CN115616010B - 基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法、物料成分检测装置、存储介质及电子设备。该基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法包括获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；基于第二射线能谱得到待检测物料的检测重量；基于具有相同成分含量的样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量的样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到待检测物料对应的最终物料成分比重，得到更为精确的待检测物料对应的物料成分，从而提高物料成分检测准确度。

Description

基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法及检测装置

技术领域

本公开涉及信息检测技术领域，尤其涉及一种基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法、物料成分检测装置、存储介质及电子设备。

背景技术

中子活化瞬发射线分析技术是一种非接触式、大样品量、快速、在线的多元素分析技术，在建材、冶金、矿山、煤炭、电力等行业的大宗物料成分分析中得到大量应用。中子活化瞬发射线分析技术的原理是中子源发射中子经过慢化后与被测物料发生俘获反应或非弹性散射反应，产生特征射线，产生的特征射线能量与被测物质的元素种类相关，特征射线的强度与该元素的含量相关，以此应用于建材、冶金、矿山、煤炭、电力等行业的大宗物料成分分析。

但测量物料中各元素对射线还存在吸收现象，即离探测器远的物料发射的射线有一部分被离探测器近的物料吸收，剩余部分才能被探测器检测到，该现象被称为自吸收现象。所以探测器接收到的特定信号强度不仅与物料中对应的元素含量有关，也与探测物料的重量（厚度）有关。这会造成检测到的能谱存在非常大的测量偏差。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例期望提供一种基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法、检测装置、存储介质及电子设备。

本公开的技术方案是这样实现的：

第一方面，本公开提供一种基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

本公开实施例提供的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，包括：

获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，所述检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中；

基于所述第二射线能谱，得到所述待检测物料的检测重量；

基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，所述幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；所述能量幅值修正关系用于修正因不同重量下样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。

在一些实施例中，所述基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

获取具有相同成分的样品物料在不同重量的情况下分别对应的射线能谱；

基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数；

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重。

在一些实施例中，所述基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱进行幅值修正，得到修正后的第一修正射线能谱；

基于所述第一修正射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的最终物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱。

在一些实施例中，所述基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

基于所述第一射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱；

基于所述幅值修正系数，对在预先标定的射线能谱中确定出的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重。

在一些实施例中，所述基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数，包括：

获取至少三种不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱的能量幅值；

对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数。

在一些实施例中，所述获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱，包括：

连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续所述预定时长内产生的第一射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第一射线能谱；

所述获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱，包括：

连续获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续预定时长内得到的所述第二射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第二射线能谱。

在一些实施例中，所述连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱，包括：

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量为固定重量，则当传输带上有异常负载波动时，去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱；

基于去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱后得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱；或，

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量在预定范围内波动，基于得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱。

在一些实施例中，所述方法包括：

（1）；其中，

式中y为幅值修正系数，M为物料重量，A，t，b均为通过拟合得到的待定系数；

所述对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数，包括：

通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数A，t，b；

基于确定的物料重量M，带入所述公式（1）得到，所述物料重量M对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（1）得到的所述幅值修正系数用于 对所述第一射线能谱进行幅值修正。

在一些实施例中，所述方法包括：

（2）；其中，

式中y表示幅值修正系数，m表示物料重量；a，b，c均为通过拟合得到的待定系数；

所述对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数，包括：

通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数a，b，c；

基于确定的物料重量M，带入所述公式（2）得到，所述物料重量M对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（2）得到的所述幅值修正系数用于 对在预先标定的射线能谱中，确定出的物料成分比重进行修正。

第二方面，本公开提供一种物料成分检测装置，包括：

信息获取模块，用于获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，所述检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中；

重量检测模块，用于基于所述第二射线能谱，得到所述待检测物料的检测重量；

成分修正模块，用于基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，所述幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；所述能量幅值修正关系用于修正因不同重量下样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。

第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有物料成分检测程序，该物料成分检测程序被处理器执行时，实现上述第一方面所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

第四方面，本公开提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的物料成分检测程序，所述处理器执行所述物料成分检测程序时，实现上述第一方面的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

根据本公开实施例的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法通过基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，可得到更为精确的待检测物料对应的物料成分比重，从而提高物料成分比重检测的准确度。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的物料成分修正方法流程图一；

图3是根据一示例性实施例示出的物料成分修正方法流程图二；

图4是根据一示例性实施例示出的物料成分检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

中子活化瞬发射线分析技术是一种非接触式、大样品量、快速、在线的多元素分析技术，在建材、冶金、矿山、煤炭、电力等行业的大宗物料成分分析中得到大量应用。中子活化瞬发射线分析技术的原理是中子源发射中子经过慢化后与被测物料发生俘获反应或非弹性散射反应，产生特征射线，产生的特征射线能量与被测物质的元素种类相关，特征射线的强度与该元素的含量相关，以此应用于建材、冶金、矿山、煤炭、电力等行业的大宗物料成分分析。然而测量物料中各元素对射线还存在吸收现象，即离探测器远的物料发射的射线有一部分被离探测器近的物料吸收，剩余部分才能被探测器检测到，该现象被称为自吸收现象。所以探测器接收到的特定信号强度不仅与物料中对应的元素含量有关，也与探测物料的重量（厚度）有关。

针对射线的自吸收问题，一般通过测量不同重量对测量能谱或测量结果的影响获得修正因子进行修正。然而实际现场的测量是一个动态的过程，获得一个高信噪比的测量能谱一般需要数分钟或数十分钟，而在此期间穿过分析仪的物料量是实时动态变化的，采用平均重量计算得到的修正因子对数分钟或数十分钟的能谱进行修正显然存在非常大的测量偏差。

本公开提供一种基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。图1是根据一示例性实施例示出的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法流程图。如图1所示，该基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法包括：

步骤10、获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，所述检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中；

步骤11、基于所述第二射线能谱，得到所述待检测物料的检测重量；

步骤12、基于具有相同成分含量的样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，所述幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；所述能量幅值修正关系用于修正因不同重量下样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。

在本示例性实施例中，基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法可应用于检测在皮带上运输的物料成分比重。例如，水泥、煤炭等等。第一射线能谱可以为待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的射线能谱。检测射线对应的第二射线能谱可以为γ射线能谱。其中，用于产生检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中。例如，如果对水泥进行成分检测，水泥中包含有硅元素，则用于产生检测射线的元素便不能为硅元素。在具体检测时，第一射线能谱为中子源轰击物料产生，第二射线能谱为检测射线穿过待检测物料被接收仪器接收后分析得到。其中，检测射线可以为射线发射仪器直接发射，也可以为中子源轰击检测射线对应的元素得到。

在本示例性实施例中，由于具有相同成分的物料，在不同重量下进行轰击产生射线时，被吸收的射线因不同重量会有不同，如此会造成不同重量下对应的第一射线能谱会出现能谱强度的差异。例如，100kg的水泥，对应的第一射线能谱表征的硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1，但是80kg重量成分相同的水泥，对应的第一射线能谱表征的硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1.2，如此会造成能谱偏差。因此可通过幅值修正系数对上述能谱偏差进行修正。

根据本公开实施例的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法包括：获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，检测射线对应的元素不包含于待检测物料中；基于第二射线能谱，得到待检测物料的检测重量；基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；能量幅值修正关系用于修正因不同重量下样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。本申请中通过基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，可得到更为精确的待检测物料对应的物料成分，从而提高物料成分检测的准确度。

在一些实施例中，所述基于具有相同成分含量的样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

获取具有相同成分的样品物料在不同重量的情况下分别对应的射线能谱；

基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数；

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重。

在本示例性实施例中，在确定上述用于修正能谱偏差的幅值修正系数的时候，需要通过已知确定物料成分的样品物料进行标定。其中，样品物料与待检测物料为同类物料。例如都是水泥，或都是煤炭等。

在基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数时，可对各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱进行分析，得到各射线能谱反应的不同重量下对应的物料成分的重量比例。由于该样品物料真正的物料成分的重量比例已知，因此，可通过不同重量下各射线能谱反应的物料成分的重量比例与该样品物料真正的物料成分的重量比例进行比较，来确定幅值修正系数。例如，样品物料真正的物料成分硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1.0；100kg的样品物料检测得到的物料成分硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1.0；80kg的样品物料检测得到的物料成分硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1.2。此时说明，80kg的样品物料检测得到的物料成分硅元素和氧元素重量分配的比例不准确，需要进行能谱修正，使得能谱表征80kg的样品物料检测得到的物料成分硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1.0。此时修正系数可根据3：1.0，和3：1.2，来确定。例如，幅值修正系数确定为将3：1.2修正为3：1.0，如此可得到具有的幅值修正系数，从而可得到各个重量下样品物料分别对应的幅值修正系数。

在一些实施例中，所述基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱进行幅值修正，得到修正后的第一修正射线能谱；

基于所述第一修正射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的最终物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱。

在本示例性实施例中，基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱进行幅值修正，得到修正后的第一修正射线能谱，包括：

根据第二射线能谱得到的所述待检测物料的检测重量，确定与检测重量对应的幅值修正系数；其中，不同的检测重量对应的幅值修正系数不同；

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱进行幅值修正。

在本示例性实施例中，预先标定的射线能谱可以通过具有不同物料成分的同类样品物料进行标定。可通过具有不同硅氧比的水泥在同重量下进行能谱分析标定物料成分。例如，硅含量在50%~30%，氧含量在20%~10%，的水泥均为100kg，进行能谱分析，分别得到同重量下不同硅氧比的水泥对应的物料成分能谱。上述得到的同重量下不同硅氧比的水泥对应的物料成分能谱可作为预先标定的射线能谱。

在一些实施例中，所述基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

基于所述第一射线能谱，在预先标定的射线能谱中确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱；

基于所述幅值修正系数，对在预先标定的射线能谱中，确定出的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重。

在本示例性实施例中，由于预先标定的射线能谱中各个射线能谱均可对应有物料成分比重，具体可根据物料成分对应的能谱的幅值来确定，例如幅值越高说明成分比重越高。因此，在基于所述第一射线能谱，在预先标定的射线能谱中确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的物料成分比重时,可根据第一射线能谱中成分对应的幅值来确定成分比重。

在一些实施例中，所述基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数，包括：

获取至少三种不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱的能量幅值；

对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数。

在本示例性实施例中，基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，确定不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数时，可获取至少三种不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱的能量幅值，对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数。

在本示例性实施例中，所述方法包括：

（1）；其中，

式中y为幅值修正系数，M为物料重量，A，t，b均为通过拟合得到的待定系数；

所述对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数，包括：

通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数A，t，b；

基于确定的物料重量M，带入所述公式（1）得到，所述物料重量M对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（1）得到的所述幅值修正系数用于 对所述第一射线能谱进行幅值修正。

在本示例性实施例中，

在本示例性实施例中，所述方法包括：

（2）；其中，

式中y表示幅值修正系数，m表示物料重量；a，b，c均为通过拟合得到的待定系数；

所述对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数，包括：

通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数a，b，c；

基于确定的物料重量M，带入所述公式（2）得到，所述物料重量M对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（2）得到的所述幅值修正系数用于 对在预先标定的射线能谱中，确定出的物料成分进行修正。

在一些实施例中，所述获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱，包括：

连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续所述预定时长内产生的第一射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第一射线能谱；

所述获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱，包括：

连续获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续预定时长内得到的所述第二射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第二射线能谱。

在本示例性实施例中，由于物料传输时重量会有波动，因此，在本申请中，获取第一射线能谱时，可通过连续获取短时间内的多个第一射线子能谱，然后通过多个第一射线子能谱求和累加，得到第一射线能谱。例如，预定时长确定为10s，则通过接收仪器获取10分钟内的多个连续的10s采集的第一射线子能谱；累加多个连续的10s采集的第一射线子能谱得到10分钟采集的第一射线能谱。

同理，在获取第二射线能谱时，也可以通过连续获取短时间内的多个第二射线子能谱，然后通过多个第二射线子能谱求和累加，得到第二射线能谱。

在一些实施例中，所述连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱，包括：

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量为固定重量，则当传输带上有异常负载波动时，去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱；

基于去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱后得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱；或，

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量在预定范围内波动，基于得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱。

在本示例性实施例中，若在传输带上传输的待检测物料的检测重量为固定重量，则当传输带上有异常负载波动时，需要去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱。因为异常负载波动检测到的第一射线子能谱会造成检测误差，例如正常物料重量为100kg传输，如果突然出现50kg，必然影响测量准确性，因此需要去除50kg时对应的第一射线子能谱。如此，可提高检测准确性。

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量在预定范围内波动，基于得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱。此时可不用去除第一射线子能谱，可直接通过得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱。

图2是根据一示例性实施例示出的物料成分修正方法流程图一。如图2所示，物料成分修正方法包括：

步骤20、根据内标γ选取原则确定内标γ；

步骤21、根据能谱采集时间确定原则明确能谱采集时间；

步骤22、根据能谱采集时间，通过探测器获得包含内标γ的多个子能谱；

步骤23、根据内标γ强度反演子能谱采集时间段内皮带负载；

步骤24、根据内标γ反演的皮带负载波动情况，剔除负载波动异常的子能谱；

步骤25、剩余子能谱按照幅值进行求和得到新合成能谱；

步骤26、新合成能谱基于标定谱库反演得到物料各成分含量；

步骤27、对反演后的各成分分别依据物料重量修正因子进行修正。

图3是根据一示例性实施例示出的物料成分修正方法流程图二。如图3所示，物料成分修正方法包括：

步骤30、根据内标γ选取原则确定内标γ；

步骤31、根据能谱采集时间确定原则明确能谱采集时间；

步骤32、根据能谱采集时间，通过探测器获得包含内标γ的多个子能谱；

步骤33、根据内标γ强度反演子能谱采集时间段内皮带负载；

步骤34、根据内标γ反演的皮带负载情况确定能谱修正系数对各子能谱进行修正；

步骤35、修正后的子能谱按照幅值进行求和得到新合成能谱；

步骤36、新合成能谱基于标定谱库反演得到物料各成分含量。

其中，对于不同的应用场景，内标γ的选取可以不同，选取内标γ遵照以下原则：

该内标γ信号可以是中子源自身发出的，或者外加的γ辐射源发出的，也可以是在中子源处放置的特定物质被活化发出的；

该内标γ信号不受物料中所含元素γ信号的干扰，即物料中所含元素活化产生的特征γ信号与该内标γ信号可以被探测器分辨，互不干扰；

该内标γ能量不宜太高（比如2MeV以内），以便保证该内标伽马对物料厚度的灵敏度；

该内标γ信号越强越好，以便在减小能谱采集时间时获得子能谱中，该内标γ信号依然有很好的信噪比可以反演物料重量；

能谱采集时间确定原则：

能谱采集时间越短越好，以确保该采集时间内穿过跨皮带中子活化分析仪的物料重量不会发生大的变化；

基于该能谱采集时间得到的子能谱中内标γ信号信噪比良好，能够准确反演皮带载荷；

如上所示根据内标γ选取原则确定内标γ；根据能谱采集时间确定原则明确能谱采集时间；基于能谱采集时间，系统通过探测器可以获得多个子能谱；根据各子能谱的内标γ信号强度可以反演采集时间段内皮带物料的负载。皮带上的物料对内标γ信号有衰减作用，其原理如下公式所示。

；

N为皮带空载时的内标γ信号强度，N0为测量带载物料时的内标γ信号强度，σ为信号强度的衰减系数（信号幅值衰减系数），m为皮带物料负载重量（单位长度的重量）。

本公开提供一种物料成分检测装置。图4是根据一示例性实施例示出的物料成分检测装置结构示意图。如图4所示，物料成分检测装置，包括：

信息获取模块40，用于获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，所述检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中；

重量检测模块41，用于基于所述第二射线能谱，得到所述待检测物料的检测重量；

成分修正模块42，用于基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，所述幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；所述能量幅值修正关系用于修正因不同重量下样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。

物料成分检测装置可应用于检测在皮带上运输的物料成分。例如，水泥、煤炭等等。第一射线能谱可以为待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的射线能谱。检测射线对应的第二射线能谱可以为γ射线能谱。其中，用于产生检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中。例如，如果对水泥进行成分检测，水泥中包含有硅元素，则用于产生检测射线的元素便不能为硅元素。在具体检测时，第一射线能谱为中子源轰击物料产生，第二射线能谱为检测射线穿过待检测物料被接收仪器接收后分析得到。其中，检测射线可以为射线发射仪器直接发射，也可以为中子源轰击检测射线对应的元素得到。

在本示例性实施例中，由于具有相同成分的物料，在不同重量下进行轰击产生射线时，被吸收的射线因不同重量会有不同，如此会造成不同重量下对应的第一射线能谱会出现能谱强度的差异。例如，100kg的水泥，对应的第一射线能谱表征的硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1，但是80kg重量成分相同的水泥，对应的第一射线能谱表征的硅元素和氧元素重量分配的比例为3：1.2，如此会造成能谱偏差。因此可通过幅值修正系数对上述能谱偏差进行修正。

根据本公开实施例的物料成分检测装置用于获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，检测射线对应的元素不包含于待检测物料中；基于第二射线能谱，得到待检测物料的检测重量；基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；能量幅值修正关系用于修正因不同重量下样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。本申请中通过基于具有样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，可得到更为精确的待检测物料对应的物料成分，从而提高物料成分检测的准确度。

在一些实施例中，成分修正模块，用于获取具有相同成分的样品物料在不同重量的情况下分别对应的射线能谱；

基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的所述幅值修正系数；

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的所述待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重。

在一些实施例中，成分修正模块，用于

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱进行幅值修正，得到修正后的第一修正射线能谱；

基于所述第一修正射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的最终物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱。

在一些实施例中，成分修正模块，用于

基于所述第一射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱；

基于所述幅值修正系数，对在预先标定的射线能谱中确定出的物料成分比重进行修正，得到修正后的所述待检测物料对应的最终物料成分比重。

在一些实施例中，成分修正模块，用于获取至少三种不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱的能量幅值；

对所述能量幅值，进行线性拟合，得到所述幅值修正系数。

在一些实施例中，信息获取模块，用于连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续所述预定时长内产生的第一射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第一射线能谱；

所述获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱，包括：

连续获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续预定时长内得到的所述第二射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第二射线能谱。

在一些实施例中，信息获取模块，用于若在传输带上传输的待检测物料的检测重量为固定重量，则当传输带上有异常负载波动时，去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱；

基于去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱后得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱；或，

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量在预定范围内波动，基于得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱。

在一些实施例中，

（1）；其中，

式中y为幅值修正系数，M为物料重量，A，t，b均为通过拟合得到的待定系数；

成分修正模块，用于通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数A，t，b；

基于确定的物料重量M，带入所述公式（1）得到，所述物料重量M对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（1）得到的所述幅值修正系数用于 对所述第一射线能谱进行幅值修正。

在一些实施例中，

（2）；其中，

式中y表示幅值修正系数，m表示物料重量；a，b，c均为通过拟合得到的待定系数；

成分修正模块，用于通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数a，b，c；

基于确定的物料重量M，带入所述公式（2）得到，所述物料重量M对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（2）得到的所述幅值修正系数用于 对在预先标定的射线能谱中，确定出的物料成分进行修正。

本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有物料成分检测程序，该物料成分检测程序被处理器执行时，实现上述各实施例所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

本公开提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的物料成分检测程序，所述处理器执行所述物料成分检测程序时，实现上述各实施例的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语 “一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语 “厚度”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，包括：

获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，所述检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中；

基于所述第二射线能谱，得到所述待检测物料的检测重量；

基于具有相同成分含量的样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量的样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，所述幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；所述能量幅值修正关系用于修正因不同重量的样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差；其中，

所述基于具有相同成分含量的样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

获取具有相同成分的样品物料在不同重量的情况下分别对应的射线能谱；

基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的幅值修正系数；

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重。

2.根据权利要求1所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱进行幅值修正，得到修正后的第一修正射线能谱；

基于所述第一修正射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的所述待检测物料的最终物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱。

3.根据权利要求1所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，基于所述幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重，包括：

基于所述第一射线能谱，在预先标定的射线能谱中，确定出与所述检测重量对应的待检测物料的物料成分比重；其中，所述预先标定的射线能谱包含有基于多种已知不同成分的样品物料在同一重量下分别对应的射线能谱；

基于所述幅值修正系数，对在预先标定的射线能谱中确定出的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重。

4.根据权利要求2或3所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的幅值修正系数，包括：

获取至少三种不同重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱的能量幅值；

对所述能量幅值，进行拟合，得到所述幅值修正系数。

5.根据权利要求1所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，所述获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱，包括：

连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续所述预定时长内产生的第一射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第一射线能谱；

所述获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱，包括：

连续获取穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线子能谱；

对预定时间范围内多个连续预定时长内得到的所述第二射线子能谱，进行能量幅值求和，得到所述第二射线能谱。

6.根据权利要求5所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，所述连续获取待检测物料俘获中子发生俘获反应时预定时长内产生的第一射线子能谱，包括：

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量为固定重量，则当传输带上有异常负载波动时，去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱；

基于去除所述异常负载下检测得到的第一射线子能谱后得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱；或，

若在传输带上传输的待检测物料的检测重量在预定范围内波动，基于得到的第一射线子能谱，进行能量幅值求和得到所述第一射线能谱。

7.根据权利要求4所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，所述方法包括：

（1）；其中，

式中y为幅值修正系数，m为物料重量，A、t和b均为通过拟合得到的待定系数；

所述对所述能量幅值，进行拟合，得到所述幅值修正系数，包括：

通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数A，t，b；

基于确定的物料重量m，带入所述公式（1）得到，所述物料重量m对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（1）得到的所述幅值修正系数用于 对所述第一射线能谱进行幅值修正。

8.根据权利要求4所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法，其特征在于，所述方法包括：

（2）；其中，

式中y表示幅值修正系数，m表示物料重量；a、b和c均为通过拟合得到的待定系数；

对所述能量幅值，进行拟合，得到所述幅值修正系数，包括：

通过对所述能量幅值，进行线性拟合，得到待定系数a，b，c；

基于确定的物料重量m，带入所述公式（2）得到，所述物料重量m对应的所述幅值修正系数；其中，通过公式（2）得到的所述幅值修正系数用于对在预先标定的射线能谱中确定出的物料成分比重进行修正。

9.一种物料成分检测装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取待检测物料俘获中子发生俘获反应产生的第一射线能谱以及穿过待检测物料被吸收部分能量的检测射线对应的第二射线能谱；其中，所述检测射线对应的元素不包含于所述待检测物料中；

重量检测模块，用于基于所述第二射线能谱，得到所述待检测物料的检测重量；

成分修正模块，用于获取具有相同成分的样品物料在不同重量的情况下分别对应的射线能谱；

基于各重量下样品物料中物料成分对应的射线能谱，得到不同重量下样品物料对应的射线能谱间的幅值修正系数；

基于具有相同成分含量的样品物料在不同重量的情况下，确定出的不同重量的样品物料中物料成分对应的射线能谱间的幅值修正系数，对所述第一射线能谱表征的待检测物料中包含的物料成分比重进行修正，得到修正后的待检测物料对应的最终物料成分比重；其中，所述幅值修正系数能够表征样品物料中物料成分在被不同重量样品物料进行能量吸收后进行射线释放时得到的能量幅值修正关系；所述能量幅值修正关系用于修正因不同重量的样品物料对射线能量吸收程度不同造成的能谱偏差。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测程序，该基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测程序被处理器执行时，实现权利要求1-8中任一项所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

11.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测程序，所述处理器执行所述基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测程序时，实现权利要求1-8中任一项所述的基于跨皮带中子活化分析的物料成分检测方法。

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