本发明涉及煤炭检测技术领域，特别涉及一种插入式煤质快速测量装置。
背景技术：
煤炭灰分与发热量的快速检测，在煤炭的生产、使用、交易等各个环节都有很多需求，目前煤质快速检测仪器的种类比较多。煤质快速检测仪器根据使用方式来区分，主要有如下几种形式：(1)安装在输煤主皮带上的在线检测仪器；(2)安装在采样小皮带上的快速检测仪器；(3)离线扫描式的快速检测仪器；(4)插入式煤质快速检测仪。
插入式煤质快速检测仪与在皮带上安装的煤质在线检测仪相比较，其在有些场合应用更方便，例如测量煤堆或火车、汽车所载煤的灰分和发热量。现有的插入式煤质快速测量装置主要有2类：一是手持式的，另一类是有动力驱动的大型插入式测量装置。这二者都是使用放射源输出伽马射线，依靠探测伽马射线与煤作用后的剩余射线的强度来计算出煤质数据，即灰分与发热量。
手持式仪器使用单个低能伽马射线放射源，因为低能伽马射线对煤炭灰分敏感，而且低能伽马射线容易屏蔽，这样整个仪器的重量不至于太重而影响便携性，通常使用am-241放射源。有动力驱动的大型插入式煤质测量装置通常与汽车或火车采样器结合，可以插入到汽车或火车所载煤的内部来测量煤炭灰分。这种测量形式可以采用单个低能伽马射线放射源，利用伽马射线反射方式测量煤；也可以采用一个低能伽马射线放射源和一个中能伽马射线放射源，即利用双能量伽马射线透射方式测量煤。
这两种插入式煤质检测设备都使用放射源，其安全性存在问题，尤其是手持式，放射源容易丢失，安全难以保障，相关放射源审批部门注意到这一问题，在审批时很严格。另外还有不使用放射源，直接利用煤中天然放射性来测量煤炭灰分的插入式仪器，这样的插入式灰分仪中只采用伽马射线接受器，而没有射线发射部分，比较安全，但受使用煤种影响较大，这类仪器的测量结果往往达不到用户要求。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种插入式煤质快速测量装置，该装置采用x射线替代放射源，能够安全有效地进行复杂煤质条件下煤炭的灰分检测，且检测效果准确度高。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种插入式煤质快速测量装置，包括：壳体，所述壳体的一端具有窗口，所述壳体的一端插入待测煤炭中；x射线发射器，所述x射线发射器位于所述壳体内，用于在开启时通过所述窗口向所述待测煤炭发射x射线；x射线探测器，所述x射线探测器位于所述壳体内，以通过所述窗口接收经过所述待测煤炭反射后的x射线；信号处理器，所述信号处理器设置在所述壳体内，并与所述x射线探测器相连，以根据所述反射后的x射线得到所述反射后的x射线的能谱和强度，并根据所述能谱和强度得到所述待测煤炭的灰分及发热量。
另外，根据本发明上述实施例的插入式煤质快速测量装置还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，还包括：控制装置，所述控制装置与所述x射线发射器相连，以控制所述x射线发射器的开启和关闭，以及控制所述x射线发射器发出的x射线的能量和强度。
在一些示例中，还包括：环境光检测传感器，所述环境光检测传感器设置在所述壳体上，并与所述控制装置相连，当所述环境光检测传感器检测到的光信号强度低于预设强度时，向所述控制装置发送启动指令，所述控制装置根据所述启动指令控制所述x射线发射器开启。
在一些示例中，还包括：第一和第二把手，所述第一和第二把手对称设置在所述壳体另一端的两侧。
在一些示例中，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述x射线发射器、x射线探测器、信号处理器及控制装置相连，以对所述x射线发射器、x射线探测器、信号处理器及控制装置进行供电。
在一些示例中，还包括：驱动装置，所述驱动装置与所述壳体相连，以驱动所述壳体插入所述待测煤炭中。
在一些示例中，其特征在于，所述壳体被构造为密闭管状结构，所述窗口设置在临近所述密闭管状结构的一端，所述窗口的材料为铍或铝。
在一些示例中，还包括：显控装置，所述显控装置与所述信号处理器相连，以显示所述待测煤炭的灰分及发热量，并进行相关参数的设置。
在一些示例中，所述信号处理器包括：无线通讯装置，所述无线通讯装置与所述显控装置进行通讯，以向所述显控装置传输所述待测煤炭的灰分及发热量。
在一些示例中，所述显控装置包括：智能手机、平板电脑和/或个人电脑。
根据本发明实施例的插入式煤质快速测量装置，具有如下优点：1、不使用放射源，更加安全，不需要担心放射源丢失，也没有放射性回收处理的费用支出，即成本低；2、x射线发射器发射连续能量的x射线，可以利用多个不同能量区间的x射线强度，进行灰分计算，与现有的煤质检测仪器比较，能得到更加准确的测量结果，且能适应更复杂的煤质条件下煤炭的灰分检测，即便于操作且适用性强。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的插入式煤质快速测量装置的结构框图；
图2是根据本发明一个实施例的插入式煤质快速测量装置的结构示意图；
图3是根据本发明另一个实施例的插入式煤质快速测量装置的结构示意图；
图4是根据本发明又一个实施例的插入式煤质快速测量装置的结构示意图；以及
图5是根据本发明再一个实施例的插入式煤质快速测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的插入式煤质快速测量装置。
图1是根据本发明一个实施例的插入式煤质快速测量装置的结构框图。如图1所示，该插入式煤质快速测量装置100包括：壳体9、x射线发射器5、x射线探测器4及信号处理器6。
其中，结合图2所示，壳体9的一端具有窗口3，壳体9的一端插入待测煤炭中。在本发明的一个实施例中，结合图2-5所示，壳体9例如被构造为密闭管状结构，窗口3设置在临近密闭管状结构的一端。更为具体地，窗口3的材料例如为铍或铝。
x射线发射器5(如x射线管)位于壳体9内，用于在开启时通过窗口3向待测煤炭发射x射线2。
x射线探测器4位于壳体9内，以通过窗口3接收经过待测煤炭反射后的x射线1。
信号处理器6设置在壳体9内，并与x射线探测器4相连，以根据反射后的x射线1得到反射后的x射线1的能谱和强度，并根据该能谱和强度得到待测煤炭的灰分及发热量。
结合图2，也就是说，插入式煤质快速测量装置100包括一个密闭的一端附近带窗口3的管状壳体9，壳体9中设置有x射线发射器5、x射线探测器4和信号处理器6。管状壳体9具有窗口3的一端可以插入到煤中，x射线发射器5发射的x射线2通过管状壳体9的窗口3照射到被测煤上，被反射回来的x射线1经过窗口3被x射线探测器4测量，信号处理器6处理被x射线探测器4测量到的x射线1，并获取x射线1的能谱和强度，进而计算被测煤的灰分与发热量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，该插入式煤质快速测量装置100还包括：控制装置(图中未示出)。控制装置与x射线发射器5相连，以控制x射线发射器5的开启和关闭，以及控制x射线发射器5发出的x射线2的能量和强度。
在具体示例中，结合图2所示，壳体9内部例如还设置有一个支撑机构7，壳体9内部的x射线发射器5、x射线探测器4、信号处理器6及控制装置等都可以固接在支撑机构7上，以保证各部件的稳定性。
进一步地，在本发明的一个实施例中，结合图3所示，该插入式煤质快速测量装置100还包括：环境光检测传感器14。环境光检测传感器14设置在壳体9上，并与控制装置相连，当环境光检测传感器14检测到的光信号强度低于预设强度时，向控制装置发送启动指令，控制装置根据启动指令控制x射线发射器5开启，以通过窗口3向待测煤炭发射x射线2。具体地说，环境光检测传感器14实时检测外部的光信号，当检测到的光信号的强度低于预设强度时，判定此时环境光检测传感器14被待测煤炭挡住，即壳体9已经插入到被测煤炭里了，则向控制装置发送启动指令，控制装置控制x射线发射器5开启，以通过窗口3向待测煤炭发射x射线2。换言之，即只有在壳体9插入到被测煤炭中时，才开启x射线发射器5，从而提高了安全性，降低了成本。
进一步地，在本发明的一个实施例中，结合图3所示，该插入式煤质快速测量装置100还包括：第一和第二把手10。第一和第二把手10对称设置在壳体9另一端的两侧。具体地说，在实际检测过程中，操作人员可通过手握第一和第二把手10将壳体9具有窗口3的一端插入到待测煤炭里，极大地方便了用户的操作。
进一步地，在本发明的一个实施例中，结合图3和图5所示，该插入式煤质快速测量装置100还包括：电源模块。电源模块分别与x射线发射器5、x射线探测器4、信号处理器6及控制装置相连，以对x射线发射器5、x射线探测器4、信号处理器6及控制装置进行供电。具体地，在图3所示的示例中，电源模块例如为电池8，通过电池8对x射线发射器5、x射线探测器4、信号处理器6及控制装置供电；在图5所示的示例中，电源模块例如包括电源转换模块15和供电装置17，通过供电装置17和电源转换模块15对x射线发射器5、x射线探测器4、信号处理器6及控制装置供电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，结合图3所示，该插入式煤质快速测量装置100还包括：驱动装置(图中未示出)。驱动装置与壳体9相连，以驱动壳体9插入待测煤炭中。具体地说，在实际应用过程中，该插入式煤质快速测量装置100例如可与汽车采样器或火车采样器结合，通过液压或电机驱动装置将壳体9插入煤中，从而便于测量煤层更深处的灰分与发热量。
进一步地，结合图3至图5所示，在本发明的一个实施例中，该插入式煤质快速测量装置100还包括：显控装置。显控装置与信号处理器6相连，以显示待测煤炭的灰分及发热量，并进行相关参数的设置。基于此，结合图4所示，信号处理器6例如包括无线通讯装置12(例如为蓝牙)。无线通讯装置12与显控装置进行通讯，以向显控装置传输待测煤炭的灰分及发热量。其中，显控装置例如包括：智能手机、平板电脑和/或个人电脑等。具体地，在图3所示的示例中，显控装置例如为一个触控屏11；在图4所示的示例中，显控装置例如为智能手机13；在图5所示的示例中，显控装置例如为个人电脑16。
综上，根据本发明实施例的插入式煤质快速测量装置，具有如下优点：1、不使用放射源，更加安全，不需要担心放射源丢失，也没有放射性回收处理的费用支出，即成本低；2、x射线发射器发射连续能量的x射线，可以利用多个不同能量区间的x射线强度，进行灰分计算，与现有的煤质检测仪器比较，能得到更加准确的测量结果，且能适应更复杂的煤质条件下煤炭的灰分检测，即便于操作且适用性强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。