CN220136975U - 煤质分析光收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供煤质分析光收发装置，所述煤质分析光收发装置包括第一外壳、支撑架、光源机构、窗片和回收探头，所述第一外壳包括顶板和底板且呈中空结构，所述支撑架固定在底板上，所述支撑架用于支撑所述光源机构和回收探头，所述光源机构和回收探头均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在底板，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回收探头汇聚后向外输出。本实用新型扩大煤样的反射光的回收范围且提高了光强度。

Description

煤质分析光收发装置

技术领域

本实用新型涉及煤质分析技术领域，具体涉及煤质分析光收发装置。

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。

近红外光谱技术作为一种快速、无损检测技术在很多领域得到越来越广泛的重视。现有技术的煤质分析是先抽取煤粉制样，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。现有技术的近红外光谱仪主要有以下缺点：

第一，现有技术的近红外光谱仪并不能够对煤粉进行在线分析；

第二，近红外光谱仪的光源发出的光经过样品吸收后，剩余的反射光经过光纤进入单色仪进行分光衍射，通过诸如CCD的检测器将衍射光形成光谱，光源、单色仪和检测器是集成为一体的，且相对位置是固定的，无法调整。

第三，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”，发明名称为“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煤质分析光收发装置，包括第一外壳、支撑架、光源机构、窗片和回收探头，所述第一外壳包括顶板和底板且呈中空结构，所述支撑架固定在底板上，所述支撑架用于支撑所述光源机构和回收探头，所述光源机构和回收探头均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在底板，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回收探头汇聚后向外输出，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，所述回收探头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回收探头内光斑重合。

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回收探头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回收探头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回收探头在煤样的采集光斑重合。

根据本实用新型，所述光源机构包括第二外壳、以及与第二外壳固定连接的光源支撑座、反光杯支撑座、准直透镜支撑座、光源、反光杯和准直透镜，所述光源支撑座用于支撑光源，所述反光杯支撑座用于固定反光杯，所述反光杯用于汇聚光源发出的光到准直透镜，所述准直透镜支撑座用于支撑所述准直透镜，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，所述螺杆一端与光源支撑座可转动连接，所述螺杆的另一端穿过灯座与反光杯支撑座可转动连接，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；

优选地，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，还包括冷却机构，所述冷却机构用于对所述光源机构进行冷却。

根据本实用新型，所述冷却机构包括冷却支撑座，所述冷却支撑座与所述光源支撑座固定连接，所述冷却支撑座上设置有进气接头和排气接头，所述冷却支撑座成环形，其外壁和内壁之间呈中空腔室，所述进气接头和排气接头均与所述冷却支撑座的中空腔室连通，所述中空腔室形成循环气冷通道，所述光源支撑座的外壁和内壁之间也为中空腔室，所述冷却支撑座的底面上设置有多个通孔，所述通孔与所述光源支撑座的中空腔室连通。

根据本实用新型，所述反光杯支撑座的外壁和内壁之间也为中空腔室，所述光源支撑座的底面上设置有多个通孔，所述通孔与所述反光杯支撑座连通。

根据本实用新型，所述排气接头设置在所述反光杯支撑座上且与反光杯支撑座连通。

根据本实用新型，所述回收探头包括第一汇聚透镜、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，还包括探头支撑座，所述探头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回收探头固定连接。

本实用新型所述煤质分析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，煤质分析光收发装置可以连接单色仪或干涉仪。另外，本实用新型所述煤质分析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煤质分析光收发装置连接，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煤质分析光收发装置内，防止粉尘污染光源的同时保证光源的稳定性。

本实用新型通过冷却机构对光源进行冷却，提高了光源的稳定性。

本实用新型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，使得回收探头能够回收几乎所有的煤样的反射光，扩大煤样的反射光的回收范围；本发明所述回收探头也相对于窗片倾斜，使得煤样的反射光经过窗片后在回收探头内光斑重合，提高了光强度，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是本实用新型煤质分析光收发装置的立体示意图；

图2是本实用新型所述煤质分析光收发装置的内部结构示意图；

图3是本实用新型所述光源机构的立体示意图；

图4是本实用新型光源机构的爆炸示意图；

图5是本实用新型所述光源机构的半剖示意图；

图6是本实用新型所述回收探头的立体示意图；

图7是本实用新型所述回收探头的半剖示意图；

图8是本实用新型所述探头支撑座的立体示意图；

其中，第一外壳1、顶板11、底板12、支撑架2、光源机构3、第二外壳31、光源支撑座32、反光杯支撑座33、准直透镜支撑座34、光源35、反光杯36、准直透镜37、焦距调整机构38、灯座381、螺杆382、旋钮383、冷却机构39、冷却支撑座391、进气接头392、通孔393、排气接头394、窗片4、回收探头5、第一汇聚透镜51、光筒52、第二汇聚透镜53、探头支撑座6、底座61、转动座62。

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是本实用新型煤质分析光收发装置的立体示意图，图2是本实用新型所述煤质分析的煤质分析光收发装置的内部结构示意图，如图1和图2所示，所述煤质分析光收发装置包括第一外壳1、支撑架2、光源机构3、窗片4和回收探头5，所述第一外壳1包括顶板11和底板12且呈中空结构，所述支撑架2固定在底板12上，所述支撑架2用于支撑所述光源机构3和回收探头5，所述光源机构3和回收探头5均相对于所述窗片4倾斜设置，所述窗片4内嵌在底板12，所述光源机构3发出的光经过窗片4后照射在煤样上，煤样的反射光经过窗片4后通过回收探头5汇聚后向外输出。

优选地，所述光源机构3相对窗片4倾斜的倾斜角度设置为防止煤样的反射光经过窗片4后返回光源机构3，所述回收探头5相对窗片4的倾斜角度设置为使得经过窗片4透射的煤样的反射光在回收探头5内光斑重合。

如图2所示，所述支撑架2的高度设置为使得光源机构3在煤样的照射光斑与回收探头5在煤样的采集光斑重合。

在一个实施例中，还包括参比板(未示出)，所述参比板设置在所述支撑架2与底板12之间且与窗片4同轴设置。

优选地，所述支撑架2的高度设置为使得光源机构3在参比板的照射光斑与回收探头5在参比板的采集光斑重叠且使得光源机构3在煤样的照射光斑与回收探头5在煤样的采集光斑重合，既保证了用于光谱吸光度分析的从参比板采集的暗电流的强度也保证了用于单色仪或干涉仪的从回收探头5采集的光斑的强度。

图3是本实用新型所述光源机构3的立体示意图，图4是本实用新型光源机构3的爆炸示意图，图5是本实用新型所述光源机构3的半剖示意图，如图3、图4和图5所示，所述光源机构3包括第二外壳31、以及与第二外壳31固定连接的光源支撑座32、反光杯支撑座33、准直透镜支撑座34、光源35、反光杯36和准直透镜37，所述光源支撑座32用于支撑光源35，所述反光杯支撑座33用于固定反光杯36，所述反光杯36用于汇聚光源35发出的光到准直透镜37，所述准直透镜支撑座34用于支撑所述准直透镜37，所述准直透镜37将汇聚光束转换为平行光束。

如图4和图5所示，所述光源机构3还包括焦距调整机构38，所述焦距调整机构38用于调整光源35与第一准直透镜37的距离，使得光源35发出的光经过准直透镜37变为平行光束。

如图4和图5所示，所述焦距调整机构38包括灯座381和螺杆382，所述光源支撑座32成环形结构，所述灯座381设置在所述光源支撑座32内，所述灯座381与所述螺杆382螺纹连接，所述螺杆382一端与光源支撑座32可转动连接，所述螺杆382的另一端穿过灯座381与反光杯支撑座33可转动连接，通过螺杆382顺时针或逆时针旋转使得灯座381靠近或远离准直透镜37；

优选地，所述螺杆382的一端伸出光源支撑座32且设置有旋钮383，通过旋转外部旋钮383就能够实现光源35朝向或远离聚焦透镜移动，实现焦距微调。

在一个实施例中，如图4和图5所示，所述煤质分析光收发装置，还包括冷却机构39，所述冷却机构39用于对所述光源机构3进行冷却。

如图4和图5所示，所述冷却机构39包括冷却支撑座391，所述冷却支撑座391与所述光源支撑座32固定连接，所述冷却支撑座391上设置有进气接头392和排气接头394，所述冷却支撑座391成环形，其外壁和内壁之间呈中空腔室，所述进气接头392和排气接头394均与所述冷却支撑座391的中空腔室连通，所述中空腔室形成循环气冷通道，所述光源支撑座32的外壁和内壁之间也为中空腔室，所述冷却支撑座391的底面上设置有多个通孔393，所述通孔393与所述光源支撑座32的中空腔室连通。

冷却气体通过进气接头392进入冷却支撑座391的中空腔室、通过冷却支撑座391的通孔393进入光源支撑座32，光源支撑座32包围光源35，保证了光源35的均匀冷却，通过排气接头394置换气体，实现光源35的循环冷却。

优选地，所述反光杯支撑座33的外壁和内壁之间也为中空腔室，所述光源支撑座的底面上设置有多个通孔393，所述通孔393与所述反光杯支撑座33连通。

进一步优选地，所述排气接头394设置在所述反光杯支撑座33上且与反光杯支撑座33连通。

冷却气体通过进气接头392进入冷却支撑座391的中空腔室、通过冷却支撑座391的通孔393进入光源支撑座32，通过光源支撑座32的通孔393进入反光杯支撑座33，光源支撑座32和反光杯支撑座33包围了整个光源35，保证了光源35的均匀冷却，通过排气接头394置换气体，实现光源35的循环冷却，同时也能够实现反光杯36的冷却。

图6是本实用新型所述回收探头5的立体示意图，图7是本实用新型所述回收探头5的半剖示意图，如图6和图7所示，所述回收探头5包括第一汇聚透镜51、光筒52和第二汇聚透镜53，所述第一汇聚透镜51用于将透过窗片4的样品的反射光汇聚到光筒52内，所述第二汇聚透镜53用于将光筒52内的光汇聚到向外传输的光传输设备(例如光纤)。

在一个实施例中，本实用新型煤质分析光收发装置还包括探头支撑座6，如图8所示，所述探头支撑座6包括底座61和转动座62，所述底座61一端固定在支撑架2上，所述底座61的另一端与所述转动座62的一端可转动连接，所述转动座62的另一端与回收探头5固定连接。

上述煤质分析光收发装置的校准方法，包括

通过光源机构3将光照射在标准物质上；

调整光源机构3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3的最优倾斜角度；

调整回收探头5的倾斜角度，获得回收探头5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回收探头5的最优倾斜角度。

本实用新型扩大煤样的反射光的回收范围且提高了光强度。

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 (14)

1.一种煤质分析光收发装置，其特征在于，包括第一外壳、支撑架、光源机构、窗片和回收探头，所述第一外壳包括顶板和底板且呈中空结构，所述支撑架固定在底板上，所述支撑架用于支撑所述光源机构和回收探头，所述光源机构和回收探头均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在底板，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回收探头汇聚后向外输出，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，所述回收探头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回收探头内光斑重合。

2.根据权利要求1所述的煤质分析光收发装置，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回收探头在煤样的采集光斑重合。

3.根据权利要求2所述的煤质分析光收发装置，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。

4.根据权利要求3所述的煤质分析光收发装置，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回收探头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回收探头在煤样的采集光斑重合。

5.根据权利要求1所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，所述光源机构包括第二外壳、以及与第二外壳固定连接的光源支撑座、反光杯支撑座、准直透镜支撑座、光源、反光杯和准直透镜，所述光源支撑座用于支撑光源，所述反光杯支撑座用于固定反光杯，所述反光杯用于汇聚光源发出的光到准直透镜，所述准直透镜支撑座用于支撑所述准直透镜，所述准直透镜将汇聚光束转换为平行光束。

6.根据权利要求5所述的煤质分析光收发装置，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。

7.根据权利要求6所述的煤质分析光收发装置，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，所述螺杆一端与光源支撑座可转动连接，所述螺杆的另一端穿过灯座与反光杯支撑座可转动连接，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。

8.根据权利要求7所述的煤质分析光收发装置，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。

9.根据权利要求5所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，还包括冷却机构，所述冷却机构用于对所述光源机构进行冷却。

10.根据权利要求9所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却支撑座，所述冷却支撑座与所述光源支撑座固定连接，所述冷却支撑座上设置有进气接头和排气接头，所述冷却支撑座成环形，其外壁和内壁之间呈中空腔室，所述进气接头和排气接头均与所述冷却支撑座的中空腔室连通，所述中空腔室形成循环气冷通道，所述光源支撑座的外壁和内壁之间也为中空腔室，所述冷却支撑座的底面上设置有多个通孔，所述通孔与所述光源支撑座的中空腔室连通。

11.根据权利要求10所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，所述反光杯支撑座的外壁和内壁之间也为中空腔室，所述光源支撑座的底面上设置有多个通孔，所述通孔与所述反光杯支撑座连通。

12.根据权利要求11所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，所述排气接头设置在所述反光杯支撑座上且与反光杯支撑座连通。

13.根据权利要求1所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，所述回收探头包括第一汇聚透镜、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。

14.根据权利要求1所述的煤质分析光收发装置，其特征在于，还包括探头支撑座，所述探头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回收探头固定连接。