CN106769702B - 一种粉末物质的测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粉末物质的测量装置和测量方法，所述测量装置包括测量箱、振动机构和安装于测量箱内的激光发生装置、投料机构和光采集装置，所述振动机构用于驱动该测量箱振动，使所述投料机构内的粉末由投放口向下流入箱体内部所形成的测量室内，所述激光发生装置和光采集装置设在所述测量室内，激光发生装置产生的激光射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱，所述光采集装置收集照射后的光信号，并将其转换为电信号向外输出。本发明的结构简单、测量步骤快捷方便，准确性高。

Description

一种粉末物质的测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及物质测量技术领域，具体为一种针对粉末物质的测量装置和测量方法。

背景技术

在化工生产、环境监测、食品检验等众多领域，需要对物质的成分进行检测。常规的物质成分检测方法分成化学分析法和物理分析法，其中化学分析法需要用到专业的仪器和试剂，因此只能由专业检测人员在实验室内进行操作，其检测步骤复杂、耗时较长。

近些年，针对物质检测的物理分析法得到了较大程度的发展，特别是在利用光学原理对物质进行检测方面。

专利CN1424569公开了一种干燥颗粒粒度分布测试设备和方法，其是将分散的初级尺寸粉末和颗粒试样供给到其中有气流流过的流槽中，流槽用激光束照射，试样的颗粒粒度分布在探测由试样引起的散射光或/衍射光的基础上测定。该设备的结构较复杂，涉及到气流的引入，而很难对气流保持稳定的控制，试验的数据不够精准。

专利CN205719878公开了一种便携式多功能激光测尘仪，其包括激光发射装置、消散装置、散射光收集器、光电接收器、微处理器、液晶显示器和抽气泵等装置，其中粉尘粒子经激光照射后产生空间漫反射，光电接收器将其转换成相应的电信号，并将电信号转换处理后向外输出。该仪器只能用于气体的测量，无法用于粉末物质的测量。

专利CN102495042公开了一种粉末混合物的拉曼光谱准确定量分析方法，其采用双校正策略建立拉曼光谱校正模型，把拉曼光谱光学系统参数和样本物理性质变化的拉曼光谱贡献从样本的总拉曼光谱强度中分离出来，实现对粉末样本中目标组分的定量分析。

专利CN102788771公开了一种基于激光诱导击穿光谱的粉状物质元素含量测量方法，该方法是将粉末置于透明的玻璃托盘上，激光透过玻璃托盘聚集在粉末底层并产生等离子体，等离子体发出的辐射光信号透过玻璃托盘，被玻璃托盘下方的采集透镜手机，并通过光纤传输到光谱仪进行分析。该发明仅可用于物质中化学元素的测量，不能测量物质的成分，且其测量数据会受到粉末堆放情况的影响，测量的可重复性不高。

专利CN103983618公开了一种激光诱导击穿光谱检测粉末样品的前处理方法，其是关于LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)中对粉末样品进行压片处理，提出了对有机粘合剂的改进，采用这种方式对粉末进行测量的前处理较繁琐，成本高。

因此，上述现有的用于粉末物质的测量装置都存在一些缺陷，如结构复杂、操作不够方便、测量精准性不高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种结构简单、操作方便、精准度高的粉末物质的测量装置和测量方法。

本发明所述的粉末物质的测量装置，包括测量箱、振动机构和安装于测量箱内的激光发生装置、投料机构和光采集装置，所述测量箱包括箱体和盖合在箱体上的的箱盖，所述投料机构内存放有待测的粉末物质，该投放机构下部的投放口处设有控制该投放口开闭的阀，所述振动机构设置在测量箱底部，所述振动机构用于驱动该测量箱振动，使所述投料机构内的粉末由投放口向下流入箱体内部所形成的测量室内，所述激光发生装置和光采集装置设在所述测量室内，激光发生装置产生的激光射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱，所述光采集装置收集照射后的光信号，并将其转换为电信号向外输出。

优选的，沿所述激光照射方向等间距间隔布置有多个投料机构，所述投料机构包括存料桶，所述存料桶的下部连通竖直方向的投放口，在各投放口处设置电磁阀。

优选的，所述各投料机构的投放口的口径不同。

优选的，在所述箱体上部敞口处设有水平的安装板，所述各投料机构安装所述安装板上。

优选的，所述箱体底部设有用于收集粉末的收料抽屉。

优选的，在所述测量室内壁上设有用于光学仪器清理镜面的清理刷，所述清理刷包括刷柄以及分别设在刷柄前端和后端的刷头和滚轮，所述刷柄中部通过转轴可转动安装在测量室内壁上，在转轴上套装有作用于刷柄的回位扭簧，所述收料抽屉侧边的顶部设有凸起的拨块，当所述收料抽屉推入或抽出时，所述拨块与滚轮接触配合，带动所述刷柄摆动。

优选的，所述激光发生装置的出射口处设有聚光透镜。

优选的，所述光采集装置为光敏二极管或光谱仪。

一种利用上述测量装置的粉末物质测量方法，包括如下步骤：

a)准备性质已知的多份样本粉末；

b)将一份样本粉末装入各投料机构的存料桶内，开启振动机构，然后依次控制其中一个投料机构的电磁阀开启一段时间，使其中的粉末向下漏入测量室，激光发生装置产生的激光射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱，光采集装置接收透射/散射的光线，将其转换为电信号向外输出存储；

c)打开箱盖，清理投料机构残留的粉末，并拉出收料抽屉，清理其中的粉末后将收料抽屉推入，在收料抽屉推入或抽出过程中，利用清理刷清理光学仪器镜面；

d)对其余的样本粉末按照上述步骤进行测量，获得所有样本粉末的测量数据；

e)将待测粉末按照上述步骤进行测量，将得到的测量数据通过计算机与样本粉末进行对比分析，从而得到待测粉末的测量结果。

由上述技术方案可知，通过本发明可以简便快捷的对粉末物质进行测量，不需要前置处理，省时省力，干扰因素小，可重复性高，测量准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本装置的结构示意图；

图2为所述清洗刷和收料抽屉的配合关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示的粉末物质的测量装置，包括测量箱、振动机构3和安装于测量箱内的激光发生装置4、投料机构5和光采集装置6。

所述测量箱包括箱体1和盖合在箱体上的的箱盖2，在所述箱体1上部敞口处设有水平的安装板7，在所述安装板上安装有3个投料机构5。所述3个投料机构5沿激光照射方向等间距间隔布置，所述投料机构包括存料桶501，所述存料桶的下部连通竖直方向的投放口502，在各投放口处设置电磁阀503，沿激光照射方向所述3个投料机构的投放口的口径依次增大，各投放口的口径不同，能够起到对比作用，提高准确性。

所述箱体1内部和安装板7之间形成测量室，所述激光发生装置4设置在测量室的一侧，在所述激光发生装置4的出射口处设有聚光透镜10，激光发生装置4产生的激光经聚光透镜8后射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱。

光采集装置6在测量室内的位置根据测量需要设置，如本实施例光采集装置设置在正对激光发生装置的另一侧，以接收直线透射过粉末的光线，也可根据光路布置在相应位置，以接收散射、衍射光线。所述光采集装置收集照射后的光信号，并将其转换为电信号向外输出。其中，根据测量要求，所述光采集装置为光敏二极管或光谱仪。

所述箱体1底部设有用于收集粉末的收料抽屉9，在所述测量室左右内壁上分别设有一清理刷8，所述清理刷包括刷柄801以及分别设在刷柄前端和后端的刷头802和滚轮803，其中，左侧的清理刷用于清理激光发生装置的出射镜面401，右侧的清理刷用于清理光采集装置的入射镜面601。所述刷柄801中部通过转轴804可转动安装在测量室内壁上，在转轴上套装有作用于刷柄的回位扭簧，在自然状态下所述刷柄在回位扭簧作用下保持竖直方向状态，且不会遮挡光路。

所述收料抽屉9两侧边的顶部均设有凸起的拨块901，参见图2，当所述收料抽屉向内推入时，所述拨块901与滚轮803接触配合，带动所述刷柄801逆时针摆动，刷头802刷过镜面，当收料抽屉向内继续推入到位时，所述拨块与刷柄脱开，刷柄在回位扭簧作用下回转，又再次刷过一次镜面，可见，收料抽屉推入时，刷头来回共刷洗两次镜面。同理的，当收料抽屉抽出时，刷头也可刷洗两次镜面。采用该种设计，能够在取出粉末的同时，清洗附着在镜面上的粉末，避免影响测量结构。

所述振动机构3设置在测量箱底部，所述振动机构用于驱动该测量箱振动，使所述投料机构内的粉末由投放口向下流入箱体内部所形成的测量室内，且需保证振动机构在测量时处于相同的振动频率和振幅，使粉末的流速平稳一致。

利用上述测量装置的水泥粉末含水率的测量方法，包括如下步骤，

a)准备含水率依次为C1、C2……的多份样本水泥粉末；

b)将一份样本粉末装入各投料机构的存料桶内，开启振动机构，然后依次控制其中一个投料机构的电磁阀开启一段时间，使其中的粉末向下漏入测量室，激光发生装置产生的激光射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱，另一侧正对的光电管接收透射的光线，将其转换为电信号向外输出存储，因此每一份样本水泥粉末一次操作将获得3次测量数据；

c)打开箱盖，清理投料机构残留的粉末，并拉出收料抽屉，清理其中的粉末后将收料抽屉推入，在收料抽屉推入或抽出过程中，利用清理刷清理光学仪器镜面；

d)对其余的样本粉末按照上述步骤进行测量，获得所有样本粉末的测量数据；

e)将待测粉末按照上述步骤进行测量，将得到的测量数据通过计算机与样本粉末进行对比分析，从而得到待测粉末含水率的测量结果。

上述方法是根据含水率对光通过率的影响，来分析水泥粉末的含水率。当然，根据上述装置结合现有光学原理技术，还可进行高分子粉末成分判断、粉末中指定元素含量等多种测量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种粉末物质的测量装置，其特征在于：包括测量箱、振动机构和安装于测量箱内的激光发生装置、投料机构和光采集装置，

所述测量箱包括箱体和盖合在箱体上的的箱盖，

所述投料机构内存放有待测的粉末物质，该投料机构下部的投放口处设有控制该投放口开闭的阀，

所述振动机构设置在测量箱底部，所述振动机构用于驱动该测量箱振动，使所述投料机构内的粉末由投放口向下流入箱体内部所形成的测量室内，

所述激光发生装置和光采集装置设在所述测量室内，激光发生装置产生的激光射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱，所述光采集装置收集照射后的光信号，并将其转换为电信号向外输出；

所述箱体底部设有用于收集粉末的收料抽屉，在所述测量室内壁上设有用于光学仪器清理镜面的清理刷，所述清理刷包括刷柄以及分别设在刷柄前端和后端的刷头和滚轮，所述刷柄中部通过转轴可转动安装在测量室内壁上，在转轴上套装有作用于刷柄的回位扭簧，所述收料抽屉侧边的顶部设有凸起的拨块，当所述收料抽屉推入或抽出时，所述拨块与滚轮接触配合，带动所述刷柄摆动。

2.根据权利要求1所述的粉末物质的测量装置，其特征在于：沿所述激光照射方向等间距间隔布置有多个投料机构，所述投料机构包括存料桶，所述存料桶的下部连通竖直方向的投放口，在各投放口处设置电磁阀。

3.根据权利要求2所述的粉末物质的测量装置，其特征在于：所述各投料机构的投放口的口径不同。

4.根据权利要求2所述的粉末物质的测量装置，其特征在于：在所述箱体上部敞口处设有水平的安装板，所述各投料机构安装在 所述安装板上。

5.根据权利要求1所述的粉末物质的测量装置，其特征在于：所述激光发生装置的出射口处设有聚光透镜。

6.根据权利要求1所述的粉末物质的测量装置，其特征在于：所述光采集装置为光敏二极管或光谱仪。

7.一种利用权利要求1所述测量装置的粉末物质测量方法，其特征在于：包括如下步骤，

a)准备性质已知的多份样本粉末；

b)将一份样本粉末装入各投料机构的存料桶内，开启振动机构，然后依次控制其中一个投料机构的电磁阀开启一段时间，使其中的粉末向下漏入测量室，激光发生装置产生的激光射向下落过程中粉末所形成的粉末帘柱，光采集装置接收透射/散射的光线，将其转换为电信号向外输出存储；

c)打开箱盖，清理投料机构残留的粉末，并拉出收料抽屉，清理其中的粉末后将收料抽屉推入，在收料抽屉推入或抽出过程中，利用清理刷清理光学仪器镜面；

d)对其余的样本粉末按照上述步骤进行测量，获得所有样本粉末的测量数据；

e)将待测粉末按照上述步骤进行测量，将得到的测量数据通过计算机与样本粉末进行对比分析，从而得到待测粉末的测量结果。