[發(fā)明專利]便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2023-07-04
• 公開（公告）號: CN116660248A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竇有權(quán);王慶松;郭莉莉;王森;舒喜;李燕;薛彪
• 申請（專利權(quán)）人: 國能南京煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗有限公司;南京理工大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N21/17;G01N21/01;G06V10/764;G06V10/774;G06V10/80;G06V10/82;G06N3/0464
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬

本申請公開了一種便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置及方法，屬于煤質(zhì)檢測技術(shù)領(lǐng)域。該便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置包括供電模塊，用于給整個系統(tǒng)供電；控制模塊，用于裝置的控制、參數(shù)設(shè)置、顯示及輸出數(shù)據(jù)分析結(jié)果；脈沖激光光源，用于發(fā)出脈沖激光光束；耦合光路，用于改變激光發(fā)射方向并使激光匯聚在樣品表面；樣品臺，用于承載并帶動煤樣移動或旋轉(zhuǎn)，以使耦合光束入射到樣品不同區(qū)域；光譜儀，用于采集分析樣品被激光激發(fā)出的離子體光；所述系統(tǒng)還包括，成像組件，獲取煤樣圖像，成像數(shù)據(jù)經(jīng)USB傳輸至客戶端以用于預覽或分析出每塊大小、形狀以及表面平整度信息。本申請解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對煤樣進行現(xiàn)場快速測試的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及煤質(zhì)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

激光誘導擊穿光譜(Laser-induced?Breakdown?Spectroscopy，簡稱LIBS)技術(shù)，利用高能量脈沖激光燒蝕樣品使之蒸發(fā)氣化形成瞬態(tài)高溫等離子體，等離子體輻射光譜包含了煤中元素的特征光譜，而煤的工業(yè)指標與煤中元素的組成和含量有關(guān)，因此，可以采用LIBS技術(shù)同時快速檢測煤中的元素，包括C、H、O、N、S以及Si、Al、Ca、Fe、Mg等容易電離的元素，而煤的工業(yè)指標，如熱值、灰分、揮發(fā)分等，均與煤中元素的含量息息相關(guān)，因此可以利用LIBS光譜技術(shù)實現(xiàn)煤中元素和工業(yè)指標的檢測，具有快速原位檢測、不需制樣或簡單制樣、多元素多指標同時分析等優(yōu)點。目前，LIBS技術(shù)在煤質(zhì)分析中，主要是實驗室檢測，需要對樣品進行粉碎、過篩和壓片處理，制約了該技術(shù)的時效性；傳送帶在線檢測的設(shè)備龐大，對安裝、使用環(huán)境的要求很高，不能對煤的工業(yè)指標進行全面分析；手持式便攜式儀器由于激光器能量低、設(shè)備的檢測靈敏度和精度不高，主要用于合金、礦物等材料中金屬成分的檢測，分析性能不全面。而臺式LIBS光譜儀雖然性能優(yōu)越，但由于設(shè)備體積和重量的問題，不便于攜帶，需要外部供電等缺點，不適用于現(xiàn)場檢測。

在相關(guān)技術(shù)中，比如中國專利文獻(CN?109557278?A)記載了一種LIBS煤質(zhì)在線智能快速檢測裝置，通過采樣系統(tǒng)獲取全水分煤樣并送至送樣系統(tǒng)，送樣系統(tǒng)將煤樣輸送至烘干系統(tǒng)，烘干系統(tǒng)將全水分煤樣水分控制在一定范圍之內(nèi)；破碎系統(tǒng)用于將經(jīng)過烘干系統(tǒng)后的煤樣研磨得到煤粉；壓餅系統(tǒng)用于完成煤餅的壓制，送餅系統(tǒng)將壓制的兩塊煤餅分別送至LIBS檢測裝置和包裝打碼系統(tǒng)，LIBS檢測裝置用于檢測其中一塊煤餅；包裝打碼系統(tǒng)用于完成兩塊煤餅的自動包裝和噴碼。盡管其實現(xiàn)了對煤質(zhì)的快速檢測，然而其仍存在設(shè)備龐大，檢測過程繁雜的問題。

針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法對煤樣進行現(xiàn)場快速測試的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置。

根據(jù)本申請的便攜式LIBS煤質(zhì)快速檢測裝置包括：供電模塊，用于給整個系統(tǒng)供電；控制模塊，用于裝置的控制、參數(shù)設(shè)置、顯示及輸出數(shù)據(jù)分析結(jié)果；脈沖激光光源，用于發(fā)出脈沖激光光束；耦合光路，用于改變激光發(fā)射方向并使激光匯聚在樣品表面；樣品臺，用于承載并帶動煤樣移動或旋轉(zhuǎn)，以使耦合光束入射到樣品不同區(qū)域；光譜儀，用于采集分析樣品被激光激發(fā)出的離子體光；所述系統(tǒng)還包括，成像組件，獲取煤樣圖像，成像數(shù)據(jù)經(jīng)USB傳輸至客戶端以用于預覽或分析出每塊大小、形狀以及表面平整度信息。

進一步的，所述所述供電模塊、控制模塊、脈沖激光光源、耦合光路、樣品臺、光譜儀、成像組件均安裝在一個機殼中，所述機殼尺寸小于400×200×300mm；所述機殼的一側(cè)設(shè)有取樣口，所述耦合光路與所述樣品臺安裝在所述機殼內(nèi)靠近取樣口的一側(cè)，所述取樣口處通過一塊活動連接的5mm厚1064nm激光防護玻璃進行防護。