[发明专利]一种基于回归分析的煤质在线检测分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭在线检测分析方法。具体来说，方法的基本原理是激光诱导等离子光谱技术(LIBS)，使用的是基于回归分析中最小二乘法对煤炭元素进行定量分析。

背景技术

在煤矿、煤厂和电厂等用煤单位，根据需要须及时掌控皮带输送机上的煤炭中各种成分，以便适时进行调控，这就要求能实时在线地对输送带上的煤炭进行成分分析。目前普遍采用的方法大多是离线分析。这种方法采样和制样代表性差、分析速度慢、工序繁琐等缺点，不能及时反馈煤炭的信息，不能为操作人员提供实时在线的参考数据，难以适应工业生产的需求。

目前煤质在线检测中使用的技术为X射线荧光技术，中子感生瞬发γ射线分析技术和双能γ射线透射技术。但X射线荧光技术只适合于测量原子序数大于11的元素，测量精度和灵敏度不高。中子感生瞬发γ射线分析技术存在投资大、辐射危害和放射源半衰期短的缺点。而双能γ射线投射技术最大的缺点是无法全元素分析、成本较高和有安全隐患。由于这些技术本身的缺点，所以并没有得到更广泛的应用。各用煤单位急需一种精度较高，并能实现全元素分析的煤质在线快速检测方法。

近年来，激光诱导等离子光谱技术(简称LIBS)由于具有高灵敏度、无需样品预处理和实现多元素测量等优点，成为一种新的激光分析技术，在煤质在线检测上有很大的应用潜力。可是由于该技术母体效应比较明显，直接测量物质成分时精度不高，也限制了该技术在煤质在线检测中的应用。准确的定量化测量是LIBS系统在煤质在线检测中发挥作用的前提和基础。

发明内容

本发明的目的是针对目前的煤质在线分析技术存在投资大、精度不够高或不能实现全元素分析的缺点，设计了一种基于回归分析的煤质检测方法，可在使用激光感生击穿光谱系统上运用，解决了煤质在线快速分析的问题。本发明通过运用最小二乘法拟合其他元素的影响系数，同时运用自吸收函数来考虑自吸收效应的影响，既可以实现煤质的全元素分析，又可以提高测量精度。

本发明的技术方案是：

一种基于回归分析的煤质在线检测分析方法，其特征是该方法包括了如下步骤：

1)首先使用各元素质量浓度已知的一组煤炭样品进行定标，利用安装在输煤皮带上的激光诱导等离子光谱系统对煤炭样品进行在线检测：以脉冲激光器1为激发光源，从激光器出射的激光经过聚焦透镜2聚焦后作用于煤炭样品3表面，在聚焦点产生等离子体，等离子体在保护气体的氛围中进行冷却，产生的辐射光信号通过采焦透镜4被实时收集，通过光纤5并经过光谱仪6处理后转化成电信号而被计算机7采集，得到各元素质量浓度已知的一组煤炭样品的光谱谱线，进一步得到定标煤炭样品中各种元素的激光诱导等离子特征光谱谱线强度；

2)利用各元素质量浓度已知的一组定标煤炭样品的等离子特征光谱谱线强度，建立两组定标曲线；定标曲线是通过在计算机中利用回归分析中的最小二乘法拟合方法求取的，第一组定标曲线是建立元素k质量浓度C_k⁰和元素k特征谱线强度I_k⁰的关系式，即

Ck0=akIk0+ek---(1)]]>

上式中，C_k⁰为定标样品中已知的元素k的质量浓度，I_k⁰为元素k的特征谱线强度，a_k，e_k为通过最小二乘法拟合确定的常数；

第二组定标曲线是建立元素k质量浓度C_k⁰，元素k特征谱线强度I_k⁰与其它元素质量浓度C_j⁰之间的关系式，即