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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AR284

13.2.2　光散射系数法测量相对结合面积AR285

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