專利名稱：一種x射線煤灰分測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤灰分測量與控制技術(shù)，特別是涉及一種利用X射線實現(xiàn)煤灰分的分析測量裝置。
背景技術(shù)：
煤炭一般包括兩部分物質(zhì)，一種是由碳、氫、硫等組成的可燃物質(zhì)，另一種是由鈣、 鋁、硅、鐵等氧化物組成的不可燃物質(zhì)。煤灰分是煤在一定溫度下充分、完全灼燒后，不可燃物質(zhì)一也就是氧化物殘渣所占的重量分?jǐn)?shù)(即重量百分比)。煤灰分與煤的發(fā)熱量密切相關(guān)，為提高煤的利用效率，必須嚴(yán)格控制煤產(chǎn)品的灰分。目前，煤灰分測量方法有X射線熒光分析法、反散射法、高能Y射線湮沒輻射法、中子活化法以及雙能X射線吸收法等等，其中以雙能Y射線吸收法用的最多、最廣。其實現(xiàn)方式是，采用兩個同位素放射源Am241和Cs137分別發(fā)出的低能和中能γ射線照射皮帶上的煤炭，然后在皮帶的另一側(cè)，接收投射煤炭后的射線。由于煤炭中的不同物質(zhì)對該兩種能量的射線的吸收效率不同，特別是煤炭中的重元素對Am241發(fā)出的低能γ射線的吸收效率要遠(yuǎn)大于煤炭中的其他輕元素，因此可以根據(jù)比較兩種射線投射煤炭前、后的強(qiáng)度變化，就可以分析得到煤炭的灰分值了。也有利用射線與被測物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的效應(yīng)不同測量煤的灰分，如專利(申請?zhí)?008100132M.0)是利用透射光子數(shù)和湮沒輻射光子數(shù)，計算煤的灰分。國外也有利用射線與被測物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的電子對效應(yīng)和康普頓散射效應(yīng)測量煤灰分。但是，雙能Y射線吸收法存在如下缺點1、γ射線源的安全性差，一旦丟失或泄露射線源，會對環(huán)境或人身造成較大危害。2、由于安全性差，Y射線源必須接受嚴(yán)格管理，在應(yīng)用中需要每年為此支付較大
管理費用。3、上述測量煤灰分的方法均存在煤層厚度變化(流量變化)、堆積形狀變化、煤層重量差別，影響煤灰分測量準(zhǔn)確度。
實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題在于，提供一種X射線煤灰分測量裝置，用于利用X射線實現(xiàn)灰分測量，降低射線源的危險性，降低管理成本。本實用新型解決的另一技術(shù)問題在于，基于厚度或重量進(jìn)行灰分測量修正，以提高灰分測量的準(zhǔn)確度。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了一種X射線煤灰分測量裝置，包括測量容器，其中設(shè)置有被測物，或輸送機(jī)，用于輸送該被測物；靜止平臺或轉(zhuǎn)動平臺，該測量容器設(shè)置在該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺上，該轉(zhuǎn)動平臺由動力裝置驅(qū)動而轉(zhuǎn)動；X射線源，發(fā)射X射線照射該被測物；
4CN 202230038 U說明書2/11 頁m個用于接收穿透該被測物的X射線并轉(zhuǎn)化為探測信號的X射線探測器，其中，m =1、2、3......ITl ；設(shè)置在該測量容器或輸送機(jī)上方的用于測量該被測物質(zhì)的厚度值的測厚裝置，或者，用于測量該被測物的重量值的測重裝置；用于根據(jù)該探測信號以及該厚度值計算煤灰分，或者，根據(jù)該探測信號以及該重量值計算煤灰分的數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元連接該X射線探測器以及該測厚裝置， 或者，該數(shù)據(jù)處理單元連接該X射線探測器以及該測重裝置。該測厚裝置包括絲桿、位移傳感器以及壓頭，該絲桿的一端連接至該壓頭，該絲桿的另一端連接至一動力提供裝置，該壓頭通過該絲桿的帶動在該測量容器上方上下移動， 該位移傳感器的滑片連接至該壓頭。該測厚裝置包括絲桿、連桿、位移傳感器以及壓頭，該絲桿的一端連接至該壓頭， 該絲桿的另一端連接至一動力提供裝置，該壓頭通過該絲桿的帶動在該測量容器上方上下移動，該連桿連接至該絲桿，該絲桿帶動該連桿移動，該絲桿的移動行程與該連桿的移動行程相同，該連桿連接至該位移傳感器的滑片，該連桿的兩端連接至設(shè)置在該X射線煤灰分測量裝置側(cè)壁上的導(dǎo)軌。該測厚裝置還包括一壓力傳感器，該壓力傳感器設(shè)置在該轉(zhuǎn)動平臺或該靜止平臺上并接觸該測量容器的底部，或者，該測量容器的底部具有一通孔，該壓力傳感器設(shè)置在該通孔中并接觸該被測物，或者，該壓力傳感器設(shè)置在該壓頭下方，或者，該壓力傳感器設(shè)置在該壓頭與該絲桿之間。該測厚裝置包括絲桿、連桿、位移傳感器、壓頭以及壓頭拖塊，該壓頭與該壓頭拖塊連接，該壓頭拖塊內(nèi)部設(shè)置有絲桿，該絲桿的一端連接至一動力提供裝置，該壓頭以及該壓頭拖塊通過該絲桿的帶動在該測量容器上方上下移動，該位移傳感器的滑片通過該連桿連接至該壓頭拖塊，該壓頭的移動行程與該連桿的移動行程相同。該X射線源以及該X射線探測器設(shè)置在該測量容器的兩側(cè)。該X射線源設(shè)置于該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺下方，該X射線煤灰分測量裝置還包括一用于將該X射線探測器在一測量位置以及一收納位置之間移動的電動推桿，該測量位置位于該測量容器的上方。該X射線煤灰分測量裝置還包括一用于將該測量容器在一第一測量位置以及一第二測量位置之間移動的電動推桿，該第一測量位置位于該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺上，該第二測量位置位于該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺的一側(cè)，該測厚裝置位于該第二測量位置的上方。該X射線探測器包括半導(dǎo)體探測器、閃爍計數(shù)器、G-m管或電離室。該X射線源的發(fā)射口處設(shè)置有射線準(zhǔn)直器，該X射線探測器的接收該X射線一側(cè)設(shè)置有屏蔽板。該測厚裝置包括機(jī)械式測厚裝置、微波式測厚裝置、或超聲波式測厚裝置。輸送機(jī)是皮帶輸送機(jī)或螺旋喂料機(jī)。所述裝置還包括一個整形料倉，該料倉位于該輸送機(jī)上。本實用新型的技術(shù)效果在于，利用X射線作為射線源，安全性高，維護(hù)成本低。利用標(biāo)樣標(biāo)定、曲線擬合的方法，測量準(zhǔn)確度高。該X射線煤灰分測量裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、合理、簡單、可靠、利于維護(hù)，可同時測量厚度數(shù)據(jù)或重量數(shù)據(jù)和X射線探測數(shù)據(jù)，且可保護(hù)被測物的內(nèi)部環(huán)境不受影響。另外，本實用新型還可使得測厚裝置(或測重裝置)與X射線探測器及X射線源的設(shè)置位置更加靈活，可針對生產(chǎn)現(xiàn)場各種多變的空間情況進(jìn)行調(diào)整。本實用新型可以通過探測數(shù)據(jù)和厚度計算灰分，降低厚度變化(或重量變化)對灰分計算的影響。
圖1A、1B、1C所示為本實用新型的X射線煤灰分測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖ID所示為射線準(zhǔn)直器與屏蔽板的截面圖；圖IE所示為轉(zhuǎn)動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、圖3、圖4、圖5A、圖5B、圖6A、圖6B所示為本實用新型的X射線煤灰分測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7A、7B、7C所示，為本實用新型的電動推桿的結(jié)構(gòu)及運作示意圖；圖7D所示為本實用新型的移動拖塊的結(jié)構(gòu)及運作示意圖；圖7E所示為本實用新型的移動拖塊的a-a截面示意圖；圖7F所示為本實用新型的X射線煤灰分測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7G所示為本實用新型又一實現(xiàn)方式的在線測量示意圖；圖7H角位移傳感器測厚裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7J所示帶有整形料倉的在線測量示意圖；圖7K所示采用螺旋喂料機(jī)的在線測量示意圖；圖8所示為灰分標(biāo)定修正曲線示意圖；圖9所示為本實用新型的X射線煤灰分測量方法流程示意圖。
具體實施方式
以下通過具體實施例詳細(xì)描述本實用新型的具體實現(xiàn)方式。本實用新型利用X射線取代Y射線，以使得測量過程安全性好、準(zhǔn)確程度高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。并基于被測物的厚度進(jìn)行灰分測量，以提高灰分測量的準(zhǔn)確度。請參閱圖IA所示為本實用新型的X射線煤灰分測量裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。該 X射線煤灰分測量裝置100包括測厚裝置l、x射線源2、m(m= 1、2、3……m)個X射線探測器6、測量容器4、被測物3、數(shù)據(jù)處理單元5、轉(zhuǎn)動平臺(或靜止平臺)7。測量容器4被放置在轉(zhuǎn)動平臺7上，該測量容器4中設(shè)置有被測物3。該被測物例如為煤炭。轉(zhuǎn)動平臺7接受動力提供裝置所提供的動力驅(qū)動，從而帶動測量容器4不斷轉(zhuǎn)動。該動力提供裝置例如為一轉(zhuǎn)動電機(jī)。在測量容器4的兩側(cè)設(shè)置有X射線源2和X射線探測器6。X射線源2用于不斷發(fā)射X射線并照射該測量容器，即照射該被測物3。該X射線中的一定比例被該被測物3吸收，而另一部分則穿透被測物3，該X射線探測器6用來接收穿透被測物3后的X射線。X射線探測器6根據(jù)所接收的射線產(chǎn)生探測信號。該X射線探測器可通過半導(dǎo)體探測器、閃爍計數(shù)器、計數(shù)器、G-m管或電離室實現(xiàn)。該X射線探測器6呈陣列或一字排列。由于測量容器4不斷轉(zhuǎn)動，故而X射線源2可以從各個不同方向照射被測物3，從而一定程度上消除了測量容器內(nèi)被測物的多少、堆積形狀以及物料的均勻性對測量的影響，使得X射線探測器6 獲取的探測信號更為均衡準(zhǔn)確，以降低由于固定的測量方向而帶來的誤差。另外，由于m個X射線探測器均符合窄束要求，因而可縮短χ射線源至χ射線探測器的距離，如距離縮小一倍，則X射線源強(qiáng)度可降低四倍。這樣，既節(jié)省射線屏蔽材料，又可提高輻射安全性。同時， 采用X射線源，它比射線源能量低，易于防護(hù)，即使丟失也不會造成危害與對人體傷害，安全性好。X射線探測器6與該數(shù)據(jù)處理單元5相連接，探測信號被傳輸至該數(shù)據(jù)處理單元 5。在圖IA所示實施例中，X射線源2、X射線探測器6設(shè)置在測量容器4的兩側(cè)，在其他實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的需要而調(diào)整二者的設(shè)置位置，將X射線源2設(shè)置在測量容器4的下方，X射線探測器6設(shè)置在測量容器4的上方，或者，也可將X 射線源2設(shè)置在測量容器4的上方，X射線探測器6設(shè)置在測量容器4的下方，不以具體位置為限。測厚裝置1設(shè)置在該測量容器4的上方。該測厚裝置1的壓頭10可上下移動并接觸被測物，從而測量被測物的厚度。測厚裝置1與該數(shù)據(jù)處理單元5連接，測厚裝置1發(fā)送該厚度值至該數(shù)據(jù)處理單元5，該數(shù)據(jù)處理單元5根據(jù)該探測信號以及該厚度值進(jìn)行灰分值的計算。具體計算方式后續(xù)說明。如圖IA可知，測厚裝置1具體包括壓頭10、絲桿11、位移傳感器12。壓頭10位于測量容器4的上方并正對著測量容器4的開口。壓頭10連接至絲桿11的一端。絲桿11 的另一端連接至一動力提供裝置，絲桿11從該動力提供裝置處獲得動力從而上下移動，進(jìn)而帶動壓頭上下移動，使得壓頭可以接觸到被測物3。該位移傳感器12的設(shè)置位置固定，并且其具有可伸縮的滑片121，該位移傳感器通過該滑片121的滑動行程而獲得一位移數(shù)據(jù)。 該滑片121連接至該壓頭10，則壓頭10的滑動距離等同于滑片121的滑動行程。這樣，當(dāng)滑片121的起始位置與測量容器4的底部之間的距離是固定值時，通過獲取滑片121的滑動行程即可獲知測量容器4中被測物3的厚度值。位移傳感器中可設(shè)置有一處理芯片，以通過該滑片121的滑動行程而直接計算出厚度值，并發(fā)送該厚度值至該數(shù)據(jù)處理單元5?；蛘?，位移傳感器直接將該滑動行程傳送至該數(shù)據(jù)處理單元5，由該數(shù)據(jù)處理單元5根據(jù)滑片 121的起始位置與測量容器4的底部之間固定值與該滑動行程的差值，計算該厚度值。在一優(yōu)化實施例中，為了進(jìn)一步保證被測物的環(huán)境參數(shù)能保持一致，測厚裝置1 中還包括壓力傳感器14，如圖IB所示。壓力傳感器14安裝在該轉(zhuǎn)動平臺上、接觸測量容器4的底部。壓力傳感器14將檢測到的壓力信號通過連接線傳送到該數(shù)據(jù)處理單元5。該數(shù)據(jù)處理單元5與為絲桿11提供動力的動力提供裝置連接，當(dāng)數(shù)據(jù)處理單元5收到的壓力傳感器14傳送來的壓力值達(dá)到一預(yù)定值時，數(shù)據(jù)處理單元5發(fā)出一停止信號，使得該動力提供裝置停止工作，絲桿停止移動，從而使得壓頭停止移動，此時，位移傳感器12取得滑片 121的總滑動行程，傳送給該數(shù)據(jù)處理單元5。通過設(shè)置該預(yù)定值，使得每次厚度數(shù)據(jù)的獲取都處于同樣的壓力環(huán)境下，即壓頭施加給被測物的壓力一致，則每次測量的厚度值能夠在被測物內(nèi)部壓力一致的情況下獲得，減少隨機(jī)效應(yīng)，提高后續(xù)灰分測量的準(zhǔn)確度。另外，該壓力傳感器14也可設(shè)置在其他不同位置。如圖2所示，在一實施例中，該測量容器的底部具有一通孔，該壓力傳感器14設(shè)置在該通孔中并接觸該被測物。如圖3所示，在一實施例中，該壓力傳感器14設(shè)置在該壓頭10的下方，即，該壓力傳感器接觸該被測物的上表面。如圖4所示，在一實施例中，該壓力傳感器14設(shè)置在該壓頭10的上方，該壓力傳感器14與該絲桿11連接。壓力傳感器14可感知壓頭與絲桿之間的壓力值。[0058]如圖IC所示為本實用新型的設(shè)有X射線準(zhǔn)直器和屏蔽板的灰分測量裝置的另一實施例，如圖ID所示為射線準(zhǔn)直器9與屏蔽板10的截面圖。由于X射線的能量是連續(xù)譜分布，且能量較低，因此X射線的反射與散射現(xiàn)象嚴(yán)重。為消除X射線反射和散射對測量的影響，該X射線源的發(fā)射口處設(shè)置有射線準(zhǔn)直器9，該射線準(zhǔn)直器正對X射線源的發(fā)射口處開設(shè)有一開口，使得X射線只能從該射線準(zhǔn)直器的開口中射出，以減少發(fā)射X射線的數(shù)量。 在該X射線探測器接收該X射線一側(cè)設(shè)置有屏蔽板10，該屏蔽板也開設(shè)有一開口，該X射線探測器僅接收從該屏蔽板的開口入射的X射線。射線準(zhǔn)直器與屏蔽板二者配合使用。設(shè)置該屏蔽板，以吸收除X射線探測器探測面積以外的X射線，從而減少反射與散射對測量的影響。如圖IE所示為轉(zhuǎn)動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。轉(zhuǎn)動平臺7包括驅(qū)動器76、軸75、內(nèi)軸承73、外軸承72、軸承固定架74、托盤71。 軸75固定在內(nèi)軸承73上，內(nèi)軸承73外側(cè)是外軸承72，外軸承72固定在軸承支架74上，托盤71固定在軸75的上端。驅(qū)動器76帶動軸75和托盤71轉(zhuǎn)動，托盤71帶動放置其上的測量容器4轉(zhuǎn)動。在另一優(yōu)化實施例中，測厚裝置1可通過其他連接關(guān)系實現(xiàn)，以保證工作現(xiàn)場的實際需要。如圖5A所示，測厚裝置1具體包括壓頭10、絲桿11、位移傳感器12，位于傳感器的滑片121以及連桿13。與圖IA不同的是，連桿13固定連接至該絲桿11，該絲桿11帶動該連桿13的移動，該絲桿11的移動行程與該連桿13的移動行程相同。為保證連桿13保持固定角度(例如保持水平)的跟隨絲桿11做正常的平移滑動，在該X射線煤灰分測量裝置100的外殼側(cè)壁上設(shè)置有導(dǎo)軌，該連桿的兩端連接至該導(dǎo)軌。該位移傳感器12的可伸縮的滑片121連接至該連桿13。使得該位移傳感器通過檢測連桿的滑動行程而獲得一位移數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到被測物3的厚度值。如圖5B所示，為測厚裝置的又一實施例示意圖。該測厚裝置1的壓頭10可上下移動并接觸被測物。壓頭10與壓頭拖塊17連接， 壓頭拖塊17內(nèi)部設(shè)置有絲杠11，絲杠11受動力提供裝置的驅(qū)動而上下運動，進(jìn)而帶動壓頭拖塊17以及壓頭10的上下移動，壓頭拖塊17設(shè)置在拖塊導(dǎo)軌18內(nèi)。線位移傳感器12 的滑片121通過的連桿13與壓頭拖塊17相連，壓頭10的上下移動帶動了連桿13上下移動，壓頭10移動的距離就等于連桿13移動的距離，也等于滑片121的移動距離。因此壓頭 10移動的距離通過連桿13由線位移傳感器12檢測得到。線位移傳感器12將該壓頭10移動的距離發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元。由于壓頭至測量容器的底部的原始高度是已知的，通過壓頭10的移動距離可以對應(yīng)得到被測物的厚度。上層的固定平臺16用于承載位移傳感器12 和動力提供裝置。下層的固定平臺16用于承載拖塊導(dǎo)軌18，使得壓頭10得到固定的支撐點ο此外，該測厚裝置也可以選用其他機(jī)械式測厚裝置、或微波式測厚裝置或超聲波式測厚裝置。上述實施例的測量容器始終跟隨轉(zhuǎn)動平臺保持轉(zhuǎn)動，其位置并未發(fā)生變化，即，被測物在同一位置進(jìn)行厚度值的測量以及與該探測信號的獲取，這一位置設(shè)置關(guān)系可以保證所獲取的厚度值和探測信號所針對的對象的同一性，避免由于位置轉(zhuǎn)換帶來的對被測物的內(nèi)部環(huán)境的影響。[0066]本實用新型還可通過其他位置關(guān)系來實現(xiàn)。如圖6A、6B所示，該X射線源2設(shè)置于該轉(zhuǎn)動平臺7的下方，該X射線探測器6與一電動推桿8相連接。該電動推桿可移動，使得該X射線探測器6可被設(shè)置在該測量容器的上方(測量位置)以進(jìn)行對X射線的接收， 還可被設(shè)置在該測量容器旁邊的一收納位置(圖6A)。在這一實施例中，數(shù)據(jù)處理單元5可控制該測厚裝置1通過壓頭的滑動而取得測量容器中的被測物的厚度值(圖6A)，這時的X 射線探測器6受控于該電動推桿而位于該收納位置。隨后壓頭向上移動，回到其起始位置 (圖6B)，這時，數(shù)據(jù)處理單元5控制該電動推桿8開始移動，使該X射線探測器6移動到該測量容器的上方測量位置，并進(jìn)行探測信號的獲取。收納位置可位于測量容器近旁的任何位置。同時，圖6A、6B所示結(jié)構(gòu)可適用于上述針對壓力傳感器的各種實施例。本實用新型還可通過其他位置關(guān)系來實現(xiàn)。如圖7A、7B、7C所示，為本實用新型的電動推桿的結(jié)構(gòu)及運作示意圖。該X射線源2設(shè)置于該轉(zhuǎn)動平臺7的下方，該X射線探測器6設(shè)置于該轉(zhuǎn)動平臺7的上方。一電動推桿8的前端具有一托盤81，該托盤81用于承載該測量容器。該電動推桿8受到一動力提供裝置的驅(qū)動而移動，利用該托盤81托起該測量容器，并移動該測量容器，即，使得該測量容器在一第一測量位置以及一第二測量位置之間移動。該第一測量位置為測量容器位于該轉(zhuǎn)動平臺7上，該第二測量位置位于該轉(zhuǎn)動平臺的一側(cè)近旁，該測厚裝置位于該第二測量位置的上方。在這一實施例中，該測量容器在初始時刻位于該第一測量位置(圖7A)，數(shù)據(jù)處理單元5可控制該X射線探測器6進(jìn)行探測信號的獲取。隨后數(shù)據(jù)處理單元5控制該電動推桿8開始移動，利用托盤81托起該測量容器并將該測量容器移動至該第二測量位置(圖7B、7C)。這時，數(shù)據(jù)處理單元5控制該測厚裝置1降下壓頭獲取該厚度值?？梢?，在這一實施例中，測量容器位于不同的位置時，可采集被測物的不同數(shù)據(jù)。本實施例使得測厚裝置與X射線探測器6及X射線源2的設(shè)置位置更加靈活，可針對生產(chǎn)現(xiàn)場各種多變的空間情況進(jìn)行調(diào)整。另外，圖7A、7B、7C所示結(jié)構(gòu)可適用于上述針對壓力傳感器的各種實施例。如圖7D所示，為本實用新型又一實施例的移動拖塊的結(jié)構(gòu)及運作示意圖。圖7E 所示為移動拖塊的a-a截面示意圖。此實施例中，測量容器設(shè)置在靜止平臺702上，該靜止平臺702上設(shè)置有移動裝置，用于承載測量容器，并改變測量容器的位置。移動裝置包括拖塊701，測量容器設(shè)置在拖塊701上。拖塊701設(shè)置于開在靜止平臺內(nèi)部的導(dǎo)軌中，其可在該導(dǎo)軌中滑動。拖塊701與連接桿703連接，連接桿703與動力提供裝置704連接。進(jìn)而，拖塊701通過連接桿703接受動力提供裝置704提供的動力驅(qū)動而移動，將測量容器在不同位置之間傳送。當(dāng)拖塊701 位于A位置時，由測厚裝置進(jìn)行測厚，當(dāng)位于B位置時，進(jìn)行X射線的照射測量。圖7F所示為本實用新型的X射線煤灰分測量裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，X射線煤灰分測量裝置100還包括一測重裝置90用于測量被測物3的重量。測重裝置90與該數(shù)據(jù)處理單元5連接，將所測量的重量值發(fā)送至該數(shù)據(jù)處理單元5，供該數(shù)據(jù)處理單元5根據(jù)該探測信號以及該重量值，計算煤灰分值。測重裝置90可以設(shè)置在轉(zhuǎn)動平臺上并接觸該測量容器，或者，設(shè)置在轉(zhuǎn)動平臺近旁，例如設(shè)置如圖7A所示的壓頭下方，則可通過該電動推桿，將測量容器移動至該測重裝置上進(jìn)行測重。圖7G所示為本實用新型又一實現(xiàn)方式的在線測量示意圖。與前述實施例差別之處在于，被測物3并未設(shè)置在測量容器中，而是直接設(shè)置在現(xiàn)場輸送機(jī)的皮帶70上，通過皮帶70的傳送動作，可使得被測物被傳遞至指定位置，并經(jīng)過本實用新型所述的X射線源2的照射。測厚裝置1設(shè)置在X射線源2的前方，皮帶上方一固定位置。該測厚裝置1包括角位移測厚裝置或者線位移測厚裝置或編碼器式測厚裝置。 還可包括慣常的測重裝置。圖7H所示為角位移測厚裝置示意圖。它包括壓輥117、連桿116、支承軸115、支撐架114和角位移傳感器113。壓輥放置在皮帶70的被測物3上，通過連桿連接至角位移傳感器。在皮帶傳送時，被測物厚度不同導(dǎo)致壓輥上下運動，角位移傳感器可感知連桿的角度變化。通過當(dāng)前位置與初始位置的連桿的角度變化以及固定的連桿長度可以獲知當(dāng)前被測物的厚度值，并將檢測的厚度值數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元5。X射線探測器6與前述實施例一樣，產(chǎn)生探測信號，發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元5。更為優(yōu)化的，壓輥直徑可設(shè)置為250-300mm，壓輥寬度可設(shè)置為30-50mm，壓輥材質(zhì)可采用鐵或其他常用材質(zhì)。連桿L的長度可設(shè)置為300-400mm。該角位移傳感器可采用旋轉(zhuǎn)變壓器式BF型角位移傳感器。圖7J所示，為本實用新型又一實施例，它與圖7G不同點在于，該實施例中，采用螺旋喂料機(jī)80 (或采用其他方法)從現(xiàn)場輸送機(jī)的皮帶70輸送的被測物3中，取出部分被測物。螺旋喂料機(jī)80將取出的部分被測物送入整形料倉82，整形料倉坐落在物料輸送帶710 上，被測物通過輸送帶710輸送至灰分測量裝置的測量區(qū)進(jìn)行測量，該測量區(qū)具備測厚裝置以及測重裝置，具體結(jié)構(gòu)參見前述附圖及其說明。由于整形料倉的物料輸出口的高度已定(為常數(shù))，因此從整形料倉輸送出來的被測物的堆積形狀及物料的厚度波動變化均比較小，從而提高了厚度測量與X射線測量的精度。輸送機(jī)的皮帶70輸送的被測物3的其余部分被輸送到皮帶720上。圖7K所示，是另一實施方式的在線X射線煤灰分測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，它與圖7J 不同點在于，采用螺旋喂料機(jī)80，取代圖7J中的皮帶輸送機(jī)710，整形料倉82坐落在螺旋喂料機(jī)80上，被測物通過整形料倉82進(jìn)入螺旋喂料機(jī)80內(nèi)部。被測物由螺旋喂料機(jī)80 輸送至灰分測量裝置的測量區(qū)進(jìn)行測量。由于料倉供料充足，使得螺旋喂料機(jī)80的絞刀推動被測物前進(jìn)并充滿整個外殼，螺旋喂料機(jī)80的截面為圓形。由于螺旋喂料機(jī)80外殼直徑Φ =常數(shù)，所以在此實施例中被測物厚度=常數(shù)即屬于常數(shù)修正，是實時厚度修正的特例。以下說明數(shù)據(jù)處理單元5的關(guān)于被測物的煤灰分計算的具體技術(shù)方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，被測物質(zhì)可以吸收X射線。不同種類的物質(zhì)對X射線的吸收能力不同，即，吸收X射線的比率不同。特別是煤炭中輕元素物質(zhì)(可燃物質(zhì))與重元素物質(zhì)(不可燃物質(zhì))對X射線的吸收能力均不相同。但是，每種物質(zhì)吸收X射線的能力在X射線源高壓固定情況下是固定的。因而，利用測量穿透被測物吸收X射線占全部X射線的比率，在借助相應(yīng)系數(shù)的前提下，可以表征煤灰分的數(shù)值。即，H = I^Ln(NiZN0)(1)其中，H為煤灰分，Ni為X射線穿過該被測物時，該X射線探測器輸出的探測信號， Ni可以是單位時間所檢測到的射線粒子個數(shù)(個/秒)。N。為X射線未穿過該被測物質(zhì)時， 該X射線探測器輸出的探測信號，即，X射線源發(fā)出的X射線未照射該被測物而直接被該X 射線探測器獲取時，該X射線探測器輸出的探測信號。N。可以是單位時間所檢測到的射線粒子個數(shù)(個/秒)。K為物料系數(shù)。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，被測物的厚度，或者，在體積與底面積固定時的被測物的重量與被測物吸收X射線存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。故而，本實用新型利用厚度值或重量值對公式(1)的灰分值進(jìn)行修正，將其歸一為單一厚度值或重量值時所對應(yīng)的灰分，以進(jìn)一步提高煤灰分值計算的準(zhǔn)確性。即，對公式(1)進(jìn)行變型建立數(shù)學(xué)模型。具體的，數(shù)據(jù)處理單元5通過如下數(shù)學(xué)模型進(jìn)行灰分值計算。數(shù)學(xué)模型1:Η— κ fed、》(W^)H
Π - Iv^ fΓ
di或，數(shù)學(xué)模型2:H=K
2W1其中H為煤灰分值，m為該X射線探測器的總數(shù)，Hii為X射線探測器的序號，Klmi為第HIi個X射線探測器的重量標(biāo)定系數(shù)，K2為煤灰分標(biāo)定系數(shù)，Niffli為測量容器中有被測物時，第Hii個X射線探測器輸出的探測信號,Ntlmi為測量容器中無被測物時，第HIi個X射線探測器輸出的探測信號，d,為測厚裝置測量的被測物的厚度值，Wi為測重裝置測量的被測物
的重量值。理想狀態(tài)下不同X射線探測器在探測同一 X射線時所產(chǎn)生的探測信號應(yīng)該是固定統(tǒng)一的理想值。但是，實際情況下，m個X射線探測器在探測同一 X射線時，所產(chǎn)生的探測信號可能存在細(xì)小差別或誤差，與理想值有一定差距。數(shù)學(xué)模型1或數(shù)學(xué)模型2中的Σ、= Un(NimiZKi)Ai,即用于消除每個X射線探測器的個體誤差影響。每個X射線探測器具有各自的重量標(biāo)定系數(shù)Klmi，而Klmi*ln (Niffli/N0ffli)即為該固定的理想值，Hii為1，2……m。Klffli即為每個X射線探測器的實際產(chǎn)生數(shù)值與理想值之間的比例。故而，Σ mIiii = JlmiIn (Niffli/N0ffli) /m表示對多個X射線探測器每次產(chǎn)生的數(shù)據(jù)先消除個體誤差再求平均，與僅采用單個X射線探測器的技術(shù)方案相比，本實用新型可大幅降低隨機(jī)效應(yīng)，減少統(tǒng)計漲落的影響。另外，本實用新型的{ Σ mHii = AmiIn(NimiZXmi)AiVdi是利用(Ii實現(xiàn)對煤灰分的修正。S卩，歸一為單位厚度值，以消除厚度變化對灰分的影響。同理，{ Σ mHii = JlmiIn(Nimi/ N0ffli)/m}/Wi用于消除重量變化對灰分的影響。又由于被測物吸收X射線的比率與被測物的成分，特別是灰分有關(guān)聯(lián)關(guān)系，因而，{ Σ mHii = !KlmiIn (Nimi/N0mi) /m} M 或者{ Σ Vi = AmiIn (Nimi/N0mi) /m} /Wi 分別與煤灰分之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。故而，本實用新型通過不同煤灰分標(biāo)定系數(shù)K2，建立起煤灰分與X射線吸收比率之間的關(guān)系等式，形成上述數(shù)學(xué)模型。如圖9所示為本實用新型的X射線煤灰分測量方法流程示意圖。步驟A，發(fā)射X射線照射被測物；步驟B，利用m(m= 1、2、3……m)個X射線探測器接收穿透該被測物后的X射線， 并生成探測信號；[0095]步驟C，利用測厚裝置測量被測物的厚度值，或者，利用測重裝置測量被測物的重量值Wi ；步驟D，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)該探測信號以及該厚度值依照前述數(shù)學(xué)模型計算煤灰分值，或者，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)該探測信號以及該重量值依照前述數(shù)學(xué)模型計算煤灰分值。在步驟A之前還包括利用標(biāo)樣標(biāo)定的方式標(biāo)定Klmi和K2的預(yù)處理步驟，該預(yù)處理步驟包括零點檢測步驟，Klffli標(biāo)定步驟和K2標(biāo)定步驟。首先進(jìn)行零點檢測步驟，測量容器中未設(shè)置被測物時，發(fā)射X射線，該m個X射線探測器分別接收未穿透被測物的X射線，該m個X射線探測器根據(jù)所接收到的X射線分別生成探測信號Ntlmit5這時，數(shù)學(xué)模型1以及數(shù)學(xué)模型2中的每個X射線探測器的Ntlmi都被檢測到，并存儲下來，以備后續(xù)使用。其次進(jìn)行Klmi標(biāo)定步驟，由于每個Klmi*ln(Nimi/NQmi)為固定值，故而可利用同一被測物，依次計算出不同X射線探測器的Klmi值。如利用一標(biāo)準(zhǔn)模擬負(fù)荷片作為該被測物設(shè)置在該測量容器上，該標(biāo)準(zhǔn)模擬負(fù)荷片具有已知的厚度值cU令Cltl = 1)、重量值Wft^n煤灰分值H，該標(biāo)準(zhǔn)模擬負(fù)荷片具備標(biāo)準(zhǔn)成分使得K2值為1。發(fā)射X射線照射該標(biāo)準(zhǔn)模擬負(fù)荷片， 該m個X射線探測器分別接收穿透該標(biāo)準(zhǔn)模擬負(fù)荷片的X射線，并分別生成標(biāo)定探測信號 Nifflife,則將數(shù)據(jù)處理單元5根據(jù)數(shù)學(xué)模型1或2所測量得到的灰分值設(shè)定為該標(biāo)準(zhǔn)模擬負(fù)荷片的已知灰分值，將厚度值、重量值、灰分值和該m個X射線探測器的NimiZXmi依次帶入該數(shù)學(xué)模型1或數(shù)學(xué)模型2，分別計算得到每個X射線探測器的Klmi，存儲到該數(shù)據(jù)處理單元中，以備后續(xù)使用。最后進(jìn)行K2標(biāo)定步驟，此時該數(shù)學(xué)模型1或數(shù)學(xué)模型2中m、Klffli, N0ffli為已知值， Nin^dpWi為可以測量得到的數(shù)值，則只有1(2和!1值仍未確定。由于X射線源與Y射線源不同，它發(fā)射的X射線是由高能到低能連續(xù)分布的能量譜，而被測物(煤炭)不是單一成分的物質(zhì)，它是由可燃物質(zhì)和不可燃物質(zhì)(灰分)等多種成分構(gòu)成的，當(dāng)灰分變化較大
時，K2不等于常數(shù)，而是隨著
權(quán)利要求1.一種X射線煤灰分測量裝置，其特征在于，包括測量容器，其中設(shè)置有被測物，或輸送機(jī)，用于輸送該被測物；靜止平臺或轉(zhuǎn)動平臺，該測量容器設(shè)置在該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺上，該轉(zhuǎn)動平臺由動力裝置驅(qū)動而轉(zhuǎn)動；X射線源，發(fā)射X射線照射該被測物；m個用于接收穿透該被測物的X射線并轉(zhuǎn)化為探測信號的X射線探測器，其中，m= 1、 2、3......m ；設(shè)置在該測量容器或輸送機(jī)上方的用于測量該被測物質(zhì)的厚度值的測厚裝置，或者， 用于測量該被測物的重量值的測重裝置；用于根據(jù)該探測信號以及該厚度值計算煤灰分，或者，根據(jù)該探測信號以及該重量值計算煤灰分的數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元連接該χ射線探測器以及該測厚裝置，或者， 該數(shù)據(jù)處理單元連接該X射線探測器以及該測重裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該測厚裝置包括絲桿、位移傳感器以及壓頭，該絲桿的一端連接至該壓頭，該絲桿的另一端連接至一動力提供裝置，該壓頭通過該絲桿的帶動在該測量容器上方上下移動，該位移傳感器的滑片連接至該壓頭。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該測厚裝置包括絲桿、連桿、位移傳感器以及壓頭，該絲桿的一端連接至該壓頭，該絲桿的另一端連接至一動力提供裝置，該壓頭通過該絲桿的帶動在該測量容器上方上下移動，該連桿連接至該絲桿，該絲桿帶動該連桿移動， 該絲桿的移動行程與該連桿的移動行程相同，該連桿連接至該位移傳感器的滑片，該連桿的兩端連接至設(shè)置在該X射線煤灰分測量裝置側(cè)壁上的導(dǎo)軌。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該測厚裝置包括絲桿、連桿、位移傳感器、壓頭以及壓頭拖塊，該壓頭與該壓頭拖塊連接，該壓頭拖塊內(nèi)部設(shè)置有絲桿，該絲桿的一端連接至一動力提供裝置，該壓頭以及該壓頭拖塊通過該絲桿的帶動在該測量容器上方上下移動，該位移傳感器的滑片通過該連桿連接至該壓頭拖塊，該壓頭的移動行程與該連桿的移動行程相同。
5.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，該測厚裝置還包括一壓力傳感器，該壓力傳感器設(shè)置在該轉(zhuǎn)動平臺或該靜止平臺上并接觸該測量容器的底部，或者，該測量容器的底部具有一通孔，該壓力傳感器設(shè)置在該通孔中并接觸該被測物，或者，該壓力傳感器設(shè)置在該壓頭下方，或者，該壓力傳感器設(shè)置在該壓頭與該絲桿之間。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的裝置，其特征在于，該X射線源設(shè)置于該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺下方，該X射線煤灰分測量裝置還包括一用于將該X射線探測器在一測量位置以及一收納位置之間移動的電動推桿，該測量位置位于該測量容器的上方。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該X射線煤灰分測量裝置還包括一用于將該測量容器在一第一測量位置以及一第二測量位置之間移動的電動推桿，該第一測量位置位于該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺上，該第二測量位置位于該靜止平臺或該轉(zhuǎn)動平臺的一側(cè)，該測厚裝置位于該第二測量位置的上方。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該X射線探測器包括半導(dǎo)體探測器、閃爍計數(shù)器、G-m管或電離室。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該X射線源的發(fā)射口處設(shè)置有射線準(zhǔn)直器，該X射線探測器的接收該X射線一側(cè)設(shè)置有屏蔽板。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該測厚裝置包括機(jī)械式測厚裝置、或微波式測厚裝置、或超聲波式測厚裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，輸送機(jī)是皮帶輸送機(jī)或螺旋喂料機(jī)。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一個整形料倉，該料倉位于該輸送機(jī)上。
專利摘要本實用新型公開了一種X射線煤灰分測量裝置，包括測量容器，設(shè)置有被測物，或輸送機(jī)，用于輸送被測物；靜止平臺或轉(zhuǎn)動平臺，測量容器設(shè)置在靜止平臺或轉(zhuǎn)動平臺上，轉(zhuǎn)動平臺由動力裝置驅(qū)動而轉(zhuǎn)動；X射線源，發(fā)射X射線照射該被測物；m(m＝1、2、3......m)個用于接收穿透該被測物的X射線并轉(zhuǎn)化為探測信號的X射線探測器；設(shè)置在該測量容器上方的用于測量該被測物質(zhì)的厚度值的測厚裝置，或者，用于測量該被測物的重量值的測重裝置；用于根據(jù)該探測信號以及該厚度值計算煤灰分，或者，根據(jù)該探測信號以及該重量值計算煤灰分的數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元連接該X射線探測器以及該測厚裝置，或，該數(shù)據(jù)處理單元連接該X射線探測器以及該測重裝置。
文檔編號G01N23/02GK202230038SQ201120204159
公開日2012年5月23日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者邸生才 申請人:邸生才