高稳定水泥生料品质在线激光检测研究

发布时间：2017-11-11 15:23

  本文关键词：高稳定水泥生料品质在线激光检测研究

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【摘要】：实时掌握水泥生料成分变化对于及时调整水泥原料配比和提高水泥产品质量具有重要意义。根据水泥工业需求,我们建立了基于喷射气粉混合物的激光诱导击穿光谱(LIBS)水泥生料品质在线检测实验装置并进行了多方面的优化,结合自动化控制计算软件,形成了成套可靠精确的检测设备。首先,发展了脉冲激光功率反馈稳定技术,通过反馈调节氙灯的电压来校准激光器的输出功率,稳功后激光器连续工作两个月其输出功率一直保持在设定值160mW附近,而未稳功激光器则下降至90mW,降幅为56%;接着,在传统LIBS装置中加入了带中孔的凹面镜和扩束镜用以增大收光立体角和减小激光发散角,等离子体光谱中Ca(Ⅱ)318 nm和Mg(Ⅱ)279.7 nm谱线强度提升了 30%,而相对标准偏差(RSD)降低了 50%;最后,发展了基于料流散射光的光谱归一化及基体稳定技术,即利用连续激光的散射光强对等离子体光谱数据进行归一化,使归一化后的光谱RSD由35%降至23%,明显优于全谱归一化的RSD值28%,同时将测得的散射光强信号与设定值进行比较后反馈调整真空输送器的驱动气压来纠正料流状态参数偏离,实现喷射料流基体的长期稳定,使料流机体的稳定性由2.79%提升至1.63%。此外,还构建了新的数据处理方法,即通过局部热平衡态判定、光谱筛选、紫外散射光强归一化等一系列光谱数据预处理后,再用支持向量机进行回归建模和预测分析。为了验证经过上述优化后LIBS装置的测量稳定性效果,选取了 500组水泥生料样品,其中400组用于定标,其余100组用于验证。实验结果显示,经过优化后测量平均相对误差(ARE)由1.01%降至0.43%,且没有出现大的随机偏差。可见,我们所提出的脉冲激光功率稳定技术、光路优化、散射光谱归一化和料流机体稳定技术,能够显著提高LIBS装置的测量稳定性,使优化后的设备能够满足水泥生料品质在线检测的工业要求。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.66;TN249

【参考文献】

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1 张庆国;尤景汉;贺健;;谱线展宽的物理机制及其半高宽[J];河南科技大学学报(自然科学版);2008年01期

2 张磊;王益民;刘明博;刘小东;;X射线荧光光谱基本参数法测定水泥生料组分[J];中国建材科技;2007年04期

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本文编号：1171960