專利名稱：一種紙厚動態(tài)測量技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙行業(yè)中對薄型紙張厚度的動態(tài)測量技術(shù)，涉及光電傳感技術(shù)和微機(jī)信號處理技術(shù)。
對于紙張的動態(tài)測量，在本發(fā)明之前，中型以上造紙廠中常用三種測量技術(shù)，一為β射線測量技術(shù)，此法由于β射線穿透力強(qiáng)，對薄紙的測量靈敏度低，且成本高、安全性差，現(xiàn)多用于厚紙的測量中；二為激光掃描技術(shù)，其雖能完成對薄紙厚度的測定，但其測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)軌精度要求很高，相應(yīng)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(jié)果的誤差較大，無法使用。
本發(fā)明的目的在于，提出一種光纖傳感紙厚動態(tài)測量技術(shù)，克服上述技術(shù)中的缺陷，提高測量精度、降低制作成本。
本發(fā)明是以下述內(nèi)容為理論基礎(chǔ)。在薄紙的制造過程中是把紙漿噴射到有一定目數(shù)的金屬網(wǎng)上，因而在金屬網(wǎng)的交叉點(diǎn)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(wǎng)格狀，故其透光能力就有差異，交叉點(diǎn)的透光能力差，網(wǎng)格內(nèi)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(shè)置一塊與金屬網(wǎng)目數(shù)相同的帶有光源的玻璃網(wǎng)格板，在紙上面的相應(yīng)處設(shè)有接收器，則在紙張移動時(shí)，靜態(tài)的玻璃網(wǎng)格板與動態(tài)的紙張網(wǎng)格孔相互對準(zhǔn)時(shí)光線透過率最高，兩網(wǎng)格相互錯(cuò)位時(shí)透光率降低。因此對光線而言，玻璃網(wǎng)格板起到斬波器的作用，紙?jiān)谥圃爝^程中被斬波器調(diào)制而得到一個(gè)交流信號，從而測出紙張的厚度。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下，在被測紙張下面設(shè)置有與形成該紙張金屬網(wǎng)格目數(shù)一致的光纖面板，在光纖面板的下方裝置連有光源的導(dǎo)光纖維束，在被測紙張上方與光纖面板相對應(yīng)處設(shè)置連有光纖光纜的自聚焦透鏡，在光纖光纜上設(shè)置有Y型光分路器，將光分為兩路；一路經(jīng)過濾光片成為λ1，λ1經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器后再經(jīng)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(jīng)過濾光片后成為λ2，λ2經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器后再經(jīng)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(jīng)補(bǔ)償電路通入除法器；進(jìn)入除法器的兩路電信號經(jīng)處理后再經(jīng)A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)CPU中處理，同時(shí)顯示紙厚，并可反饋控制紙漿的噴射置。
本發(fā)明的特征還在于，在被測紙張的寬度方向上設(shè)置有導(dǎo)軌，將光纖面板和自聚焦透鏡分別裝置，二者同時(shí)移動可測出整幅紙寬的多點(diǎn)厚度和平均厚度，或是在紙寬方向上設(shè)置多個(gè)光纖面板和自聚焦透鏡，能夠分別循環(huán)輸出測量與控制信號。在本發(fā)明中所述的光纖面板還可以采用玻璃網(wǎng)格板。
從上述方案中可以看出，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、測量精度高、安裝使用都很方便的優(yōu)點(diǎn)，其測量精度可以達(dá)到±1微米。當(dāng)紙張的潮濕程度改變時(shí)，將引起光強(qiáng)透過率的改變，由于采用除法器使紙厚與吸收系數(shù)無關(guān)，又由于采用二路比較，使光源波動和機(jī)械設(shè)備的振動不影響測量結(jié)果。由于本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)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(yīng)快速，相對紙張的控制精度大大提高；另外還可根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置有報(bào)警、停車等功能。
附

圖1為本發(fā)明所設(shè)計(jì)紙厚動態(tài)測量技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1為移動的紙張，2為滾輪，3為光源，4為導(dǎo)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(zhuǎn)換器，11為放大器，12為加法減法器，13為補(bǔ)償電路，14為除法器，15為CPU單片機(jī)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案。
參見附圖，在滾輪的作用下，紙張連續(xù)地移動。將與紙張金屬網(wǎng)格目數(shù)一致的光纖面板設(shè)置在被測的移動紙張下方，在光纖面板下方設(shè)置有導(dǎo)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(jīng)過導(dǎo)光纖維束濾去了抖動光，經(jīng)過光纖面板成為與金屬網(wǎng)目數(shù)一致的光線射向被測紙張；光線通過紙張后被設(shè)置在紙張上方相應(yīng)處的自聚焦透鏡接收，通過光纖光纜進(jìn)入Y型分路器光分兩路，分別經(jīng)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(jīng)過光電轉(zhuǎn)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(jīng)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(jīng)過處理將I1+I2電信號經(jīng)補(bǔ)償電路通入除法器，對I1+I2電信號進(jìn)行補(bǔ)償是為了調(diào)整從除法器得到的模擬曲線和零點(diǎn)，使模擬輸出量附合調(diào)試要求；進(jìn)入除法器中的兩路電信號經(jīng)過(I1-I2)/(I1+I2)處理后將模擬量輸出，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機(jī)按編制的程序進(jìn)行處理，顯示紙張厚度。并可將信號反饋用于控制生產(chǎn)中的環(huán)節(jié)。
本發(fā)明技術(shù)方案中所述的光纖面板、玻璃網(wǎng)格板、導(dǎo)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(xué)材料行業(yè)中均為已有技術(shù)，且市場上可以買到，其中本發(fā)明所使用自聚焦透鏡的數(shù)值孔徑NA為0.6；所述的光電轉(zhuǎn)換器、電路放大器、加法器、減法器、補(bǔ)償電路、除法器及數(shù)模轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)等在電子材料行業(yè)中也屬已有技術(shù)，各部件在市場均有銷售，其中本發(fā)明所使用除法器是以對數(shù)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(yè)技術(shù)人員都能完成的，這里不再敘述。
權(quán)利要求
1.一種紙厚動態(tài)測量技術(shù)，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(zhuǎn)換等部件，是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)放大后，通過比較模擬再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理；其特征在于，在被測紙張下面設(shè)置有與形成該紙張金屬網(wǎng)格目數(shù)一致的光纖面板，在光纖面板下方裝置連有光源的導(dǎo)光纖維束，在被測紙張上方與光纖面板對應(yīng)處設(shè)置連有光纖光纜的自聚焦透鏡，在光纖光纜上設(shè)置有Y型光分路器將光分為二路；一路經(jīng)過濾光片成為λ1，λ1經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后再經(jīng)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(jīng)過濾光片成為λ2，λ2經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器后再經(jīng)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(jīng)補(bǔ)償電路通入除法器；進(jìn)入除法器的兩路電信號經(jīng)處理后將模擬量輸出，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)中處理，即可顯示紙厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量技術(shù)，其特征在于，在被測紙張的寬度方向上設(shè)置有導(dǎo)軌，將光纖面板和自聚焦透鏡分別裝置，二者同時(shí)移動可測出整幅紙寬的多點(diǎn)厚度和平均厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量技術(shù)，其特征在于，在被測紙張的寬度方向上設(shè)置多個(gè)光纖面板和自聚焦透鏡，來完成多點(diǎn)的厚度測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測量技術(shù)，其特征在于，所述的自聚焦透鏡的數(shù)值孔徑為0.6；所述的兩路光λ1小于1μm、λ2大于1μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的測量技術(shù)，其特征在于，所述的光纖面板可以采用網(wǎng)格目數(shù)一致的玻璃網(wǎng)格板。
全文摘要
一種紙厚動態(tài)測量技術(shù)，采用光纖傳感的原理，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后進(jìn)行模擬比較送入單片機(jī)中處理，本發(fā)明特點(diǎn)是采用與形成被測紙張金屬網(wǎng)格目數(shù)一致的光纖面板作為光源光線發(fā)出部件，使光線接收處能感應(yīng)到紙厚的變化，其測量精度可達(dá)±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(chǎn)中相對厚度的精度要求。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度高、安裝使用方便的優(yōu)點(diǎn)，還可根據(jù)需要設(shè)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(yōu)先權(quán)日1996年12月9日
發(fā)明者陳堯生 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所