专利名称：一种测量粗金属锭含杂量的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及纯度检测技术问题，更具体地说，涉及一种测量粗金属锭含杂量的方 法及系统。
背景技术：
随着我国工业化的发展，对有色金属的需求量有增无减，然而，矿石资源的不可逆 性枯竭使得冶炼企业的生产原料越来越依赖于社会上可用的废旧金属的回收。对废旧有色 金属进行回收再利用，不仅可以在相当程度上解决国内有色金属矿山资源不足的问题，而 且有助于保护自然环境，减少有色金属生产和消费过程中对生态环境的影响和破坏，实现 有色金属工业的可持续发展。在对废旧有色金属的回收利用过程中，回收的废旧粗金属锭的含杂量直接关系到 冶炼企业的后续处理工作和生产成本，因此，对于一个企业来说，测量回收的粗金属锭的含 杂量成为亟待解决的问题。目前检测粗金属锭含杂量的方法是首先砸开有疑问的粗金属 锭进行察看，再结合抽样进行化验。在数量庞大的进货验收过程中，这种方法显得极其原始 而无力，毫无时效性，费时费力，特别是遇到恶意掺杂的情况，冶炼企业将蒙受巨大损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够简单、方便、准确地测量出粗金属锭中 的含杂量的方法及系统。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种测量粗金属锭含杂量的方法，该方法利用电导原理测量粗金属锭的含杂量， 具体包括如下步骤将测量用的四个电极嵌入粗金属锭中，并采用四端接线法将所述四个 电极用导线连接至微电阻测量仪；所述微电阻测量仪向粗金属锭发送脉冲大电流，并接收 来自粗金属锭的电压信号和电流信号；微电阻测量仪根据接收到的电压信号和电流信号测 量出粗金属锭的含杂量。优选的，所述微电阻测量仪器根据接收到的电压信号和电流信号测量出粗金属锭 的含杂量，该步骤具体为所述微电阻测量仪根据接收到的电压信号和电流信号计算出粗 金属锭的电阻；所述微电阻测量仪根据计算出来的粗金属锭的电阻和标准纯度金属锭的电 阻进行比较，得出粗金属锭的含杂量。优选的，所述计算出来的粗金属锭的电阻和粗金属锭的含杂量经译码器译码后显 示出来。优选的，当所述测量出来的粗金属锭的含杂量超过预先设定的含杂量上限时，发 出报警。本发明实施例还提供了一种测量粗金属锭含杂量的系统，所述系统包括电流发送 单元、电压反馈信号单元、电流反馈信号单元和计算单元。其中所述电流发送单元用于发 送脉冲大电流给粗金属锭；所述电压反馈信号单元用于接收来自粗金属锭的电压信号并将该信号反馈给计算单元；所述电流反馈信号单元用于接收来自分流器的电流信号并将该信 号反馈给计算单元；所述计算单元用于根据接收到的电压信号和电流信号测量粗金属锭的
含杂里o优选的，所述计算单元包括计算电阻子单元和比较子单元。其中所述计算电阻 子单元用于根据接收到的电压信号和电流信号计算粗金属锭的电阻；所述比较子单元用于 根据计算出来的粗金属锭的电阻和标准纯度金属锭的电阻进行比较，得出粗金属锭的含杂量。优选的，所述系统还包括显示单元，所述显示单元用来显示所述计算出来的粗金 属锭的电阻和粗金属锭的含杂量。优选的，所述系统还包括判断单元和报警单元。其中所述判断单元用于判断所述 测量出来的粗金属锭的含杂量是否超过预先设定的含杂量上限；所述报警单元用于当所述 判断单元的判断结果为是时发出报警。由此可见，本发明的基本思想为利用电导原理进而转为求电阻的方法来探测粗金 属锭的含杂量，采用四端接线法将粗金属锭和微电阻测量仪连接起来，微电阻测量仪发送 脉冲大电流给粗金属锭，并接收来自粗金属锭的电压信号和电流信号，微电阻测量仪根据 接收到的电压信号和电流信号计算出粗金属锭的电阻，然后再和标准纯度金属锭的电阻比 较，得出粗金属锭的含杂量。该方法相比传统的砸开粗金属锭察看、抽样化验的方法来说， 更为简单、方便，省时省力、易于操作，且测量精度高。
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的 介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种测量粗金属锭含杂量的方法流程图；图2为本发明实施例提供的一种电极定位不锈钢模板的结构示意图；图3为本发明实施例提供的另一种测量粗金属锭含杂量的方法流程图；图4为本发明实施例提供的一种测量粗金属锭含杂量的使用情况示意图；图5为本发明实施例提供的一种测量粗金属锭含杂量的系统示意图；图6为本发明实施例提供的另一种测量粗金属锭含杂量的系统示意图；图7为本发明实施例提供的一种测量粗金属锭含杂量的原理示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护范围。粗金属锭中的掺杂物质可能是砖头、混凝土、煤、熔渣或废铁等，鉴于这些杂质和 重金属间的电阻率有较大的差异，因此通过测量粗金属锭的电阻即可测量出粗金属锭的含
杂里o
本发明实施例采用电导原理进而转为求粗金属锭的电阻的方法来探测粗金属锭 的含杂量。本实施例中对粗铅锭进行含杂量测量，粗铅锭的电阻较小，一般为微欧级。实验 室用的开尔文双臂电桥虽然能够用来测量微电阻，但其并不适合于现场环境使用，且操作 过程复杂，本发明所提供的方法和系统，相比开尔文双臂电桥来说，采用一个携带方便、操 作简易的智能式微电阻测量仪来完成测量微电阻的工作。参考图1，为本发明实施例公开的一种测量粗金属锭含杂量的方法实施例1，所述 方法具体包括如下步骤步骤101 将测量用的四个电极嵌入粗金属锭中，并采用四端接线法将所述四个 电极用导线连接至微电阻测量仪。具体实施过程中，首先将测量用的四个电极嵌入待测的粗金属锭中，本实施例中 使用射钉枪将所述四个电极嵌入粗金属锭中，借助于不锈钢模板来确定电极的布点位置， 电极的嵌入深度跟射钉枪的射力成正比，因此使用射钉枪可以保证所述四个电极嵌入粗金 属锭中的深度相同。当然，在要求不是很高的情况下，还可以使用榔头等工具来完成嵌入过程。本实施例中对粗铅锭进行测量其含杂量，鉴于粗铅锭体电阻非常微小，因此在将 电极嵌入粗铅锭体后，应该采用四端接线法将所述四个电极用导线连接至微电阻测量仪的 电压输入端和电流输入端。所述四端接线法为一种将引入电流的接头放在电压测量接头的 外侧的接线方法，采用四端接线法能消除电极接触电阻和测量引线电阻对粗铅锭体电阻的
测量影响。参考图2，为本发明实施例所提供的一种电极定位不锈钢模板的结构示意图。图中 示出了不锈钢模板上有四个定位孔，分别为外侧的两个电流电极孔15和内侧的两个电压 电极孔14，这样的定位孔正好符合四端接线法。步骤102 所述微电阻测量仪向粗金属锭发送脉冲大电流，并接收来自粗金属锭 的电压信号和电流信号。在用导线将四个电极和微电阻测量仪连接起来后，打开微电阻测量仪的开关，由 微电阻测量仪的核心部件微处理器周期性间歇地发出窄脉冲给脉冲电流源，并控制脉冲电 流源发送脉冲大电流给粗金属锭。发送大电流的目的是为了提高测量精度，以便在微欧级 粗金属锭两端获得清晰的电压信号；采用短时脉冲是为了避免大电流在粗金属锭中通过时 产生发热从而引起电阻变化误差，同时也能减少仪器的功耗和体积。由脉冲电流源向粗金属锭发送短时大电流，则在粗金属锭体两端产生电压，相应 地，电压信号经电极沿着导线由电压测量放大器传输给微处理器；同时，短时大电流从粗金 属锭中流过，经分流器后由电流测量放大器将电流信号传输给微处理器。步骤103 微电阻测量仪根据接收到的电压信号和电流信号测量出粗金属锭的含 杂里o微电阻测量仪的核心部件微处理器接收来自粗金属锭的电压信号和电流信号，并 在软件程序的控制下计算出粗金属锭的体电阻，同时将所述计算出来的体电阻和标准纯度 金属锭的电阻进行比较，得出粗金属锭的含杂量。本实施例中将计算出来的粗铅锭的体电阻和标准纯度铅锭电阻相比较，从而得出 粗铅锭体的含杂量。所述标准纯度的铅锭电阻预先输入微电阻测量仪的软件程序中。当需要测量不同种类的粗金属锭的含杂量时，只需提前将所需测量的粗金属锭相对应的标准纯 度金属锭的电阻输入软件程序中即可，因此，该测量方法的通用性较强。由以上描述可知，本发明实施例将四个测量电极嵌入待测粗金属锭中，并采用四 端接线法将电极和微电阻测量仪连接起来，由微电阻测量仪向粗金属锭中发送脉冲大电 流，并接收来自粗金属锭中的电流信号和电压信号，从而计算出粗金属锭的体电阻，将所计 算的体电阻和标准纯度金属锭的电阻比较，得出粗金属锭的含杂量。该方法简单、方便，易 于操作，且能够较准确地测量出待测物体的含杂量。参考图3，为本发明实施例所提供的一种测量粗金属锭含杂量的方法实施例2，该 方法在上述实施例的基础上，还增加了如下步骤步骤104 所述计算出来的粗金属锭的电阻和粗金属锭的含杂量经译码器译码后 显示出来。由微电阻测量仪的核心部件微处理器计算出来的粗金属锭的体电阻和粗金属锭 的含杂量经译码器进行译码，译码后将两个具体数值显示在微电阻测量仪的显示界面上。参考图4，为本发明实施例所提供的一种测量粗金属锭含杂量的使用情况示意图。 图中1为待测粗金属锭，2为四个电极，所述四个电极2采用四端接线法和微电阻测量仪3 的电压输入端和电流输入端连接起来。微电阻测量仪3的界面上显示有电阻显示区域12 和含杂量显示区域13，分别用来显示所测量出来的粗金属锭的体电阻值和含杂量，所述体 电阻的单位为P Q，含杂量用百分比来表示。微电阻测量仪13的显示界面上还有4个按键 10，分别为菜单操作SET键、上移键和下移键，以及电源开关键，所述SET键用来设置菜单参 数，包括与待测粗金属锭品种和外形尺寸有关的批号、标准金属锭的电阻及允许的含杂量 上限等；所述上移键和下移键用来选择所需输入的数值。步骤105 当所述计算出的粗金属锭的含杂量超过预先设定的含杂量上限时，发 出报警。本实施例中还预先在微电阻测量仪的软件程序中输入一个含杂量上限，并在程序 中增加相应的逻辑功能，当计算出某粗金属锭的含杂量超过所述预先输入的含杂量上限 时，由软件程序执行相应的逻辑功能使微电阻测量仪发出报警信号，从而便于人们挑选出 不合格的粗金属锭体。这里，步骤105的顺序不限于此，也可位于步骤104之前。本实施例相比上述实施例而言，增加了显示功能和报警功能，这样使得人们能够 清晰地看到粗金属锭的体电阻和含杂量情况，且对于未达标的样品能够及时挑选出。所述 预先输入的含杂量上限可以人为地修改，这使得本发明通用性较强。本发明还公开了一种测量粗金属锭含杂量的系统，参考图5，所述系统具体包括 电流发送单元31、电压反馈信号单元32、电流反馈信号单元33和计算单元34。其中，所述电流发送单元31用于发送脉冲大电流给粗金属锭。本实施例中所述电流发送单元31为脉冲电流源，脉冲电流源接收微处理器的窄 脉冲信号，并在微处理器的控制下通过分流器11向粗金属锭1发送脉冲大电流。所述电压反馈信号单元32用于接收来自粗金属锭1的电压信号并将该信号反馈 给计算单元34。本实施例中所述电压反馈信号单元32为电压测量放大器，由粗金属锭上的内侧电极引线出来至微电阻测量仪上的电压输入端，所述电压输入端连接电压测量放大器，该 电压测量放大器接收来自粗金属锭的电压信号并将该信号传输给计算单元34。所述电流反馈信号单元33用于接收来自分流器11的电流信号并将该信号反馈给 计算单元34。本实施例中所述电流反馈信号单元33为电流测量放大器，由粗金属锭上的外侧 电极引线出来至微电阻测量仪上的电流输入端，所述电流输入端连接分流器，分流器连接 电流测量放大器，所述电流测量放大器接收来自分流器的电流信号并将该信号传输给计算 单元34。所述计算单元34用于根据接收到的电压信号和电流信号来测量粗金属锭的含杂量。本实施例中所述计算单元34为微处理器，所述微处理器根据接收到的来自电压 测量放大器的电压信号和来自电流测量放大器的电流信号，计算出待测粗金属锭的体电 阻，并将计算出来的体电阻和标准纯度金属锭的电阻进行比较，得出粗金属锭的含杂量。参考图6，为本发明实施例所提供的一种测量粗金属锭含杂量的系统实施例2，本 实施例中所述计算单元34包括计算电阻子单元341和比较子单元342。其中，所述计算电阻子单元341用于根据接收到的电压信号和电流信号计算粗金 属锭的电阻。所述比较子单元342用于根据计算出的粗金属锭的电阻和标准纯度的金属锭的 电阻进行比较，得出粗金属锭的含杂量。本实施例中所述系统还包括显示单元35、判断单元36和报警单元37，其中，所述 显示单元35具体包括电阻显示单元351和含杂量显示单元352。所述电阻显示单元351通过译码后用来显示所述计算出来的粗金属锭的体电阻。所述含杂量显示单元352通过译码后用来显示所述比较计算出来的粗金属锭的
含杂里o所述判断单元36用来判断所述比较子单元342得出的粗金属锭的含杂量是否超 过了预先设定的含杂量上限。所述报警单元37用于当所述判断单元36的判断结果为是时发出报警。参考图7，为本发明实施例所提供的一种测量粗金属锭含杂量的原理示意图。图中 示出了微电阻测量仪3的核心部件微处理器4，所述微处理器4在软件程序的控制下，通过 其各I/O 口实现各种输入/输出功能，这些输入/输出功能分别为微处理器4的输出口②周期性间歇地发出窄脉冲给脉冲电流源6，控制脉冲电流 源6对粗金属锭1输送短时大电流；微处理器4的输入口①通过电压测量放大器5接收来自 粗金属锭1的电压信号，输入口③通过电流测量放大器7接收来自分流器11的电流信号， 并在软件程序的控制下计算出粗金属锭1的体电阻，在该体电阻与纯金属锭的体电阻相比 较产生重大偏差(即含杂量超标)时发出报警。微处理器4的输出口⑤输出一组信号，通过译码器9的变换，在电阻显示器12和 杂量显示器13上分别显示所测量的粗金属锭的体电阻和含杂量。微处理器4的输入/输出口④用于与E2PR0M进行数据交换，在E2PR0M中存放了菜 单设置参数，例如与粗金属锭1品种和外形尺寸有关的批号、标准纯度金属锭的电阻，以及允许的含杂量上限等。微处理器4的输入口⑥用于接收3个菜单操作按键的键控信号，以便用菜单方式 对仪器设置菜单参数。本发明实施例所提供的系统采用微电阻测量仪计算出粗金属锭的体电阻，将所计 算出来的体电阻和标准纯度金属锭的电阻进行比较，进而得出粗金属锭的含杂量。且对于 不同种类的粗金属、对于不同要求的体电阻偏差(含杂量)都可灵活设置，因此通用性强。 而且测量过程简单、方便，易于操作，有很高的时效性，测量精度高，稳定性和可靠性好。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵 盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要 素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实 施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件 说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以 不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的 需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不 付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
权利要求
一种测量粗金属锭含杂量的方法，其特征在于，利用电导原理测量粗金属锭的含杂量，包括如下步骤将测量用的四个电极嵌入粗金属锭中，并采用四端接线法将所述四个电极用导线连接至微电阻测量仪；所述微电阻测量仪向粗金属锭发送脉冲大电流，并接收来自粗金属锭的电压信号和电流信号；微电阻测量仪根据接收到的电压信号和电流信号测量出粗金属锭的含杂量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微电阻测量仪器根据接收到的电压 信号和电流信号测量出粗金属锭的含杂量，该步骤具体为所述微电阻测量仪根据接收到的电压信号和电流信号计算出粗金属锭的电阻； 所述微电阻测量仪根据计算出来的粗金属锭的电阻和标准纯度金属锭的电阻进行比 较，得出粗金属锭的含杂量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括，所述计算出来的粗金属锭的电阻 和粗金属锭的含杂量经译码器译码后显示出来。
4.根据权利要求1 3任一项所述的方法，其特征在于，还包括，当所述测量出来的粗 金属锭的含杂量超过预先设定的含杂量上限时，发出报警。
5.一种测量粗金属锭含杂量的系统，其特征在于，包括电流发送单元、电压反馈信号 单元、电流反馈信号单元和计算单元；其中所述电流发送单元用于发送脉冲大电流给粗金属锭；所述电压反馈信号单元用于接收来自粗金属锭的电压信号并将该信号反馈给计算单元；所述电流反馈信号单元用于接收来自分流器的电流信号并将该信号反馈给计算单元；所述计算单元用于根据接收到的电压信号和电流信号测量粗金属锭的含杂量。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述计算单元包括计算电阻子单元和比 较子单元；其中所述计算电阻子单元用于根据接收到的电压信号和电流信号计算粗金属锭的电阻； 所述比较子单元用于根据计算出来的粗金属锭的电阻和标准的金属锭的电阻进行比 较，得出粗金属锭的含杂量。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用来显示 所述计算出来的粗金属锭的电阻和粗金属锭的含杂量。
8.根据权利要求5 7任一项所述的系统，其特征在于，还包括判断单元和报警单元； 其中所述判断单元用于判断所述测量出来的粗金属锭的含杂量是否超过预先设定的含杂 量上限；所述报警单元用于当所述判断单元的判断结果为是时发出报警。
全文摘要
本发明公开了一种测量粗金属锭含杂量的方法及系统，所述方法利用电导原理探测粗金属锭的含杂量，包括如下步骤将测量用的四个电极嵌入粗金属锭中，并采用四端接线法将所述四个电极用导线连接至微电阻测量仪；所述微电阻测量仪向粗金属锭发送脉冲大电流，并接收来自粗金属锭的电压信号和电流信号；微电阻测量仪根据接收到的电压信号和电流信号计算出粗金属锭的体电阻，并将所计算出来的体电阻和标准纯度金属锭的电阻进行比较，得出粗金属锭的含杂量。通过本发明所提供的方法和系统，能够简单、方便、准确地测量出粗金属锭的含杂量，且本发明适用于不同种类的粗金属锭，通用性较强。
文档编号G01N27/04GK101852756SQ20101018802
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者彭宇, 彭炫, 曹王剑, 谢平根, 邓灿烂, 邰立鹏 申请人:株洲冶炼集团股份有限公司;长沙元宇仪表自动化科技开发有限公司