纸浆性质软测量原理与技术PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　造纸工业信息技术 1

1.1.1　工业信息技术系统的发展 1

1.1.2　工业信息技术系统的组成 2

1.1.3　新一代造纸工业信息技术——现代集成过程系统（CIPS） 4

1.1.4　制浆造纸工业在面向集成优化发展上的挑战和机遇 6

1.2　造纸工业专用传感器技术概况 6

1.2.1　纸浆卡伯值在线传感器 7

1.2.2　纸浆亮度传感器 10

1.2.3　纸浆光学浓度传感器 10

1.2.4　脱墨浆残余油墨传感器 10

1.2.5　纸浆性质光学测量的特点 11

1.2.6　智能传感系统 12

1.3　纸浆卡伯值软测量技术和蒸煮过程自适应推理控制 12

1.3.1　软测量技术 12

1.3.2　软测量技术与虚拟仪器 13

1.3.3　蒸煮过程的自适应推理控制 14

小结 15

参考文献 15

第2章　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值软测量数学模型的建立 17

2.1　纸浆卡伯值与纸浆中木素含量的关系 17

2.1.1　纸浆卡伯值与纸浆中木素含量关系的认识现状 17

2.1.2　纸浆卡伯值与纸浆中木素含量的新关系式 17

2.2　硫酸盐法蒸煮过程脱木素反应动力学 19

2.2.1　硫酸盐法蒸煮过程脱木素的反应历程 19

2.2.2　初期脱木素阶段（Initial Delignification） 20

2.2.3　大量脱木素阶段（Bulk Delignification） 20

2.2.4　残余脱木素阶段（Residual Delignification） 20

2.3　具有代表性的硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值数学模型的评析 21

2.3.1　Chari模型和Lin模型 21

2.3.2　Hatton模型 22

2.3.3 MoDoCell模型 22

2.3.4 Kerr模型 22

2.4　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值软测量新模型的建立 23

2.4.1　建立硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值软测量新模型的出发点 23

2.4.2　纸浆卡伯值新模型的基本数学模型 24

2.4.3　硫酸盐法蒸煮过程有效碱浓度数学模型的建立 24

2.4.4　硫酸盐法间歇蒸煮过程中纸浆卡伯值数学模型的推导 28

2.4.5　确定大量脱木素阶段起点的新方法 29

2.5　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值新模型的验证与改进 31

2.5.1　新模型的验证 31

2.5.2　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值新模型的改进 35

小结 37

参考文献 38

第3章　深度脱木素Lo_SolidsTM蒸煮过程纸浆卡伯值数学模型的建立 41

3.1　深度脱木素Lo_SolidsTM蒸煮过程纸浆卡伯值数学模型的建立 41

3.1.1 深度脱木素Lo_SolidsTM蒸煮机理 41

3.1.2 Lo_SolidsTM蒸煮过程纸浆卡伯值数学模型的建立 42

3.1.3 模型的验证 43

3.2 一种蒸煮过程卡伯值软测量的简化模型 47

3.2.1　卡伯值软测量模型应满足的条件 47

3.2.2　模型的简化 48

小结 52

参考文献 52

第4章　模型建立方法与数据处理对软测量的影响 54

4.1　影响软测量性能的因素 54

4.1.1　软测量技术的分类 54

4.1.2　影响软测量性能的因素 55

4.2　辅助测量变量选择对蒸煮过程卡伯值软测量的影响 58

4.2.1　蒸煮过程卡伯值软测量的辅助测量变量 58

4.2.2　间歇蒸煮过程中基于平均卡伯值的综合H因子的计算方法 59

4.3　基于人工智能的间歇蒸煮过程卡伯值软测量方法 62

4.3.1　基于模型的模糊推理法及其在蒸煮过程卡伯值软测量中的应用 62

4.3.2　人工神经网络在蒸煮过程纸浆卡伯值软测量建模中的应用 67

4.3.3　基于经验模型和误差补偿模型的混合建模方法在蒸煮过程卡伯值软测量中的应用 74

4.4　针对矛盾数据与异常数据的数据预处理 77

4.4.1 蒸煮过程卡伯值软测量建模的数据预处理 77

4.4.2 基于工艺机理与聚类分析的矛盾数据发现 78

4.5 提高软测量预测精度的预测误差估计器的设计 82

4.5.1 提高软测量预测精度的误差校正方法 82

4.5.2 预测误差估计器的设计 83

小结 84

参考文献 84

第5章 硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线软测量及蒸煮终点预报系统的开发 87

5.1 实验室硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线软测量及蒸煮终点预报系统的开发 87

5.1.1 实验室蒸煮过程纸浆卡伯值在线软测量的软件开发 87

5.1.2　实验室蒸煮过程纸浆卡伯值在线软测量系统的组成 89

5.1.3　实验室硫酸盐法间歇蒸煮终点预报结果的验证 89

5.1.4　实验室Lo_SoolidsTM蒸煮终点预报结果的验证 91

5.1.5　结论 91

5.2　工业硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线软测量及蒸煮终点预报系统的开发 92

5.2.1　工业蒸煮过程纸浆卡伯值软测量及蒸煮终点预报系统的组成 92

5.2.2　蒸煮过程卡伯值软测量及蒸煮终点预报系统软件的构成设计 94

5.2.3　蒸煮过程卡伯值软测量及蒸煮终点预报系统软件的开发 95

5.2.4　卡伯值软测量及蒸煮终点预报系统软件的功能与特点 104

5.3　蒸煮过程纸浆卡伯值软测量及蒸煮终点预报系统应用实例 104

5.3.1　福建南平造纸厂蒸煮过程纸浆卡伯值软测量及终点预报系统 104

5.3.2　广西贺州造纸厂蒸煮过程纸浆卡伯值软测量及终点预报系统 106

5.4　面向生产过程的技术支持系统 108

5.4.1　生产过程技术支持系统的功能组成 109

5.4.2　蒸煮工段技术支持系统的设计开发 111

小结 112

参考文献 112

第6章　蒸煮过程纸浆卡伯值的在线光谱法测量 113

6.1　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线光谱法测量 113

6.1.1　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线测量的近红外光谱波段的选择 113

6.1.2　硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值近红外光谱法在线测量数学模型的建立 116

6.2　亚硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线光谱法测量 122

6.2.1　亚硫酸盐蒸煮过程纸浆卡伯值在线测量理论模型的建立 122

6.2.2　亚硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值在线测量的光谱波段的选择 125

6.2.3　亚硫酸盐法蒸煮液中木素含量与吸光度的关系 127

6.3　亚硫酸盐法蒸煮过程蒸煮终点预报模型的建立 128

6.3.1　理论预报模型的建立 128

6.3.2　理论—实验预报模型的建立 129

6.4　亚硫酸盐法蒸煮过程蒸煮终点预报系统的应用实例 131

6.4.1　应用现场及蒸煮工艺条件 131

6.4.2　蒸煮终点预报参数的确定 132

6.4.3　蒸煮终点预报控制的效果 134

6.4.4　亚硫酸盐法蒸煮过程蒸煮终点预报系统的构建 135

小结 138

参考文献 138

第7章　纸浆的反射光谱特性与纸浆卡伯值的测量 140

7.1　纸浆中木素光学性质与纸浆卡伯值测量 140

7.1.1　木素光学性质的应用 140

7.1.2　光谱法测量纸浆卡伯值的基本原理 141

7.1.3　纸浆卡伯值在线传感器研究中要解决的关键问题 143

7.2　光散（反）射法测量的基本原理 144

7.2.1　纸浆中木素含量与光反射比的关系 144

7.2.2　光散（反）射法用于在线测量纸浆卡伯值应解决的关键问题 146

7.3　纸浆卡伯值在线测量特征波长的确定 146

7.3.1　硫酸盐纸浆在紫外可见区的散射光谱的测试 146

7.3.2　纸浆浓度（水分）对纸浆反射光谱的影响 153

7.3.3　纸浆卡伯值反射光谱测量波长的选择 156

小结 156

参考文献 157

第8章　反射光谱测量纸浆性质的理论模型 159

8.1　纸浆漫散射理论模型的推导 159

8.1.1　Kubelka-Munk基本模型 159

8.1.2　纸浆漫散射模型的建立 162

8.2　反射光谱测量纸浆性质的理论模型推导 164

8.2.1　纸浆卡伯值测量机理模型 164

8.2.2　脱墨浆中有效残余油墨含量测量机理模型 166

小结 168

参考文献 169

第9章　纸浆卡伯值和纸浆残余油墨含量测量的应用模型 170

9.1　纸浆卡伯值光谱测量的应用模型 170

9.1.1　纸浆卡伯值光谱测量的机理—实验模型 170

9.1.2　纸浆样本 170

9.1.3　纸浆反射光谱特征波长的确定及光谱数据的预处理 172

9.1.4　纸浆卡伯值光谱测量的简化模型 176

9.1.5　纸浆卡伯值光谱测量的融合模型 177

9.2　脱墨浆残余油墨含量和亮度光谱测量的应用模型 186

9.2.1　脱墨浆残余油墨含量和亮度光谱测量的简化模型 186

9.2.2　特征波长的选择 187

9.2.3　脱墨浆残余油墨含量和亮度测量的应用模型 187

小结 194

参考文献 194

第10章　反射式光纤纸浆性质传感器的设计 195

10.1　反射式光纤纸浆性质传感器的硬件设计 195

10.1.1　传感器的系统设计 195

10.1.2　传感器光路设计 195

10.1.3　光电转换与信号放大 199

10.1.4　AD转换及计算机接口 201

10.2　光电转换及传感器探头性能测定 202

10.2.1　光源强度响应曲线 202

10.2.2　纸浆浓度响应曲线 203

10.2.3　纸浆卡伯值响应曲线 210

10.3　反射式光纤纸浆性质传感器的参数整定 212

10.3.1　测量纸浆卡伯值在线测量模型的参数整定 212

10.3.2　脱墨浆残余油墨含量在线测量模型参数整定 213

10.3.3　纸浆亮度在线测量模型参数整定 213

小结 214

参考文献 214

第11章　基于计算机视觉的废纸脱墨浆残余油墨检测系统 215

11.1　废纸脱墨浆残余油墨检测研究进展 215

11.1.1　脱墨浆脱墨效果评价方法 215

11.1.2　基于计算机视觉的脱墨浆残余油墨检测系统研究进展 217

11.2　脱墨浆残余油墨图像检测硬件系统的设计 218

11.2.1　光学系统的设计 219

11.2.2　CCD图像传感器特性分析及选择 220

11.2.3　图像数据采集卡与计算机的选择 223

11.3　基于计算机视觉的图像处理软件系统的设计 224

11.3.1　MATLAB语言在图像处理中的应用 224

11.3.2　脱墨浆残余油墨检测系统主要模块的程序设计 226

11.4　脱墨浆残余油墨检测仪样机的测试分析 243

11.4.1　脱墨浆残余油墨检测仪图像检测单位标定 243

11.4.2　样机测试结果 243

11.4.3　相关性分析 245

小结 248

参考文献 248

第12章　低浓浆料浓度光学测量原理及其传感器设计 250

12.1　低浓纸料总悬浮物浓度的在线测量模型 250

12.1.1　测量原理 250

12.1.2　低浓纸料悬浮固体物浓度光测量理论—实验模型 253

12.2　低浓纸浆纤维浓度的在线测量模型 257

12.2.1　理论模型的推导 257

12.2.2　理论—实验模型的建立 260

12.3　在线低浓纸料浓度传感器的设计 263

12.3.1　传感器的光路设计 264

12.3.2　传感器的信号处理电路设计 265

12.3.3　传感器的软件设计 270

小结 276

参考文献 276

第13章　纸浆纤维结合性质与纸页抗张强度在线软测量模型 278

13.1　纸页抗张强度在线测量的研究进展 278

13.1.1　纸页抗张强度在线测量的重要性 278

13.1.2　纸页抗张强度测量模型研究进展 278

13.1.3　纸页物理强度测量模型 282

13.1.4　纸页抗张强度软测量模型的研究 283

13.2 纸页结合特征参数测量方法的研究 284

13.2.1　纸页结合特征参数的表征——相对结合面积AR 284

13.2.2　光散射系数法测量相对结合面积AR 285

13.2.3　相对结合面积AR与纸页密度ρs的相关性 285

13.3　纤维柔软度指数及其测量方法 288

13.3.1　纤维柔软度测量方法的研究进展 288

13.3.2　一种新的单根纤维柔软度的评价和测量方法 291

13.3.3　测量方法 293

13.3.4　纤维柔软度测量方法的验证实验 293

13.4　基于纤维柔软度指数的纸页抗张强度软测量模型 296

13.4.1　纤维柔软度指数与纸页密度和纸页光散射系数关系式的建立 296

13.4.2　纤维相对结合面积AR与纤维柔软度指数F1的关系 297

13.4.3　恒湿压下基于纤维柔软度的纸页抗张强度模型的建立 298

13.4.4　纤维剪切结合强度b的测量 298

13.5　基于抄造变量和纤维形态参数的纸页抗张强度软测量模型 301

13.5.1　抄造变量对纸页结合特征参数AR和б的影响 302

13.5.2　基于抄造变量和纤维形态参数的纸页抗张强度模型的建立 307

13.5.3　纸页抗张强度软测量模型的整合和验证 311

小结 314

参考文献 315