CN103163170B - 一种适合于x荧光多元素分析仪测量的往复式测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合于X荧光多元素分析仪测量的往复式测量装置及方法。通过电机驱动以及位移传感器的定位配合，控制探测系统按照程序设定的顺序依次对各种矿浆进行往复式测量，并在整个过程中对位移传感器的定位精度进行判断，一旦出现定位错误，则整个系统停止运转并报警，保护系统的安全。本发明仅使用一套放射源及测量分析系统便可以轮流依次检测多种矿浆，节省了放射源的使用数量，也节约了仪器的成本。

Description

一种适合于X荧光多元素分析仪测量的往复式测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种往复式测量装置及方法，具体说是涉及一种适合于X荧光多元素分析仪测量的往复式测量装置及方法。

背景技术

我国冶金、有色金属、矿山、建材等众多领域的生产过程中，原料中各种元素的配比对产品质量起着关键的作用。目前基于专利技术“在流检测多元素分析装置及方法”（专利号：200710010105.5）的在流X荧光多元素分析仪器已经很好的实现了对料流的各组成元素含量的实时检测，摆脱了人工取样后再进行化学分析的烦琐程序，大大提高了生产效率。

但是由于在流X荧光多元素分析仪器的最核心的测量、分析部分是最为昂贵的，而且需要使用放射源来激发出被分析矿浆中各元素的特征X射线，因此每测量一种矿浆就需要一套探测分析系统和放射源，导致用户在使用过程中成本过高，且增加放射源的管理成本，也不利于环保。

发明内容

本发明针对现有在流X荧光多元素分析仪器在应用中所存在的缺陷，提出一种针对工业在流X荧光多元素分析仪器在应用中能够采用一套放射源及探测器即可分析多种矿浆的往复式测量装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：

在框架1的下部固定有若干平行排列的流槽20，具体数量与仪器所要分析的矿浆数量相同，每种矿浆分别各自从相应的流槽20中流过。在框架1的上部通过固定栓A14、固定栓B15、固定栓C16安装有水平螺杆3，水平螺杆3可绕自身的轴心自由旋转，框架1安装有水平方向电机2，水平方向电机2与水平螺杆3的传动方式为涡轮涡杆机构。水平螺杆3上制有螺纹，水平螺杆3通过螺纹与水平滑块4相互啮合，在水平方向电机2正转或反转的带动作用下，水平滑块4可以在固定栓B15与固定栓C16之间的区域内向左或向右水平移动。在框架1的左端装有左位移传感器10，通过左位移传感器10可以检测到水平滑块4左端与左位移传感器10之间的距离。在框架1的右端装有右位移传感器11，通过右位移传感器11可以检测到水平滑块4右端与右位移传感器11之间的距离。

在水平滑块4的下部接有水平移动平板5。在水平移动平板5上通过固定栓D17、固定栓E18、固定栓F19安装有竖直螺杆7，竖直螺杆7可绕自身的轴心自由旋转，在水平移动平板5上安装有竖直方向电机6，竖直方向电机6与竖直螺杆7之间的传动方式为涡轮涡杆机构。竖直螺杆7上制有螺纹，竖直螺杆7通过螺纹与竖直滑块8相互啮合，在竖直方向电机6正转或反转的带动作用下，竖直滑块8可以在固定栓E18与固定栓F19之间的区域内向上或向下竖直移动。在水平移动平板5的上端装有上位移传感器12，通过上位移传感器12可以检测到竖直滑块8上端与上位移传感器12之间的距离。在水平移动平板5的下端装有下位移传感器13，通过下位移传感器13可以检测到竖直滑块8下端与下位移传感器13之间的距离。

竖直滑块8与探测腔体9连接，并当竖直滑块8处于提升极限位时保证探测腔体9整体处于流槽20的上方；当竖直滑块8处于下沉极限位时保证探测腔体9的头部浸入到流槽20的矿浆中。

装置各电气设施通过线缆与控制箱21联接。控制箱21为水平方向电机2、竖直方向电机6、左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13提供电源，并接收左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13的检测结果信号，同时能控制水平方向电机2、竖直方向电机6各自的起停、转速、转向等运行状态。

在程序中已经预先设定了当探测腔体9处于第n个流槽20的正上方时水平滑块4左端到左位移传感器10的距离Ln、左位移传感器10与右位移传感器11之间的距离Lh1、水平滑块4的左端到右端的距离Lsp、上位移传感器12与下位移传感器13之间的距离Lh2、竖直滑块8的上端到下端的距离Lsz，以及当竖直滑块8分别处于提升极限位置及下沉极限位置时上位移传感器12所检测到的距离Ls₀及Lx₀，这些距离的数值可以通过实际测量获得并写入程序的数据库中。

在仪器对矿浆进行测量时，各种需要进行元素含量分析的矿浆分别从各自对应的流槽20中流过，通过控制箱21驱动水平方向电机2的正转或反转，并通过左位移传感器10的检测结果对水平滑块4进行定位，使探测腔体9按照程序设定的检测顺序依次位于各个流槽20的正上方，以对不同矿浆按一定的顺序进行测量；对某流槽20中矿浆的测量全部过程为：控制箱21驱动竖直方向电机6反转，使竖直滑块8下降到下沉极限位置，保证探测腔体9的头部浸入到矿浆中，仪器开始对矿浆进行分析；当该次分析结束后，控制箱21驱动竖直方向电机6正转，使竖直滑块8上升到提升极限位置，保证探测腔体9的头部高出流槽20。

在整个的过程中，对左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13的定位精度进行判断，当出现定位错误时整个系统停止运行，并发出报警信息，具体判断方法如下：

若满足                                                或则认为出现定位错误，其中：Lh1为左位移传感器10与右位移传感器11之间的距离，Lsp为水平滑块4的左端到右端的距离，Lz为左位移传感器10检测到的距离，Ly为右位移传感器11检测到的距离，Lh2为上位移传感器12与下位移传感器13之间的距离，Lsz为竖直滑块8的上端到下端的距离，Ls为上位移传感器12检测到的距离，Lx为下位移传感器13检测到的距离，H1和H2为经验判断参数，L1、Lsp、L2、Lsz可通过对整个装置的实际测量获得，H1和H2可根据传感器的允许测量误差、装置的允许加工误差以及相关经验进行确定。

本发明的有益效果是：一套放射源及测量分析系统可以轮流依次检测多种矿浆，节省了放射源的使用数量，也节约了仪器的成本；通过位移传感器能够进行准确定位，并且实现了定位故障判断；涡轮涡杆结构以及螺纹结构很好地克服了水平滑块4及竖直滑块8在移动过程中的惯性所导致的停止后与理想目标位置的偏差。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图（竖直滑块处于提升极限位置）

图2是本发明的装置结构示意图（竖直滑块处于下沉极限位置）

图3是本发明的电控系统框图

图4是本发明的程序控制流程图

1 框架，2 水平方向电机，3 水平螺杆，4 水平滑块，5 水平移动平板，6 竖直方向电机，7 竖直螺杆，8 竖直滑块，9 探测腔体，10 左位移传感器，11 右位移传感器，12 上位移传感器，13 下位移传感器，14 固定栓A，15 固定栓B，16 固定栓C，17 固定栓D，18 固定栓E，19 固定栓F，20 流槽，21 控制箱

具体实施方式

结合附图详细说明本发明的装置结构和使用方法。

如图1及图2所示，在框架1的下部固定有若干平行排列的流槽20，具体数量与仪器所要分析的矿浆数量相同。在框架1的上部装有水平螺杆3和水平方向电机2，水平螺杆3通过固定栓A14、固定栓B15、固定栓C16与框架1固定，并可绕自身的轴心自由旋转，水平螺杆3与水平方向电机2的传动方式为常规的涡轮涡杆机构。水平螺杆3上制有螺纹，水平螺杆3通过螺纹与水平滑块4相互啮合，在水平方向电机2正转或反转的带动作用下，水平滑块4可以在固定栓B15与固定栓C16之间的区域内向左或向右水平移动。在框架1的左端装有左位移传感器10，通过左位移传感器10可以检测到水平滑块4左端与左位移传感器10之间的距离。在框架1的右端装有右位移传感器11，通过右位移传感器11可以检测到水平滑块4右端与右位移传感器11之间的距离。

在水平滑块4的下部接有水平移动平板5。在水平移动平板5上安装有竖直方向电机6和竖直螺杆7，竖直螺杆7通过固定栓D17、固定栓E18、固定栓F19与水平移动平板5固定，并可绕自身的轴心自由旋转，竖直螺杆7与竖直方向电机6之间的传动方式为常规的涡轮涡杆机构。竖直螺杆7上制有螺纹，竖直螺杆7通过螺纹与竖直滑块8相互啮合，在竖直方向电机6正转或反转的带动作用下，竖直滑块8可以在固定栓E18与固定栓F19之间的区域内向上或向下竖直移动。在水平移动平板5的上端装有上位移传感器12，通过上位移传感器12可以检测到竖直滑块8上端与上位移传感器12之间的距离。在水平移动平板5的下端装有下位移传感器13，通过下位移传感器13可以检测到竖直滑块8下端与下位移传感器13之间的距离。

竖直滑块8与探测腔体9连接，并当竖直滑块8处于提升极限位时保证探测腔体9整体处于流槽20的上方，如图1所示；当竖直滑块8处于下沉极限位时保证探测腔体9的头部浸入到流槽20的矿浆中，如图2所示。

本发明中，位移传感器可以选用工业级激光位移传感器，该传感器的测量量程大，而且精度能够达到1mm以内。

本发明装置的电控系统如图3所示，其内部的电源及控制电路均按常规电源电路和控制电路组成：

控制箱21为水平方向电机2、竖直方向电机6、左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13提供电源，并接收左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13的检测结果信号，同时能控制水平方向电机2、竖直方向电机6各自的起停、转速、转向等运行状态。

具体应用方法如下：

在程序中已经预先设定了当探测腔体9处于第n个流槽20的正上方时水平滑块4左端到左位移传感器10的距离Ln、左位移传感器10与右位移传感器11之间的距离Lh1、水平滑块4的左端到右端的距离Lsp、上位移传感器12与下位移传感器13之间的距离Lh2、竖直滑块8的上端到下端的距离Lsz，以及当竖直滑块8分别处于提升极限位置及下沉极限位置时上位移传感器12所检测到的距离Ls₀及Lx₀，这些距离的数值可以通过实际测量获得并写入程序的数据库中。

各种需要进行元素含量分析的矿浆分别从各自对应的流槽20中流过，通过控制箱21驱动水平方向电机2的正转或反转，带动水平螺杆3正转或反转，使水平滑块4及水平移动平板5左行或右行，并通过左位移传感器10的检测结果对水平滑块4进行定位，保证水平滑块4及水平移动平板5停止时刚好是探测腔体9位于待分析流槽20的正上方。然后控制箱21驱动竖直方向电机6反转，带动竖直螺杆7反转，并通过上位移传感器12的检测结果对竖直滑块8进行定位，使竖直滑块8下降到下沉极限位置，保证探测腔体9的头部浸入到矿浆中。仪器开始对矿浆进行检测分析。

当该次检测分析结束后，控制箱21驱动竖直方向电机6正转，带动竖直螺杆7正转，并通过上位移传感器12的检测结果对竖直滑块8进行定位，使竖直滑块8上升到提升极限位置，保证探测腔体9的头部高出流槽20。然后控制箱21根据预设的程序判断是否继续对其他矿浆进行分析，如果没有则结束测量过程，如果有则通过控制箱21驱动水平方向电机2的正转或反转使水平移动平板5左行或右行至探测腔体9位于待分析流槽20的正上方位置，重复上述过程。

结合图4对控制过程进行详细描述：

当控制系统启动后，首先通过上位移传感器12所检测到的至竖直滑块8上端的距离对竖直滑块8进行定位，判断是否处于提升极限位置，具体的判断方法为：上位移传感器12检测到的距离Ls与程序中预先设好的Ls₀进行比较，若不在提升极限位置，则控制竖直方向电机6的转动，以及通过上位移传感器12的检测结果对竖直滑块8定位，使竖直滑块8处于提升极限位置；若竖直滑块8已经处于提升极限位置，则直接进入下一步对水平滑块4进行定位，对水平滑块4的定位是通过左位移传感器10的检测结果来实现的。

然后程序确认根据预先设定的测量顺序中即将测量的流槽20，并从数据库中检查得到若使探测腔体9处于该流槽20正上方时水平滑块4左端应该到左位移传感器10的距离数值Ln，并进一步与左位移传感器10当时测量到的实际距离Lz相对比，通过程序的判断，确认水平滑块4应该向左还是向右移动才能使探测腔体9处于该流槽20的正上方，并通过控制箱21控制水平方向电机2的转动实现，具体的判断方式为：若Ln＜Lz则水平滑块4应向左移动，水平方向电机2应正转；若Ln＞Lz则水平滑块4应向右移动，水平方向电机2应反转；若Ln＝Lz则水平滑块4已经抵达预期位置，水平方向电机2应停止转动。

当水平滑块4左行或右行至已经使探测腔体9位于待测量流槽20的正上方位置后，控制箱21通过上位移传感器12的检测结果对竖直滑块8进行定位，并控制竖直方向电机6反转使竖直滑块8下降至下沉极限位置，即当Ls＝Lx₀时控制竖直方向电机6停止转动，此时探测腔体9的头部已经浸入矿浆中。然后仪器对该种矿浆的检测分析开始。

当仪器对该种矿浆的检测分析结束后，控制箱21通过上位移传感器12的检测结果对竖直滑块8进行定位，并控制竖直方向电机6正转使竖直滑块8上提至提升极限位置，即当Ls＝Ls₀时控制竖直方向电机6停止转动，此时探测腔体9的头部已经高出在流槽20的上方。

随后程序判断是否还有其他流槽20的矿浆需要继续测量，若有，则通过程序确认根据预先设定的测量顺序中即将测量的流槽20，并控制水平方向电机2的正转或反转使探测腔体9位于该流槽20的正上方，重复上述过程；若没有需要继续测量的矿浆，则整个过程结束。

在整个的过程中，对左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13的定位精度进行判断，当出现定位错误时整个系统停止运行，并发出报警信息，具体判断方法如下：

若满足或则认为出现定位错误，其中：Lh1为左位移传感器10与右位移传感器11之间的距离，Lsp为水平滑块4的左端到右端的距离，Lz为左位移传感器10检测到的距离，Ly为右位移传感器11检测到的距离，Lh2为上位移传感器12与下位移传感器13之间的距离，Lsz为竖直滑块8的上端到下端的距离，Ls为上位移传感器12检测到的距离，Lx为下位移传感器13检测到的距离，H1和H2为经验判断参数，L1、Lsp、L2、Lsz可通过对整个装置的实际测量获得，H1和H2可根据传感器的允许测量误差、装置的允许加工误差以及相关经验进行确定。

应用实例：

水平方向电机和竖直方向电机均选用步进电机。

位移传感器均选用市面常规的工业级激光位移传感器。

框架及螺杆等委托机械加工厂家进行外协加工。

设置参数如下：

H1＝8mm；

H2＝5mm。 

Claims (2)

1.一种适合于X荧光多元素分析仪测量的往复式测量装置，其特征是：

在框架1的下部固定有若干平行排列的流槽20，在框架1的上部通过固定栓A14、固定栓B15、固定栓C16安装有水平螺杆3，水平螺杆3可绕自身的轴心自由旋转，框架1安装有水平方向电机2，水平方向电机2与水平螺杆3的传动方式为涡轮涡杆机构，水平螺杆3上制有螺纹，水平螺杆3通过螺纹与水平滑块4相互啮合，在框架1的左端装有左位移传感器10，在框架1的右端装有右位移传感器11，在水平滑块4的下部接有水平移动平板5，在水平移动平板5上通过固定栓D17、固定栓E18、固定栓F19安装有竖直螺杆7，竖直螺杆7可绕自身的轴心自由旋转，在水平移动平板5上安装有竖直方向电机6，竖直方向电机6与竖直螺杆7之间的传动方式为涡轮涡杆机构，竖直螺杆7上制有螺纹，竖直螺杆7通过螺纹与竖直滑块8相互啮合，在水平移动平板5的上端装有上位移传感器12，在水平移动平板5的下端装有下位移传感器13，竖直滑块8与探测腔体9连接，并当竖直滑块8处于提升极限位时保证探测腔体9整体处于流槽20的上方，当竖直滑块8处于下沉极限位时保证探测腔体9的头部浸入到流槽20的矿浆中，装置各电气设施通过线缆与控制箱21联接，控制箱21为水平方向电机2、竖直方向电机6、左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13提供电源，并接收左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13的检测结果信号，同时能控制水平方向电机2、竖直方向电机6各自的起停、转速、转向三项运行状态。

2.使用权利要求1所述的一种适合于X荧光多元素分析仪测量的往复式测量装置的使用方法，其特征是：

在仪器对矿浆进行测量时，各种需要进行元素含量分析的矿浆分别从各自对应的流槽20中流过，通过控制箱21驱动水平方向电机2的正转或反转，并通过左位移传感器10的检测结果对水平滑块4进行定位，使探测腔体9按照程序设定的检测顺序依次位于各个流槽20的正上方，以对不同矿浆按一定的顺序进行测量；对某流槽20中矿浆的测量全部过程为：控制箱21驱动竖直方向电机6反转，使竖直滑块8下降到下沉极限位置，保证探测腔体9的头部浸入到矿浆中，仪器开始对矿浆进行分析；当该次分析结束后，控制箱21驱动竖直方向电机6正转，使竖直滑块8上升到提升极限位置，保证探测腔体9的头部高出流槽20；在整个的过程中，对左位移传感器10、右位移传感器11、上位移传感器12、下位移传感器13的定位精度进行判断，当判断为出现定位错误时整个系统停止运行，并发出报警信息。