專利名稱：一種紙厚動態測量技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于造紙行業中對薄型紙張厚度的動態測量技術，涉及光電傳感技術和微機信號處理技術。
對于紙張的動態測量，在本發明之前，中型以上造紙廠中常用三種測量技術，一為β射線測量技術，此法由于β射線穿透力強，對薄紙的測量靈敏度低，且成本高、安全性差，現多用于厚紙的測量中；二為激光掃描技術，其雖能完成對薄紙厚度的測定，但其測試系統結構復雜，對系統內導軌精度要求很高，相應其成本很高；第三種是采用紅外透過率法，由于受紙干濕度的影響，其測量結果的誤差較大，無法使用。
本發明的目的在于，提出一種光纖傳感紙厚動態測量技術，克服上述技術中的缺陷，提高測量精度、降低制作成本。
本發明是以下述內容為理論基礎。在薄紙的制造過程中是把紙漿噴射到有一定目數的金屬網上，因而在金屬網的交叉點必然積累相對多的紙漿纖維，紙烘干后對著白光照射，可以觀察到紙面也是網格狀，故其透光能力就有差異，交叉點的透光能力差，網格內的透光能力較高。在薄紙的制造過程中，若在移動著的紙下設置一塊與金屬網目數相同的帶有光源的玻璃網格板，在紙上面的相應處設有接收器，則在紙張移動時，靜態的玻璃網格板與動態的紙張網格孔相互對準時光線透過率最高，兩網格相互錯位時透光率降低。因此對光線而言，玻璃網格板起到斬波器的作用，紙在制造過程中被斬波器調制而得到一個交流信號，從而測出紙張的厚度。
實現本發明的技術方案如下，在被測紙張下面設置有與形成該紙張金屬網格目數一致的光纖面板，在光纖面板的下方裝置連有光源的導光纖維束，在被測紙張上方與光纖面板相對應處設置連有光纖光纜的自聚焦透鏡，在光纖光纜上設置有Y型光分路器，將光分為兩路；一路經過濾光片成為λ1，λ1經光電轉換器后再經放大器，將電信號I1分別輸至加法器和減法器，減法器的輸出端通入除法器，另一路經過濾光片后成為λ2，λ2經光電轉換器后再經放大器，將電信號I2分別輸至減法器和加法器，加法器的輸出端經補償電路通入除法器；進入除法器的兩路電信號經處理后再經A/D數模轉換送入單片機CPU中處理，同時顯示紙厚，并可反饋控制紙漿的噴射置。
本發明的特征還在于，在被測紙張的寬度方向上設置有導軌，將光纖面板和自聚焦透鏡分別裝置，二者同時移動可測出整幅紙寬的多點厚度和平均厚度，或是在紙寬方向上設置多個光纖面板和自聚焦透鏡，能夠分別循環輸出測量與控制信號。在本發明中所述的光纖面板還可以采用玻璃網格板。
從上述方案中可以看出，本發明具有結構簡單、制作成本低、測量精度高、安裝使用都很方便的優點，其測量精度可以達到±1微米。當紙張的潮濕程度改變時，將引起光強透過率的改變，由于采用除法器使紙厚與吸收系數無關，又由于采用二路比較，使光源波動和機械設備的振動不影響測量結果。由于本發明采用計算機控制和光纖傳感，不僅可顯示所測量的紙厚，還可控制紙漿噴射量，因光纖傳感的響應快速，相對紙張的控制精度大大提高；另外還可根據生產需要設置有報警、停車等功能。
附

圖1為本發明所設計紙厚動態測量技術的結構原理圖。圖中1為移動的紙張，2為滾輪，3為光源，4為導光纖維束，5為光纖面板，6為自聚焦透鏡，7為光纖光纜，8為Y型光分路器，9為濾光片，10為光電轉換器，11為放大器，12為加法減法器，13為補償電路，14為除法器，15為CPU單片機。
以下結合附圖詳細說明本發明的技術實施方案。
參見附圖，在滾輪的作用下，紙張連續地移動。將與紙張金屬網格目數一致的光纖面板設置在被測的移動紙張下方，在光纖面板下方設置有導光纖維束并連通光源，光源可選擇紅外光源或可見光光源，光源光線經過導光纖維束濾去了抖動光，經過光纖面板成為與金屬網目數一致的光線射向被測紙張；光線通過紙張后被設置在紙張上方相應處的自聚焦透鏡接收，通過光纖光纜進入Y型分路器光分兩路，分別經過濾光片成為λ1和λ2，其中λ1小于1μm，λ2大于1μm；λ1和λ2分別經過光電轉換器將電信號通入前置放大器I1和I2，放大后的電信號I1由兩路分別輸至減法器(I1-I2)和加法器(I1+I2)，放大后的電信號I2由兩路分別輸至加法器(I1+I2)和減法器(I1-I2)，在減法器中兩路電信號經過處理將I1-I2電信號輸至除法器，在加法器中兩路電信號經過處理將I1+I2電信號經補償電路通入除法器，對I1+I2電信號進行補償是為了調整從除法器得到的模擬曲線和零點，使模擬輸出量附合調試要求；進入除法器中的兩路電信號經過(I1-I2)/(I1+I2)處理后將模擬量輸出，經過數模轉換后進入單片機按編制的程序進行處理，顯示紙張厚度。并可將信號反饋用于控制生產中的環節。
本發明技術方案中所述的光纖面板、玻璃網格板、導光纖維束、自聚焦透鏡、光纖光纜及Y型光分路器和濾光片等在光學材料行業中均為已有技術，且市場上可以買到，其中本發明所使用自聚焦透鏡的數值孔徑NA為0.6；所述的光電轉換器、電路放大器、加法器、減法器、補償電路、除法器及數模轉換器和單片機等在電子材料行業中也屬已有技術，各部件在市場均有銷售，其中本發明所使用除法器是以對數模擬處理，即Ln(I1-I2/I1+I2)＝Ln(I1-I2)-Ln(I1+I2)；并且對電信號的模擬和處理是專業技術人員都能完成的，這里不再敘述。
權利要求
1.一種紙厚動態測量技術，采用了光纖傳感的方法，包括有光源、光線接收、濾光和光電轉換等部件，是將光信號轉換為電信號經放大后，通過比較模擬再經數模轉換后送入單片機進行處理；其特征在于，在被測紙張下面設置有與形成該紙張金屬網格目數一致的光纖面板，在光纖面板下方裝置連有光源的導光纖維束，在被測紙張上方與光纖面板對應處設置連有光纖光纜的自聚焦透鏡，在光纖光纜上設置有Y型光分路器將光分為二路；一路經過濾光片成為λ1，λ1經光電轉換后再經放大器，將電信號I1分別輸至加法器和減法器，減法器的輸出端通入除法器，另一路經過濾光片成為λ2，λ2經光電轉換器后再經放大器，將電信號I2分別輸至減法器和加法器，加法器的輸出端經補償電路通入除法器；進入除法器的兩路電信號經處理后將模擬量輸出，再經數模轉換后送入單片機中處理，即可顯示紙厚。
2.根據權利要求1所述的測量技術，其特征在于，在被測紙張的寬度方向上設置有導軌，將光纖面板和自聚焦透鏡分別裝置，二者同時移動可測出整幅紙寬的多點厚度和平均厚度。
3.根據權利要求1所述的測量技術，其特征在于，在被測紙張的寬度方向上設置多個光纖面板和自聚焦透鏡，來完成多點的厚度測量。
4.根據權利要求2或3所述的測量技術，其特征在于，所述的自聚焦透鏡的數值孔徑為0.6；所述的兩路光λ1小于1μm、λ2大于1μm。
5.根據權利要求1至4所述的測量技術，其特征在于，所述的光纖面板可以采用網格目數一致的玻璃網格板。
全文摘要
一種紙厚動態測量技術，采用光纖傳感的原理，經光電轉換后進行模擬比較送入單片機中處理，本發明特點是采用與形成被測紙張金屬網格目數一致的光纖面板作為光源光線發出部件，使光線接收處能感應到紙厚的變化，其測量精度可達±1微米，適用于薄紙制造中紙厚變化的測量，并能反饋控制紙漿噴射量，提高生產中相對厚度的精度要求。具有結構簡單、成本低、精度高、安裝使用方便的優點，還可根據需要設置其他控制功能。
文檔編號G01B11/06GK1158413SQ9611891
公開日1997年9月3日 申請日期1996年12月9日 優先權日1996年12月9日
發明者陳堯生 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所