一种纸页水分检测方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种纸页水分检测方法及设备，所述设备包括：多个光收发单元，每个光收发单元包括：光发射装置，配置为向纸页表面发射光信号；以及光接收装置，配置为接收所述光发射装置发射到所述纸页表面并被所述纸表面漫反射的光信号，并将接收到的光信号转换为电信号；其中所述多个光收发单元沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方。应用本发明提供的纸页水分检测方法及设备至少能够得到完整的纵向水分分布曲线。
【专利说明】一种纸页水分检测方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种造纸生产线自动检测方法及设备，尤其涉及一种纸页水分检测方法及设备。
【背景技术】
[0002]造纸的生产过程是纸浆在送上造纸机后，经过网部滤水、压榨脱水、烘缸干燥、压光卷取等工艺过程来完成的，如果生产涂布印刷纸，则需要干燥中部或生产成卷筒纸后经涂布加工来实现。造纸过程是一个非常复杂的物理化学过程，影响纸张的性能因素很多，如何稳定工艺过程，提高产品质量，在造纸行业竞争日趋激烈的今天，造纸机工艺过程的自动化检测和控制的自动化程度越来越高，已经成为造纸厂提高产品质量和产量的必然手段。纸张质量的控制一般分为纵向控制和横向控制，其中横向控制(CD)主要使纸页横幅物理指标如定量、水分等保持均匀一致。纵向控制(MD)主要是使纸页沿纸机运行方向的物理指标如定量、水分等保持均匀一致。生产过程中纸张纵向水分分布必须稳定在合理的分布曲线，才能保证纸机正常工作，稳定质量，提高产量。
[0003]纸页成形后，纸页进入烘缸前的温度一般约为4?32°C，必须将纸页从此温度加热到发生显著蒸发的温度73?93°C，湿纸页在干燥部与烘缸接触干燥，使纸页中所含水分受热蒸发，因此，烘缸表面温度是纸页干燥过程的关键因素，它直接影响纸张的水分、机械强度、平滑度、收缩性等物理性能和蒸汽消耗。干燥部由很多个烘缸段组成，每个段又有多个烘缸，在纸页干燥过程中，要求烘缸干燥温度按一定的规律分布，要在生产过程中得到合适的稳定的干燥曲线。纸张水分的控制是通过调节进入烘缸的蒸汽压力来实现的，当纸张水分发生改变，控制器就要通过改变蒸汽压力调节阀的开度来调节烘缸蒸汽压力，从而调节烘缸的温度，进而稳定纸张水分。每只烘缸表面温度的分布对于干燥过程有很大影响，研究发现在烘缸的前段纸页的含水量高、导热系数大、干燥速率高、蒸发单位重量的水分所需热量少。在烘缸的后段与此相反，因此为使纸页中的水匀速蒸发，防止纸页收缩不均匀而产生断纸、白条印现象，要求烘缸表面温度有一个正确的分布。根据工艺要求，必须使每个烘缸温度保持稳定，最大波动范围不允许超过正负0.5°C。
[0004]目前，纸页水分一般在成纸、施胶前、压榨脱水处进行检测。主要安装在扫描架内和定量灰分厚度等指标一起检测，也可以采用定点方式检测。根据检测原理不同分为红外和微波两种传感器，比较有代表的S-TEC、ABB、Honeywell的QCS系统中采用的水分检测传感器，通过检测值大小对生产过程实现自动控制。这些传感器在造纸生产线上的主要检测手段，得到大量推广使用，极大地促进了生产过程的自动化控制。但是，由于工作环境温度高，湿度大，对传感器体积有严格限制，决定了现有传感器只能安装在纸机有限的几个位置工作，不能对诸如烘缸表面纸页水分进行检测，不能对对纸页在干燥过程的全程进行水分监测，因此，不能得到完整的干燥曲线。
[0005]因此，希望提供一种能够得到完整的纵向水分分布曲线的纸页水分检测方法及设备。
【发明内容】
[0006]为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的新型纸页水分检测方法及设备。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种纸页水分检测设备，包括:
[0008]多个光收发单元，每个光收发单元包括:
[0009]光发射装置，配置为向纸页表面发射光信号；以及
[0010]光接收装置，配置为接收所述光发射装置发射到所述纸页表面并被所述纸表面漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号；
[0011]其中所述多个光收发单元沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方。
[0012]可选地，根据本发明提供的纸页水分检测设备，其中，
[0013]所述光发射装置包括:
[0014]测量光发射装置，配置为向所述纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号；以及
[0015]参考光发射装置，配置为向所述纸页表面发射不能被水吸收的参考光信号；
[0016]其中所述光接收装置配置为接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号和所述参考光信号，所述接收到的测量光信号和所述参考光信号将被转换为电信号。
[0017]可选地，根据本发明提供的纸页水分检测设备，其中，所述光接收装置进一步包括切换开关，所述切换开关配制为将所述电信号分离为测量电流信号和参考电流信号。
[0018]可选地，根据本发明提供的纸页水分检测设备，其中，所述纸页水分检测设备进一步数据处理单元，所述数据处理单元配置为接收所述测量电流信号和/或所述参考电流信号，以便根据所述测量电流信号和/或所述参考电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
[0019]可选地，根据本发明提供的纸页水分检测设备，其中，计算所述纸页含水量W包括以下步骤:
[0020]根据所述测量电流信号Im和所述参考电流Ικ，计算比值(ΙΜ/ΙΚ);
[0021]计算(ΙΜ/ΙΚ)的对数值1η(ΙΜ/Ικ)；
[0022]结合水的吸收强度α，应用公式
[0023]W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/α
[0024]求出纸页含水量W。
[0025]根据本发明的一个方面，提供了一种检测纸页水分的方法，
[0026]利用光发射装置，向纸页表面发射光信号；
[0027]利用光接收装置，接收所述发射到纸页表面并被漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号；
[0028]所述光发射装置和所述光接收装置构成光收发单元，将光收发单元沿着纸页的行进方向设置在纸页上方。
[0029]可选地，根据本发明提供的方法，其中，
[0030]所述光发射装置包括测量光发射装置和参考光发射装置；
[0031]利用测量光发射装置，向纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号；[0032]利用参考光发射装置，向所述纸页表面发射不能被水吸收的参考光信号；以及
[0033]利用光接收装置接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号和所述参考光信号，所述接收到的测量光信号和参考光信号将被转换为电信号。
[0034]可选地，根据本发明提供的方法，利用所述切换开关将将所述电信号分离为测量电流信号和参考电压信号。
[0035]可选地，根据本发明提供的方法，利用所述数据处理单元接收所述测量电流信号和/或所述参考电流信号，以根据所述测量电流信号和/或所述参考电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
[0036]可选地，根据本发明提供的方法，按照以下步骤计算所述纸页含水量W:
[0037]根据所述测量电流信号Im和所述参考电流信号Ικ，计算比值(ΙΜ/ΙΚ);
[0038]计算(ΙΜ/ΙΚ)的对数值1η(ΙΜ/Ικ)；
[0039]结合水的吸收强度α，应用公式
[0040]W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/ α
[0041]求出纸页含水量W。
[0042]使用本发明提供的纸页水分检测设备，应用本发明提供的检测纸页水分的方法至少能够得到完整的纵向水分分布曲线。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中:
[0044]图1示出了纸页水分检测设备安装示意图；
[0045]图2是纸页水分检测系统组成框图；
[0046]图3是光发射装置脉冲时序产生图；
[0047]图4是光发射装置模块结构图；
[0048]图5是检测单元信号处理框图；
[0049]图6是数据处理单元示意图；
[0050]图7是计算机系统示意图；
[0051]图8是光收发单元工作原理示意图；以及
[0052]图9是红外光源与光纤耦合示意图。
【具体实施方式】
[0053]本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的【具体实施方式】的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
[0054]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0055]如图1所示的纸页水分检测设备安装示意图，[0056]一种纸页水分检测设备，包括:
[0057]多个光收发单元,每个光收发单元包括:
[0058]光发射装置，配置为向纸页表面发射光信号；以及
[0059]光接收装置，配置为接收所述光发射装置发射到所述纸页表面并被所述纸表面漫反射的光信号，并将接收到的光信号转换为电信号；
[0060]其中所述多个光收发单元1-1、1_2、1-3……1-η沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方。
[0061]所述光发射装置安装数量和安装位置由纸机的工艺状况确定，分布在纸机的不同位置进行检测。
[0062]本发明与现有技术相比有实质性的特点和显著的进步:
[0063]现有技术中，造纸的生产过程是纸浆在送上造纸机后，经过网部滤水、压榨脱水、烘缸干燥、压光卷取等工艺过程来完成的，如果生产涂布印刷纸，则需要干燥中部或生产成卷筒纸后经涂布加工来实现。造纸过程是一个非常复杂的物理化学过程，影响纸张的性能因素很多，如何稳定工艺过程，提高产品质量，在造纸行业竞争日趋激烈的今天，造纸机工艺过程的自动化检测和控制的自动化程度越来越高，已经成为造纸厂提高产品质量和产量的必然手段。纸张质量的控制一般分为纵向控制和横向控制，其中横向控制(CD)主要使纸页横幅物理指标如定量、水分等保持均匀一致。纵向控制(MD)主要是使纸页沿纸机运行方向的物理指标如定量、水分等保持均匀一致。生产过程中纸张纵向水分分布必须稳定在合理的分布曲线，才能保证纸机正常工作，稳定质量，提高产量。
[0064]纸页成形后，纸页进入 烘缸前的温度一般约为4~32°C，必须将纸页从此温度加热到发生显著蒸发的温度73~93°C，湿纸页在干燥部与烘缸接触干燥，使纸页中所含水分受热蒸发，因此，烘缸表面温度是纸页干燥过程的关键因素，它直接影响纸张的水分、机械强度、平滑度、收缩性等物理性能和蒸汽消耗。干燥部由很多个烘缸段组成，每个段又有多个烘缸，在纸页干燥过程中，要求烘缸干燥温度按一定的规律分布，要在生产过程中得到合适的稳定的干燥曲线。纸张水分的控制是通过调节进入烘缸的蒸汽压力来实现的，当纸张水分发生改变，控制器就要通过改变蒸汽压力调节阀的开度来调节烘缸蒸汽压力，从而调节烘缸的温度，进而稳定纸张水分。每只烘缸表面温度的分布对于干燥过程有很大影响，研究发现在烘缸的前段纸页的含水量高、导热系数大、干燥速率高、蒸发单位重量的水分所需热量少。在烘缸的后段与此相反，因此为使纸页中的水匀速蒸发，防止纸页收缩不均匀而产生断纸、白条印现象，要求烘缸表面温度有一个正确的分布。根据工艺要求，必须使每个烘缸温度保持稳定，最大波动范围不允许超过正负0.5°C。
[0065]目前，纸页水分一般在成纸、施胶前、压榨脱水处进行检测。主要安装在扫描架内和定量灰分厚度等指标一起检测，也可以采用定点方式检测。根据检测原理不同分为红外和微波两种传感器，比较有代表的S-TEC、ABB、Honeywe11的QCS系统中采用的水分检测传感器，通过检测值大小对生产过程实现自动控制。这些传感器在造纸生产线上的主要检测手段，得到大量推广使用，极大地促进了生产过程的自动化控制。但是，由于工作环境温度高，湿度大，对传感器体积有严格限制，决定了现有传感器只能安装在纸机有限的几个位置工作，不能对诸如烘缸表面纸页水分进行检测，不能对纸页在干燥过程的全程进行水分监测，因此，不能得到完整的干燥曲线。现有检测技术的不足具体在:[0066]其一是检测点数有限:表现在用于安装传感器的扫描架体积庞大，占用空间大，只能在纸机的有限几个位置安装，因此只能在纸机有限的几个点进行检测，不能形成纸页的纵向水分分布曲线。
[0067]其二是工作环境温度有限:一般要求工作环境温度小于80°C，而纸机的某些测试位置环境温度远超出这个温度范围
[0068]其三是检测滞后:由于安装位置决定了检测数据有数分钟的延迟，不能及时反映水分变化。
[0069]以上三点不足决定了现有传感器不能对烘缸表面纸页水分进行检测，操作人员只能通过烘缸表面温度来推测纸页水分，不准确，不能实时。本发明可以根据生产工艺需要，在纸机的任何位置任何水分含量进行在线实时检测，测量点数和位置可根据工艺需要设置，及时反映纵向水分分布情况，形成完善的分布曲线，稳定工艺过程。
[0070]本发明提供的技术方案可以实现在纸机的任何位置，对纸页的任何水分值进行多点监测，得到纸页在整个干燥过程中的纸页水分分布曲线，实现有效、实时地跟踪生产过程的工艺状况，完善工艺过程，提高产品质量，有助于工艺人员调整工艺状况，提高车速，进而提闻广量。
[0071]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0072]实施例1
[0073]基于纸页水分对红外线有选择性吸收，某些红外波长存在很强烈吸收，而一些波长对水分不敏感，利用这一原理对纸页水分进行检测。在近红外光谱区(波长由0.78微米至2.5微米)有某些波长的红外辐射能量被水分子选择性地吸收，在此波长外的辐射能量几乎不被水分子吸收，即红外光穿透纸张时，有些波长的红外光因为纸中水的存在，能量衰减很大，而另一些波长的红外光能量衰减很小。优选地，根据纸张的红外光谱特性，选用对水不吸收的1.81微米近红外光作为参比波长光；选用吸收水的1.94微米近红外光作为测量光，利用两种波长的单色光轮流交替地照射纸张，根据漫反射回来的辐射强度的比值来测定纸张水分。
[0074]水对红外光的吸收符合比耳定律:
[0075]IM=10eaXff
[0076]I。...吸收前能量Im...吸收后能量
[0077]W...水分量α...吸收强度 Ik...参比红外光能量
[0078]采用参比技术后，对式求对数，得到简化公式:
[0079]ff=Ln(IM/IE)/a
[0080]测到参比，就可求出纸页中的含水量。
[0081]实际使用中还要考虑纸页中其他成分的吸收等一些复杂情况，使得测试不能完全符合比耳定律，需要进行补偿和祥细的标定。
[0082]本发明提供了一种可以实现在纸机的任何位置同时进行多点检测，从而得到纸页在整个干燥过程中的纸页水分分布曲线，实现有效、实时地跟踪生产过程的设备和系统。
[0083]本系统的光源采用红外光源。红外光源发出的红外光经过耦合器耦合进入光纤，通过光纤传输，由光学透镜将红外光照射在纸页上，一部分红外光被散射，由光学镜头耦合进入光纤，在接收端通过耦合器将光耦合在光电探测器上，转换为微弱的电信号，经过精密宽带前置放大器放大、滤波、整形、采样保持，得到直流检测信号。在数据处理单元60，电信号经过通道切换、Α/D转换、数字滤波、数据处理，得到水分检测值，数据处理单元60将检测水分值传输到计算机进行进一步处理、校准，显示各通道的实时检测值，显示纵向分布曲线。计算机系统48还实现人机交互、数据存储、定标、打印等。系统采用精密光电子技术，检测探头体积小、安装方便，尤其适用于纸机烘缸附近高温环境。
[0084]本发明中，所述光收发单元1-1、1-2、1-3……l_n包括探头I~η和检测单元I ’~
Viy。
[0085]如图2所示的系统组成框图，系统由探头I~η和检测单元I’~η’在内的多个光收发单元、数据处理单元60和计算机系统48组成，所述多个光收发单元同时在线检测纸页的水分，得到纸页的纵向水分分布曲线。光收发单元的数量由用户根据工艺状况确定。
[0086]以下对本发明进行进一步解释:
[0087]一种纸页水分检测设备，包括:
[0088]多个光收发单元1-1，1-2，1-3，......，1_η，每个光收发单元包括:
[0089]光发射装置，配置为向纸页表面发 射光信号；以及
[0090]光接收装置，配置为接收所述光发射装置发射到所述纸页表面并被所述纸表面漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号；
[0091]其中所述多个光收发单元1-1，1-2，1-3，……，1-η沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方。
[0092]所述光发射装置包括:
[0093]测量光发射装置，配置为向所述纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号；以及
[0094]参考光发射装置，配置为向所述纸页表面发射不能被水吸收的参考光信号；
[0095]其中所述光接收装置配置为接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号和所述参考光信号，所述接收到的测量光信号和所述参考光信号将被转换为电信号。
[0096]所述光收发单元安装数量和安装位置由纸机的工艺状况确定，分布在纸机的不同位置进行检测。所述光收发单元是本系统的核心部分，是一个相对独立的子系统，包括光源、红外传输、红外探测、放大器、信号采集等组成。
[0097]所述光源为红外光源(以下简称IR光源)，以产生红外辐射为主要目的非照明用电光源。红外辐射是波长大于红色光波长的一定范围的电磁辐射，波长为0.78~1000 μ m，分为近红外(代号IR-A，波长0.78~1.4 μ m)、中红外(IR-B，1.4~3 μ m)、远红外(IR-C，3~1000 μ m) 3个波段。相应的红外光源分别称之为近红外、中红外和远红外光源。
[0098]优选地，本发明中IR光源包括超级辐射发光二极管。超辐射发光二极管(superluminescent diode, SLED)是介于激光器(LD)和发光二极管(LED)之间的一种半导体光电器件。其发光机理是一种强激发状态下定向的辐射现象。即当激发密度足够高时，自发发射的光子受激放大而雪崩式倍增，发光强度随激发强度超线型地急剧增加，谱线宽度变窄，由初始的自发发射占主导地位很快的演变未以受激发射占主导地位。理想的超辐射光是一种相位不一致的非相干光源或称短相干光源。它的光学特性介于半导体激光器和发光二极管之间，和半导体激光器相比，超辐射发光二极管有短的相干长度，可以显著降低的瑞利背向散射和非线性米克尔效应引起的噪声。和一般发光二极管相比，SLED的较高输出功率和较小的光束发散角，可以有效提高耦合入光纤的功率和系统的信噪比。另外，SLED工作在脉冲大电流方式，产生极强的红外光，瞬时功率达到30豪瓦，由于工作在脉冲方式，平均消耗功率却很小，在提高信噪比的同时，也能节约能源。
[0099]所述光发射装置采用半导体光源，不仅节约能源、提高光源的可靠性，而且避免用传统的机械调制光源方式，直接采用电路控制就可实现光源的调制，降低结构复杂性，提高了检测响应时间。
[0100]SLED的操作温度和驱动电流由电路精密监测和控制，确保恒定的输出功率和发射波长稳定性。选择脉冲操作模式能够使光脉冲达到IOns的上升时间，通过调节脉冲宽带和工作频率来调整工作带宽。调节驱动电流大小来调节光脉冲峰值，使其工作在窄脉冲高峰值功率方式，增加信号强度。SLED的操作温度由半导体制冷器和驱动电路进行闭环控制，稳定发光强度和发射光谱。
[0101]SLED光源的红外光通过耦合器进入特种光纤进行光传输，共采用三根光纤，两根用于IR光源发射光传输，一根用于接收光传输。更优选地，本发明中测量光和参考光发射出的光斑为3毫米的光源，相比于现有技术而言可以分辨更多细节。
[0102]所述检测单元包括光电探测器32，以将漫反射后的光信号转换为电信号。
[0103]在造纸生产过程中，纸页大部分时间都是在烘缸表面进行烘干，烘缸表面温度很高，一般电子探测器很难在此环境工作，并且空间狭小，对传感器体积有苛刻要求，安装极不方便。本系统采用特种光纤进行光传输，只有包含光学部件的探头安装在烘缸表面附近，实现红外光的发射和接收，而将对温度敏感的检测单元安装远离此高温区的地方进行检测，从而解决高温环境检测问题。
[0104]所述光电探测器包括硫化铅(PbS)探测器和铟镓砷(InGaAs)探测器。硫化铅(PbS)探测器为光导型，是传统的红外探测器，光谱探测范围为lum-3.5um，与硒化铅、锑化铟、碲镉汞、砷化铟、铟砷镓等诸多光子探测器相比，硫化铅探测器主要特点为:可室温下工作、响应率较高、放大电路简单、制作工艺相对成熟、能够形成批量、价格适中。硫化铅红外探测器工作时需加偏压，探测器在接收红外辐射时，其阻值随辐射能量增大而变小，PbS探测器的时间常数一般为50?500微秒。可见，其最大缺点是响应时间慢。
[0105]相比之下，铟镓砷(InGaAs)探测器也工作在0.8um?2.6um的波长范围的中红外波段内，提供快速响应时间、一致性好、极好的灵敏度及长时间作的稳定性。其最大特点是响应时间可达几个纳秒，主要针对性能要求比较高的应用。工作温度由半导体制冷器和驱动电路进行闭环控制，来稳定探测器灵敏度。为了降低噪声，通常将工作温度设定在0°c以下，来提高信噪比。优选地，本发明采用铟镓砷(InGaAs)探测器。
[0106]散射的红外光经过光纤传输，到达探测器的光非常微弱，红外探测器产生的电流信号很小，要求放大器增益很高，还要保证足够的信噪比，为了检测达到微秒级的响应时间，要求带宽也要很高，而放大器的增益带宽积是一定的，必须采用宽带、高增益、低噪声、低漂移放大器，高增益时放大器本身的漂移也同时放大，采用隔直方法解决直流漂移问题，在高增益时反馈电阻本身的噪声也不可忽视，为了获得高增益，往往采用高电阻比来实现，而大电阻值的噪声较大，而且宽带时的分布电容不可忽视，影响带宽。系统采用的多级隔直放大，将增益分散来实现，电源噪声、电路设计都很关键，还要进行有限屏蔽。
[0107]优选地，所述检测单元进一步包括与所述光电探测器32相连接的前置放大器33、滤波器34和主放大器35,以放大所述电信号。
[0108]所述光接收装置进一步包括切换开关36，所述切换开关36配制为将所述电信号分离为测量电流信号和参考电流信号。
[0109]前置放大器输出信号达到一定幅度，经过滤波后进一步放大，恢复直流电平，进行脉冲峰值检测并保持，再经过时序脉冲将信号分成两路信号，一路测量信号，一路参考信号，将保持电压转换成电流信号，得到输出信号，一路是测量电流，一路是参考电流。高速脉冲的采样保持要避开脉冲的前后沿，严格控制切换脉冲的时序，才能得到稳定可靠真实的信号
[0110]所述纸页水分检测设备进一步数据处理单元，所述数据处理单元配置为接收所述测量电流信号和所述参考电流信号，以便根据所述测量电流信号和所述参考电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
[0111]计算所述纸页含水量W包括以下步骤:
[0112]根据所述测量电流信号强度Im和所述参考电流信号强度Ik，计算比值(IM/IK);
[0113]计算(IM/IE)的对数值ln(IM/IE)；
[0114]结合水的吸收强度α，应用公式
[0115]W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/ α
[0116]求出纸页含水量W。
[0117]如图6所示的数据处理单元示意图，数据处理单元60以单片机为处理中心，由通道切换43、A/D转换44、单片机系统45、通讯接口 46等组成。
[0118]数据处理单元60接收各检测单元的信号，通过通道切换43后进行Α/D转换44，转换产生的16-bit信号存储在单片机系统45存储器中。本系统采用了美国Cygnal公司推出的C8051F060是高度集成的片上系统混合信号单片机，采用与8051兼容的专利内核CIP-51，速度高达25MIPS ;有多达59个数字I/O 口，5个16位通用定时器，6个带有捕捉/比较模块的可编程定时器/计数器阵列；8路10位ADC带可编程放大器和多路选择器，2路IMsps的16位ADC，2路12位DAC，3个电压比较器，片内温度传感器和参考电压源；硬件串行接口 SPI，SMBus/I2C和UART可同时使用，片上CAN2.0B控制器；片上看门狗定时器，电源监视器，2.7?3.6V的低压供电，片内JTAG调试和边界扫描单元等。特别是该系列单片机的存储器组织，与其它系列单片机相比，容量大，灵活多变。单片机中的模/数转换接口由2路16位逐次逼近式ADC、集成采样保持器、一个可编程窗口检测器、一个DMA接口组成。ADCO / ADCl可配置成单端或差分输入方式。模/数转换的工作方式，窗口检测器和DMA接口均可通过特殊功能寄存器由软件控制，模/数转换器及其采样保持电路也可通过特殊功能寄存器单独设置。显然，转换启动方式灵活，软件事件、外部硬件信号和周期性的定时溢出都能用作触发信号，转换结束后，16位的结果锁存在SFR中。
[0119]各检测单元的信号经过通道切换，进入单片机进行Α/D转换，产生16-bit数字信号，保存在单片机存储器中。单片机通过循环扫描方式对各检测单元的信号进行处理，根据转换后的Α/D值，判别检测单元工作是否正常，并产生报警信号。
[0120]通讯接口 46采用了 RS-485网络接口或者以太网接口，和计算机系统48的通讯采用主从式结构，不主动发送数据，只在被上位机寻址时，才作出响应，根据接收到的命令，向上位机传送数据。[0121]如图7所示的计算机系统所示:计算机系统48通过通讯接口 46与数据处理单元60建立通讯，接收检测数据，并向数据处理单元60发送命令。检测数据经过数字滤波49，实时显示50显示检测水分值，对多通道在同一时刻的检测值进行处理，形成水分的纵向曲线51。参数设定52完成各测量点的标定参数输入。人机接口 53实现操作人员对本系统的各种操作与维护。
[0122]根据每个检测单元在实验室的标定结果，建立各自的定标曲线，并根据不同的检测部位，对测量曲线进行修正，提高测量准确性。同时显示各个测量点当前测量值，生成动态曲线。生成纵向曲线。自动存储测量点的历史检测值，方便查找和故障诊断。实现人机交互，检测单元健康检查，控制以及打印等功能。
[0123]采用485接口和以太网接口。信号处理中心建立通讯，接收测量数据，发送命令，协调各检测单元工作状态。提供和其它系统数据接口，将测量数据提供给QCS、DCS等系统，控制生产过程。
[0124]以下对本实施例的实施方式进行阐述:
[0125]如图1所示的纸页水分检测设备安装示意图，所述光收发单元1-1、1-2、1-3……1-η沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方，将测得的纸页水分含量由光信号转换为电信号传输给数据处理单元60，数据处理单元60再将电信号转换为数字信号传输给计算机系统48，由计算机系统48计算并得出纸页的纵向水分分布曲线，以指导造纸生产线生产工艺。
[0126]本实施方式中 ，光收发单元1-1、1-2、1-3......l_n包括探头I~η和检测单元I ’~
η’。探头I~η和检测单元I’~η’的数量可以根据工艺要求确定。
[0127]探头安装在检测位置附近，可以安装在需要检测的任何位置。检测单元安装在远离探头的环境，避开了高温高湿的恶劣工作环境。探头I~η和检测单元I’~η’直接通过光纤进行信号传输。数据处理中心60安装在靠近检测单元I’~η’位置，一般安装在纸机传动侧，与检测单元I’~η’通过电缆进行数据传输。计算机系统48安装在纸机操作侧，便于操作人员进行操作和观测，和数据处理单元60通过485总线或以太网进行数据传输。
[0128]探头I~η主要由耐高温光学部件组成。如图8所示，光纤15传输的红外光经过光纤接头23,稱合器24,聚焦在纸页25表面,形成3毫米左右的光斑；光纤20传输的红外光经过光纤接头21、耦合器26，聚焦在纸页25表面，形成3毫米左右的光斑，两路光分别照射。探头I~η安装在距离纸页25在30到50毫米。红外光经过纸页25漫反射，一部分光经过耦合器27聚焦，进入光纤连接器28，进入光纤29进行传输。探头I~η工作环境恶劣，除了考虑耐高温外，还要防尘、防结露、抗氧化。
[0129]下面对其中一个测量点的光发射装置和光接收单元的工作如下所述:
[0130]利用光发射装置，向纸页表面发射光信号；
[0131]利用光接收装置，接收所述发射到纸页表面并被漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号；
[0132]所述光发射装置和所述光接收装置构成光收发单元，将光收发单元沿着纸页的行进方向设置在纸页上方。
[0133]所述光发射装置包括测量光发射装置和参考光发射装置；
[0134]利用测量光发射装置，向纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号；[0135]利用参考光发射装置，向所述纸页表面发射不能被水吸收的参考光信号；以及
[0136]利用光接收装置接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号和所述参考光信号，所述接收到的测量光信号和参考光信号将被转换为电信号。
[0137]利用所述切换开关将将所述电信号分离为测量电流信号和参考电压信号。
[0138]利用所述数据处理单元接收所述测量电流信号和/或所述参考电流信号，以根据所述测量电流信号和/或所述参考电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
[0139]按照以下步骤计算所述纸页含水量W:
[0140]根据所述测量电流信号Im和所述参考电流信号Ικ，计算比值(ΙΜ/ΙΚ);
[0141]计算(ΙΜ/ΙΚ)的对数值1η(ΙΜ/Ικ)；
[0142]结合水的吸收强度α，应用公式
[0143]W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/ α
[0144]求出纸页含水量W。
[0145]结合图3所示的光发射装置脉冲时序产生图和图4所示的光发射装置模块结构图，
[0146]时序控制电路3分别与驱动11和驱动16相连接，以控制IR光源12和IR光源17分别发射出测量光和参考光。
[0147]测量光和参考光的产生过程为:
[0148]振荡器I产生2ΚΗζ的矩形脉冲，经过分频器2 二分频，得到周期IKHz的脉冲信号。一路经过延迟电路5延迟，在时序控制电路3脉冲的控制下，经过脉冲成形6，得到脉冲宽度2微秒的窄脉冲，去触发光源触发7 ;另一路经过延迟电路8延迟，在时序控制电路3脉冲的控制下，经过脉冲成形9，得到脉冲宽度2微秒的窄脉冲，去触发光源触发10。时序控制电路3同时产生同步脉冲序列4。
[0149]时序控制电路3产生的一路脉冲经过驱动11，驱动IR光源12发射出测量光，所述测量光为脉冲红外光。所述测量光通过耦合器13经由光纤接头14进入光纤15 ;时序控制电路3产生的另一路脉冲经过驱动16，驱动IR光源17发射出参考光，所述参考光为脉冲红外光。所述参考光通过耦合器18经由光纤接头19进入光纤20。
[0150]IR光源12和IR光源17工作在脉冲大电流方式，产生极强的红外光，瞬时功率达到30豪瓦，由于工作在脉冲方式，平均消耗功率却很小，在提高信噪比的同时，也能节约能源。
[0151]为了稳定IR光源12和IR光源17的发光强度和发射光谱，由温度控制电路21和温度控制电路22分别对IR光源12和IR光源17的工作温度进行精确控制，使得其工作温度稳定在5°C以下。如此设计能够保证IR光源12和IR光源17工作状态的稳定，同时有利于延长其使用寿命。
[0152]优选地，所述IR光源12和IR光源17均包括超级辐射发光二极管。
[0153]更优选地，本发明中测量光和参考光发射出的光斑为3毫米的光源，相比于现有技术而言可以分辨更多细节。
[0154]如图8所示的光收发单元工作原理示意图，测量光经由光纤15进行传输，通过光纤接头23进入耦合器24，并到达纸页表面25 ;参考光经由光纤20进行传输，通过光纤接头21进入耦合器26，并到达纸页表面25。优选地，所述测量光为1.94微米的近红外光，所述参考光为1.81微米的近红外光。
[0155]测量光和参考光轮流交替地照射纸页表面25，经过漫射后进入耦合器27，经由光纤接头28进入光纤29进行传输。
[0156]所述光发射装置进一步包括检测单元，所述检测单元包括光电探测器32，以将漫反射后的光信号转换为电信号，
[0157]所述检测单元进一步包括与所述光电探测器32相连接的前置放大器33、滤波器34和主放大器35,以放大所述电信号。
[0158]如图5所示的检测单元信号处理框图，
[0159]纸页反射的红外光经过光纤29到达光纤接头30进入耦合器31耦合后，进入光电探测器32。光电探测器32将接收到的所述测量光信号和所述参考光信号转换成为电信号。
[0160]本发明采用的光电探测器32可以为铟镓砷(InGaAs)探测器。
[0161]由于温度对光电探测器32的性能影响很大，不仅要求工作温度稳定，而且要在低温下工作，才能有效发挥性能。本发明采用了温度控制电路42对其工作温度进行精确控制，使得工作温度在0°C附近，有利于提高光电探测器32的灵敏度、信噪比，降低漏电流。
[0162]光电探测器32产生的信号非常微弱，必须经过高性能宽带前置放大器33进行放大，得到伏量级的电信号。前置放大器33输出信号经过滤波器34滤波后，由主放大器35进一步放大。
[0163]时序控制37控制切换开关36将信号分成两路，分别是测量信号和参考信号，由采样保持38采样信号峰值，变成直流信号，经过V/I电路39转换为电流信号，得到测量信号；另一路经过采样保持40采样信号峰值变成直流信号，经过V/I电路41转换为电流信号，得到参考信号。
[0164]高速脉冲的采样保持要避开脉冲的前后沿，严格控制切换脉冲的时序，才能得到
稳定可靠真实的信号。
[0165]可替代地，所述耦合器24、26和27等耦合器均包括耐高温光学透镜。
[0166]当测量光信号转换为直流电流信号以及参考光信号转换为直流参考电流信号时，检测单元信号处理工作完成，进入数据处理单元工作模块和计算机模块。
[0167]所述纸页水分检测设备进一步包括与所述时序控制电路连接的数据处理单元，所述数据处理单元配置为测量所述测量电流信号和/或所述参考电流信号的强度，从而根据测得的测量电流信号强度和/或参考电流信号强度计算所述纸页的含水量，以得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
[0168]计算所述纸页含水量W包括以下步骤:
[0169]根据所述测量电流信号强度Im和所述参考电流信号强度Ik，计算比值(IM/IK);
[0170]计算(IM/IK)的对数值ln(IM/IK)；
[0171]结合水的吸收强度α，应用公式
[0172]W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/ α
[0173]求出纸页含水量W。
[0174]如图6所示的数据处理单元示意图，
[0175]数据处理单元以单片机为处理中心，由通道切换43、Α/D转换44、单片机系统45、通讯接口 46等组成。
[0176]数据处理单元接收各检测单元的信号，通过通道切换43后进行Α/D转换44，转换产生的16-bit信号存储在单片机系统45存储器中。本系统采用了美国Cygnal公司推出的C8051F060是高度集成的片上系统混合信号单片机，采用与8051兼容的专利内核CIP-51，速度高达25MIPS ;有多达59个数字I/O 口，5个16位通用定时器，6个带有捕捉/比较模块的可编程定时器/计数器阵列；8路10位ADC带可编程放大器和多路选择器，2路IMsps的16位ADC，2路12位DAC，3个电压比较器，片内温度传感器和参考电压源；硬件串行接口 SPI，SMBus/I2C和UART可同时使用，片上CAN2.0B控制器；片上看门狗定时器，电源监视器，2.7?3.6V的低压供电，片内JTAG调试和边界扫描单元等。特别是该系列单片机的存储器组织，与其它系列单片机相比，容量大，灵活多变。单片机中的模/数转换接口由2路16位逐次逼近式ADC、集成采样保持器、一个可编程窗口检测器、一个DMA接口组成。ADCO /ADCl可配置成单端或差分输入方式。模/数转换的工作方式，窗口检测器和DMA接口均可通过特殊功能寄存器由软件控制，模/数转换器及其采样保持电路也可通过特殊功能寄存器单独设置。显然，转换启动方式灵活，软件事件、外部硬件信号和周期性的定时溢出都能用作触发信号，转换结束后，16位的结果锁存在SFR中。
[0177]各检测单元的信号经过通道切换，进入单片机进行Α/D转换，产生16-bit数字信号，保存在单片机存储器中。单片机通过循环扫描方式对各检测单元的信号进行处理，根据转换后的Α/D值，判别检测单元工作是否正常，并产生报警信号。
[0178]通讯接口 46采用了 RS-485网络接口或者以太网接口。和计算机系统48的通讯采用主从式结构，不主动发送数据，只在被上位机寻址时，才作出响应，根据接收到的命令，向上位机传送数据。
[0179]如图7所示的计算机系统所示:计算机系统48通过通讯接口 46与数据处理单元60建立通讯，接收测量数据，并向数据处理单元60发送命令。测量数据经过数字滤波49，实时显示50显示测量水分值，对多通道在同一时刻的测量值进行处理，形成水分的纵向曲线51。参数设定52完成各测量点的标定参数输入。人机接口 53实现操作人员对本系统的各种操作与维护。
[0180]根据每个检测单元在实验室的标定结果，建立各自的定标曲线，并根据不同的测量部位，对测量曲线进行修正，提高测量准确性。同时显示各个测量点当前测量值，生成动态曲线。生成纵向曲线。自动存储测量点的历史检测值，方便查找和故障诊断。实现人机交互，检测单元健康检查，控制以及打印等功能。
[0181]采用485接口和以太网接口。和信号处理中心建立通讯，接收测量数据，发送命令，协调各检测单元工作状态。提供和其它系统数据接口，将测量数据提供给QCS、DCS等系统，控制生产过程。
[0182]在纸页横幅的同一位置，在纸机的纵向分布很多测量点，同时进行检测，形成纵向的水分分布曲线，指导工艺员调整工况。由于造纸是一个大滞后的过程，有数分钟的延迟，对于高速纸机及时调节工况非常重要，通过前段检测头的检测信号，传输到控制系统，及时调整工作状态。
[0183]计算所述纸页含水量W进一步包括系统标定的步骤，所述系统标定包括出产前标定和使用现场标定。出产前标定可以是采用样本标定和用户纸样标定。[0184]样本标定过程是根据用户要求的水分、定量范围，选取水分标样，求取头常数。根据得到的头常数对传感器进行老化考核，检验传感器的灵敏度和精度。在传感器老化期间，用标样反复检查重复性和稳定性。用户纸样标定是在用户提供纸样情况下，根据提供的纸样和水分范围，制作水分标样。用制作的标样进行测试，求取头常数。
[0185]现场标定过程是:
[0186]计算方法可按一元线性方程处理，如下式:
[0187]MOIST=MOIST_STD*SLP+0FF
[0188]MOIST:过程水分测量值
[0189]M0IST_STD:标准水分
[0190]SLP:斜率[0191 ] OFF:偏移量
[0192]理想情况下SLP=1，OFF=O,但实际使用时，由于测试对象和环境的不同，都或多或少地偏离理想值。
[0193]过程水分校准通过斜率和偏移量或两者都进行调整，在进行校准前必须收集到足够的数据证明调整是必需的。决定进行那一种校准，斜率校准、偏移量校准、斜率偏移量校准，必须分析大量测试数据，当没有比较大范围的水分测量数据时，推荐使用斜率校准，否则可进行偏移量校准，某些情况如施胶压榨，需要进行偏移量微调。
[0194]斜率校准
[0195]进行此校准原则是只有有限的一个水分级的测量结果，或者不能确认偏移量调整是必需的时进行。步骤如下:
[0196]根据测试数据，以化验水分值为横坐标，以传感器测量值为纵坐标作图；画过O点的直线，最好地接近所有测量点；选取最接近直线上的一点，得到对应的测量值M0IST_1和过程化验值M0IST_LAB_2
[0197]计算标准水分
[0198]M0IST_STD=(M0IST_1_0FF)/SLP_0LD
[0199]计算新斜率
[0200]SLP_ N E W= (M0IST_LAB_2 — OFF) /M0IST_STD
[0201]输入新的斜率。
[0202]斜率偏移量校准
[0203]此过程必须建立在大范围水分数据的基础上。其步骤如下:
[0204]根据测试数据，以水分化验值为横坐标，过程测量水分值为纵坐标作图；画过直线，最好地满足所有测量点；选取最接近直线上的一点A，得到对应的测量值M0IST_A和化验值M0IST_LAB_A ;在曲线上选取另一点B，得到对应的测量值M0IST_B和化验值M0IST_LAB_B。
[0205]计算两点的标准水分
[0206]M0IST_STD_A=(M0IST_A-0FF_0LD)/SLP_0LD
[0207]M0IST_STD_B=(M0IST_B_0FF_0LD)/SLP_0LD
[0208]计算斜率和偏移量
[0209]计算公式:[0210]MOIST_LAB_A=SLP_NEff*MOIST_STD_A+OFF_NEff
[0211]MOIST_LAB_B=SLP_NEff*MOIST_STD_B+OFF_NEff
[0212]得到:
[0213]SLP_NEff=(MOIST_LAB_A_M0IST_LAB_B)
[0214]/(MOIST_STD_A_MOIST_STD_B)
[0215]OFF_NEff=SLP_NEff*MOIST_STD_A-MOIST_LAB_A
[0216]输入新的斜率和偏移量。
[0217]偏移量校准的方法有:对于一些较干的纸种，水分变化很小，很难评估斜率，而红外传感器检测这种纸的线性很好，斜率接近1，可以直接调节偏移量，使得测量值接近实际值。
[0218]实施例2
[0219]本实施例与实施例1的不同之处仅在于:计算所述纸页水分含量W所需的参考电流信号Ik已通过多次试验确定，是一个常数，不需要在测定测量电流信号Im时重复检测。因此，在本施例中，只包括与测量光发射及检测的相关器件，而不包括参考光发射及检测的相关器件。
[0220]本实施例提供的纸页水分检测设备，包括:
[0221]多个光收发单元1-1，1-2，1-3，......，l_n，每个光收发单元包括:
[0222]光发射装置，配置为向纸页表面发射光信号；以及
[0223]光接收装置，配置为接收所述光发射装置发射到所述纸页表面并被所述纸表面漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号；
[0224]其中所述多个光收发单元1-1，1-2，1-3，……，l_n沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方。
[0225]所述光发射装置包括:
[0226]测量光发射装置，配置为向所述纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号；以及
[0227]其中所述光接收装置配置为接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号，所述接收到的测量光信号将被转换为电信号。
[0228]所述纸页水分检测设备进一步数据处理单元，所述数据处理单元配置为接收所述测量电流信号，以便根据所述测量电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
[0229]计算所述纸页含水量W包括以下步骤:
[0230]根据所述测量电流信号Im和所述参考电流Ικ，计算比值(ΙΜ/ΙΚ);
[0231]计算(ΙΜ/ΙΚ)的对数值1η(ΙΜ/Ικ)；
[0232]结合水的吸收强度α，应用公式
[0233]W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/α
[0234]求出纸页含水量W。
[0235]本实施方式可以进一步简化本发明提供的水分检测设备，降低企业的生产成本。
[0236]相应的，在【具体实施方式】中不含测量光发射、检测的过程。
[0237]本发明与现有技术相比有了实质性的进步，具体体现在如下方面:[0238]首先，采用光纤传光方式。光源发出的红外光经过特种光纤传输，经过耦合器以及光学镜头聚焦到测量点，在纸页表面产生散射，部分散射光通过光学镜头、耦合器聚焦，进入光纤中，在光纤的另一端通过耦合器聚焦到探测器中。这样只有光学元件以及光纤在测量点附近，其它电路可以远离测量点，可以避免电子电路工作在高温高湿环境，可以有效提高电路的抗干扰能力以及系统的稳定性和可靠性。
[0239]其次，采用高增益、低噪声、宽带前置放大。光纤传输的光非常微弱，需要进行高增益放大，为了提高传感器的响应时间，放大器的带宽要高，还要保证足够的信噪比。高增益、宽带下探测器本身的产生的影响要达到信号量级。探测器对温度非常敏感，不仅影响探测器灵敏度，而且影响噪声大小，必须稳定探测器工作状态。解决了增益、带宽、信噪比之间的矛盾，取得理想检测结果。
[0240]还有，实现了多点同时检测。在纸页横幅的同一位置，在纸机的纵向分布很多测量点，同时进行检测，形成纵向的水分分布曲线，指导工艺员调整工况。由于造纸是一个大滞后的过程，有数分钟的延迟，对于高速纸机及时调节工况非常重要，通过前段检测头的检测信号，传输到控制系统，及时调整工作状态。
[0241]再有，本发明提供的装置体积小、安装方便。由于在测量点附近只需要安装少量光学部件，占用空间小，特别适用于烘缸间狭小空间内纸页水分检测。填补国内目前没有这种检测手段的空白。
[0242]另外，本发明中测量斑点小。传统的检测手段检测水分面积大，一般检测点直径在数厘米以上，本系统检测点光斑只有3毫米，可以分辨更多细节。
[0243]最后，本发明能够节约能源。抛开传统的红外卤素光源，采用半导体光源，不仅节约能源、提高光源的可靠性，而且避免用传统的机械调制光源方式，直接采用电路控制就可实现光源的调制，降低结构复杂性，提高了检测响应时间。
[0244]本发明提供的设备所涉及的电子元器件及材料既包括现有技术提供的，也包括未来技术提供的。
[0245]应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
【权利要求】
1.一种纸页水分检测设备，包括: 多个光收发单元(1-1，1-2，1-3，......，l-n)，每个光收发单元包括: 光发射装置，配置为向纸页表面发射光信号；以及 光接收装置，配置为接收所述光发射装置发射到所述纸页表面并被所述纸表面漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号； 其中所述多个光收发单元(1-1，1-2，1-3，……，1-η)沿着纸页的行进方向设置在所述纸页上方。
2.根据权利要求1所述的纸页水分检测设备，其中， 所述光发射装置包括: 测量光发射装置，配置为向所述纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号；以及 参考光发射装置，配置为向所述纸页表面发射不能被水吸收的参考光信号； 其中所述光接收装置配置为接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号和所述参考光信号，所述接收到的测量光信号和参考光信号将被转换为电信号。
3.根据权利要求2所述的纸页水分检测设备，其中，所述光接收装置进一步包括切换开关，所述切换开关配制为将所述电信号分离为测量电流信号和参考电流信号。
4.根据权利要求3所述的纸页水分检测设备，其中，所述纸页水分检测设备进一步数据处理单元，所述数据处理单元配置为接收所述测量电流信号和/或所述参考电流信号，以便根据所述测量电流信号和/或所述参考电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
5.根据权利要求4所述的纸页水分检测设备，其中，计算所述纸页含水量W包括以下步骤: 根据所述测量电流信号Im和所述参考电流Ik，计算比值(IM/IK)； 计算(IM/IK)的对数值ln(IM/IK)； 结合水的吸收强度α，应用公式 W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/ α 求出纸页含水量W。
6.—种检测纸页水分的方法， 利用光发射装置，向纸页表面发射光信号； 利用光接收装置，接收所述发射到纸页表面并被漫反射的光信号，其中，所述接收到的光信号将被转换为电信号； 所述光发射装置和所述光接收装置构成光收发单元，将光收发单元沿着纸页的行进方向设置在纸页上方。
7.根据权利要求6所述的方法，其中， 所述光发射装置包括测量光发射装置和参考光发射装置； 利用测量光发射装置，向纸页表面发射能够被水部分地吸收的测量光信号； 利用参考光发射装置，向所述纸页表面发射不能被水吸收的参考光信号；以及利用光接收装置接收被所述纸页表面漫反射的所述测量光信号和所述参考光信号，所述接收到的测量光信号和参考光信号将被转换为电信号。
8.根据权利要求7所述的方法， 利用所述切换开关将将所述电信号分离为测量电流信号和参考电压信号。
9.根据权利要求8所述的方法， 利用所述数据处理单元接收所述测量电流信号和/或所述参考电流信号，以根据所述测量电流信号和/或所述参考电流信号计算所述纸页的含水量，从而得到所述纸页的纵向水分分布曲线。
10.根据权利要求9所述的方法，按照以下步骤计算所述纸页含水量W: 根据所述测量电流信号Im和所述参考电流信号Ik，计算比值(IM/IK); 计算(IM/IK)的对数值ln(IM/IK)； 结合水的吸收强度α，应用公式 W = 1η(ΙΜ/ΙΕ)/ α 求出纸页含水 量W。
【文档编号】G01N21/47GK103499557SQ201310469546
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】马克·约瑟夫·斯威夫特, 马尔科姆·约翰·斯威夫特, 杜平 申请人:昆明埃斯泰克工业控制系统有限公司