钢水libs数据采集分析系统-钢水分析仪
Time:2024-04-12 15:36:13
关于钢水libs数据采集分析系统的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
钢水libs数据采集分析系统
前言：
2021年4月， 长征五号遥四运载火箭升空，搭载“祝融”号火星车降落火星表面进行科学考察。“祝融”号上搭载了六大科学仪器，其中一件进入大众视野并吸引了广泛注意力：火星表面成分探测仪，该仪器使用了“激光诱导击穿光谱技术（LIBS）”
激光诱导击穿光谱技术（LIBS）系统图
由于火星距离地球遥远，现有航天技术无法达到将火星物质运回地球检测，所以最简单的方式就是对火星物质成分进行“原地即时检测”。
“火星表面成分探测仪”的主要作用是“原地即时”对火星物质成分进行“定性定量检测”，并将检测数据及时传回地球，从此，“激光诱导击穿光谱技术”进入高速研发模式，并在各领域开花结果。
祝融号采用的主动激光诱导击穿光谱探测技术效果图
一、技术优势（5个）由于生产制造业的快速发展，食品、环境、材料、监督等多个领域需要对产品“成分”进行快速检测，传统检测方式通常采用“化学比色法、原子吸收光谱法”进行检测。
这些方式虽然检测结果准确，但是弊端也非常明显，比如“检测时间过长、污染严重、异地送样、破坏性检测”等，在这种需求下，“激光诱导击穿光谱技术”因其特有优势应运而生。
和传统检测方法比，激光诱导击穿光谱技术具有多种优势：
1、多元素同步测量
“激光诱导击穿光谱技术”可以实现一次烧灼，同步进行多种元素测量分析， “激光诱导击穿光谱技术”具有完备的元素谱线数据库，能够根据谱线种类和强度一次性比对出样品所含的所有元素种类和元素含量，能够大大减少“检测样本”制备份数和检测次数，“检测效率”较“传统检测”高很多。
激光诱导击穿光谱技术对不同元素得测量分析实验图
2、无需样品提前制备分析
传统检测必须提前制备样本，并且制备过程需要做到“科学抽样”，避免抽样点过少、抽样位置过分集中造成检测数据不准确，这就需要提前制定复杂的“抽样方法”和“判定准则”，并进行专人专拣。
提前制备分析样品，不仅增加了大量的人力物力，尤其增加了“搬运、腾挪、取样”等体力劳动，而且影响了检测周期和检测效率。
“激光诱导击穿光谱技术”有手持小型仪器，检测人员可随身携带进行即时检测，也杜绝了市场监测过程中，部分企业为取得“合格检测报告”，专门送检“好样品”进行的“数据造假”的行为。
手持式激光诱导击穿光谱法快速定量测定元素含量的示意图
3、微损测量
“传统检测”中，除“眼观外观”检测，其他的“物理、化学”检测大多数都需要进行破坏性检测，仅此一项，企业每年就造成非常大的损耗，对于一些价格昂贵的产品，更是损失惊人。
“激光诱导击穿光谱技术”检测物品的外观、性能时，损伤非常小，可以避免很多“破坏性检测”。
产品被激光“烧蚀”后，“烧蚀坑”直径最小可至1μm，表面被破坏的质量可低至“纳克量级”，这种低损耗操作，对“产品外观”和“内在质量”基本不造成任何损伤，能够节约企业大量成本。
LIBS装置无损对庞贝壁画检测分析
4、秒速测量
传统化学元素“检测周期”通常需要2-3天，如果遇到成分复杂的样本，或者检测任务过多，甚至需要等待一周。“激光诱导击穿光谱技术”数秒就可以完成检测，并同步出具元素分析结果，大大缩短了检测周期，提高了检测效率。
5、原位、远程、非接触式测量
传统检测为了减少“人为取样偏差”，必须进行“多点取样”以保证样本数据均衡，对堆叠在内部、高处、远处的产品必须采用“人力拆卸、搬运”等手段进行接触式取样。
“激光诱导击穿光谱”技术能够完全避免这一弊端。
激光具很强的相干性，在空气中方向性强，传播能量损失小，能够实现长距离传播，所以对检测样品能够进行“原位、远程、非接触式”测量，更加均衡了检测点数据，减少“取样困难”造成的偏倚。
激光相干性示意图
二、技术原理“激光诱导击穿光谱仪”能够产生“高能量激光脉冲”；高能量激光“烧蚀”待测样品表面后，能够产生“高能级等离子体”。
高能级等离子体的形成过程
随着“烧灼后”温度的降低，“高能级等离子体”会向“低能级”跃迁，并释放出相应的“特征发射谱线”。
对照“特征发射谱线”就能判断出待测样品中含有哪种元素，以及各种元素的“含量占比”。
对照“发射光谱”检测元素含量示意图
三、设备构造“激光诱导击穿光谱”实验装置主要分5部分，主要由位移平台、激光器、光谱仪、计算机和光路系统组成。
1、位移平台：放置待测样品和各光学仪器，完成样品测量过程。
2、激光器：产生高能量激光脉冲，通过“激光头”发射并烧蚀待测样品表面，使待测样品中元素受到激发，产生“高能量等离子体”。
3、光谱仪：待“高能量等离子体”释放特征谱线后，采集发射光谱输送至“光谱仪”，并在“光谱仪”中完成数据转换工作。
4、计算机：对光谱仪数据和数据库进行对比分析，分析出待测样品中元素的定性及定量。
5、光路系统：连接计算机和各光学仪器。
激光诱导击穿光谱实验装置示意图
四、煤炭领域应用经过多年研究，“激光诱导击穿光谱技术”在各领域均取得了良好的应用成果，尤其在煤炭、冶炼、食品、能源、海洋、核聚变和太空探索等方面都有不菲的表现。
其中应用比较成功是电力行业“煤质在线分析”技术，实现了煤炭的清洁、高效利用和电力行业的智能化绿色发电。
激光诱导击穿光谱研究煤粉性能示意图
1、研发背景
不同煤炭成分不一致，造成“脱硫脱硝”过程成本也不一致，在达到环保要求情况下，精准检测煤炭成分，可降低“脱硫脱硝”成本。煤质不一样，锅炉燃烧不一样，火电机组在保证安全的前提下，需根据煤炭成分进行深度调峰，以降低机组经济运行成本。人工检测成分时间长（5.5小时），严重迟滞于煤炭入膛燃烧时间（2小时），无法及时为发电机组提供煤炭燃烧数据支持。鉴于以上三点原因，需要借助“激光诱导击穿光谱”技术，研发“煤质在线分析”技术。
煤质在线分析流程图
2、LIBS在线检测系统
LIBS在线检测系统由1个主系统和4个子系统构成：
1）主控系统
对“采样、输送、制样、检测”全过程进行控制对“设备运行信息”和“煤质检测数据”进行存储2）子系统（4个）
定量采样系统：采样频次：3分钟/次，24小时无间断煤样输送系统自动制样系统智能激光检测系统3）“定性、定量”分析系统
定性分析先进行“有监督范畴”的分类学习，对于未知样品，由“人工标定结果”进行分类训练，建立训练模型 ；再进行聚类学习，根据光谱的相似程度自动分类学习，此模式“无人工”标注结果。
定量分析通过“化学计量学”方法，从光谱“数据集”中提取有价值的信息，进行样品“定量化”分析，目前使用较多的是“机器学习多元分析模型”。
系统可根据“光谱”强度和浓度的“定标曲线”，通过未知样品的“光谱强度”就能推算出“元素含量”。
LIBS在线检测系统示意图
3、测量流程
1）匀质：煤炭样品进入料箱，粉碎到2—12mm
2）烘干：进入烘箱烘干水分
3）研磨：进入研磨环节，研磨成更细的粉
4）压饼：将煤粉挤压成圆形煤饼样品
5）检测：进入检测单元自动检测，根据光谱和测量曲线进行定性定量分析。
测量流程示意图
4、测量成分
固定碳、灰分、挥发酚、热值、全硫、水分等（空气干燥情况下）
五、其他领域研究成果“激光诱导击穿光谱”技术被称为“元素照相机”，除了在“煤炭在线分析领域”运用成熟，在“深空、深海、高温”等人类难以到达的地方也取得了多项成果：
1、“祝融”号火星车，及时进行火星岩石和土壤元素成分分析。
2、“发现号”潜水艇（下潜深度4500米），实现深海环境LIBS探测。
3、托卡马克热核聚变装置，使用 LIBS技术实现远程实时监控。
4、钢铁冶炼在线成分检测，实现钢水在线测量。
5、土壤环境检测，发展了人工智能，实现复杂土壤环境的有效成分检测。
6、食品检测，使用LIBS技术实现了农产品中镉、铅、钡等重金属的有效检测。
7、激光加工领域，使用LIBS技术构建了激光智能制造系统，实现激光焊接、切割、成型等加工过程在线实时诊断。
激光诱导击穿光谱技术应用示意图
六、研究升级为了提高检测精准度，适应更加复杂的元素成分检测，科研人员一直在不停的进行新的研发。
1、双脉冲LIBS
现在“激光诱导击穿光谱”技术中，应用最成熟的是“纳秒”和“飞秒”单脉冲激光诱导击穿光谱技术。“纳秒技术”适合粗略的分析元素，分析过程中容易出现连续性高背景噪声光谱，影响检测结果。
飞秒脉冲比纳秒短，光强高，能很快的使检测样品发生电离，但是对普线探测能力较弱。
所以在一些元素成分复杂的样本中（比如土壤），单脉冲激光诱导击穿光谱技术的检测能力变得非常有限，为解决此问题，研发了“双脉冲LIBS”。
双脉冲LIBS示意图
“双脉冲LIBS”就是使用飞秒、纳秒两束激光，同时对同一位置样品进行烧灼。经过数据对比，检测中采用“飞秒在前，纳秒在后”，能够使光谱效果增强几十倍，达到对物体检测更加精准的效果。
双脉冲LIBS基本光路图
2、在医学方面应用
激光诱导击穿光谱技术在医学方面也开展了大量研究。主要应用于病原体的鉴定、恶性肿瘤诊断、龋病识别、甲真菌病分析、有毒有害元素检测等。
病原体的鉴定：利用飞秒LIBS技术，对比“活细菌”和“死细菌”光谱特性的区别，尤其细菌中关键元素Mg、P、K、Na、Ca光谱强度的区别，能够对大肠杆菌、表皮葡萄球菌等病原体进行鉴别，正确率可达97.5%以上。恶性肿瘤诊断：利用恶性肿瘤组织细胞中某些特定元素的含量，（如Mg、K、Ca、Na、Fe、Mn、Cu等），鉴别是否为恶性肿瘤，并能根据元素含量判定恶性肿瘤的严重程度及分级。LIBS成像技术分辨率可以达20 μm，能够实现肿瘤细胞元素的分布可视化。龋病的鉴别：可以使用LIBS检测牙齿中钙和磷的含量，通过和健康牙齿中钙磷的对比，来区分是否为龋病，准确率大于80%。支气管哮喘：数据表明哮喘病人血液中微量元素Zn、Cu、Pb、Mg、Fe的水平明显低于正常健康人，所以可以通过检测病人血液中的微量元素来确定是否为哮喘病人。结论：尽管“激光诱导击穿光谱技术”在众多领域都发挥出重要作用，但在一些“探测要求”比较高的领域，仍然存在“探测极限低、分析精度低、灵敏度差”的问题，这也是下一步需要研发的重点。
参考文献
《激光诱导击穿光谱技术在临床实验诊断中的应用与进展》
《电力科技-RL//NO.003煤质在线分析激光诱导击穿光谱法在电厂的应用（电力科技-RL//NO.003）》
《科普大讲堂第七期|激光诱导击穿光谱技术》
钢水检测的方法
你好
一般钢厂里用的测温是快速热电偶，一次性的。
如果要长期测温选择S型的热电偶，采用碳化硅保护管
钢厂里还有钢水取样的也是一次性的
如果有问题或是需求可以继续追问我
我是生产快速热电偶的希望帮到你
看你什么型号了
1 如果你是ks一支4元左右 具体看你多长
2 kb一支4.3元左右 具体看长度，
3 kw一支2元左右具体看长度
具体价格随市场行情
以下是相关的知识
快速测温热电偶用于测量钢水及高温熔融金属的温度，是一次性消耗式热电偶。它的工作原理是根据金属的热电效应，利用热电偶两端所产生的温差电热测量钢水及高熔融金属温度。
快速热电偶主要由测温偶头与大纸管构成。偶头主要有正负偶丝焊接在补偿导线上，补偿导线穿嵌在支架上，支架外套有小纸管，偶丝以石英支撑和保护。最外装有防渣帽，全部零组件集中装入泥头中并以耐火填充剂粘合成一整体，而不可拆卸，故为一次性使用。
一、快速热电偶用途和工作原理
快速测温热电偶用于测量钢水及高温熔融金属的温度，是一次性消耗式热电偶。它的工作原理是根据金属的热电效应，利用热电偶两端所产生的温差电热测量钢水及高熔融金属温度。
二、快速热电偶产品规格型号及性能比较名称
型号 分度号 允差 上限 测量时间 铂铑30-铂铑6 kb-602p b ±5 1750 4～6s 铂铑10-铂 ks-602p s ±5 1650 4～6s 铂铑13-铂 kr-602p r ±5 1650 4～6s 钨铼3-钨铼25 kw-602p w ±7 1800 4～6s
三、快速热电偶结构 一次性消耗式热电偶的结构，
它主要由测温偶头与大纸管构成。偶头主要有正负偶丝焊接在补偿导线上，补偿导线穿嵌在支架上，支架外套有小纸管，偶丝以石英支撑和保护。最外装有防渣帽，全部零组件集中装入泥头中并以耐火填充剂粘合成一整体，而不可拆卸，故为一次性使用。
四、快速热电偶使用方法
1、根据测量的对象和范围，选择适当保护纸管长度及适用的测温枪。
2、把快速热电偶装在测温枪上，并使二次仪表指针（或数显器）回零，这时说明接触良好，可以进行测量。
3、快速热电偶插入钢水深度以300-400mm为宜，测量时不要测到炉壁或渣子上，做到：快、稳、准，当二次仪表得到结果时，应立即提枪，快速热电偶在钢水中浸渍时间不得超过5秒，否则易烧毁测温枪。
4、测温枪从炉内提出后，取下使用过的热电偶，并装上新的，停顿几分钟，准备下次测量。不得连测连拆，否则造成温差波动。
钢水分析仪
这几种元素的无损测定有对硫密处世胜督参，但是测金效果都不好，几十克含量的金才能测出来，实用性不大。