一種使用激光方法檢測固體物料顆粒流成分的測量室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體物料顆粒流成分檢測和激光光譜測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及到，將激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)應(yīng)用到固體物料顆粒流成分的在線測量系統(tǒng)中，通過測量室用于獲得流態(tài)穩(wěn)定、不沾污鏡片的顆粒流。
【背景技術(shù)】
[0002]激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser-1nducedBreakdown Spectroscopy，簡稱LIBS)，是近年逐步發(fā)展起來的一種潛在的工業(yè)過程在線測量技術(shù)，被嘗試應(yīng)用于各種工業(yè)過程的質(zhì)量控制或狀態(tài)診斷。在實際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，氣力輸送是固體物料的主要輸送方式，因此管道內(nèi)是風(fēng)和粉的混合物一一氣固兩相。為了實現(xiàn)真正將LIBS技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的在線檢測，需要對氣固兩相顆粒流進(jìn)行直接檢測，可大大增加檢測系統(tǒng)的可靠性。同時為了不影響正常的生產(chǎn)過程，可通過負(fù)壓連續(xù)取樣裝置將樣品從輸送管道中取出，將氣固兩相顆粒流輸送到經(jīng)特殊設(shè)計的測量室進(jìn)行檢測，然后再返回輸送管道。將脈沖激光聚焦擊打顆粒流，通過光譜分析儀得到光譜數(shù)據(jù)，再通過處理分析獲取各元素組分含量信息。顆粒流在從傳輸管道進(jìn)入測量室時由于流道空間的變化會有一個擴(kuò)散過程，使得激光焦點位置處的顆粒濃度降低，影響顆粒流的激發(fā)效率和測量精度。同時顆粒的擴(kuò)散過程會被吸附在光學(xué)鏡片上，包括激光聚焦鏡片、光譜采集窗口和觀察窗口，影響顆粒流的激發(fā)和光譜采集效率，甚至顆粒在聚焦鏡片表面激發(fā)，從而導(dǎo)致聚焦鏡片的損傷，降低使用壽命。顆粒流本身的特性與LIBS檢測技術(shù)特點之間的矛盾對測量室的設(shè)計提出了特殊的要求:1、盡可能使測量室中的顆粒流穩(wěn)定且集中在軸心區(qū)域;2、保證各個窗口的鏡片免受顆粒沾污;3、保證激光與顆粒流作用后有足夠的收光角度，提高收光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)直接應(yīng)用于顆粒流檢測的特殊性，本發(fā)明提供一種用于保證從輸粉管道中取出的用于被激光檢測的顆粒流穩(wěn)定性較好、各窗口的鏡片不被沾污、同時有足夠大的收光面積的測量室。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種使用激光方法檢測固體物料顆粒流成分的測量室，包括測量室主體，所述測量室主體內(nèi)包括水平貫穿設(shè)置的觀察通道、豎直貫穿設(shè)置且與觀察通道垂直相交的落料通道、兩條位于同一水平面上且對稱地相交于落料通道軸線的收光通道、垂直落料通道且位于兩條收光通道的夾角平分線上的激光通道，所述觀察通道、收光通道、激光通道的軸線均位于同一水平面上，所述激光通道的出口設(shè)置有聚焦裝置，所述收光通道的出口設(shè)置有收光探頭，所述觀察通道的兩端設(shè)置有觀察窗口，所述落料通道的上端設(shè)置有倒圓錐形下料口裝置，下端設(shè)置有出料口，所述下料口裝置四周均勻布置若干沿倒圓錐形母線方向傾斜聚攏的導(dǎo)流口，所述導(dǎo)流口連接壓縮空氣相連形成約束性氣流，保證顆粒能穩(wěn)定、集中下料。
[0005]進(jìn)一步地，所述聚焦裝置的鏡片位置可前后微調(diào)，保證激光聚焦后的焦點在預(yù)設(shè)位置。
[0006]進(jìn)一步地，所述收光探頭的位置可左右微調(diào)，保證光纖探頭對準(zhǔn)等離子體區(qū)域，最大可能獲取等離子體光譜信號。
[0007]進(jìn)一步地，所述兩條收光通道的夾角為50-60度，采用兩側(cè)小角度收光，保證有足夠的收光面積，提高等離子體的有效激發(fā)和光譜數(shù)據(jù)的有效采集。
[0008]進(jìn)一步地，所述測量室主體內(nèi)還設(shè)置有用于對聚焦裝置、收光探頭、觀察窗口的鏡片形成鏡片保護(hù)氣簾的吹掃孔，有效保證聚焦鏡片的安全和收光鏡片的光譜信號透過率，同時使觀察窗口保持在潔凈狀態(tài)。
[0009]本發(fā)明的特點及效果如下:
1)顆粒流下料口處增加約束性氣體之后，顆粒流在錐形氣流作用下穩(wěn)定集中下料；
2)在鏡片物料側(cè)通入保護(hù)氣體之后，聚焦鏡片、收光鏡頭以及觀察鏡片表面免于顆粒沾污的影響，有效保證聚焦鏡片的安全和收光鏡片的光譜信號透過率，同時使觀察窗口保持在潔凈狀態(tài)。
[0010]3)采用兩側(cè)小角度收光以及收光和聚焦裝置可微調(diào)，保證有足夠的收光面積，提高等離子體的有效激發(fā)和光譜數(shù)據(jù)的有效采集。
【附圖說明】
[0011]圖1是測量室正視剖面圖。
[0012]圖2是測量室俯視剖面圖。
[0013]其中:1、測量室主體，2、下料口裝置，3、聚焦裝置，4、收光探頭，5、觀察窗口，6、出料口。
【具體實施方式】
[0014]為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
[0015]如圖1和圖2所示，一種使用激光方法檢測固體物料顆粒流成分的測量室，包括測量室主體1，所述測量室主體1內(nèi)包括水平貫穿設(shè)置的觀察通道、豎直貫穿設(shè)置且與觀察通道垂直相交的落料通道、兩條位于同一水平面上且對稱地相交于落料通道軸線的收光通道、垂直落料通道且位于兩條收光通道的夾角平分線上的激光通道，所述觀察通道、收光通道、激光通道的軸線均位于同一水平面上，所述激光通道的出口設(shè)置有聚焦裝置3，所述收光通道的出口設(shè)置有收光探頭4，所述觀察通道的兩端設(shè)置有觀察窗口 5，所述落料通道的上端設(shè)置有倒圓錐形下料口裝置2，下端設(shè)置有出料口 6，所述下料口裝置2四周均勻布置若干沿倒圓錐形母線方向傾斜聚攏的導(dǎo)流口，所述導(dǎo)流口連接壓縮空氣相連形成約束性氣流，保證顆粒能穩(wěn)定、集中下料。
[0016]所述聚焦裝置3的鏡片位置可前后微調(diào)，保證激光聚焦后的焦點在預(yù)設(shè)位置;所述收光探頭4的位置可左右微調(diào)，保證光纖探頭對準(zhǔn)等離子體區(qū)域，最大可能獲取等離子體光譜信號。聚焦點位置的變化，可通過微調(diào)聚焦鏡片的前后位置使其達(dá)到指定位置，收光探頭方向可微調(diào)，以保證探頭收光方向?qū)?zhǔn)整個等離子體