基于光学传感器的检测技术在制浆造纸中的应用研究

发布时间：2017-06-14 11:19

  本文关键词：基于光学传感器的检测技术在制浆造纸中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的制浆造纸工业是高能耗高污染的过程产业,节能减排、清洁生产是其可持续发展的关键所在。检测技术是现代工业生产过程控制的依据,快速准确的检测工艺过程或成品的参数,可以及时地调整优化工艺条件,从而避免造成生产原料、过程化学助剂和能源等不必要的浪费以及严重的环境污染;还可以有效地预防生产故障,客观地评价产品质量和性能,从而降低生产成本、提高生产效益。因此,为了实现生产过程节能减排、提高造纸企业市场竞争力,开展旨在将先进的检测技术融入制浆造纸工艺优化生产系统的研究是十分必要的,而且这对于现代制浆造纸工业的可持续发展也是非常重要的。本论文在以下几个方面进行了探索和研究:鉴于蒸煮过程控制的重要性及置换蒸煮和连续蒸煮工艺的现有控制模型的控制精度难以达到生产要求,基于衰减全反射-紫外光谱(ATR-UV)的光学传感器,依据木片和木片中的木素在整个蒸煮过程中时时刻刻遵循物质守恒定律,以及纸浆卡伯值与纸浆中残留木素含量呈良好线性关系的研究结论,建立了蒸煮过程卡伯值在线检测模型;在此基础上结合具体的连续蒸煮和置换蒸煮工艺流程,分别建立了连续蒸煮和置换蒸煮控制模型。鉴于国内外纸浆白度检测技术在检测时间以及操作方面的局限性,研究开发了一种快速智能纸浆白度检测仪。以湿浆法为基础建立了具有普适性的纸浆白度快速检测模型;基于该模型和可见光(蓝光)垂直/漫反射的测量原理,研制了纸浆白度智能检测仪,使用Lab VIEW编写仪器的上位机操作控制平台,可实现样品的自动检测以及检测数据的智能处理。同时也为不需要附加昂贵的浆浓传感器的在线纸浆白度传感器的研制开发奠定了基础。鉴于纸浆卡伯值快速检测的重要性和现有检测仪器性能方面的局限,在可见光透射分析技术的基础上研制了一种快速卡伯值检测仪。使用Lab VIEW编写仪器的上位机操作控制平台,使用STC 51单机做下位机微处理器,在软件程序的控制下仪器各部件协调运作,实现了样品检测的全自动化。为了鼓励低碳经济、推进废纸回收纤维的有效利用,同时又确保卫生用纸和食品包装用纸的质量安全,建立了一种高效、便捷、可靠的鉴别回收纤维的方法。基于传统特征量检测和模式识别技术建立了鉴别卫生用纸中是否掺有回收纤维的判别方法,该方法较传统方法有更好的识别率,但由于需检测卫生用纸的多个特征指标仍然繁琐耗时。所以建立了基于近红外光学传感器和模式识别技术的鉴别卫生用纸是否掺有回收纤维的方法,该方法准确、便捷、无需样品处理,对卫生用纸样品的识别率达100%,为研制专用传感器奠定了坚实的基础。在上述研究的基础上,基于近红外光学传感器结合多变量回归分析技术,建立了定量分析纸品中回收纤维含量的方法。
【关键词】：检测 光学传感器 蒸煮控制 卡伯值 纸浆白度 回收纤维 多变量分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS77;O657.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-44
• 1.1 研究背景12
• 1.2 现代检测技术12-13
• 1.3 现代光学传感器13-16
• 1.3.1 现代光学传感器的概念及分类13-14
• 1.3.2 光波传感器14-16
• 1.3.3 光学传感器与检测仪器16
• 1.4 光谱传感器信号分析的物理化学基础16-29
• 1.4.1 光谱分析基本原理简介16-18
• 1.4.2 紫外-可见吸收光谱的产生及光谱特征18-19
• 1.4.3 近红外吸收光谱的产生及光谱特征19-20
• 1.4.4 光谱透射分析技术20-22
• 1.4.5 光谱漫反射分析技术22-25
• 1.4.6 光谱衰减全反射分析技术25-29
• 1.5 光学传感器常用的光谱信号分析技术29-39
• 1.5.1 光谱预处理技术29-33
• 1.5.2 多元校正技术33-38
• 1.5.3 模式识别技术38-39
• 1.6 本论文的研究内容39-40
• 参考文献40-44
• 第二章 基于ATR-UV光学传感器卡伯值在线检测的制浆蒸煮控制模型44-69
• 2.1 前言44-45
• 2.2 卡伯值在线检测模型的理论推导45-48
• 2.3 置换蒸煮工艺的过程控制模型48-56
• 2.3.1 置换蒸煮工艺简介48-50
• 2.3.2 置换蒸煮工艺传感系统设计及控制模型的理论推导50-53
• 2.3.3 置换蒸煮工艺控制模型验证53-56
• 2.4 连续蒸煮工艺的过程控制模型56-63
• 2.4.1 连续蒸煮工艺简介56-59
• 2.4.2 EMCC连续蒸煮工艺传感系统设计及控制模型的理论推导59-63
• 参考文献63-69
• 第三章 纸浆白度快速检测模型及其智能仪器开发69-94
• 3.1 前言69-70
• 3.2 纸浆白度智能检测仪的开发基础70-73
• 3.2.1 纸浆白度的检测原理70
• 3.2.2 纸浆白度快速检测模型70-73
• 3.3 纸浆白度智能检测仪的设计方案73-79
• 3.3.1 智能数据处理方案设计73-75
• 3.3.2 智能持样装置方案设计75-79
• 3.4 硬件设备组装79-81
• 3.5 操作软件的编写81-88
• 3.5.1 前面板布置82
• 3.5.2 程序框图82-88
• 3.6 纸浆白度检测仪系统简介88-92
• 3.6.1 软件简介88
• 3.6.2 软件安装88-92
• 参考文献92-94
• 第四章 纸浆卡伯值检测仪器开发94-122
• 4.1 前言94
• 4.2 仪器开发的基础94-97
• 4.2.1 纸浆卡伯值检测的原理94-95
• 4.2.2 卡伯值检测模型的推导95-97
• 4.3 卡伯值检测仪的设计方案97-106
• 4.4 卡伯值检测仪的研制106-116
• 4.4.1 硬件设计与集成106-108
• 4.4.2 软件程序编写108-116
• 4.5 卡伯值检测仪系统简介116-119
• 4.5.1 软件安装116-117
• 4.5.2 实验操作步骤117-119
• 参考文献119-122
• 第五章 基于近红外光学传感器的回收纤维鉴别122-155
• 5.1 前言122-123
• 5.2 基于特征参量检测鉴别卫生用纸是否掺有回收纤维123-135
• 5.2.1 材料和方法123-126
• 5.2.2 结果与讨论126-134
• 5.2.3 小结134-135
• 5.3 基于近红外光学传感器鉴别卫生用纸是否掺有回收纤维135-145
• 5.3.1 材料和方法135-137
• 5.3.2 结果与讨论137-145
• 5.3.3 小结145
• 5.4 基于近红外光学传感器定量分析纸品中回收纤维含量145-152
• 5.4.1 材料和方法145-148
• 5.4.2 结果与讨论148-152
• 5.4.3 小结152
• 参考文献152-155
• 第六章 结论与展望155-158
• 6.1 本论文的主要结论155-156
• 6.2 本论文的创新之处156-157
• 6.3 对未来工作的建议157-158
• 附录158-170
• 攻读博士学位期间取得的研究成果170-173
• 致谢173-174
• 附件174

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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  本文关键词：基于光学传感器的检测技术在制浆造纸中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：449357