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高精度低定量纸页红外水分仪的研制及其在造纸生产中的应用

刘锡辉  
【摘要】:作为我国古代的四大发明之一——造纸技术,自从实现了定量和水分计算机控制以来,已经产生了巨大的经济效益。对于实现定量和水分控制的关键仪表之一——纸页水分测量仪,目前可供选用的先进技术很多,典型有各种型式的电容法,微波法和近红外线法。其中近红外线法是一种适应范围宽,测量精度较高,所能适应的下限定量较低的在线水分测量方法。尽管如此,长期以来,尤其是国内,对于占有纸页产量相当比例的低定量纸页(尤其是定量低于25g/m~2的纸页)尚缺乏能在环境条件恶劣、安装条件较差的造纸生产过程中进行有效测量的水分仪,阻碍了定量和水分计算机控制技术在这一大类纸页生产过程中的应用。究其原因,低定量纸页绝对含水量少,纸页内部组织结构复杂,易受仪器本身固有因素,纸页自身因素、环境因素及其在线应用中的其它因素的影响是问题的主要方面,如何正确地认识和在水分仪的设计与应用中解决这些问题是实现低定量纸页水分高精度测量的关键。 作为分析水分仪传输特性和分析诸如纸页自身因素等对水分测量的影响的基础——含水纸页的光作用特性,是水分仪研究的薄弱环节之一。长期以来,人们不得不粗糙地采用Beer定律来描述含水纸页的光作用特性,由于纸页是一散射体,完全违背了Beer定律成立的先决条件,这种描述既不能对含水纸页光作用特性进行有效的表述,更无法反映红外水分仪中含水纸页的光作用特性与纸页本身组织和参数等的依赖关系。由于对红外水分测量的研究缺乏有效的理论支撑,使得现有研究主要局限在实验方法水平。然而,由于影响纸页(尤其是低定量纸页)水分测量的因素众多而复杂,纯粹的实验研究影响了对这些因素所引起的干扰的全面、系统的认识,制约了低定量纸红外水分测量的发展。 本课题就是在这样的背景下提出的。全文围绕红外水分测量的机理和如何抑制水分仪应用中各种误差源的影响这两个中心,采用理论与实验相结合的研究方法,对低定量纸页红外水分测量的理论、仪器设计准则和在线应用等论题进行系统、全面和深入的研究。其主要贡献有:


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