專利名稱：：散裝材料分析器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于分析在傳送帶上被傳送的散裝材料(bulkmaterial)的元素特性的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：傳送帶廣泛地用于傳送散裝材料，比如石灰石，鋁土礦石，銅礦石，鋅礦石，鉛礦石，鐵礦石，珪石，磷酸鹽巖石，鉀堿，粘土，稀土，廢料材料，白堊，煤以及焦炭，氧化鋁，泥灰?guī)r，黃鐵礦，飛灰等。傳送帶包括兩端滑輪，具有以連續(xù)的無終止回路圍繞它們旋轉(zhuǎn)的連續(xù)帶。給滑輪提供動力，以固定或可變速度正向移動帶和在帶上加載的散裝材料。某些工業(yè)應(yīng)用需要分析從一個處理位置至另一個在傳送帶上被傳送的散裝材料的精確或平均構(gòu)成。散裝材料通常特征在于它們的原材料(預(yù)先混合)狀態(tài)或通過從包含相對均勻的組成特性的料倉或筒倉的配比進(jìn)料器的系統(tǒng)的隨后的混合(組成原材料的物理混合物)程序。傳統(tǒng)地，通過抽取樣品，并且人工或經(jīng)由自動化的"后置管"氣動采樣和傳送系統(tǒng)傳送它們至用于分析的中央實(shí)驗(yàn)室，在此它們被分析。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)原材料成分或混合材料的分析。這些結(jié)果然后被傳送至用于調(diào)節(jié)比例的多種裝置，以便滿足例如期望的混合配方。在提供了高精確度的同時，該配置不能滿足用于快速和實(shí)時控制的實(shí)時分析的需要，因?yàn)樾枰糜诓蓸樱蛛x，傳送，制備和分析的時間可以從最小的幾分鐘至一'J、時或更多地改變。在該延遲過程中，通過被分析的樣品表示的快速移動材料具有控制和調(diào)節(jié)的長的通過點(diǎn)，響應(yīng)來自樣品的分析的結(jié)果然后進(jìn)行所述控制和調(diào)節(jié)，對于實(shí)施的校正動作，其可能是不適當(dāng)?shù)模蚝唵蔚靥?。通過散裝材料處理工業(yè)探尋的基本解決辦法是當(dāng)它們通過時分析材料，或者以一些方式被暴露于分析系統(tǒng)，同時材料保持物理和化學(xué)不變，并且在移動傳送帶上被定位的它們的床上沒有干擾地通過。僅僅為了適應(yīng)分析不試圖停止或另外降低傳送帶的速度通常期望不被允許作為對允許這種生產(chǎn)環(huán)境中的生產(chǎn)和處理的所必需的限制。用以實(shí)現(xiàn)各種原始或混合材料的化學(xué)組成的元素形式和由此的氧化物形式的幾種方法已被投入當(dāng)前的實(shí)踐。然而它們局限于實(shí)際應(yīng)用方面的數(shù)量，并且它們主要利用中子活化系統(tǒng)。這些所謂的快速伽馬(Y)中子活化分析(PromptGammaNeutronActivationAnalysis,PGNAA)系統(tǒng)需要放射性同位素用于中子通量，比如锎的同位素，Cf252，或者中子發(fā)生器(管)。中子活化系統(tǒng)應(yīng)用對人類潛在危險的技術(shù)，其需要經(jīng)由直接或間接的暴露對人類的保護(hù)性的永久的要注意的屏蔽，以及昂貴的同位素或發(fā)生器管替換。僅近似兩年和半年的Cf252的短半衰期，以及對于中子管發(fā)生器的替換的需要，通常每一對一和半年，表示昂貴的維護(hù)成本，以及在這些中子源的傳送和操作中的安全性的使人信服的權(quán)威方面的困難。此外，通過輻射材料的原子核的中子活化引起的，來自被分析的散裝材料的合成伽馬輻射表示附加的健康和環(huán)境危害。已經(jīng)嘗試的其它技術(shù)，比如高能量X-射線系統(tǒng)，或X-射線衍射系統(tǒng)，也需要對于局部規(guī)章的權(quán)威的嚴(yán)格的依附。在一些地點(diǎn)，這種裝置的存在是被完全禁止的。US2003/0123056公開了一種超光譜(hyperspectral)成像設(shè)備陣列，其用于開發(fā)詳細(xì)的多光譜，超光譜和超高光譜成像和非成像信號信息。這可以實(shí)時完成，以便識別目標(biāo)的獨(dú)特光譜特征。該設(shè)備陣列包括安裝在固定或可移動硬件框架上并且與類似裝配的數(shù)字照相機(jī)、目標(biāo)上的小點(diǎn)上的被校準(zhǔn)的可視光源、被校準(zhǔn)的熱源和被校準(zhǔn)的熒光源共瞄準(zhǔn)的至少一個機(jī)械集成的超光譜傳感器。該目標(biāo)跨越陣列移動，允許陣列以高空間和光譜分辨率實(shí)施相對于目標(biāo)的絕對放射度量地(radiometrically)校正的光i普數(shù)據(jù)的收集。US2004/2323339公開了一種超光譜成像工作站，其包括一起在單獨(dú)的外殼中的UV和VNIR傳感器。每一個傳感器捕獲目標(biāo)或試樣的圖像，導(dǎo)致產(chǎn)生相應(yīng)的UV和VNIR數(shù)據(jù)集，該UV和VNIR數(shù)據(jù)集然后被并入單個的超光譜數(shù)據(jù)集，該單個的超光譜數(shù)據(jù)集包括貫穿從200至1000納米的范圍的高度相關(guān)的連續(xù)光譜帶。WO2006/054154/>開了一種利用對于近紅外(NIR)光譜范圍可見(VIS)的反射光譜學(xué)，用于識別和分類目標(biāo)顆粒的設(shè)備和方法。在一個版本中，超光譜成像設(shè)備被用于識別和分類成批顆粒中的目標(biāo)顆粒，該設(shè)備包括用于支持成批顆粒的盤，用于基本上均勻化成批顆粒成為單層的水準(zhǔn)測量裝置，用于掃描成批顆粒的超光譜掃描系統(tǒng)，以便產(chǎn)生成批顆粒的超光譜圖像，用于確定超光譜圖像中目標(biāo)顆粒的像素坐標(biāo)的分類器，用于將像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成陣列上目標(biāo)顆粒的世界坐標(biāo)(worldcoordinate)的轉(zhuǎn)換器裝置，以及用于根據(jù)計(jì)算的世界坐標(biāo)拾取目標(biāo)顆粒和用于轉(zhuǎn)移拾取的目標(biāo)顆粒至存儲裝置的目標(biāo)顆粒抽取裝置。WO2004/106874公開了一種用于光電測量的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括單個或多個光電轉(zhuǎn)換裝置，優(yōu)選是陣列傳感器，比如CCD，CMOS，CID等，光學(xué)系統(tǒng)，其在一個軸或多個軸中是?？蓴U(kuò)展的，以便以任何期望的分辨率從目標(biāo)上的任何期望尺寸的線或區(qū)域獲取電磁輻射，其中所述光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選模分離所述電磁輻射成多個較小的分段，并投射對應(yīng)于所述較小的分段的電磁輻射于所述單個或多個單獨(dú)的光電轉(zhuǎn)換裝置和涉及所述光電轉(zhuǎn)換裝置的傳感器電子器件上，其允許所述光電轉(zhuǎn)換裝置的操作模式和功能性被定義和實(shí)時改變，從而使比如像素的讀出順序和以兩維的像素裝倉(pixelbinning)的無限柔性的功能是完全可編程的，并且所述光電轉(zhuǎn)換裝置可以獨(dú)立和/或同步地工作和/或,皮控制。因?yàn)槌庾V成像分光計(jì)不能穿透深度，超光語成像已經(jīng)被認(rèn)為用于元素的散裝材料分析的實(shí)踐裝置。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是提供一種用于分析變化的散裝材料的元素特性的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)，變化的散裝材料在檢測器陣列下面沒有障礙和沒有干擾地通過，或者變化的散裝材料沒有障礙和沒有干擾地通過檢測器陣列，所述分析系統(tǒng)包括無危害的激勵源。本發(fā)明的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)包括用于激勵散裝材料的一致的白色發(fā)光照明源，以及用于捕獲來自暴露于白光的散裝材料的光謙反射(spectralreflectance)的超光鐠(hyperspectral)成像分光計(jì)。超光譜技術(shù)的使用允許通過使用下述的經(jīng)由通過白光的各種型式的反射或吸收的特征化，比如但不局限于變化波長的NIR，激光技術(shù)(LIBS-激光誘導(dǎo)擊穿光語儀(LaserInducedBreakdownSpectroscopy)):(a)光源(b)射束分裂和利用準(zhǔn)直光柵，熱探測器或等離子體發(fā)生器收集光譜分量的陣列，以及(c)小的、堅(jiān)固的分光計(jì)中的檢測器陣列，用于提供光譜特征(spectralsignature)。散裝材料通過被從可被設(shè)置成不同頻率的光源導(dǎo)引于散裝材料上的光照射而被激勵，從而通過引起散裝材料在特征化和可識別的波長處反射或吸收光，進(jìn)一步增強(qiáng)散裝材料的成像。在貯存建筑物中，二次軋碎機(jī)的輸出通常近似是均勻的。因此，利用本發(fā)明的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)，散裝材料可以如同具有深或完全穿透系統(tǒng)的情況那樣在不暴露材料或環(huán)境至危險輻射的情況下被分析。通過下面表示本發(fā)明的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)的一些主要優(yōu)點(diǎn)-低得多的獲取成本(終端用戶價格被預(yù)期近似是傳統(tǒng)中子的25%，也就是PGNAA，在線分析器)，-它的相對低的維護(hù)以及容易使用和控制，因?yàn)闆]有技術(shù)專家被需要投入操作或基于規(guī)則的基礎(chǔ)使用，-其所有權(quán)的較低成本，由于它的簡單，堅(jiān)固和容易使用，-它的多功能性，由于大量不同元素的識別的自然結(jié)果可以定性和定量地同步測量，國它的沒有危險的特性，由于沒有X-射線或中子活化系統(tǒng)源被用于激勵被分析的材料，-它的堅(jiān)固性(適用于粗糙的生產(chǎn)工廠環(huán)境)。這是因?yàn)楦吖庹Z成像裝置已經(jīng)被容納和包裝，以便經(jīng)得起苛刻的空間環(huán)境，溫度的極限值和沒有保護(hù)的陸地，空中和涉及空間的地點(diǎn)中的全部種類的氣候，以及-它的輕便性，由于因任何危險激勵源的不存在而不需要廣泛的屏。已經(jīng)陳述了本發(fā)明的一些特征，優(yōu)點(diǎn)和益處，當(dāng)說明書結(jié)合附圖得以繼續(xù)時，其他特征，優(yōu)點(diǎn)和益處將變得明顯，其中圖1示意性示出了本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)的側(cè)面圖2示意性示出了圖1的散裝材料分析系統(tǒng)的頂視圖3示出了圖2的散裝材料分析系統(tǒng)的頂視圖的增強(qiáng)的特寫，示意性示出了超光譜成像分光計(jì)的入口狹縫，以及圖4示意性示出了一維球形掃描至兩維球形/光語圖像和至光語特征的轉(zhuǎn)換。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖在下文中更完全地描述本發(fā)明。然而可以以多種不同的形式具體化本發(fā)明，并且本發(fā)明不被配置為局限于于此闡述的那些內(nèi)容。相反，提供這些實(shí)施例來使本發(fā)明所公開的內(nèi)容是徹底和完全的，并對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，將完全傳達(dá)本發(fā)明的范圍。類似的數(shù)字指代貫穿全文類似的元件。如圖1中示出的，本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)包括被安裝在移動傳送帶IO之上的超光譜成像分光計(jì)20，該移動傳送帶運(yùn)載被分析的散裝材料30。在傳感器附近的某處安裝發(fā)射白光的照明源，優(yōu)選瞄準(zhǔn)跨越傳送帶的散裝材料上的細(xì)但寬的光束。該照明源可以包括配置在傳送帶之上的幾個光發(fā)射器。超光謙成像分光計(jì)包括幾個光學(xué)元件。前透鏡12被安裝在傳送帶上的預(yù)定高度處。它在被通過照明源50發(fā)射的光照明的傳送帶上集中小的條帶。被配置在前透鏡之后的板上的小的入口狹縫26充當(dāng)視場光闌，該視場光闌用以確定跨越被超光譜成像分光計(jì)掃描的傳送帶的空間方向上的視場。圖3示出了入口狹縫26的特寫，并且示意性示出了散裝材料30的被覆蓋的區(qū)域31t。在入口狹縫和準(zhǔn)直透鏡22之后，配置用于分離不同波長的輻射的傳播方向的光學(xué)元件。在示范性的實(shí)施例中，通過棱鏡-光柵-棱鏡元件，這可以做到，在其之后，聚焦透鏡24對準(zhǔn)不同波長的光束，從而使它們可以被兩維CCD陣列25捕獲。CCD(電荷耦合裝置)陣列是用于記錄圖像的傳感器，包括集成電路，該集成電路包括被鏈接或耦合的電容器的陣列。在被連接至超光譜成像分光計(jì)20的控制單元60中可以處理CCD-陣列的輸出信號42?？刂茊卧?0優(yōu)選包括具有至少一個處理器和存儲器的計(jì)算機(jī)。CCD-陣列的輸出信號可以經(jīng)由光纖或高帶寬電纜或射頻鏈路被傳送。圖2示出了從左至右移動并運(yùn)載散裝材料30的傳送帶10的頂視圖。用虛線(doted)矩形標(biāo)記的是傳送帶上被掃描的區(qū)域。當(dāng)散裝材料通過超光譜成像分光計(jì)時，以規(guī)則周期連續(xù)地或一經(jīng)請求地進(jìn)行快照掃描。對于每一掃描，例如區(qū)域31t的最新近的掃描，通過超光譜成像分光計(jì)生成兩維輸出陣列，該兩維輸出陣列被轉(zhuǎn)送至控制單元以用于進(jìn)一步的處理。如圖4中示出的，該兩維輸出陣列包括表示從跨越傳送帶的散裝材料反射的特定波長的能量的量的值。該陣列的一維對應(yīng)于跨越傳送帶(x-軸)的球形分布，并且另一維對應(yīng)于反射能量(z-軸)的波長范圍?？缭絺魉蛶У纳⒀b材料的每一個捕獲的點(diǎn)具有它自身的光譜特征43，該光傳特征表示通過在依據(jù)波長分布的該特定點(diǎn)中的由散裝材料反射的能量。為了把沿著傳送帶(y-軸)的球形分布因子分解(factor)成輸出信號，可以堆疊幾個及時分離的掃描的兩維輸出陣列，限定三維立方體。為了有助于光譜分析，可以跨越x-軸減小兩維輸出陣列的分辨率。在本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)的一個這種特別簡單的實(shí)施例中，跨越x-軸的輸出陣列的分辨率被減小到一個像素，以使對于傳送帶的整個寬度，僅一個光譜特征被轉(zhuǎn)送至控制單元。該單個光譜特征然后被分析，并與可能的材料成分的一組先前記錄和存儲的光譜特征進(jìn)行比較。在大多數(shù)傳送帶應(yīng)用中，跨越傳送帶的不同材料的分布是不重要的，因?yàn)閮H散裝材料的成分，也就是正確量的具體配料(物質(zhì))的存在。具有分光計(jì)的減小的分辨率的該應(yīng)用最優(yōu)選用于僅具有被觀測的少量的可能配料的應(yīng)用。在本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)中，僅白光被需要用于恒定的照明，以用于提供用于紅外分裂的照明源，從而引起所包含的散裝材料的反射光譜結(jié)構(gòu)。紅外線，包括NIR(近紅外)，VNIR(可視近紅外)，SWIR(短波長紅外)和TIR(熱紅外)，跨越250至2500納米(nm)的波長范圍，以用于材料的元素特征化。因?yàn)樯⒀b材料常常包括氧化材料，因此本發(fā)明的系統(tǒng)的目的是識別氧化物，并將它轉(zhuǎn)換成元素形式?？梢酝ㄟ^從元素至它們的氧化物形式的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的嵌入計(jì)算來報(bào)告氧化物。作為例子鋁(Al)可被轉(zhuǎn)換成氧化鋁A1203，通過1.8895倍的元素Al的報(bào)告量的自動轉(zhuǎn)換因數(shù)。容易獲得類似的轉(zhuǎn)換因數(shù)來報(bào)告用于感興趣的任何被檢測元素的的已知化j特性報(bào)告結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn):并且可矛;用;皮嵌入裝i軟件4簡單計(jì)算而被提供作為分析的報(bào)告結(jié)果。幾種這種分光計(jì)可以用于對被分析的元素的波長中的幾種光譜范圍有效地提供最強(qiáng)的信噪比。在幾種分光計(jì)的配置中，每一個光譜傳感器可以是共瞄準(zhǔn)的(co-boresighted),從而4吏虛直線從每一個傳感器的中心至被分析的散裝材料的公共點(diǎn)延伸?？商娲兀趲追N分光計(jì)的配置中，通過用于提供跨越傳送帶的寬度的被掃描的條帶級(strip-step)的分光計(jì)的精確的角度調(diào)節(jié)(angling)，可以進(jìn)行重疊光譜報(bào)告。步驟在第一步驟中，通過CCD陣列捕獲兩維球形/光譜圖像。通過透鏡22準(zhǔn)直來自入口狹縫26的輻射，并且然后通過分散單元23(在示范性實(shí)施例中是棱鏡-光柵-棱鏡元件)分散該輻射，從而使該輻射的傳播方向取決于它的波長。其然后在圖像平面上通過聚焦透鏡24被聚焦，在這種情況中，通過兩維探測器，即CCD陣列25捕獲圖像。該CCD陣列產(chǎn)生具體波長42處反射能量的輸出信號。通過在光譜軸的方向上形成連續(xù)光謙的一系列單色圖像，在兩維圖像平面上表示沿著球形軸的每一個點(diǎn)(見圖4，跨越傳送帶x-軸上的點(diǎn)O和n),其隨后被轉(zhuǎn)換成光譜特征43。從通過CCD陣列捕獲的兩維球形/光鐠圖案生成光譜特征?？缭絺魉蛶系那蛐蝬-軸的每一個點(diǎn)具有它自身的一維光譜特征。在第二步驟中，每一個點(diǎn)處的光譜特征被與表示先前特征化標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期濃度的一組存儲的校準(zhǔn)進(jìn)行比較。在計(jì)算機(jī)軟件的幫助下，這可以實(shí)時進(jìn)行。結(jié)果，識別跨越傳送帶分布的散裝材料上每一個點(diǎn)的材料特性。在下一步驟中，收集全部單個點(diǎn)的信息來獲得被掃描的散裝材料中材料的總體分布。關(guān)于存在可以因此識別具體的元素或它們的氧化物，并且通過被檢測和識別的光譜特征的強(qiáng)度，關(guān)于濃度特征化所述具體的元素或它們的氧化物。任何數(shù)量的化學(xué)計(jì)量技術(shù)可以用于提供擬合如此獲得的光鐠至存儲的光語庫。在該裝置的初始校準(zhǔn)中，光譜被存儲預(yù)期的散裝材料，以便覆蓋對于恢復(fù)和分解光譜的元素貢獻(xiàn)物的濃度和混合物(摻合物)的全部可能范圍。這種采集的光譜被與存儲的光譜進(jìn)行"比較"，以便限定采集的光譜如何與預(yù)測的氧化物陣列相比較。采集的光譜的擬合的精確度和其相對于存儲于裝置中的標(biāo)準(zhǔn)光譜庫的高度差都根據(jù)光譜峰值確定元素/氧化物/的含量和量。分光計(jì)和它們所包括的光柵，射束分離器，檢測器和光纖連接，以及光源被優(yōu)選封裝在固定在移動傳送帶之上的預(yù)定高度處的掃描外殼中。這樣所述外殼被配置成被垂直于帶的正向運(yùn)動和它的材料負(fù)載來定位。該技術(shù)的應(yīng)用適用于、但不局限于通過工業(yè)傳送器傳輸?shù)牟牧?，比如石灰石，頁巖，鋁土礦，鐵礦石，銅礦石，鋅礦石，鉛礦石，含金屬的(含鐵的和不含鐵的)礦石，硅石，磷酸鹽巖，鉀堿，粘土，膨潤土，藥物(Pharamceuticals),錳，稀土，廢料材料，白堊，煤和焦炭，氧化鋁，泥灰?guī)r，黃鐵礦，飛灰，上述任何一種的泥漿，包含磷酸鹽的肥料，含氨成分，鉀/鉀堿，工業(yè)礦物(陶器，玻璃制造原材料，耐火材料)，鎂化合物，鈷，鎳，鈦，鉻，鴒。在示范性的應(yīng)用中，本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)被用于用在水泥的制造中的散裝材料的混合工藝從包含或多或少均勻的碾碎物質(zhì)的進(jìn)料器，散裝材料被供給至一系列的傳送帶。這些材料通常被稱作有粘結(jié)性和熔化的礦物，在通過加熱而被煅燒(化學(xué)術(shù)語是還原)之前，其被以具體的比例物理混合(摻合)，并且然后被傳送，依據(jù)從所述材料被生成的水泥的類型。通過本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)監(jiān)控貢獻(xiàn)材料源(contributingmaterialsource)的每一個的比例，從而校正或多或少較充足或較弱等級的成分(依據(jù)所包含的礦物化學(xué)性質(zhì))，通過如通過控制算法要求的每一個材料的添加，該控制算法包括從通過本發(fā)明的散裝材料分析系統(tǒng)報(bào)告的結(jié)果獨(dú)立或共同地獲得散裝材料的實(shí)時化學(xué)特性。存在四個或更多的關(guān)鍵成分，其是(根據(jù)氧化物)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>對于材料遇到的典型范圍是:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>利用本發(fā)明被預(yù)期用于動態(tài)性能的精確度是<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從元素分析獲得從氧化物至元素的轉(zhuǎn)換，用于報(bào)告用途:干燥質(zhì)氧化物轉(zhuǎn)換因數(shù)(元素的)Si022.1393A12031.8895Fe2031.4297CaO2.4973MgO1.6581K2。1.2046Na201.3480因此，校準(zhǔn)范圍需要被拓寬，以便覆蓋低以及高等級的石灰石，因?yàn)椴患兊氖沂蠱gC03的存在是重要的，當(dāng)與更高等級混合時，因?yàn)樘叩腗gO(例如超過2.5。/。)是真正的質(zhì)量問題。通常5個校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是充足的?？商娲?，稀釋可以用于準(zhǔn)備校準(zhǔn)。這可以通過利用中性稀釋的基質(zhì)而實(shí)現(xiàn)，比如CaO的已知濃度的純石灰石，例如用于使因子分解(factoring)簡單。在實(shí)踐中，在傳送帶上被預(yù)期的濕度可以超過5-8%(升重量％)。通過利用與監(jiān)控分析器相聯(lián)系的濕度計(jì)(通常是相移微波裝置)，在實(shí)踐中這被規(guī)格化。在環(huán)境潮濕的情況中，包括沉淀，被考慮到大氣暴露的帶負(fù)載中，這是要求的。如果濕度可被確保不超過4-5%，然后濕度計(jì)不是必要的，并且可以對LOI進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。由于材料要在密度方面改變，可以利用體積或重量測量。如果被因此制備的樣品與退化或惡化隔離(被封裝在密封塑料中，或以類似的方式)，它們將保持或多或少的不可改變。校準(zhǔn)樣品的范圍將包括典型范圍，該典型范圍示出以避免折衷用以擬合變量于合成校準(zhǔn)曲線的分析器的能力，當(dāng)可替代的和(通常)寬闊變化的材料被結(jié)合到混合物中時，正如人們在典型的工廠環(huán)境中預(yù)期的。隨著增加可替代原材料的使用，分析的需要增加。如果人們期望這些關(guān)鍵氧化物的濃度的狹窄帶寬，監(jiān)控的需要將是輕微的，而被校準(zhǔn)來捕獲寬范圍(當(dāng)然在合理的限度中)中的變化的分析器變得更有吸引力。本發(fā)明的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)被最佳應(yīng)用于固態(tài)顆粒，粉末和泥漿狀態(tài)的散裝材料。在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型的優(yōu)選實(shí)施例，并且盡管采用具體術(shù)語，但這些術(shù)語用于描述性意義，并且不用于限制。已經(jīng)具體參照這些所述的實(shí)施例以相當(dāng)多的細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明。然而明顯地，在如在前面的說明書中描述和在附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍中可以進(jìn)行多種修改和改變。使用的縮寫和參考標(biāo)記的列表10傳送帶11傳送帶滑輪20超光語成像分光計(jì)21前透鏡22準(zhǔn)直透鏡23分散元件，棱鏡-光柵-棱鏡24聚焦透鏡25CCD陣列26入口狹縫30散裝材料31t在時間t散裝材料的掃描區(qū)域41反射的能量42特定波長處反射的能量的輸出信號43光語特征50照明源60控制單元權(quán)利要求1、用于分析在移動傳送帶上經(jīng)過的散裝材料(30)的元素特性的實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-用于激勵被分析的散裝材料(30)的照明源(50)，-用于捕獲來自通過照明源激勵的散裝材料(30)的光譜反射的光譜傳感器(20)，以及-用于比較捕獲的光譜反射與存儲的校準(zhǔn)的控制單元(60)，其中，-所述照明源(50)發(fā)射白光，以及-所述傳感器包括超光譜成像分光計(jì)(20)，該超光譜成像分光計(jì)生成兩維圖像，一維是傳送帶的球形寬度，并且另一維是反射的波長，圖像的每一點(diǎn)因此表示從跨越傳送帶的特定點(diǎn)反射的特定波長處的能量的量，所述圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)送至控制單元(60)，以及-所述控制單元(60)包括用于比較對于已經(jīng)被分光計(jì)(20)捕獲的跨越傳送帶的每一個特定點(diǎn)的光譜特征(43)與存儲的校準(zhǔn)的裝置，所述光譜特征(43)包括在波長范圍內(nèi)從所述特定點(diǎn)反射的能量的量的連續(xù)光譜。2、如權(quán)利要求1中的分析系統(tǒng)，其中超光譜成像分光計(jì)包括具有入口狹縫(26)的前透鏡(21),所述入口狹縫被配置成垂直于經(jīng)過分光計(jì)的散裝材料(30)的移動方向，以便允許僅跨越散裝材料的細(xì)條紋跨度的反射能量進(jìn)入超光譜成像分光計(jì)。3、如權(quán)利要求1中的分析系統(tǒng)，其中超光譜成像分光計(jì)包括棱鏡-光柵-棱鏡光學(xué)系統(tǒng)。4、如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的分析系統(tǒng)，其中超光譜成像分光計(jì)生成一維圖像，傳送帶的球形寬度被減小至單個值，一維圖像的點(diǎn)因此表示跨越整個傳送帶反射的特定波長處的能量的量。5、如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的分析系統(tǒng)，其中超光譜成像分光計(jì)包括幾個光譜傳感器，所述光譜傳感器的每一個在不同于另一個傳感器的頻率區(qū)域的頻率區(qū)域中工作，所述光譜傳感器被配置成共瞄準(zhǔn)的。6、如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的分析系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進(jìn)一步包括傳送帶(10)，該傳送帶用于傳送在其上被定位的散裝材料(30)通過照明源(50)和傳感器(20)。7、用于在傳送帶上被傳送的散裝材料的實(shí)時元素分析的方法，所述方法包括下面的步驟-利用白光照射散裝材料，-利用超光語成像分光計(jì)捕獲來自被白光激勵的散裝材料的光譜反射，生成超光譜圖像，-比較所述超光譜圖像與表示先前特征化的標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期濃度的存儲的校準(zhǔn)，從而-關(guān)于存在進(jìn)行識別并且關(guān)于特定元素或它們的氧化物的濃度進(jìn)行特征化。全文摘要實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)，用于分析在移動傳送帶上經(jīng)過該系統(tǒng)的散裝材料的元素特性，該實(shí)時散裝材料分析系統(tǒng)包括用于激勵被分析的散裝材料(30)的發(fā)射白光的照明源(50)，以及用于捕獲來自通過照明源激勵的散裝材料的光譜反射的超光譜成像分光計(jì)(20)。文檔編號G01N21/85GK101443648SQ200780016797公開日2009年5月27日申請日期2007年5月9日優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日發(fā)明者M(jìn)·芒德申請人:Abb瑞士有限公司