专利名称：用于过程控制环路的环带或织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于过程控制环路的环带或织物。环带或织物的至少一部分有传感器，当受到能量激发时传感器发出电磁辐射。环带用于生产湿法产品如纸、纸板和卫生纸和擦手巾产品、生产湿法纸浆和干法纸浆、在有关造纸如使用废渣滤器和化学洗涤剂的造纸过程、在由空气干燥法生产卫生纸和擦手纸产品、在用水力缠绕(湿法)、熔喷、纺粘和气流针刺法生产瓦楞箱纸板和非织造布中的工业过程带。为本申请的目的，所有使用工业过程带的上述产品简称为“产品”。这些工业过程带包括但不限于非织造毡、传送带、压延带、涂布带、预压带、压鞋带、轧纹和输送产品以及用于生产非织造布、过滤布和过滤织物。“工业过程带”也包括但不限于用于经造纸的所有阶段的输送纸浆的所有其它造纸机织物(成形、压榨和干燥机织物)。
尽管工业过程带有许多形式，但是一般其特征是由经纱和纬纱花样形成，这些纱在机器方向和横跨机器方向延伸。在另一种中，带由螺旋缠绕的纤维或纱线连在一起，或在另一种中，带本身由螺旋缠绕的织物带制造。某些工业带可以是单层带，或是多层带。某些带具有由针刺法层压在一起，或由滚边线结合在一起的一或多层带，如压辊的网套，具有用针刺或水力缠绕法连接的非织造纤维。这些带的任何一种可以涂布或浸以树脂，赋以带某种性质，或改进现有的性质。用在造纸机上的带只是一种工业过程带。这些带用于造纸机的成形、压辊、干燥和整理等工段。
在工业过程带的应用中，机器操作者希望得到有关带的操作条件和/或在带上传送的产品的信息。例如，应在带上放一精确的校正线，因为这校正线用来测定带的歪扭。在带运行在机器上时横跨机器方向的纤维丝可能歪扭，换言之可能弯曲。歪扭的特征是在横跨机器方向的纤维丝的弯曲。歪扭可以相对于带的运行方向前进或后退。例如，对于从纸产品除去水分的带来说，歪扭影响带的渗透性，带边缘的渗透性不同于中央部分的渗透性。在生产湿法产品如纸产品时是很重要的，因此，带的歪扭对机器操作者是很重要的。歪扭形状的变化可向操作者表明存在问题。另外，歪扭可以是非对称的，带的一边在另一边之前。这可能是有支持辊的带相对于其它有支持带的辊脱离了平行排列的信号。这会使带不稳定，或导引带出现问题，如果带进入机架就会使带损坏，引起带的损耗和需要宝贵的停机时间以安装新带。而且，由于机器的高速使问题复杂化。当机器速度大700英尺/分钟，实际上不能看到歪扭的形状，如果不是不可能，至少也难以用肉眼精确评价校正线。
还希望有方法测定和检测带的传送速度。通过测定和检测带的速度，机器操作者可以精确地测定和设置拉伸。拉伸是相邻的或相继的带速度之间的差别或带和另一转动部件速度之间的差别。在造纸过程中，带速向机器的干端增加，在这里，纸张传送涉及在相邻带之间开口拉伸。由于相邻带之间的速度不同，当由一工段到另一工段时，纸张拉伸，拉力与拉伸有关。
最近，机器的操作者依靠计算机帮助设置拉伸。信息取自造纸机的每一工段内的机器的传动部件。据说，如果信息取自带而不是取自传动部件，用于设置拉伸的信息的准确和可靠性会有改进。
滑动量是带与使带移动的转动部件之间的速度差。滑动量可为与带运行有关问题的指标。众所周知，带和转动部件之间的滑动量对取自传动部件速度的信息的精确性有负面影响，所以，传动速度并不总是带速度的可靠量度。另外，检查相对于支承辊、压辊和/或干燥机罐的转动速度的带速提供了滑动量的评试。过多的滑动量可能是由于不适当的带拉力或由于转动部件轴承即将发生故障。另外，由计算机给出的传动辊速度的示数由于校准错误或一些其它误差可能是不精确的。滑动量会导致灾难性故障，例如带由机器脱落。由于带的磨损，滑动可能缩短带的寿命。总之，由于机器停机和换带，可以造成经济损失问题。
也希望检测正在制造的湿法或干法产品的宽度。例如，在如造纸等湿法产品中，在纸张经过造纸机的这一工段时，所生成的纸张在横跨机器方向会收缩。
还希望有方法能检测在带上形成的湿法或干法产品中的破裂。一种现有的方法是感知湿法产品和运输带之间反射光的强度差别。这种方法的问题是，整个带的着色需要附加费用，对带的颜色限制，以及由于带着色引起的带的处置问题。
还需要导引带系统。这种系统能测定带在运行中在横跨机器方向是否移动或波动。如果在横跨机器方向以高速运行的带移动其位置，将发生偏差，以及在高速下，带可能从正常路径脱轨到机架上，引起带和昂贵的停机时间损失以及对人员的安全威胁。导引带和防止这种情况的现有方法是利用位于带边缘的叶片，以便向移动的导引辊发送信号以导引带。但是，叶片与带的物理接触会引起带的磨损或边缘的剥落。
现有技术表明，曾经向带上或带内提供某种物体以便向机器操作者提供信息。美国专利5,403,447公开了在造纸机的压紧工段提供一种系统用于检测和控制压辊带的运行。在这一系统中，检测装置检测毡上的准直条。
检测器包括振荡检测器，可以检测压辊或有关的元件的振荡。当使用光学检测器时，能够测定鉴定条的方向和种类，从而能发现每毡的运行方向和拉力状况。没有任何信息关于何种材料可以用来制造鉴定条。
美国专利5,413,680公开了用在造纸机的毡的检测微生物结垢的方法。将怀疑含微生物沉积的毡同碘硝基四唑鎓接触，然后检查预定的颜色的变化，以证实毡上细菌的存在。在毡同碘硝基四唑鎓接触后三十分钟内每克干毡至少100万细菌群落生成单位存在下毡现红色。
美国专利5,614,063公开了用于造纸机的诱导边缘检测系统。该系统由在边缘掺有金属粒子的连续带以及连接于导引装置并与掺杂边缘相邻的诱导传感器组成。诱导传感器将信号送与导引装置指出连续带的位置。根据有感的传感器信号，导引装置在机器内相对于带的运行方向横向移动连续带。
沿边缘生成掺杂的边缘包括许多的金属或沉积的金属粒子。在美国专利5,614,063的另一方面是能够测定在负荷条件下连续带的“拉伸”量。
国际专利WO97/27360公开了包括聚合物基体的工业辊护面，该聚合物基体包括至少一种热致变色材料。该热致变色材料理想可提供一般由热引起的可逆的颜色变化，使生色化合物熔化，同电子接受材料接触。这可用来提供织物操作温度的信息。
已知某些组合物在受到外来激光源的能量激发时可发出激光。美国专利5,448,582公开了一种光学增益介质，这是一种多相系统，其中第一相是电磁辐射发射和放大相；第二相是电磁辐射散射相；第三相是透明基体相。例如，发射相可由染料分子组成，散射相可由Al2O3或TiO2粒子组成，基体相可由溶剂如甲醇组成。包括增益介质的物体最小的尺寸可以低于散射相的散射长度。
在美国专利5,448,582的一个特殊的具体实施方案中，在含染料如若丹明和高指数反差纳米粒子如TiO2或Al2O3的激光激发的甲醇溶液产生激光似的活性。这一系统还公开在美国专利5,434,878中。这种增益介质显示许多的有效激光源的许多性质，并具有近乎无临界的输入/输出性能。激光的活性常包括一种情况，其中一定的激发引起发射的输出线宽变窄。
如在美国专利5,448,582所提出的，在含胶体TiO2或Al2O3纳米粒子的强散射光学泵送的染料-甲醇溶液可达到近乎无临界激光行为。由光学泵送的高增益的胶体介质的发射表明显示出在临界泵脉冲能量上其线性输入-输出特性的斜度变化。斜度变化伴随着输出谱线宽大幅度变窄，在某些染料的高泵能量出现双色光谱。发现在532纳米用80皮秒脉冲激发胶体介质产生一种发射，比一光学检测系统的300皮秒时间分辨率要短，从而持续呈现似激光的行为，而且不仅是荧光行为。
在该领域显示上述系统的性质的纤维单丝或纱是众所周知的。这些纤维或单丝包括含聚合物母体中的激光染料和散射粒子。(Textile Rental，1997年3月，36-40页)。适宜的散射粒子和聚合物母体各为氧化钛和尼龙6。这些纤维包括在亚麻中时，可以编码、探索和防止亚麻损失。此多相系统已加入涂层或油漆中，使其可以涂布具有激光的性质的涂层。
本发明的一个目的是提供用于过程控制环路的环带或织物。
本发明的一个目的是提供用于精确鉴定带的校正线的工具。
本发明的一个目的是提供用于精确评价带歪扭的工具。
本发明的一个目的是提供测定运行带的速度的精确工具。
本发明的一个目的是提供检测带的滑动度的工具。
本发明的一个目的是提供测定在操作如造纸中产品如纸产品的收缩度的精确工具。
本发明的还有一个目的是提供带的无接触的导引系统。
本发明的还有一个目的是提供测定在带上生成的产品是否有破裂的工具。
本发明的其它目的将从下面的叙述中看出。
本发明涉及用于过程控制环路的环带或织物，此过程控制环路可用于上面提到的产品的生产。带上装有在受能源激发后发射电磁辐射的工具。即此带上装有传感器，当受到能源激发，如受到指向带的外部能源激发时，发射电磁辐射。传感器包括分散于基体内的发射电磁辐射的化合物。荧光、磷光和激光染料适于用作该传感器的发射电磁辐射的化合物。其它材料，如镧系和荧光半导体材料适用作发射电磁辐射的化合物，并可以分散于基体内。激光染料一般具有高量子效率和可在普通激发波长激发。将这些化合物加到基体材料如热塑性塑料或热固性聚合物内。传感器可取纤细状材料、涂层或薄膜形式，加到带上或带内。
这里所用的“纤细状材料”是指纤维材料如单丝、复丝、双成分纤维、短纤维以及该领域已知的其它纱型。纤细状的传感器可以用如编织、针刺、水力缠绕等方法加到带中。
在操作中，由能源发射出的能量指向带。受能量激发后，传感器发射电磁辐射，此电磁辐射由位于附近的检测器检测。根据由传感器的电磁辐射发出的强度和峰值波长，机器操作者可以得到关于带的操作和运行情况等的有用信息，如带的速度、带的排列、带磨损程度、带的温度、pH和纸张情况。
例如，操作者可以确定和检测校正线，即带的歪扭的形状和/或带的速度。另外，如果在带上正在制造的是湿法产品，操作者可以确定和检测在制造时产品是否改变了尺寸、磨损，而成为损坏的或破裂的。
在具体带上传感器的数目、位置和排列决定于由电磁辐射发射测定的信息的种类。换言之，要测定的信息的种类决定了传感器的位置以及传感器相对于带运行的机器的方向性。关于方向性，传感器可位于机器方向、横跨机器方向或在带上或带内的所选的方向或方式，这决定于要测信息。传感器可位于带上的几个位置，这样可以收集不同种类的信息。
尽管本发明讨论与工业过程带有关，但是，应该理解，可以用于所有的运输带。在此讨论的测定工业过程带的速度的技术可以应用于其它种类的使用的运输带。
图1叙述本发明的带的具体实施方案。
图2叙述本发明的设备。
图3叙述本发明带的第二个具体实施方案。
图4叙述带的第三个具体实施方案。
图5叙述有边缘涂层的带。
本发明已鉴定出发射电磁辐射化合物，这些化合物在由能源的能量激发后，显示出可测量的和可检测的反应。由于这一特征，这些化合物可以用于传感器中，在此传感器中受到能源激发时这些化合物会发射出电磁辐射。当放置在带上时，传感器可以提供关于带、带上形成的产品以及在运行时带遇到的情况的信息。正如下面解释的，要测定的过程控制环路中的信息种类决定了加到织物中的传感器的数目和在织物上的相对位置。可作为实例的要测定的信息种类是关于织物位置和其尺寸(位置、磨损和速度)和织物的操作环境(pH和温度)。另外，要测定的信息的种类影响了是选择提供产生的信号持续衡定的稳定信号的传感器，还是选择提供的信号因环境而有变化的传感器。前者适于提供关于织品位置和其尺寸，例如织物排列和织物速度的信息。后者适于提供关于织物操作环境，例如pH和温度等参数的信息。
适用于优选的具体实施方案的传感器中的化合物的实例包括染料，如若丹明、次亚甲基(pyromethene)、荧光生、磺基若丹明、苯并噁嗪酮(phenoxazone)、奇通红和曙红Y醇以及镧系化合物和荧光半导体材料。
这些传感器可以看作一种包括多相系统的增益介质，其中第一相是电磁辐射发射相；第二相是电磁辐射散射相；第三相是透明基体相。例如，发射相可由染料分子组成，散射相可由高反差粒子组成，基体相可由聚合物组成，如聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚醚酮、聚酮、氟聚合物、聚亚苯基硫或丙烯酸类。增益介质可以呈涂层、薄膜或纤细状材料形式。具体讲，纤细状传感器可以由传统的溶液或熔融挤压法生成，在此方法中，染料、散射粒子和聚合物一起挤压成纤细材料。但是，对某些聚合物来说，含TiO2的聚酰胺、聚酯和丙烯酸类纤维可从市场购得，第一相可通过染色加到这些材料中。
一种适用于本发明的荧光染料是激光染料。激光染料在美国专利5,448,582和美国专利5,434,878都讨论过，这两篇专利用作参考。在这些参考文献中的激光工具显示出高于临界值的输入泵能的输出发射。
在传感器中加入散射成分可以改变传感器信号。适宜的散射材料包括二氧化钛和氧化铝，如美国专利5,448,582所提供的。这说明，加入散射材料引起传感器信号的带宽变窄和使信号强度增加。这些改进示于美国专利5,448,582。
用于本发明传感器的基体材料可以是任何的适于制造纤细材料、薄膜和涂层的任何热塑性或热固性材料。纤维丝、薄膜和涂层可以任何对熟练的技术人员都知道的过程和方法制造。
为确保在传感器中电磁辐射发射化合物、基体和如果利用还有分散材料的均匀分布，可通过已知方法将该化合物和散射材料分散于基体材料内，例如通过熔融加工、将传感器溶于基体材料中以及纺织物染色法。为确保以所选浓度将材料均匀分布，要求在基体内分散以避免浓缩猝熄效应。
发射电磁辐射的化合物和散射材料可以加入到能形成纤维丝或薄膜的聚合物树脂中。在挤压前，该化合物和散射介质可以混合成浓缩母料用于在挤压前同适当量的原料树脂进行干混。电磁辐射发射化合物作为浓母料混入含适当浓度散射介质的树脂中。电磁辐射发射化合物和散射介质可以以最后的浓度混合，在挤压前不需要进一步稀释。在挤压前可以以不需要进一步稀释的量将发射电磁辐射的化合物混入含适当浓度散射介质的树脂中。在挤压前电磁辐射发射化合物和散射介质可以同原树脂干混。在挤压前电磁辐射发射化合物可同含适当量的散射介质的树脂干混。
无论制成的树脂是稀释的母料或是干混物，都可以用已知的方法挤压成纤维。纤维可以是或圆形或异形截面的单丝，或圆形或异形截面复丝。
工业过程带操作在严酷条件下。因此可以通过包胶改进传感器的耐久性。例如，在电磁辐射发射化合物包括在纤细材料内时，可将纤细材料包胶在涂层或薄膜中，以改进传感器的耐久性。
用于本发明的传感器发射电磁辐射的频率取决于电磁辐射发射化合物的性质。峰值发射波长取决于所选用的控制传感器输出的电磁辐射发射化合物。不同峰值发射波长的传感器可以用于单一的运输带上，这种运输带可用于要测定不只一种信息的情况。选择电磁辐射发射化合物是控制传感器输出的一种方法。
为了接受多种信息，如与带的运行有关的多种参数(例如带速)，或操作环境条件(例如温度)，在带上可以安装多种传感器或传感器器组。这些传感器可以相互区别于当能源能量激发时发射的信号强度，或相互区别于信号的波长，或既区别于波长也区别于强度。例如，具有所选的发射强度和/或波长的第一个传感器，或每个都有所选的发射强度和/或波长的第一组传感器，可以位于带上提供第一种过程参数，如带速。具有所选的发射强度和/或波长的第二个传感器，或每个都有所选的发射强度和/或波长的第二组传感器可位于带上以提供第二种过程参数，如带的温度。这样，通过预选传感器信号输出的强度和波长，能够得到能提供对过程控制环路有用的多种信息的带。
如果一组传感器提供关于具体的过程参数，则该组的传感器可以有与该组其它传感器相同的发射强度、发射波长、或两者都相同。同样，如果一组传感器提供关于具体的过程参数，则该组的传感器可以有与该组其它传感器不同的发射强度、发射波长、或两者都不同。但是，该组的每一传感器具有相同的发射强度和/或带宽是有利的，以便减少过程控制环路所需传感器的总数，或有利于传感器提供的信息的处理。
图1叙述的工业过程带10包括有在机器方向和横跨机器方向延伸的纤维丝12。图1所示的带是编织带，但如在此叙述的其它带一样，此带也可以是其它结构，如非织造布，螺旋缠绕纤维或织物或熟悉该领域人员已知的结构形式。此带具有跨机器方向延伸的传感器20。如果传感器20是纤维丝或纤维，则在编织时可以在横跨机器方向加入带10中。
在图1叙述的具体实施例为带提供了精确和可靠的校正线。如前面指出的，机器操作者使用校正线是为了评价带的歪扭，后者会影响渗透性。校正线是由在至少一个CD带上涂上一可见的染料。此CD带可达12英寸宽(即在机器方向)，所以当带运行时操作者可以看到。在速度接近7000英尺/分钟下，校正线在20米长的带每分钟可通过100次以上。在这样的条件下观察校正线如果不是不可能的，也是很难的。造纸机一般同时操作多达12个带，加重了这种困难。不可能同时看到所有的带。带的传感器20是校正线，因此能被第一个光源90所激活，光源90发射第一个波长λ1的能量。第一个光源90可以是任何的能源，可使本发明的传感器进行电磁辐射的发射。能源包括包括激光、闪光灯和高强度连续光源。
事实上，校正线是由带10的传感器20发射的能量，发射能量的波长λ2。参见图2。由传感器20发射的能量可由全谱检测器94或装有滤波片的检测器或其它只能通过波长λ2的工具接收。检测器的输出连接于控制装置96，后者能产生相应于波长λ2的输出信号。控制装置96控制着机器控制器98。在近来的实践下，校正线不能以高机器速度看到。本发明提供了用于测定带歪扭精确量的工具，可以用来测定带如何在机器上运行。
而且，此具体实施方案能提供在特殊的运行拉力下的带长信息。即如果知道机器的驱动速度和带的速度，在过程中某点通过的单支纱或纤维丝的时间的测定可以用来测定通过之间的时间。通过之间的时间可以用于计算在特殊运行条件下的带长度。
图3叙述图1所示的带，其中第二个传感器30在横跨机器方向延伸，第二个传感器距离第一个传感器预定的长度，可以或不可以以和第一个传感器相同的波长或强度发射能量。如果在带在拉力下同时测定了第一个传感器和第二个传感器之间的距离，则可以用图2的设备通过测定第一个传感器和第二个传感器发射之间的时间差测定带速。而且，一旦测定了带速，则可以同机器的驱动元件的速度比较以测定带是否发生滑动。
通过使用两或多个传感器，可以沿造纸机给定工段的某些点测定时间差，提供带是在加速还是减速的信息。而且，拉伸或相邻带的速度比可以由机器的相邻带或机器相邻工段的速度精确地测定。
显然，上述的测定带速和加速或减速的方法适用于各种的运输带。因此，本申请的方法可用于工业过程带范围以外。
图4表明在机器方向延伸并运行在整个带长的位于其表面的传感器40的造纸机织物10。在机器延伸方向放置一或多个传感器(即传感器40和50)，当这些传感器位于带边缘或接近带边缘时，可以提供纸张收缩的信息。或者，传感器可以作为涂层60置于织物上。在图5，涂层60已涂于织物10的边缘。当纸张收缩时，在带的边缘的或接近边缘的传感器不再被纸张覆盖。由传感器发射的能量强度在收缩后大于收缩前。如果纸张是透明的，传感器不发射出象激光的能量直到由于纸张收缩而显露。这样，如果带边缘到传感器的距离是已知的，则通过检测位于接近带边缘的传感器的发射可以测定纸张收缩。这也可以测定纸张边缘和带边缘之间的距离。纸张收缩既是拉伸(施加的拉力)的函数，也是除去水程度的函数。对大多数造纸机和品级来说，纸张收缩应最小，可使销售量达到最大。如果纸张的收缩主要在边缘，这些重质边缘需要切掉并重新制浆。这样，生产这些碎料的能量和时间就浪费了。
带的整个长度和宽度的延伸在机器方向和横跨机器方向的传感器或一排传感器可以提供关于所测纸张是否已损坏或破裂的必要的信息。当纸张是连续和不破裂时，能量将不会通过纸张，或纸张以较低的强度通过。发射或高强度发射之处可以证明是破裂处。这样可以测定破裂的位置。
纸张的孔和裂缝是造纸机的故障的信号，如在一造纸带的填充区。如果未检测出来，这些孔或裂缝由于产品报废将会引起在转变操作中大量纸产品的损失。在某些印刷操作中，这能引起整个生产操作的损失。孔/裂缝还能导致在转变或印刷中整个纸张破裂，使效率进一步损失。
造纸机的破裂，特别是在高速下，可能是极麻烦的事。破裂本身导致优质产品的损失。找到故障的原因是一困难的任务。知道机器的那一部分或在那一带出现破裂可以减少停机时间和减少产品损失。
将传感器置于带的机器方向可以构成带的无接触导引系统。如果带在机器上正当地运行，带的机器方向上的传感器应平行于带的方向。但是，如果带在横跨机器方向移动，则传感器不平行于机器方向。这样，通过用能量激发传感器使传感器产生一信号，机器操作者可以检测机器方向传感器的排列以确保仍然平行于机器方向。如果操作者测定信号不再相当于机器的轴，他或她可在条件恶化前重排带。在高速下，对问题的控制和反应实际上必须是自动的，否则，带会损耗和损失。
应该理解，上述的内容代表许多方法的某些方法，其中，传感器可以用作带的一部分以得到关于带的操作条件和/或在带上运输的产品的信息。同样，下面的实施例仅打算举例说明制造用于本申请的传感器的可能的方法。这些实施例的公开不意味着任何的限制本发明的范围。
实施例1由在BASE ULTRAMID B 3聚酰胺6基树脂中0.36克/磅若丹明B Base和4.35克/磅二氧化钛组成的预混合的颗粒树脂制成250微米直径的单丝。使用此领域中的标准方法生产单丝。单丝的抗张强度、模量和伸长率如果不等于也是相似与由相同方法制造的不加染料或散射介质的单丝的性质。当用Nd-YAG激光激发时，单丝在587纳米显示窄带宽发射峰。
实施例2由在BASE ULTRAMID B 3聚酰胺6基树脂中0.55克/磅若丹明640高氯酸盐和1.6克/磅二氧化钛组成的预混合的颗粒树脂制成300微米直径的单丝。使用实施例1的标准方法生产单丝。当用Nd-YAG激光激发时，单丝在620纳米显示窄带宽发射峰。
实施例3由在BASE ULTRAMID B 3聚酰胺6基树脂中0.5克/磅若丹明590高氯酸盐和3.2克/磅二氧化钛组成的预混合的颗粒树脂制成150微米直径的单丝。使用实施例1的标准方法生产单丝。当用Nd-YAG激光激发时，单丝在558纳米显示窄带宽发射峰。
实施例4由在DuPont CRYSTAR 1995 PET聚酯基树脂中0.40克/磅次亚甲基580组成的预混合的颗粒树脂制成250微米直径的单丝。此PET树脂含0.5％二氧化钛作为去光剂。使用实施例1的标准方法生产单丝。当用Nd-YAG激光激发时，单丝在555纳米显示窄带宽发射峰。
实施例5由在DuPont CRYSTAR 1995 PET聚酯基树脂中含0.40克/磅次亚甲基597组成的预混合的颗粒树脂制成250微米直径的单丝。此PET树脂含0.5％二氧化钛作为去光剂。使用实施例1的标准方法生产单丝。当用Nd-YAG激光激发时，单丝在570纳米显示窄带宽发射峰。
实施例6实施例1、2和3的纤维平行地各固定在转动的圆筒上。由Nd-YAG激光、光谱仪和计算机组成的系统在圆筒转动时能够检测和分辨三种纤维的发射。将激光束指向转动的圆筒。用激光束照射的纤维以对纤维内存在的染料特有的波长发射能量。计算机软件会比较检测到的发射和各纤维的预定值。这样，计算机可分辨出纤维，得到关于有关检测设备圆筒的几何位置。
实施例7在由相似尺寸和材料的单丝编织的工业织物内平行编织了实施例4和5的纤维。将此织物固定于圆筒。由Nd-YAG激光、光谱仪和计算机组成的系统在织物转动时能够检测和分辨三种纤维的发射。将激光束指向转动的圆筒。用激光束照射的纤维以对纤维内存在的染料特有的波长发射能量。计算机软件会比较所检测到的发射和各纤维的预定值。这样，计算机可分辨出纤维，得到关于有关检测设备圆筒的织物几何位置。
实施例8将实施例4和5的两种纤维置于加热室中用室的温度检测荧光信号。随温度的升高发现两种纤维的发射峰值波长移向长波长。在温度范围25-100℃观察到峰值波长近6纳米的线性移动。这种移动在单丝冷却后是可逆的，并在重新加热后是可重现的。
权利要求
1.一种用于过程控制环路的环带或织物，由带和至少一种传感器材料构成，其中传感器位于带或织物上或带或织物内的预选的位置，当用能源激发时，传感器发射出电磁辐射。
2.权利要求1的环带或织物，其中带是由纤细材料构成。
3.权利要求1的环带或织物，其中基体材料是涂层。
4.权利要求1的环带或织物，其中基体材料是薄膜。
5.权利要求1的环带或织物，其中基体材料是选自单丝、复丝纤维、双成分纤维和短纤维中的纤细材料。
6.权利要求1的环带或织物，其中传感器包括选自若丹明、次亚甲基、荧光生、磺基若丹明、苯并噁嗪酮、奇通红和曙红Y醇以及镧系化合物和荧光半导体材料的电磁辐射发射化合物。
7.权利要求1的环带或织物，其中传感器还包括一种散射材料选自二氧化钛、氧化铝和聚二氟乙烯。
8.权利要求6的环带或织物，其中传感器还包括一种散射材料选自二氧化钛、氧化铝和聚二氟乙烯。
9.权利要求8的环带或织物，其中传感器作为涂层置于带或织物之上或之内。
10.权利要求8的环带或织物，其中传感器作为薄膜置于带或织物之上或之内。
11.权利要求8的环带或织物，其中传感器作为选自在带或织物上或内的单丝、复丝纤维、双成分纤维和短纤维等纤细材料置于带或织物内。
12.权利要求1的环带或织物，其中带是工业过程带。
13.权利要求1的环带或织物还包括至少包括在基体材料内的第一个传感器，包括在基体材料内的第二个传感器，其中第一和第二个传感器位于带或织物的预选的位置上，其中第一和第二个传感器受能源发射的能量激发时发射电磁辐射，其中第一个传感器的电磁辐射的发射在峰值发射波长、强度或两者都不同于第二个传感器的电磁辐射的发射。
14.权利要求1的环带或织物，其中至少一个传感器在带或织物的横跨机器方向延伸。
15.权利要13的环带或织物，其中第一和第二个传感器在带或织物的横跨机器方向延伸。
16.权利要求1的环带或织物，其中至少一个传感器在带或织物的机器方向延伸。
17.权利要求13的环带或织品，其中第一和第二传感器在带或织物的机器方向延伸。
18.权利要求13的环带或织物，其中第一个传感器在带或织物的机器方向延伸，第二个传感器在带或织物的横跨机器方向延伸。
19.权利要求1的环带或织物，其中传感器是多相增益介质，此所说的多相增益介质的第一相包括用于响应激发而自发发射电磁辐射和用于通过放大由受激发射所说的发射的电磁辐射；以及所说的多相增益介质的第二相包括散射发射和放大的电磁辐射以增加所说的电磁辐射在所说的第一相内的滞留时间所用的工具，其中所说的多相增益介质具有体积，以及其中所说的电磁辐射的放大呈现在所说的多相增益介质的一部分所说的体积中，以及第三相至少在所说的受激发射的波长基本上是透明的，所说的第三相在所说的增益介质的所说的体积内同所说的第一相和所说的第二相混合。
全文摘要
本发明涉及用于生产本申请所规定的产品的过程控制环路的环带和织物。此带装有受能源激发后发射电磁辐射的工具。即此带装有在受到能源如指向带的外部能源激发后发射电磁辐射的传感器。传感器包括分散于基体中的电磁辐射发射化合物。传感器还含有散射材料。传感器可取能够加到带中或带上的纤细材料、涂层或薄膜形式。在操作中,由能源发射的能量指向带。传感器由能量激发后发射电磁辐射,电磁辐射可由位于附近的检测器检测。根据由传感器发射的峰值波长和强度,机器操作者可得到关于带的操作和带的运行条件的信息。
文档编号D21F7/08GK1251867SQ99106670
公开日2000年5月3日 申请日期1999年5月20日 优先权日1998年10月15日
发明者D·B·艾格莱斯, W·A·卢西诺, J·S·登顿, D·A·杜恩 申请人:阿尔巴尼国际公司