(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210219334.2 (22)申请日 2022.03.08 (71)申请人 深圳东方锅炉控制有限公司 地址 518057 广东省深圳市南 山区高新 技 术产业园区高新南一道飞亚达科技大 厦15层15 03室 申请人 华南理工大 学 (72)发明人 钟春林　董美蓉　钟斌　陆继东　 陈翊翔　罗辉国　傅卓人　李帅　 (74)专利代理 机构 深圳市百瑞专利商标事务所 (普通合伙) 44240 专利代理师 杨大庆 (51)Int.Cl. G01N 21/71(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种可切换光路的固体物料在线分析装置 及分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种可切换光路的固体物料 在线分析装置及分析方法， 包括LIBS系统、 切换 模块、 测量室 以及信号收集模块； LIBS系统利用 自身激光器发出激光经过切换模块中的二色镜 与测量室内物体接触， 产生等离子体后， 被信号 收集模块收集； 测量室包括颗粒流测量室以及压 片测量室； 切换模块， 位于LIBS系统和测量室之 间， 用于将LIBS系统的激光形成的光路在颗粒流 测量室和压片测量室之间切换， 籍以实现对颗粒 流的检测以及对样品压片的检测。 本发明配有切 换模块用于切换光路， 使激光在相同条件下分别 与固体物料颗粒流或压片样品作用， 产生等离子 体， 从而得到相同样品在两种状态下的光谱信 息。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114894775 A 2022.08.12 CN 114894775 A 1.一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于:包括LIBS系 统、 切换模块、 测量室以及信号收集模块； LIBS系统利用自身激光器发出激光经过切换模块中的二色镜与测量室内物体接触， 产 生等离子体后， 被信号收集模块收集； 测量室包括颗粒流测量室以及压片测量室； 切换模块， 位于LIBS系统和测量室之间， 用于将LIBS系统的激光形成的光路在颗粒流 测量室和压片测量室之间切换， 籍以实现对颗粒流的检测以及对样品压片的检测。 2.根据权利要求1所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： 切换模 块包括电动滑块以及与之配合的滑轨， 滑轨垂直于激光器探头的中心轴线， 电动滑块沿着 滑轨直线运动。 3.根据权利要求2所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： 电动滑 块上部设有两个中空通道， 中空通道用于与信号收集模块相连； 中空通道包括第一 通道和第二 通道， 第一 通道和第二 通道内均安装有45 °二向色镜 。 4.根据权利要求1所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： 切换模 块距离压片测量室样品表面的距离与切换模块距离 颗粒测量室中心的距离相同。 5.根据权利要求3所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： 压片测 量室位于切换模块的底部， 且与第一通道相连， 颗粒流测量室位于切换模块后部， 且与第二 通道相连。 6.根据权利要求5所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： 压片测 量室的底部安装有旋转台， 旋转台在旋转中， 使得激光照射在压片样品的不同位置上。 7.根据权利要求5所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： LIBS系 统的光路包括激光器、 激光高透 镜、 硅偏压 探测器、 切换模块、 组合透 镜以及测量室。 8.根据权利要求3所述一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 其特征在于： 信号收 集模块包括平凸透镜、 光纤探头、 光纤、 光谱仪、 脉冲发生器、 一号线缆、 二号线缆； 所述平凸 透镜的中心与光纤探头位于同一水平直接上， 光纤探头位于平凸透镜的焦点处； 所述光纤 探头通过光纤连接光谱仪； 所述光谱仪的输出端与计算机相连接； 所述脉冲发生器一端通 过一号线缆与光谱仪连接， 通过二 号线缆与激光器连接 。 9.一种可切换光路的固体物料在线分析方法， 其特征在于： 包括如下步骤： 激光器发出 激光， 激光能量信息采集至计算机中； 结合CCD采集的图像， 实现激光自动聚焦在压片测量室内的压片表面， 产生等离子体， 其信号通过光纤传输 至光谱仪， 然后输出至计算机中； 构建基于 压片光谱信息的各 特性指标定量分析模型； 通过光路切换装置对激光进行光路切换， 使激光 聚焦在颗粒流测量室内的颗粒流样品 上， 产生等离子体， 其信号 通过光纤传输 至光谱仪， 然后输出至计算机中； 等离子体发出的带有相应的颗粒流信 息的光被传输至光谱仪， 输出的光谱响应信号采 集至计算机中； 在计算机 中， 将得到的颗粒流光谱信 息进行校正后， 结合上述模型， 实现颗粒流样品特 性指标的测量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114894775 A 2一种可切换光路的固体物料在线分析装 置及分析方 法 技术领域 [0001]本发明涉及物料分析技术领域， 具体为一种可切换光路的固体物料在线分析装置 及分析方法。 背景技术 [0002]激光诱导击穿光谱技术(Laser ‑Induced Breakdown  Spectroscopy， LIBS)  是一 种原子发射光谱技术， 利用高功率的脉冲激光烧蚀待测样品， 形成高温等离子体， 通过对高 温等离子体冷却过程中产生的发射光谱进 行分析和处理， 得到 分析对象的元素组成及其含 量信息。 该技术具有 可实现任何形态介质的检测、 只需简单或无需样品预 处理、 远距离测量 及多元素同步快速检测等特点， 在实际工业生产过程的物质成分监测与质量控制等领域体 现了应用和发展潜力； [0003]目前基于·LIBS技术的固体物料成分检测， 比如煤的快速分析主要针对块状煤样 和煤粉压片样品， 如将该测 量模式应用于锅炉风粉管道中的入炉煤质在线监测， 需要增加 额外的样品预处理和控制系统， 使检测系统在工程应用中的可靠性和实时性受到很大影 响。 在实际的工业过程中涉及到的很多物质均是以颗粒流的形式存在， 因此实现LIBS技术 对固体物料颗粒流的在线测 量， 将有利于发展简单可靠的分析系统， 为该技术真正应用于 工业现场的在线检测 提供理论和实践依据。 然而由于颗粒流样品存在一定的波动性， 不利 于检测系统的标定， 致使L IBS直接应用于固体物料颗粒流的直接测量 面临一定的挑战。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种可切换光路的固体物料在线分析装置， 以解决上述背 景技术中提出的问题。 [0005]为解决上述技术问题， 本发明提供如下技术方案： 包括LIBS系统、 切 换模块、 测量 室以及信号收集模块； [0006]LIBS系统利用自身激光器发出激光经过切换模块中的二色镜与测量室内物体接 触， 产生等离子体后， 被信号收集模块收集； [0007]测量室包括颗粒流测量室以及压片测量室； [0008]切换模块， 位于LIBS系统和测量室之间， 用于将LIBS系统的激光形成的光路在颗 粒流测量室和压片测量室之间切换， 籍以实现对颗粒流的检测以及对样品压片的检测。 [0009]优选的， 切换模块包括电动滑块以及与之配合的滑轨， 滑轨垂直于激光器探头的 中心轴线， 电动滑块沿着滑轨直线运动。 [0010]优选的， 电动滑块上部设有两个中空通道， 中空通道用于与信号收集模块相连； [0011]中空通道包括第一通道和第二通道， 第一通道和第二通道内均安装有  45°二向色 镜。 [0012]优选的， 切换模块距离压片测量室样品表面的距离与切换模块距离颗粒测量室中 心的距离相同。说　明　书 1/4 页 3 CN 114894775 A 3