本发明一般地涉及用于测量纸产品中的含水量（moisturecontent）的传感器和方法，并且特别地涉及采用氧化钬玻璃（holmiumoxideglass）校准用标准（calibrationstandards）的在线红外湿度传感器。
背景技术：
：：在连续的造纸机上的纸的制造中，纸的幅材（web）从行进的网格造纸织物（meshpapermakingfabric）上的纤维（原料（stock））的水悬浮液（aqueoussuspension）形成并且水通过重力和通过织物抽吸（suction）来排出。然后将幅材转移到压榨部（pressingsection），其中通过压力和真空去除更多水。幅材接下来进入干燥机部，其中蒸汽加热干燥机和热空气完成干燥过程。造纸机基本上是水去除系统。造纸机的典型的成形部包括在诸如台辊（tableroll）、箔（foil）、真空箔（vacuumfoil）和抽吸箱（suctionbox）之类的一系列水去除元件上行进的无尽的行进的造纸织物或网（wire）。原料承载在造纸织物的上表面上，并且当原料在连续的脱水（de-watering）元件上行进时对原料脱水以形成纸的薄片（sheet）。最后，将湿的薄片转移到造纸机的压榨部，其中去除足够的水以形成纸的薄片。许多因素影响去除的水的率，其最终影响生产的纸的质量。连续地测量纸材料的某些性质以便监视完成的产品的质量是公知的。这些在线测量通常包括基重（basisweight）、含水量和薄片卡尺（sheetcaliper），即厚度。以维持产出质量（outputquality）和最小化由于制造过程中的干扰必须被丢弃（reject）的产品的数量为目标，可以将测量用于控制过程变量。在线薄片性质测量通常通过周期性地从边缘到边缘横过薄片材料的扫描传感器来完成。常规的是，在薄片材料离开主干燥机部时或在采用扫描传感器的卷带盘（takeupreel）处，测量薄片材料的含水量。可以使用此类测量来朝向实现期望的参数而调整机器操作。用于测量含水量的一种技术是利用红外（ir）区中水的吸收谱。通常采用用于该目的的监视或计量器装置。此类装置常规地使用固定计量器或安装在扫描头上的计量器，其在自干燥机部的出口处和/或在进入卷带盘时被重复地横跨幅材扫描，如由个体机器要求的那样。计量器通常使用诸如石英卤钨灯（quartztungstenhalogenlamp）之类的宽带红外源和具有由例如干涉型过滤器的窄带过滤器选择的感兴趣的波长的两个检测器。使用的计量器分为两种主要类型中：透射型（transmissivetype），在其中，源和检测器在幅材的相反侧上，并且在扫描计量器中，被跨其同步扫描，以及散射型（scattertype）（通常称为“反射”型），在其中，源和检测器在幅材的一侧上的单个头中，检测器响应于从幅材散射的源辐射的量。虽然最通常的是将ir湿度计量器定位在更加良性的干端（dry-end）的环境中，但是还在造纸机的湿端（wet-end）中采用类似的计量器。湿端湿度计量器通常位于压榨部的末端或干燥机部的开始处。在这些位置中的计量器对于造纸机的压榨和成形部的诊断或对于“建立（settingup）”用于进入干燥机部中的幅材是有用的。为了确保计量器随时间是稳定的和准确的，使用校准样本或标准。标准通常是玻璃包装的纸样本，其最初被维持在环境湿度处。包装的纸样本通常表现出与由在线计量器进行测量的纸产品的特性类似的特性。然而，因为玻璃包装的样本具有固定的含水量，所以其不能被用于检测传感器的灵敏度的改变。仅可以通过偏移来校正传感器读数中的误差。如果未正确地保持，那么包装的样本具有有限的寿命，因为水分可能通过玻璃板之间的密封泄露。技术实现要素：本发明涉及采用氧化钬玻璃标准而不是玻璃包装的纸样本的红外湿度传感器。本发明部分地基于对氧化钬在1.93微米处具有接近于纸中的湿度的强吸收性的强吸收性的认识。玻璃非常稳定并且可以用不同级别的氧化钬来制作以便模拟纸中的不同湿度级别。此外，可以改变标准的厚度并且玻璃可以合并氧化钕镨（didymiumoxide）。在一个方面中，本发明涉及一种纸幅材湿度传感器，其包括：红外辐射源，其被布置成将近红外辐射的波束引导到幅材中；辐射接收机，其被布置成检测从幅材出现的辐射的波束的至少一部分，所述接收机被配置成检测辐射谱的第一和第二单独的波长区中的辐射的量，其中第一区位于水的红外吸收峰周围，并且选择第二区以检测对水不敏感的红外辐射，并且从其生成第一和第二信号；计算机装置，其可操作地耦合到接收机用于基于第一和第二信号来计算幅材中的水的量；以及一个或多个校准用标准，其中每个标准包括氧化钬玻璃，其中每个标准是可调动（maneuverable）到校准位置的以接收来自红外辐射源的红外辐射的波束并且将从标准出现的辐射的波束引导到接收机。在另一个方面中，本发明涉及对测量纸中的湿度的传感器标准化的方法，所述传感器具有其间具有间隙的近红外辐射源和辐射检测器，所述间隙用于将红外辐射沿着辐射路径引导到纸中并且检测从纸出现的辐射的量，检测器被配置成检测辐射谱的第一和第二单独的波长区中的辐射的量，其中第一区位于水的红外吸收峰周围，并且选择第二区以检测对水不敏感的红外辐射，并且从其生成第一和第二信号，以及装置，其可操作地耦合到检测器，用于基于第一和第二信号来计算纸中的水的量，所述方法包括如下的步骤：采用模拟预定湿度级别的标准，其中所述标准包括氧化钬玻璃；将标准定位在辐射路径中；测量从纸出现的第一波长区中的辐射；测量从纸出现的第二波长区中的辐射；以及将检测器和/或传感器标准化。附图说明图1图示了以透射模式操作的在线二通道湿度传感器；图2是氧化钬玻璃的谱连同复印纸的近红外谱；图3图示了以反射模式操作的二通道湿度传感器；以及图4示出了合并了湿度传感器的薄片制作（sheetmaking）系统。具体实施方式图1图示了非接触光传感器2，其包括外壳4和6（每个还称为“扫描器头”或“头”），所述外壳4和6容纳用于测量纸幅材14中的湿度的传感器部件，所述纸幅材14正在机器方向（md）上行进。扫描器2包括位于头6中的辐射或光源8和位于头4中的辐射接收机或检测器10。对准上和下扫描器头4、6。在传感器2的操作中，光源8中的透镜聚焦通过朝向移动的幅材14的孔的入射辐射，并且检测器10中的透镜收集通过幅材透射的辐射。协调上和下扫描器头4、6在横穿md的横向上的移动，使得光被具有通道12和28的检测器10检测到。将由辐射检测器10生成的信号引导到湿度级别输入单元22。湿度级别单元是总体数字处理单元20的部分，所述总体数字处理单元20连同接口单元30和计算机26处理来自扫描器头4的信息以在幅材的实际湿度级别的单元24处提供输入。接口单元30具有可以被用于控制造纸机或薄片材料的实际参数的输出。例如，光源8可以包括石英卤钨灯以用具有被称为参考和测量波长带的电磁谱的至少第一和第二单独的波长区中的波长的辐射来照射材料14。特别地，选择参考波长带,使得其处于纸幅材中的水的强吸收的谱的电磁吸收带或区之外，即其中存在水的相对小的吸收。通常，这是在大约1.8微米处。在谱的参考区中，红外吸收的大部分是因为纸纤维本身并且不是因为幅材中的湿度。选择测量波长带，使得其处于水的电磁吸收带内。通常，这是在大约1.94微米处。在参考和测量波长区处检测的红外辐射的分析产生纸的湿度级别。优选地，可以根据在两个区处的吸收的比来推断湿度级别。如在图1中进一步示出的那样，可以选择性地将被连接到电机16的标准18插入源8和检测器10之间的辐射路径中。可以使标准绕轴旋转（pivot）以便在轴上旋转，所述轴由旋转式螺线管单元通过万向接头（universaljoint）驱动。标准由校准材料制成，其通常被配置为盘，并且其由氧化钬玻璃制成。替代采用机械化设备来自动地操纵标准18，考虑到仅不频繁地需要传感器验证，可以人工地实现过程。氧化钬玻璃是玻璃合成物（glasscomposition），其通常通过将氧化钬（）添加到基于二氧化硅的玻璃合成物并且然后用常规的玻璃熔融和提炼技术处理混合物来制作。可以改变混合物中的氧化钬水平以实现由氧化钬玻璃吸收的期望的级别。此外，可以将在1.93微米处表现出类似吸收特性的氧化钕镨和氧化钬一起添加在混合物中。图2是氧化钬玻璃的谱，其作为产品hy-1是从美国hoya公司（santaclara，ca）商业上可得到的，其在大约1.9微米处表现出吸收峰，其类似于复印级纸的吸收峰。氧化钕镨在1.93微米的附近具有类似的吸收峰。本发明的标准还可以包含包括堆叠在一起的氧化钬玻璃和钕镨玻璃的个别层的校准材料。通常，在已经在工厂组装图1的传感器2之后，首先经由通过传感器湿度测量建立“参考”值来校准传感器2，其中没有样本存在于辐射源8和检测器10之间的间隙中。接下来，通过将具有已知湿度级别的连续的实际纸样本置于间隙中来凭经验校准传感器。生成将计算的纸湿度级别表示为由检测器测量的辐射的函数的校准曲线、查找表和/或数学模型（统称为“校准数据”）并且将所述校准曲线、查找表和/或数学模型存储在计算机存储器中。当在造纸设施处安装传感器2时，其准备好由客户使用。图1的标准18虑及在线重新校准。构造稳定的校准材料以模拟具有已知湿度级别的纸。这可以通过使校准材料的厚度适合于表现出期望的模拟的湿度级别和/或通过在玻璃中合并不同量的氧化钬来实现。实际上，传感器2可以配备有具有不同厚度（或氧化钬玻璃含量）的多个标准18，从而允许通过模拟的湿度级别的范围重新校准。对于本发明，传感器2的检测器10的标准化或重新校准可以基于来自在间隙中有和没有本发明的氧化钬玻璃标准的情况下采用的检测器10的读数。在该协议中，使用被存储在计算机26中的常规算法来分析来自第一和第二波长区两者（和其他波长区，如果期望的话）的检测器读数。该标准化的目标是确保检测器正在生成正确的信号。在间隙中没有标准材料的情况下，可以允许检测器在“参考”值周围漂移。采用参考值与用间隙中的标准测量的信号值的比的改变来重新校准传感器。因此，不一定要操纵传感器来读正确的“参考”值。对于本发明，在另一个重新校准协议中，在需要时，可以类似地重新校准传感器本身以生成适当的传感器校正因子，使得传感器产生校正的计算的湿度或水重量（waterweight）测量。图3描绘了用于测量纸薄片44中的水中的水分的量的反射率型传感器。传感器包括检测器组件32，其包括容纳在温度控制的外壳中的在红外区中的连续波辐射的卤钨（tungsten-halogen）源36和两个红外检测器的检测器组件。以最小化对薄片颤动（flutter）和表面特性的敏感性的角度将宽带红外源能量36引导在薄片44处。漫反射模式是优选的。角度通常从与法线（normal）呈大约10至大约25度变动。检测器组件包括湿度传感器，其包括湿度测量过滤器/检测器42和湿度参考过滤器/检测器40。如清楚的那样，传感器可以被构造成包括附加测量和参考过滤器/检测器以检测可能在纸中的其他红外辐射敏感材料的存在。例如，除了湿度之外，四通道传感器或六通道传感器可以分别测量一个和两个其他成分。通过使波束穿过波束分离器38和适当的过滤器到个体检测器来波长分析从薄片反射的能量。检测器组件进一步包括常规红外能量调制器60，例如，其包括例如提供高级别的红外能量调制的旋转遮光器（rotatinglightchopper）。将检测器（测量和参考两者）中的每个的输出传输到数字处理单元（未示出）用于分析。图3的传感器配备有用于校准的标准46。如示出的那样，校准材料包括两个分层的堆，其中每层包括氧化钬玻璃盘或者其中层中的一个是钕镨玻璃。可以将模拟纸中的不同湿度级别的多个此类堆调动（maneuver）到纸薄片44通常占据的位置中用于重新校准。当在反射型传感器中使用标准46时，标准可以在标准的下后（lowerback）表面上合并诸如镀铝的kapton层之类的反射层。图4图示了在图1中示出的传感器的一个特定实现。特别地，将辐射源和检测器容纳在扫描器系统50的双头扫描器58中，可以采用其来测量纸中的水重量或含水量。上扫描器头54跨移动薄片60的宽度在cd上来回地重复地移动，所述移动薄片60在md上移动，使得可以测量整个薄片的特性。由两个横梁（transversebeam）52、62支撑扫描器58，在所述两个横梁52、62上安装了上扫描头和下扫描头54、56。下扫描器头和上扫描器头56、54的可操作面限定了适应薄片60的测量间隙或窗。下扫描器头56可以包括诸如空气轴承稳定器（air-bearingstabilizer）（未示出）之类的薄片稳定系统以当薄片穿过测量窗时维持薄片在一致的平面上。关于速度和方向同步双扫描器头54、56的移动，使得它们彼此对准。前述内容已经描述了本发明的操作的原理、优选的实施例和模式。然而，不应将本发明解释为限制于讨论的特定实施例。代之以，应将以上描述的实施例视为说明性的而不是限制性的，并且应理解，在不脱离如由以下权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以由本领域技术工作者在那些实施例中做出变型。当前第1页12当前第1页12