Brevet FR2514137A1 — publié le 19830408

L'invention concerne une méthode pour déterminer le rayon moyen et/ou la longueur moyenne de particules entraînées par un milieu en écoulement en utilisant au moins un ensemble de mesure d'un type en lui-même connu, chaque ensemble compre- nant une source de rayons qui émet des rayons sur le milieu dans une direction faisant avec la direction d'écoulement de ce milieu un angle différent de O , l'intensité des rayons étant pratiquement constante et prédéterminée au moins pendant une opération de mesure, un détecteur de lumière qui indique les rayons émis par la source et passant en ligne droite à travers le milieu et transforme les rayons détectés en un si- gnal électrique qui varie en fonction de l'intensité de rayon- nement, une optique conçue pour limiter la section des rayons passant à travers le milieu, émis par la source et détectés par le détecteur, et une unité de calcul qui forme deux signaux, DC (courant continu) et AC (courant alternatif) selon les re- lations: DC = ln (V DC/VDC) AC = ln (VRACS + 1) ou AC ln (Pli S DC + 1)l c 2 3 V Dc dans lesquelles V' et VDC sont les fractions de tension con- DC D tinue du signal venant du détecteur, respectivement pendant la mesure d'un milieu contenant des particules et pendant la me- sure d'un milieu sans particules, VS est le carré de la va- leur efficace (ari S) véritable de la fraction de tension alter- native du signal venant du détecteur pendant la mesure d'un milieu avec particules et c 2 et c 3 sont des constantes. Des instruments de ce genre sont utilisés comme instru- ments de mesure de la teneur en particules Dans le brevet US 4 110 044, on décrit un instrument de ce genre qui comprend une tête de mesure qui indique la teneur en particules d'un milieu en écoulement Dans le brevet US 4 318 180, on décrit un appareil dans lequel on utilise un instrument comportant trois têtes de mesure du type ci-dessus ayant des résolutions différentes entre elles pour mesurer la distribution de gros- seurs de particules dans un milieu en écoulement Ces instru- ments servent à faire des mesures sur des suspensions de fibres et en particulier sur les suspensions qui servent de matière première pour la fabrication du papier. Normalement, dans une telle suspension de fibres, les fibres ont une relation assez déterminée entre leur épaisseur et leur longueur Les résultats des mesures selon les ensei- gnements du brevet US 4 318 180, effectuées sur les suspen- sions de fibres, sont basés sur cette relation. Toutefois, afin d'obtenir différentes qualités de papier, on prépare parfois d'une certaine façon les fibres des sus- pensions Par exemple, elles peuvent subir des opérations de broyage Par ces opérations de broyage, les fibres sont pres- sées et tordues en bandes et après ce traitement, le rayon des fibres et leur longueur n'ont plus de relation déterminée en- tre eux Il est devenu évident qu'une information spécialement sur le rayon moyen mais aussi sur la longueur moyenne des fi- bres après broyage donne une indication principale sur l'effi- cacité de l'appareil de broyage. Lors d'une étude approfondie visant à déterminer quelles sont les propriétés des fibres qui sont réellement indiquées par les différents signaux de sortie à l'intérieur des ifistru- ments de-mesure de la teneur en fibres décrits dans les bre- vets cités plus haut, on a trouvé que le signal logarithmi- que de tension continue donné dans l'instrument de mesure est en raison inverse du rayon des particules dans une suspension tandis que le signal logarithmique de tension alternative AC a une relation déterminée avec la longueur des particules jus- qu'à une longueur prédéterminée qui dépend de la résolution de l'instrument de mesure de la teneur en fibres Ensuite, il est indépendant de la longueur La valeur des deux signaux est une fonction linéaire de la concentration de particules en suspension. Selon l'invention, pour donner l'indication du rayon moyen des fibres, on divise le signal AC provenant d'un ensemble de mesure ayant une petite section pour les rayons détectés par le détecteur de rayons par le signal DC donné par le même en- semble de mesure ou par un ensemble de mesure ayant la même section ou une autre section pour les rayons détectés par le détecteur, et pour donner l'indication de la-longueur moyenne des fibres, on divise le signal AC provenant d'un ensemble de mesure ayant une grande section pour les rayons détectés par Or 5 I 4 1 37 le détecteur de rayons par le signal AC provenant d'un ensem- ble de mesure ayant une petite section pour les rayons détec- tés par le détecteur. Ainsi, selon l'invention, pour déterminer le rayon moyen des fibres en suspension, on utilise un instrument de mesure de la teneur en fibres ayant une si grande résolution que le signal AC basé sur la tension alternative provenant du dispo- sitif de mesure n'est pas influencé par les variations qui se produisent dans la longueur des particules et donc la division entre le signal AC et le signal DC provenant de l'instrument de mesure de la teneur en fibres donne une indication sur le rayon moyen des particules disposées dans la suspension sur laquelle on a fait une mesure. Afin d'avoir une indication sur la longueur moyenne des particules, on utilise encore un autre instrument de mesure de la teneur en fibres Toutefois, celui-ci a une si petite résolution que la longueur 'des fibres de la suspension est contenue dans l'angle de vision du détecteur optique La ré- solution d'un instrument dépend de la section de la lumière détectée passant à travers le milieu de telle sorte qu'une grande résolution signifie une petite section et qu'une petite résolution signifie une grande section Afin d'avoir la lon- gueur moyenne des fibres, on divise le signal AC venant de l'instrument de mesure de la teneur en fibres qui a une petite résolution par le signal AC venant de l'instrument de mesure de la teneur en fibres qui a une grande résolution. L'invention est décrite plus en détail ci-après à propos des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre un mode d'exécution d'un appareil au moyen duquel on met en oeuvre la méthode selon l'invention et la figure 2 montre des graphiques des signaux AC utili- sée selon l'invention. La figure 1 est une partie d'une figure contenue dans le brevet US 4 318 180 Elle montre deux ensembles ou têtes de mesure de la teneur en fibres; celui qui se trouve en haut sur la figure a une grande résolution et celui du bas une pe- tite résolution Les deux instruments de mesure fonctionnent comme suit Les rayons venant d'une source de rayons 20, 20 ' sont rendus Darallèles par un système de lentilles 21, 21 ' indiqué schématiquement sur la figure 1 sous la forme d'une lentille Un diaphragme 24, 26 fait passer un faisceau des rayons parallèles à travers une cuvette 16 contenant la sus- pension de fibres en écoulement qui comporte les fibres sur lesquelles il s'agit de faire une mesure La description ici faite est basée sur des mesures appliquées à des fibres d'une suspension, mais il faut noter que l'invention est applicable très communément à la mesure de particules dans un milieu en écoulement, que celui-ci soit un liquide ou un gaz De préfé- rence, la cuvette 16 a des surfaces planes là o passent les rayons De l'autre côté de la cuvette est disposé un autre- diaphragme 27, 29 et si nécessaire, également une lentille convergente 33 La dernière unité mentionnée, 27 ou 29, 33 dé- termine l'angle de vision du détecteur de rayons 30, 32 La tête de mesure supérieure de la figure 1 a un si petit angle de vision que pratiquement, la longueur de toutes les fibres contenues dans lè milieu est supérieure à la largeur de base, à l'intérieur de la cuvette, d'un triangle ayant comme angle de sommet l'angle de vision L'ensemble de mesure inférieur de la figure 1 a un si grand angle de vision que la longueur des fibres que l'on peut s'attendre à rencontrer se situe net- tement dans-les limites de ladite largeur de base. Les sorties des détecteurs 30, 32 sont reliées à un cir- cuit de calcul 34 Sur la base du signal venant de chacun des détecteurs, ce circuit effectue le calcul DC = ln(VI DC/VDC) dans lequel V' DC et V Dc sont les fractions de tension continue du signal venant du détecteur respectivement pendant la mesure' d'un milieu contenant des particules en suspension et pendant la mesure d'un milieu sans particules en suspension Ainsi, la valeur VDC a été obtenue lors d'une mesure précédente sur un milieu limpide et a été mémorisée dans une mémoire incluse dans le circuit de calcul 34. En partant du signal venant de chacun des détecteurs 30, 32, le circuit 34 fait aussi le calcul suivant AC = ln MS C 2 ou -514137 2 2 AC = ln 15 C 3 V 2 c qui est le signal logarithmique de tension alternative AC men- tionné plus haut et dans lequel V 2 est le carré de la va- leur efficace véritable du signal de tension alternative ve- nant du détecteur, et cj et c 3 sont des constantes. Sur la figure 2, la sensibilité du signal logarithmique calculé de tension alternative AC est indiquée en fonction de la longueur moyenne des fibres dans la fraction de fibres, pour les deux géométries de tête de mesure, de même que la sensibilité du signal de tension continue calculé DC en fonc- tion du rayon moyen de la fraction de fibres Lors d'une étude de ces signaux, on a trouvé que la relation suivante était valable: DC = conc k/r relation dans laquelle k est une constante qui dépend de la géométrie de la tête de mesure de la teneur en fibres, conc est la concentration de fibres dans le milieu et r est le rayon moyen des fibres. Pour le signal AC, on a trouvé que les relations suivan- tes sont valables Pour la partie oblique linéaire de la cour- be: AC 1 k 1 conc s relation dans laquelle k est une constante, conc est la con- centration de fibres dans le milieu et S est la longueur moyen- ne des fibres. Pour la partie du graphique du signal AC o la courbe est complètement ou pratiquement au même niveau, on a AC 2 k 2 conc c'est-à-dire que sur cette partie de la courbe du signal AC venant du détecteur 30, l'inflexion de la courbe, c'est-à-dire le passage d'une allure oblique à une allure pratiquement au même niveau se situe à un si bas niveau de longueur de fibres que la longueur des fibres n'a aucune influence pratique sur ce signal Alors, étant donné que ce signal dépend seulement de la concentration de fibres, on peut obtenir le rayon moyen des fibres en divisant ce signal par le signal DC venant de l'un des ensembles de mesure, c'est-à-dire r = AC 2/DC et on peut obtenir la longueur moyenne S en divisant le signal AC venant de la tête de mesure de la teneur en fibres qui a une petite résolution Par le signal AC venant de la tête de mesure de la teneur en fibres qui a une grande résolution, c'est-à-dire: s = AC 1/AC 2 Afin d'avoir une indication du rayon moyen des particules dans un milieu en écoulement, on a donc besoin d'une seule tête de mesure de la teneur en fibres ayant une grande résolu- tion Afin d'avoir une indication de la longueur moyenne des particules, il faut deux têtes de mesure de la teneur en fi- bres dont l'une a une petite résolution et l'autre une grande résolution. Il faut noter que les têtes de mesure-de la teneur en fi- bres représentées par la figure 1 ne montrent qu'un exemple de têtes de ce genre et que l'on pourrait apporter différentes modifications au mode d'exécution représenté, spécialement en ce qui concerne l'optique. REVENDICATION Méthode pour déterminer le rayon moyen et/ou la longueur moyenne de particules entraînées par un milieu en écoulement en utilisant au moins un ensemble de mesure d'un type en lui- même connu, chaque ensemble comprenant une source de rayons ( 20, 20 ') qui émet des rayons sur le milieu dans une direction faisant avec la direction d'écoulement de ce milieu un angle différent de 00, l'intensité des rayons étant pratiquement constante et prédéterminée au moins pendant une opération de mesure, un détecteur de lumière ( 31, 32) qui indique les rayons émis par la source et passent en ligne droite à travers le mi- lieu et transforme les rayons détectés en un signal électrique qui varie en fonction de l'intensité de rayonnement, une opti- que ( 24, 27; 26, 29, 33) conçue pour limiter la section des rayons passant à travers le milieu, émis par la source et dé- tectés par le détecteur, et une unité de calcul ( 34) qui forme deux signaux, DC (courant continu) et AC (courant alternatif) selon les relations DC = ln (V DC/V Dc) 2 v 2 '2 AC = ln (VRMS + 1) ou AC = ln (VIIS D C + 1) c 2 c 2 C 2 C 3 V 2 c dans lesquelles V'DC et VDC sont les fractions de tension con- tinue du signal venant du détecteur, respectivement pendant la mesure d'un milieu contenant des particules et pendant la me- sure d'un milieu sans particules, V P est le carré de la va- ils leur efficace (RMS) véritable de la fraction de tension alter- native du signal venant du détecteur pendant la mesure d'un milieu avec particules et c 2 et c 3 sont des constantes, méthode caractérisée par le fait que pour donner l'indication-du rayon moyen des fibres, on divise le signal AC provenant d'un ensem- ble de mesure ( 17, 24, 27, 30) ayant une petite section pour les rayons détectés par le détecteur de rayons par le signal DC donné par le même ensemble de mesure ou par un ensemble de mesure ayant la même section ou une autre section pour les rayons détectés par le détecteur, et que pour donner l'indica- tion de la longueur moyenne des fibres, on divise le signal AC provenant d'un ensemble de mesure ( 19, 26, 29, 33, 32) ayant une grande section pour les rayons détectés par le détecteur de rayons par le signal AC provenant d'un ensemble de mesure ayant une petite section pour les rayons détectés par le dé- tecteur.