[发明专利]一种纸厚动态测量技术

说明书

本发明属于造纸行业中对薄型纸张厚度的动态测量技术，涉及光电传感技术和微机信号处理技术。

对于纸张的动态测量，在本发明之前，中型以上造纸厂中常用三种测量技术，一为β射线测量技术，此法由于β射线穿透力强，对薄纸的测量灵敏度低，且成本高、安全性差，现多用于厚纸的测量中；二为激光扫描技术，其虽能完成对薄纸厚度的测定，但其测试系统结构复杂，对系统内导轨精度要求很高，相应其成本很高；第三种是采用红外透过率法，由于受纸干湿度的影响，其测量结果的误差较大，无法使用。

本发明的目的在于，提出一种光纤传感纸厚动态测量技术，克服上述技术中的缺陷，提高测量精度、降低制作成本。

本发明是以下述内容为理论基础。在薄纸的制造过程中是把纸浆喷射到有一定目数的金属网上，因而在金属网的交叉点必然积累相对多的纸浆纤维，纸烘干后对着白光照射，可以观察到纸面也是网格状，故其透光能力就有差异，交叉点的透光能力差，网格内的透光能力较高。在薄纸的制造过程中，若在移动着的纸下设置一块与金属网目数相同的带有光源的玻璃网格板，在纸上面的相应处设有接收器，则在纸张移动时，静态的玻璃网格板与动态的纸张网格孔相互对准时光线透过率最高，两网格相互错位时透光率降低。因此对光线而言，玻璃网格板起到斩波器的作用，纸在制造过程中被斩波器调制而得到一个交流信号，从而测出纸张的厚度。

实现本发明的技术方案如下，在被测纸张下面设置有与形成该纸张金属网格目数一致的光纤面板，在光纤面板的下方装置连有光源的导光纤维束，在被测纸张上方与光纤面板相对应处设置连有光纤光缆的自聚焦透镜，在光纤光缆上设置有Y型光分路器，将光分为两路；一路经过滤光片成为λ₁，λ₁经光电转换器后再经放大器，将电信号I₁分别输至加法器和减法器，减法器的输出端通入除法器，另一路经过滤光片后成为λ₂，λ₂经光电转换器后再经放大器，将电信号I₂分别输至减法器和加法器，加法器的输出端经补偿电路通入除法器；进入除法器的两路电信号经处理后再经A/D数模转换送入单片机CPU中处理，同时显示纸厚，并可反馈控制纸浆的喷射置。

本发明的特征还在于，在被测纸张的宽度方向上设置有导轨，将光纤面板和自聚焦透镜分别装置，二者同时移动可测出整幅纸宽的多点厚度和平均厚度，或是在纸宽方向上设置多个光纤面板和自聚焦透镜，能够分别循环输出测量与控制信号。在本发明中所述的光纤面板还可以采用玻璃网格板。

从上述方案中可以看出，本发明具有结构简单、制作成本低、测量精度高、安装使用都很方便的优点，其测量精度可以达到±1微米。当纸张的潮湿程度改变时，将引起光强透过率的改变，由于采用除法器使纸厚与吸收系数无关，又由于采用二路比较，使光源波动和机械设备的振动不影响测量结果。由于本发明采用计算机控制和光纤传感，不仅可显示所测量的纸厚，还可控制纸浆喷射量，因光纤传感的响应快速，相对纸张的控制精度大大提高；另外还可根据生产需要设置有报警、停车等功能。

附图1为本发明所设计纸厚动态测量技术的结构原理图。图中1为移动的纸张，2为滚轮，3为光源，4为导光纤维束，5为光纤面板，6为自聚焦透镜，7为光纤光缆，8为Y型光分路器，9为滤光片，10为光电转换器，11为放大器，12为加法减法器，13为补偿电路，14为除法器，15为CPU单片机。

以下结合附图详细说明本发明的技术实施方案。