CN102171549A

CN102171549A - 用于获得重合片材参数的基于时域频谱（tds）的方法和系统

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Publication number: CN102171549A
Application number: CN2009801386783A
Authority: CN
Inventors: F.M.哈兰; P.穆萨维; D.耶斯; S.多奇
Original assignee: Honeywell ASCa Inc
Current assignee: Honeywell ASCa Inc; Honeywell International Inc
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP2011530070A; EP2310835A2; US8187424B2; CA2732300C; US20100024999A1; WO2010014867A2; EP2310835A4; WO2010014867A3; CN102171549B; CA2732300A1

Abstract

一种用于在由制造系统（700）生产时的片材的性质的非接触表征的现场的基于时域频谱（TDS）的方法（200）。提供时域频谱系统（100）和用于系统（100）的校准数据。校准数据包括作为片材的含湿量的函数的、通过片材透射的功率或者从片材反射的功率的数据。将来自透射机（111）的THz或近THz辐射的至少一个脉冲引导至正由制造系统（700）处理的片材样本（130）上的样本位置处。由检测器（110）同步检测与来自样本位置的至少一个透射脉冲或反射脉冲相关联的透射辐射或反射辐射以获得样本数据。连同校准数据（207、208、209）一起处理作为重合数据的样本数据以确定选自片层厚度、基重和含湿量的片材样本（130）的至少一个性质并且通常是多个性质。

Description

用于获得重合片材参数的基于时域频谱(TDS)的方法和系统

技术领域

本发明通常涉及过程测量系统，且更具体地，涉及用于测量诸如纸或塑料的制造片材（sheet material）的一个或多个参数的基于时域频谱（TDS）的测量系统。

背景技术

在造纸过程期间进行的在线测量通常包括片层厚度（caliper）（厚度）、基重和湿度（例如%湿度）。测量结果可以用于以维持输出质量为目的控制过程变量，并且因此使不合格产品的数量最少化。通常通过在被称为横向（CD）的方向上扫描（一个或多个）传感器而在跨越纸张的多个位置处获得测量结果，或者可以在被称为机器方向（MD）的方向上从造纸机的长度向下的多个位置处进行测量。如下文描述的，常规使用三个单独的传感器/量规进行片层厚度、基重和含湿量的测量。

片层厚度测量通常由物理接触片材的设备或者基于非物理接触激光三角测量的设备进行。片层厚度传感器需要接近片材的两面。由于接触设备可能受到磨损或装配问题的影响，并且可能在片材上留下痕迹，因此接触设备通常是不受喜爱的。基于激光的设备通常具有高度的对准公差要求。

基重传感器主要使用核辐射源并且因此通常伴随有管理问题。如同片层厚度传感器，基重传感器需要接近片材的两面。

湿度测量系统通常包括用于测量片材的含湿量的红外频谱系统。该频谱系统可以在透射或反射模式下操作。

需要单独的传感器/量规来测量片层厚度、基重和湿度具有若干个缺点。一个缺点是系统成本和复杂性。另一缺点是不能提供重合（coincident）测量，其中如这里使用的“重合”指的是既同时又在同一位置进行的多个不同的测量。当测量不都在相同的纸位置进行时，当组合使用各个测量结果以推断关于纸的其他信息时可能出现误差。例如毫米到厘米尺度的纸可能由于形成过程而在某些参数上具有相对高的变化。在形成引起的湿度变化的情况中，隔开1cm的纸张上的两个相邻点的湿度水平已知高达1%。在组合两次测量以计算诸如基重和用于计算干重的含水量百分数（percent moisture）的第三参数时，如果这两次测量不在纸上的同一位置进行，则可能因各个测量位置处的含湿量的明显差异导致所计算的干重中的误差。

发明内容

提供发明内容以符合37 C.F.R. §1.73，其呈现了简要说明本发明的本质和主旨的本发明的发明内容。其在以下理解下提交：其并非用于解释或限制权利要求的范围或含义。

本发明的实施例描述了现场的（in-situ）基于时域频谱（TDS）的方法和系统，从其用于表征由制造系统生产的片材（例如纸或塑料）的一个或多个性质。因此根据本发明的实施例的系统和方法可以在非接触的模式下操作。

该方法包括提供时域频谱（TDS）系统和系统的校准数据，该校准数据包括作为片材的含湿量的函数的、通过片材透射的功率（transmitted power）或场或者从片材反射的功率或场，并且通常提供用于干含量（dry content）的折射率和密度的依赖等级（grade）的校准。

太赫（THz）或近THz的辐射的至少一个脉冲被引导至正由制造系统处理的片材样本上的样本位置处。

如这里使用，具有0.05 THz和50 THz之间的频率的辐射在这里被称为“THz或近THz辐射”。在THz辐射的情况中，该技术包括THz-TDS。尽管未精确定义THz区域的边界，但是这些边界通常被取为位于30 μm和1500 μm波长之间，或者10 THz和0.2 THz频率之间，或者330 cm^-1和7 cm^-1波数之间。

同步检测包括来自样本位置的至少一个透射脉冲（transmitted pulse）的透射辐射或者包括来自样本位置的至少一个反射脉冲的反射辐射。来自透射或反射脉冲的数据与校准数据一起被处理以确定片材样本的至少一个性质，并且通常确定片材样本的多个性质，该性质选自含湿量、物理厚度（片层厚度）和基重。如这里使用的，“含湿量”包括片材的所有湿度度量，包括但不限于，水重（WW）和含水量百分数（PM）。

如本领域中已知的，TDS是光谱学技术，其中使用生成和检测方案来通过电磁辐射的短脉冲探测材料的性质。使用THz或近THz辐射，TDS已被本发明人发现对检测信号敏感，允许基于辐射幅度和/或信号相位的改变确定片材的片层厚度、基重和湿度。信号的幅度可用于获得关于纸或其他片材样本的水含量的信息，而信号的相位可用于获得纸或其他片材样本的厚度和干重体积分数。该信息与校准数据组合可用于获得片材样本（例如纸）的含湿量（诸如被表述为PM）、片层厚度和基重。给定基重，可以根据PM确定WW。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的示例性的基于THz或近THz-TDS透射的片材测量系统的简化示图。

图2示出了用于从诸如图1中示出的透射系统的THz或近THz-TDS系统获得被描述为纸的片材样本的片层厚度（厚度）、基重和含水量百分数的示例性方法中的步骤。

图3是根据本发明的实施例的、使水重（WW）与基准透射脉冲和测量透射脉冲的积分功率频谱密度的比的对数相关的校准曲线（FIG. 3 is a calibration curve that relates the water weight (WW) to the log of the ratio the integrated power spectral density of a reference transmitted pulse an

图4示出了基于从复印纸获得的湿度分数（fraction of moisture）的测量值的校准曲线拟合。

图5示出了根据本发明的实施例的来自基于透射的THz或近THz-TDS系统的典型的输入和输出时间脉冲（temporal pulse）。顶部迹线示出了从THz-TDS系统获得的时间基准和样本脉冲的电场的时间迹线（时间以皮秒为单位）并且底部迹线是它们的傅立叶变换。

图6示出了与THz脉冲透射通过纸获得的信号数据拟合的物理模型。

图7是造纸过程期间提供现场测量的示例性闭环控制片材制造系统的框图。该系统包括将现场测量用于控制过程变量以维持输出质量并且使不合格产品的数量最少的过程控制器。

具体实施方式

参照附图描述了本发明，在图中通篇使用相同的参考标记表示相似的或等同的元件。图并非依比例绘制并且它们仅被提供用于说明本发明。下文参照用于说明的示例应用描述了本发明的若干个方面。应当理解，许多特定细节、关系和方法被阐述用于提供本发明的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将容易地认识到，本发明可以在没有一个或多个特定细节的情况下实施或者通过其他方法实施。在其他实例中，未详细示出公知的结构或操作以避免使本发明模糊。本发明不限于图示的动作或事件的顺序，因为一些动作可以按不同的顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非需要所有图示动作或事件以实现根据本发明的方法。现将参照附图在下文更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的说明性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。

本发明人已发现，可以现场使用近THz或THz-TDS以重合地获得片材的一个或多个参数/性质，其包括水重、物理厚度（片层厚度）和干重体积分数。片材可以包括纸或塑料。根据这些参数/性质与一个或多个校准参数组合，可以获得片材的片层厚度、基重和包括PM和/或WW的含湿量。

校准参数通常包括获得电磁谱的THz或近THz频谱区域中的水的介电常数的双Debye模型中使用的已知的Debye参数、被测试的纸或其他片材的干含量折射率、被测试的纸的干含量的密度以及水重与基准信号和透射（或反射）样本信号的功率比的对数的拟合系数（ the coefficients of a fit of water weight to a log of the power ratio of reference signal to that of

由测量通过样本透射的近THz或THz功率或场并且将其与基准脉冲（无样本）比较，并且因此获得水使脉冲衰减多少，可以获得含湿量（诸如被表述为含水量百分数（PM））和WW。如本领域中已知的，PM经由如下关系与WW相关：PM=WW/BW；其中BW表示基重（在下式12中重复）。BW=WW+DW；其中DW表示干重（不存在水）。根据该衰减测量结果和校准数据（例如根据实验室校准），可以确定与片材中存在的水量相关的测量结果。

含湿量（诸如被表述为PM或WW）还可以经由具有反射几何形状的系统中的相似的方法获得。在基于反射的系统中，THz透射机（transmitter）/发射器和THz接收器/检测器位于样本的同一侧。在该系统中，从不含水的反射表面取得基准信号并且样本信号是来自样本的反射THz或近THz信号。

对于基于透射（transmittance）的系统：

通过使单层膜（例如纸张）的透射函数（transmittance function）的模型与实验获得的透射THz脉冲的模型拟合，可以获得样本片层厚度和干重体积分数。可以使用的一个物理模型如下：[参见Born, M. and Wolf, E, Principles of Optics, 4th edition, Pergamon Press (1970)]

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE002

（1）

其中t ₁₂和t ₂₃分别是第一和第二膜层界面处的透射系数，r₁₂和r₂₃分别是第一和第二膜层界面处的反射系数，并且。其中ω是THz辐射的角频率，c是光速，h是膜厚度并且n _p是膜（例如纸）的复折射率。等式（1）中的透射和反射系数由下式给出：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE006

（2）

其中n_a和n_p分别是空气和纸（或者其他片材）的折射率。空气的折射率近似等于1并且纸的折射率是纸的干含量折射率和水的折射率的线性组合。干含量折射率通常经由校准步骤获得并且本文作者已发现其取决于纸类型。水的折射率经由其介电函数获得，其通常可以通过如下形式的双Debye模型来准确地描述：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE008

（3）

其中ε _s是静态介电常数，ε _∞是高频下的极限值介电常数，ε ₂是介电常数的中间值，并且时间常数τ ₁和τ ₂与平动和转动扩散、氢键重排和结构重排相关。尽管这里通常描述了双Debye模型以描述水的介电常数，但是也可以使用其他模型，例如单Debye模型，或者某些基于非Debye的模型。

片材的折射率可以经由片材（例如纸）的介电常数获得：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE010

（4）

其中f _w和f _d是水和诸如纸的干片材的体积分数。如果纸仅包含水和干含量（例如纤维素），则f _w=1-f _d。本发明人已发现，ε _d可以在所关注的频率范围上被近似为实常数。然而，本发明的实施例还包括如下情况，其中膜的介电常数可以是吸收性的（对于介电常数的非零虚部）和发散的。

折射率按如下表达式与介电函数相关：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE012

（5）

在一个实施例中，使用等式（1）中给出的透射函数对THz脉冲透射通过纸进行建模。随后可以执行该模型与实验获得的透射THz脉冲的两个参数的最小二乘拟合。从拟合获得的两个拟合参数是干含量体积分数和物理厚度。如上文所述，水含量可以获得自透射脉冲的幅度。

对于基于反射的系统：

透射系统布置的情况中的上述相同方法可以在反射布置中使用，其中作为用于透射的表达式（等式（1））的替代，可以使用用于反射的表达式：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE014

(6)

图1是根据本发明的实施例的示例性的基于THz或近THz-TDS透射的片材测量系统100的简化示图。多种其他基于THz-TDS的测量系统布置可以与本发明的实施例一起使用，这是因为本发明的实施例通常涉及由新算法和相关的校准数据支持的THz或近THz-TDS系统的新的使用，其允许现场重合测量片材的多个性质，包括含湿量（诸如PM和/或WW）、片层厚度（厚度）和基重。

系统100包括近THz或THz生成器，其包括用于发射光脉冲束的至少一个脉冲激光源（例如飞秒（fs）激光器）105。分束器106将光束分为两束，即反射束102和透射束103。反射束102被引导至包括光学元件108的反射型延迟器（reflective delay），该光学元件108包括“伪（dummy）”延迟级。伪延迟的目的在于使THz-TDS系统100的源（透射机）和接收器（检测器）臂二者具有标称上相等的光学路径长度；这导致从相同的原始fs脉冲得到源和接收器的fs脉冲。伪延迟旨在于使噪声最小。然而通常不需要该伪延迟，并且在某些应用中通常还可以在没有伪延迟的情况下操作THz-TDS系统100。

透射束103经由镜104被引导至包括光学元件109的延迟器，该光学元件109被示出为线性延迟级。包括光学元件108和109的延迟器被配置为使反射束102到检测器110的光学路径长度标称上等于透射束103到近THz或THz透射机111的光学路径长度。

近THz或THz透射机111包括透射天线，其可用于在片材上的样本位置处发射具有0.05 THz和50 THz之间的频率的THz或近THz辐射脉冲。THz发射天线通常将具有施加到其的偏置电压（图1中未示出），该偏置电压可以被调制用于在系统100中利用同步锁定（lockin）检测方案。检测器110包括接收天线，其可用于接收入射辐射所辐照的样本130上的位置透射的近THz或THz辐射。本发明的实施例不限于使用如这里描述的光电导天线。例如，还可以使用其他方法，诸如使用诸如碲化锌（ZnTe）的晶体的光学整流。THz检测器110耦合到接收天线并且还耦合以接收来自包括光学元件108的延迟器的经延迟的光脉冲，用于同步地检测由片材样本130透射的THz或近THz辐射。检测器110生成电检测信号。尽管图1示出了与样本130交互的THz聚焦束，但是本领域的普通技术人员应理解，也可以使用诸如准直几何形状的其他光学几何形状。

信号处理系统125耦合到检测器110以接收电检测信号。信号处理系统125包括用于存储校准数据的存储器126，校准数据通常采取校准系数的形式，这些校准系数允许计算片材的含湿量、片层厚度或基重。存储器126还可以包括所存储的用于片材的干样本的折射率和片材干含量的密度的估值（estimate）。信号处理系统125还包括处理电子装置128，其通常包括跨阻（电流-电压）放大器、滤波器和模数（A/D）转换器。处理器（例如，DSP）127从处理电子装置128接收经处理的电信号（经放大、滤波和转换为数字的信号）。处理器127组合与透射脉冲关联的信号连同校准数据和基准信号脉冲以确定片材样本的选自含湿量、基重和片层厚度的至少一个性质。

检测电子装置通常利用同步锁定检测方案（图1中未示出），其中将经调制的偏置电压施加到发射天线。该调制信号还被馈送到同步锁定检测电子装置，其增加系统的信噪比并且使任何背景信号的影响最小。在源飞秒激光束105中可以使用机械斩光器（chopper）以实现同步锁定检测，在该情况中将DC偏置电压施加到天线。

下文描述了用于从诸如系统100的THz或近THz-TDS系统重合地获得用于被描述为纸的片材样本的片层厚度（厚度）、基重和含水量百分数的示例性方法200。参照图2，在步骤201中，对于纸的每个等级，遵从本领域中已知的标准过程制造“干透的”样本（基本上没有湿气，其在下文中被称为“干样本”）。在步骤202中，对于纸的每个等级，制备具有展开的不同的已知湿度水平的样本的加湿集合。这些样本应覆盖系统通常在其上操作的湿度范围。步骤203包括使用THz或近THz-TDS系统的基准空气扫描（即不存在样本的扫描）。在步骤204中将在步骤201中制备的干样本插入在THz-TDS系统中并且获得干样本扫描。在步骤205中，独立地测量干样本的厚度。用于测量干样本的厚度的一种方法是实验室TAPPI量规。

在步骤206中通过使用在步骤205中测量的干样本厚度拟合物理模型来确定作为频率的函数的干含量折射率。随后可以通过拟合用于基于透射的系统的透射函数（等式（1）或者用于基于反射的系统的反射函数（等式（6）））的模型来计算样本的干含量折射率。当执行拟合时，输入来自步骤205的厚度测量结果（例如来自TAPPI片层厚度量规），并且通常假设水对样本的折射率的贡献是可忽略的，即干含量分数是1。通过该拟合，获得了干含量折射率，其通常构成校准参数中的一个。本发明人已发现，对于纸，该干含量折射率参数通常位于THz区中的1.3和1.5之间。

用于步骤206的物理模型可以包括将片材（例如纸）建模为包括空气、干含量（纤维素和灰）和水的均质混合物的薄的电介质片。在该模型中，混合物和片材厚度的比例可以变化。可以获得用于不同温度下的THz制（regime）中的水的介电常数的现有数据。可以使用双Debye模型对近THz或THz频率下的水的电磁响应建模。

例如，用于步骤206的模型拟合可以包括执行最小二乘拟合。可以假设样本完全由干样本组成（即0%湿度）。

步骤207包括使用THz-TDS系统测量在步骤202中制备的纸的加湿样本以在基于透射的系统的情况中获得透射功率或透射场，或者在基于反射的系统的情况中获得反射功率或反射场。在基于透射的系统的情况中，随后将透射功率或透射场与在步骤203中获得的基准透射功率（没有样本的情况下的透射功率）比较。用于WW的校准曲线可以如图3中所示。在图3中绘制了如下函数：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE016

（8）

其中WW是以克每平方米（GSM）为单位的水重，y _i (t)是基准或入射脉冲（不存在样本），y _o (t)是输出或样本脉冲（存在样本），并且m和C是校准常数。PSD表示积分功率频谱密度并且被定义为标准平方傅立叶变换的频率上的积分（integral over frequency of the norm squared Fourier transform）。针对基准和样本脉冲功率的比的对数绘制的图3中示出的WW可以被视为基本上线性的，尽管不存在对线性函数的要求。

从步骤202中的加湿样本集合获得的相同的数据集合可以用于获得另一校准参数，干含量的密度ρ _f。该校准参数可以通过构造分数含湿量相对(v _f/(1- v _f))的图并且拟合等式（9）中给出的表达式以获得ρ _f来获得。该拟合在图4中示出，图4示出了基于从包括复印纸的样本获得的湿度值的测量值分数的校准曲线拟合。该图中的横坐标是v _f/(1- v _f)，其中v _f是从物理到透射THz脉冲的拟合获得的干重体积分数。图4中的纵坐标是用于被测试的样本的分数水含量。该分数水含量可以使用独立的测量技术获得并且通常在实验室中按重量分析获得。干纸含量的密度可以通过与如下模型的最小二乘参数拟合来获得：

Figure 2009801386783100002DEST_PATH_IMAGE018

（9）

其中PM是含水量百分数并且ρ _w和ρ _f是水和干纸含量的密度。水的密度可以获得自公开文献。

在图5中示出了来自THz-TDS的典型的输入和输出时间脉冲。顶部迹线示出了用于从THz-TDS系统获得的时间基准和样本脉冲的电场的时间迹线（时间以皮秒为单位）并且底部迹线是它们的傅立叶变换（频率以THz为单位）。

在步骤208中，在透射系统的情况中，为了获得片材样本的物理厚度和干重体积分数，可以使用用于片材的透射函数（参见上文提供的等式（1））。透射函数中的参数可以被调整以使计算的透射脉冲和测量的透射脉冲之间的最小二乘误差最小，因此使用两个参数的最小二乘拟合来拟合物理模型。图6示出了与THz脉冲透射通过纸获得的信号数据拟合的物理模型。可以使用基准脉冲与透射函数的卷积（在时域中）来获得计算的透射脉冲。

定义，

误差函数（error function）可以被定义为：

（10）

h：物理厚度

v _f：干重体积分数。

使上面的误差函数最小可以提供纸或其他片材的物理厚度（h）和干重体积分数v _f。在步骤209中，可以如下计算PM并且随后计算BW：

（11）

（12）

其中ρ _f：纤维密度，ρ _w：水密度。

图7是在片材（例如纸）制造过程期间提供片材的多个性质的现场重合测量的示例性闭环控制片材制造系统700的框图。如下文所述提供的闭环控制有助于控制过程变量以维持输出质量并且使不合格产品的数量最少。系统700包括片材制造装置720和过程控制器730，过程控制器730使用来自现场测量系统715的现场测量结果。测量系统715可以是诸如图1中所示的系统100的基于反射的系统或者基于透射的系统。尽管被示出为有线连接，但是系统700的部件之间的通信可以是有线的、光学的（例如光纤）或者空中的（例如RF）或者它们的组合。

控制器730可以处理接收到的电检测信号并且确定一个或多个纸质量性质，例如所实现的湿度分布（profile），以及在造纸系统的情况中应如何在从“湿端”到压制（"wet-end"-to-press）和“干端”处的压制到干燥器（press-to-dryer）的造纸过程期间更新湿度分布。如本领域中已知的，湿度分布对造纸过程中的已知变量可有显著的影响，诸如片材张力分布、片材断裂、收缩、缠绕器效率、印刷间操作。

这里描述的实施例的说明旨在于提供各种实施例的结构的一般理解，并且它们并非旨在用作对可能利用这里描述的结构的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。在阅读以上描述之后，许多其他实施例对于本领域的技术人员将是明显的。可以利用并且从其得到其他实施例，使得可以在不偏离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑上的替换和改变。例如，本发明的实施例可以包括通过在被称为横向（CD）的方向上扫描透射机和检测器而跨越片材扫描测量结果，或者可以在被称为机器方向（MD）的方向上从造纸机的长度向下的多个位置处进行测量。

附图也仅是代表性的并且可以不依比例绘制。其某些部分可以被放大，而其他部分可以被最小化。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。

因此，尽管这里图示和描述了具体实施例，但是应认识到，进行计算以实现相同目的的任何布置可以替换所示出的具体实施例。本公开旨在于涵盖各种实施例的任何和所有调整或变化。在阅读以上描述之后，这里未具体描述的以上实施例的组合或者其他实施例对于本领域的技术人员将是明显的。因此，旨在，本公开不应限于作为被视为实施本发明的最佳模式而公开的（一个或多个）特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。

提供本公开的摘要以符合37 C.F.R. §1.72(b)，需要摘要将允许读者快速地确认技术公开的本质。其在以下理解下提交：其并非用于解释或限制权利要求的范围或含义。

Claims

1.一种用于由制造系统（700）生产的片材的性质的非接触表征的现场的基于时域频谱（TDS）的方法（200），包括：

提供时域频谱系统（100）和用于所述系统的校准数据，所述校准数据包括作为所述片材的含湿量的函数的、通过所述片材透射的功率或场或者从所述片材反射的功率或场；

将具有0.05 THz和50 THz之间的频率的THz或近THz辐射的至少一个脉冲引导至正由所述制造系统（700）处理的片材样本（130）上的样本位置处；

同步检测包括来自所述样本位置的至少一个透射脉冲或反射脉冲的透射辐射或反射辐射以获得样本数据；以及

连同所述校准数据（207、208、209）一起处理所述样本数据以确定选自片层厚度、基重和含湿量的所述片材样本的至少一个性质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法（200）是专门地非接触方法，所述样本数据是重合数据，并且所述至少一个性质包括所述片层厚度、所述基重和所述含湿量，所述片层厚度、所述基重和所述含湿量均从所述重合数据获得。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括生成所述校准数据的步骤，其中所述生成包括测量用于所述片材的多个基准脉冲样本的所述透射或反射功率或场，所述多个基准脉冲样本具有不同水平的所述含湿量（202）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述校准数据包括校准曲线，所述校准曲线基于用于具有除了所述片材之外的路径的非交互基准脉冲样本的透射或反射功率或场与通过所述片材样本（130）透射的功率或场或者从所述片材样本（130）反射的功率或场的比。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述校准曲线包括：

，

其中WW是以克每平方米（GSM）为单位的水重，y _i (t)是所述非交互基准脉冲样本，y _o (t)是用于所述透射脉冲的输出，而m和C是常数，并且PSD是积分功率频谱密度。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述校准数据进一步包括用于所述片材的干含量密度和干含量折射率。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述片材和所述片材样本包括纸。

8.一种闭环控制片材制造系统（700），包括：

片材制造装置（720），用于制造片材；

现场的基于近THz或THz的测量系统（715），可通信地耦合到所述制造装置（720），具有存储的用于所述TDS系统（715）的校准数据，所述校准数据包括作为所述片材的含湿量的函数的、通过所述片材透射的功率或场或者从所述片材反射的功率或场；THz透射机（111），用于将具有0.05 THz和50 THz之间的频率的THz或近THz辐射的至少一个脉冲引导至正由所述制造装置（720）处理的片材样本（130）上的样本位置处；以及检测器（110），用于同步检测包括来自所述样本位置的至少一个透射脉冲或反射脉冲的透射辐射或反射辐射以获得样本数据；以及

控制器（730），可通信地耦合到所述制造装置（720）和所述测量系统（715），所述控制器（730）接收所述样本数据，并且连同所述校准数据一起处理所述样本数据以确定选自片层厚度、基重和含湿量的所述片材样本的至少一个性质，所述控制器（730）可用于在基于所述至少一个性质处理所述片材样本的同时修改用于所述制造系统（700）的至少一个参数。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述测量系统（715）是基于透射的系统。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述测量系统（715）是基于反射的系统。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述校准数据包括校准曲线，所述校准曲线基于用于具有除了所述片材之外的路径的非交互基准脉冲样本的透射或反射功率或场与通过所述片材透射的功率或场或者从所述片材反射的功率或场的比。

12.根据权利要求8所述的系统，其中所述片材制造系统（700）包括造纸系统。