CN107614789A - 用于控制纤维素纸浆加工的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制生产具有所需纸浆性质的纸浆产品的纤维素纸浆加工的方法和装置。该方法包括使用第一波长的光照射纸浆的加工中部分，并从被照射的纸浆部分接收散射光谱，所述散射光谱包括通过与被照射的纸浆部分的组分相互作用而波长偏移的光谱分量。该方法还包括过滤所述散射光谱以分离所述光谱分量，以及识别被过滤的散射光谱中对应于纸浆性质的光谱特征。该方法还涉及根据所识别的光谱特征的变化产生用于控制纸浆加工的控制信号以使纸浆性质落入所需要的范围内。

Description

用于控制纤维素纸浆加工的方法和装置

技术领域

本发明总体涉及纤维素纸浆加工工艺，尤其涉及生产具有所需纸浆性质的纸浆产品的控制纸浆加工工艺。

背景技术

将木屑加工成为纸浆产品的过程包含了多个阶段，其中一些阶段可能要持续数小时。因此，在纸浆加工工厂中，在任何给定时间可能存在大量加工中纸浆。纸浆的加工可能受到许多因素的影响，其中一些可能导致最终纸浆产品价值下降或变得无价值。在某些情况下，导致价值降低的纸浆性质只在最终产品中比较明显，并可能导致部分加工的纸浆，能源和添加的化学物质的浪费。所以需要在纸浆加工过程中控制纸浆产品性质的方法和装置。

发明内容

本发明一方面提供了一种用于控制生产具有所需纸浆性质的纸浆产品的纤维素纸浆加工的方法。该方法包括使用第一波长的光照射纸浆的加工中部分，以及接收来自被照射的纸浆部分的散射光谱，该散射光谱包括通过与被照射的纸浆部分的成分相互作用而发生波长偏移的光谱分量。该方法还包括过滤该散射光谱以分离所述光谱分量，以及识别被过滤的散射光谱中对应于纸浆性质的光谱特征。该方法进一步包括根据所识别的光谱特征的变化产生用于控制纸浆加工的控制信号以使纸浆性质落入所需要的范围内。

本发明的另一方面提供了一种用于控制生产具有所需纸浆性质的纸浆产品的纤维素纸浆加工的装置。所述装置包括可操作地产生用于照射纸浆的加工中部分的第一波长的光的照射源。所述装置还包括可操作地接收来自被照射的纸浆部分的散射光谱的接收器，该散射光谱包括通过与被照射的纸浆部分的成分相互作用而在发生波长偏移的光谱分量。所述接收器还可操作地过滤所述散射光谱以分离所述光谱分量。该装置还包括处理器电路，其可操作地配置为识别被过滤的散射光谱中对应于纸浆性质的光谱特征，并且根据所识别的光谱特征的变化产生用于控制纸浆加工的控制信号以使纸浆性质落入所需要的范围内。

在结合附图阅读以下的具体实施方案后，本发明的其它方面和特征对本领域技术人员来说是明显的。

附图说明

图1是纸浆加工工厂的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的用于控制纤维素纸浆加工的装置的示意图；

图3为图2所示装置中使用的处理器电路的示意图；

图4为描述用于引导处理器电路实施训练过程的代码块的工艺流程图；

图5为描述用于引导处理器电路实施控制过程的代码块的工艺流程图；以及

图6是4种不同化学纸浆的未处理光谱的图形表示。

具体实施方式

纸浆加工工厂

如图1所示，100总体展示了纸浆加工工厂的示意图。纸浆加工工厂100在入口104处接收进料木屑102。最终产品可以是纸浆包106中的多个干燥的纸浆垫，其可进一步加工以制成各种纸制品。

在入口104处接收的木屑102被进料到蒸煮器108中，并且被水和蒸煮液浸透。蒸煮液主要是白液，是含有氢氧化钠和硫化钠的碱性溶液。蒸煮液还可包括一些回收自黑液的氢氧化钠和硫化钠，黑液是该过程的废弃产物。在蒸煮器108中，蒸煮液渗透到木屑的毛细管结构，并且在高压和高于170℃的温度下将材料加热数小时以降解木质素和半纤维素，从而产生纸浆。在蒸煮器108中蒸煮后，通过将蒸煮器中的压力降低到大气压力来对纸浆进行吹制过程。吹制过程导致纸浆中的木屑起毛形成棕色纸浆，其被筛分以除去结，碎屑和其它杂物，然后传送到洗涤器110。在洗涤器110中，将黑液与纤维素纤维分离，洗涤后的纸浆被进料到漂白设备112中。漂白设备112可以具有几个漂白阶段，使用如二氧化氯，过氧化氢和氧气等化学品将纸浆增白至所需的程度。然后将漂白的纸浆送入纸浆机器114进行干燥，干燥后压制成纸浆垫并积累在纸浆包106中。

在纸浆生产中，通常需要从纸浆中除去大部分木质素，因为木质素是纸浆产品随时间增加而变黄的原因。通常高质量的纸张使用其中大部分木质素在加工过程中已被除去的纸浆垫制备。从纸浆中除去的木质素存在于分离的黑液中。可以进一步处理黑液来提供用于运行所述加工的产生能量的燃料来源，并且可以在该过程中回收化学品用于循环利用。

图1所示的纸浆加工工厂100仅代表使用牛皮纸浆法加工的一种可能的实施方案。在实践中，可以使用在一些或多个方面与图1所示的工厂不同的加工工厂，例如亚硫酸盐纸浆法加工工厂或热机械制浆法加工工厂，将纸浆加工成纸产品。或者，将木屑102加工成适于纺成如人造丝等合成纤维的纸浆。

纸浆加工控制装置

如图2所示，根据本发明的一个实施例的用于控制纤维素纸浆加工的装置总体上如200所示。纸浆材料204的流由导管202承载并可位于图1中所示的纸浆加工工厂100各种加工阶段中或各加工阶段之间。该纸浆材料的流可以是具有约3％-6％纸浆浓度的加工中的纸浆悬浮液。然而，在其它实施方案中，纸浆流的浓度可以更高，或者所述装置可以基于由图1所示的纸浆机器114生产的纸浆片材的测量值来控制所述加工。

导管202包括用于对纸浆材料204进行测量的窗口206。导管202可以串联设置在蒸煮器108和洗涤器110之间，设置在漂白设备112内或所述漂白设备和纸浆机器114之间或设置在纸浆加工工厂100内的其它位置。在其他实施例中，所述装置200可位于纸浆机器114之内或之后，其中纸浆材料为可接近的形式的位置(例如当纸浆在纸浆机器114内被加工成纸浆垫时)，在这种情况下可能不需要窗口206和导管202。

所述装置200包括产生第一波长光的照射源208，该第一波长光被耦合到光纤209用于传输到光耦合器210中。光耦合器210将来自光纤209的光耦合到照射光束211中，其经由转向镜212和二向色滤光片214通过透镜216以入射到纸浆材料204的流。二向色滤光片214被配置为反射与照射光束211相关联的第一波长的光。在其中一个实施例中照射源208的波长范围可以为200-1000nm。例如照明源208可以是二极管激光器，其在诸如532，633和/或785nm的常见波长下可用。入射到纸浆材料204流的照射光束211产生散射光谱218(在图2中以虚线示出)。

所述装置200还包括用于接收和调节散射光谱218的接收器220。散射光谱218包括通过与纸浆材料204的成分相互作用而发生波长偏移的光谱分量。这种波长偏移通常被称为拉曼位移，在照明光束211与纸浆材料204的成分相互作用使光束中的光子能量向上或向下偏移时发生。能量偏移可以被检测为散射光谱218的分量相对于照射光束211的第一波长的波长变化。能量偏移提供与纸浆材料204的组成分子的振动模式相关联的信息。波长偏移分量因此与不同组分有关，并且可以用于确定纸浆材料中组分的比例。

在所示的实施例中，接收器220包括所述透镜216，二向色滤光片214，透镜222，光纤耦合器224和光纤225以及光谱检测器226。透镜216收集散射光谱218并将光引向二向色滤光片214，其对散射光谱进行过滤以将波长偏移的光谱分量与处于照射光束211波长的光谱分量分离。二向色滤光片214被配置为传输除了与照明光束211相关联的第一波长之外的波长，如上所述，其已被二向色滤光片反射。拉曼位移的光谱分量通常非常弱，并且散射光谱218通常由处于照射光束211波长处的瑞利散射光主导。分离的波长偏移的光谱分量由透镜222收集并通过光纤耦合器224耦合进入光纤225以传输到光谱检测器226。光谱检测器226在输出端228产生光谱信号。

在一个实施例中，光谱检测器226可以包括将所收集的光谱分散成多个空间上分离的光谱分量的衍射光栅。波长较长的光谱分量比波长较短的光谱分量更大程度地被所述光栅衍射，从而提供作为随波长变化的光谱分量的空间分离。光谱检测器226可以使用电荷耦合器件(CCD)图像传感器以方便对空间分离的光谱分量进行成像。该CCD图像传感器包括阵列中的多个传感器元件，并且产生数字光谱数据信号，该数字光谱数据信号包括代表入射到每个传感器元件上的光的强度的多个值。可以通过对传感器元件的列相关联的数据值的平均来确定光谱分量的强度，每列有效地提供对应于特定波长范围的一个样本。

所述装置200还包括处理器电路230。该处理器电路230包括输入端232，用于接收在所述光谱检测器226的输出端228处产生的光谱数据信号，并且被配置为识别被过滤的散射光谱218中对应于所需纸浆性质的光谱特征。识别所述光谱特征的过程在本文稍后描述。该处理器电路230还被配置为根据所识别的光谱特征的变化在输出端234产生用于控制纸浆加工的控制信号以使纸浆性质落入所需要的范围内。

木浆包括木质素，其在所有可见光波长范围内(即在约350nm至900nm的范围内)具有强烈的荧光。因此，该散射光谱218因此可以由木质素荧光组分主导，从而使提取与组分的振动模式相关联的拉曼位移的光谱分量更加困难。通常，随着纸浆材料通过图1所示的纸浆加工工厂100加工，纸浆中木质素的比例逐渐降低。在漂白设备112中，木质素含量通常在后期漂白阶段中显著降低，并且所述装置200有利的可以位于后续漂白阶段之一以对这些纸浆材料进行监测。当纸浆材料具有较少的背景荧光时，更容易检测和处理散射光谱218中的拉曼位移的光谱分量，而较低的木质素含量对背景荧光有重要贡献。

在一个实施方案中，所需纸浆性质可能与纸浆产品的拉伸强度有关。对于要通过处理纸浆包106中的纸浆垫来生产诸如卫生纸、纸巾的产品和其他纸产品的次级生产商来说，拉伸强度是一项重要性能。如果纸浆材料在蒸煮器108，洗涤器110或漂白设备112中被过度加工或时间处理过长，纤维素纤维可能发生变性和/或剥离(unraveled)，从而降低由该纸浆制成的产品的拉伸强度。此外，半纤维素与纤维素纤维之间的连接相关，并且在纸浆加工过程中除去半纤维素也可能对拉伸强度和其它性能产生影响。

在诸如由纤维素纸浆材料生产合成纤维的其它加工实施例中，纸浆的粘度是重要的纸浆性质，因此在加工的过程中可能也需要控制纸浆粘度。

处理器电路

图3显示了用于实施处理器电路230的处理器电路示意图。参见图3，处理器电路230包括微处理器300，输入输出端口(I/O)302，程序存储器320和可变存储器340，它们都与上述微处理器300连通。

用于引导上述微处理器300执行各种功能的程序代码存储在程序存储器320中，该程序存储器320可以是随机存取存储器(RAM)、闪速存储器和/或硬盘驱动器(HDD)或其组合。程序代码可以来自主机系统或其他连接系统并被加载到程序存储器320中。该程序存储器320包括用于引导微处理器300执行操作系统功能的第一程序代码块322，用于引导微处理器300执行光谱特征识别功能的第二程序代码块324，和用于引导微处理器300执行纸浆加工控制功能的第三程序代码块326。

该I/O 302包括多个接口，其包括提供输入端232(图2所示)的接口304，用于接收来自光谱检测器226的输出端228的光谱数据信号。接口304可以是通用串行总线(USB)或其他数据接口。或者，在一些实施例中，模拟信号可以由光谱检测器226产生，并且接口304可以包括用于将模拟信号转换成数字谱表示的模数转换器。I/O 302还包括提供输出端234(图2所示)的接口306，用于产生控制信号。在其中一个实施例中，在输出端310处产生的控制信号用于使显示器350显示控制信息，以向纸浆加工工厂100的操作者提供控制纸浆加工的必要信息。在其他实施例中，在输出端234产生的控制信号可以单独使用或与代表其它加工参数的信号结合使用以控制一个或多个纸浆加工阶段352。输出端234处的控制信号可以在前馈控制和反馈控制策略中使用。

可变存储器340包括多个存储位置，包括用于存储代表由光谱检测器226产生的散射光谱的数据的光谱数据位置342，用于存储使用下述过程产生的训练分析结果的训练数据位置344，以及用于存储与控制纸浆加工工厂100相关的数据的控制数据位置346。所述可变存储器340例如可以是随机存取存储器。

训练过程

图4是根据本发明的一个实施例的引导处理器电路230执行用于识别光谱特征的训练过程的代码块流程图，在图4中示为400。在下面的描述中，该训练过程400被描述为衍射光栅滤光器和基于CCD的光谱检测器226。因此，在CCD的输出端228处的光谱数据信号将是数字数据信号的形式，数字数据信号包括代表入射到CCD每个原件的光谱强度的数据值。所述训练过程400的块通常可以代表从程序存储器320中的程序代码324读取的代码，所述代码用于引导微处理器300执行与识别光谱特征相关的功能。实施每个块的实际代码可以以任何合适的程序语言编写，例如C，C++，Java，汇编代码或高级数值计算语言。在该实施例中，训练过程400在测量用于控制纸浆加工工厂100的所需纸浆性质的过程之前。

所述训练过程400开始于块402，其引导微处理器300加载和执行来自程序存储器320的光谱特征识别程序代码324。然后，块404引导微处理器300使得I/O 302在接口304的输入端232获得第一纸浆样本的光谱数据。通常，所述训练过程依赖于接收多个不同纸浆样本的光谱数据，以提供纸浆性质的可靠预测。块406引导微处理器300以确定是否已达到纸浆样本的平均时间。在该实施例中，随着纸浆样本流过导管202，获取每个纸浆样本的光谱数据并求在一段时间内的平均值。所述平均时间可以是预设的并且可以选择为大约10秒。因此，如果在块406处尚未达到求所述平均时间，则微处理器300被引导回到块404，并且获取另一个光谱数据样本。

如果在块406处已达到所述平均时间，则微处理器300被引导到块408，块408引导微处理器求出光谱数据的平均值并将光谱数据存储在可变存储器340的光谱数据存储位置342中。所获取的光谱数据信号因此被组合以产生代表被过滤的散射光谱218的单组平均光谱数据值。

然后块410引导微处理器300确定是否存在待处理的其它纸浆样本，在这种情况下，微处理器被引导回到框404，并且获取下一纸浆样本的光谱数据。随后的每个纸浆样本重复块404至408。图6显示了4种不同化学纸浆的未处理光谱的实例。

在一些实施例中，所述训练过程可以包括获取多个纸浆样本的光谱数据，所述光谱数据被随机地分成训练的多个光谱数据(a training plurality of spectral data)和分类的多个光谱数据(a classification plurality of spectral data)，用于评估所述训练过程的有效性。显然，如果使用用于产生分析的数据评估训练过程有效性，则所得到的预测可能是不可靠的。因此，使用分类的多个光谱数据来测试训练分析的有效性有望提供改进的更可靠的预测结果。

如果在块410处，最后的纸浆样本已被处理，则微处理器300被引导到块412。如果最后一个纸浆样本尚未被处理，则微处理器300被引导回到块404。

块412引导微处理器300对光谱数据进行去噪，其可能涉及诸如应用离散小波变换或其他多分辨率滤波器组的处理，以将响应这个因素考虑在与各种噪声源相关的分量内。噪声源可以包括(1)由于例如瑞利散射光，荧光或检测器的固定图案响应引起的背景噪声，(2)由每个检测通道中的热和统计波动引起的噪声，和/或(3)由拉曼效应(非弹性光散射)产生的分子振动的光谱信号。

在其他实施例中，可以使用神经网络分析来实施块412。

然后块414引导微处理器300执行用于校准目的的光谱数据的预处理，其通常涉及在建模之前准备用于进一步分析(例如特征选择)的光谱。在一个实施例中，预处理可以指去躁数据的一阶导数或二阶导数变换，或指的是离散小波变换(DWT)处理的系数，其将光谱数据分解成光谱分量，所述光谱分量具有在平均光谱数据中的连续波长位置变化的本振频率。在其他实施例中，预处理可以包括实施面向模板的遗传算法(TOGA)，其使用方差模板来选择与校准集的目标性质最佳相关的少量小波分量，其特定目的是降低数据集的维度，以避免过度拟合。然后块416引导微处理器300执行特征选择过程，由此选择与纸浆性质相关联的那些光谱特征(从而改善模型的预测能力)，而将其它光谱特征从进一步分析中排除。这可以通过运行包含所有数据的初始校准模型并记录哪些光谱特征对模型的准确性有贡献来进行。TOGA处理排除不会减少预测误差的特征。

更具体地，块418引导微处理器300建立多变量分类模型，以便确定在预测所需纸浆性质中最初选择的一组DWT光谱分量的有效性。在一个实施例中，实施偏最小二乘(PLS)回归。PLS回归使用保留的分类的多个光谱数据来评估训练过程的有效性。PLS回归可能导致产生可以单独使用或与其他误差预测值组合使用的预测均方误差(RMSEP)值，以产生所选择的一组DWT光谱分量的有效值。

产生控制信号

参考图5，显示了用于产生控制纸浆加工工厂100产生具有所需性质纸浆的控制信号的处理器电路230的操作工艺流程图，示为500。该控制过程500开始于块502，其引导微处理器300加载并执行来自程序存储器320的纸浆加工控制功能程序代码324。然后，块504引导微处理器300使I/O 302在接口304的输入端232获取纸浆材料204流的光谱数据。然后块506引导微处理器300以确定是否已达到纸浆样本的平均时间。如果在块506处尚未达到所述平均时间，则微处理器300被引导回到块504，并且获取另外的光谱数据样本。如果在块506处达到了所述平均时间，则微处理器300被引导到块508，块508引导微处理器对光谱数据求平均值并将光谱数据存储在可变存储器340的控制数据存储位置346中。因此，块504至508通常对应于在训练过程400的块404-408中执行的功能，除了控制过程500可能执行了更少的数据平均，因为控制过程可能需要更快的数据采集。

然后，块510引导微处理器300调节所述光谱数据，其在本实施例中涉及实施与训练过程400的块412相关的离散小波变换(DWT)过程。

然后，控制过程在块512继续，引导微处理器300从可变存储器340中的训练数据位置344读取训练数据。将训练数据应用于由块510提供的经调节的光谱数据，并产生纸浆性质的预测值。可以使用常规纸浆测试方案和方法来建立纸浆性能的训练值。例如，纸浆手抄纸可以由纸浆制成并测试其强度，质量或其他性质，并且这些性质的值可以用作训练值。

控制信号可以用于使纸浆性能的预测值显示在图3所示的显示器350上，以提供操作者反馈。操作者可以根据纸浆性质值手动调节与纸浆加工工厂100相关联的工艺参数。例如，如果纸浆拉伸强度在可接受值的范围内趋向于较低值，则可以减少漂白时间。或者，控制信号可以产生用于耦合到与纸浆加工工厂100的一个或多个阶段相关联的致动器(未示出)的控制信号。在一些实施例中，控制信号可以用于转移或引导满足特定目的的质量标准的纸浆产品。例如，低质量的产品可以转移销售给对纸浆产品质量较不敏感的客户。

然后块516引导微处理器300以确定是否已经达到重复测量时间间隔。通常可以按照纸浆加工工厂100中的加工时间来选择时间间隔重复该过程500。例如，在持续许多小时的制浆过程中，可能仅需要以10至15分钟的间隔执行所述过程500。如果在块516处还没有达到重复测量间隔，则微处理器300被引导以重复块516。当在块516达到重复测量间隔时，则微处理器300被引导回到502并重复该过程。

虽然已经描述和示出了本发明的具体实施例，但是这些实施例应当仅被认为是对本发明的说明，而不应解释为根据所附权利要求书限制本发明。

Claims (38)

1.一种用于控制生产具有所需纸浆性质的纸浆产品的纤维素纸浆加工的方法，包括：

使用第一波长的光照射纸浆的加工中部分；

接收来自被照射的纸浆部分的散射光谱，该散射光谱包括通过与被照射的纸浆部分的成分相互作用而波长偏移的光谱分量；

过滤该散射光谱以分离所述光谱分量；

识别被过滤的散射光谱中对应于纸浆性质的光谱特征；以及

根据所识别的光谱特征的变化产生用于控制纸浆加工的控制信号以使纸浆性质落入所需要的范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述控制信号包括产生用于控制显示器的显示信号，以使与所述纸浆性质相关联的信息被显示。

3.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述控制信号包括产生可操作地引起与所述纸浆加工相关联的加工参数改变的控制信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中产生所述控制信号还包括基于所识别的光谱特征的变化和所述纸浆加工的其它性质的组合来产生控制信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中纸浆性质包括以下至少一种：

通过所述纸浆加工生产的纸浆的拉伸强度；

通过所述纸浆加工生产的纸浆的粘度；

通过所述纸浆加工生产的纸浆的聚合度；以及

通过所述纸浆加工生产的纸浆的半纤维素含量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括使用波长在532nm～785nm之间的激光照射纸浆的加工中部分。

7.根据权利要求1所述的方法，其中照射纸浆的加工中部分包括照射加工中的纸浆悬浮液。

8.根据权利要求7所述的方法，其中照射所述加工中的纸浆悬浮液包括照射流经该纸浆加工的加工阶段之间的导管的纸浆悬浮液。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述加工中的纸浆悬浮液具有约3％至约6％的纸浆浓度。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述加工中的纸浆悬浮液包含降低的木质素含量。

11.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述散射光谱包括：

在衍射光栅处接收所述散射光谱，所述衍射光栅被配置为空间分散随波长变化的光谱分量；以及

在电荷耦合器件(CCD)图像传感器处接收所述空间分散的光谱分量，所述电荷耦合器件(CCD)图像传感器具有多个元件可操作地提供所述空间分散的光谱分量的各自强度。

12.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述散射光谱包括：

在接收器处接收散射光，所述接收器响应对所述散射光的接收可操作地产生光谱信号；以及

产生所述光谱信号的数字谱表示。

13.根据权利要求12所述的方法，其中识别光谱特征包括处理所述数字谱表示以便于识别对应于纸浆性质的光谱特征。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述处理和识别使用算法进行实施，从而促进对纸浆加工的控制以生产具有所需纸浆性质的纸浆产品，所述算法促进对足够时间内的光谱特征的识别。

15.根据权利要求13所述的方法，其中处理包括以下至少一个：

对该数字谱表示进行一阶导数变换；以及

对该数字谱表示的一阶导数变换进行离散波长变换。

16.根据权利要求1所述的方法，其中识别包括对所述经处理的数字谱表示执行训练分析以将所述数字谱表示中的光谱分量与纸浆性质相关联。

17.根据权利要求16所述的方法，其中执行所述训练分析包括在所述识别之前执行训练分析，并且其中识别包括将所述训练分析的结果应用于所接收的散射光谱。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸浆加工包括溶解纸浆过程。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述纸浆加工包括牛皮纸浆加工，亚硫酸盐纸浆加工和热机械纸浆加工中的一种。

20.一种用于控制生产具有所需纸浆性质的纸浆产品的纤维素纸浆加工的装置，所述装置包括：

照射源，可操作地产生用于照射纸浆的加工中部分的第一波长的光；

接收器，可操作地：

接收来自被照射的纸浆部分的散射光谱，所述散射光谱包括通过与被照射的纸浆部分的组分相互作用而产生波长偏移的光谱分量；

过滤所述散射光谱以分离所述光谱分量；

处理器电路，可操作地配置为：

识别被过滤的散射光谱中对应于纸浆性质的光谱特征；以及

根据所识别的光谱特征的变化产生用于控制纸浆加工的控制信号以使纸浆性质落入所需要的范围内。

21.根据权利要求20所述的装置，还包括显示器，并且其中产生控制信号包括产生用于控制所述显示器的显示信号，以使与所述纸浆性质相关联的信息被显示。

22.根据权利要求20所述的装置，其中所述控制信号包括可操作地引起与所述纸浆加工相关联的加工参数改变的信号。

23.根据权利要求20所述的装置，所述处理器电路可操作地配置为通过结合所识别的光谱特征中的变化和所述纸浆加工的其它性质来产生所述控制信号。

24.根据权利要求20所述的装置，其中所述纸浆性质至少包括以下一种：

通过所述纸浆加工生产的纸浆的拉伸强度；

通过所述纸浆加工生产的纸浆的粘度；

通过所述纸浆加工生产的纸浆的聚合度；以及

通过所述纸浆加工生产的纸浆的半纤维素含量。

25.根据权利要求20所述的装置，其中所述照射器包括具有波长在约532nm～785nm之间的激光。

26.根据权利要求20所述的装置，其中所述照射器可操作地配置为通过照射加工中的纸浆悬浮液来照射纸浆的加工中部分。

27.根据权利要求26所述的装置，其中所述照射器可操作地配置为照射流过纸浆加工的加工阶段之间的导管的纸浆悬浮液。

28.根据权利要求26所述的设备，其中所述加工中的纸浆悬浮液具有约3％至约6％的纸浆浓度。

29.根据权利要求26所述的设备，其中所述加工中的纸浆悬浮液包含降低的木质素含量。

30.根据权利要求20所述的装置，其中所述接收器包括：

衍射光栅，可操作地配置为接收散射光谱以及空间分散随波长变化的光谱分量；和

电荷耦合器件(CCD)图像传感器，可操作地配置为接收该空间分散的光谱分量，所述CCD具有多个元件可操作地提供所述空间分散的光谱分量的各自强度。

31.根据权利要求20所述的装置，其中所述接收器响应对所述散射光的接收可操作地产生光谱信号，并且产生所述光谱信号的数字谱表示。

32.根据权利要求31所述的装置，其中所述处理器电路可操作地配置为通过处理所述数字谱表示来识别光谱特征，以便于识别对应于所述纸浆性质的光谱特征。

33.根据权利要求32所述的装置，其中所述处理器电路可操作地配置为使用算法进行所述处理和识别，从而促进对纸浆加工的控制以生产具有所需纸浆性质的纸浆产品，所述算法促进对足够时间内的光谱特征的识别。

34.根据权利要求32所述的装置，其中所述处理器电路可操作地配置为通过以下至少一种方式来执行所述处理：

对该数字谱表示进行一阶导数变换；以及

对该数字谱表示的一阶导数变换进行离散波长变换。

35.根据权利要求20所述的装置，其中所述处理器电路被可操作地配置为通过对经处理的数字谱表示执行训练分析以将所述数字谱表示中的光谱分量与纸浆性质相关联来执行所述识别。

36.根据权利要求35所述的装置，其中所述处理器电路可操作地配置为通过在进行所述识别之前执行训练分析，并且所述识别包括将所述训练分析的结果应用于所接收的散射光谱。

37.根据权利要求20所述的装置，其中所述纸浆加工包括溶解纸浆过程。

38.根据权利要求37所述的装置，其中所述纸浆加工包括牛皮纸浆法，亚硫酸盐纸浆法和热机械纸浆法中的一种。