Tapio Analyzers · 实验室仪器

用于纸张、纸板、生活用纸和非织造布的实验室分析仪

在您自己的实验室中测量连续的纵向(MD)和横向(CD)曲线,每个传感器的读数都对齐到纸样上的相同位置。适用于实验室、工艺工程师以及质量和研发部门。

Tapio Analyzer(2026)实验室分析仪:样品纸条从放卷辊引出,经过一排传感器。

用于您自己实验室的仪器。 您更愿意寄送样品,而不是自己操作分析仪?Tapio Analysis 服务在我们的实验室中用同类仪器测量您的样品,并与您一起讨论结果。

工厂实验室中的 Tapio Analyzers

适用于希望在自己的实验室中,从自己的样品获得连续性能曲线的纸张、纸板、生活用纸和非织造布生产商。Tapio Analyzer 从同一纸条上记录定量、厚度、光泽度、灰分、透射率及其他性能的曲线:可以是一个 MD 样卷上数公里长的纸条,也可以是用胶带接成小卷的一组全幅宽 CD 样条,以得到幅宽方向的曲线。

实验室

得到连续曲线和频谱,而不是单个数值;每个通道都读取自同一纸条,并可根据数据生成报告。

工艺工程师

调查 MD 和 CD 波动的可能来源,将纸机数据与测得的波长进行比较,并检查某项改动的效果。

质量和研发

比较纸种、纸机、试验和供应商,跟踪质量随时间的变化,并为开发工作提供支持。

Tapio Analyzer 独特的测量原理

  • 小孔径。 纸条以受控的 0.1 m/s 或 1 m/s 速度运行,因此传感器可以使用很小的测量点(定量和灰分 5 mm,光泽度 4 × 4 mm,透射率 1 mm),同时仍有足够长的积分时间获得稳定读数。
  • 高分辨率采样。 每个通道均以 1000 Hz 采样率记录,对应的原始间距在 0.1 m/s 时为 0.1 mm,在 1 m/s 时为 1 mm。100 Hz 低通滤波器决定有效测量分辨率:0.1 m/s 时为 1 mm,1 m/s 时为 10 mm。
  • 所有传感器位于同一测量线上。 传感器沿纸条排列在一条线上,彼此间距已知。软件按各传感器的偏移量平移相应通道,因此尽管传感器并非在同一时刻测量同一物理位置,所有传感器的读数仍对应纸样上的同一点。任意两项性能都可以逐点进行相关分析。
  • 真实的 CD 曲线。 全幅宽 CD 样条用胶带接成小卷,横跨整个幅宽进行测量,包括最边缘的部分。往复式在线扫描架的曲线会受到 MD 波动的干扰;与之不同,Tapio Analyzer 直接测量 CD 曲线,并且其在各样条之间的稳定性是已知的。

传感器和通道

标准配置测量厚度、定量、灰分、双面光泽度和透射率。其他传感器可按需提供:反射率、透气度,以及具有电压或电流输出的定制传感器。

下面两张图来自真实的 Tapio Analyzer 测量:一个 MD 样品同一段 5 米内的六个通道,以及灰分对定量的逐点关系图。

Tapio Analyzer(2026):光泽度、灰分、定量、透射率和厚度传感器沿纸条的一条测量线排列并加以标注,因此每个通道都对应纸张上的相同位置。

示例:高分辨率 MD 测量 · 纸机 3

115.0104.8定量 [g/m²]σ = 1.5 g/m²101.789.5厚度 [µm]σ = 1.9 µm11991101密度 [kg/m³]σ = 14.2 kg/m³13.3011.88透射率 [%]σ = 0.20 %27.521.4光泽度 [GU]σ = 0.91 GU54.549.9灰分 [g/m²]σ = 0.70 g/m²012345距离 [m]
高分辨率 MD 测量,图中显示 5 m,各通道对齐到相同位置。请将各通道相互对照阅读:如果某一厚度特征在相同位置没有对应的定量特征,则属于没有额外质量的厚度变化,指向压榨或压光;透射率随定量变化则指向质量本身。浅色:未滤波;粗线:低通 10 1/m(λ ≥ 10 cm);σ 为未滤波信号的值。

示例:灰分对定量的逐点关系 · 纸机 3

10710911111351.351.952.452.9r = 0.56 · n = 800定量 [g/m²]灰分 [g/m²]
高分辨率 MD 测量。每个点代表纸页上的一个位置,两个通道都在该处读取。相关系数(r = 0.56)说明灰分跟随定量的紧密程度:接近 1 表示两者一起变化;接近 0 表示灰分独立变化。点:低通 10 1/m(λ ≥ 10 cm);直线:最小二乘拟合。 灰分随定量上升,但升幅小于纸页本身 47 % 的矿物质占比:定量较高的部位除矿物质外还含有额外的纤维。

高分辨率 MD 测量示例,图中显示 5 m。各通道通过软件对齐到纸样上的相同位置,某一特征出现在哪些通道中可用于诊断。如果厚度变化而定量不变,说明厚度变化并未伴随额外的质量,这提示波动来自压榨或压光。如果透射率随定量变化,波动很可能在于质量本身。将两个通道相互对照作图,可以看出它们的关联程度,例如灰分是跟随定量波动,还是独立变化。各通道的频谱则显示每项性能在哪些波长上发生波动。

Tapio Analyzer 有助于调查的问题

  • 横条痕(barring)等周期性 MD 波动,及其在纸机上的可能来源
  • 直接横跨幅宽测量的 CD 曲线,包括边部
  • 由透射信号得到的匀度和絮团尺寸
  • 在线 QCS 曲线与实验室 CD 曲线的比较
  • 检查流浆箱改动、改造或新的在线测量的效果
  • 纸种、纸机、试验和供应商之间的差异
  • 质量随时间的变化,以及质量限值背后的真实波动
  • 新纸种的开发工作
一个大型纸张样卷在 Tapio Analyzer 的导辊上放卷。

两类样品:MD 样卷和 CD 样条

MD 样卷 CD 样条
样品 在复卷机上分切的窄幅样卷,通常含数公里纸张 取自同一母卷的若干全幅宽样条,首尾用胶带接成小样卷
涵盖内容 一长段生产中沿纵向的波动 直接横跨整个幅宽(含边部)的 CD 曲线,不混入 MD 波动
典型问题 哪个辊、毛毯、成形网或泵可能是周期性波动的原因?产品中是否存在横条痕或复卷机振动? 波动是否出现在执行器间距上?边部表现如何?与扫描架曲线是否一致?
分析 多个尺度的曲线、频谱和时频谱图(spectrogram)及机器部件匹配、通道间相关分析、匀度和絮团 CD 曲线、标注执行器间距的 CD 频谱、方差分析、CD 相关分析、与扫描架曲线叠加

CD 样条裁切到规定宽度后用胶带接成小卷进行测量。软件在信号中找到胶带位置,将记录拆分为各个样条,并沿幅宽方向对齐。CD 分析同时使用平均 CD 曲线和各条单独的曲线:重复样条可将可重复的 CD 形状与样条之间的波动区分开,方差分析则将波动分解为 MD、CD 和残余部分,这是一项可用于比较的通用纸机质量指标。

Tapio Analysis 软件的 CD 曲线视图:灰色为各条样条,蓝色为其平均值,周围为 95 % 置信带,并显示曲线统计值。
Tapio Analysis 软件的 CD 曲线视图:每条样条、其平均值及 95 % 置信带,并显示曲线统计值(公开测试数据)。
全幅宽样条的平均厚度 CD 曲线,10 cm 低通滤波,带 95 % 置信带。纸张向两侧边部变厚,其中一侧最为明显。
来自真实测量的同一视图(匿名存档数据):各样条的平均厚度 CD 曲线及其 95 % 置信带,因此真实的 CD 特征可从样条之间的噪声中清晰显现。

系统组成

Tapio Analyzer 由一台仪器和两个独立的程序组成。Tapio Analysis 同时也是我们的故障排查和质量对比服务的名称。

Tapio Analyzer

仪器本身:样卷支架、速度受控的走纸机构,以及根据您的纸种选择的一排传感器。

Tapio Measurement

仪器控制软件。它运行分析仪,管理每个传感器的校准,并将所有通道记录到一个数据文件中。

Tapio Analysis

分析软件,免费开源(GPL),适用于 Windows,提供灵活的数据滤波、可视化和研究工具:曲线、频谱和时频谱图、相干性和相关性、匀度和絮团、方差分量以及机器部件匹配。它还可生成 MD 和 CD 报告。

从测量到报告

Tapio Analysis 自动生成报告:MD 报告包含多个低通截止值下的统计值和最显著频谱峰值的列表,CD 报告包含曲线、统计值、方差分析和 CD 频谱。自定义加载器可读取在线扫描架数据等其他曲线数据,报告也可按您的需要调整。

下载 Tapio Analysis机器部件匹配实例

示例

涂布纸板或文化纸的故障排查

定量、厚度、透射率、灰分和双面光泽度,并由此导出密度、松厚度和相对灰分。这样可以把质量、厚度和表面区分开:厚度波动是否伴随定量波动,以及是否只出现在一面。

生活用纸和其他低定量纸种

定量和厚度是分析的主体;在生活用纸原纸上,透射率、灰分和光泽度几乎提供不了可用的信号。重复的全幅宽样条显示波动中有多少是可重复的 CD 曲线、有多少在样条之间变化,MD 样卷则显示厚度在数百米范围内如何漂移。

Tapio Analysis 是我们用来测量和查找质量波动来源的主要工具,这些波动是其他测量系统无法检测到的。其结果能够准确指出需要修理或维护的机器部件,从而减少生产过程中的猜测。Tapio Analysis 是我们主要的诊断支持工具。

Juha KallioUPM 研发部运营支持经理

Tapio Analysis 实验室测量能够揭示在线扫描架并不总能检测到的真实 MD 和 CD 波动。它是排查纸机质量问题的出色工具。

Pekka Komulainen独立顾问,Pele Oy

更多文章

文章为英文。

技术规格

Tapio Analyzer
样品 MD 样卷在复卷机上分切或用卷筒锯切割,通常含数公里纸张;CD 样条裁切到规定宽度,用胶带接成小样卷进行测量
样卷容量 幅宽最大 50 cm,卷重最大 350 kg,由气动卡盘夹持。最大卷径:请就您的配置向我们咨询
传感器 最多 16 个。标准配置:厚度、定量、灰分、双面光泽度和透射率。按需提供:反射率、透气度,以及具有电压或电流输出的定制传感器
导出通道 密度、松厚度和相对灰分,由对齐后的测量通道计算得到
采样 每个通道 1000 Hz:原始间距在 0.1 m/s 时为 0.1 mm,在 1 m/s 时为 1 mm
有效分辨率 0.1 m/s 时为 1 mm,1 m/s 时为 10 mm,由 100 Hz 低通滤波器决定;每个通道还受其传感器孔径的限制
材料 纸张、纸板、生活用纸和非织造布样品;其他幅材逐案确认
软件 Tapio Measurement(仪器控制、校准、测量)和 Tapio Analysis(分析和报告)
升级 旧款 Tapio PMA 分析仪上的传感器可转移到新分析仪上

各传感器的孔径和原理

定量

β 射线(Kr-85),5 mm 孔径。

厚度

从上下两面接触测量,接触面直径约 0.3 mm。

光泽度

双面,标准 75° 角,4 × 4 mm 孔径。

灰分

对矿物质含量敏感的衰减测量(Fe-55 放射源);5 mm 孔径。

透射率

624 nm 光,1 mm 孔径;光学匀度和絮团尺寸。

反射率

亮度波动,0.3 mm 孔径。选配。

透气度

恒定压力下的透气性。选配,用于适用的纸种。

导出通道

由相同位置得到的密度、松厚度和相对灰分:属于导出值,不是独立测量。

常见问题

我们应该购买分析仪还是使用服务?

如果您定期测量、希望将曲线纳入日常质量工作,或需要在不寄送样品的情况下获得结果,请购买分析仪。如果是偶发问题、一次对比或一次试验,或者想在决定购置自己的仪器之前看看这种测量能显示纸张的哪些信息,请使用 Tapio Analysis 服务。

我们需要哪些传感器?

这取决于您的纸种和问题。定量和厚度几乎是所有配置的核心;透射率增加了匀度和质量的细尺度视图;灰分和双面光泽度可区分填料、涂层和表面效应。请告诉我们您想测量什么,我们会建议一种配置。

测量的分辨率是多少?

分析仪以 1000 Hz 对每个通道采样,在 0.1 m/s 测量速度下原始间距为 0.1 mm,在 1 m/s 下间距为 1 mm。100 Hz 低通滤波器限制了数据能够分辨的范围,有效测量分辨率在 0.1 m/s 时约为 1 mm,在 1 m/s 时约为 10 mm。每个通道的有效分辨率还取决于其传感器的孔径,从厚度的约 0.3 mm 到定量和灰分的 5 mm 不等。

采样间隔等于分辨率吗?

不是。传感器无法看到比其测量点小很多的结构。无论采样间隔如何,接触面约 0.3 mm 的厚度传感器都能分辨出细节,而这些细节在 5 mm 孔径的定量传感器中已被平均掉。

我们的旧款 Tapio 分析仪可以升级吗?

旧款 Tapio PMA 分析仪上的传感器可转移到新分析仪上。请告诉我们您现有的设备,我们会研究可行的方案。

软件是免费的吗?

分析软件 Tapio Analysis 免费开源,也可读取 Tapio Analysis 服务项目的数据。仪器控制软件 Tapio Measurement 随分析仪提供。

分析能证明波动的原因吗?

它能显示波动发生的位置和波长、哪些通道带有该波动,并可将波长与可能的机器部件进行匹配。匹配或相关性是可能来源的证据,而不是证明:要确认,还需要在纸机上进行检查。

咨询分析仪

请告诉我们您的纸种、想测量的性能以及想解答的问题。我们会建议传感器配置,并解答您关于仪器的问题。

您也可以发送邮件至 info@tapiotechnologies.com。想改为寄送样品?申请分析。

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