[發(fā)明專利]LIBS粉狀物料皮帶式檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210149485.1
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102661935A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳世和;潘鳳萍;陸繼東;張曦;羅嘉;李俊彥;姚順春;張博
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院;華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 曾旻輝

?

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及光譜測量分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種粉狀物料在線檢測的皮帶式LIBS測量裝置。

?

【背景技術(shù)】

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（Laser-Induced?Breakdown?Spectroscopy，LIBS）是一項(xiàng)基于等離子體原子發(fā)射光譜的物質(zhì)成分分析技術(shù)。脈沖激光經(jīng)聚焦透鏡聚焦后，形成高功率密度的激光束作用下分析樣品表面，樣品迅速被消融、氣化、高度電離形成等離子體光源，通過光探測器接收等離子體在冷卻過程中的發(fā)射譜線，其某些特定波長對應(yīng)的強(qiáng)度信號包含了分析對象中所有的元素種類和濃度信息，通過對這些光譜信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可得到各檢測量的定量分析模型，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)組分的定性區(qū)分和定量檢測。LIBS技術(shù)憑借其分析速度快、多元素同步分析、可實(shí)現(xiàn)非接觸式遠(yuǎn)距離測量等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了快速發(fā)展，被越來越多的嘗試應(yīng)用于燃煤、化肥、水泥、食品等過程工業(yè)中粉狀物料特性的在線監(jiān)測和質(zhì)量控制中。

但由于粉狀物料空隙率較大，結(jié)構(gòu)較疏松，自然堆積時常分布不均。利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析固體粉狀物料時，聚焦透鏡到樣品表面的距離、樣品表面特性（平整性、致密度）等檢測狀態(tài)參數(shù)，都會影響到激光作用時的樣品燒蝕量，對定量分析檢測的精度和重復(fù)性存在很大影響。為改善其測量樣品表面特性，保證聚焦透鏡到樣品表面的距離恒定，傳統(tǒng)技術(shù)通常將測量所用固體粉狀物料預(yù)先壓制成片狀。這樣的樣品預(yù)先處理雖然對LIBS粉狀物料檢測有所改進(jìn)，但存在著程序繁瑣、耗時較長等缺點(diǎn)，難以保證結(jié)果的實(shí)時性，無法完全滿足工業(yè)化在線分析需求。

因此，提供一種可以保持聚焦透鏡到樣品表面的距離恒定，且操作程序簡單、效率高、保證檢測實(shí)時性，可滿足工業(yè)化在線分析需求的LIBS粉狀物料檢測裝置實(shí)為必要。

?

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種用以克服傳統(tǒng)LIBS粉狀物料檢測模式的缺點(diǎn)，可以保持聚焦透鏡到樣品表面的距離恒定，且操作程序簡單、效率高、保證檢測實(shí)時性的LIBS粉狀物料皮帶式檢測裝置。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種LIBS粉狀物料皮帶式檢測裝置，其包括激光源、聚焦透鏡以及接收光譜信號的光學(xué)探測器，包括用于傳送粉狀物料的皮帶式傳動裝置、擋板，該皮帶式傳動裝置包括傳送皮帶及驅(qū)動傳送皮帶運(yùn)動的電機(jī)，該擋板位于傳送皮帶上方，在該傳送皮帶上方、擋板的一側(cè)設(shè)置該光學(xué)探測裝置、激光源以及聚焦透鏡。被檢測的粉狀物料落到傳送皮帶上，由傳送皮帶傳送，經(jīng)過擋板與傳送皮帶之間，形成平整均勻的物料層，激光源的脈沖激光通過聚焦透鏡后形成高能量高密度的光斑，作用于平整后的粉狀物料層表面，使其消融激發(fā)形成等離子體，光學(xué)探測器收集等離子體冷卻過程中發(fā)射出來的光譜信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就可以得出粉狀物料的元素成分和工業(yè)分析等各個指標(biāo)，并可將分析結(jié)果輸出到相關(guān)的在線控制系統(tǒng)。

本發(fā)明使用皮帶式傳送，并利用擋板獲得厚薄均勻的粉狀物料層，解決了粉狀物料表面分布不均，聚焦透鏡到樣品表面距離難以控制的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了粉狀物料的連續(xù)備樣、LIBS光譜穩(wěn)定測量、粉狀物料成分在線獲取的技術(shù)效果。

一些實(shí)施例中，本發(fā)明LIBS粉狀物料皮帶式檢測裝置還包括有固定在傳送皮帶上方的L形光學(xué)固定支架，該光學(xué)探測器和聚焦透鏡固定在L形光學(xué)固定支架上，該L形光學(xué)固定支架與擋板之間形成相對獨(dú)立的檢測段空間。該L形光學(xué)固定支架保證聚焦透鏡至粉狀物料層的距離恒定，使激光聚焦焦點(diǎn)確定，有利于LIBS光譜穩(wěn)定測量，并且可進(jìn)行不同焦深（聚焦透鏡焦點(diǎn)與粉狀物料層表面的相對位置）的LIBS測量優(yōu)化。

一些實(shí)施例中，該光學(xué)探測器包括固定在L形光學(xué)固定支架上的光學(xué)探頭和連接的光纖，該光纖另一端連接光譜儀及光電轉(zhuǎn)換器，光學(xué)探頭收集的光譜信號經(jīng)光纖傳入光譜儀分光及傳入光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得出粉狀物料的元素成分和工業(yè)分析等各個指標(biāo)，并可將分析結(jié)果輸出到相關(guān)的在線控制系統(tǒng)。

一些實(shí)施例中，該聚焦透鏡為石英平凸聚焦透鏡。

一些實(shí)施例中，該L形光學(xué)固定支架上在聚焦透鏡前方還設(shè)有氣體吹掃管路，形成局部微正壓環(huán)境，使整個測量過程粉塵污染極少。

一些實(shí)施例中，其進(jìn)一步包括控制器，該控制器連接所述皮帶式傳動裝置的電機(jī)，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制皮帶傳送粉狀物料的速度和傳送量。

一些實(shí)施例中，該傳送皮帶下方設(shè)有重量傳感器，該重量傳感器與該控制器連接，重量傳感器檢測到的信息發(fā)送到控制器，根據(jù)該重量信息調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制給粉量。