散装材料分析器系统技术方案

实时散装材料分析系统，用于分析在移动传送带上经过该系统的散装材料的元素特性，该实时散装材料分析系统包括用于激励被分析的散装材料（３０）的发射白光的照明源（５０），以及用于捕获来自通过照明源激励的散装材料的光谱反射的超光谱成像分光计（２０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于分析在传送带上被传送的散装材料(bulk material)的元素特性的实时散装材料分析系统。
技术介绍
传送带广泛地用于传送散装材料，比如石灰石，铝土矿石，铜矿 石，锌矿石，铅矿石，铁矿石，珪石，磷酸盐岩石，钾碱，粘土，稀 土，废料材料，白垩，煤以及焦炭，氧化铝，泥灰岩，黄铁矿，飞灰 等。传送带包括两端滑轮，具有以连续的无终止回路围绕它们旋转的 连续带。给滑轮提供动力，以固定或可变速度正向移动带和在带上加 载的散装材料。某些工业应用需要分析从一个处理位置至另一个在传 送带上被传送的散装材料的精确或平均构成。散装材料通常特征在于它们的原材料(预先混合)状态或通过从 包含相对均匀的组成特性的料仓或筒仓的配比进料器的系统的随后的 混合(组成原材料的物理混合物)程序。传统地，通过抽取样品，并且人工或经由自动化的"后置管"气 动采样和传送系统传送它们至用于分析的中央实验室，在此它们被分 析。已经实现原材料成分或混合材料的分析。这些结果然后被传送至 用于调节比例的多种装置，以便满足例如期望的混合配方。在提供了高精确度的同时，该配置不能满足用于快速和实时控制 的实时分析的需要，因为需要用于采样，分离，传送，制备和分析的 时间可以从最小的几分钟至一'J、时或更多地改变。在该延迟过程中， 通过被分析的样品表示的快速移动材料具有控制和调节的长的通过 点，响应来自样品的分析的结果然后进行所述控制和调节，对于实施 的校正动作，其可能是不适当的，或简单地太晚。通过散装材料处理工业探寻的基本解决办法是当它们通过时分析 材料，或者以一些方式被暴露于分析系统，同时材料保持物理和化学 不变，并且在移动传送带上被定位的它们的床上没有干扰地通过。仅 仅为了适应分析不试图停止或另外降低传送带的速度通常期望不被允 许作为对允许这种生产环境中的生产和处理的所必需的限制。用以实现各种原始或混合材料的化学组成的元素形式和由此的氧 化物形式的几种方法已被投入当前的实践。然而它们局限于实际应用 方面的数量，并且它们主要利用中子活化系统。这些所谓的快速伽马(Y)中子活化分析(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis, PGNAA)系统需要放射性同位素用于中子通量，比如锎的同位素， Cf252 ，或者中子发生器(管)。中子活化系统应用对人类潜在危险的 技术，其需要经由直接或间接的暴露对人类的保护性的永久的要注意 的屏蔽，以及昂贵的同位素或发生器管替换。仅近似两年和半年的Cf252 的短半衰期，以及对于中子管发生器的替换的需要，通常每一对一和 半年，表示昂贵的维护成本，以及在这些中子源的传送和操作中的安 全性的使人信服的权威方面的困难。此外，通过辐射材料的原子核的 中子活化引起的，来自被分析的散装材料的合成伽马辐射表示附加的 健康和环境危害。已经尝试的其它技术，比如高能量X-射线系统，或X-射线衍射系 统，也需要对于局部规章的权威的严格的依附。在一些地点，这种装 置的存在是被完全禁止的。US2003/0123056公开了一种超光谱(hyperspectral)成像设备阵 列，其用于开发详细的多光谱，超光谱和超高光谱成像和非成像信号 信息。这可以实时完成，以便识别目标的独特光谱特征。该设备阵列 包括安装在固定或可移动硬件框架上并且与类似装配的数字照相机、 目标上的小点上的被校准的可视光源、被校准的热源和被校准的荧光 源共瞄准的至少一个机械集成的超光谱传感器。该目标跨越阵列移动， 允许阵列以高空间和光谱分辨率实施相对于目标的绝对放射度量地(radiometrically )校正的光i普数据的收集。US2004/2323339公开了 一种超光谱成像工作站，其包括一起在单 独的外壳中的UV和VNIR传感器。每一个传感器捕获目标或试样的图 像，导致产生相应的UV和VNIR数据集，该UV和VNIR数据集然后被并入单个的超光谱数据集，该单个的超光谱数据集包括贯穿从200 至1000纳米的范围的高度相关的连续光谱带。WO2006/054154 />开了 一种利用对于近红外(NIR )光谱范围可 见(VIS)的反射光谱学，用于识别和分类目标颗粒的设备和方法。在 一个版本中，超光谱成像设备被用于识别和分类成批颗粒中的目标颗 粒，该设备包括用于支持成批颗粒的盘，用于基本上均匀化成批颗粒 成为单层的水准测量装置，用于扫描成批颗粒的超光谱扫描系统，以 便产生成批颗粒的超光谱图像，用于确定超光谱图像中目标颗粒的像 素坐标的分类器，用于将像素坐标转换成阵列上目标颗粒的世界坐标 (world coordinate)的转换器装置，以及用于根据计算的世界坐标拾 取目标颗粒和用于转移拾取的目标颗粒至存储装置的目标颗粒抽取装 置。WO2004/106874公开了 一种用于光电测量的设备和方法。该设备 包括单个或多个光电转换装置，优选是阵列传感器，比如 CCD，CMOS，CID等，光学系统，其在一个轴或多个轴中是模可扩展的， 以便以任何期望的分辨率从目标上的任何期望尺寸的线或区域获取电 磁辐射，其中所述光学系统优选模分离所述电磁辐射成多个较小的分 段，并投射对应于所述较小的分段的电磁辐射于所述单个或多个单独 的光电转换装置和涉及所述光电转换装置的传感器电子器件上，其允 许所述光电转换装置的操作模式和功能性被定义和实时改变，从而使 比如像素的读出顺序和以两维的像素装仓(pixel binning )的无限柔性 的功能是完全可编程的，并且所述光电转换装置可以独立和/或同步地 工作和/或,皮控制。因为超光谱成像分光计不能穿透深度，超光语成像已经被认为用 于元素的散装材料分析的实践装置。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种用于分析变化的散装材料的元素特 性的实时散装材料分析系统，变化的散装材料在检测器阵列下面没有 障碍和没有干扰地通过，或者变化的散装材料没有障碍和没有干扰地 通过检测器阵列，所述分析系统包括无危害的激励源。本专利技术的实时散装材料分析系统包括用于激励散装材料的一致的白色发光照明源，以及用于捕获来自暴露于白光的散装材料的光谦反射(spectral reflectance)的超光镨(hyperspectral)成像分光计。超光谱技术的使用允许通过使用下述的经由通过白光的各种型式 的反射或吸收的特征化，比如但不局限于变化波长的NIR，激光技术 (LIBS-激光诱导击穿光语仪(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )):(a) 光源(b) 射束分裂和利用准直光栅，热探测器或等离子体发生器收集 光谱分量的阵列，以及(c) 小的、坚固的分光计中的检测器阵列，用于提供光谱特征 (spectral signature )。散装材料通过被从可被设置成不同频率的光源导引于散装材料上 的光照射而被激励，从而通过引起散装材料在特征化和可识别的波长 处反射或吸收光，进一步增强散装材料的成像。在贮存建筑物中，二次轧碎机的输出通常近似是均匀的。因此， 利用本专利技术的实时散装材料分析系统，散装材料可以如同具有深或完 全穿透系统的情况那样在不暴露材料或环境至危险辐射的情况下被分 析。通过下面表示本专利技术的实时散装材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于分析在移动传送带上经过的散装材料（３０）的元素特性的实时散装材料分析系统，所述系统包括：　－用于激励被分析的散装材料（３０）的照明源（５０），　－用于捕获来自通过照明源激励的散装材料（３０）的光谱反射的光谱传感器（２０），以 及　－用于比较捕获的光谱反射与存储的校准的控制单元（６０），　其中，　－所述照明源（５０）发射白光，以及　－所述传感器包括超光谱成像分光计（２０），该超光谱成像分光计生成两维图像，一维是传送带的球形宽度，并且另一维是 反射的波长，图像的每一点因此表示从跨越传送带的特定点反射的特定波长处的能量的量，所述图像数据被转送至控制单元（６０），以及　－所述控制单元（６０）包括用于比较对于已经被分光计（２０）捕获的跨越传送带的每一个特定点的光谱特征（４３）与存 储的校准的装置，所述光谱特征（４３）包括在波长范围内从所述特定点反射的能量的量的连续光谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M芒德，
申请(专利权)人：ABB瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]