专利名称：一种x射线灰分测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种灰分测量与控制技术，特别是涉及一种利用X射线实现灰分的分析测量装置及方法。
背景技术：
煤炭一般包括两部分物质，一种是由碳、氢、硫等组成的可燃物质，另一种是由钙、 铝、硅、铁等氧化物组成的不可燃物质。煤灰分是煤在一定温度下充分、完全灼烧后，不可燃物质一也就是氧化物残渣所占的重量分数(即重量百分比)。煤灰分与煤的发热量密切相关，为提高煤的利用效率，必须严格控制煤产品的灰分。目前，煤灰分测量方法有X射线荧光分析法、反散射法、高能Y射线湮没辐射法、 中子活化法以及双能Y射线吸收法等等，其中以双能Y射线吸收法用的最多、最广。其实现方式是，采用两个同位素放射源Am241和Cs137分别发出的低能和中能γ射线照射皮带上的煤炭，然后在皮带的另一侧，接收投射煤炭后的射线。由于煤炭中的不同物质对该两种能量的射线的吸收效率不同，特别是煤炭中的重元素对Am241发出的低能γ射线的吸收效率要远大于煤炭中的其他轻元素，因此可以根据比较两种射线投射煤炭前、后的强度变化，就可以分析得到煤炭的灰分值了。也有利用射线与被测物质相互作用产生的效应不同测量煤的灰分，如专利(申请号2008100132M. 0)是利用透射光子数和湮没辐射光子数，计算煤的灰分。国外也有利用射线与被测物质相互作用产生的电子对效应和康普顿散射效应测量煤灰分。但是，双能Y射线吸收法存在如下缺点1、γ射线源的安全性差，一旦丢失或泄露射线源，会对环境或人身造成较大危害。2、由于安全性差，Y射线源必须接受严格管理，在应用中需要每年为此支付较大
管理费用。3、上述测量煤灰分的方法均存在煤层厚度变化(流量变化)、堆积形状变化、煤层重量差别，影响煤灰分测量准确度。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，提供一种X射线灰分测量装置及方法，用于利用X射线实现灰分测量，降低射线源的危险性，降低管理成本。本发明解决的另一技术问题在于，基于厚度或重量进行灰分测量修正，以提高灰分测量的准确度。为实现上述目的，本发明公开了一种X射线煤灰分测量装置，包括测量容器，其中设置有被测物或输送机，用于输送被测物；静止平台或转动平台， 该测量容器设置在该静止平台或该转动平台上；X射线源，发射X射线照射该被测物；m(m=1、2、3......m)个X射线探测器，用于接收穿透该被测物的X射线并将其转化为探测信
号；用于测量该被测物质的厚度值的测厚装置，或者，用于测量该被测物的重量值的测重装置；数据处理单元，用于根据该电信号以及该厚度值，或者，根据该电信号以及该重量值计算煤灰分值，该数据处理单元根据以下数学模型计算该煤灰分值
权利要求
1. 一种X射线煤灰分测量装置，其特征在于，包括 测量容器，其中设置有被测物，或输送机，用于输送该被测物； 静止平台或转动平台，该测量容器设置在该静止平台或该转动平台上； X射线源，发射X射线照射该被测物；m(m= 1、2、3……m)个X射线探测器，用于接收穿透该被测物的X射线并将其转化为探测信号；用于测量该被测物质的厚度值的测厚装置，或者，用于测量该被测物的重量值的测重装置；数据处理单元，用于根据该电信号以及该厚度值，或者，根据该电信号以及该重量值计算煤灰分值，该数据处理装置根据以下数学模型计算该煤灰分值
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该测厚装置包括丝杆、位移传感器以及压头，该丝杆的一端连接至该压头，该丝杆的另一端连接至一动力提供装置，该压头通过该丝杆的带动在该测量容器上方上下移动，该位移传感器的滑片连接至该压头。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该测厚装置包括丝杆、连杆、位移传感器以及压头，该丝杆的一端连接至该压头，该丝杆的另一端连接至一动力提供装置，该压头通过该丝杆的带动在该测量容器上方上下移动，该连杆连接至该丝杆，该丝杆带动该连杆移动， 该丝杆的移动行程与该连杆的移动行程相同，该连杆连接至该位移传感器的滑片，该连杆的两端连接至设置在该X射线灰分测量装置侧壁上的导轨。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该测厚装置包括丝杆、连杆、位移传感器、压头以及压头拖块，该压头与该压头拖块连接，该压头拖块内部设置有丝杆，该丝杆的一端连接至一动力提供装置，该压头以及该压头拖块通过该丝杆的带动在该测量容器上方上下移动，该位移传感器的滑片通过该连杆连接至该压头拖块，该压头的移动行程与该连杆的移动行程相同。
5.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，该测厚装置还包括一压力传感器，该压力传感器设置在该转动平台或该静止平台上并接触该测量容器的底部，或者，该测量容器的底部具有一通孔，该压力传感器设置在该通孔中并接触该被测物，或者，该压力传感器设置在该压头下方，或者，该压力传感器设置在该压头与该丝杆之间。
6.如权利要求1或2或3或4所述的装置，其特征在于，该X射线源设置于该静止平台
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该X射线灰分测量装置还包括一用于将该测量容器在一第一测量位置以及一第二测量位置之间移动的电动推杆，该第一测量位置位于该静止平台或该转动平台上，该第二测量位置位于该静止平台或该转动平台的一侧，该测厚装置位于该第二测量位置的上方。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该X射线探测器包括半导体探测器、闪烁计数器、G-m管或电离室。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该X射线源的发射口处设置有射线准直器， 该X射线探测器的接收该X射线一侧设置有屏蔽板。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括整形料仓，该整形料仓位于该输送机上。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该测厚装置包括机械式测厚装置、微波式测厚装置或超声波式测厚装置。
12.—种X射线煤灰分测量方法，其特征在于，包括 步骤A，发射X射线照射被测物；步骤B，利用m(m= 1、2、3......m)个X射线探测器接收穿透该被测物后的X射线，并生成探测信号；步骤C，利用测厚装置测量被测物的厚度值，或者，利用测重装置测量被测物的重量值；步骤D，数据处理单元根据该探测信号以及该厚度值依照以下数学模型计算煤灰分值， 或者，数据处理单元根据该探测信号以及该重量值依照以下数学模型计算煤灰分值；
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤A之前还包括 零点检测步骤，测量容器中未设置被测物时，发射X射线，该m个X射线探测器分别接收未穿透被测物的该X射线，该m个X射线探测器分别生成探测信号Ntlmi ；Klmi标定步骤，利用标准模拟负荷片作为该被测物，该标准模拟负荷片具有已知的厚度值、重量值和煤灰分值，设K2值为1，发射X射线照射该标准模拟负荷片，该m个X射线探测器分别接收穿透该标准模拟负荷片的X射线，并分别生成标定探测信号Nimife,利用该数学或该转动平台下方，该X射线灰分测量装置还包括一用于将该X射线探测器在一测量位置以及一收纳位置之间移动的电动推杆，该测量位置位于该测量容器的上方。模型1或数学模型2分别计算得到每个X射线探测器的Klmi ；K2标定步骤，发射X射线依次照射多份已知灰分值的被测物，该m个X射线探测器分别接收穿透被测物的该X射线，多次生成探测信号Nimi，测量多份该被测物的厚度值或重量值，利用已知的Klmi以及Ntlmi,以及该数学模型1或数学模型2分别计算每份被测物对应的 K2,利用曲线拟合方法确定K2与In (队/N。) /(Ii或者K2与In (Ν,/Ν0) /Wi的函数关系表达式。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该被测物被设置在输送机的皮带上被传送至检测区以执行该步骤A-D，该步骤D基于由该K2标定步骤所确定的K2,进行实时的煤灰分测量。
全文摘要
本发明公开了一种X射线灰分测量装置及方法，该装置包括测量容器，其中设置有被测物；静止平台或转动平台，该测量容器设置在该静止平台或该转动平台上；X射线源，发射X射线照射该测量容器；m(m＝1、2、3......m)个X射线探测器，用于接收穿透该被测物的X射线并将其转化为探测信号；用于测量该被测物质的厚度值的测厚装置，或者，用于测量该被测物的重量值的测重装置；数据处理单元，用于根据该电信号以及该厚度值，或者，根据该电信号以及该重量值计算煤灰分值，该数据处理装置根据以下数学模型计算该煤灰分值或
文档编号G01N23/02GK102269718SQ201110162779
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者邸生才 申请人:邸生才