用于煤质分析的除尘光收发装置及煤质分析的方法与流程

本发明涉及煤质分析，具体涉及用于煤质分析的除尘光收发装置及煤质分析的方法。

背景技术：

1、煤作为燃料，广泛的应用于各行各业。煤质指标有水分、灰分、挥发分、全硫、全水分、发热量等，不同的煤质，价格与应用不同，因此需要进行煤质分析。

2、现有技术的煤质分析采用的是现场采样、在实验室人工制样化验，检测时间长，效率低、无法适应粉尘多的现场煤粉的煤质检测。

3、现有技术还采用近红外光谱仪对煤样进行煤质检测，具体地：先抽取煤粉制样，在实验室采用近红外光谱仪生成煤样的光谱，然后采用计算机对光谱进行煤质分析，首先，上述近红外光谱仪也需要对煤粉进行预先制样，对煤样进行煤质分析，并不能够对煤粉进行在线分析；另外，煤粉现场通常粉尘多，粉尘落在光源的窗片上，会造成煤粉光谱的误差；再者，近红外光谱仪的光源是垂直照射样品，很多样品的反射光又返回光源，进入光纤的反射光少。

4、申请号为“201610574583.8”，发明名称为“煤粉在线分析方法及装置”公开了对煤粉进行在线分析，但是该专利申请的光源与检测探头分体设置，光源容易受到粉尘的影响，从而影响照射到煤样上的光的稳定性；另外，采用两个光源从不同角度对煤样照射，使得检测探头检测的煤样的光斑不完全重叠甚至部分光斑不重叠，重叠部分和不重叠部分的光强度不一样，从而影响煤质分析的准确性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种用于煤质分析的除尘光收发装置，包括外壳、光源机构、反射光采集器、支撑架、窗片和除尘机构，所述支撑架固定在外壳内，所述支撑架用于支撑所述光源机构和反射光采集器，所述光源机构和反射光采集器均相对于所述窗片倾斜设置，所述窗片内嵌在外壳底面，所述除尘机构设置在外壳底面的外侧，所述光源机构发出的光经过窗片后照射在煤样上，煤样的反射光经过窗片后通过反射光采集器汇聚后向外输出，所述除尘机构用于对窗片进行除尘，所述光源机构相对窗片倾斜的倾斜角度设置为防止煤样的反射光经过窗片后返回光源机构，所述反射光采集器相对窗片的倾斜角度设置为使得经过窗片透射的煤样的反射光在反射光采集器内光斑重合。

2、根据本发明的一个方面，所述除尘机构包括刮板，所述刮板朝向窗片的一端设置有毛刷，通过毛刷对窗片除尘。

3、根据本发明的一个方面，所述刮板与所述外壳的底面可转动连接。

4、根据本发明的一个方面，所述除尘机构还包括电机，所述电机的转子与所述刮板连接，通过电转动带动刮板转动。

5、根据本发明的一个方面，所述电机为步进电机。

6、根据本发明的一个方面，所述除尘机构还包括电机支撑座，用于支撑电机。

7、根据本发明的一个方面，所述除尘机构还包括限位装置，所述限位装置用于限制刮板的转动角度。

8、根据本发明的一个方面，所述限位装置包括挡片、至少一个光电传感器和至少一个限位开关，所述挡片与所述电机的转子间隙配合，所述光电传感器设置有凹槽，驱动电机带动刮板和挡片同时转动，挡片进入所述凹槽，所述光电传感器触发所述限位开关，电机停转。

9、根据本发明的一个方面，所述限位装置包括第一光电传感器、第一限位开关，第二光电传感器、第二限位开关，所述第二光电传感器和第二限位开关用于限定刮板的起始位置，所述挡片位于所述第二光电传感器的凹槽内时，所述第二限位开关将刮板限制于起始位置，所述起始位置为所述刮板远离窗片的位置；所述第一光电传感器和第一限位开关用于限定刮板通过毛刷在窗片上转动除尘过程中刮板的转动角度，所述挡片位于所述第一光电传感器的凹槽内时，触发第一限位开关，挡片停止转动。

10、根据本发明的一个方面，所述电机与所述第一限位开关和第二限位开关无线或有线连接，用于控制第一限位开关和第二限位开关在限位状态和打开状态之间转换，所述第二限位开关处于打开状态时，所述挡片朝向所述第一光电传感器的凹槽移动，所述挡片位于所述第一光电传感器的凹槽内时，触发第一限位开关，第一限位开关处于限位状态，设定时间后，第一限位开关处于打开状态，所述挡片朝向所述第二光电传感器的凹槽移动，所述挡片位于所述第二光电传感器的凹槽内时，触发第二限位开关，第二限位开关处于限位状态。

11、根据本发明的一个方面，所述支撑架的高度设置为使得光源机构在煤样的照射光斑与反射光采集器在煤样的采集光斑重合。

12、根据本发明的一个方面，还包括参比板，所述参比板设置在所述支撑架与底板之间且与窗片同轴设置。

13、根据本发明的一个方面，所述支撑架的高度设置为使得光源机构在参比板的照射光斑与反射光采集器在参比板的采集光斑重叠且使得光源机构在煤样的照射光斑与反射光采集器在煤样的采集光斑重合。

14、根据本发明的一个方面，所述光源机构包括光源支撑座、光源、反光杯和准直透镜，所述光源支撑座用于支撑光源、所述反光杯用于汇聚光源发出的光到准直透镜，所述准直透镜将汇聚光束转换为平行光束。

15、根据本发明的一个方面，所述光源机构还包括焦距调整机构，所述焦距调整机构用于调整光源与第一准直透镜的距离，使得光源发出的光经过准直透镜变为平行光束。

16、根据本发明的一个方面，所述焦距调整机构包括灯座和螺杆，所述光源支撑座成环形结构，所述灯座设置在所述光源支撑座内，所述灯座与所述螺杆螺纹连接，所述螺杆与光源支撑座可转动连接，所通过螺杆顺时针或逆时针旋转使得灯座靠近或远离准直透镜。

17、根据本发明的一个方面，所述螺杆的一端伸出光源支撑座且设置有旋钮。

18、根据本发明的一个方面，所述反射光采集器包括第一汇聚透镜、光筒和第二汇聚透镜，所述第一汇聚透镜用于将透过窗片的样品的反射光汇聚到光筒内，所述第二汇聚透镜用于将光筒内的光汇聚到向外传输的光传输设备。

19、根据本发明的一个方面，还包括采集器支撑座，所述采集器支撑座包括底座和转动座，所述底座一端固定在支撑架上，所述底座的另一端与所述转动座的一端可转动连接，所述转动座的另一端与反射光采集器固定连接。

20、根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述用于煤质分析的除尘光收发装置进行煤质分析的方法，包括：

21、当除尘光收发装置下没有煤样时，通过除尘机构对窗片进行一次或多次除尘；

22、当除尘光收发装置下有煤样时，将除尘机构远离窗片；

23、光源机构发出的光经过窗片透射后照在煤样上；

24、煤样的反射光通过窗片透射后进入反射光采集器；

25、通过所述反射光采集器采集的样片的反射光生成煤质的光谱，通过光谱进行煤质分析；

26、煤质分析结束后，通过除尘机构对窗片进行一次或多次除尘。

27、根据本发明的另一个方面，所述光源机构发出的光经过窗片透射后照在煤样上的步骤之前还包括对除尘光收发装置进行校准的步骤，所述对除尘光收发装置进行校准的步骤包括：

28、通过光源机构将光照射在标准物质上；

29、调整光源机构的倾斜角度，获得不同倾斜角度下的标准物质的光谱；

30、将上述光谱与标准物质的标准光谱对比，将吸光度特征峰峰形最相似的光谱对应的倾斜角度作为光源机构的最优倾斜角度；

31、调整反射光采集器的倾斜角度，获得反射光采集器在不同倾斜角度下的标准物质的光谱的信噪比；

32、将最高信噪比对应的倾斜角度作为反射光采集器的最优倾斜角度。

33、根据本发明的另一个方面，所述通过光源机构将光照射在标准物质上的步骤之前还包括：

34、调整光源与准直透镜的距离，使得光源发出的光经过准直透镜变为平行光束。

35、本发明所述用于煤质分析的除尘光收发装置独立于生成光谱的单色仪或干涉仪，在不同应用场合，除尘光收发装置可以连接单色仪或干涉仪。另外，本发明所述除尘光收发装置可以设置与传送带的煤样上方，实现煤样的在线连续采集，单色仪或干涉仪可以通过光纤与除尘光收发装置连接，远离煤样，防止粉尘对干涉的影响。

36、本发明采用单个光源内置在除尘光收发装置内，防止粉尘污染光源的同时保证光源的稳定性。

37、本发明采用除尘机构对窗片进行除尘，防止了窗片上粉尘对光路的影响，保证了光路的稳定性，提高煤样光谱及煤质分析的准确性。

38、本发明所述光源机构相对于窗片倾斜，防止煤样的反射光经过窗片后返回光源机构，使得反射光采集器能够回收几乎所有的煤样的反射光；本发明所述反射光采集器也相对于窗片倾斜，使得煤样的反射光经过窗片后在反射光采集器内光斑重合，防止了光斑部分重叠和不重叠对煤样光谱的光强度影响，提高了煤样分析的准确性。