用於測定被測物含水量的裝置的製作方法

2023-05-14 10:12:06

專利名稱：用於測定被測物含水量的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於測定被測物含水量的裝置，其具有至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源，這兩種輻射源都朝向被測物表面設置；本發明裝置還具有至少一個用於測量由被測物表面反射的輻射強度的探測元件。
背景技術：
上述關於含水量的無接觸式測定可以用於任意的被測物，尤其不僅限用於在造紙過程中對於含水量的測定。特別地，本發明涉及這樣的裝置，該裝置用於無接觸地測定造紙過程中所使用的材料混合物的含水量，該材料混合物含有水和纖維，通過使材料混合物進行連續脫水而形成紙張。含水量的測定還可以在採用老化纖維的條件下使用，或結合對廢水進行泥漿壓制過程而使用，其中，對位於乾燥濾網上的纖維帶的含水量進行監控。文獻DE 31 49 869 Al公開了一種用於測量紙帶溼度的裝置，其中，兩個發光二極體發出交替的紅外光脈衝的脈衝序列，紅外光脈衝的脈衝序列具有不同波長，並且對反射輻射的強度進行測量。兩個光脈衝中的一個的波長對應於水的頂吸收光譜中的吸收曲線， 而另一個光脈衝的波長明顯不同於各個吸收波長並且用作基準信號。在測量輻射和基準輻射的強度比保持恆定的情況下，測量兩個波長的反射輻射強度，並且由此計算出含水量。對於測量所要求的輻射聚焦和輻射反射導致相對較高的結構和儀器方面的消耗。在工作過程中，需要及時對測量和基準輻射以及反射輻射的輻射路程上的裝置組件進行清潔處理。在造紙設備的領域中，其中，紙帶具有較高的含水量，由於該領域所限定的環境條件導致迄今尚未能實現有效的測量；這是因為，在慣用的測量裝置中，高溫條件下於空氣中的液滴和其它懸浮顆粒使測量光學件或其它光學元件失效，因而不能實現持續較長時間的工作。在另一種公知的裝置中，測量和基準輻射以及反射輻射經由纖維光學構件相對於測量裝置導出或導入。這裡，該種裝置的缺陷也在於相對較高的儀器消耗，儀器消耗還導致損失的可能性增大，並且僅達到有限的測量敏感性。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種本文開始部分所述類型的裝置，該裝置能夠以簡單的技術元件進行含水量的測定，而且在需要少服務和少維護的條件下實現較高的測量精確度。本發明的另一目的還在於提供一種無接觸式的含水量的測定方法，該含水量的測定方法即使在被測物具有較高含水量以及處於惡劣的測量環境中時也能實現，同時不會破壞測量精確度和測量安全性。根據本發明，上述目的這樣實現本發明裝置的至少一個測量輻射源、至少一個基準輻射源和至少一個探測元件直接與被測物表面相對設置；並且，還設有利用空氣或氣體加壓的裝置，通過該裝置在輻射路程的範圍內、於至少一個測量輻射源和被測物表面之間、 於至少一個基準輻射源和被測物表面之間、以及於被測物表面和至少一個探測元件之間能夠產生強制運動的空氣或氣體氛圍。通過強制運動的空氣或氣體氛圍避免雜質、溼氣、細菌或類似物侵襲處於輻射路程上的輻射源和探測元件，並且避免使這些輻射源和探測元件的功能性在該過程中受到損害。根據本發明的技術方案，通過局部產生超壓而防止雜質或侵襲幹擾測量所需的輻射路程，這裡的幹擾指的是破壞輻射源或探測器的貫穿孔或通道、以及入射孔或出射孔；或者鋪上一層幹擾層。由此對於本發明的裝置省去了通常需要進行的短時間的清潔處理，並且還能夠使輻射源和探測元件即使在沒有光學輔助元件的中間切換的情況下也可以正常工作，光學輔助元件例如為透鏡、反射鏡、光學纖維、濾波器或防護玻璃。該技術方案甚至在非常潮溼和/ 或汙濁的環境中、在不破壞測量結果的條件下也能實現。通過強制運動的空氣或氣體氛圍， 本發明裝置還能夠直接相對於待測定的被測物以最接近的距離定位，而且不需要對裝置進行快速清潔。在具有爆炸危險性的環境中，本發明的裝置在不需要光學纖維輔助的條件下甚至能夠通過採用適宜的惰性氣體而直接設置在危險區域中。由此實現的本發明裝置的結構的簡化具有較高的可靠性以及較高的測量敏感性和測量精確性。本發明裝置的較小尺寸的堅實結構這樣實現，S卩，使至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源分別由發光二極體構成。例如還可以藉助於濾波器使測量輻射源和基準輻射源由一個單獨的輻射源來替代，當然還可以採用其它的結構方式，而這樣的結構方式可能不利於本發明裝置的可靠性。在本發明的一個擴展方案中，為了使測量孔的數量最小化，可以使至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源集成設置在一個總的LED外殼中。為實現該目的通常可以採用多列式LED，在多列式LED中具有多條pn通道，這些pn通道具有不同的發射波長。當採用這樣的多列式LED時，還可以增強輻射強度。因為測量輻射源和基準輻射源與被測物表面直接相對設置，所以在不需要特殊輔助元件的條件下由被測物表面反射的輻射也能夠到達探測元件中。在特別優選的方式中， 由測量輻射源和基準輻射源發射的輻射是未經對準的，由此在測量輻射源和基準輻射源以及探測元件的定位過程中，相對於理想設置的較小偏差對測量結果不產生重要影響。本發明的另一個實施方案可以是被測物為帶狀物，帶狀物以連續的狀態相對運動經過測量輻射源、基準輻射源和探測元件。該方案特別涉及造紙領域中的測量條件，在造紙過程中，含水的被測物表面以較高的速度運動經過本發明的裝置，並且在被測物的運動過程中實現對含水量的測量。為了防止本發明裝置的所有組件受到汙染或其它外界因素、諸如力學作用的影響，根據本發明的一個實施方案，可以使測量輻射源、基準輻射源和探測元件設置在外殼中，對於測量輻射源、基準輻射源和探測元件而在外殼的殼壁中形成相對應的貫穿孔或通道，使由測量輻射源和基準輻射源發出的輻射經由這些貫穿孔或通道出射，並且使由被測物表面反射的輻射經由這些貫穿孔或通道入射。據此，由測量和基準輻射源產生的輻射穿過相應的貫穿孔或通道，並且優選在不需要其它轉向或聚焦的條件下而直接發射到被測物表面上。由該表面反射的輻射同樣經由位於外殼中的一個適宜的貫穿孔或通道而到達探測元件的入射表面中，在該探測元件處將輻射轉換成電信號。在測量安全性和簡單的製造方面證明具有優勢的是，測量和基準輻射源以及探測元件在外殼中彼此非常靠近地定位，由此可以使發射和反射輻射的往返路徑保持很短，而且使幹擾很小。然而，還可以僅形成兩個貫穿孔或通道；其中，至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源集成設置在一個LED外殼中，對於該LED外殼僅利用所述貫穿孔或通道的其中之
ο在此，本發明的另一結構方案可以為外殼的殼壁的通道經由通孔而形成在固定部件中，固定部件插入到殼壁中；測量輻射源、基準輻射源和探測元件分別設置在這些通孔的位於外殼內部的端部上；而在應用條件下，這些通孔的另一側端部朝向被測物表面。據此，由測量輻射源和基準輻射源發出的輻射可以經由各個通孔而出射，並且使反射的輻射經由對應設置的通孔而再次入射。在此，可以使通孔的中間軸排列地設置在一個平面中。本發明的一個可行變化方案可以是，通孔的中間軸平行設置。因為測量輻射源和基準輻射源直接鄰近探測元件設置，所以儘管輻射方向是平行的但仍然能夠向探測元件反射充分強度的輻射。為了使入射在探測元件上的、所反射的測量和基準輻射源的輻射的強度增大，根據本發明的又一個實施變化方案可以具有優勢的是使測量輻射源和基準輻射源的光軸這樣傾斜，即，使朝向被測物表面的輻射發生在被測物表面上沿著被測物表面正交方向精確地與探測元件相對設置的位置上。因此，可以使用於探測元件的通孔的中間軸正對準被測物表面；用於測量輻射源和基準輻射源的通孔的中間軸可以與用於探測元件的通孔的中間軸分別形成夾角。本發明的優勢還在於，相對於外殼出射和再次入射的輻射所經過的貫穿孔或通道這樣構成，即，使為了防止外界入侵的汙染而利用空氣或氣體的加壓操作直接在貫穿孔或通道的區域上進行。在此根據本發明的再一個實施方案，可以使固定部件的通孔分別具有至少一個側向入口，這些入口用於空氣或氣體加壓。由此，在運行過程中穩定流動的清潔介質流能夠防止雜質或溼氣的入侵，並且同時能夠實現對測量和基準輻射源以及探測元件的冷卻或加熱。側向入口可以這樣簡單實現，S卩，使側向入口由盲孔構成，盲孔優選相對於通孔的中間軸呈直角延伸。在本發明的另一個結構方案中，外殼可以氣密構成，而且還具有用於連接壓縮空氣管道或壓縮氣體管道的、壓力密封的入口。以這種方式通過加壓而在外殼的內部產生超壓，該超壓一方面防止在外殼中受到汙染侵襲，而另外還產生空氣或氣體流，即，使空氣或氣體從外殼的內部經由通道或貫穿孔而漏出，這些通道或貫穿孔設置用於測量和基準輻射的出射以及還用於由被測物表面反射的輻射的入射，藉此，在採用純空氣或純氣體的情況下能夠實現對測量和基準輻射源以及探測元件的持久清潔。
本發明的又一個變化方案還可以在於，至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源在一個假想圓上圍繞至少一個探測元件設置，由此能夠實現多個輻射源的有效設置，其中，測量可以通過多個輻射源的強度來實現。加壓操作不能在安裝有輻射源的外殼內部進行，而可以完全設置在外殼之外。在此根據本發明的再一個實施方案，在外殼的外側、在貫穿孔或通道的區域中設有罩住這些貫穿孔或通道的罩殼，該罩殼壓力密封地與外殼的外側連接；罩殼與外殼的外壁共同形成一個空腔，並且該罩殼具有開孔，這些開孔與貫穿孔或通道中心對準地延伸，其中，罩殼具有用於連接利用空氣或氣體加壓的裝置的、壓力密封的入口。罩殼罩住設置在殼壁的貫穿孔或通道中的測量輻射源、基準輻射源和探測元件，並且，罩殼同時還設有用於光線在兩個方向上穿射的開孔。在運行過程中，在壓力作用下使空氣或氣體經由罩殼以及位於罩殼中的開孔而向外壓出，並由此生成所需的強制運動的空氣或氣體氛圍，該強制運動的空氣或氣體氛圍用於使測量和基準輻射源以及探測元件的輻射路程保持暢通。輻射源和探測元件可以通過中間連接的且輻射可穿透的部件來防止汙染。這一點可以根據本發明的再一個實施方案如此實現，S卩，在至少一個測量輻射源和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件的輻射路程上分別設有輻射可穿透的保護板。為了減少無關光線的影響，可以使上述輻射可穿透的保護板為濾板，該濾板僅在確定的光譜區域上允許輻射穿透。在此，空氣或氣體清洗可以避免由於含有環境氣氛中的顆粒或液滴而使保護板產生沉積物；在設有一個或多個與加壓的裝置連接的氣體或空氣入口的情況下，這些氣體或空氣入口分別設置在保護板的與至少一個測量輻射源、至少一個基準輻射源和探測元件相反設置的一側上。根據本發明的一個優選結構方案，可以在外殼殼壁中設有至少一個壁孔，壁孔與向外突起的管件相連接，在管件中設有至少一個測量輻射源和/或至少一個基準輻射源和 /或至少一個探測元件；並且，至少一個壁孔與利用空氣或氣體加壓的裝置形成連接，由此使空氣或氣體經過至少一個壁孔和管件而向外流出，並由此而圍繞清潔至少一個測量輻射源和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件。以這種方式使空氣流或氣體流從外殼向外引出，並因此圍繞設置在管件中的輻射源或設置在管件中的探測器而流動。輻射源和探測器還可以這樣設置，S卩，使清洗流並沒有導引經過管狀橫截面的整個長度，而是從側面通入到管件中。在此，本發明的又一個實施方案可以是，至少一個測量輻射源和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件設置在管狀通道中，並且與通道的向外導引的開孔形成一定距離；管狀通道與利用空氣或氣體加壓的裝置形成連接，由此使空氣或氣體在至少一個測量輻射源和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件的輻射路程的範圍內流動。 為了至少防止一部分含在空氣中的懸浮顆粒直接擊中本發明的裝置，根據本發明的再一個實施方案可以設有擋板，該擋板這樣罩住輻射源和探測器的區域，即，能夠防止來自確定方向的顆粒撞擊在輻射源的區域上，由此避免了由於顆粒在本發明裝置上的沉積而造成的輻射強度減弱。這樣實現一個特別有利的效果，S卩，使擋板的平面大體上平行於至少一個測量輻射源和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件的輻射路程而延伸。此外還可以了解到，至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源和至少一個探測元件設置在外殼中，該外殼從一側安裝在擋板上。以這種方式可以使外殼的定位通過安裝在擋板上而完成，該擋板同時還相對於一分部在本發明裝置方向上運動的顆粒而起到保護作用。本發明的另一目的是在生產過程中探測紙帶裂縫，從而預防設備停車和損壞。在運行的較高運送速度條件下，以及對於不同的紙張質量和性能，利用本發明的裝置都可以保持正常運行。此外，本發明在此還涉及一種本發明裝置在造紙過程中用於紙張裂縫探測的應用。在此，反射輻射信號的確定強度的突然消失可以作為所經過紙帶存在裂紋或撕裂而發出提示。


接下來，結合附圖所示的實施例對本發明進行詳細說明。圖中示出了圖1為本發明裝置的一個實施例的側視圖；圖2為沿圖1實施例中AA線的截面圖；圖3為本發明裝置的另一個實施例的截面圖；圖4為沿圖3所示裝置的固定部件的AA線的截面圖；圖5為圖4所示固定部件的正視圖；圖6為沿圖4所示固定部件的BB線的截面圖；圖7為本發明裝置的又一個實施例的局部側視示意圖；圖8為沿圖9裝置中BB線的局部截面圖；圖9為本發明裝置的再一個實施例的局部側視圖；圖10為沿圖9裝置中CC線的局部截面圖；圖11為本發明裝置的還一個實施例的側視圖；圖12為沿圖11實施例中AA線的截面圖；圖13為沿圖11實施例中局部結構的BB線的截面圖；圖14為圖12的局部結構示意圖；圖15為本發明裝置的又一個實施例的局部結構截面圖；圖16為本發明裝置的再一個實施例的局部結構截面圖；以及圖17為本發明一個實施例的固定設置的斜視圖。
具體實施例方式圖1和圖2示出了一種用於測定被測物1的含水量的裝置，該裝置容置在一個由兩部分構成的箱體式的外殼15中。在此為了簡單起見，信號設備和控制設備僅示出一半。 經由接線端90實現了對未示出的中央單元的電能供應以及信號和/或數據傳遞。在外殼15下半部的殼壁18的貫穿孔中氣體密封且壓力密封地裝入一個固定部件31，該固定部件通過螺栓39進行固定。在固定部件31中固定有一個測量輻射源2和一個基準輻射源4，這兩個輻射源都朝向被測物1的被測物表面10設置。此外，通過固定部件 31還固定一個探測元件3，該探測元件用於測量由被測物表面反射的輻射的強度。根據本發明，測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3在測量的過程中直接與被測物表面10相對設置。此外，還設有一個未示出的利用空氣或氣體而加壓的裝置，該裝置在輻射路程的範圍內於測量輻射源2的出射面和被測物表面10之間、基準輻射源4和被測物表面10之間、以及被測物表面10和探測元件3的入射面之間產生強制運動的空氣或氣體氛圍(箭頭5 ，該空氣或氣體氛圍防止測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3受到雜質、溼氣或類似物的破壞。優選測量輻射源2和基準輻射源4分別由發光二極體構成，並且由測量輻射源2 和基準輻射源4發射的輻射是未經對準的。由測量輻射源2和基準輻射源4輻射的波長位於約IOOOnm至2000nm之間的範圍內。優選，測量輻射源2的波長為1450nm或1940nm，對於這樣的波長，輻射易被水吸收；基準輻射源4的波長明顯區別於水的IR-吸收線的值例如為1300nm。探測元件3測量由被測物表面10反射的電磁輻射的強度。在連續測定的基礎上，使待測定被測物的含水量由在基準波長和在測量波長上的強度比例而計算出。測量輻射源2和基準輻射源4可以連續發射輻射，或者以脈衝的形式發射，可以相應地對脈衝進行處理。輻射脈衝的優勢在於，其不易受到其它輻射源的幹擾影響。探測元件3為光電二極體或光電電晶體，然而還可以由其它的等效部件構成。在圖2所示的實施例中，被測物1為帶狀物，例如紙帶，該紙帶以連續的狀態相對運動經過測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3。在固定部件31中平行設有通孔41、42和43中，這些通孔均貫穿殼壁18 ；測量輻射源2、探測元件3和基準輻射源4分別以各自的光軸沿著中間軸21、22和23延伸插置在這些通孔的位於外殼15內部的端部上；而在應用條件下，這些通孔的另一側端部朝向被測物表面10。為了適於容納測量輻射源2、探測元件3和基準輻射源4，在通孔41、42和43的內側端部上相應地設有容納孔81、82和83，圖3和圖4詳細示出了這些容納孔的實施例。據此由圖2可知，由測量輻射源2和基準輻射源4沿著中間軸21、22發射的、經由通孔41、43發出的輻射既相互平行，又相對於由被測物表面10沿著中間軸23反射的輻射而平行，該由被測物表面沿其中間軸反射的輻射經由通孔42入射並且被探測元件3接收。此外，根據圖1，通孔41、42和43的中間軸21、23、22排列設置在一個平面上。然而在本發明的範圍內，所採用的測量輻射源、基準輻射源和探測元件的設置方式和數量完全不受限定。優選通孔41、42和43的長度大約是其內直徑的三倍，由此能夠針對於漫射光源實現良好的保護。測量和基準輻射源2、4以及探測元件3的固定還可以通過其它方式來實現，只要能夠滿足為所有三個元件分別提供單獨的通道。在圖3至圖6的實施例中，測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3所處位置使在被測物表面10上沿著中間軸21、22發出的輻射大致發生在精確地位於朝向探測元件3 的正對的線路上，即，由被測物表面10沿著中間軸23垂直反射回的輻射從這些位置入射到探測元件3中。
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為實現上述過程，使用於探測元件3的通孔42的中間軸正對準被測物表面10，而使用於測量輻射源2和基準輻射源4的通孔41、43的中間軸21、22與用於探測元件3的通孔42的中間軸23分別形成夾角α，夾角值為7°。如圖4和圖6所示，固定部件3Γ的通孔41、42、43分別具有至少一個側向入口 71、72、73，這些入口用於空氣或氣體的加壓，這些入口由盲孔構成，盲孔優選相對於通孔 41、42、43的中間軸呈直角延伸。在圖1和圖2的實施例中儘管沒有詳細示出這些側向入口，但是這些入口仍然存在。採用空氣或氣體進行加壓這樣來實現，即，使外殼15氣密地形成，並且該外殼具有一個壓力密封的入口 91，該壓力密封的入口用於連接壓縮空氣管道或壓縮氣體管道，該壓縮空氣管道或壓縮氣體管道形成用於加壓的裝置。通過壓縮空氣的供給，在外殼15的內部相對於外界環境產生超壓，該超壓導致空氣或氣體從外殼15的內部經由用於輻射穿透且用於輻射路程形成的開孔而漏出，並經由側向入口 71、72、73和三個通孔41、42、43進入到外界環境中。以上述方式向外界漏出的空氣或氣體優選具有較高的純度，藉此使通孔41、 42,43由於穩定的脈衝電流而不含有雜質或溼氣。在需要散熱或防止液化或晶格形成的情況下，通過對流入的空氣或這樣的氣體進行溫度控制可以實現冷卻或加熱。在具有爆炸危險性的環境中，作為清潔氣體可以採用惰性氣體，例如氮氣或二氧化碳。圖7示出了另一個實施例，其中取代線性排列設置，而使兩個測量輻射源2和兩個基準輻射源4在一個假想圓上圍繞探測元件3設置。該設置方式可以根據測量輻射源2和基準輻射源4排序數量而任意改變，並且使作用在被測物1上的輻射增強。為了使外殼15中的貫穿孔或通道的數量最小化，可以使測量輻射源2和基準輻射源4集成設置在一個總的LED外殼中。在此經證實，雙列式LED或三列式LED特別具有優勢，它們的LED外殼設有相應數量的、波長不同的pn通道。三列式LED例如可以在一個總的LED外殼中包括波長分別為1300nm、1450nm和1500nm的LED。在此例如使本發明的裝置實現在外殼15中僅具有兩個用於測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3的貫穿孔。在僅具有兩個貫穿孔的條件下，還可以需要較少的用於加壓的空氣量或氣體量。採用多列式 LED在保持貫穿孔數量相同的條件下還能夠使輻射的強度增大；例如在三個貫穿孔的條件下，其中的兩個貫穿孔安裝多列式LED，而另一個安裝探測元件，從而這兩個多列式LED — 方面可以分別同時發送測量輻射，另一方面可以分別同時發送基準輻射；由此，相對於設置單列LED，本發明的方案實現了發射強度的加倍。在圖8、9和10的實施例中，在外殼15的外側、在用於測量和基準輻射源2、4以及探測元件3的貫穿孔的區域中設有罩住這些元件的罩殼80，該罩殼氣密地且壓力密封地與外殼15的外側連接。在此，罩殼80與外殼外壁共同形成一個空腔，並且該罩殼具有開孔86、87、88，這些開孔與貫穿孔中心對準延伸，在貫穿孔中這樣插置測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3，即，使這些貫穿孔的中間軸21、22和23以及光軸分別與開孔86、87、88中心對準設置， 並且使發射和反射的輻射能夠射穿這些位於罩殼80中的開孔86、87、88。在所示的實施例中，開孔86、87、88的橫截面為圓形，還可以分別具有其它的形狀，這些開孔例如還可以由單獨一個具有相應尺寸的狹長開口來代替。
測量輻射源2、基準輻射源4採用LED，而探測元件3採用光電二極體，這些元件在連接一側設置在一塊接線板97上，該接線板設置在外殼內部。罩殼80在側面具有壓力密封的入口 91'，該入口用於連接利用空氣或氣體加壓的裝置。在工作狀態下，由於在罩殼80中產生的超壓而從開孔86、87和88溢出的空氣或氣體使測量和基準輻射源2、4以及探測元件3不含沉積物和雜質。圖11、12、13和14示出了這樣一個實施例，其中，在測量輻射源2、基準輻射源4和探測元件3的輻射路程上分別設有一個輻射可穿透的保護板85、86、87，這些保護板例如由石英玻璃製成，由這些保護板可以確保實現對於外力影響的保護，同時不會阻止由測量和基準輻射源2、4發射以及反射的輻射的穿透，其中，反射的輻射入射到探測元件中。在圖12 中示出了用於未示出的控制單元的電路板120。輻射可穿透的保護板85、86、87還可以為濾板，該濾板僅在確定的光譜區域上允許輻射穿透，從而減少無關光線的影響。圖13示出了氣體或空氣通道77的具體結構，該氣體或空氣通道在其一端與用於加壓的裝置相連接，而在其另一端形成氣體或空氣出口 78，該氣體或空氣出口設置在保護板87的與基準輻射源4相反設置的一例上，並且該氣體或空氣出口在側面通入到向外導引的通孔中，該通孔在其位於外殼一側的端部上容納輻射源4。另外，以相同的方式，對於測量輻射源2和探測元件3也分別設有未示出的氣體或空氣出口。由此，在保護板85、86、87的背向輻射源2、4和探測元件3側面上採用氣體或空氣進行清潔。圖15示出了另一個實施例的具體結構，其中，在外殼殼壁110中設有壁孔190，該壁孔與向外突起的管件130相連接。在管件130的內部設有測量輻射源2，該測量輻射源由固定片180利用穿孔170來固定。壁孔190與用於加壓的裝置例如經由未示出的外殼空腔而形成連接，由此使空氣或氣體經過壁孔190、管件130和穿孔170而向外流出(由箭頭示出)，並因此圍繞清潔測量輻射源2。類似地，對於基準輻射源和探測元件也可以採用該種設置方案。圖16中示出了本發明的又一個實施例的具體結構，其中，測量輻射源2設置在一個管狀通道160中，並且該測量輻射源與通道160的向外導引的開孔161形成一定距離。管狀通道160經由位於側面的入口 72與用於空氣或氣體加壓的裝置形成連接，由此使空氣或氣體在測量輻射源2的輻射路程的範圍內流動。代替測量輻射源2，還可以採用這種結構設置基準輻射源或探測元件。圖17示出了本發明的安裝在外殼210中的裝置設置在造紙設備中的示意圖，其中，製造過程中的紙帶由虛線285示出並且在箭頭觀0的方向上運動。為了避免於生產過程中產生的懸浮顆粒295的直接影響，例如在箭頭290方向上運動的液滴或小紙屑，設有罩住外殼側面的擋板200，該擋板經由支撐杆220橫向相對於懸浮顆粒四5的漫延方向而定位。擋板200的平面大體上平行於輻射的輻射路程21、22、23而延伸，輻射由測量和基準輻射源發出，並且入射到探測元件中，探測元件安裝在外殼210中。外殼210從一側設置在擋板200上。本發明的裝置還可以在造紙應用中用於紙張裂縫探測，S卩，在探測元件中探測突然消失的由測量輻射源發送且產生在紙帶上的輻射吸收。
權利要求
1.一種用於測定被測物(1)含水量的裝置，其具有至少一個測量輻射源( 和至少一個基準輻射源G)，這兩種輻射源都朝向被測物表面(10)設置；所述裝置還具有至少一個用於測量由被測物表面反射的輻射強度的探測元件(3)；其特徵在於，在使用過程中，所述至少一個測量輻射源( 、至少一個基準輻射源(4)和至少一個探測元件( 直接與所述被測物表面(10)相對設置；並且，還設有利用空氣或氣體加壓的裝置，通過該加壓的裝置在輻射路程的範圍內、分別於所述至少一個測量輻射源(2)和被測物表面(10)之間、於所述至少一個基準輻射源(4)和被測物表面(10)之間、以及於所述被測物表面(10)和至少一個探測元件C3)之間產生強制運動的空氣或氣體氛圍。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個測量輻射源(2)和至少一個基準輻射源(4)分別由發光二極體構成。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個測量輻射源(2)和至少一個基準輻射源(4)集成設置在一個LED外殼中。
4.根據權利要求1、2或3所述的裝置，其特徵在於，由所述至少一個測量輻射源(2)和至少一個基準輻射源(4)發射的輻射是未經對準的。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的裝置，其特徵在於，所述被測物(1)為帶狀物，所述帶狀物以連續的狀態以相對於所述測量輻射源O)、基準輻射源(4)和探測元件 (3)運動的方式經過上述測量輻射源O)、基準輻射源(4)和探測元件(3)。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的裝置，其特徵在於，所述測量輻射源(2)、基準輻射源(4)和探測元件( 設置在外殼(1 中，對於測量輻射源、基準輻射源和探測元件而在所述外殼(1 的殼壁(18)中形成相對應的貫穿孔或通道，使由所述測量輻射源O) 和基準輻射源(4)發射的輻射(21、2幻經由這些貫穿孔或通道出射，並且使由被測物表面 (10)反射的輻射03)經由這些貫穿孔或通道入射。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，僅形成兩個貫穿孔或通道；所述至少一個測量輻射源( 和至少一個基準輻射源(4)集成設置在一個LED外殼中，對於該LED外殼僅利用所述貫穿孔或通道的其中之一。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述外殼(1 的殼壁(18)的通道經由通孔01、42、4；3)而形成在固定部件(31、31')中，所述固定部件插入到所述殼壁(18)中；所述測量輻射源O)、基準輻射源(4)和探測元件( 分別設置在這些通孔的位於外殼(15) 內部的端部上；而在應用條件下，這些通孔的另一側端部朝向所述被測物表面(10)。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述通孔01、42、4；3)的中間軸排列設置在一個平面上。
10.根據權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，所述通孔01、42、4；3)的中間軸平行設置。
11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，用於所述探測元件(3)的通孔02) 的中間軸正對準被測物表面(10)；用於所述測量輻射源( 和基準輻射源( 的通孔01、 43)的中間軸與用於所述探測元件(3)的通孔02)的中間軸分別形成夾角α。
12.根據權利要求6至11中任意一項所述的裝置，其特徵在於，固定部件(31、31') 的通孔01、42、43)分別具有至少一個側向入口(71、72、73)，這些入口與用於加壓的裝置連接，經由這些入口將強制運動的空氣或氣體引入到所述通孔01、42、4；3)中。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述側向入口(71、72、73)由盲孔構成， 所述盲孔優選相對於所述通孔01、42、4；3)的中間軸呈直角延伸。
14.根據權利要求1至7中任意一項所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個測量輻射源( 和至少一個基準輻射源(4)在一個假想圓上圍繞所述至少一個探測元件( 設置。
15.根據權利要求6至14中任意一項所述的裝置，其特徵在於，所述外殼(15)氣密構成，而且還具有用於連接利用空氣或氣體加壓的裝置的、壓力密封的入口(91)。
16.根據權利要求6至14中任意一項所述的裝置，其特徵在於，在所述外殼(1 的外側、在所述貫穿孔或通道的區域中設有罩住這些貫穿孔或通道的罩殼(80)，該罩殼壓力密封地與所述外殼(1 的外側連接；所述罩殼與所述外殼的外壁共同形成一個空腔，並且該罩殼具有開孔(81、82、83)，這些開孔與所述貫穿孔或通道中心對準地延伸，其中，所述罩殼具有用於連接利用空氣或氣體加壓的裝置的、壓力密封的入口(91')。
17.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，在所述至少一個測量輻射源( 和/或至少一個基準輻射源(4)和/或至少一個探測元件( 的輻射路程上分別設有輻射可穿透的保護板(85、86、87)。
18.根據權利要求17所述的裝置，其特徵在於，所述輻射可穿透的保護板為濾板，所述濾板僅在確定的光譜區域上允許輻射穿透。
19.根據權利要求17或18所述的裝置，其特徵在於，設有一個或多個與加壓的裝置連接的氣體或空氣出口(78)，所述氣體或空氣出口分別設置在所述保護板(85、86、87)的、與所述至少一個測量輻射源位)、至少一個基準輻射源(4)和探測元件C3)相反設置的一側上。
20.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，在外殼殼壁(110)中設有至少一個壁孔 (190)，所述壁孔與向外突起的管件(130)相連接，在所述管件中設有所述至少一個測量輻射源⑵和/或至少一個基準輻射源⑷和/或至少一個探測元件⑶；並且，所述至少一個壁孔(190)與利用空氣或氣體加壓的裝置形成連接，由此使空氣或氣體經過所述至少一個壁孔(190)和所述管件(130)而向外流出，並由此而圍繞清潔所述至少一個測量輻射源 (2)和/或至少一個基準輻射源(4)和/或至少一個探測元件(3)。
21.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個測量輻射源(2)和/或至少一個基準輻射源(4)和/或至少一個探測元件C3)設置在管狀通道(160)中，並且與所述通道(160)的向外導引的開孔(161)形成距離設置；所述管狀通道(160)與利用空氣或氣體加壓的裝置形成連接，由此使空氣或氣體在所述至少一個測量輻射源( 和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件的輻射路程的範圍內流動。
22.根據前述任意一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，設有擋板000)。
23.根據權利要求22所述的裝置，其特徵在於，所述擋板(200)的平面大體上平行於所述至少一個測量輻射源( 和/或至少一個基準輻射源和/或至少一個探測元件的輻射路程而延伸。
24.根據權利要求22或23所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個測量輻射源和至少一個基準輻射源和至少一個探測元件設置在外殼O10)中，該外殼從一側安裝在所述擋板 (200)上。
25.根據前述權利要求1至M中任意一項所述的裝置在造紙過程中用於紙張裂縫探測的應用。
全文摘要
本發明涉及一種用於測定被測物(1)含水量的裝置，具有至少一個測量輻射源(2)和至少一個基準輻射源(4)，這些輻射源都朝向被測物表面(10)設置；本發明裝置還具有至少一個用於測量由被測物表面反射的輻射強度的探測元件(3)；其中，在使用過程中，至少一個測量輻射源(2)、至少一個基準輻射源(4)和至少一個探測元件(3)直接與被測物表面(10)相對設置；其中，設有利用空氣或氣體加壓的裝置，通過該加壓的裝置在輻射路程的範圍內、分別於至少一個測量輻射源(2)和被測物表面(10)之間、至少一個基準輻射源(4)和被測物表面(10)之間、以及被測物表面(10)和至少一個探測元件(3)之間能夠產生強制運動的空氣或氣體氛圍。
文檔編號G01N21/15GK102483374SQ201080027120
公開日2012年5月30日 申請日期2010年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者迪特馬爾·於貝拉克 申請人:迪特馬爾·於貝拉克