CN101187634A - 皮带式激光感生光谱煤质分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在皮带上进行煤质分析的激光感生光谱煤质分析仪，它由激光器、聚焦透镜、光纤探头、光谱仪、计算机、测距传感器、测速传感器、控制器、传动机构和伺服电动机组成。能够根据皮带上的煤层高度调节聚焦透镜的位置，保证激光能够聚焦于煤层上。该激光感生光谱煤质分析仪能够实现在线、连续、快速的进行煤质分析，将结果显示，提供给生产过程的其他控制系统。分析速度快，精度高，一次能够分析煤中绝大部分元素。

Description

皮带式激光感生光谱煤质分析仪

一、技术领域

本发明属于激光测量技术领域，特别涉及一种能够在皮带传输机上进行连续测量的激光感生光谱煤质分析仪。

二、背景技术

煤的成分很复杂，不同产地的煤，其成分中各种元素的含量差别可能很大。在燃煤电厂中，煤质不同，锅炉的燃烧效率、燃烧所产生的污染物等方面差别很大，甚至影响到锅炉的安全运行。因此，为使锅炉能安全、高效的运行，就需要对煤质进行实时检测，根据煤质调整煤的供应量或采取其它的相关措施等。传统的离线式煤质分析方法有气相色谱法、液相色谱法、质谱法、火焰光度分析法和ICP-AES等一些光谱化学分析手段。离线式煤质分析方法，从取样、制样到检测结果的报出，一般需要比较长的时间，这往往使得检测结果严重滞后，不能满足生产工艺的需要。采用先进、快速的煤质分析手段是现在许多生产工艺所必需的。特别是需要能够实时进行煤质分析的系统，使分析结果能够实时的反馈到生产过程控制系统，实时地进行控制。

激光感生光谱技术是新近发展起来的测量技术，其应用越来越为广泛。激光能激发原子，使其发光，不同的元素，其特征光谱不一样，通过分析所获得的光谱中各种元素特征谱线，就可以获得各种元素所占的比例。利用激光激发煤中各种元素，通过分析光谱，可以获得煤中大部分元素的含量。

利用激光感生光谱技术进行煤质分析，可以实现在线测量，一次光谱可以测量煤中大部分元素，而且不干扰测量对象，对测量对象要求不高，测量速度快。

三、发明内容

本发明提出一种皮带式激光感生光谱煤质分析仪，解决在皮带传输机上进行煤质分析的问题。它能实现在皮带传输机上实时、连续、快速的进行煤质分析，将分析结果显示，提供给相关的控制系统。

本发明涉及的一种皮带式激光感生光谱煤质分析仪，由激光器1、聚焦透镜2、光纤探头3、光谱仪4、计算机5、测距传感器6、测速传感器7、控制器8、传动机构9和伺服电动机10组成。激光器是主要部分，安装在皮带的正上方；激光器发出的激光，通过聚焦透镜聚焦后，照射在皮带上的煤层上。由于皮带上的煤层高度不是固定的，因此导致激光经过透镜后的焦点不一定正好在煤上，通过测距传感器测量煤层的高度，用测速传感器测量皮带的运动速度，控制器获得煤层高度和皮带速度后，控制伺服电动机运转，进而带动聚焦透镜，调整聚焦透镜的垂直位置，确保激光能够聚焦于皮带上煤层的表面。

本发明是这样实现的：由于在皮带上传输的煤的高度不是固定的，如果激光器的聚焦透镜一直保留在某一个位置，则不一定能将激光聚焦到煤层上，这样就不能保证测量的正常进行。为解决这个问题，在本发明中，引进测距传感器，测量皮带上煤层的高度。同时，测速传感器测量皮带的速度。控制器获得测量结果，根据煤层的高度和皮带运动速度，控制伺服电动机。伺服电动机通过传动机构带动聚焦透镜，调整聚焦透镜的垂直位置，进而调整激光的焦点，确保激光能聚焦于煤的表面。测距传感器安装在皮带的上方，与激光器在同一直线上，中心连线与皮带传输方向平行，按皮带传输方向，测距传感器在前，激光器在后。激光器安装在测距传感器的后面，垂直于皮带安装。聚焦透镜安装在激光器的正下方，聚焦透镜通过传动机构与伺服电动机相连，伺服电动机可以调整聚焦透镜的垂直位置。激光器发出的激光，通过聚焦透镜聚焦于煤层的表面，将原煤激发成等离子体，使其发光。通过光纤探头和光谱仪，将激发后的等离子体的光谱采样，传输给计算机，计算机对光谱进行分析、处理，获得需要的信息并显示。

本发明的框图见说明书附图中图1所示，测距传感器和聚焦透镜的焦距所在的垂直位置有一定的距离，皮带传输需要时间，而皮带的速度也可能是变化的，因此，为了更好的控制聚焦透镜，增加测速传感器，通过测距传感器和测速传感器获得的数据，共同控制伺服电动机。确保聚焦透镜能将激光聚焦于煤层的表面。

本发明能够连续快速的测量煤中的绝大部分元素，能够将测量结果提供给更高一级的控制系统。本发明不需要取样装置，不需要对煤样制样，测量方便，维护量小。

四、具体实施

见说明书附图中图2所示，本发明的测距传感器6中心和聚焦透镜焦点11连成的直线应该和皮带的运动方向一致。测距传感器6安装在激光器1前面。

测距传感器采用的是一种非接触式测距传感器。

五、附图说明

图1是本发明系统框图

图2是本发明传感器和激光器安装相对位置图

图中标号：

1、激光器        2、聚焦透镜

3、光纤探头      4、光谱仪

5、计算机        6、测距传感器

7、测速传感器    8、控制器

9、传动机构      10、伺服电动机

11、聚焦透镜焦点

Claims (4)

1.一种皮带式激光感生光谱煤质分析仪，由激光器(1)、聚焦透镜(2)、光纤探头(3)、光谱仪(4)、计算机(5)、测距传感器(6)、测速传感器(7)、控制器(8)、传动机构(9)和伺服电动机(10)组成，

激光器(1)安装在皮带的上方，测距传感器(6)安装在激光器(1)的前方，测距传感器(6)和测速传感器(7)分别测量皮带上煤层的高度和皮带的运动速度，控制器(8)根据皮带上煤层的高度和皮带的运动速度控制伺服电动机(10)，带动聚焦透镜(2)上下运动，调整聚焦透镜(2)的垂直位置，确保激光能聚焦到煤层上，激光器(1)发出的激光通过聚焦透镜(2)后聚焦到皮带上传输的煤层上，将原煤激发成等离子体，使其发光，通过光纤探头(3)，将被激发的原子光谱进行检测，经光谱仪(4)分析后传输到计算机(5)上进行进一步的分析、处理、显示等。

2.根据权利要求1所述的皮带式激光感生光谱煤质分析仪，其特征在于通过非接触式测距传感器(6)，对煤层的高度进行实时测量，调整聚焦透镜(2)的位置，确保激光聚焦于煤层上。

3.根据权利要求1所述的皮带式激光感生光谱煤质分析仪，其特征在于通过测速传感器(7)测量皮带的传输速度，皮带的传输速率不能保持不变，通过测量皮带速率，和测量所得的煤层高度一起作为测量数据，控制聚焦透镜(2)的位置。

4.根据权利要求1所述的皮带式激光感生光谱煤质分析仪，其特征在于聚焦透镜(2)的垂直位置是可调的，通过煤层高度和皮带速度所得信息，控制器(8)控制伺服电动机(10)上下运动，调整聚焦透镜(2)的位置，确保激光聚焦到煤层上。

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