[发明专利]测量材料层厚度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量材料层厚度的方法与装置。

特别地，本发明有利的但非排它的可用于造纸机的排水站中纸浆层厚度的测量，后续的描述将以其为参考，但是，本专利的应用除此之外，不失一般性。

背景技术

众所周知，在造纸机中，含水量约为98％的纸浆层沿生产纸的路径被输入，所述生产路径连续经过用来排出纸浆层中的水的排水站，用来挤压纸浆层的挤压站和用来干燥纸浆层的烘干站。

经过排水站的生产路径的第一部分限定排水路径，纸浆层沿其前进，被承载在绕环旋转的织品上。在织品下方的是以相互间固定的距离设置的多个吸入单元，以在纸浆前进时经由织品除去纸浆中的水。

高效的排水站可减少下游由烘干站完成的处理过程的费用。

为了达到上述目的，市场上的用来控制纸浆中水的厚度的装置，其包括一个杆，在该杆上安装带有传感器的读出磁头来测量水的量。这些装置通常采用人工定位，以使传感器与在一个吸入装置和另一个吸入装置之间的织品的底面相接触。

所述装置可使用各种类型的传感器，例如采用伽玛反向散射(Gamma BackScattering，GBS)技术来探测与其接触的材料的一致性的传感器。所述技术是精确的，但是要求在读出磁头中存在放射源，因此是昂贵的而且是不现实的。其它采用超声波的传感器的成本较前面的要低，但是很难应用于噪声环境中，例如造纸机环境中。还有其它采用微波的传感器，特别是可依据材料本身的频率响应来判断材料的一致性，但是它们是笨重的而且不会得到足够可靠的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量材料层厚度的方法和装置，尤其是测量纸浆层中水的厚度和制造纸的水的厚度，它克服了上述缺点而且同时使生产变得容易而便宜。

依照本发明，提供一种测量材料层厚度的方法和装置，所述方法包括如下步骤：

通过微波传感器(13)获得所述第一材料层的至少一个频率响应，

在不同温度值(Tamb，T1，T2，T3)下，为多个第二材料样本设置(30)所述微波传感器(13)，以便获得参考数据(CD，X，Y，S)；

利用所述参考数据(CD，X，Y，S)将所述微波传感器(13)作为所述第一材料层的导电率的函数进行校准(31)；

通过温度传感器(14)测量(32)所述第一材料层的温度(Tm)；

根据所述频率响应确定(33)所述第一材料层的测量参数(F1_m，F2_m，Amin_m)；以及

利用所述测量参数(F1_m，F2_m，Amin_m)和所测得的温度(Tm)来处理(34)所述参考数据(CD，X，Y，S)，以获得所述第一材料层的所述厚度的测量值(Sm)；

其特征在于，在校准(31)所述微波传感器(13)的所述步骤中包括以下步骤：将校准参数(INTc)作为所述第一材料层的导电率和第一参考数据(CD，X，Y)的函数而确定(58)。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在参考所附的图对优选的实施例(纯粹作为非限制性的例子)进行描述，其中：

图1A和图1B示出了根据本发明的用来测量材料层厚度的装置的优选实施例；

图2示出了图1中所示的装置的控制单元的方框图；

图3-8从整体上示出了根据本发明的用于测量材料层厚度的方法的流程图；

图9-14示出了图1中的多个材料样本的频率响应曲线和相应设置以及校准曲线的例子，是根据本发明的用于测量材料层厚度的方法而获得的；以及

图15-16示出了根据本发明的用于测量材料层厚度的方法获得并处理的材料层的频率响应的例子。

本发明的最佳实施方式

在图1A中，参考数字1从整体上代表控制材料厚度的装置，所述装置1包括：控制单元2；读出磁头3，将该读出磁头3与材料层(未示出)尤其与纸浆层和水接触以测量其厚度；以及支撑杆4，在其第一端5安装读出磁头3，并且在第二端6安装连接器7，所述连接器7配有电缆8以将读出磁头3连接到控制单元2。

控制单元2包括具有用于显示测量信息的显示器10的前控制面板9和小键盘11，其中，例如显示器10可为分辨率为128x128像素的背光液晶型显示器，操作员可通过小键盘11将命令传送给控制单元2。控制单元2还包括多个连接器12以将其连接到读出磁头3并与更多的外部控制装置(未示出，例如个人计算机)相连接。