纸张灰份在线测量仪

计量学报980109计量学报

ACTA METROLOGICA SINICA

1998年8月 第19卷 第1期 No.1 Vol.19 1998科技期刊

冯冬芹　孙优贤

(浙江大学， 杭州　310027)

摘要　灰份是衡量纸张质量的重要物理性能指标之一，纸张灰份的在线测量，不仅可以提高测量实时性，而且为纸张灰份的最优化控制创造了条件。本文根据低能量X射线穿过纸页时的选择吸收特性，详细讨论了纸张灰份在线测量的原理和方法，并展示了作者研制的我国第一台纸张灰份在线测量仪。现场运行表明，该仪表精度优于±1%，完全符合纸张灰份在线检测和控制的要求，此项研制成果已通过了国家验收鉴定。

关键词：灰份　在线测量　低能量X射线　灰份仪　水份

1　引言

在许多种纸的生产中，都在纸浆配比中施加矿物质填料和颜料，用来提高纸张的不透明度和亮度，改进纸张的适印性能。此外，矿物质原料低廉的价格也有利于填料的添加。然而，纸张中填料含量(灰份)过高，则会导致纸张机械强度和施胶度的损失，严重时甚至会导致纸张品质的恶化。因此，对生产中的纸张填料含量(或灰份)及时加以调节和控制，是当前造纸业迫切需要解决的问题之一。

为此，首先必须对纸机上纸张的灰份含量进行在线测量。当前，我国绝大部分工厂采用燃烧重量分析法估计被测纸样的灰份含量，即首先从纸卷上取样，然后在化验室中把纸样烧成灰，通过反复称重来估计纸样的灰份含量。显然，它是一种破坏性的离线分析方法，并且它的最大缺点是分析周期长(通常进行一次这样的分析需要70～80分钟)，基于这样的分析结果所采取的校正调节总是滞后和粗糙的，在这期间可能已生产出大量不合格的纸品。

纸张灰份的连续在线测量则能在几秒钟内提供灰份含量数据，从而可以采用计算机控制系统来发出及时的校正动作。这样不仅可以生产出合格的纸品，而且还可以最大限度地利用丰富的填料资源，部份代替昂贵的纸浆，以降低纸张成本，获得最大的经济效益。

2　原理

低能量X射线穿过纸页时，其强度按以下规律衰减：

I=I 0e -μB (1)

式中，I

0、I分别为射线穿过纸页前后的强度，μ为纸页的质量吸收系数(m 2/g)，B是纸页的定量(g/m 2)。其中式中，μC 、μF 、μM 分别为纸页中纤维、填料(或灰份)以及水份的质量吸收系数，而a C

、a F 、a M 则分别为它们

在纸张中的含量百分比，且有

其中M是单位面积纸页中的水份重量(g/m 2)。

所以有

联合式(1)和(5)，即得

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