CN106493092A - 一种识别煤与煤矸石的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种识别煤与煤矸石的方法及设备，其根据煤与煤矸石密度不同,利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣。其充分地利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣，并采用点阵探测器，数据处理量只有线阵探测器的1/50左右。

Description

一种识别煤与煤矸石的方法及设备
技术领域
本发明属于煤炭选煤技术领域，其涉及一种识别煤与煤矸石的方法及设备,其适用于基于煤与煤矸石密度不同利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣。
背景技术
煤矸石是煤生产、加工过程中的伴生物，发热量低、有害物料多，严重影响产品质量，需要及时进行识别和分拣。对粒径较小的煤与煤矸石可以通过介质洗煤或复合干法(风选)选煤的方法去除煤中的煤矸石，对于块状煤与煤矸石，现有技术的识别方法主要有人工分拣、图像识别方法、伽马射线识别和X射线识别等几种，这些识别方法均有各自的优点和生产适应范围，但是均有一定的缺陷或不足。例如人工进行分拣，普遍存在问题是劳动强度大、作业环境恶劣、效率低下；图像识别方法是根据煤与煤矸石的颜色灰度进行识别，存在问题是难以识别与煤相似的黑色煤矸石；伽马射线识别方法难以识别厚度100mm以上的煤矸石，并且伽马射线对人体和环境有潜在危害；X射线识别存在后续程序繁杂等问题，并且X射线探测器都是沿用X射线成像技术领域的线阵探测器，线阵探测器像素多，数据处理量大，需要配备工控机专门来处理，另外无法解决物料粒径大小的影响，不适应煤矿特定的使用环境。
随着贫瘠矿山的开发以及煤矸石识别的需要，急需将上述识别方法的优势综合利用的需要，各大高校及研究所的选矿技术人员均投入了大量研究力量进行开发研究，由于技术难度大及需要的资金投入多，截至到目前没有成功地将上述识别方法综合利用的先例。
发明内容
基于现实和生产实践的需要，本申请人投入大量资金及长期研究，提供了一种识别煤与煤矸石的方法及设备,其基于煤与煤矸石密度不同利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣，不仅很好地解决了现有技术中存在的生产实践问题，还能把X射线及点阵探测器和超声波测距装置的优势协同利用起来。
依据本发明的第一方面，提供一种识别煤与煤矸石的方法，其利用煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同及对X射线的衰减也不同的原理，利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣；X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料磁感应常数。
所述识别煤与煤矸石的方法包括以下步骤：
(1)X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化；
(2)点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；
(3)超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；
(4)控制装置5根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过计算得到物料密度数据，然后依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；
(5)若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
此外，所述识别煤与煤矸石的方法包括识别步骤如下：
①采用一种识别煤与煤矸石的专用设备进行识别，包含输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5和分拣执行机构6，输送装置1作用是输送待识别的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2主要用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器3位于输送装置1下方，沿输送装置1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置4安装输送装置1上方，控制装置5与X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、分拣执行机构6相连，分拣执行机构6设置在输送装置1的尾部；
②由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料的磁感应常数；X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；
②超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
进一步地，所述识别煤与煤矸石的方法包括识别步骤如下：上位输送机构的煤和煤矸石进入输送装置1，煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料的磁感应常数；点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据距离信号算出物料厚度(物料厚度＝超声波测距装置4与输送带上表面距离-超声波测距装置4与物料上表面距离)；物料厚度和X射线强度与物料密度有函数关系，通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
依据本发明的第二方面，提供一种使用上述识别煤与煤矸石的方法的设备，所述设备包含输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5和分拣执行机构6，输送装置1用于输送待识别的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器3位于输送装置1下方，沿输送装置1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置4安装输送装置1上方，控制装置5与X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、分拣执行机构6相连，分拣执行机构6设置在输送装置1的尾部。
优选地，所述设备依据煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，待识别的煤或煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5，超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5，控制装置5根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过计算得到物料密度数据，依据给定的判别阈值，判定物料是煤或煤矸石。其中，分拣执行机构6下方，设置与分拣执行机构6匹配的煤矸石输送带7和煤输送带8。输送装置1为挠性橡胶输送带，输送装置的作用是输送来至上位输送机构的煤和煤矸石。
进一步地，所述X射线源2，是将电能转换为X射线的装置并包含一系列冷却、控制系统组成的单元；所述点阵探测器3，是由一列X射线探测器组成的的探测单元，在输送装置1的输送带下方沿皮带宽度均匀安装，间距与物料粒度相关；每个探测器有若干个闪烁体组成，闪烁体把X射线转换为可见光，经过光电转换和放大，再转换为标准信号电流。
优选地，测距装置4是一种超声波测距离传感器，采用超声波回波测距原理，检测传感器与目标物之间的距离，并将距离参数变换成标准信号电流；控制装置5，可以是PLC、单片机或其他控制器，还兼顾控制其他设备，达到统一协调运动；分拣执行机构6由音速喷嘴13、高频电磁阀14，储气罐15、空压机17及若干连接管道16组成，作用是把空压机11产生的压缩空气经音速喷嘴9高速喷出，冲击要分拣的煤矸石使其偏离自由落体的轨迹，落入煤矸石输送带7上。
本发明识别煤与煤矸石的方法及设备，分拣准确率达到95％,处理能力达到150吨/小时，处理粒度80-300mm。在本发明识别煤与煤矸石的方法及设备中，充分地利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣，并采用点阵探测器，数据处理量只有线阵探测器的1/50左右，取消了专门运算的工控机，处理速度快，识别准确度高、简单实用、故障率低、不受物料粒径大小影响，可以代替人工或其他方式进行煤与煤矸石识别和分拣，对人和环境无危害，特别适应煤矿、煤场等作业环境。
附图说明
图1为依据本发明的实施例设备布置图；
图2为依据本发明的输送装置结构示意图；
图3为依据本发明的分拣执行机构结构示意图。
图中：输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5、分拣执行机构6、煤矸石输送带7、煤输送带8、滚筒9、输送胶带10、托辊11、驱动滚筒12、音速喷嘴13、高频电磁阀14，储气罐15、连接管道16空压机17。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种识别煤与煤矸石的专用设备，包含输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5和分拣执行机构6，输送装置1作用是输送待识别的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2主要用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器3位于输送装置1下方，沿输送装置1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置4安装输送装置1上方，控制装置5与X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、分拣执行机构6相连，分拣执行机构6设置在输送装置1的尾部；由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，待识别的煤或煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5，超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5，控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的判别阈值，判定物料是煤或煤矸石。
所述分拣执行机构6下方，设置与分拣执行机构6匹配的煤矸石输送带7和煤输送带8。
由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料的磁感应常数；X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
所述输送装置1，为挠性橡胶输送带，输送装置的作用是输送来至上位输送机构的煤和煤矸石。
所述X射线源2，是将电能转换为X射线的装置并包含一系列冷却、控制系统组成的单元。
所述点阵探测器3，是由一列X射线探测器组成的的探测单元，在输送装置1的输送带下方沿皮带宽度均匀安装，间距与物料粒度相关；每个探测器有若干个闪烁体组成，闪烁体把X射线转换为可见光，经过光电转换和放大，再转换为标准信号电流。
所述测距装置4，是一种超声波测距离传感器，采用超声波回波测距原理，检测传感器与目标物之间的距离，并将距离参数变换成标准信号电流。
所述控制装置5，可以是PLC、单片机或其他控制器，还兼顾控制其他设备，达到统一协调运动。
所述分拣执行机构6由音速喷嘴13、高频电磁阀14，储气罐15、空压机17及若干连接管道16组成，作用是把空压机11产生的压缩空气经音速喷嘴9高速喷出，冲击要分拣的煤矸石使其偏离自由落体的轨迹，落入煤矸石输送带7上。
一种识别煤与煤矸石的方法，根据煤与煤矸石密度不同,利用X射线+点阵探测器+超声波测距装置在线识别煤与煤矸石并进行分拣，由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度；X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
具体的识别步骤：
①采用一种识别煤与煤矸石的专用设备进行识别，包含输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5和分拣执行机构6，输送装置1作用是输送待识别的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2主要用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器3位于输送装置1下方，沿输送装置1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置4安装输送装置1上方，控制装置5与X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、分拣执行机构6相连，分拣执行机构6设置在输送装置1的尾部。
②由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度；X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
详细识别步骤：上位输送机构的煤和煤矸石进入输送装置1，煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度；点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据距离信号算出物料厚度(物料厚度＝超声波测距装置4与输送带上表面距离-超声波测距装置4与物料上表面距离)；物料厚度和X射线强度与物料密度有函数关系，通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
参照附图1，在实施例中，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。
参照附图2，所述输送装置1，由滚筒9、输送胶带10、托辊11、驱动滚筒12构成，环状输送胶带10两端分别绕在驱动滚筒12和滚筒9，送胶带10匹配若干个托辊11。
参照附图3，所述分拣执行机构6由音速喷嘴13、高频电磁阀14，储气罐15、空压机17及若干连接管道16组成，作用是把空压机11产生的压缩空气经音速喷嘴9高速喷出，冲击要分拣的煤矸石使其偏离自由落体的轨迹，落入煤矸石输送带7上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种识别煤与煤矸石的方法，其特征在于，其利用煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同及对X射线的衰减也不同的原理，利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线识别煤与煤矸石并进行分拣；X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料磁感应常数。
2.根据权利要求1所述的识别煤与煤矸石的方法，其包括以下步骤：
(1)X射线源(2)发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置(1)中心线垂直，输送装置(1)上面煤和煤矸石通过X射线源(2)与点阵探测器(3)之间的区域时，点阵探测器(3)接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化；
(2)点阵探测器(3)把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；
(3)超声波测距装置(4)能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；
(4)控制装置(5)根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过计算得到物料密度数据，然后依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；
(5)若判定为煤矸石，分拣执行机构(6)根据控制装置(5)的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带(7)上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带(8)上。
3.根据权利要求2所述的识别煤与煤矸石的方法，其包括识别步骤如下：
①采用一种识别煤与煤矸石的专用设备进行识别，包含输送装置(1)、X射线源(2)、点阵探测器(3)、超声波测距装置(4)、控制装置(5)和分拣执行机构(6)，输送装置(1作用是输送待识别的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源(2)下方的检测区域，X射线源(2)主要用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器(3)位于输送装置(1)下方，沿输送装置(1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置(4)安装输送装置(1)上方，控制装置(5)与X射线源(2)、点阵探测器(3)、超声波测距装置(4)、分拣执行机构(6)相连，分拣执行机构(6)设置在输送装置(1)的尾部；
②由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度；X射线源(2)发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置(1)中心线垂直，输送装置(1)上面煤和煤矸石通过X射线源(2)与点阵探测器(3)之间的区域时，点阵探测器(3)接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器(3)把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；
②超声波测距装置(4)能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；控制装置(5)根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过一定量计算得到物料密度数据依据给定的密度判别阈值判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构(6)根据控制装置(5)的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带(7)上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带(8)上。
4.根据权利要求2所述的识别煤与煤矸石的方法，其包括识别步骤如下：上位输送机构的煤和煤矸石进入输送装置(1)，煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源(2)下方的检测区域，X射线源(2)发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置(1)中心线垂直，由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度；点阵探测器(3)接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器(3)把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置(5)；超声波测距装置(4)能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置(5)；控制装置(5)根据距离信号算出物料厚度，即物料厚度＝超声波测距装置(4)与输送带上表面距离-超声波测距装置(4)与物料上表面距离；物料厚度和X射线强度与物料密度有函数关系，通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构(6)根据控制装置(5)的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带(7)上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带(8)上。
5.一种使用上述识别煤与煤矸石的方法的识别设备，所述设备包含输送装置(1)、X射线源(2)、点阵探测器(3)、超声波测距装置(4)、控制装置(5)和分拣执行机构(6)，输送装置(1)用于输送待识别的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源(2)下方的检测区域，X射线源(2)用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器(3)位于输送装置(1)下方，沿输送装置(1)横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置(4)安装输送装置(1)上方，控制装置(5)与X射线源(2)、点阵探测器(3)、超声波测距装置(4)、分拣执行机构(6)相连，分拣执行机构(6)设置在输送装置(1)的尾部。
6.依据权利要求5的识别设备，其特征在于，依据煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，待识别的煤或煤矸石通过X射线源(2)与点阵探测器(3)之间的区域时，点阵探测器(3)接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器(3)把X射线强度转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)，超声波测距装置(4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)，控制装置(5)根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过计算得到物料密度数据，依据给定的判别阈值，判定物料是煤或煤矸石。
7.依据权利要求6的设备，其特征在于，所述分拣执行机构(6)下方，设置与分拣执行机构(6)匹配的煤矸石输送带(7)和煤输送带(8)。
8.依据权利要求5的设备，其特征在于，所述输送装置(1)为挠性橡胶输送带，输送装置的作用是输送来至上位输送机构的煤和煤矸石；
所述X射线源(2)是将电能转换为X射线的装置并包含一系列冷却、控制系统组成的单元；
所述点阵探测器(3)是由一列X射线探测器组成的的探测单元，在输送装置(1)的输送带下方沿皮带宽度均匀安装，间距与物料粒度相关；每个探测器有若干个闪烁体组成，闪烁体把X射线转换为可见光，经过光电转换和放大，再转换为标准信号电流。
9.依据权利要求6的设备，其特征在于，所述测距装置(4)是一种超声波测距离传感器，采用超声波回波测距原理，检测传感器与目标物之间的距离，并将距离参数变换成标准信号电流；
所述控制装置(5)，可以是PLC、单片机或其他控制器，还兼顾控制其他设备，达到统一协调运动；
所述分拣执行机构(6)由音速喷嘴(13)、高频电磁阀(14)，储气罐(15、空压机(17)及若干连接管道(16)组成，作用是把空压机(11)产生的压缩空气经音速喷嘴(9)高速喷出，冲击要分拣的煤矸石使其偏离自由落体的轨迹，落入煤矸石输送带(7)上。
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