[发明专利]基于可调微波谐振腔技术的纸张含水量检测方法

说明书

本发明提供了基于可调微波谐振腔技术的纸张含水量检测方法，通过纸张含水量与谐振腔相对频率偏移的关系，进行纸张含水量的检测。本发明基于微波谐振腔技术，实现了大量程纸张水分的在线无损测量，利用微波技术对纸张水分进行高精度、快速的测量；本发明设计的谐振腔结构简单，制作方便，使用的方法便捷，检测精确度更高、抗干扰能力更强、工作更稳定。

技术领域

本发明属于检测领域，特别是涉及到一种基于可调微波谐振腔技术的纸张含水量检测方法。

背景技术

在造纸行业中稳定纸张含水量是保证纸张质量、减少纸病的基本要求；在印刷行业中，纸张含水量达不到规定的标准会对印刷、覆膜产生巨大的影响，而纸张含水量的准确测量是控制纸张内部水分的基础。

目前经常用到的检测方式主要有这几种：重力测湿法、红外线吸收法(NIR)、使用电容式测量仪等，但这几种方法都存在不足：

(1)重力测湿法：由于其操作步骤复杂，测量速度过慢，且对纸张样本存在一定的破坏性，故不能用于印刷行业的快速在线检测；

(2)红外吸收法：在检测过程当中，红外辐射容易被物料中其它成分吸收，导致检测结果出现偏差。另外，红外线的穿透能力比较差，很难把它应用在质量较重纸张含水量的快速检测；

(3)使用电容式测量仪：由于电容式测量仪自身结构的限制，在温度较高时，容易使得测量结果存在较大的误差，对于一些工作环境温度高、要求含水量精确的印刷工艺还是不能满足其要求。

微波具有很强的穿透力，当微波穿过含水物质时，微波自身所携带的能量会被水分吸收或消耗掉一部分，而纸张中的干燥成分(主要是植物纤维)对微波能量的影响极其微弱。进而可以通过微波能量衰减程度来表征物质内部水分含量。另外，微波的穿透性极好，能够穿透高克重纸张，实现含水量的检测。微波测含水量能够实现在线检测，并且具有快速、安全、无接触、不会破坏纸张等优点。

因此，目前亟需一种方法，能利用微波技术实现纸张含水量的检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于可调微波谐振腔技术的纸张含水量检测方法，利用微波技术对纸张水分进行高精度、快速的测量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于可调微波谐振腔技术的纸张含水量检测方法，通过纸张含水量与谐振腔相对频率偏移的关系，进行纸张含水量的检测。

进一步的，所述纸张含水量与谐振腔谐振频率相对偏移的关系，确定方法为：

(1)计算不含水样本-即绝对干燥纸张放入谐振腔的相对偏移；

计算公式为：

其中，腔内没有物质时的谐振频率为f_o；

不含水样本放入腔内时的谐振频率为f₁，谐振偏移为δf₁；

(2)计算含水样本放入谐振腔的相对偏移；

计算公式为：

其中，含水样本放入腔内时的谐振频率为f₂，谐振偏移为δf₂；

(3)计算含水样本与不含水样本的谐振频率相对偏移；

计算公式为：

其中，含水样本与不含水样本的谐振偏移为δf；

(4)通过步骤(1)-(3)采集同一样品厚度下，不同含水量的样品的谐振频率相对偏移，进行线性拟合，得到该样品厚度下的关系式；

(5)重复步骤(4)，得到各种样品厚度下的关系式。