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纸张白度试验机电子系统研究与实现

作　者: 陈帅兵
导　师: 姜长泓
学　校: 长春工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 纸张白度 相关检测 EP2C8Q208C8 弱信号检测
分类号: TS77
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


白度是造纸产品的一个重要特性。在造纸过程中,将植物纤维原料制成纸浆,再抄造成纸张,是一个不断提高白度的过程。在这个过程中,需要消耗大量的化学品和能源,同时也会排放大量的污染物。近年来,纸张白度越来越高,过高的白度不仅会增大环境污染,还会使生产成本增加,浪费资源和能源。同时,纸张白度过高还会增加人阅读时的视觉刺激,损害人的视力健康。因此,造纸产品在生产过程及应用中都要对白度进行准确测量。鉴于此,快速准确地测定纸张白度有着非常重要的现实意义。本文首先介绍了纸张白度检测的研究背景和意义,分析了纸张白度测量仪器在国内外的研究现状,确定了论文的主要研究内容和试验机的技术指标。其次在对纸张白度检测过程的深入研究的基础上,论文对蓝光白度法,漫射／垂直测量条件作了详细的阐述,接着描述了纸张白度试验机的工作过程和工作方式。针对白度信号检测的特点,确定了基于互相关检测的锁定放大器的检测方法。在白度测量过程中信号极其微弱,易受到各种杂散光的干扰,论文主要针对如何精确的测出纸张白度展开研究。为提高纸张白度检测的准确性,深入研究了提高光源稳定度的方法,设计了基于电压调节器LM723的卤钨灯光功率负反馈控制系统,并运用各种弱信号检测原理和方法,设计了弱信号的低噪声前置放大器和低频信号的选频放大电路。在此基础上, Atmega16和EP2C8Q208C8分别负责相应工作,即Atmega16对键盘和显示等人机交互接口进行管理并负责最终结果的计算,采用EP2C8Q208C8作为信号处理单元。软件系统采用模块化设计,便于软件功能的升级和改进。本文最后对纸张白度试验机的光源部分和整体进行了测试和数据分析,表明试验机总体上达到了设计指标,但是仍然存在一些不足,并对这些不足给出了一些解决办法。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章 绪论  6-10
  1.1 论文研究的意义  6
  1.2 纸张白度测量装置的国内外现状  6-8
  1.3 论文主要研究内容  8-9
  1.4 试验机技术指标  9
  1.5 本章小结  9-10
第二章 纸张白度测量的基本理论  10-20
  2.1 蓝光白度法  10-11
    2.1.1 纸张漫反射因数的测量  10-11
    2.1.2 漫射/垂直测量条件  11
  2.2 相关检测法  11-19
    2.2.1 相关函数  11-12
    2.2.2 相关检测技术  12-16
    2.2.3 相敏检波器及其性能分析  16-18
    2.2.4 模拟相关器缺点及数字相关器的优势  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 纸张白度测量系统硬件设计  20-36
  3.1 纸张白度试验机总体设计  20-21
  3.2 纸张白度试验机信号检测电路设计  21-28
    3.2.1 纸张白度检测中弱光信号的特点  21
    3.2.2 光信号检测  21-24
    3.2.3 信号预处理电路  24-26
    3.2.4 模数转换电路设计  26-28
  3.3 控制电路设计  28-30
    3.3.1 卤钨灯光功率稳定控制电路  28-29
    3.3.2 调制扇步进电机驱动部分  29-30
  3.4 系统运算模块及其接口  30-35
    3.4.1 FYD12864液晶显示模块及其与Atmega16接口设计  30-32
    3.4.2 试验机键盘设计  32-33
    3.4.3 SPI数据通讯电路硬件设计  33
    3.4.4 FPGA硬件设计  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 系统软件设计  36-45
  4.1 现场可编程门阵列部分的软件设计  36-41
    4.1.1 直接频率合成模块的设计  36-38
    4.1.2 数字锁定放大模块的现场可编程逻辑门阵列的实现  38-40
    4.1.3 串行外围设备接口SPI接口的软件设计  40-41
  4.2 Atmega16子系统软件设计  41-44
    4.2.1 白度的计算  42
    4.2.2 荧光白度F的计算  42-43
    4.2.3 翻转法键盘扫描程序  43-44
    4.2.4 显示电路软件实现  44
    4.2.5 SPI软件设计  44
  4.3 本章小节  44-45
第五章 纸张白度试验机的测试结果及分析  45-50
  5.1 卤钨灯光源稳定控制系统性能实验  45-46
  5.2 纸张白度测量  46-49
    5.2.1 纸张白度试验机的工作过程  46-47
    5.2.2 纸张白度测量实验  47-48
    5.2.3 纸张荧光白度F的测量实验  48-49
  5.3 试验机误差来源分析  49
  5.4 本章小结  49-50
第六章 总结与展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
作者简介  56
攻读硕士学位期间研究成果  56-57

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 造纸工业 > 产品标准与检验
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