专利名称：悬浮液中固体量的测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及悬浮液中分散的固体物质的量的测量。
背景技术：
特别地，在造纸和纸浆工 业中，重要的是能够测量浆液浓度，因为该浓度指示浆液中固体的比例。固体物质的量和质量反过来对于获取为最终产品的纸张或纸板的特性和质量具有关键作用。该衆液是悬浮液(suspension),其浓度可以通过例如电磁福射来测量。可以通过电磁辐射的衰减来确定该浓度，其中该辐射与该悬浮液相互作用。在该情况下，电磁辐射可以是射频或光学辐射。还可以例如通过射频辐射的传播时间来测量浓度。在这两种测量方式中，射频辐射或光学辐射穿过悬浮液或者从悬浮液反射。在其他工业领域中也可以实施相应的悬浮液测量。然而，由于悬浮液中存在空气或者其他气体(这些气体进入悬浮液中或者可能是在工业处理中有意添加到悬浮液中)，因而悬浮液中固体量的测量受到了干扰。因此，悬浮液中固体量的测量变得不准确。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量悬浮液中固体量的改进的方案。这是通过用于测量悬浮液中固体量的装置来实现的。该装置包括:测量部，布置为基于电磁辐射被配置为与所述悬浮液相互作用的测量来确定悬浮液中分散的物质的量，并基于导电性和/或阻抗分布的测量来确定包含在所述悬浮液中的游离气体的比例体积，以确定所述悬浮液中分散的固体物质的量。本发明还涉及一种用于测量悬浮液中固体量的方法，其特征在于:通过电磁辐射与悬浮液相互作用的测量来测量悬浮液中的固体的量；基于所述悬浮液中导电性和/或阻抗分布的测量来测量包含在所述悬浮液中的游离气体的比例体积；以及基于分散固体的量以及所述游离气体的比例体积来提供分散在所述悬浮液中的固体的量。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。通过本发明的每个方案实现了数个优点。可以准确地测量悬浮液中固体的量，这使得能够改进最终产品的质量。
将参照附图结合优选实施例来更详细地描述本发明，其中:图1A示出通过穿过悬浮液的射频电磁辐射进行的测量；图1B示出通过射频电磁辐射进行的悬浮液中的反射测量；图2A示出穿过悬浮液的光学测量；图2B示出关于悬浮液的光学反射测量；
图3A示出关于悬浮液的阻抗断层成像测量，一个馈送接触元件处于激活状态；图3B示出通过第二接触元件进行的关于悬浮液的阻抗断层成像测量；图3C示出了检测到的气泡；图4A示出了通过穿过悬浮液的电磁辐射进行的固体测量和悬浮液中气体量的阻抗断层成像测量的组合；图4B示出了通过电磁辐射进行的关于悬浮液的固体反射测量和悬浮液中气体量的阻抗断层成像测量的组合；图5示出了造纸机；图6示出了·再生纤维加工装置；图7示出了废水处理厂；以及图8是该方法的流程图。
具体实施例方式所提出的方案可以被应用于例如纸浆处理、纸张或纸板制造、与再生纤维纸浆相关的工艺、与环境管理相关联的工业领域(例如，废水净化和/或其他的等等)，然而，并不限于所述的示例。悬浮液包括液体介质，液体介质中分散有固体颗粒。此外,本申请实施例中的悬浮液还可以包含分散的气体，例如空气。该介质通常是水，但是在普遍情况下，该介质还可以由一些其他液体构成。悬浮液的浓度可以从零变化到百分之几十。在造纸工业中，该浓度通常是0.1%到20%。可以以体积百分比或者质量百分比来度量悬浮液中分散的物质的量。当以体积百分比表示时，将分散物质的体积除以悬浮液的总体积然后乘以100%。当以质量百分比表示时，将分散物质的质量除以悬浮液的总质量然后乘以100%。尤其是，在造纸和纸浆工业应用中，悬浮液中的固体可以由例如纤维构成。在纸张和纸板工业中，该纤维通常是木质纤维。然而，该纤维也可以是任意纤维，例如，动物纤维、植物纤维、基于纤维素的纤维或者人造纤维。在纸张和纸板制造中使用的浆液是悬浮液，该悬浮液的介质是水，固体颗粒可以是纤维、细料、填充物、助留剂、涂敷剂、油墨等。待净化的废水中的固体物质可以例如是沙子、纸片、营养物和各种沉淀物或者污泥。固体量的测量是基于如下事实，即通过固体颗粒和介质的不同比例介电常数来影响电磁辐射的测量。悬浮液中的固体越多，测量结果与仅有介质的测量结果之间的差异越大。固体量的测量受到如下事实的干扰，即介质和气体可能具有相互不同的比例介电常数。因而，介质和气体这二者对于测量结果共同起作用，从而将无法获得关于固体量的准确的数据。图1A到图4B示出了一种方案，该方案基于如下事实:测量部150、152、250、252、350基于电磁辐射与悬浮液106相互作用的测量来确定分散在悬浮液106中的物质的量。此外，测量部150、152、250、252基于悬浮液106中的导电性和/或阻抗分布来确定悬浮液中包含的游离气体318的比例体积。图1A示出了通过使用射频电磁辐射进行的固体量(例如浓度)的测量。通常而言，固体量的测量可以是指给定体积中固体的体积比例或重量比例。在测量布置方式中，诸如射频振荡器之类的射频源100可以在期望的频带上扫描传输射频电磁信号的频率。在该方案中，可以使用FMCW (频率调制连续波)方法。由射频源100产生的电磁辐射的频率可以是例如IOOMHz到100GHz。在测量中使用的频带可以是例如数百兆赫兹。例如，可以进行扫描，使得被传输的射频信号的频率从初始频率&增大到最高频率fmax，之后该频率从最高频率fmax降低回到初始频率可以在整个测量过程中重复这种频率扫描。该频率可以连续或离散地增大或减小。扫描长度对于本发明而言并不是关键的，但是在实际中，频率扫描的持续时间可以是例如Ims到100ms。来自射频源100的信号传播至馈送元件102，该馈送元件102可以连附至管道104,或者可以例如是诸如缝隙天线、平板天线或者贴片天线(patch antenna)之类的天线。馈送接触元件(feeding contact element) 102穿过在管道104中流动的悬浮液106而将信号施加至接收接触兀件108,从而电磁福射与悬浮液106相互作用。横穿悬浮液106的信号穿过检测接触元件108而传播至信号处理单元110，信号处理单元110将引导至悬浮液106的电磁信号和已经与悬浮液106相互作用的信号相比较。测量参数可以是信号传输时间、频率或者相位。接触元件102、108可以连附至管道104。例如，信号处理单元110可以与直接来自源100的信号相关联地确定横穿悬浮液106的信号的传输时间(transit time)和/或该信号的衰减。因而，框100、102和108构成了用于测量悬浮液106中的固态物质的测量部150。通过测量脉冲的发送和接收之间的时间，借助信号脉冲的方式可以将测量进行为直接传输时间测量。这是例如在液位测量(level measurings)中通常使用的测量技术,在液位测量中，基于所测量的传输时间来计算反射表面与收发天线的距离。还可以通过施加 到悬浮液106的信号与横穿悬浮液的信号之间的相位差来确定穿过悬浮液106的信号传输时间。横穿悬浮液的信号与施加到悬浮液的信号之间的延迟Λ t差表示为:Δ t=f*T/B其中，f是信号的频率，B是频率扫描的带宽(Hz)，T是频率扫描的持续时间(S)。当没有使用频率扫描时，还可以通过测量经过测量路径的一个或多个点频率的相位来确定相位差。例如，这可以通过所谓的外差技术(heterodyne technique)来实施,该技术基于施加到悬浮液的信号与横穿悬浮液的射频信号之间的相位差产生一个值。因为生成器100可以输出恒定不变的信号，因而可以直接测量横穿悬浮液106的信号的相位变化。还可以通过相关技术(correlation technique)来确定传输时间。该相关测量试图通过彼此相关的改变(shift)施加到悬浮液106的信号以及横穿悬浮液的信号来找到可能性最高的关联。为了提供最有可能的关联考虑到测量时刻信号将在时间上(temporally)被相互改变多少，确定了施加到悬浮液的信号和横穿悬浮液的信号之间的传输时间之差。例如，信号处理单元或者信号处理部可以提供关联C ( τ )如下:C(r) = Jx(t).y(t- r)dt其中，x(t)是第一检测信号，y(t - τ )是被延迟的延迟量为τ的第二检测信号。通过多个延迟值来计算关联值，使得τ e [h，…，tn]，其中，h是最短的可能延迟，tn是最长的可能延迟。
因为传输时间和相位彼此直接成比例，因而可以基于它们其中之任一来计算诸如浓度之类的固体量。传输时间At和相位φ之间的关联可以例如通过如下公式来表示:
At = η * Tf+- φ/2π * Tt其中，Tf=所使用频率的周期长度，η=在测量路径上全周期长度的数量，φ =信号相位，31 ^ 3.14159265。因为相位依赖于传输时间，因而下文中仅提及传输时间，当然也可以本身使用相位来进行测量。测量参数还可以是信号大小(signal stength)，因此，代替传输时间或者除了传输时间之外，当电磁福射与悬浮液106相互作用时,信号处理单兀110可以确定射频电磁福射的大小变化，即衰减。悬浮液106中存在的固体颗粒和气泡会衰减悬浮液106中的射频电磁辐射。悬浮液中电磁辐射所碰撞的固体颗粒和/或气泡的量越高，电磁辐射大小变得越小。例如，可以将辐射大小测量为强度(intenSity)(P/A，其中P是例如以瓦特为单位的功率，A是指例如以平方米为单位的检测表面面积)。图1B示出了一个实施例，其中通过接触元件112将源100产生的射频辐射引导至悬浮液106，该接触元件112还接收并检测从悬浮液106反射的辐射。接触元件112可以是收发天线。或者，可以像图1A的情况那样在信号处理单元110中进行与悬浮液106相互作用的辐射和施加到悬浮液的辐射之间的比较。因而，框100和112构成了用于测量悬浮液106中固体物质的测量部152。除了射频测量之外，或者代替射频测量，可以使用光学电磁辐射来测量悬浮液中的固体量。在悬浮液106中存在的固体颗粒和气泡衰减了悬浮液106中的光学辐射。悬浮液中光学辐射所碰撞的固体颗粒和/或气泡的量越高，光学辐射的大小变得越小。依照与射频辐射的大小相同的方式，也可以例如将光学辐射的大小测量为强度I(I=P/A，其中P是例如以瓦特为单位的功率，A是指例如以平方米为单位的检测表面面积)。图2A示出了一个实施例，其中光学辐射源200朝向馈送接触元件202施加光学辐射，馈送接触元件202例如连附至管道104。接触元件202将光学辐射引导至悬浮液106。在其通过悬浮液106的路径上与悬浮液106相互作用时，输入接触元件208接收光学辐射并将其传送至信号处理部210，还可以将光学辐射源200的光学辐射的预定部分施加至信号处理部210。因而,该信号处理单兀210可以确定悬浮液106中光学福射的衰减。该光学辐射源200可以通过光纤将光学辐射施加至接触元件202。还可以是光学辐射源200位于接触元件202中，从而光学辐射源200直接将光学辐射引导至悬浮液106。检测接触元件208可以是光纤的一端，此处可能存在至少一个光学组件，例如透镜。光纤可以将接收到的光学辐射传输至信号处理单元210。输入接触元件208还可以是将光学辐射转换成电信号的光学辐射检测器。因而，该信号处理单元210可以接收由该检测器提供的电信号，该检测器传送关于光学信号大小的信息。因而，框200、202和208构成了用于测量悬浮液106中固体物质的测量部250。图2B示出了以光学方式实施的图1B的方案。由光学辐射源200产生的光学辐射通过接触元件212被引导至悬浮液106，该接触元件212还接收并检测从悬浮液106反射的辐射。或者，可以像图2 A的情况那样在信号处理单元110中进行与悬浮液106相互作用的辐射和施加到悬浮液的辐射之间的比较。因而，框200和212构成了用于测量悬浮液106中的固体物质的测量部252。尽管在图1A到图2B中指示出辐射横穿流动方向/管道104，然而，也可以直接或倾斜地在流动方向/管道104的纵长方向上实施固体量的测量。通过图3A，现在与固体测量相关地或者与固体测量合并来检视游离气体比例体积的测量，该测量用来测量阻抗和/或导电性的分布。例如，该测量可以基于阻抗断层成像(impedance tomography)。信号源300可以单独地在特定的时间点将电信号施加至各接触元件302到316。接触元件302到316中每两个连续接触元件彼此之间的距离AD可以与其他连续接触元件相同或不同。该电信号可以是AC信号，该AC信号的频率可以低于射频信号的频率。在图3A中，接触元件316将电信号施加至悬浮液106，并且通过其他接触元件302到314来接收电信号，并且该信号或者关于该信号测得的测量值被从接触元件传输至信号处理部320。在通过悬浮液的同时，电信号可与一个或多个气泡318相互作用，每个气泡318均影响电信号。当接收到电信号时，接触元件302到314可以接收信号处理单元320用来与接触元件316施加至悬浮液106的电信号相比较的电信号，从而提供每个接触元件302到314与316之间悬浮液106的导电性和/或阻抗。导电性和阻抗是相互关联的变量。在测量中，经常是如果存在确定的阻抗，那么将由该阻抗获得导电性。例如，可以将导电性和阻抗理解为是彼此的倒数值。获得的导电性和/或阻抗代表穿过悬浮液106的导电性和/或阻抗的分布。在导电性和/或阻抗中，可以合起来或者单独考虑电阻分量和电抗分量这二者。图3B也示出阻抗断层成像测量。在该示例中，接触元件314用作电信号发射器。当采用不同的接触元件来施加信号时，存在于悬浮液中的气泡318在测量过程中以不同的气泡配置出现在接触元件302到316之间，这使得能够确定气泡的特性。信号处理部320可以检测由于气泡位置导·致的馈送接触元件和每个接收接触元件之间的阻抗的相互作用的变化。所有的气泡尤其是它们与悬浮液之间的界面、尺寸(例如直径、截面积和/或体积)可以改变接触元件之间的阻抗。在完成数个或全部接触元件302到316之间的阻抗测量之后，可以估计可能存在于测量区域中的气泡318的形状、尺寸和数量以及气泡界面的量。该估计例如可以是基于关于悬浮液106以及可能存在于其中的至少一个气泡的断层成像表示等。即使没有断层成像表示，信号处理单元320也可以提供测量区域(在图3A和图3B的示例中测量区域是管道104的截面)中一个或多个可能的气泡318的总体积。即，确定在悬浮液106中包含的游离气体的比例体积可以基于如下事实，即信号处理单元320可以以阻抗断层成像方式检测悬浮液106中的导电性和/或阻抗的分布，这形成了测量体积的一种剖视图。该截面可以是预先确定的或期望的表面，在该表面的方向上在悬浮液中进行测量。气泡318代表悬浮液中的游离不溶性气体，图3A和图3B的方案允许与悬浮液中的电力行为相关地来测量悬浮液的体积分布，该电力通过电耦合连接至悬浮液。如果被每个特定接触元件302到316馈送的电信号被调制和/或编码成不同的信号，从而使它们在接收和/或信号处理时也能够彼此区分开来，则数个或全部接触元件302到316的阻抗测量可以同时实施。接触元件302到316可以与接触元件102、108、202、208、212组合或集成以形成一个整体。类似地，信号处理单元320可以与信号处理单元110、210组合或集成以形成一个整体。进一步而言，源300可以与源100、200组合或集成以形成一个整体。信号源300、接触元件302到316以及信号处理部320可以构成用来测量气体的比例体积的第二测量部350，该第二测量部在图中未示出，但是在图5、图6和图7的描述以及权利要求中提到了。此外，第一测量部和第二测量部可以彼此组合和/或集成以形成一个整体。进一步而言，可以在单独的信号处理部或者在整个工艺中共用的控制器中进行信号和/或数据处理。在图4A和图4B中通过附图标记430标记出信号处理部，并且该信号处理部是在固体量的确定和游离气体比例体积的确定这二者中共有的，该信号处理部可以基于由第一测量部150、152、250、252测量的电磁辐射和通过第二测量部350的测量提供的悬浮液106中导电性和/或阻抗的分布来确定悬浮液106中分散的固体的量。第一和第二测量部构成了图5、图6和图7中出现的一对测量部134。图3C示出了与悬浮液流一起传播经过测量点的气泡的连续剖视图。当提供第一剖视图372时，在测量时间 点Tl处，气泡370的端部撞击测量点。该气泡370由虚线表示。当提供第二剖视图374时，在第二测量时间点T2，气泡已经与该流一起传播。在第三测量时间点T3，提供了第三剖视图376，该剖视图376在该示例中与气泡370的中心重合。在第四测量时间点T4，提供了剖视图378，该剖视图378很大程度上与测量时间点T2处的剖视图相像。气泡370的最后的剖视图380是在测量时间点T5提供的。通过剖视图372到380，可以提供在流动方向上的气泡370的长度估计。进而可以直接由每个剖视图372到380提供厚度估计。通过这种方式，除了气泡的量之外，可以确定在普遍情况下气泡的尺寸、形状和界面的量。除了比例体积之外，测量部350可以确定针对游离气体318的以下内容中的至少之一:气泡的量、气泡和悬浮液之间的界面的量。因为电磁福射的传输时间和衰减依赖于悬浮液106中的气泡的量，因而除了游离气体的体积测量之外，还可以通过气泡的量来修正固体量的测量结果。该气泡的量可以指示在测量体积中气泡的比例数量。因为气泡和悬浮液之间的界面的量影响悬浮液中电磁辐射的传播，因而，除了气泡的量之外或者代替气泡的量，还可以基于所述界面的量来修正固体量的测量结果。一般来说，气泡和/或界面越多，越需要修正测量结果。然而，气泡的尺寸也影响穿过悬浮液的电磁辐射的传播。例如，当气泡的直径处于测量中所使用的波长的量级时，影响电磁辐射的传输时间和衰减这二者的散射通常最强。通常而言，当气泡的尺寸距离波长的大小较远时散射较小。图4A示出了悬浮液106中固体和气体的组合测量。用来通过电磁辐射测量固体量的装置可以包括:电磁辐射源100和信号处理部430，它们可以物理上位于相同的装置壳体中。信号处理部430是指信号处理单元320 (图3A、图3B)和/或信号处理单元110和210中的至少一个(图1A到图2B)，或者信号处理部430的一部分可以是信号处理单元320(图3A、图3B)和/或信号处理单元110和210中的至少一个(图1A到图2B)。例如，可以通过电缆来从辐射源100向接触元件102施加电磁辐射，来自接触元件102的电磁辐射可以继续前进进入悬浮液106。在图4A的示例中，电磁辐射没有横向穿过悬浮液106的流，而是与该流平行。在与悬浮液106相互作用后，通过接触元件108接收电磁辐射，该电磁辐射或者该电磁辐射的测量参数值被例如经由电缆传输至信号处理部430。而且，施加到接触元件102的信号、该信号的已知部分或者关于该信号的测量参数值的信息可以被作为参考量输入到信号处理部430中，以确定由于悬浮液106的作用导致的电磁信号变化。可替代地，通过接触元件108获取的测量结果可以用作用来确定其他测量结果变化的参考量。在电磁辐射与悬浮液106的相互作用区域中，还可以同时实施游离气体比例体积的阻抗断层成像测量。在实际中，相互作用区域覆盖实施这两种测量的悬浮液106的体积。管道104可以被用来测量气体比例体积的多于一个的接触元件环绕，使得至少两个接触元件是并排(side by side)的。图4B示出了接触元件302到316以及402到416的两个圆圈450、452的示例。然而，没有必要使用实际上的单独的圆圈，代替单独的圆圈，所述接触元件可以布置为螺旋状围绕该管道104。因而，提供了一种接触元件的结构，其中，存在接连(successively)而且相邻(adjacently)的接触元件。使用围绕管道104的多个相邻的接触元件可以使得信号处理部可以在相邻的接触元件302到316和402到416之间的空间中形成悬浮液106的一种剖视图。相邻接触元件之间的相互距离L2可以是处于两个紧密接连的接触元件之间的距离AL的量级、每隔一个接连接触元件之间的距离的量级、或者更大。相邻接触元件之间的相互距离L2也可以短于两个紧密接连接触元件之间的距离AL。例如，信号处理部430可以准确地提供分散在悬浮液106中的固体的量，使得当通过电磁辐射测量悬浮液106中的游离气体和固体物质这二者的总量时，通过游离气体的比例体积来校正通过电磁辐射测量的所形成的代表值，该游离气体的比例体积是通过导电性和/或阻抗分布的阻抗断层成像测量而获得的。该校正可以通过在信号处理部430中适应性修正固体量的计算来进行，使得最终的结果生成悬浮液106中的固体量，在该结果中游离气体的作用被减小或消除。还可以进行该校正，使得信号处理部430通过由电磁辐射进行的测量来产生固体物质和气体的总量。类似地，信号处理部430通过导电性和阻抗分布的测量来产生游离气体的比例体积。之后，如果有必要，则信号处理部430可以将与固体物质的量和游离气体的体积相关的数据修改为相对值或绝对值。该信号处理部430可以从所产生的固体和气体总量中减去所 产生的游离气体的量，从而将留下悬浮液106中固体物质的实际量。信号源300、接触元件302到316、402到416以及信号处理部320可以构成用于测量气体的比例体积的测量部350，该测量部在图5、图6和图7的描述以及权利要求中被提及，但是在图中并没有示出。图4B示出了一对测量部，该对测量部的其他方面与图4A的一对测量部类似，但是在图4B的示例中，待通过电磁辐射进行的测量是作为反射测量实施的，该测量在图1B和图2B中更详细地得到呈现。在该示例中，信号处理部430可以包括信号处理单元110或210或者对应的功能。接下来将检视所提出方案的应用领域。图5原理性地示出了一种造纸机的结构。将一个或多个原料(stock)经由网槽储料仓(wire pit silo)506馈送到造纸机,该网槽储料仓506之前通常是针对部分原料的混合浆池(blending chest) 502以及纸机浆池504。例如，在通过基本重量控制(basis weight control)或者等级变化程序控制的短循环内将纸机原料分发。该混合浆池502和该纸机浆池504还可以被单独的混合反应器(图5中未示出)替代，并且借助阀门或者其他流量控制装置500通过单独地馈送每一部分原料来控制纸机原料的分发。在网槽储料仓506中，将水混合进入纸机原料以获得针对短循环(从成型器520到网槽储料仓506的虚线)的期望的浓度。可以使用清洁装置508从获得的原料中去除沙子(离心清洁器)、空气(除气器)和其他粗粒材料(压力式过滤器)，并且通过泵510将原料泵运到流浆箱(headbox) 516。在流浆箱516之前，为了改善最终产品的质量，可以通过阀门512、514向原料中添加填充剂TA和/或助留剂RA，这些是固体并且影响浓度。将原料经由堰板狭缝(slice opening)518从流衆箱516馈送至成型器520。在成型器520中，纸幅10外的排水和其他的固体(诸如灰、细料和纤维)被引入到短循环中。在成型器520中，将该原料作为纸幅10馈送到丝网(wire)上，并将纸幅10在压力机522中初步地烘干和挤压。可以将水分含量的测量考虑包括在固体量的测量原理中。即，固体量和水分含量是直接相互关联的变量。如果水分含量是45%，则固体的量是100%-45%=65%。在本申请中，直到纸幅10中的水分含量已过度减小之前都将纸幅10认为是悬浮液。通常而言，经过压力机522之后的纸幅10实际上就不是悬浮液了，因而在本申请中提出的测量方法在压力机522之后将不再适用。在每个部分工艺 500到522之前、在每个部分工艺500到520中、或者在每个部分工艺500到520之后，该造纸机可以包括至少一对测量部134，通过该对测量部134可以依照以上描述的方式通过电磁辐射并且基于比例气体体积的导电性分布来确定浓度。该对测量部134包括用于通过电磁辐射测量固体量的测量部150、152、250、252和用于测量导电性分布的测量部350这二者。图5还示出了造纸机的控制布置。影响质量和等级变化的因素尤其包括部分原料(partial stocks)的量和相互比例、填充物的量、助留剂的量、纸机速度、白水的量和烘干能力。控制器524 (控制器524可以从信号处理部430接收测量数据，或者信号处理部430可以是控制器524的一部分)可以通过阀门500控制部分原料的分发，通过阀门512控制每一填充物TA的分发，通过阀门514控制助留剂RA的分发，调整堰板狭缝518的尺寸，控制纸机速度，控制白水的量以及烘干工艺。该控制器524可以直接利用一个或多个测量部对134或通过信号处理部430利用一个或多个测量部对134，从而测量原料和/或纸幅10。控制器524也可以从其他地方(例如从相同的执行控制的点)接收关于原料和/或纸幅的数据。除此之外，可以清楚的是，造纸机的运行本身对于本领域技术人员而言是已知的，因而在本文中不需要更详细地呈现。接下来，将通过图6大致检视再生纤维工艺。首先，可以将诸如报纸、宣传单或期刊之类的废纸原材料馈送到制浆600部分工艺中，在该工艺的碎浆机中将原材料与水混合，这样，依赖于所使用的制浆方法，使得再生纤维纸浆的浓度将是例如5-18%。该制浆部分工艺的目的是使得固态原材料分裂成悬浮液中的单独颗粒。碎浆机600可以例如是旋转碎浆机，该旋转碎浆机以机械方式分裂纸浆。还可以将各种化学物引入制浆部分工艺中，以将颗粒彼此分离开来。可以将诸如订书钉(staple)、塑料片等之类的最大的杂质和不可降解的物体过滤出去并将其移到废料运送器上。接下来，可以在清洗602部分工艺中清洗再生纤维纸浆。例如，在该阶段，再生纤维纸浆的浓度通常被降低至大约1%的水平。在清洗过程中，可以使用发泡，发泡从再生纤维纸浆中去除了小的自由颗粒。通过清洗去除了各种尺寸的颗粒，然而大多数被去除的固体颗粒是在大约10 μ m到100 μ m的尺寸分类中。
分散604部分工艺的任务是进一步通过化学方式和机械方式分离仍然粘附在再生纤维纸浆的纤维上的油墨颗粒。对于机械处理而言，在分散部分工艺中的分散机包括定子和旋转转子，其叶片使得纸浆转动。在穿过叶片的同时，纸浆的速度快速变化，从而使得纤维受到机械应力，该机械应力使得油墨从纤维上分离。同时，还将移除污迹并且将减小油墨颗粒的颗粒尺寸。最后，可以在清洗606的第二部分工艺中再次清洗再生纤维纸浆。在该清洗过程中，还可以使用发泡，发泡从再生纤维纸浆中去除了小的自由颗粒。在每个工艺之前、在每个工艺中以及在每个工艺之后，可以存在一对测量部134，该对测量部134包括用于通过电磁辐射测量固体量的测量部150、152、250、252以及用于测量比例气体体积量的测量部350。再生纤维工艺的每个不同部分工艺600到606可以通过控制器608来控制，可以将来自再生纤维工艺不同点的测量结果输入该控制器608。该控制器608可以从每对测量部134接收测量数据。还可以是，通常位于该对测量部134中的信号处理部430是控制器608的一部分。控制器608可以直接利用一个或多个测量部对134，或者可以通过位于控制器608中的信号处理部430来利用一个或多个测量部对134，从而测量不同工艺中和/或不同工艺之间的原料。控制器608可以利用当单独优化每部分工艺的运行时或者当优化各部分工艺的配合时关于部分工艺的测量数据，从而获得优良的最终产品O图7示出了废水处理厂。可以将废水悬浮液沿着管道等馈送到机械净化工艺700，在机械净化工艺700中容易分离的固体(例如沙子和大的固体片)可以从废水中分离。例如，该机械净化工艺700可以包括筛检并且可能包括预通气。接下来，可以将机械净化后的废水悬浮液传输至初级沉降工艺702中，在该工艺中允许污泥沉积在初级沉降工艺702中使用的沉降池的底部。例如，沉积后的污泥可以被烘干或堆肥。可以从初级沉降工艺702将该废水悬浮液传输至中间沉降工艺704，在该中间沉降工艺704中例如可以将废水悬浮液通气以减少废水中的氮。可以将通气后的废水悬浮液进一步传输至次级沉降工艺706，可以将诸如硫酸亚铁之类的沉淀剂馈送到次级沉降工艺706中。例如，可以将沉淀的污泥从包括在次级沉降工艺706中的池的底部循环回到初级沉降工艺702。例如,现在仅包含少量固体物质的净化后的废水悬浮液可以被传送到海洋或者进行进一步的处理。例如，在机械净化工艺700之前、在每个工艺700到706之间、在次级沉降工艺706之后和/或在每个工艺700到706中，可以通过该对测量部134测量废水悬浮液。该对测量部134包括用于通过电磁辐射测量固体量的测量部150、152、250、252以及用于测量气体比例体积的测量部350。废水净化厂的每个不同部分工艺700到706均可以由控制器708控制，可以将来自废水处理的各个点的测量结果输入到控制器708。控制器708可以从每对测量部134接收测量数据。还可以是，通常位于该对测量部134中的信号处理部430是控制器708的一部分。该控制器708可以直接利用一个或多个测量部对134，或者可以通过位于控制器708中的信号处理部430利用一个或多个测量部对134，从而测量不同工艺中和/或不同工艺之间的原料。控制器708可以利用当单独优化每部分工艺的运行时或者当优化各部分工艺的配合时关于部分工艺的测量数据，从而获得尽可能优良的最终产品。以上描述的是在 管道104中传输悬浮液。然而，还可以是代替管道104来使用另外的悬浮液传输装置。该传输装置例如可以是具有V形或U形轮廓的沟槽。此外，悬浮液106不是必然需要被传输至任何地方，而是可以用其中存储有悬浮液的罐来代替管道104。在这种情况中，除了固体量和气体比例体积的测量之外，还可以针对对流或由于混合导致的液体流来测量悬浮液。信号处理单元110、210和320以及信号处理部430以及控制器524、608和708可以包括处理器、存储器和合适的计算机程序，用于实施所描述的待被这些组件实施的操作。图8是该方法的流程图。在方法步骤800中，基于悬浮液106的测量来确定悬浮液106中分散的物质的量，其中，电磁辐射与悬浮液106相互作用。在步骤802中，基于悬浮液106中导电性和/或阻抗分布的测量来确定悬浮液106中包含的游离气体318的比例体积。在步骤804中，基于分散物质的量以及游离气体318的比例体积来提供悬浮液106中分散的固体物质的量。图8中所示的方法可以实施为逻辑电路方案或计算机程序。该计算机程序可以位于用于分布计算机程序的计算机程序分布装置中。该计算机程序分布装置可以通过数据处理装置读取，并且它编码计算机程序命令、实施测量并且基于该测量来选择性地控制工艺。分布介质相应地可以是数据处理装置可以读取的介质、程序存储介质、数据处理装置可以读取的存储器、数据处理装置可以读取的软件分布包、数据处理装置可以读取的信号、数据处理装置可以读取的电信信号或者数据处理装置可以读取的压缩软件包。尽管以上参照附图的示例描述了本发明，然而应当清楚的是，本发明不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内 以各种方式进行修改。
权利要求
1.一种用于测量悬浮液中固体量的装置，其特征在于，所述装置包括: 测量部(150,152, 250, 252, 350),布置为基于电磁福射被配置为与悬浮液(106)相互作用的测量来确定所述悬浮液(106)中分散的物质的量，并基于导电性和/或阻抗分布的测量来确定包含在所述悬浮液(106)中的游离气体(318)的比例体积，以确定所述悬浮液(106)中分散的固体的量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括: 第一测量部(150,152, 250, 252),用于将电磁福射引导至所述悬浮液(106),并测量与所述悬浮液(106 )相互作用的电磁辐射，以测量分散在所述悬浮液(106 )中的物质的量；以及 第二测量部(350)，用于测量所述悬浮液(106)中的导电性和/或阻抗分布，以确定包含在所述悬浮液(10 6)中的游离气体(318)的比例体积。
3.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述第二测量部(350)布置为以阻抗断层成像方式测量导电性和/或阻抗分布。
4.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置包括信号处理部(430)，所述信号处理部(430)基于分散的物质的量和所述游离气体(318)的比例体积来提供所述悬浮液(106)中分散的固体物质的量。
5.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，除了所述比例体积之外，所述测量部(350)布置为确定关于所述游离气体(318)的如下内容中的至少之一:气泡的量、气泡与所述悬浮液之间的界面的量。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号处理部(430)布置为基于电磁辐射测量来确定所述固体物质和所述气体的比例总量； 所述信号处理部(430)布置为通过导电性和/或阻抗分布来确定所述悬浮液(106)中游离气体的比例体积；以及 所述信号处理部(430)布置为从所确定的固体物质和气体的比例总量中减去所确定的游离气体的比例体积。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一测量部(150，250)布置为测量射频电磁福射的传输时间。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一测量部(152，252)布置为测量光学电磁辐射的衰减。
9.一种用于测量悬浮液中固体量的方法，其特征在于: 在电磁福射与悬浮液(106)相互作用的测量中测量(800)分散在所述悬浮液(106)中的固体的量； 基于所述悬浮液(106)中导电性和/或阻抗分布的测量来测量(802)包含在所述悬浮液(106)中的游离气体(318)的比例体积；以及 基于分散物质的量以及所述游离气体(318)的比例体积来提供(804)分散在所述悬浮液(106)中的固体物质的量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，测量已经与所述悬浮液(106)相互作用的电磁辐射，并基于所述电磁辐射测量来确定所述固体物质和所述气体的比例总量； 通过导电性和/或阻抗分布来确定所述悬浮液(106)中游离气体的比例体积；以及从所确定的所述固体物质和所述气体的比例总量中减去所确定的游离气体的比例体积。
11.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过第二测量部(350)以阻抗断层成像方式测量所述导电性和/或阻抗分布。
12.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，测量射频电磁辐射的传输时间以确定分散在所述悬浮液(106)中的物质的量。
13.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，测量光学电磁辐射的衰减以确定分散在所述悬浮液(106)中的物质的量。
14.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过将至少在两个不同时间点执行的测量相互比较来测 量所述悬浮液(106)的流。
全文摘要
测量部(150，152，250，252，350)基于其中电磁辐射与悬浮液(106)相互作用的测量来测量分散在悬浮液(106)中的物质的量，并且基于导电性和/或阻抗分布的测量来测量包含在悬浮液(106)中的游离气体(318)的比例体积，以确定悬浮液(106)中分散的固体物质的量。
文档编号G01N15/06GK103238053SQ201180057589
公开日2013年8月7日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年11月30日
发明者萨米·萨伦马, 马尔科·海基伦, 马蒂-帕沃·萨伦, 阿尔沃·拉希卡拉 申请人:美卓自动化有限公司