摘 要：采用过程软测量算法，以虚拟仪器技术，测量造纸过程的纸张水分。该系统功能全，适于现场监测，界面友好。
关键词：虚拟仪器；软测量；水分
1水分仪的软测量模型建立及模型参数的在线修正
本仪器利用静态线性软测量模型回归分析法建模，因其计算简洁，外延性好，当模型的非线性软测量表现不明显时，拟合的精度较高，且能被工程师们广泛接受。通过对过程分析，选用了一组既与主导变量有密切联系又容易检测的变量，这组变量td为所有烘缸表面温度t的加权线性组合，权重大小取决于各烘缸对水分的影响程度；Vp为纸机车速；ta为空气温度；pa为大气压：ρ为低纸浆浓度。
式中：e(i)是历史数据中最近15次预估值与离线测量值的偏差；e(m)为当前时刻预估值与离线测量值的偏差；a10为校正前的a1值，β为调整系数，现场试验确定。
2虚拟仪器硬件配置
本虚拟仪器系统以信号调理电路、数据采集板及计算机为仪器硬件平台。在设计时充分考虑其硬件通用性，测量环节中放大、滤波、采样等处理环节采用相同的硬件进行处理。数据采集卡选用由NI公司生产的Lab-PC-1200多功能数据采集卡(DAQ)。多组输入信号送虚拟仪表系统，在LabWindows／CVI开发平台上，在系统应用软件的支持下，完成对各路输入信号的数据采集与存储、数字滤波、参数设置、软测量算法的计算、系统修正补偿、测量结果的显示打印等。框图如图1。
3系统应用软件的设计
3.1LabWindows／CVI软件开发平台
LabWindows／CVI是一种面向仪器与测控过程的交互式C/C++开发平台。它具有以下特点：
(1)LabWindows／CVI将源码编程、32位ANSIC编译、联接、调试以及标准ANSIC库等集成在一个交互式开发平台上，因此，用户可以快捷的编写、调试和修改程序。
(2)LabWindows／CVI编程技术采用事件驱动方式和回调方式。对每一个函数都提供了一个函数面板，用户可以通过函数面板交互的输入函数的每个参数。在脱离主程序C源代码的情况下，可直接在函数面板中执行函数操作，并能方便的把函数语句嵌入C源代码中，及通过变量声明窗口交互地声明变量。
(3)简单直接的用户接口设计。
(4)完善的兼容性。
(5)功能强大的函数库。针对测控领域的需求，可供用户直接调用的函数库有基本函数库、高级数据分析库函数、各种驱动函数库。通过简单调用库函数就能驱动相应总线的各种仪器硬件和数据采集卡。
(6)多种灵活的程序调试手段。
(7)具有支持TCP/IP、动态数据交换(DDE)等网络功能。
3.2仪器面板设计
此虚拟仪器具有多种功能，可以对各组烘缸的表面温度、纸机车速、环境温度、大气压、低纸浆浓度及纸张水分进行测量。面板提供功能设置旋钮，分别设置纸张水分仪、烘缸温度仪等的采样通道号、采样点数、采样频率；提供结果显示窗、各种参数变化趋势图等；此外，面板还有帮助、启动采样、关闭仪器等按钮。
3.3虚拟纸张水分仪主程序流程图
主程序流程图如图2。
4仿真结果
仿真结果如表1。从表中数据可以看出，本文设计的软测量仪表能够满足工程要求。
5结论
本系统考虑了造纸过程中对水分影响的各种因素，设计出造纸过程纸张水分软测量的虚拟仪器。该仪器测量精度高；可对六种参数实行在线测量，实现一机多用；操作较简单。此系统具有一定的推广价值。
参考文献
［1］ 郑莹娜，等.过程软测量虚拟仪器系统集成［J］.自动化仪表，1999，20(5).
［2］ 许科军，等.自动检测和仪表的共性技术［M］.北京：清华大学出版社，2000.
［3］ 刘君华.现代检测技术与测试系统设计［M］.西安：西安交通大学出版社，1999.
