一种可切换光路的固体物料在线分析装置及分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可切换光路的固体物料在线分析装置及分析方法，包括LIBS系统、切换模块、测量室以及信号收集模块；LIBS系统利用自身激光器发出激光经过切换模块中的二色镜与测量室内物体接触，产生等离子体后，被信号收集模块收集；测量室包括颗粒流测量室以及压片测量室；切换模块，位于LIBS系统和测量室之间，用于将LIBS系统的激光形成的光路在颗粒流测量室和压片测量室之间切换，籍以实现对颗粒流的检测以及对样品压片的检测。本发明专利技术配有切换模块用于切换光路，使激光在相同条件下分别与固体物料颗粒流或压片样品作用，产生等离子体，从而得到相同样品在两种状态下的光谱信息。息。息。

【技术实现步骤摘要】
一种可切换光路的固体物料在线分析装置及分析方法


[0001]本专利技术涉及物料分析
，具体为一种可切换光路的固体物料在线分析装置及分析方法。

技术介绍

[0002]激光诱导击穿光谱技术(Laser
‑
Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS) 是一种原子发射光谱技术，利用高功率的脉冲激光烧蚀待测样品，形成高温等离子体，通过对高温等离子体冷却过程中产生的发射光谱进行分析和处理，得到分析对象的元素组成及其含量信息。该技术具有可实现任何形态介质的检测、只需简单或无需样品预处理、远距离测量及多元素同步快速检测等特点，在实际工业生产过程的物质成分监测与质量控制等领域体现了应用和发展潜力；
[0003]目前基于
·
LIBS技术的固体物料成分检测，比如煤的快速分析主要针对块状煤样和煤粉压片样品，如将该测量模式应用于锅炉风粉管道中的入炉煤质在线监测，需要增加额外的样品预处理和控制系统，使检测系统在工程应用中的可靠性和实时性受到很大影响。在实际的工业过程中涉及到的很多物质均是以颗粒流的形式存在，因此实现LIBS技术对固体物料颗粒流的在线测量，将有利于发展简单可靠的分析系统，为该技术真正应用于工业现场的在线检测提供理论和实践依据。然而由于颗粒流样品存在一定的波动性，不利于检测系统的标定，致使LIBS直接应用于固体物料颗粒流的直接测量面临一定的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可切换光路的固体物料在线分析装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括LIBS系统、切换模块、测量室以及信号收集模块；
[0006]LIBS系统利用自身激光器发出激光经过切换模块中的二色镜与测量室内物体接触，产生等离子体后，被信号收集模块收集；
[0007]测量室包括颗粒流测量室以及压片测量室；
[0008]切换模块，位于LIBS系统和测量室之间，用于将LIBS系统的激光形成的光路在颗粒流测量室和压片测量室之间切换，籍以实现对颗粒流的检测以及对样品压片的检测。
[0009]优选的，切换模块包括电动滑块以及与之配合的滑轨，滑轨垂直于激光器探头的中心轴线，电动滑块沿着滑轨直线运动。
[0010]优选的，电动滑块上部设有两个中空通道，中空通道用于与信号收集模块相连；
[0011]中空通道包括第一通道和第二通道，第一通道和第二通道内均安装有 45
°
二向色镜。
[0012]优选的，切换模块距离压片测量室样品表面的距离与切换模块距离颗粒测量室中心的距离相同。
[0013]优选的，压片测量室位于切换模块的底部，且与第一通道相连，颗粒流测量室位于切换模块后部，且与第二通道相连。
[0014]优选的，压片测量室的底部安装有旋转台，旋转台在旋转中，使得激光照射在压片样品的不同位置上。
[0015]优选的，过滤网为环形结构，其中部罩设在托架底部的输出口处，过水槽沿着过滤网的外环面设置。
[0016]优选的，LIBS系统的光路包括激光器、激光高透镜、硅偏压探测器、切换模块、组合透镜以及测量室。
[0017]优选的，信号收集模块包括平凸透镜、光纤探头、光纤、光谱仪、脉冲发生器、一号线缆、二号线缆；所述平凸透镜的中心与光纤探头位于同一水平直接上，光纤探头位于平凸透镜的焦点处；所述光纤探头通过光纤连接光谱仪；所述光谱仪的输出端与计算机相连接；所述脉冲发生器一端通过一号线缆与光谱仪连接，通过二号线缆与激光器连接。
[0018]优选的，激光器发出激光，激光能量信息采集至计算机中；
[0019]一种可切换光路的固体物料在线分析方法，包括如下步骤：结合CCD采集的图像，实现激光自动聚焦在压片测量室内的压片表面，产生等离子体，其信号通过光纤传输至光谱仪，然后输出至计算机中；
[0020]构建基于压片光谱信息的各特性指标定量分析模型；
[0021]通过光路切换装置对激光进行光路切换，使激光聚焦在颗粒流测量室内的颗粒流样品上，产生等离子体，其信号通过光纤传输至光谱仪，然后输出至计算机中；
[0022]等离子体发出的带有相应的颗粒流信息的光被传输至光谱仪，输出的光谱响应信号采集至计算机中；
[0023]在计算机中，将得到的颗粒流光谱信息进行校正后，结合上述模型，实现颗粒流样品特性指标的测量。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术配有切换模块用于切换光路，使激光在相同条件下分别与固体物料颗粒流或压片样品作用，产生等离子体，从而得到相同样品在两种状态下的光谱信息，根据两种光谱信息的相关性，实现利用压片光谱信息建立定标模型，切换光路获取颗粒流光谱数据进行在线检测，解决颗粒流样品直接检测的定标问题。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0027]图2为本专利技术切换模块中的电动滑块示意图。
具体实施方式
[0028]为了便于使用，本专利技术实施例提供了一种可切换光路的固体物料在线分析装置。下面将结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本实施例提供了一种可切换光路的固体物料在线分析装置及方法，参照图1
‑
图2所示。
[0030]首先利用LIBS技术实现固体物料压片样品的测量，构建分析指标的定量分析模型，然后利用切换装置切换光路获取固体物料颗粒流的实时光谱信息，结合压片样品的光谱特性，用于颗粒流样品光谱特性的校正，进而实现颗粒流的在线直接检测。
[0031]具体的，一种可切换光路的固体物料在线分析装置，该装置的使用步骤中含有：
[0032]a)脉冲激光器发出激光，并将激光通过光学器件使之进入能量探测装置，激光能量信息采集至计算机中；
[0033]b)结合CCD采集的图像，实现激光自动聚焦在压片测量室内的压片表面，产生等离子体，其信号通过光纤传输至光谱仪，然后输出至计算机中；
[0034]c)构建基于压片光谱信息的各特性指标定量分析模型；
[0035]d)通过光路切换装置对激光进行光路切换，使激光聚焦在颗粒流测量室内的颗粒流样品上，产生等离子体，其信号通过光纤传输至光谱仪，然后输出至计算机中；
[0036]e)等离子体发出的带有相应的颗粒流信息的光被传输至光谱仪，输出的光谱响应信号采集至计算机中；
[0037]在计算机中，将得到的颗粒流光谱信息进行校正后，结合上述定标模型，实现颗粒流样品特性指标的测量。
[0038]具体步骤为：将得到的颗粒流光谱经过通道归一化的预处理方式，输入到由压片光谱采用迁移学习本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可切换光路的固体物料在线分析装置，其特征在于:包括LIBS系统、切换模块、测量室以及信号收集模块；LIBS系统利用自身激光器发出激光经过切换模块中的二色镜与测量室内物体接触，产生等离子体后，被信号收集模块收集；测量室包括颗粒流测量室以及压片测量室；切换模块，位于LIBS系统和测量室之间，用于将LIBS系统的激光形成的光路在颗粒流测量室和压片测量室之间切换，籍以实现对颗粒流的检测以及对样品压片的检测。2.根据权利要求1所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置，其特征在于：切换模块包括电动滑块以及与之配合的滑轨，滑轨垂直于激光器探头的中心轴线，电动滑块沿着滑轨直线运动。3.根据权利要求2所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置，其特征在于：电动滑块上部设有两个中空通道，中空通道用于与信号收集模块相连；中空通道包括第一通道和第二通道，第一通道和第二通道内均安装有45
°
二向色镜。4.根据权利要求1所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置，其特征在于：切换模块距离压片测量室样品表面的距离与切换模块距离颗粒测量室中心的距离相同。5.根据权利要求3所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置，其特征在于：压片测量室位于切换模块的底部，且与第一通道相连，颗粒流测量室位于切换模块后部，且与第二通道相连。6.根据权利要求5所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置，其特征在于：压片测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟春林，董美蓉，钟斌，陆继东，陈翊翔，罗辉国，傅卓人，李帅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：