CN219935657U - 用于煤质分析的除尘光收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供用于煤质分析的除尘光收发装置，所述除尘光收发装置包括外壳、光源机构、反射光采集器、支撑架、窗片和除尘机构，所述支撑架固定在外壳内，所述支撑架用于支撑所述光源机构和反射光采集器，所述光源机构和反射光采集器均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在外壳底面，所述除尘机构设置在外壳底面的外侧，所述光源机构发出的光经过窗片后照射在煤样上，煤样的反射光经过窗片后通过反射光采集器汇聚后向外输出，所述除尘机构用于对窗片进行除尘。本实用新型防止粉尘污染，保证光源的稳定性，扩大煤样的反射光的回收范围，提高光强度。

Description

用于煤质分析的除尘光收发装置

技术领域

本实用新型涉及煤质分析技术领域，具体涉及用于煤质分析的除尘光收发装置。

背景技术

煤作为燃料，广泛的应用于各行各业。煤质指标有水分、灰分、挥发分、全硫、全水分、发热量等，不同的煤质，价格与应用不同，因此需要进行煤质分析。

现有技术的煤质分析采用的是现场采样、在实验室人工制样化验，检测时间长，效率低。

现有技术还采用近红外光谱仪对煤样进行煤质检测，具体地：先抽取煤粉制样，在实验室采用近红外光谱仪生成煤样的光谱，然后采用计算机对光谱进行煤质分析，首先，上述近红外光谱仪也需要对煤粉进行预先制样，对煤样进行煤质分析，并不能够对煤粉进行在线分析；另外，煤粉现场通常粉尘多，粉尘落在光源的窗片上，会造成煤粉光谱的误差；再者，近红外光谱仪的光源是垂直照射样品，很多样品的反射光又返回光源，进入光纤的反射光少。

申请号为“201610574583.8”，实用新型名称为“煤粉在线分析方法及装置”公开了对煤粉进行在线分析，但是该专利申请的光源与检测探头分体设置，光源容易受到粉尘的影响，从而影响照射到煤样上的光的稳定性；另外，采用两个光源从不同角度对煤样照射，使得检测探头检测的煤样的光斑不完全重叠甚至部分光斑不重叠，重叠部分和不重叠部分的光强度不一样，从而影响煤质分析的准确性。

实用新型内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本实用新型提供一种用于煤质分析的除尘光收发装置，包括外壳、光源机构、反射光采集器、支撑架、窗片和除尘机构，所述支撑架固定在外壳内，所述支撑架用于支撑所述光源机构和反射光采集器，所述光源机构和反射光采集器均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在外壳底面，所述除尘机构设置在外壳底面的外侧，所述光源机构发出的光经过窗片后照射在煤样上，煤样的反射光经过窗片后通过反射光采集器汇聚后向外输出，所述除尘机构用于对窗片进行除尘，所述光源机构相对窗片倾斜的倾斜角度设置为防止煤样的反射光经过窗片后返回光源机构，所述反射光采集器相对窗片的倾斜角度设置为使得经过窗片透射的煤样的反射光在反射光采集器内光斑重合。

根据本实用新型，所述除尘机构包括刮板，所述刮板朝向窗片的一端设置有毛刷，通过毛刷对窗片除尘。

根据本实用新型，所述刮板与所述外壳的底面可转动连接。

根据本实用新型，所述除尘机构还包括电机，所述电机的转子与所述刮板连接，通过电转动带动刮板转动。

根据本实用新型，所述电机为步进电机。

根据本实用新型，所述除尘机构还包括电机支撑座，用于支撑电机。

根据本实用新型，所述除尘机构还包括限位装置，所述限位装置用于限制刮板的转动角度。

根据本实用新型，所述限位装置包括挡片、至少一个光电传感器和至少一个限位开关，所述挡片与所述电机的转子间隙配合，所述光电传感器设置有凹槽，驱动电机带动刮板和挡片同时转动，挡片进入所述凹槽，所述光电传感器触发所述限位开关，电机停转。

根据本实用新型，所述限位装置包括第一光电传感器、第一限位开关，第二光电传感器、第二限位开关，所述第二光电传感器和第二限位开关用于限定刮板的起始位置，所述挡片位于所述第二光电传感器的凹槽内时，所述第二限位开关将刮板限制于起始位置，所述起始位置为所述刮板远离窗片的位置；所述第一光电传感器和第一限位开关用于限定刮板通过毛刷在窗片上转动除尘过程中刮板的转动角度，所述挡片位于所述第一光电传感器的凹槽内时，触发第一限位开关，挡片停止转动。

根据本实用新型，所述电机与所述第一限位开关和第二限位开关无线或有线连接，用于控制第一限位开关和第二限位开关在限位状态和打开状态之间转换，所述第二限位开关处于打开状态时，所述挡片朝向所述第一光电传感器的凹槽移动，所述挡片位于所述第一光电传感器的凹槽内时，触发第一限位开关，第一限位开关处于限位状态，设定时间后，第一限位开关处于打开状态，所述挡片朝向所述第二光电传感器的凹槽移动，所述挡片位于所述第二光电传感器的凹槽内时，触发第二限位开关，第二限位开关处于限位状态。

根据本实用新型，所述支撑架的高度设置为使得光源机构在煤样的照射光斑与反射光采集器在煤样的采集光斑重合。

根据本实用新型，还包括参比板，所述参比板设置在所述支撑架与底板之间且与窗片同轴设置。

根据本实用新型，所述支撑架的高度设置为使得光源机构在参比板的照射光斑与反射光采集器在参比板的采集光斑重叠且使得光源机构在煤样的照射光斑与反射光采集器在煤样的采集光斑重合。

根据本实用新型，所述光源机构包括光源支撑座、光源、反光杯和准直透镜，所述光源支撑座用于支撑光源、所述反光杯用于汇聚光源发出的光到准直透镜，所述准直透镜将汇聚光束转换为平行光束。

根据本实用新型，所述光源机构还包括焦距调整机构，所述焦距调整机构用于调整光源与第一准直透镜的距离，使得光源发出的光经过准直透镜变为平行光束。

根据本实用新型，所述焦距调整机构包括灯座和螺杆，所述光源支撑座成环形结构，所述灯座设置在所述光源支撑座内，所述灯座与所述螺杆螺纹连接，所述螺杆与光源支撑座可转动连接，所通过螺杆顺时针或逆时针旋转使得灯座靠近或远离准直透镜。

根据本实用新型，所述螺杆的一端伸出光源支撑座且设置有旋钮。

根据本实用新型，所述反射光采集器包括第一汇聚透镜、光筒和第二汇聚透镜，所述第一汇聚透镜用于将透过窗片的样品的反射光汇聚到光筒内，所述第二汇聚透镜用于将光筒内的光汇聚到向外传输的光传输设备。

根据本实用新型，还包括采集器支撑座，所述采集器支撑座包括底座和转动座，所述底座一端固定在支撑架上，所述底座的另一端与所述转动座的一端可转动连接，所述转动座的另一端与反射光采集器固定连接。

本实用新型所述用于煤质分析的除尘光收发装置独立于生成光谱的单色仪或干涉仪，在不同应用场合，除尘光收发装置可以连接单色仪或干涉仪。另外，本实用新型所述除尘光收发装置可以设置与传送带的煤样上方，实现煤样的在线连续采集，单色仪或干涉仪可以通过光纤与除尘光收发装置连接，远离煤样，防止粉尘对干涉的影响。

本实用新型采用单个光源内置在除尘光收发装置内，防止粉尘污染光源的同时保证光源的稳定性。

本实用新型采用除尘机构对窗片进行除尘，防止了窗片上粉尘对光路的影响，保证了光路的稳定性，提高煤样光谱及煤质分析的准确性。

本实用新型所述光源机构相对于窗片倾斜，防止煤样的反射光经过窗片后返回光源机构，使得反射光采集器能够回收几乎所有的煤样的反射光；本实用新型所述反射光采集器也相对于窗片倾斜，使得煤样的反射光经过窗片后在反射光采集器内光斑重合，防止了光斑部分重叠和不重叠对煤样光谱的光强度影响，提高了煤样分析的准确性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型所述用于煤质分析的除尘光收发装置的立体示意图；

图2是本实用新型所述用于煤质分析的除尘光收发装置的内部结构的示意图；

图3是本实用新型所述煤质分析的除尘光收发装置的半剖示意图；

图4是本实用新型所述除尘机机构与外壳和窗片的相对位置的平面示意图；

图5是本实用新型所述除尘机构的立体示意图；

图6是本实用新型所述除尘机构的爆炸示意图；

图7是本实用新型所述采集器支撑座的示意图；

其中，外壳100、底面101、光源机构200、光源支撑座201、光源202、反光杯203、准直透镜204、灯座205、螺杆206、旋钮207、反射光采集器300、第一汇聚透镜301、光筒302、第二汇聚透镜303、采集器支撑座400、底座401、转动座402、支撑架500、窗片600、窗片压板601、除尘机构700、刮板701、毛刷702、压板703、电机704、电机接头705、挡片706、第一光电传感器707、第一限位开关708，第二光电传感器709、第二限位开关710、电机支撑座711。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型所述用于煤质分析的除尘光收发装置的立体示意图，图2是本实用新型所述用于煤质分析的除尘光收发装置的内部结构的示意图；

图3是本实用新型所述煤质分析的除尘光收发装置的半剖示意图，如图1、图2和图3所示，所述除尘光收发装置，包括外壳100、光源机构200、反射光采集器300、支撑架500、窗片600和除尘机构700，所述支撑架500固定在外壳100内，所述支撑架500用于支撑所述光源机构200和反射光采集器300，所述光源机构200和反射光采集器300均相对于所述窗片600倾斜设置，所述窗片600内嵌在外壳100底面101，所述除尘机构700设置在外壳100底面101的外侧，所述光源机构200发出的光经过窗片600后照射在煤样上，煤样的反射光经过窗片600后通过反射光采集器300汇聚后向外输出，所述除尘机构用于对窗片600进行除尘，所述光源机构200相对窗片600倾斜的倾斜角度设置为防止煤样的反射光经过窗片600后返回光源机构200，所述反射光采集器300相对窗片600的倾斜角度设置为使得经过窗片600透射的煤样的反射光在反射光采集器300内光斑重合。

图4是本实用新型所述除尘机机构与外壳100和窗片600的相对位置的平面示意图，图5是本实用新型所述除尘机构700的立体示意图，图6是本实用新型所述除尘机构700的爆炸示意图，如图4、图5和图6所示，所述除尘机构700包括刮板701，所述刮板701朝向窗片600的一端设置有毛刷702，通过毛刷702对窗片600除尘。

在一个实施例中，所述除尘机构700还包括压板703，所述压板703用于将毛刷702压入刮板701内，方便毛刷702的更换。

在一个实施例中，所述刮板701与所述外壳100的底面101可转动连接。

如图4、图5和图6所示，所述除尘机构700还包括电机704，所述电机704的转子与所述刮板701连接，通过电转动带动刮板701转动。

在一个实施例中，所述除尘机构700还包括限位装置，所述限位装置用于限制刮板701的转动角度。

如图4、图5和图6所示，所述限位装置包括挡片706、至少一个光电传感器和至少一个限位开关，所述挡片706与所述电机704的转子间隙配合，所述光电传感器设置有凹槽，驱动电机704带动刮板701和挡片706同时转动，挡片706进入所述凹槽，所述光电传感器触发所述限位开关，电机704停转。

优选地，所述除尘机构700还包括电机支撑座711，用于支撑电机704，还用于支撑限位开关和光电传感器，所述限位开关设置与电机支撑座711朝向支撑架500的一面，所述光电传器的内嵌在所述电机支撑座711，所述光电传感器的凹槽朝向外壳100的底面101。

在一个实施例中，如图4、图5和图6所示，所述限位装置包括第一光电传感器707、第一限位开关708，第二光电传感器709、第二限位开关710，所述第二光电传感器709和第二限位开关710用于限定刮板701的起始位置，所述挡片706位于所述第二光电传感器709的凹槽内时，所述第二限位开关710将刮板701限制于起始位置，所述起始位置为所述刮板701远离窗片600的位置；所述第一光电传感器707和第一限位开关708用于限定刮板701通过毛刷702在窗片600上转动除尘过程中刮板701的转动角度，所述挡片706位于所述第一光电传感器707的凹槽内时，触发第一限位开关708，挡片706停止转动。

优选地，所述电机704与所述第一限位开关708和第二限位开关710无线或有线连接，用于控制第一限位开关708和第二限位开关710在限位状态和打开状态之间转换，所述第二限位开关处于打开状态时，所述挡片706朝向所述第一光电传感器707的凹槽移动，所述挡片706位于所述第一光电传感器707的凹槽内时，触发第一限位开关708，第一限位开关708处于限位状态，设定时间后，第一限位开关708处于打开状态，所述挡片706朝向所述第二光电传感器709的凹槽移动，所述挡片706位于所述第二光电传感器709的凹槽内时，触发第二限位开关710，第二限位开关710处于限位状态。

上述限位装置使得刮板701上的毛刷702连续对窗片600除尘，防止在除尘过程中刮板701上的毛刷702脱离窗片600，毛刷702除尘后，使得刮板701自动返回初始位置。

在一个实施例中，所述电机704为步进电机704。

在一个实施例中，所述限位开关为光电限位开关。

在一个实施例中，如图6所示，还包括窗片压板601，所述窗片通过窗片压板601固定在外壳的底面内。

优选地，所述窗片成台阶结构，所述窗片的台阶朝向所述外壳的外侧，方便窗片压板601的按压同时方便除尘机构700除尘。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述除尘机构700还包括电机接头705，所述电机接头705用于给电机704供电。

优选地，所述电机接头705固定在所述外壳100的底面101上。

优选地，所述电机接头705一端连接电源(例如通过USB接口与电源连接)，所述电机接头705的另一端连接电机704。

在一个实施例中，如图3所示，所述支撑架500的高度设置为使得光源机构200在煤样的照射光斑与反射光采集器300在煤样的采集光斑重合。

优选地，还包括参比板(未示出)，所述参比板设置在所述支撑架500与底板之间且与窗片600同轴设置；

进一步，所述支撑架500的高度设置为使得光源机构200在参比板的照射光斑与反射光采集器300在参比板的采集光斑重叠且使得光源机构200在煤样的照射光斑与反射光采集器300在煤样的采集光斑重合。

在一个实施例中，如图3所示，所述光源机构200包括光源支撑座201、光源202、反光杯203和准直透镜204，所述光源支撑座201用于支撑光源202、所述反光杯203用于汇聚光源202发出的光到准直透镜204，所述准直透镜204将汇聚光束转换为平行光束。

在一个实施例中，如图3所示，所述光源机构200还包括焦距调整机构，所述焦距调整机构用于调整光源202与第一准直透镜204的距离，使得光源202发出的光经过准直透镜204变为平行光束。

如图3所示，所述焦距调整机构包括灯座205和螺杆206，所述光源支撑座201成环形结构，所述灯座205设置在所述光源支撑座201内，所述灯座205与所述螺杆206螺纹连接，所述螺杆206与光源支撑座201可转动连接，所通过螺杆206顺时针或逆时针旋转使得灯座205靠近或远离准直透镜204。

优选地，所述螺杆206的一端伸出光源支撑座201且设置有旋钮207。

在一个实施例中，如图3所示所述反射光采集器300包括第一汇聚透镜301、光筒302和第二汇聚透镜303，所述第一汇聚透镜301用于将透过窗片600的样品的反射光汇聚到光筒302内，所述第二汇聚透镜303用于将光筒302内的光汇聚到向外传输的光传输设备(例如光纤)。

如图7所示，所述除尘光收发装置还包括采集器支撑座400，所述采集器支撑座400包括采底座401和转动座402，所述采底座401一端固定在支撑架500上，所述采底座401的另一端与所述转动座402的一端可转动连接，所述转动座402的另一端与反射光采集器300固定连接。

上述用于煤质分析的除尘光收发装置进行煤质分析的方法包括：

当除尘光收发装置下没有煤样时，通过除尘机构700对窗片600进行一次或多次除尘；

当除尘光收发装置下有煤样时，将除尘机构700远离窗片600；

光源机构200发出的光经过窗片600透射后照在煤样上；

煤样的反射光通过窗片600透射后进入反射光采集器300；

通过所述反射光采集器300采集的样片的反射光生成煤质的光谱，通过光谱进行煤质分析；

煤质分析结束后，通过除尘机构700对窗片600进行一次或多次除尘。

在一个实施例中，所述光源机构200发出的光经过窗片600透射后照在煤样上的步骤之前还包括对除尘光收发装置进行校准的步骤，所述对除尘光收发装置进行校准的步骤包括：

通过光源机构200将光照射在标准物质上；

调整光源机构200的倾斜角度，获得不同倾斜角度下的标准物质的光谱；

将上述光谱与标准物质的标准光谱对比，将吸光度特征峰峰形最相似的光谱对应的倾斜角度作为光源机构200的最优倾斜角度；

调整反射光采集器300的倾斜角度，获得反射光采集器300在不同倾斜角度下的标准物质的光谱的信噪比；

将最高信噪比对应的倾斜角度作为反射光采集器300的最优倾斜角度。

优选地，所述通过光源机构200将光照射在标准物质上的步骤之前还包括：

调整光源202与准直透镜204的距离，使得光源202发出的光经过准直透镜204变为平行光束。

本实用新型采用单个光源内置和除尘机构对窗片除尘防止粉尘污染，保证光路的稳定性，通过光源机构和反射光采集器均相对于窗片倾斜不仅扩大煤样的反射光的回收范围还提高了光强度。

上述为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，包括外壳、光源机构、反射光采集器、支撑架、窗片和除尘机构，所述支撑架固定在外壳内，所述支撑架用于支撑所述光源机构和反射光采集器，所述光源机构和反射光采集器均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在外壳底面，所述除尘机构设置在外壳底面的外侧，所述光源机构发出的光经过窗片后照射在煤样上，煤样的反射光经过窗片后通过反射光采集器汇聚后向外输出，所述除尘机构用于对窗片进行除尘，所述光源机构相对窗片倾斜的倾斜角度设置为防止煤样的反射光经过窗片后返回光源机构，所述反射光采集器相对窗片的倾斜角度设置为使得经过窗片透射的煤样的反射光在反射光采集器内光斑重合。

2.根据权利要求1所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述除尘机构包括刮板，所述刮板朝向窗片的一端设置有毛刷，通过毛刷对窗片除尘。

3.根据权利要求2所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述刮板与所述外壳的底面可转动连接。

4.根据权利要求2所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述除尘机构还包括电机，所述电机的转子与所述刮板连接，通过电转动带动刮板转动。

5.根据权利要求4所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述电机为步进电机。

6.根据权利要求2所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述除尘机构还包括电机支撑座，用于支撑电机。

7.根据权利要求4所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述除尘机构还包括限位装置，所述限位装置用于限制刮板的转动角度。

8.根据权利要求7所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述限位装置包括挡片、至少一个光电传感器和至少一个限位开关，所述挡片与所述电机的转子间隙配合，所述光电传感器设置有凹槽，驱动电机带动刮板和挡片同时转动，挡片进入所述凹槽，所述光电传感器触发所述限位开关，电机停转。

9.根据权利要求8所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述限位装置包括第一光电传感器、第一限位开关，第二光电传感器、第二限位开关，所述第二光电传感器和第二限位开关用于限定刮板的起始位置，所述挡片位于所述第二光电传感器的凹槽内时，所述第二限位开关将刮板限制于起始位置，所述起始位置为所述刮板远离窗片的位置；所述第一光电传感器和第一限位开关用于限定刮板通过毛刷在窗片上转动除尘过程中刮板的转动角度，所述挡片位于所述第一光电传感器的凹槽内时，触发第一限位开关，挡片停止转动。

10.根据权利要求9所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述电机与所述第一限位开关和第二限位开关无线或有线连接，用于控制第一限位开关和第二限位开关在限位状态和打开状态之间转换，所述第二限位开关处于打开状态时，所述挡片朝向所述第一光电传感器的凹槽移动，所述挡片位于所述第一光电传感器的凹槽内时，触发第一限位开关，第一限位开关处于限位状态，设定时间后，第一限位开关处于打开状态，所述挡片朝向所述第二光电传感器的凹槽移动，所述挡片位于所述第二光电传感器的凹槽内时，触发第二限位开关，第二限位开关处于限位状态。

11.根据权利要求1所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述支撑架的高度设置为使得光源机构在煤样的照射光斑与反射光采集器在煤样的采集光斑重合。

12.根据权利要求11所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，还包括参比板，所述参比板设置在所述支撑架与底板之间且与窗片同轴设置。

13.根据权利要求12所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述支撑架的高度设置为使得光源机构在参比板的照射光斑与反射光采集器在参比板的采集光斑重叠且使得光源机构在煤样的照射光斑与反射光采集器在煤样的采集光斑重合。

14.根据权利要求1所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述光源机构包括光源支撑座、光源、反光杯和准直透镜，所述光源支撑座用于支撑光源、所述反光杯用于汇聚光源发出的光到准直透镜，所述准直透镜将汇聚光束转换为平行光束。

15.根据权利要求14所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述光源机构还包括焦距调整机构，所述焦距调整机构用于调整光源与第一准直透镜的距离，使得光源发出的光经过准直透镜变为平行光束。

16.根据权利要求15所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述焦距调整机构包括灯座和螺杆，所述光源支撑座成环形结构，所述灯座设置在所述光源支撑座内，所述灯座与所述螺杆螺纹连接，所述螺杆与光源支撑座可转动连接，所通过螺杆顺时针或逆时针旋转使得灯座靠近或远离准直透镜。

17.根据权利要求16所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述螺杆的一端伸出光源支撑座且设置有旋钮。

18.根据权利要求1所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，所述反射光采集器包括第一汇聚透镜、光筒和第二汇聚透镜，所述第一汇聚透镜用于将透过窗片的样品的反射光汇聚到光筒内，所述第二汇聚透镜用于将光筒内的光汇聚到向外传输的光传输设备。

19.根据权利要求1所述的用于煤质分析的除尘光收发装置，其特征在于，还包括采集器支撑座，所述采集器支撑座包括底座和转动座，所述底座一端固定在支撑架上，所述底座的另一端与所述转动座的一端可转动连接，所述转动座的另一端与反射光采集器固定连接。