基于稀疏分解的纸浆浓度与流量一体化测量

作     者：吴祎 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周强

授予年度：2016年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 082201[工学-制浆造纸工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：纸浆浓度 纸浆流量 一体化测量 稀疏分解 纸浆浓度噪声 

摘      要：纸浆流量和纸浆浓度是造纸生产线上被检测最频繁的两个物理量。纸浆流量与浓度的实时精确测量,对于改善洗浆、流送的生产效果,提高工作效率、节约生产成本等都相当重要。目前测量纸浆流量使用最频繁的电磁流量计价格较高,且核心技术仍处于保密阶段。纸浆浓度信号中由于噪声的存在导致其测量精度也不高,且通过进一步研究发现,其中的噪声信号隐含着纸浆流速信息。为此本文提出一种对纸浆浓度噪声信号稀疏分解、稀疏原子进行尺度分析和稀疏表示的方法,实现利用纸浆浓度传感器测量纸浆流量和提高纸浆浓度测量精度。本文所做的主要工作可分述如下：（1）研究纸浆浓度信号的具体成分及其对应性质。通过研究纸浆纤维的具体存在形式以及力学式浓度传感器的测量原理,得出纸浆浓度信号的组成成分。对其成分进行分离和逐一分析,证明了固有噪声信号不同于其他成分的多种性质,如多普勒效应、尺度特性等,为后续工作提供理论支撑。（2）研究基于稀疏分解测量纸浆流量的方法。该方法根据纸浆浓度固有噪声信号的特性,建立具有尺度特性的过完备原子库来对固有噪声进行稀疏表示。通过标定得到纸浆流速的计算公式,进而得到纸浆流量。此外还证明了借助浓度传感器测量纸浆流量方法的可行性。（3）研究基于稀疏分解测量高精度纸浆浓度的技术。该技术根据量测噪声信号的特点,通过建立不具有尺度特性的原子库来对量测噪声进行稀疏表示。从纸浆浓度信号中将稀疏表示的固有噪声和量测噪声分离出去,并利用纸浆流速值对纸浆浓度进行速度补偿,最终得到精度较高的纸浆浓度值。（4）纸浆浓度流量一体化测量系统的设计与实现。通过硬件的设计和软件的开发,在DSP上实现了利用纸浆浓度信号测量纸浆流量值与高精度纸浆浓度值的一体化测量技术。通过以上研究工作,有望借助纸浆浓度传感器测量得到纸浆流量值并进一步提高纸浆浓度精度。在保证测量精度与实时性的前提下,可以极大地降低系统成本,为其推广应用提供技术支持。