專利名稱：測量紙張灰份的儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于紙張質(zhì)量的測量技術(shù)，涉及測量紙張灰份的儀器及其使用方法。
目前對紙張灰份的測量，最基本的是直接將紙樣置于坩堝內(nèi)在一定條件下燃燒，對所剩灰份稱重獲取灰份值，這種測量法不但費(fèi)時、費(fèi)力，而且毀壞了紙張；用電滴定或酸堿處理等化學(xué)手段進(jìn)行紙樣化學(xué)成份分析也可得到紙張灰份值，但也要化費(fèi)較長化學(xué)處理的時間，并且也是破壞性測量；用X射線衍射分析儀和熒光光譜儀可對紙樣進(jìn)行組成元素含量的精密分析、測量，從而得出灰份值，但這類儀器精密程度高，因而造價昂貴，通常僅用在控溫、控濕、干凈和防震的實驗室環(huán)境，不適用于造紙生產(chǎn)現(xiàn)場。綜上所述，現(xiàn)有測量紙張灰份技術(shù)分別存在費(fèi)時、費(fèi)力、昂貴、對紙張有破壞性或在生產(chǎn)現(xiàn)場不能進(jìn)行在線動態(tài)連續(xù)實時測量的問題。
本發(fā)明創(chuàng)造的任務(wù)是要提供一種省時、省力、不破壞紙張、經(jīng)濟(jì)實用并能在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行在線動態(tài)連續(xù)地自動精確測量紙張灰份的儀器及其測量方法。
為了完成上述任務(wù)，發(fā)明人試驗研究了軟X射線通過紙張后強(qiáng)度衰減量與紙張灰份的對應(yīng)關(guān)系紙張成份主要為紙槳及填料兩部份，前者主要是無機(jī)物，對軟X射線吸收少；而填料為有機(jī)物，燃燒后表現(xiàn)為灰份，對軟X射線吸收多。如用I0表示射線本身強(qiáng)度，μ1、μ2分別表示紙槳及填料對軟X射線的吸收系數(shù)，F(xiàn)表示填料在紙張中的百分含量，則紙張對軟X射線的總吸收系數(shù)μ為μ＝μ1(1－F)＋μ2F (1)根據(jù)射線穿過物質(zhì)的強(qiáng)度指數(shù)衰減規(guī)律，軟X射線穿過紙張后射線強(qiáng)度I為I＝I0e－μX(2)式中X為紙張的定量，測出射線穿過紙張后的強(qiáng)度衰減。
由(1)、(2)式可求出紙張?zhí)盍狭縁 ＝ (Ln(I0/I) - μ1x)/(x(μ2- μ1)) (3)根據(jù)填料和灰份的轉(zhuǎn)換系數(shù)C，即可算出灰份值A(chǔ)A ＝ (Ln(I0/I) - μ1x)/(Cx(μ2- μ1)) (4)根據(jù)上述原理，設(shè)計出采用軟X射線測量紙張灰份的儀器。其結(jié)構(gòu)方案如圖1所示儀器由射線源盒1、接收盒6及電氣機(jī)箱9三部份組成。射線源盒與接收盒位于被測紙幅5的兩側(cè)，紙幅可從其間通過。射線源盒如圖2所示，由射線源2、電機(jī)4及源門機(jī)構(gòu)組成，源門機(jī)構(gòu)如圖2b所示，包括轉(zhuǎn)盤3和相隔90°固定在殼體上的接近開關(guān)16和17，轉(zhuǎn)盤上有定位口21和22，彼此亦相隔90°，其位置與接近開關(guān)16和17相對應(yīng)，轉(zhuǎn)盤上還有通孔20和19，在孔20上貼有標(biāo)樣紙。接收盒6中裝有射線強(qiáng)度探測器7和前置放大器8。在電氣機(jī)箱9中裝有增益放大器10，與計算機(jī)系統(tǒng)11連接，與計算機(jī)相聯(lián)的還有鍵盤顯示器12和輸出轉(zhuǎn)換板13。計算機(jī)系統(tǒng)可檢測接近開關(guān)16、17的開關(guān)特性，啟動電機(jī)4驅(qū)動轉(zhuǎn)盤3旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)盤對準(zhǔn)射線源有三種狀態(tài)即射線源2對準(zhǔn)通孔19、射線源2對準(zhǔn)貼有標(biāo)樣紙的通孔20以及射線不能從轉(zhuǎn)盤通過。當(dāng)射線穿過被測紙后進(jìn)入接收盒6，首先被射線強(qiáng)度探測器7接收并轉(zhuǎn)換為電信號輸出送至與其連接的前置放大器8，進(jìn)行放大后傳送到電氣機(jī)箱9中的增益放大器10，對信號進(jìn)一步放大后送至與其連接的計算機(jī)系統(tǒng)計算得灰份值并送鍵盤顯示器12進(jìn)行顯示，同時計算機(jī)得出灰份距生產(chǎn)要求的偏差值送轉(zhuǎn)換板輸出偏差值模擬量。
本儀器的測量方法1.開機(jī)自動進(jìn)行儀器標(biāo)定(1)使射線源盒1與接收盒6之間無測量紙幅5；(2)計算機(jī)系統(tǒng)11啟動電機(jī)4驅(qū)動轉(zhuǎn)盤3，使其先后處三種狀態(tài)(a)開狀態(tài)——射線從孔19通過，以測得射線本身強(qiáng)度I0；(b)標(biāo)狀態(tài)——射線從孔20上標(biāo)樣紙通過，根據(jù)標(biāo)樣紙灰份實測值與標(biāo)準(zhǔn)值之差得出儀器灰份測量值的補(bǔ)償量；(c)關(guān)狀態(tài)——源門擋住射線，獲得測量儀器的暗背景信號。
2.儀器自動進(jìn)入測量(1)紙幅5從射線源盒1與接收盒6之間通過；(2)射線經(jīng)孔19穿過紙幅5進(jìn)入接收盒6被射線強(qiáng)度探測器7接收，輸出對應(yīng)電信號至前置放大器8放大后傳送至電氣機(jī)箱9中的增益放大器10進(jìn)一步放大信號后送至計算機(jī)系統(tǒng)11，將測量信號經(jīng)計算機(jī)系統(tǒng)A／D變換后采集，扣除測量暗背景信號后，測得軟X射線穿過被測紙后的射線強(qiáng)度信號I。在鍵盤顯示器系統(tǒng)12，用戶可按動鍵盤輸入?yún)?shù)μ1、μ2、x、c和灰份目標(biāo)值。計算機(jī)根據(jù)測量得的I、I0及μ1、μ2、x、c等參數(shù)即按(4)式計算出灰份測量值，加上標(biāo)定的補(bǔ)償值即得到精確的灰份測量值，送至鍵盤顯示系統(tǒng)顯示。由灰份目標(biāo)值，計算機(jī)同時得出灰份偏差值并顯示，該偏差值經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換口輸至轉(zhuǎn)換板13，可得偏差值變換為0～10mA和4～20mA兩路標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，供生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)使用，以使紙張灰份滿足要求。


圖1為儀器結(jié)構(gòu)方案示意圖；圖2為射線源盒內(nèi)部構(gòu)造示意圖；圖3為接收盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為電氣機(jī)箱內(nèi)部布置示意圖；圖5為付機(jī)軟件框圖；圖6為主機(jī)軟件框圖；圖7為主機(jī)中斷服務(wù)子程序框圖。
參照附圖進(jìn)一步說明儀器結(jié)構(gòu)方案，本實用新型已制出樣機(jī)。圖1為儀器結(jié)構(gòu)方案布置示意圖，由射線源盒1、接收盒6和電氣機(jī)箱9組成。射線源盒與接收盒位于被測紙5的兩側(cè)，如圖1所示，在射線源盒內(nèi)裝有轉(zhuǎn)盤3，轉(zhuǎn)盤由電機(jī)4帶動可旋轉(zhuǎn)，在射線源盒殼體上固定安裝有射線源2，其安裝位置如圖2a所示與轉(zhuǎn)盤對應(yīng)；轉(zhuǎn)盤3的結(jié)構(gòu)如圖2b所示，轉(zhuǎn)盤上開有相隔90°的定位口21和22，在殼體上固定安裝相隔90°的接近開關(guān)16和17，其位置分別與二定位口對應(yīng)，當(dāng)接近開關(guān)的接觸片進(jìn)入定位口時，該接近開關(guān)呈開狀態(tài)，隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，定位口離開接觸片時則接近開關(guān)呈關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)盤上還開有通孔19和20，孔20上貼有標(biāo)樣紙，二通孔位置應(yīng)保證當(dāng)二接近開關(guān)16、17全開時，射線出射口對準(zhǔn)通孔19(源門呈開狀態(tài))；當(dāng)接近開關(guān)16開、接近開關(guān)17關(guān)時，射線出射口被轉(zhuǎn)盤擋住(源門呈關(guān)狀態(tài))；當(dāng)接近開關(guān)16關(guān)、接近開關(guān)17呈開時，則射線出射口對準(zhǔn)通孔20(源門處在標(biāo)樣紙位置)。在標(biāo)定或測量時射線經(jīng)射線出射口穿過被測紙5后進(jìn)入接收盒6中，射線被安裝在接收盒上的射線強(qiáng)度探測器7接收，轉(zhuǎn)換為電信號后輸送至與其連接的前置放大器8，射線強(qiáng)度探測器與前置放大器都被置于屏蔽罩23內(nèi)，如圖3所示；電信號經(jīng)前置放大器8放大后傳送到電氣機(jī)箱9中的增益放大器10，對信號進(jìn)一步放大后送至與其連接的計算機(jī)系統(tǒng)，如圖4所示，電氣機(jī)箱9可分為主機(jī)箱9(主)和付機(jī)箱9(付)，付機(jī)箱中裝有增益放大器10和付計算機(jī)系統(tǒng)11(付)，付機(jī)箱安裝在紙機(jī)附近，主機(jī)箱可安裝在控制室，主機(jī)箱內(nèi)裝有主計算機(jī)系統(tǒng)11(主)，與其連接的有鍵盤顯示器12和轉(zhuǎn)換板13。
樣機(jī)采用的構(gòu)件射線強(qiáng)度探測器7可取電離室或計數(shù)管等，現(xiàn)選用DLS301電離室，其輸出信號為電流；前置放大器8由二級組成，第一級取微微安／電壓變換器(電子電路百科全書第一冊，P170中的17～24例)將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，第二級采取運(yùn)放5G7650組成的通用放大電路；電氣機(jī)箱9的付機(jī)箱內(nèi)增益放大器10采用運(yùn)放OP－07組成的通用放大電路，將從前置放大器8傳來的信號進(jìn)一步放大后送付機(jī)，付機(jī)采用TD－Ⅲ型單片計算機(jī)系統(tǒng)，本身帶有A／D、D／A轉(zhuǎn)換口、串行通訊口、中斷服務(wù)口及24個輸入輸出I／O口，付機(jī)采集信號后通過通訊口送至主機(jī)。主機(jī)同樣采用TD－Ⅲ型單片計算機(jī)系統(tǒng)，外接與其相配的TD－Ⅲ型鍵盤顯示系統(tǒng)作儀器的鍵盤顯示器12。用戶通過鍵盤輸入?yún)?shù)μ1、μ2、c、x及灰份目標(biāo)值，也可提出標(biāo)定等命令，用戶操作鍵盤對主機(jī)中央控制器CPU產(chǎn)生中斷請求。輸出轉(zhuǎn)換板13采用通常的電壓／電流轉(zhuǎn)換電路。
圖5為付機(jī)軟件框圖，付機(jī)處于從屬地位，根據(jù)主機(jī)命令測量I0、暗背景、標(biāo)樣紙或測量紙幅等；圖6為主機(jī)軟件框圖，開機(jī)后主機(jī)先發(fā)標(biāo)定命令至付機(jī)，付機(jī)接收命令后自動完成標(biāo)定測量，再將信號送回主機(jī)，主機(jī)完成標(biāo)定計算、存儲后先檢測有否中斷設(shè)定的命令標(biāo)記，有則處理，處理后消除標(biāo)記，無則發(fā)測量命令至付機(jī)進(jìn)行測量，主機(jī)完成測量后再返回檢測有否中斷設(shè)定命令標(biāo)記。
若用戶鍵盤操作對主機(jī)產(chǎn)生中斷請求，如圖7所示為主機(jī)中斷服務(wù)子程序框圖。首先判斷中斷類型，如用戶按動標(biāo)定鍵或源門開關(guān)鍵，則設(shè)置命令標(biāo)記供主機(jī)查詢，用戶要求修改參數(shù)，則立即修改并存儲，主機(jī)處理中斷后返回原處繼續(xù)執(zhí)行程序。
與
背景技術(shù)：
相比，本儀器具有突出優(yōu)點(diǎn)和顯著效果。
1.灰份測量精確。因為軟X射線對灰份變化十分敏感，并且儀器可經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)定，定時提供儀器暗背景信號、參考信號I0、及標(biāo)定補(bǔ)償值，為提高測量精度創(chuàng)造了有利條件；2.對紙張無破壞性。因為通過射線穿透紙張強(qiáng)度衰減變化來測量灰份，故紙張本身無任何損失；3.測量效率高。每次測量時間由放大系統(tǒng)及計算機(jī)系統(tǒng)工作時間決定，測量速度極快，可實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)實時測量；4。結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。儀器無需精度要求高的構(gòu)件，電子系統(tǒng)及計算機(jī)系統(tǒng)也無特殊要求，可采用通用系統(tǒng)；5.無特殊環(huán)境要求，適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行測量使用。將儀器的射線源盒1和接收盒6分別安裝于紙機(jī)上紙幅5的兩側(cè)，電氣機(jī)箱9的付機(jī)箱9(付)安裝在紙機(jī)旁，而裝有鍵盤顯示器的主機(jī)箱9(主)安裝在控制室，故儀器可在生產(chǎn)現(xiàn)場方便舒適地進(jìn)行在線測量；6.儀器上裝有計算機(jī)系統(tǒng)，使測量、計算、標(biāo)定以及參數(shù)改變都非常快速方便，因而適用范圍廣，功能完備。
權(quán)利要求1.一種測量紙張灰份的儀器，其特征是它由射線源盒[1]、接收盒[6]及電氣機(jī)箱[9]三部分組成，射線源盒與接收盒位于被測紙幅[5]的兩側(cè)，射線源盒中有射線源[2]和由電機(jī)[4]驅(qū)動的源門機(jī)構(gòu)，在源門機(jī)構(gòu)中有與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接的轉(zhuǎn)盤[3]，轉(zhuǎn)盤上有兩個通孔[20]和[19]，通孔[20]上貼有標(biāo)樣紙，轉(zhuǎn)盤上還有相隔90°的兩個定位口[21]和[22]，與定位口位置相對應(yīng)的有相隔90°的兩個接近開關(guān)[16]和[17]安裝在儀器殼體上；在接收盒[6]中安裝的射線強(qiáng)度探測器[7]與計算機(jī)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量紙張灰份的儀器，其特征是射線源盒［1］中的射源［2］采用軟X射線源，取同位素屏蔽于鉛盒［15］中。
專利摘要本實用新型公開了一種在線動態(tài)連續(xù)測量紙張灰份的儀器。紙幅一側(cè)安裝軟X射線源盒[1]，另一側(cè)安裝接收盒[6]，紙機(jī)旁安裝以單片計算機(jī)系統(tǒng)為中心的儀器電氣機(jī)箱[11]。儀器根據(jù)固化軟件，開機(jī)先自動進(jìn)行本身標(biāo)定，然后進(jìn)行連續(xù)測量，由探測的射線強(qiáng)度的衰減計算得出灰份值，并顯示、輸出。該實用新型解決了現(xiàn)有測量技術(shù)的費(fèi)時、對紙有破壞性、昂貴、不適生產(chǎn)現(xiàn)場的問題，提供了一種經(jīng)濟(jì)、實用、可用于現(xiàn)場在線測量的儀器。
文檔編號G01N23/02GK2189741SQ9320905
公開日1995年2月15日 申請日期1993年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月6日
發(fā)明者顧潔, 孫優(yōu)賢, 唐豐, 鮑伯良 申請人:浙江大學(xué)