタ１１５
から到達する信号の真の有効値を測定するよう動作する
ユニット１１６へこの成分を供給するように、且つ回路
１０７及び１１３と同じ形式及び動作の標本及び保持回
路１１８を随意に経てこの値をユニット１０８へ供給す
るように動作し得る。信号経路は破線で図示されてお
り、素子１１５，１１６及び１１８が除外され得ること
を示している。素子１１５，１１６及び１１８はユニッ
ト１０８でプログラムループによってシミュレートされ
ることができることは理解されよう。
【００３８】図２は１つだけの測定装置１０１，１０２
を示す。この場合、分割は２つの粒度範囲、大きい及び
小さい範囲だけになされる。しかしながら、数個の粒度
等級の指示が互いに異なる幅のビーム経路を有する数個
の測定ヘッドを用いて得られる。ＴＰ法のためのこれら
の特性を有する測定計器はＳＥ７８０６９２２で説明さ
れている。この発明に従う説明された信号処理方法はヘ
ッドの全てからの信号に適用されることができる。この
場合、制御及び計算ユニット１０９は各測定ヘッドから
ＶDC の信号及びＶP の信号を取得し、且つ多数の粒度範
囲内の粒子濃度を計算するプログラムを設けている。
を示す。この場合、分割は２つの粒度範囲、大きい及び
小さい範囲だけになされる。しかしながら、数個の粒度
等級の指示が互いに異なる幅のビーム経路を有する数個
の測定ヘッドを用いて得られる。ＴＰ法のためのこれら
の特性を有する測定計器はＳＥ７８０６９２２で説明さ
れている。この発明に従う説明された信号処理方法はヘ
ッドの全てからの信号に適用されることができる。この
場合、制御及び計算ユニット１０９は各測定ヘッドから
ＶDC の信号及びＶP の信号を取得し、且つ多数の粒度範
囲内の粒子濃度を計算するプログラムを設けている。
【００３９】粒度について本発明方法を実験的に試験す
るために、実験は非常に小さい粒子を含んだ懸濁液につ
いて最初に行われた。異なる凝集化学薬品が次に大きな
粒子凝集又は凝集塊を形成するように懸濁液を連続的に
かきまぜ又は攪拌しながらこれらの懸濁液へ加えられ
た。これらの測定作業の結果は図３に与えられている。
曲線ＡはＣ3 ＊ln（ＶO ／ＶDC）に対応する濁り度測定
を示し、ここでＣ3 は定数である。
るために、実験は非常に小さい粒子を含んだ懸濁液につ
いて最初に行われた。異なる凝集化学薬品が次に大きな
粒子凝集又は凝集塊を形成するように懸濁液を連続的に
かきまぜ又は攪拌しながらこれらの懸濁液へ加えられ
た。これらの測定作業の結果は図３に与えられている。
曲線ＡはＣ3 ＊ln（ＶO ／ＶDC）に対応する濁り度測定
を示し、ここでＣ3 は定数である。
【００４０】曲線Ｂは懸濁された物質の濃度を本発明に
従って測定した時に得られた結果、即ち濃度＝ｃ2 ＊
（ln（ＶO ／ＶP ）＋ｃ1 ＊ln（ＶP ／ＶDC））を示
す。曲線Ｃはｂ＊ln（ＶP ／ＶDC）、即ち懸濁液中の大
きい粒子の濃度を表わす。原理的にlnＶP ／ＶDCは光強
さの変化並びに光学表面の汚れ及び掻き傷に無関係であ
る。曲線Ｄはａ＊ln（ＶO ／ＶP ）、即ち懸濁液中の小
さい粒子の濃度を表わす。曲線は異なる種類の記号で印
を付けられている。各記号又は印は横座標に沿って記さ
れた測定時間点に置かれている。各測定時間点の間に１
５秒の時間間隔がある。
従って測定した時に得られた結果、即ち濃度＝ｃ2 ＊
（ln（ＶO ／ＶP ）＋ｃ1 ＊ln（ＶP ／ＶDC））を示
す。曲線Ｃはｂ＊ln（ＶP ／ＶDC）、即ち懸濁液中の大
きい粒子の濃度を表わす。原理的にlnＶP ／ＶDCは光強
さの変化並びに光学表面の汚れ及び掻き傷に無関係であ
る。曲線Ｄはａ＊ln（ＶO ／ＶP ）、即ち懸濁液中の小
さい粒子の濃度を表わす。曲線は異なる種類の記号で印
を付けられている。各記号又は印は横座標に沿って記さ
れた測定時間点に置かれている。各測定時間点の間に１
５秒の時間間隔がある。
【００４１】測定は抄紙機械から得られた白水について
研究室で行われた。水は測定時間点１において処理され
なかった。異なる凝集化学薬品が測定時間点２及び６の
直前の２つの時期に水へ加えられた。曲線Ｃ及びＤから
理解されるように、測定時間点２において加えられた一
番目の化学薬品は比較的小さい凝集作用をもったのに対
して、測定時間点６において加えられた二番目の化学薬
品は比較的大きい作用をもった。これは明瞭ではないが
以前に知られた濁り度方法に従って得られた曲線Ａによ
っても示されている。曲線Ｃは実際には曲線Ｄの鏡像で
ある。これらの曲線は、凝集塊が測定時間点６における
凝集塊の重い形成の後でゆっくり崩壊されることを示
し、即ち曲線Ｄが下がり、曲線Ｃが上がる。この方向へ
の若干の傾向は測定時間点２の後で観察された。曲線Ｃ
及びＤの重みを付けた加算である曲線Ｂは実際には同じ
レベル上にあり、これはこの曲線が研究室の測定作業中
一定に保たれた総合濃度を示すので特別に良好結果とし
て考えられることができる。
研究室で行われた。水は測定時間点１において処理され
なかった。異なる凝集化学薬品が測定時間点２及び６の
直前の２つの時期に水へ加えられた。曲線Ｃ及びＤから
理解されるように、測定時間点２において加えられた一
番目の化学薬品は比較的小さい凝集作用をもったのに対
して、測定時間点６において加えられた二番目の化学薬
品は比較的大きい作用をもった。これは明瞭ではないが
以前に知られた濁り度方法に従って得られた曲線Ａによ
っても示されている。曲線Ｃは実際には曲線Ｄの鏡像で
ある。これらの曲線は、凝集塊が測定時間点６における
凝集塊の重い形成の後でゆっくり崩壊されることを示
し、即ち曲線Ｄが下がり、曲線Ｃが上がる。この方向へ
の若干の傾向は測定時間点２の後で観察された。曲線Ｃ
及びＤの重みを付けた加算である曲線Ｂは実際には同じ
レベル上にあり、これはこの曲線が研究室の測定作業中
一定に保たれた総合濃度を示すので特別に良好結果とし
て考えられることができる。
【００４２】本発明方法を実施した時に得られた曲線は
明確な情報が例えば流動する懸濁液の状態に関して連続
的に得られることを示し且つ異なる化学薬品を加えた時
にとった測定結果の指示が迅速且つ確実に得られること
を示す。曲線Ｄによって示されるように、それはそれ以
上の化学薬品の添加が小さい粒子の凝集に関してより大
きい作用をもたないように化学薬品の添加がある時にみ
られる。化学薬品が時間点６において添加された時、曲
線ＤはＸ軸線に比較的近接して横たわるように低く下が
る。作業者はより多くの凝集化学薬品を添加することに
よって曲線を更に下げる努力をすることができる。若し
曲線がより低いレベルまで下がらないならば、それ以上
の化学薬品の添加は残りの小さい粒子の凝集に作用をも
たず、この状態は直ちに指示される。他の薬剤が次に試
験されることができ、これらの薬剤の作用はそれらの添
加直後に曲線上に示される。従って、本発明方法は例え
ばパルプクリーニング時に製紙ミルから得られた白水中
への化学凝集剤の計量がより最適な状態で制御されるこ
とを可能にする。更に、異なる化学薬品から生じた作用
は即座にみることができ、それにより目的に最もよく適
した化学薬品が使用されることを可能にする。
明確な情報が例えば流動する懸濁液の状態に関して連続
的に得られることを示し且つ異なる化学薬品を加えた時
にとった測定結果の指示が迅速且つ確実に得られること
を示す。曲線Ｄによって示されるように、それはそれ以
上の化学薬品の添加が小さい粒子の凝集に関してより大
きい作用をもたないように化学薬品の添加がある時にみ
られる。化学薬品が時間点６において添加された時、曲
線ＤはＸ軸線に比較的近接して横たわるように低く下が
る。作業者はより多くの凝集化学薬品を添加することに
よって曲線を更に下げる努力をすることができる。若し
曲線がより低いレベルまで下がらないならば、それ以上
の化学薬品の添加は残りの小さい粒子の凝集に作用をも
たず、この状態は直ちに指示される。他の薬剤が次に試
験されることができ、これらの薬剤の作用はそれらの添
加直後に曲線上に示される。従って、本発明方法は例え
ばパルプクリーニング時に製紙ミルから得られた白水中
への化学凝集剤の計量がより最適な状態で制御されるこ
とを可能にする。更に、異なる化学薬品から生じた作用
は即座にみることができ、それにより目的に最もよく適
した化学薬品が使用されることを可能にする。
【００４３】図４は既知の濃度の繊維及び粘土の懸濁液
の混合物で本発明方法を実施した時に得られた結果を示
す。図３と同様に、曲線Ａは濁り度測定の結果を示し、
曲線Ｂは懸濁された物質の濃度を本発明に従って測定し
た時に得られた結果を示し、即ち
の混合物で本発明方法を実施した時に得られた結果を示
す。図３と同様に、曲線Ａは濁り度測定の結果を示し、
曲線Ｂは懸濁された物質の濃度を本発明に従って測定し
た時に得られた結果を示し、即ち
【００４４】Ｃ2 ＊（ln（ＶO ／ＶP ）＋ｃ1 ＊ln（Ｖ
P ／ＶDC））を示し、曲線Ｃはｂ＊ln（ＶP ／ＶDC）を
示し、曲線Ｄはａ＊ln（ＶO ／ＶP ）を示す。曲線Ｅ及
びＦは総合濃度に関する大きい粒子の測定され且つ計算
された濃度をそれぞれ示す。マツスルフェートパルプの
出発懸濁液に、既知の含有量の粘土、粘土、粘土、マツ
スルフェート、マツスルフェート、粘土、カバスルフェ
ート、カバスルフェートが順次添加された。本発明方法
を適用する時、殆ど直線的に増加することが判明した測
定された濃度は研究室で決定された濃度（横座標）と非
常によく相関した大きい粒子の測定された含有量（曲線
Ｅ）は混合手順に従って繊維物質の計算された割合（曲
線Ｆ）と非常によく一致した。曲線Ａから明らかなよう
に、ここで用いた懸濁液の成分の変化の場合、これらの
変化は森林産業内で現実的であり、濁り度は懸濁された
物質の含有量及び粒度分布の両方に関して懸濁液と共に
起こることの知識を得ることを望む時に用いる全く悪い
測定パラメータである。
P ／ＶDC））を示し、曲線Ｃはｂ＊ln（ＶP ／ＶDC）を
示し、曲線Ｄはａ＊ln（ＶO ／ＶP ）を示す。曲線Ｅ及
びＦは総合濃度に関する大きい粒子の測定され且つ計算
された濃度をそれぞれ示す。マツスルフェートパルプの
出発懸濁液に、既知の含有量の粘土、粘土、粘土、マツ
スルフェート、マツスルフェート、粘土、カバスルフェ
ート、カバスルフェートが順次添加された。本発明方法
を適用する時、殆ど直線的に増加することが判明した測
定された濃度は研究室で決定された濃度（横座標）と非
常によく相関した大きい粒子の測定された含有量（曲線
Ｅ）は混合手順に従って繊維物質の計算された割合（曲
線Ｆ）と非常によく一致した。曲線Ａから明らかなよう
に、ここで用いた懸濁液の成分の変化の場合、これらの
変化は森林産業内で現実的であり、濁り度は懸濁された
物質の含有量及び粒度分布の両方に関して懸濁液と共に
起こることの知識を得ることを望む時に用いる全く悪い
測定パラメータである。
【００４５】また、本発明の原理は散乱原理に従って測
定する時に応用されることができる。これは例えば懸濁
液が非常に低い割合の懸濁された物質を含む時に適用で
きる。この測定手順の場合、透過測定方法の場合のよう
に高い背景レベル（清浄水レベル）に対する小さい信号
変化の代わりに０レベルにおいて背景に対して小さい信
号が測定される。これは図１でピーク値を指示する代わ
りに交流電圧信号のＶ B で表わされる底値を指示するこ
とを含み、且つ小さい粒子を含む懸濁液部分に対して清
浄水レベルに関する代わりに零レベルに関して前記底値
を置くことを含む。大きい粒子を含む懸濁液部分に対し
て、底値は平均値レベルのＶDCに関して置かれる。しか
しながら、これらの関係は透過測定のための簡単な対数
商の式よりも複雑であり、とりわけ測定装置の幾何形状
を条件とする。
定する時に応用されることができる。これは例えば懸濁
液が非常に低い割合の懸濁された物質を含む時に適用で
きる。この測定手順の場合、透過測定方法の場合のよう
に高い背景レベル（清浄水レベル）に対する小さい信号
変化の代わりに０レベルにおいて背景に対して小さい信
号が測定される。これは図１でピーク値を指示する代わ
りに交流電圧信号のＶ B で表わされる底値を指示するこ
とを含み、且つ小さい粒子を含む懸濁液部分に対して清
浄水レベルに関する代わりに零レベルに関して前記底値
を置くことを含む。大きい粒子を含む懸濁液部分に対し
て、底値は平均値レベルのＶDCに関して置かれる。しか
しながら、これらの関係は透過測定のための簡単な対数
商の式よりも複雑であり、とりわけ測定装置の幾何形状
を条件とする。
【００４６】製紙ミルから来る白水又は戻し水のような
典型的な懸濁液を測定する時、本発明の測定方法はほぼ
平行にされ又は焦点合せされた比較的幅狭い測定ビーム
を必要とする。懸濁液はしばしばかなり濃縮され、それ
は懸濁液に透過された光が指示さることを可能にするた
めに且つ処理可能な受取られる信号を提供するために小
さい測定間隙を必要とする。これらの特性を処理する既
知の測定ヘッドは閉塞されやすく且つしばしば掃除され
ねばならない。
典型的な懸濁液を測定する時、本発明の測定方法はほぼ
平行にされ又は焦点合せされた比較的幅狭い測定ビーム
を必要とする。懸濁液はしばしばかなり濃縮され、それ
は懸濁液に透過された光が指示さることを可能にするた
めに且つ処理可能な受取られる信号を提供するために小
さい測定間隙を必要とする。これらの特性を処理する既
知の測定ヘッドは閉塞されやすく且つしばしば掃除され
ねばならない。
【００４７】図６及び図７に示した測定装置又は計器は
斜縁を有する四側部付板１の形で測定指示本体を有す
る。板１は懸濁液の流れ中への浸漬を意図されたプロー
ブを形成し、板１の広い側部は流れ方向の方に対面す
る。板の底部表面は測定チャネルとして作用する溝２を
その中に設けて有する。板１はその広い１つの側部に２
つの丸くされた比較的深い溝を有し、該溝はその一端に
おいて測定チャネルのそれぞれの側部と連結し且つ該連
結部において板の下側表面と正確に平行に延在してい
る。溝のそれぞれはその中に成形された光学繊維光案内
３，４を有する。案内３の内方端は板中に成形されたフ
ォトダイオード又は小さなレーザのような光源５に連結
されている。案内４の内方端は、光源によって放射され
た光に適合し且つ板１中に成形された光検出器６に連結
されている。光源５へ通じ且つ光検出器６から延びる電
気案内又はケーブルも板中に成形されており且つ板の頂
部中へねじ込まれた管７を通過している。光学繊維光案
内をそれらの性能に影響しないようにゆるやかな円弧で
延在させることが必要であるので、案内３及び４を担持
するチャネルはゆるやかに湾曲した形状を与えられてい
る。
斜縁を有する四側部付板１の形で測定指示本体を有す
る。板１は懸濁液の流れ中への浸漬を意図されたプロー
ブを形成し、板１の広い側部は流れ方向の方に対面す
る。板の底部表面は測定チャネルとして作用する溝２を
その中に設けて有する。板１はその広い１つの側部に２
つの丸くされた比較的深い溝を有し、該溝はその一端に
おいて測定チャネルのそれぞれの側部と連結し且つ該連
結部において板の下側表面と正確に平行に延在してい
る。溝のそれぞれはその中に成形された光学繊維光案内
３，４を有する。案内３の内方端は板中に成形されたフ
ォトダイオード又は小さなレーザのような光源５に連結
されている。案内４の内方端は、光源によって放射され
た光に適合し且つ板１中に成形された光検出器６に連結
されている。光源５へ通じ且つ光検出器６から延びる電
気案内又はケーブルも板中に成形されており且つ板の頂
部中へねじ込まれた管７を通過している。光学繊維光案
内をそれらの性能に影響しないようにゆるやかな円弧で
延在させることが必要であるので、案内３及び４を担持
するチャネルはゆるやかに湾曲した形状を与えられてい
る。
【００４８】光源５及び光検出器６の両方は温度応答要
素である。その結果として、温度センサ８が板１中に成
形されており、センサ８から延びる電気ケーブル又は繊
維束が管７を通過しており且つ信号処理回路（図面に示
されず）へ連結され、詳細に後述されるように光検出器
６から到達する信号の助けで測定結果を計算する時に温
度を補償する目的をはたす。板１の表面は好ましくは平
滑であり、最大可能範囲まで板を通りすぎて流れる物質
のその上での付着を回避するように撥水性を有する。当
然に、板が作られる材料は、物質が懸濁された媒体に対
して且つまた懸濁された物質に対して不活性であるべき
である。板１は好ましくはプラスチック材料又は若干の
同様な材料で作られるが、それはステンレス鋼で作られ
ることもできる。
素である。その結果として、温度センサ８が板１中に成
形されており、センサ８から延びる電気ケーブル又は繊
維束が管７を通過しており且つ信号処理回路（図面に示
されず）へ連結され、詳細に後述されるように光検出器
６から到達する信号の助けで測定結果を計算する時に温
度を補償する目的をはたす。板１の表面は好ましくは平
滑であり、最大可能範囲まで板を通りすぎて流れる物質
のその上での付着を回避するように撥水性を有する。当
然に、板が作られる材料は、物質が懸濁された媒体に対
して且つまた懸濁された物質に対して不活性であるべき
である。板１は好ましくはプラスチック材料又は若干の
同様な材料で作られるが、それはステンレス鋼で作られ
ることもできる。
【００４９】このような測定ヘッドの本質的な特徴は、
使用される光学機器と共に測定チャネルの配置にある。
側部壁の間の測定間隙の幅は、測定が実行される媒体の
種類を条件としている。例えば、もし測定が紙製造産業
から生じる廃水中の繊維懸濁液について行われるなら
ば、約３ｍｍの幅で充分であることがある。間隙の縁は
好ましくは低く、光学繊維の光案内は製作上の理由で間
隙の外方縁にできるだけ近接して配置される。光学繊維
光案内を所定の場所に保持する板の下側は好ましくは測
定チャネル２の領域中で斜縁を付けられているのに対し
て、光学繊維の端は伝搬方向に対して横断方向に切断さ
れており、切断された端は研磨されている。本発明は主
として懸濁液に直接に透過された光の検出のために考え
られており、それ故光学繊維光案内はそれらのそれぞれ
の端を互いに対向させて配置される。しかしながら、以
下で明らかになるように、与えられた角度内で散乱され
た光も検出されることができる。上述したように、光学
機器、即ち図示した実施例の光学繊維光案内３，４の端
は、測定間隙の外方縁に近接して配置される。図７に示
したように、チャネル入口及び出口は、光学機器の外側
に位置決めされた測定チャネルの外方縁の小さな部分と
してもあるように流れ方向にゆるやかに丸くされてい
る。光学繊維は好ましくはチャネルの真下で与えられた
深さを有し、それにより流動する懸濁液とチャネルの底
部との間の摩擦の作用は光学繊維を通りすぎて流れる懸
濁液にはっきり分かる作用をもたない。チャネル底部上
の鋭い縁の存在は回避されるべきである。これらの手段
の全ては閉塞されるチャネルの危険が最小限にされる測
定ヘッドを提供することに寄与する。
使用される光学機器と共に測定チャネルの配置にある。
側部壁の間の測定間隙の幅は、測定が実行される媒体の
種類を条件としている。例えば、もし測定が紙製造産業
から生じる廃水中の繊維懸濁液について行われるなら
ば、約３ｍｍの幅で充分であることがある。間隙の縁は
好ましくは低く、光学繊維の光案内は製作上の理由で間
隙の外方縁にできるだけ近接して配置される。光学繊維
光案内を所定の場所に保持する板の下側は好ましくは測
定チャネル２の領域中で斜縁を付けられているのに対し
て、光学繊維の端は伝搬方向に対して横断方向に切断さ
れており、切断された端は研磨されている。本発明は主
として懸濁液に直接に透過された光の検出のために考え
られており、それ故光学繊維光案内はそれらのそれぞれ
の端を互いに対向させて配置される。しかしながら、以
下で明らかになるように、与えられた角度内で散乱され
た光も検出されることができる。上述したように、光学
機器、即ち図示した実施例の光学繊維光案内３，４の端
は、測定間隙の外方縁に近接して配置される。図７に示
したように、チャネル入口及び出口は、光学機器の外側
に位置決めされた測定チャネルの外方縁の小さな部分と
してもあるように流れ方向にゆるやかに丸くされてい
る。光学繊維は好ましくはチャネルの真下で与えられた
深さを有し、それにより流動する懸濁液とチャネルの底
部との間の摩擦の作用は光学繊維を通りすぎて流れる懸
濁液にはっきり分かる作用をもたない。チャネル底部上
の鋭い縁の存在は回避されるべきである。これらの手段
の全ては閉塞されるチャネルの危険が最小限にされる測
定ヘッドを提供することに寄与する。
【００５０】好ましくは、少なくとも測定チャネルの近
傍で媒体又は懸濁液中に位置決めされる測定装置の部分
は、懸濁液の実際の又は真の組成に関して測定間隙を通
過する懸濁液の形の変化の危険を減らすようにやや流線
型の形状を与えられている。
傍で媒体又は懸濁液中に位置決めされる測定装置の部分
は、懸濁液の実際の又は真の組成に関して測定間隙を通
過する懸濁液の形の変化の危険を減らすようにやや流線
型の形状を与えられている。
【００５１】多くの修正が本発明の範囲内で可能である
ことは理解されよう。例えば、測定チャネルは光放射以
外の放射と共に用いるために、例えばβ線放射のために
構成されることができる。
ことは理解されよう。例えば、測定チャネルは光放射以
外の放射と共に用いるために、例えばβ線放射のために
構成されることができる。
【図１】本発明に係る測定装置の検出器からの出力信号
を示しかつ多数のパラメータを示す線図。
を示しかつ多数のパラメータを示す線図。
【図２】本発明に係る信号処理装置の１つの実施例のブ
ロック概略図。
ロック概略図。
【図３】本発明を試験するときに得られた曲線目盛の線
図。
図。
【図４】懸濁された物質の濃度を斬新的に増加する状態
で本発明による実験を行ったときに得られた多数の曲線
からなる線図。
で本発明による実験を行ったときに得られた多数の曲線
からなる線図。
【図５】公知の濃度計で行った異なる粒度の懸濁された
物質の濃度を測定した結果を示す図。
物質の濃度を測定した結果を示す図。
【図６】本発明の装置の一実施例の前面図。
【図７】図６の装置の下からみた図。
１ 測定指示本体（板） ２ 測定チャンネル（溝） ３、４ 光学繊維光案内 ５ 光源 ６ 光検出器 ７ 管 ８ 温度センサ １０１ 光源 １０２ 光検出器 １０４ フィルタ １０５ ピーク検出器 １０６ タイマ １０７ 標本及び保持回路 １０８ 制御及び計算ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/06 G01N 21/85
Claims (9)
- 【請求項１】 互いに非常に異なる大きさの粒子部分、
即ち、大きい粒子および小さい粒子を含む移動する懸濁
液の状態を記録する方法にして、 前記懸濁液を光のビームで照明すること、 検出された光の強さに対応する電気的に変化する信号を
発生するために所定の時間間隔中に狭い角度範囲内で前
記懸濁液から励起された光を検知すること、 前記所定の時間間隔内で、少なくとも１つの出発電圧値
を形成すること、を包含する方法であって、 前記懸濁液における大きい粒子間の介在空間に関して幅
狭い光の照明を行う前記ビームを形成すること、 前記所定の時間間隔中に前記電気信号の極限値、即ち、
ピーク値または底値を指示すること、および前記少なく
とも１つの出発電圧値および前記極限値に基づいて前記
懸濁液の少なくとも１つの予め選択された特性を計算す
ること、 を特徴とする移動する懸濁液の状態を記録する方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記懸
濁液を透過された光の指示を有して、前記極限値が最高
値、即ち、Ｖ P で表わされるピーク値であって、そし
て、清浄水を測定することにより得られるＶ O で表わさ
れる電圧レベルである前記出発電圧値に関して前記ピー
ク値を設定することにより前記懸濁液の小さい粒子部分
を含む微細部分を指示することを特徴とする移動する懸
濁液の状態を記録する方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、前記懸
濁液の微細部分の濃度を信号ａ＊ｌｎ（ＶO／ＶP）を形
成することによって指示し、ここでａが予め知られた微
細部分濃度を有する懸濁液に対する較正によって得られ
た定数であることを特徴とする移動する懸濁液の状態を
記録する方法。 - 【請求項４】 請求項１または２のいずれかの１項に記
載の方法において、前記極限値が最高値、即ち、Ｖ P で
表わされるピーク値であり、そして、前記時間間隔中に
Ｖ DC で表わされる前記信号の平均値を指示すること、前
記平均値に関して前記ピーク値を設定することによって
前記懸濁液の大きい粒子部分を含む粗い部分を指示する
ことを特徴とする移動する懸濁液の状態を記録する方
法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の方法において、粗い部
分の濃度を、信号ｂ＊ｌｎ（ＶP／ＶDC）を形成するこ
とによって指示し、ここでｂが予め知られた粗い部分の
濃度を有する懸濁液に対する較正によって得られた定数
であることを特徴とする移動する懸濁液の状態を記録す
る方法。 - 【請求項６】 請求項４または５のいずれかの１項に記
載の方法において、前記懸濁液における懸濁する物質の
綜合濃度を、 信号濃度＝（ｌｎ（ＶO／ＶP）＋ｃ1＊ｌｎ（ＶP／
ＶDC））＊ｃ2 によって形成することにより指示し、ここで、定数ｃ1
が測定装置の感度係数であり、そしてｃ2が測定値を濃
度ｍｇ／ｌに変換するための定数であり、前記定数が予
め知られた部分を有する懸濁液に対する較正によって得
られることを特徴とする移動する懸濁液の状態を記録す
る方法。 - 【請求項７】 互いに非常に異なった大きさの粒子を有
する部分を含む移動する懸濁液の状態を記録する装置に
して、前記懸濁液の大きい粒子間の介在空間に関して狭
い光のビームで前記懸濁液を照明するよう作動する光源
（１０１）を含み、そして、さらに狭い角度範囲内で前
記懸濁液から存在する光を検知すべく作用しかつまた検
知された光の強さに対応する電気信号を生じるよう作動
する光検出器（１０２）を含む装置において、 所定の時間間隔内で前記検出器（１０２）から得られた
信号の極限値、即ち、ピーク値または底値を指示するべ
く作動し、そして、また前記極限値を基に前記懸濁液の
少なくとも１つの予め選択された特性を計算するべく作
動する信号処理装置（１０４−１０８）を有することを
特徴とする移動する懸濁液の状態を記録する装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の装置において、前記信
号処理装置（１０４−１０８）は、また直流電圧レベル
を表示する信号の平均値を指示し、前記検出器信号が前
記直流電圧レベル以上において変化するものであり、か
つ前記極限値および前記信号の平均値を含む計算法から
の値を計算するよう作動することを特徴とする移動する
懸濁液の状態を記録する装置。 - 【請求項９】 請求項７または８のいずれかの１項に記
載の装置において、前記光源（１０１）および前記光検
出器（１０２）が測定ヘッド中に設けられ、該測定ヘッ
ドが２つの互いに対向するチャンネル測部を有する開い
た測定チャンネル（２）であって、そして、そこでは放
射源からの放射が前記一方のチャンネル測部から放出さ
れかつ前記他方のチャンネル測部において受け取られる
開いた測定チャンネル（２）を包含し、該測定チャンネ
ルにおいておよびその近傍において互い異なる延長部の
表面間の機械的接続部がゆるやかに丸くされていて、そ
こでは ａ）懸濁液が流れて通る前記測定チャンネルの深さがそ
のチャンネルの測部間の間隔より短いこと、 ｂ）前記測定ビームが前記ビーム源から前記一方のチャ
ンネル測部へおよび前記他方のチャンネル測部から前記
放射の指示器へと、幅狭いビームを伝達する前記懸濁液
における大きい粒子間の介在空間に関して幅狭い光ビー
ムを提供する寸法を有する光学繊維光案内（３，４）ま
たは幅狭い真直ぐのチャンネルのような、それぞれの細
い光チャンネルを通って伝達されること、 ｃ）前記測定チャンネルに近い前記光チャンネルが本質
的に前記測定チャンネルの底部に平行にかつ前記測定チ
ャンネルを通過する光学ビームと整列して延びていてか
つ前記測定チャンネルの外方縁に近くに配置されている
こと、そして ｄ）前記光チャンネルと前記チャンネル測部との間に設
けられる唯一の種類の光学構成要素が光発散を減少しお
よび／または光濾過しおよび／または光チャンネルを保
護する特性を有する構成要素であること、 を特徴とする移動する懸濁液の状態を記録する装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8902486-3 | 1989-07-10 | ||
| SE8902485A SE500529C2 (sv) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | Arrangemang för att förhindra igensättning av ett mäthuvud. |
| SE8902485-5 | 1989-07-10 | ||
| SE8902486A SE464836B (sv) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | Saett och arrangemang foer att registrera tillstaandet hos en suspension i roerelse |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2506382A Division JP2823136B2 (ja) | 1989-07-10 | 1990-04-02 | 測定ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08254492A JPH08254492A (ja) | 1996-10-01 |
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