[实用新型]测量纸张灰份的仪器

说明书

本实用新型属于纸张质量的测量技术，涉及测量纸张灰份的仪器及其使用方法。

目前对纸张灰份的测量，最基本的是直接将纸样置于坩埚内在一定条件下燃烧，对所剩灰份称重获取灰份值，这种测量法不但费时、费力，而且毁坏了纸张；用电滴定或酸碱处理等化学手段进行纸样化学成份分析也可得到纸张灰份值，但也要化费较长化学处理的时间，并且也是破坏性测量；用X射线衍射分析仪和荧光光谱仪可对纸样进行组成元素含量的精密分析、测量，从而得出灰份值，但这类仪器精密程度高，因而造价昂贵，通常仅用在控温、控湿、干净和防震的实验室环境，不适用于造纸生产现场。综上所述，现有测量纸张灰份技术分别存在费时、费力、昂贵、对纸张有破坏性或在生产现场不能进行在线动态连续实时测量的问题。

本发明创造的任务是要提供一种省时、省力、不破坏纸张、经济实用并能在生产现场进行在线动态连续地自动精确测量纸张灰份的仪器及其测量方法。

为了完成上述任务，发明人试验研究了软X射线通过纸张后强度衰减量与纸张灰份的对应关系：

纸张成份主要为纸桨及填料两部份，前者主要是无机物，对软X射线吸收少；而填料为有机物，燃烧后表现为灰份，对软X射线吸收多。如用I₀表示射线本身强度，μ₁、μ₂分别表示纸桨及填料对软X射线的吸收系数，F表示填料在纸张中的百分含量，则纸张对软X射线的总吸收系数μ为：

μ＝μ₁（1－F）＋μ₂F （1）

根据射线穿过物质的强度指数衰减规律，软X射线穿过纸张后射线强度I为：

I＝I₀e^－μX（2）

式中X为纸张的定量，测出射线穿过纸张后的强度衰减。

由（1）、（2）式可求出纸张填料量：

F ＝ (Ln(I₀/I) - μ₁x)/(x(μ₂- μ₁)) （3）

根据填料和灰份的转换系数C，即可算出灰份值A：

A ＝ (Ln(I₀/I) - μ₁x)/(Cx(μ₂- μ₁)) （4）

根据上述原理，设计出采用软X射线测量纸张灰份的仪器。其结构方案如图1所示：仪器由射线源盒1、接收盒6及电气机箱9三部份组成。射线源盒与接收盒位于被测纸幅5的两侧，纸幅可从其间通过。射线源盒如图2所示，由射线源2、电机4及源门机构组成，源门机构如图2b所示，包括转盘3和相隔90°固定在壳体上的接近开关16和17，转盘上有定位口21和22，彼此亦相隔90°，其位置与接近开关16和17相对应，转盘上还有通孔20和19，在孔20上贴有标样纸。接收盒6中装有射线强度探测器7和前置放大器8。在电气机箱9中装有增益放大器10，与计算机系统11连接，与计算机相联的还有键盘显示器12和输出转换板13。计算机系统可检测接近开关16、17的开关特性，启动电机4驱动转盘3旋转，使转盘对准射线源有三种状态：即射线源2对准通孔19、射线源2对准贴有标样纸的通孔20以及射线不能从转盘通过。当射线穿过被测纸后进入接收盒6，首先被射线强度探测器7接收并转换为电信号输出送至与其连接的前置放大器8，进行放大后传送到电气机箱9中的增益放大器10，对信号进一步放大后送至与其连接的计算机系统计算得灰份值并送键盘显示器12进行显示，同时计算机得出灰份距生产要求的偏差值送转换板输出偏差值模拟量。

本仪器的测量方法：

1.开机自动进行仪器标定：

（1）使射线源盒1与接收盒6之间无测量纸幅5；

（2）计算机系统11启动电机4驱动转盘3，使其先后处三种状态：

（a）开状态——射线从孔19通过，以测得射线本身强度I₀；

（b）标状态——射线从孔20上标样纸通过，根据标样纸灰份实测值与标准值之差得出仪器灰份测量值的补偿量；

（c）关状态——源门挡住射线，获得测量仪器的暗背景信号。

2.仪器自动进入测量：

（1）纸幅5从射线源盒1与接收盒6之间通过；