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专利名称：一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310444709.X

专利申请（专利权）人：国能山西河曲发电有限公司,南京国电环保开云优惠体育网页版入口有限公司,南京南环自动化技术有限公司
权利人地址：山西省忻州市河曲县西口镇畅和园小区

专利发明（设计）人：高如云,陈鹏,高杰,鲁学斌,陈斐,权素维,陈海涛,任仰成,王芳,余马亮

专利摘要：本发明公开了一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，涉及煤质检测技术领域，用脉冲激光器发射出激光束，使得激光束透过聚光透镜进行聚焦，在煤炭样品上形成激光光斑，激光光斑烧蚀煤炭样品，形成等离子体，根据光谱仪输出的数据和光谱图分析C的特征谱线的强度，计算出煤炭样品在激光光斑区域内C元素的含量，耐热传送带每传送3cm，激光光斑对煤炭样品进行一次烧蚀，通过聚光透镜调节策略自动调节聚光透镜焦距，使得每次在煤炭样品上形成的光斑大小相等，根据煤炭样品中C元素的含量构建C模型，通过调节透镜的焦距，使得激光束在样品表面形成的光斑面积大小相等，从而使得烧蚀样品的面积相同，减少对光谱仪的分析结果的影响。

主权利要求：
1.一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：其具体步骤如下：步骤一：将煤炭样品放在耐热传送带上，将煤炭样品表面进行坐标系的划分，对应坐标系将煤炭样品表面的几何中心设为原点，与运行方向平行的方向设为x轴，与运行方向垂直的方向设为y轴，工作人员手动设定传送带的运行速度为0.5cm/s；
步骤二：打开光谱仪，进行调试，确保仪器正常工作；
步骤三：按下耐热传送带的启动按钮，传送3cm后耐热传送带停止传送，用脉冲激光器发射出激光束，使得激光束透过聚光透镜进行聚焦，在煤炭样品上形成激光光斑；
步骤四：煤炭样品上的激光光斑烧蚀煤炭样品，形成等离子体并发光辐射，等离子体中被激发的粒子从高能级向低能级跃迁，并发射出特征谱线；
步骤五：用光谱仪采集等离子体发射出的特征谱线，得到煤炭样品的光谱图，根据光谱仪输出的数据和光谱图分析C的特征谱线的强度，计算出煤炭样品在激光光斑区域内C元素的含量；
步骤六：按下耐热传送带的启动按钮，耐热传送带进行传送，耐热传送带每传送3cm，激光光斑对煤炭样品进行一次烧蚀，通过聚光透镜调节策略自动调节聚光透镜焦距，使得每次在煤炭样品上形成的光斑大小相等，重复步骤三至步骤五所述操作；
所述聚光透镜调节策略为：
步骤601：测量发射出的激光束的直径D、激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径d、第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离v0和第一次检测时的反射距离u0；
步骤602：测量耐热传送带移动3cm后，聚光透镜中心到样品的距离v；
步骤603：根据步骤601和步骤602中测量出的数据计算出需要叠加的透镜的焦距；
步骤604：根据计算出的透镜的焦距选择相应的透镜，与聚光透镜叠加；
其中，步骤603中所述计算出需要叠加的透镜的焦距的具体步骤如下：步骤6031：计算出聚光透镜的焦距：由于 所以聚光透镜的焦距为：其中v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离；
步骤6032：计算出叠加后组合透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；
步骤6033：计算出需要叠加的透镜的焦距为 由于 则需要叠加的透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，d为激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径，v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；
步骤七：根据煤炭样品中C元素的含量构建C模型，对C模型进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：步骤一的将煤炭样品放在传送带的具体操作为：步骤101：用煤炭磨粉机对煤炭样品进行研磨，将研磨后的煤炭样品过10目筛；
步骤102：将过筛后的煤炭样品铺在耐热传送带上，每层煤炭样品的厚度为5mm，一共铺
5层，使得煤炭样品满足样品铺放策略；
步骤103：通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，将煤炭样品的厚度压制到20mm以下，使得煤炭样品满足样品压制策略。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：步骤102中所述样品铺放策略包括以下步骤：步骤1021：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度h1，h2，h3，……，hn，其中hn的单位为mm；
步骤1022：计算出煤炭样品厚度的方差
2 2 2
步骤1023：当方差σ1小于等于0.0025mm时，煤炭样品满足样品铺放策略，当方差σ1 大2
于0.0025mm时，进行步骤1024；
步骤1024：用机械刮刀在耐热传送带上的煤炭样品表面刮5次，并重复步骤1021至步骤
1023的操作。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：步骤103中所述样品压制策略包括以下步骤：步骤1031：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度d1，d2，d3，……，dn，其中dn的单位为mm；
步骤1032：计算出煤炭样品厚度的平均值
步骤1033：当样品厚度的平均值 时，煤炭样品满足样品压制策略，当样品厚度的平均值 大于21mm或小于19mm时，进行步骤1034；
步骤1034：当样品厚度的平均值 大于21mm时，继续用液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，重复步骤1031至步骤1033的操作；当样品厚度的平均值 小于19mm时，在样品表面铺一层厚度为2mm的样品，通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，并重复步骤1031至步骤1033的操作。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：在步骤三中，所述激光器发射出的激光的波长为1064nm。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：在步骤三中，所述激光束透过聚光透镜形成的激光光斑的直径不大于0.5mm。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：在步骤四中，等离子体中被激发的粒子为价电子。
8.根据权利要求7所述的一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：在步骤七中，构建C模型的步骤为：步骤701：将煤炭样品中C的含量数据导入3DMine软件中；
步骤702：通过3DMine软件构建煤炭样品中的C模型。 说明书 : 一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法技术领域[0001] 本发明涉及煤质检测技术领域，特别涉及一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法。背景技术[0002] 激光诱导击穿光谱分析法简称LIBS，是一种原子的发射光谱，使用脉冲的激光器作为激发源，使用高灵敏度、高分析率、多通道的光纤分析光谱仪进行测量，在元素分析时，激光光束聚焦在被测材料表面，焦点温度达到某个峰值时，表面材料变成等离子体并发光辐射，通过收集辐射光并按照波长色散得到光谱数据，再将光谱数据传送给应用软件进行分析，LIBS能够进行全元素的分析，能够满足多元素同时检测，分析速度非常快，适用于几乎任何形态的样品，能够达到微损或者是无损探测，另外它可以做到远程非接触式测量，煤质分析、药品分析、矿物分析、土壤分析中都可以运用LIBS；[0003] 煤质在线检测技术与传统的化学分析方法相比，能够实现煤灰分、水分等信息的快速检测，解决了传统方法的采样、制样、化验工序复杂问题，规避了结果滞后所导致的一系列问题，在大幅减轻工人劳动强度的同时可避免人为因素的干扰，检测结果更客观，因此，在煤炭的生产、贸易和应用过程中，煤质在线检测技术具有广阔的市场需求；[0004] 在现有技术中，激光束透过聚光透镜形成的光斑面积非常。捎诿禾垦繁砻娌⒉黄秸，因此煤炭表面与聚焦透镜之间的距离存在差异，因此在样品表面形成的光斑面积并不相同，光斑的面积即为激光烧蚀样品的面积，烧蚀样品面积不同会影响最终光谱仪的分析结果，从而造成误差；[0005] 例如公告号为CN107389608A的中国专利公开了一种LIBS激光诱导光谱分析在煤质检测中的在线应用，包括以下步骤：1)对煤粉进行压制得到煤饼；2)对每个煤饼分别进行连续打点测试，每5束激光脉冲进行一次换点，每组煤样采集220个数据光谱，对诱导出的等离子体进行空间限域；3)光谱的归一化和修正：对步骤2)中得到的光谱数据中存在峰的漂移、峰的缺失、背景波动大的光谱数据进行归一化和修正；4)将步骤3)得到的归一化后和修正后的光谱进行基于主元素的偏最小二乘回归(PCA?PLS)分析建模；5)利用步骤4)得到的模型进行入炉煤中各项参数的含量预测，可实现对煤样参数全面、精确的检测；[0006] 例如公告号为CN109406478A的中国专利公开了一种基于液态透镜自动调焦激光诱导荧光光谱检测装置和方法，提出了一种基于液态透镜自动调焦激光诱导荧光光谱检测装置及其方法，包括依次放置的光源发射器、准直透镜和窄带滤波片，所述光源发射器发射的光源依次经准直透镜和窄带滤波片后，生成入射光源；CCD的数据信息输出端与信息处理单元处理的CCD数据信息输入端相连，信息处理单元处理的调节信息输出端与液态透镜的调节信息输入端相连。本发明保证了检测结果的重复性，提高了测量精度和控制灵活度；[0007] 本发明是为了解决这一问题，提出一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法。发明内容[0008] 本发明的目的在于提供一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，用以解决上述背景技术中存在的技术问题：激光束透过聚光透镜形成的光斑面积非常。捎诿禾垦繁砻娌⒉黄秸，因此煤炭表面与聚焦透镜之间的距离存在差异，因此在样品表面形成的光斑面积并不相同，光斑的面积即为激光烧蚀样品的面积，烧蚀样品面积不同会影响最终光谱仪的分析结果，从而造成误差。[0009] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：[0010] 一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其具体步骤如下：[0011] 步骤一：将煤炭样品放在耐热传送带上，将煤炭样品表面进行坐标系的划分，对应坐标系将煤炭样品表面的几何中心设为原点，与运行方向平行的方向设为x轴，与运行方向垂直的方向设为y轴，工作人员手动设定传送带的运行速度为0.5cm/s；[0012] 步骤二：打开光谱仪，进行调试，确保仪器正常工作；[0013] 步骤三：按下耐热传送带的启动按钮，传送3cm后耐热传送带停止传送，用脉冲激光器发射出激光束，使得激光束透过聚光透镜进行聚焦，在煤炭样品上形成激光光斑；[0014] 步骤四：煤炭样品上的激光光斑烧蚀煤炭样品，形成等离子体并发光辐射，等离子体中被激发的粒子从高能级向低能级跃迁，并发射出特征谱线；[0015] 步骤五：用光谱仪采集等离子体发射出的特征谱线，得到煤炭样品的光谱图，根据光谱仪输出的数据和光谱图分析C的特征谱线的强度，计算出煤炭样品在激光光斑区域内C元素的含量；[0016] 步骤六：按下耐热传送带的启动按钮，耐热传送带进行传送，耐热传送带每传送3cm，激光光斑对煤炭样品进行一次烧蚀，通过聚光透镜调节策略自动调节聚光透镜焦距，使得每次在煤炭样品上形成的光斑大小相等，重复步骤三至步骤五所述操作；[0017] 步骤七：根据煤炭样品中C元素的含量构建C模型，对C模型进行检测。[0018] 本发明的进一步改进在于，在步骤六中，所述聚光透镜调节策略为：[0019] 步骤601：测量发射出的激光束的直径D、激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径d、第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离v0和第一次检测时的反射距离u0；[0020] 步骤602：测量耐热传送带移动3cm后，聚光透镜中心到样品的距离v；[0021] 步骤603：根据步骤601和步骤602中测量出的数据计算出需要叠加的透镜的焦距，具体步骤如下：[0022] 步骤6031：计算出聚光透镜的焦距：由于 所以聚光透镜的焦距为：其中v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离；[0023] 步骤6032：计算出叠加后组合透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；[0024] 步骤6033：计算出需要叠加的透镜的焦距为 由于则需要叠加的透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，d为激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径，v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；[0025] 步骤604：根据计算出的透镜的焦距选择相应的透镜，与聚光透镜叠加。[0026] 本发明的进一步改进在于，步骤一的将煤炭样品放在传送带的具体操作为：[0027] 步骤101：用煤炭磨粉机对煤炭样品进行研磨，将研磨后的煤炭样品过10目筛；[0028] 步骤102：将过筛后的煤炭样品铺在耐热传送带上，每层煤炭样品的厚度为5mm，一共铺5层，使得煤炭样品满足样品铺放策略，所述样品铺放策略包括以下步骤：[0029] 步骤1021：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度h1，h2，h3，……，hn，其中hn的单位为mm；[0030] 步骤1022：计算出煤炭样品厚度的方差[0031] 步骤1023：当方差σ12小于等于0.0025mm2时，煤炭样品满足样品铺放策略，当方差2 2σ1大于0.0025mm时，进行步骤1024；[0032] 步骤1024：用机械刮刀在耐热传送带上的煤炭样品表面刮5次，并重复步骤1021至步骤1023的操作。[0033] 步骤103：通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，将煤炭样品的厚度压制到20mm以下，使得煤炭样品满足样品压制策略，所述样品压制策略包括以下步骤：[0034] 步骤1031：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度d1，d2，d3，……，dn，其中dn的单位为mm；[0035] 步骤1032：计算出煤炭样品厚度的平均值[0036] 步骤1033：当样品厚度的平均值 时，煤炭样品满足样品压制策略，当样品厚度的平均值 大于21mm或小于19mm时，进行步骤1034；[0037] 步骤1034：当样品厚度的平均值 大于21mm时，继续用液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，重复步骤1031至步骤1033的操作；当样品厚度的平均值 小于19mm时，在样品表面铺一层厚度为2mm的样品，通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，并重复步骤1031至步骤1033的操作。[0038] 在步骤三中，所述激光器发射出的激光的波长为1064nm。[0039] 在步骤三中，所述激光束透过聚光透镜形成的激光光斑的直径不大于0.5mm。[0040] 在步骤四中，等离子体中被激发的粒子为价电子。[0041] 在步骤七中，构建C模型的步骤为：[0042] 步骤701：将煤炭样品中C的含量数据导入3DMine软件中；[0043] 步骤702：通过3DMine软件构建煤炭样品中的C模型。[0044] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：[0045] 1.本发明提供了焦距调节策略，通过调节透镜的焦距，使得激光束在样品表面形成的光斑面积大小相等，从而使得烧蚀样品的面积相同，减少对光谱仪的分析结果的影响。[0046] 2.本发明提供了样品铺放策略和样品压制策略，能够帮助工作人员更加高效地进行样品的铺放和压制，使得耐热传送带上的样品分布更加均匀，减少对光谱仪的分析结果的影响，节省工作时间，提高工作效率。附图说明[0047] 图1为本发明一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法步骤图。[0048] 图2为本发明一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测装置图。[0049] 图3为本发明一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法焦距调节策略步骤图。具体实施方式[0050] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，本发明的实施例是为了示例和描述方便起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式，很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的，选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。[0051] 实施例1[0052] 本发明提供了焦距调节策略，通过调节透镜的焦距使得在样品表面形成的光斑面积大小相等，从而使得烧蚀样品的面积相同，减少对光谱仪的分析结果的影响，具体方案为，如图1?图2所示，一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：其具体步骤如下：[0053] 步骤一：将煤炭样品放在耐热传送带上，将煤炭样品表面进行坐标系的划分，对应坐标系将煤炭样品表面的几何中心设为原点，与运行方向平行的方向设为x轴，与运行方向垂直的方向设为y轴，工作人员手动设定传送带的运行速度为0.5cm/s；[0054] 步骤二：打开光谱仪，进行调试，确保仪器正常工作；[0055] 步骤三：按下耐热传送带的启动按钮，传送3cm后耐热传送带停止传送，用脉冲激光器发射出激光束，使得激光束透过聚光透镜进行聚焦，在煤炭样品上形成激光光斑；[0056] 步骤四：煤炭样品上的激光光斑烧蚀煤炭样品，形成等离子体并发光辐射，等离子体中被激发的粒子从高能级向低能级跃迁，并发射出特征谱线；[0057] 步骤五：用光谱仪采集等离子体发射出的特征谱线，得到煤炭样品的光谱图，根据光谱仪输出的数据和光谱图分析C的特征谱线的强度，计算出煤炭样品在激光光斑区域内C元素的含量；[0058] 步骤六：按下耐热传送带的启动按钮，耐热传送带进行传送，耐热传送带每传送3cm，激光光斑对煤炭样品进行一次烧蚀，通过聚光透镜调节策略自动调节聚光透镜焦距，使得每次在煤炭样品上形成的光斑大小相等，重复步骤三至步骤五的操作；[0059] 步骤七：根据煤炭样品中C元素的含量构建C模型，对C模型进行检测。[0060] 在步骤六中，聚光透镜调节策略为：[0061] 步骤601：测量发射出的激光束的直径D、激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径d、第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离v0和第一次检测时的反射距离u0；[0062] 步骤602：测量耐热传送带移动3cm后，聚光透镜中心到样品的距离v；[0063] 步骤603：根据步骤601和步骤602中测量出的数据计算出需要叠加的透镜的焦距，具体步骤如下：[0064] 步骤6031：计算出聚光透镜的焦距：由于 所以聚光透镜的焦距为：其中v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离；[0065] 步骤6032：计算出叠加后组合透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；[0066] 步骤6033：计算出需要叠加的透镜的焦距为 由于则需要叠加的透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，d为激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径，v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；[0067] 步骤604：根据计算出的透镜的焦距选择相应的透镜，与聚光透镜叠加。[0068] 步骤一的将煤炭样品放在传送带的具体操作为：[0069] 步骤101：用煤炭磨粉机对煤炭样品进行研磨，将研磨后的煤炭样品过10目筛；[0070] 步骤102：将过筛后的煤炭样品铺在耐热传送带上，每层煤炭样品的厚度为5mm，一共铺5层，使得煤炭样品满足样品铺放策略，样品铺放策略包括以下步骤：[0071] 步骤1021：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度h1，h2，h3，……，hn，其中hn的单位为mm；[0072] 步骤1022：计算出煤炭样品厚度的方差[0073] 步骤1023：当方差σ12小于等于0.0025mm2时，煤炭样品满足样品铺放策略，当方差2 2σ1大于0.0025mm时，进行步骤1024；[0074] 步骤1024：用机械刮刀在耐热传送带上的煤炭样品表面刮5次，并重复步骤1021至步骤1023的操作。[0075] 步骤103：通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，将煤炭样品的厚度压制到20mm以下，使得煤炭样品满足样品压制策略，样品压制策略包括以下步骤：[0076] 步骤1031：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度d1，d2，d3，……，dn，其中dn的单位为mm；[0077] 步骤1032：计算出煤炭样品厚度的平均值[0078] 步骤1033：当样品厚度的平均值 时，煤炭样品满足样品压制策略，当样品厚度的平均值 大于21mm或小于19mm时，进行步骤1034；[0079] 步骤1034：当样品厚度的平均值 大于21mm时，继续用液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，重复步骤1031至步骤1033的操作；当样品厚度的平均值 小于19mm时，在样品表面铺一层厚度为2mm的样品，通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，并重复步骤1031至步骤1033的操作。[0080] 在步骤三中，激光器发射出的激光的波长为1064nm。[0081] 在步骤三中，激光束透过聚光透镜形成的激光光斑的直径不大于0.5mm。[0082] 在步骤四中，等离子体中被激发的粒子为价电子。[0083] 在步骤七中，构建C模型的步骤为：[0084] 步骤701：将煤炭样品中C的含量数据导入3DMine软件中；[0085] 步骤702：通过3DMine软件构建煤炭样品中的C模型。[0086] 在本实施例中，发射出的激光束的直径D为1mm、激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径d为0.5mm、第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离v0为6mm，第一次检测时的反射距离u0为3mm，耐热传送带移动3cm后，聚光透镜中心到样品的距离v为6.15mm；[0087] 在本实施例中， 所以聚光透镜的焦距为： 叠加后组合透镜焦距为： 需要叠加的透镜的焦距为[0088] 实施例2[0089] 本发明提供了样品铺放策略和样品压制策略，能够帮助工作人员更加高效地进行样品的铺放和压制，使得耐热传送带上的样品分布更加均匀，减少对光谱仪的分析结果的影响，节省工作时间，提高工作效率，具体方案为，如图1?图3所示，一种基于激光诱导技术的煤质在线C模型检测方法，其特征在于：其具体步骤如下：[0090] 步骤一：将煤炭样品放在耐热传送带上，将煤炭样品表面进行坐标系的划分，对应坐标系将煤炭样品表面的几何中心设为原点，与运行方向平行的方向设为x轴，与运行方向垂直的方向设为y轴，工作人员手动设定传送带的运行速度为0.5cm/s；[0091] 步骤二：打开光谱仪，进行调试，确保仪器正常工作；[0092] 步骤三：按下耐热传送带的启动按钮，传送3cm后耐热传送带停止传送，用脉冲激光器发射出激光束，使得激光束透过聚光透镜进行聚焦，在煤炭样品上形成激光光斑；[0093] 步骤四：煤炭样品上的激光光斑烧蚀煤炭样品，形成等离子体并发光辐射，等离子体中被激发的粒子从高能级向低能级跃迁，并发射出特征谱线；[0094] 步骤五：用光谱仪采集等离子体发射出的特征谱线，得到煤炭样品的光谱图，根据光谱仪输出的数据和光谱图分析C的特征谱线的强度，计算出煤炭样品在激光光斑区域内C元素的含量；[0095] 步骤六：按下耐热传送带的启动按钮，耐热传送带进行传送，耐热传送带每传送3cm，激光光斑对煤炭样品进行一次烧蚀，通过聚光透镜调节策略自动调节聚光透镜焦距，使得每次在煤炭样品上形成的光斑大小相等，重复步骤三至步骤五的操作；[0096] 步骤七：根据煤炭样品中C元素的含量构建C模型，对C模型进行检测。[0097] 在步骤六中，聚光透镜调节策略为：[0098] 步骤601：测量发射出的激光束的直径D、激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径d、第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离v0和第一次检测时的反射距离u0；[0099] 步骤602：测量耐热传送带移动3cm后，聚光透镜中心到样品的距离v；[0100] 步骤603：根据步骤601和步骤602中测量出的数据计算出需要叠加的透镜的焦距，具体步骤如下：[0101] 步骤6031：计算出聚光透镜的焦距：由于 所以聚光透镜的焦距为：其中v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离；[0102] 步骤6032：计算出叠加后组合透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；[0103] 步骤6033：计算出需要叠加的透镜的焦距为 由于则需要叠加的透镜的焦距为： 其中D为发射出的激光束的直径，d为激光束第一次在煤炭样品上形成的光斑直径，v0为第一次检测时聚光透镜中心到样品的距离，u0为第一次检测时的反射距离，v为传送带移动后聚光透镜中心到样品的距离；[0104] 步骤604：根据计算出的透镜的焦距选择相应的透镜，与聚光透镜叠加。[0105] 步骤一的将煤炭样品放在传送带的具体操作为：[0106] 步骤101：用煤炭磨粉机对煤炭样品进行研磨，将研磨后的煤炭样品过10目筛；[0107] 步骤102：将过筛后的煤炭样品铺在耐热传送带上，每层煤炭样品的厚度为5mm，一共铺5层，使得煤炭样品满足样品铺放策略，样品铺放策略包括以下步骤：[0108] 步骤1021：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度h1，h2，h3，……，hn，其中hn的单位为mm；[0109] 步骤1022：计算出煤炭样品厚度的方差[0110] 步骤1023：当方差σ12小于等于0.0025mm2时，煤炭样品满足样品铺放策略，当方差2 2σ1大于0.0025mm时，进行步骤1024；[0111] 步骤1024：用机械刮刀在耐热传送带上的煤炭样品表面刮5次，并重复步骤1021至步骤1023的操作。[0112] 步骤103：通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，将煤炭样品的厚度压制到20mm以下，使得煤炭样品满足样品压制策略，样品压制策略包括以下步骤：[0113] 步骤1031：随机采集煤炭样品在n个位置的厚度d1，d2，d3，……，dn，其中dn的单位为mm；[0114] 步骤1032：计算出煤炭样品厚度的平均值[0115] 步骤1033：当样品厚度的平均值 时，煤炭样品满足样品压制策略，当样品厚度的平均值 大于21mm或小于19mm时，进行步骤1034；[0116] 步骤1034：当样品厚度的平均值 大于21mm时，继续用液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，重复步骤1031至步骤1033的操作；当样品厚度的平均值 小于19mm时，在样品表面铺一层厚度为2mm的样品，通过液压机对传送带上的煤炭样品进行压制，并重复步骤1031至步骤1033的操作。[0117] 在步骤三中，激光器发射出的激光的波长为1064nm。[0118] 在步骤三中，激光束透过聚光透镜形成的激光光斑的直径不大于0.5mm。[0119] 在步骤四中，等离子体中被激发的粒子为价电子。[0120] 在步骤七中，构建C模型的步骤为：[0121] 步骤701：将煤炭样品中C的含量数据导入3DMine软件中；[0122] 步骤702：通过3DMine软件构建煤炭样品中的C模型。[0123] 在本实施例的步骤102中，随机采集煤炭样品在10个位置的厚度分别为25.07mm，24.92mm，24.94mm，25.01mm，25.05mm，25.03mm，25.05mm，24.96mm，24.98mm，25.02mm，计算2出煤炭样品厚度的方差 方差σ1小于等于0.0025时，煤炭样品满足样品铺放策略。[0124] 在本实施例的步骤103中随机采集煤炭样品在10个位置的厚度分别为21.07mm，21.12mm，20.65mm，19.69mm，19.83mm，20.34mm，20.58mm，20.21mm，21.45mm，22.47mm，计算出煤炭样品厚度的平均值 为20.741mm，样品厚度的平均值 煤炭样品满足样品压制策略。[0125] 显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围，本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

专利地区：山西

专利申请日期：2023-04-24

专利公开日期：2024-11-05

专利公告号：CN116519669B