一种自动取样式水泥生料在线X荧光分析方法与流程

本发明涉及工业物料成分在线检测领域，尤其涉及的是一种用于水泥生料的在线x荧光分析方法。

背景技术：

水泥生料是水泥生产的重要源头环节，在水泥生产过程中，水泥生料在很大程度上决定了水泥熟料的产品质量，影响企业的经济效益。水泥生料的生产是由矿山开采，原料预均化堆场、生料粉磨，生料均化库四个工艺环节组成，石灰石、黏土等原材料经过生料磨机粉磨之后形成松散细粉末状的生料，利用风机气流驱动的空气输送斜槽使得生料呈悬浮状态随气流沿管道输送至生料均化库，再入窑煅烧形成水泥熟料，为了出产优质熟料、确保水泥质量，因此对生料质量的三率值(lsf、sm、im)和稳定性的控制至关重要。

x射线荧光光谱分析(x-rayfluorescenceanalysis，xrf)简称为x荧光分析是通过测量样品元素被激发后所辐射的特征x射线，根据特征x射线的能量和强度对样品中元素进行定量和定性分析。x荧光分析设备成本低、无需采用放射源，能够满足最佳的辐射安全要求，而且在水泥行业应用广泛、成熟，尤其是水泥企业在对出磨生料质量控制中普遍采用取样器+x荧光分析仪+人工配料的质量控制系统。随着智能工业的发展需要，在线检测技术能够为工业过程提高质量监测大数据以越来越受到水泥工业的重视，因此将x荧光分析技术应用于水泥生料的在线检测将具有很好的应用前景。

但是，水泥行业的x荧光分析仪依赖于人工参与，导致传统的x荧光分析设备难以直接用于现场实时在线分析，首先是通常需要人工从取样口取样、缩分、研磨、压样、再进行x荧光分析，到分析出结果至少需要30min，耗时费力，检测结果滞后，此外由于生料取样口的取样过程是一段时间内的累计收集样，而不是实时采样，因此再加上取样累计耗时，控制周期一般为1小时左右，这样一个典型的长时滞后反馈控制系统，控制效果较差，其次是试样代表性差，取样和缩分过程的代表性难以保证，所以若将x荧光分析系统应用于水泥生料在线分析首先需要解决自动化的实时采样问题。

其次，x荧光分析对粉末样品分析时对样品量或样品厚度有严格的要求，要求样品量适量而且料量稳定，料量波导形成的样品厚度不同，所引起的基体效应程度不同进而导致x荧光强度的波动，影响在线x荧光分析结果的稳定性和准确性，通常人工从水泥生料斜槽的取样口取样带回化验室，需要再称取固定的量放入测量料杯，然后再由人工将料杯放入x荧光分析设备中进行测试，测试完成后再由人工移出料杯。因此，若将x荧光分析系统应用于水泥生料在线分析同时需要解决定量给样和自动清样问题。

技术实现要素：

本发明提供一种自动取样式水泥生料在线x荧光分析方法，可在线实现对水泥生料的自动化采样、定量给样、x荧光测量和清样，解决传统水泥化验室x荧光分析过程对人工的依赖和时效滞后的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种自动取样式水泥生料在线x荧光分析方法，包括以下步骤：

1)开始；

2)接料电动球阀打开，采样机构进入采样周期，减速电机正转采样，在下玻璃管内不断堆积，若料位堆积到达上料位传感器位置“料满信号”被触发，则减速电机终止正转采样，否则继续采样，若减速电机的正转次数超过上限次数仍未达到料满，则系统反馈“料未取满”，同时结束运行；

3)当上料位传感器触发“料满信号”，接料电动球阀关闭、上通气阀关闭、上伸缩闸板同时闭合、采样机构的减速电机稍停后执行反转清样，使得铰刀螺纹间隙内的物料通过外套管前端的进料口排回空气输送斜槽内；

4)执行余料排出动作；

5)上通气阀打开、上伸缩闸板打开；

6)下伸缩闸板打开，使得下玻璃管内固定量的生料样品落进下方的料杯中，保持一段时间后闭合，振打器与下伸缩闸板同步开启和关闭；

7)若下料位传感器触发“料空信号”，则下伸缩闸板关闭，进入下一步骤8)，否则下伸缩闸板重复步骤6)的动作，若下伸缩闸板打开次数超过预设次数时，下料位传感器仍然未触发“料空信号”，则反馈“落料异常”提示，装置结束运行；

8)下通气阀关闭；

9)x荧光测量机构执行对料杯中样品的元素成分测量，与此同时，同步执行步骤2)、3)、4)；

10)执行样品清理动作；

11)下通气阀打开；跳转进入步骤5)，循环执行。

所述的方法，所述步骤2)，单次正转时间30s，正转上限为5次，间隔2s。

所述的方法，所述步骤2)，单个采样周期内多次采样，生料从斜槽内被采出沿着落料管道落入接料机构。

所述的方法，余料排出动作：余料电动球阀打开，气动电磁阀组中与余料气力输送器连接的电磁阀打开来自压缩空气罐的压缩空气源进入余料输送器中产生高速气流、气动电磁阀组中与上玻璃管底部气嘴连通的气动电磁阀打开，使得来自压缩空气源的压缩空气，对上玻璃管底部吹气，吹散物料，上述动作保持执行一段时间，使得上伸缩闸板以上的余料被余料气力输送器产生的高速气流带出并沿着落料管道和排灰管道24排到空气输送斜槽内。

所述的方法，样品清理动作：清样电动球阀打开，气动电磁阀组中与清样气力输送器连接的电磁阀打开，来自压缩空气罐的压缩空气源进入清样输送器中产生高速气流、气动电磁阀组中与料杯底部的料杯吹扫气嘴连通的电磁阀同时打开，使得来自压缩空气源的压缩空气，对料杯底部吹气，吹散样品物料，上述动作保持执行一定时间，使得料杯内的生料样品被清样气力输送器产生的高速气流带出并沿着排灰管道排回到空气输送斜槽内；当所述的清料机构执行“样品清理”动作的过程中下通气阀和下伸缩闸板均保持闭合状态。

一种自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，包括采样机构、接料机构、x荧光测量机构和清料机构；所述的采样机构用于从水泥生料磨机后端的空气输送斜槽中匀速微量采集生料样品；所述的接料机构用于进行样品料量判断、定量取样和给x荧光测量机构送样；所述的x荧光测量机构用于水泥生料元素成分分析；所述的清料机构用于将接料机构中的余料和料杯中的测量过的样品重新排回到空气输送斜槽中；其中采样机构间歇性连续采样并与x荧光测量机构同步运行，接料机构用于定量取样和给x荧光测量机构送样，保障用于x荧光测量机构样品料量始终稳定，清料机构将接料机构中多余物料和料杯中的测量过的样品重新排回到空气输送斜槽中保障了装置内干净无余料，实现对水泥生料的在线分析。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述采样机构包括减速电机及其驱动的螺旋铰刀，安装在生料磨机之后的上游段的空气输送斜槽的侧面，以少量多次的循环方式连续采样。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，减速电机可正反转工作，正转取样，反转排样，正转驱动螺旋铰刀匀速带出空气输送斜槽内的生料样品，每次正转时间固定，一个采样周期内正转次数设有上限，超过上限次数反馈料未取满并结束装置运行，减速电机的反转驱动螺旋铰刀取样器排出铰刀螺纹内的物料。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的减速电机的输出轴转速不大于25r/min；螺旋铰刀由螺杆和外套管组成，外套管后端与减速电机法兰固定并在靠近法兰位置开出料口，出料口垂直向下，使得生料能够沿着落料管道垂直落下。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，螺杆从侧面中下部水平深入到空气输送斜槽内部的长度不大于300mm,螺杆的螺纹深度不小于5mm；外套管与螺杆间隙不大于2mm，外套管前端开有进料槽长度不少于100mm宽度不小于15mm。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的接料机构包括接料电动球阀、落料管道、上玻璃管、上通气阀、下玻璃管、上伸缩闸板、上料位传感器、下伸缩闸板、下料位传感器、下通气阀、料杯和测量窗口；接料电动球阀为常闭状态，安装在螺旋铰刀取样器和落料管道之间，采样机构执行采样动作时打开；所述的落料管道中部与清料机构密封相连，落料管道底部与上玻璃管密封连接；所述的上伸缩闸板和下伸缩闸板包括伸缩气缸驱动的带圆孔的不锈钢片和密封外壳，其中上伸缩闸板处于常开状态，下伸缩闸板处于常闭状态，接料满时上伸缩闸板关闭，给x荧光测量机构给样时下伸缩闸板打开。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的上伸缩闸板和下伸缩闸板结构相同，其中上伸缩闸板处于常开状态，下伸缩闸板处于常闭状态；下伸缩闸板包括上密封盖板、下密封盖板、o型圈、不锈钢片、连接结构、伸缩气缸和伸缩闸板支架；其中上密封盖板和下密封盖板均带有o型圈的安装槽并且中心均开通孔，通孔外围预留沉槽，用于与下玻璃管底端的过渡管座连接；不锈钢片为表面镜面抛光的304不锈钢片并开有一个落料孔，不锈钢片通过连接结构与伸缩气缸固定，由伸缩气缸行程内的运动来驱动带有落料孔的不锈钢片的前后移动从而来控制接料过程的下料开关，伸缩气缸为迷你型不锈钢伸缩气缸，接压缩空气，固定在伸缩闸板支架上。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的上料位传感器和下料位传感器均为漫反射型或对射型光电传感器开关；上料位传感器安装在上玻璃管的底部，当上玻璃管内的料位高度达到上料位传感器位置时触发“料满信号”；下料位传感器安装在下玻璃管的底部，当下伸缩闸板打开使得下玻璃管中的样品落入下方的料杯内后，若下料位传感器检测到下玻璃管内无料则触发“料空信号”。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的上玻璃管和下玻璃管均为透明玻璃管，其中上玻璃管用于与上料位传感器和上伸缩闸板相互配合来监控料位，下玻璃管管径和高度固定用于容纳固定量的样品。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，上玻璃管底部带有气嘴，气嘴为往上倾斜的细管状结构并经过三通结构分别与上通气阀和气动电磁阀组连通，上通气阀为常开状态，使得执行采样过程中接料机构的内部与外界大气相通。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的料杯为内壁疏水性的管状结构，内径为下玻璃管的2至4倍，高度不小于25mm，上部带有1个料杯上气嘴，与下通气阀连接，为常开状态与大气相通，中部带有一个清样口与所述的清料机构管道连通，清样口的对侧面装有振打器，用于使得杯内物料紧密，料杯的下部有均匀分布多个料杯吹扫气嘴，并与气动电磁阀组中的多个电磁阀连接，电磁阀均为常闭状态，当执行样品清理动作时，这些电磁阀同时打开接通压缩空气，多个方向的气嘴往料杯的底部吹气，吹散已堆积起来的样品并吹扫内壁。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，上玻璃管为石英玻璃管，上玻璃管带有1个气嘴，气嘴与主管夹角45°，该气嘴连接上通气阀，常开状态与大气相通，当执行余料清扫时，上通气阀切换接通来自压缩空气源的压缩空气，往上玻璃管底部吹气，吹散物料，配合余料气力输送器产生的高速气流将上伸缩闸板以上的余料带出并沿着落料管道和排灰管道将余料排到空气输送斜槽内。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的清料机构包括余料电动球阀、余料气力输送器、气动电磁阀组、压缩空气源、清样电动球阀、清样气力输送器和排灰管道；所述的排灰管道接入空气输送斜槽的生料拉链机内，余料电动球阀余料气力输送器、清样电动球阀和清样气力输送器串联布置在排灰管道上，余料电动球阀和清样电动球阀为常闭状态，用于隔离空气输送斜槽中的气流的影响。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的清料机构中的余料电动球阀和余料气力输送器用于执行上玻璃管内的余料排出动作，所述的清料电动球阀和清样气力输送器用于料杯内的样品清理动作，所述的清料机构中的“余料排出”动作和“样品清理”动作两者互锁不能同时运行，其中“样品清理”动作为优先级。

所述的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，所述的x荧光测量机构采用上照式，透过测量窗口来测量料杯底部的样品；x荧光测量机构与测量窗口的距离不超过10mm；当x荧光测量机构开始执行测量时，所述的采样机构同步执行采样动作；x荧光测量机构执行测量的过程中下通气阀和下伸缩闸板均保持闭合状态。

本发明具有以下有益效果：

本发明是一种自动取样式水泥生料在线x荧光分析方法，实现对出磨水泥生料的在线自动取样、定量给样、元素成分测量和自动清样，解决对传统化验室的人工依赖以及结果滞后和取样代表性差的问题；

本发明利用减速电机驱动的微型螺旋铰刀从水泥生料的空气输送斜槽内进行微量多次的连续匀速取样，保障了落料速度可控，取样的时效性和代表性强。

本发明利用利用固定容积的玻璃管、两级料位传感器和两级闸板控制送样量，降低料量波动对x荧光强度的影响，提高x荧光检测精度；

本发明采用密封管道内接料和制样的方式，结构紧凑，安装和拆卸简单，并配合使用气力清扫的清料机构，使得接料机构内干净；

本发明采用高机械强度和高x射线透过率的窗口薄膜，保障x射线高透过率，并结合清料吹扫机构，保持窗口及周围清洁；

本发明采用其中x荧光测量机,采用上照式测量料杯的底部平整的物料表面，降低物料不平整所引起的误差；

附图说明

图1为本发明自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中的自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置的运行逻辑图；

图3为本发明实施例中的伸缩闸板结构的主视图；

图4为本发明实施例中的伸缩闸板结构的俯视图；

图5为本发明实施例中的上玻璃管结构示意图；

图6为本发明实施例中的料杯结构示意图；

图7为本发明实施例中的生料成分x荧光测量能谱图。

1：减速电机；2：螺旋铰刀取样器；3：接料电动球阀；4：落料管道；5：上玻璃管；6：上通气阀；7：下玻璃管；8：上伸缩闸板；9：上料位传感器；10：下伸缩闸板；11：下料位传感器；12：振打器；13：下通气阀；14：料杯；15：测量窗口；16：余料电动球阀；17：余料气力输送器；18：气动电磁阀组；19：压缩空气源；20：清样电动球阀；21：清样气力输送器；22：plc系统；23：x荧光测量机构；24：排灰管道；25：空气输送斜槽；26：上密封盖板；27：下密封盖板；28：o型圈；29：不锈钢片；30：连接结构；31：伸缩气缸；32：伸缩闸板支架；33：落料孔；34：料杯固定结构；35：料杯上气嘴；36：料杯清样口；37：料杯吹扫气嘴；38：窗口膜固定环。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“x荧光”可以根据具体情况理解为基于x射线荧光的分析方法和元素被激发出的特征x射线荧光，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；“上”、“中”、“下”和“前”、“后”均基于附图中的物体放置方式所做的位置描述；“上游”和“下游”的以水泥生料在斜槽内的输送方向为参照。

如图1所示，本发明公开一种自动取样式水泥生料在线x荧光分析装置，包括采样机构、接料机构、x荧光测量机构和清料机构。本发明实施例中的采样机构、接料机构和x荧光测量机构自上而下依次布置；所述的采样机构间歇性连续采样并与x荧光测量机构同步运行，保证了用于在线x荧光测量机构的样品时效性好、代表性强；接料机构用于定量取样和给x荧光测量机构送样，保障x荧光测量机构样品料量始终稳定进而降低基体效应影响，提高测量稳定性；清料机构将接料机构中多余物料和料杯中的测量过的样品重新排回到空气输送斜槽中保障了装置内干净无余料。

所述的采样机构包括减速电机1和连接减速电机1主轴的螺旋铰刀2，减速电机1为wb85-ld-59-250型微型摆线针型减速电机，减速比1:59，扭矩60n·m，输出轴转速23r/min；螺旋铰刀2包括外套管和螺杆，螺杆直径30mm，螺杆与减速电机1主轴固连，螺纹间距6.5mm，螺纹槽深5mm，外套管直径42mm长度400，外套管与螺杆间隙1mm，外套管前端开有长度120mm宽度18mm的进料口，进料口正对空气输送斜槽25的来料方向，外套管后端与减速电机1法兰固定并在靠近法兰位置开出料口，出料口垂直向下，通过卫生级不锈钢管道对接下方的接料机构。

所述的采样机构安装在生料磨机之后的上游段的空气输送斜槽25的侧面，以少量多次的循环方式连续采样，通过减速电机1的主轴正转驱动螺旋铰刀2的螺杆匀速正转，将空气输送斜槽内25内进入螺旋铰刀2外套管前端进料口内的生料带至外套管后端，外套管后端有垂直向下的出料口，生料通过出料口落入下方的接料机构；

空气输送斜槽25位于生料磨机后端，宽度500mm高为300mm，往下倾斜角度为7°左右，在空气输送斜槽25的侧面中心偏下70mm位置开直径50mm孔并焊接法兰，采样机构借助该法兰结构安装在斜槽侧面，螺旋铰刀2深入空气输送斜槽25内的长度为250mm；减速电机1正转驱动螺旋铰刀2匀速带出空气输送斜槽25内的生料样品，采样机构以少量多次的方式采样，单个采样周期内多次采样，正转上限为5次，间隔(延迟)2s，单次正转时间30s，超过上限次数则反馈料未取满并结束装置运行，当采样满后减速电机1反转驱动螺旋铰刀2反转使得铰刀螺纹间隙内的物料通过外套管前端的进料口排回空气输送斜槽25内，等待进入下一个采样周期。

所述的接料机构包括接料电动球阀3、落料管道4、上玻璃管5、上通气阀6、下玻璃管7、上伸缩闸板8、上料位传感器9、下伸缩闸板10、下料位传感器11、振打器12、下通气阀13、料杯14和测量窗口15；所述的接料电动球阀3为kld200-dn32型的卫生级不锈钢直通带反馈信号的电动球阀，处于常闭状态，安装在螺旋铰刀2的外套管出料口和落料管道4之间；所述的落料管道4为卫生级不锈钢管，经过4次卫生级卡盘大小头平滑变径，最前端的管外径为φ32mm，中部为φ25和φ19mm，底部为φ15mm，底部的卫生级不锈钢管通过内开槽带有o形圈的过渡底座结构与上玻璃管5密封连接，落料管道4中部的φ25mm管道通过快接三通结构依次与排灰管道24、余料气力输送器17和余料电动球阀16连通。

所述的接料机构用于定量取样和给x荧光测量机构送样，进入接料机构的生料依次沿着落料管道4、上玻璃管5、上伸缩闸板8落入下玻璃管7内，由于下玻璃管7底部所接的下伸缩闸板10为常闭，生料则在下玻璃管7内不断堆积，当堆积的高度超过了上伸缩闸板8并达到上料位传感器9的位置时上伸缩闸板8关闭，使得固定体积的生料封装在下玻璃管7内，上伸缩闸板8以上的多余生料则由清料机构的余料气力输送器17将其沿着排灰管道24排回到空气输送斜槽25内，下玻璃管7内固定量的样品则在下伸缩闸板10打开后落入料杯14内；

所述的x荧光测量机构23用于对进入料杯14内的水泥生料进行元素成分测量，测量完成后，料杯14内的生料样品被清料机构的清样气力输送器21沿着排灰管道24排回到空气输送斜槽25内；

所述的清料机构包括余料电动球阀16、余料气力输送器17、气动电磁阀组18、压缩空气源19、清样电动球阀20、清样气力输送器21和排灰管道24；所述的排灰管道24接入空气输送斜槽25的顶部且处于远离采样机构的下游位置或者接入就近的生料拉链机内；余料电动球阀16余料气力输送器17、清样电动球阀20和清样气力输送器21串联布置在排灰管道24上，排灰管道24为管径60mm的pvc钢丝软管接入到空气输送斜槽25顶部且在采样机构的下游，压缩空气源19是从水泥生产现场的压缩空气罐引出并加滤水和减压装置。

所述的清料机构中的余料电动球阀16和余料气力输送器17用于执行上玻璃管5内的余料排出动作，所述的清料电动球阀20和清样气力输送器21用于料杯14内的样品清理动作，所述的清料机构中的“余料排出”动作和“样品清理”动作两者互锁不能同时运行，其中“样品清理”动作为优先级。

本发明实施例中所述的余料气力输送器17和清样气力输送器21为xfxfj-100v型气力输送器，使用0.4mpa压缩空气，所述的余料电动球阀16和清样电动球阀20为kld200-dn25卫生级不锈钢直通带反馈信号的电动球阀，均为常闭状态，两者互锁不可同时打开，由于电动球阀的从闭合到完全打开需要一定的时间，以余料清扫过程为例，当程序执行余料清理时，余料电动球阀16先执行打开，5s后余料气力输送器打开，当余料清理时间执行完之后，余料电动球阀16先执行关闭，3s后余料气力输送器17关闭。

在本发明实施例中所述的x荧光测量机构23与测量窗口15的距离5mm，由于在本发明实施例中正常生产工况下采样机构从开始采样到“接料满”时间大约80s，固设定x荧光测量机构23的测量周期为120s，测量对象为al、si、s、k、ca和fe元素，生料的x荧光测量能谱如图7所示。

本发明实施例中所述的落料管道4、上玻璃管5、上伸缩闸板8、下玻璃管7、下伸缩闸板10、料杯14和测量窗口15从上往下依次密封连接，其中上玻璃管5和下玻璃管7的管径相同且两端均分别与内部带有橡胶圈外部带有o型圈沉槽的过渡管座连接。

本发明实施例中所述的上伸缩闸板8和下伸缩闸板10结构相同，均包括伸缩气缸驱动的带圆孔的不锈钢片和密封外壳，其中上伸缩闸板8处于常开状态，下伸缩闸板10处于常闭状态。

如图3和图4所示，为本发明实施例中常闭状态下的下伸缩闸板10的结构主视图和侧视图，下伸缩闸板10包括上密封盖板26、下密封盖板27、o型圈28、不锈钢片29、连接结构30、伸缩气缸31和伸缩闸板支架32；其中上密封盖板26和下密封盖板27均带有o型圈的安装槽并且中心均开φ12mm通孔，通孔外围预留φ30mm深3mm的沉槽，用于与下玻璃管7底端的过渡管座连接；不锈钢片29为表面镜面抛光的304不锈钢片厚1.5mm并开有一个孔径12mm的落料孔33，不锈钢片29通过连接结构30与伸缩气缸31固定，由伸缩气缸31行程内的运动来驱动带有落料孔的不锈钢片29的前后移动从而来控制接料过程的下料开关，伸缩气缸31为迷你型不锈钢伸缩气缸，接0.4mpa压缩空气，固定在伸缩闸板支架32上；o型圈28为4mm耐磨氟橡胶圈在上、下密封盖板中均有安装，使得不锈钢片29密封在上、下盖板之间，使得上、下伸缩闸板执行开关动作以及在上玻璃管5气嘴吹扫过程中无生料样品从伸缩闸板中跑出。

所述的上玻璃管5和下玻璃管7均为内径不小于10mm的透明玻璃管；如图5所示，为本发明实施例中所述的上玻璃管5的结构图，为石英玻璃管，内径12mm，外径18mm，长60mm，距上玻璃管5底部20mm处带有内径3mm外径6mm长25mm的1个气嘴，气嘴与主管夹角45°，该气嘴连接上通气阀6，常开状态与大气相通，当执行余料清扫时，上通气阀6切换接通来自压缩空气源19的0.2mpa的压缩空气，往上玻璃管5底部吹气，吹散物料，配合余料气力输送器17产生的高速气流将上伸缩闸板8以上的余料带出并沿着落料管道4和排灰管道24将余料排到空气输送斜槽25内。

本发明实施例中所述的上料位传感器9和下料位传感器11为结构相同的对射型光电开关，以上料位传感器8为例，包含2个对射型光电开关，1个发射端1个接收端，安装在上玻璃管5底部的两侧，当上玻璃管5内的料位达到传感器9的位置时遮住对射的光线触发“料满信号”，下料位传感器11安装在下玻璃管7底部的两侧，当下伸缩闸板10打开后，若检测到下玻璃管内无料则触发“料空信号”。

如图6中所示，为本发明实施例中的料杯14结构示意图，料杯14整体为环状石英玻璃管状结构，所述的料杯14为内壁疏水性的管状结构，内径为下玻璃管7的2至4倍，高度为40mm内径30mm，顶部通过o型圈28与料杯固定结构34相连，料杯固定结构34与下伸缩闸板10固定，料杯14上部带有1个料杯上气嘴35，料杯上气嘴35与下通气阀13连接，为常开状态与大气相通，当执行清样时下通气阀13闭合；料杯14中部带有一个清样口36，口径15mm与清料机构连通，中部对侧面紧贴固定一个电动振打器12；料杯14下部有均匀分布的4个料杯吹扫气嘴37，分别连接气动电磁阀组18中的4个气动一进一出电磁阀，均为常闭状态，当执行清样动作时，这4个电磁阀同时打开接入气压为0.1mpa的压缩空气往料杯14的底部吹气，吹散料杯内的样品并吹扫料杯14的内壁；料杯14的底部与测量窗口15相接，该测量窗口15由聚丙烯材料的表面涂油硅脂的窗口膜固定环38和高分子聚合物材料的窗口膜39组成。

在本发明实施例中的装置由plc系统22控制，逻辑图如图2所示，具体步骤如下：

1)开始；

2)接料电动球阀3打开，随后采样机构进入采样周期，减速电机1正转采样，单个采样周期内多次采样，单次正转时间30s，正转上限为5次，间隔(延迟)2s，生料从斜槽内被采出沿着落料管道4落入接料机构，在下玻璃管7内不断堆积，若料位堆积到达上料位传感器9位置“料满信号”被触发，则减速电机1终止正转采样，否则继续采样，若减速电机1的正转次数超过上限次数仍未达到料满，则系统反馈“料未取满”，同时结束运行；

3)当上料位传感器9触发“料满信号”，接料电动球阀3关闭、上通气阀(6)关闭、上伸缩闸板8同时闭合、采样机构的减速电机1稍停2s后执行反转清样，使得铰刀螺纹间隙内的物料通过外套管前端的进料口排回空气输送斜槽25内；

4)执行余料排出动作：余料电动球阀16打开，气动电磁阀组18中与余料气力输送器17连接的电磁阀打开来自压缩空气罐的压缩空气源19进入余料输送器17中产生高速气流、气动电磁阀组18中与上玻璃管5底部气嘴连通的气动电磁阀打开，使得来自压缩空气源19的压缩空气，对上玻璃管5底部吹气，吹散物料，上述动作保持执行20s后恢复状态，使得上伸缩闸板8以上的余料被余料气力输送器17产生的高速气流带出并沿着落料管道4和排灰管道24排到空气输送斜槽25内；

5)上通气阀6打开、上伸缩闸板8打开；

6)下伸缩闸板10打开，使得下玻璃管7内固定量的生料样品落进下方的料杯14中，保持5s后闭合并记录打开1次，振打器12与下伸缩闸板10同步开启和关闭；

7)若下料位传感器11触发“料空信号”，则下伸缩闸板10关闭，进入下一步骤8)，否则下伸缩闸板10重复步骤6的动作，若下伸缩闸板10打开次数超过预设3次时，下料位传感器11仍然未触发“料空信号”，则反馈“落料异常”提示，装置结束运行；

8)下通气阀13关闭；

9)x荧光测量机构执行对料杯14中样品的元素成分测量，同时程序执行步骤(2)、3)、4)；

10)执行样品清理动作：测量完成后，清样电动球阀20打开，气动电磁阀组18中与清样气力输送器21连接的电磁阀打开，来自压缩空气罐的压缩空气源19进入清样输送器21中产生高速气流、气动电磁阀组18中与料杯14底部的料杯吹扫气嘴37连通的电磁阀同时打开，使得来自压缩空气源19的压缩空气，对料杯14底部吹气，吹散样品物料，上述动作保持执行20s后恢复初始状态，使得料杯14内的生料样品被清样气力输送器21产生的高速气流带出并沿着排灰管道24排回到空气输送斜槽25内；

11)下通气阀13打开；跳转进入步骤5)，循环执行。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。