專利名稱:脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，包括主機(jī)單元和測量單元，所述主機(jī)單元包括顯示屏、控制模塊、光譜分析處理模塊、脈沖高壓電源模塊；所述測量單元包括進(jìn)料斗、樣品倉、下料控制裝置、下料口、測量室，所述測量室豎壁上相對地設(shè)置有一對放電電極，所述放電電極的正負(fù)兩極與脈沖高壓電源模塊通過導(dǎo)線連接；所述測量室的內(nèi)壁還設(shè)置有與所述放電電極放電端位于同一水平面的采光探頭，所述采光探頭通過光纖連接光譜分析處理模塊。本實(shí)用新型在測量固體粉末的組分時，無需壓片制樣、測量周期短、結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長。
【專利說明】
脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及固體成分測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對于過程工業(yè)中固體樣品的元素測量主要采用傳統(tǒng)離線化學(xué)分析法和電感耦合等離子體光譜法等。但是這類分析法方通常需要先進(jìn)行采樣，再送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行制樣和分析。從采樣、制樣到檢驗(yàn)結(jié)果的報(bào)出一般需要幾個小時，檢測結(jié)果嚴(yán)重滯后于工業(yè)過程。這不僅在一定程度上造成了能源的浪費(fèi)，不利于工業(yè)過程生產(chǎn)的實(shí)時控制和優(yōu)化運(yùn)行。因此采用先進(jìn)、快速的分析手段已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。近些年來，隨著技術(shù)的發(fā)展陸續(xù)出現(xiàn)了一些固體成分在線分析儀，目前市場上相對成熟的主要有X射線熒光光譜分析技術(shù)、γ射線技術(shù)和中子活化分析技術(shù)(PGNAA)13X射線熒光光譜分析技術(shù)測量周期較長，分析精度較差，一般只能分析原子量大于23的元素，而且受樣品特性的影響大，在運(yùn)行期間需要經(jīng)常校正。中子瞬發(fā)γ射線活化分析技術(shù)中γ射線對人體存在很大的安全隱患，雙能γ射線投射法測量精度受礦物元素(如鐵)含量波動的影響較大，誤差較大。這類設(shè)備的技術(shù)復(fù)雜，售價(jià)尚O
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于解決目前固體成分測量周期長，受樣品特性影響大，設(shè)備故障率高、測量結(jié)果精度低等問題，本實(shí)用新型一方面提供一種脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，其方案如下:
[0004]脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置和方法，包括主機(jī)單元和測量單元，
[0005]所述主機(jī)單元包括顯示屏、控制模塊、光譜分析處理模塊、脈沖高壓電源模塊;所述控制模塊用于控制測量裝置的參數(shù)設(shè)置，包括裝置啟動開關(guān)、脈沖頻率、脈沖高壓電源的電壓、光譜采集的延時和門寬;所述光譜分析處理模塊用于分析由采光探頭接收到的光譜信號，并計(jì)算和存儲獲得的固體成分測量數(shù)據(jù);所述顯示屏用于顯示固體成分測量結(jié)果、脈沖放電頻率、高壓電源電壓、裝置運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)；
[0006]所述測量單元包括右上而下依次連接設(shè)置的進(jìn)料斗、樣品倉、用于開啟和停止下料的下料控制裝置、下料口、測量室，所述測量室豎壁上相對地設(shè)置有一對放電電極，固體粉末掉落路徑位于兩個放電電極之間，所述放電電極的正負(fù)兩極與脈沖高壓電源模塊通過導(dǎo)線連接;所述測量室的內(nèi)壁還設(shè)置有與所述放電電極放電端位于同一水平面的采光探頭，用于接收固體粉末樣品激發(fā)形成的發(fā)射光譜信號，所述采光探頭通過光纖連接光譜分析處理模塊。
[0007]進(jìn)一步地，所述測量室的內(nèi)壁四角設(shè)置有與所述放電電極放電端位于同一水平面的四個采光探頭，從而多角度接收光信號，提高測量的精確度。
[0008]進(jìn)一步地，所述下料控制裝置包括相對地設(shè)置在樣品倉內(nèi)壁同一高度上的激光發(fā)射器和光電探測器、設(shè)置在所述樣品倉底部的下料擋板，當(dāng)光電探測器檢測到激光時下料擋板關(guān)閉，當(dāng)固體粉末樣品堆積高度達(dá)到阻隔激光光路使光電探測器無法檢測到激光信號時下料擋板開啟下料，同時向脈沖高壓電源模塊輸出觸發(fā)信號。
[0009]進(jìn)一步地，所述樣品倉內(nèi)的樣品堆積高度通過調(diào)節(jié)激光發(fā)射器和光電探測器在樣品倉內(nèi)的高度實(shí)現(xiàn)，以滿足不同的測量需要。
[0010]進(jìn)一步地，所述測量室底部的卸料口處設(shè)置有廢樣閥，方便卸料。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0012]1、結(jié)構(gòu)簡單，提高現(xiàn)場長時間運(yùn)行的可靠性。
[0013]2、通過合理設(shè)計(jì)的進(jìn)料口可以和不同的工業(yè)過程粉末樣品取樣系統(tǒng)連接實(shí)現(xiàn)在線測量，也適用于人工制備粉末樣品的快速測量。
[0014]3、可實(shí)現(xiàn)固體樣品中幾乎所有元素的同步測量。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0016]圖2為下料控制裝置示意圖。
[0017]圖3為下料擋板關(guān)閉時的下料控制裝置狀態(tài)圖。
[0018]圖4為下料擋板開啟時的下料控制裝置狀態(tài)圖。
[0019]其中:1.主機(jī)單元;2.測量單元;3.顯示屏;4.控制模塊;5.光譜分析處理模塊;6.脈沖尚壓電源t吳塊;7.進(jìn)料斗;8.樣品倉;9.下料控制裝置;10.下料口 ； 11.放電電極；12.測量室；13.廢樣閥；14.米光探頭；15.導(dǎo)線；16.光纖；17.激光發(fā)射器；18.光電探測器；19.下料擋板。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)用新型的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0021]如圖1和圖2所示，脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，包括主機(jī)單元I和測量單元2，
[0022]所述主機(jī)單元I包括顯示屏3、控制模塊4、光譜分析處理模塊5、脈沖高壓電源模塊6;所述控制模塊4用于控制測量裝置的參數(shù)設(shè)置，包括裝置啟動開關(guān)、脈沖頻率、脈沖高壓電源的電壓、光譜采集的延時和門寬;所述光譜分析處理模塊5用于分析由采光探頭14接收到的光譜信號，并計(jì)算和存儲獲得的固體成分測量數(shù)據(jù);所述顯示屏3用于顯示固體成分測量結(jié)果、脈沖放電頻率、高壓電源電壓、裝置運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)；
[0023]所述測量單元2包括右上而下依次連接設(shè)置的進(jìn)料斗7、樣品倉8、用于開啟和停止下料的下料控制裝置9、下料口 10、測量室12，所述測量室12豎壁上相對地設(shè)置有一對放電電極U，固體粉末掉落路徑位于兩個放電電極11之間，所述放電電極11的正負(fù)兩極與脈沖高壓電源模塊6通過導(dǎo)線15連接;所述測量室12的內(nèi)壁四角設(shè)置有與所述放電電極11放電端位于同一水平面的四個采光探頭14，用于接收固體粉末樣品激發(fā)形成的發(fā)射光譜信號，四個采光探頭14從多角度接收光信號，提高測量的精確度，所述采光探頭14通過光纖16連接光譜分析處理模塊5，所述測量室12底部設(shè)置有廢樣閥13。
[0024]具體來說，如圖3所示，所述下料控制裝置9包括相對地設(shè)置在樣品倉8內(nèi)壁同一高度上的激光發(fā)射器17和光電探測器18、設(shè)置在所述樣品倉8底部的下料擋板19，所述樣品倉8內(nèi)的樣品堆積高度通過調(diào)節(jié)激光發(fā)射器17和光電探測器18在樣品倉8內(nèi)的高度實(shí)現(xiàn)，以滿足不同的測量需要。當(dāng)光電探測器18檢測到激光時下料擋板19關(guān)閉(圖3)，當(dāng)固體粉末樣品堆積高度達(dá)到阻隔激光光路使光電探測器18無法檢測到激光信號時下料擋板19開啟下料，同時向脈沖高壓電源模塊6輸出觸發(fā)信號(圖4)。
[0025]本實(shí)施例提供的固體成分測量裝置使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，提高現(xiàn)場長時間運(yùn)行的可靠性。通過合理設(shè)計(jì)的進(jìn)料口可以和不同的工業(yè)過程粉末樣品取樣系統(tǒng)連接，可以實(shí)現(xiàn)在線測量。同時可以將固體樣品通過人工制樣，制備成粉末樣品直接放入本測量裝置進(jìn)行快速測量，可實(shí)現(xiàn)固體樣品中幾乎所有元素的同步測量。每個固體樣品的成分測量可以在半分鐘內(nèi)完成，極大地提高了固體樣品成分測量的速度和效率。
[0026]采用上述實(shí)施例的測量裝置，其固體成分測量方法，包括以下步驟:
[0027]I)將待測的固體粉末樣品通過進(jìn)料斗7進(jìn)入樣品倉8，當(dāng)固體粉末樣品堆積到一定高度后下料控制裝置9開啟下料擋板19使固體粉末樣品通過下料口 10以顆粒流的模式進(jìn)入測量室12的同時，下料控制裝置9同步輸出信號觸發(fā)主機(jī)單元I中的脈沖高壓電源模塊6工作，以設(shè)置好的頻率通過放電電極11進(jìn)行脈沖放電，并形成空氣等離子體；
[0028]2)固體粉末樣品流經(jīng)放電電極11間的空氣等離子體時被瞬間激發(fā)電離，向外發(fā)射光譜信號。通過采光探頭14接收光譜信號進(jìn)入光纖16，由光纖16傳輸并采集至主機(jī)I中的光譜分析處理模塊5 ；
[0029]3)采集到的光譜信號由光譜分析處理模塊5中的元素定量分析模型轉(zhuǎn)化為元素含量，并將元素含量的測量結(jié)果顯示在主機(jī)單元I的顯示屏3上，同時存儲在主機(jī)單元I的光譜分析處理模塊5中。
[0030]具體來說，所述當(dāng)固體粉末樣品堆積到一定高度后下料控制裝置9開啟下料擋板19使固體粉末樣品通過下料口 10以顆粒流的模式進(jìn)入測量室12的同時，下料控制裝置9同步輸出信號觸發(fā)主機(jī)單元I中的脈沖高壓電源模塊6工作的步驟具體為:當(dāng)固體粉末樣品堆積到一定高度后，固體粉末樣品阻隔所述下料控制裝置9的激光發(fā)射器17發(fā)出的激光，使光電探測器18無法檢測到激光信號時，下料擋板19開啟使固體粉末樣品通過下料口 10以顆粒流的模式進(jìn)入測量室12的同時，下料控制裝置9的光電探測器18同步輸出信號觸發(fā)主機(jī)單元I中的脈沖高壓電源模塊6工作。
[0031]開始測量時，使固體粉末樣品通過進(jìn)料斗7進(jìn)入樣品倉8內(nèi)，如圖1所示。通過主機(jī)單元I上的控制模塊4開啟整套裝置，并由控制模塊4設(shè)置好主要參數(shù)，如脈沖頻率、脈沖高壓電源的電壓、光譜采集的延時和門寬。當(dāng)固體粉末樣品進(jìn)入樣品倉8并堆積到一定高度阻隔了激光發(fā)射器17發(fā)出的激光時，光電探測器18發(fā)出信號開啟下料擋板19，如圖2所示。與此同時，光電探測器18同步輸出信號觸發(fā)主機(jī)單元I中的脈沖高壓電源模塊6工作，放電電極11進(jìn)行脈沖放電形成空氣等離子體。固體粉末樣品通過下料口 10以顆粒流的模式進(jìn)入測量室12，并連續(xù)流經(jīng)放電電極11間的空氣等離子體，被快速激發(fā)電離，發(fā)射光譜信號。光譜信號由固定在測量室12四角的采光探頭14接收進(jìn)入光纖16，并傳輸至光譜分析處理模塊5光電轉(zhuǎn)化后進(jìn)行處理，獲得固體樣品成分的測量結(jié)果顯示在顯示屏3上，同時存儲在光譜分析處理模塊5中，測量后，打開測量室12下端的廢樣閥13，即可將廢料卸掉。
[0032]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，其特征在于，包括主機(jī)單元(I)和測量單元(2)， 所述主機(jī)單元(I)包括顯示屏(3)、控制模塊(4)、光譜分析處理模塊(5)、脈沖高壓電源模塊(6);所述控制模塊(4)用于控制測量裝置的參數(shù)設(shè)置，包括裝置啟動開關(guān)、脈沖頻率、脈沖高壓電源的電壓、光譜采集的延時和門寬;所述光譜分析處理模塊(5)用于分析由采光探頭(14)接收到的光譜信號，并計(jì)算和存儲獲得的固體成分測量數(shù)據(jù);所述顯示屏(3)用于顯示固體成分測量結(jié)果、脈沖放電頻率、高壓電源電壓、裝置運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)； 所述測量單元(2)包括右上而下依次連接設(shè)置的進(jìn)料斗(7)、樣品倉(8)、用于開啟和停止下料的下料控制裝置(9)、下料口(10)、測量室(12)，所述測量室(12)豎壁上相對地設(shè)置有一對放電電極(11)，固體粉末掉落路徑位于兩個放電電極(11)之間，所述放電電極(11)的正負(fù)兩極與脈沖高壓電源模塊(6)通過導(dǎo)線(15)連接;所述測量室(12)的內(nèi)壁還設(shè)置有與所述放電電極(11)放電端位于同一水平面的采光探頭(14)，用于接收固體粉末樣品激發(fā)形成的發(fā)射光譜信號，所述采光探頭(14)通過光纖(16)連接光譜分析處理模塊(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，其特征在于:所述測量室(12)的內(nèi)壁四角設(shè)置有與所述放電電極(11)放電端位于同一水平面的四個采光探頭(14)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，其特征在于:所述下料控制裝置(9)包括相對地設(shè)置在樣品倉(8)內(nèi)壁同一高度上的激光發(fā)射器(17)和光電探測器(18)、設(shè)置在所述樣品倉(8)底部的下料擋板(19)，當(dāng)光電探測器(18)檢測到激光時下料擋板(19)關(guān)閉，當(dāng)固體粉末樣品堆積高度達(dá)到阻隔激光光路使光電探測器(18)無法檢測到激光信號時下料擋板(19)開啟下料，同時向脈沖高壓電源模塊(6)輸出觸發(fā)信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，其特征在于:所述樣品倉(8)內(nèi)的樣品堆積高度通過調(diào)節(jié)激光發(fā)射器(17)和光電探測器(18)在樣品倉(8)內(nèi)的高度實(shí)現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖放電等離子體激發(fā)顆粒流的固體成分測量裝置，其特征在于:所述測量室(12 )底部的卸料口處設(shè)置有廢樣閥(13 )。
【文檔編號】G01N21/67GK205719983SQ201520888127
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年11月6日
【發(fā)明人】姚順春, 徐嘉隆, 白凱杰, 盧志民, 張懷義, 陸繼東
【申請人】華南理工大學(xué)