[發明專利]基于可調微波諧振腔技術的紙張含水量檢測方法

在審

• 申請號: 201711411202.5
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108195852A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 云建斌;李顯光;張文清
• 申請（專利權）人: 內蒙古自治區產品質量檢驗研究院
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李成運

本發明提供了基于可調微波諧振腔技術的紙張含水量檢測方法，通過紙張含水量與諧振腔相對頻率偏移的關系，進行紙張含水量的檢測。本發明基于微波諧振腔技術，實現了大量程紙張水分的在線無損測量，利用微波技術對紙張水分進行高精度、快速的測量；本發明設計的諧振腔結構簡單，制作方便，使用的方法便捷，檢測精確度更高、抗干擾能力更強、工作更穩定。

技術領域

本發明屬于檢測領域，特別是涉及到一種基于可調微波諧振腔技術的紙張含水量檢測方法。

背景技術

在造紙行業中穩定紙張含水量是保證紙張質量、減少紙病的基本要求；在印刷行業中，紙張含水量達不到規定的標準會對印刷、覆膜產生巨大的影響，而紙張含水量的準確測量是控制紙張內部水分的基礎。

目前經常用到的檢測方式主要有這幾種：重力測濕法、紅外線吸收法(NIR)、使用電容式測量儀等，但這幾種方法都存在不足：

(1)重力測濕法：由于其操作步驟復雜，測量速度過慢，且對紙張樣本存在一定的破壞性，故不能用于印刷行業的快速在線檢測；

(2)紅外吸收法：在檢測過程當中，紅外輻射容易被物料中其它成分吸收，導致檢測結果出現偏差。另外，紅外線的穿透能力比較差，很難把它應用在質量較重紙張含水量的快速檢測；

(3)使用電容式測量儀：由于電容式測量儀自身結構的限制，在溫度較高時，容易使得測量結果存在較大的誤差，對于一些工作環境溫度高、要求含水量精確的印刷工藝還是不能滿足其要求。

微波具有很強的穿透力，當微波穿過含水物質時，微波自身所攜帶的能量會被水分吸收或消耗掉一部分，而紙張中的干燥成分(主要是植物纖維)對微波能量的影響極其微弱。進而可以通過微波能量衰減程度來表征物質內部水分含量。另外，微波的穿透性極好，能夠穿透高克重紙張，實現含水量的檢測。微波測含水量能夠實現在線檢測，并且具有快速、安全、無接觸、不會破壞紙張等優點。

因此，目前亟需一種方法，能利用微波技術實現紙張含水量的檢測。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種基于可調微波諧振腔技術的紙張含水量檢測方法，利用微波技術對紙張水分進行高精度、快速的測量。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

基于可調微波諧振腔技術的紙張含水量檢測方法，通過紙張含水量與諧振腔相對頻率偏移的關系，進行紙張含水量的檢測。

進一步的，所述紙張含水量與諧振腔諧振頻率相對偏移的關系，確定方法為：

(1)計算不含水樣本-即絕對干燥紙張放入諧振腔的相對偏移；

計算公式為：

其中，腔內沒有物質時的諧振頻率為f_o；

不含水樣本放入腔內時的諧振頻率為f₁，諧振偏移為δf₁；

(2)計算含水樣本放入諧振腔的相對偏移；

計算公式為：

其中，含水樣本放入腔內時的諧振頻率為f₂，諧振偏移為δf₂；

(3)計算含水樣本與不含水樣本的諧振頻率相對偏移；

計算公式為：

其中，含水樣本與不含水樣本的諧振偏移為δf；

(4)通過步驟(1)-(3)采集同一樣品厚度下，不同含水量的樣品的諧振頻率相對偏移，進行線性擬合，得到該樣品厚度下的關系式；

(5)重復步驟(4)，得到各種樣品厚度下的關系式。