[发明专利]测量生物材料中的含湿量的方法和装置

说明书

发明技术领域

本发明涉及以自动化流程测量生物材料中的含湿量的方法和装置。本发明特别用于测量木材如木屑中的含湿量。

背景

在木材工业中，为了实现改善的工艺参数控制，特别重要的是获得待加工材料中的含湿量的精确测量。在木材和纸浆工业的多种工艺中，精确获知材料中含湿量的相对量对于终产品的质量极为重要。例如，在机械化纸浆工艺中有利的是获知木屑是否是足够新鲜的，即，具有足够的含湿量，从而能够是适合加工的。此外，在该工艺中添加的化学物质的最佳量取决于材料中纤维的量，并且为了确定纤维的量，需要正确估算材料中的含湿量。

先前已知的估算木材材料中的纤维量和含湿量的方法包括对所述材料进行干燥。然而，所述方法是繁重费时的，并且其通常花费一天或多天才能获得正确测量值，这延迟了整体加工。因此，需要快速且可靠的估算含湿量的方法。

在其它处理生物材料的工业中存在类似的需求。例如，在生物能领域中具有快速且可靠的估算生物材料中含湿量的方法将是有利的，从而更精确地控制燃烧过程，并且提高其效率。

例如，本质上先前已知用X-射线辐射测量木材中的含湿量。然而，关于所述已知方法的一个常见问题是装置庞大且昂贵，方法进行起来相对费时和繁重，和/或结果不精确不可靠。

此外，同一发明人的专利申请WO 97/35175公开了使用数种能级的辐射的方法，例如，从而区分木材中的不同类型的材料等。然而，该方法需要另外测量木材直径，并且不适用于例如以自动化过程进行的含湿量估算。

此外，GB 1 115 904中公开了一个非常早期的使用X射线确定纤维素片材中的含水量的实例。然而，该文献中所讨论的方法仅用于具有已知组分的材料的薄片，并且不适于自动化。此外，A.Nordell和K-J.的题为“Measurement of moisture content in wood fuels with dual energy x-ray(使用双能量x射线测量木材燃料中的含湿量)”的论文，ISSN 0282-3772，公开了测量生物燃料中的含湿量的相似方法。然而，在该情形中，测定也是基于关于材料类型的已有知识和与该材料类型相关的信息，并且该方法不意欲也不适合于自动化方法。

因此，存在对于快速且准确估算生物材料如木材中的含湿量的方法和装置的需求，例如，其可以被人们直接用于野外作业，用于自动化工艺等。

发明概述

因此，本发明的目的是提供用于以自动化过程测量生物材料中含湿量的改进的方法和装置，其克服或者至少减轻了以上所讨论的现有技术的问题。

这一目的通过如在后附权利要求中所定义的本发明而实现。

根据本发明的第一方面，提供以自动化流程测量生物材料中含湿量的方法，所述方法包括下述步骤：

提供关于多种具有已知含湿量的不同材料类型的参照数据库；

用至少两个不同能级的电磁辐射扫描生物材料样品；

确定在所述两个能级经过所述生物材料样品所传递的辐射量；

在所述参照数据库中确定与样品生物材料的生物材料最相似的材料类型；和

基于所述确定的材料类型和所述确定的经过样品传递的辐射量而确定所述生物材料样品的含湿量。

本发明特别可用于估算木屑中的含湿量，但是其也可以用于其它形式的木材，以及用于其它类型的生物材料，如纸浆、生物量燃料等。本发明特别用于液体或分离形式的生物材料，并且优选地用于碎片形式的生物材料。然而，本发明还可用于其它类型的生物材料，特别是不同类型的作物，如玉米、谷物和甘蔗。

“含湿量”在本申请中意指特定量材料中的湿气(即水)量与总材料量之间的比例。因此，估算材料中的含湿量也是间接地估算非湿气含量(non-moisture content)。例如，在木屑中，材料基本上由湿气和纤维组成，并且因此，估算含湿量在实践中也是估算材料中的纤维含量。类似地，依据本发明，含湿量可以直接估算或通过估算材料中其余组分的含量而间接地估算。

本发明的方法利用两个或多个不同能级的照射，并且由测量的传递能直接或间接地确定材料的含湿量，所述测量的传递能即为所述材料中吸收的每种波长的辐射量。不同的材料类型，如不同种的木材，具有不同的吸收系数。然而，本发明的系统通过使用参照数据库以非常有效的方式弥补了该问题。