一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置

技术领域

本发明涉及石油焦成分分析检测技术领域，尤其涉及一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置。

背景技术

石油的减压渣油，经焦化装置，在 500-550℃下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭。一般认为它是无定形炭体，或是一种高度芳构化的高分子碳化物中，含有微小石墨结晶的针状或粒状构造的炭体物。

LIBS是激光诱导击穿光谱学的简称，该技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，利用光谱仪对等离子体发射光谱进行分析，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析，现有的光谱仪包括手持光谱仪和台式光谱仪。

现有技术的石油焦成分检测是通过手持光谱仪去石油焦堆处检测，取石油焦堆表面的石油焦材料，然后启动光谱仪进行成分检测，此种检测方法不够全面，又或者是挖掘不同深度的石油焦，进行检测，检测过程较为费时费力，为此我们提出了一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置。

发明内容

本发明提出的一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置，包括光谱仪，所述光谱仪为激光诱导击穿光谱仪，又称LIBS，所述光谱仪的外部固定有安装框，所述安装框的一侧固定有插针；

深度取料机构，所述深度取料机构安装在插针上，所述深度取料机构包括套设在插针外部的框架，所述框架的顶部固定有多个挡板，所述插针的顶部开设有多个进料口，深度取料机构通过插针插入不同的深度，以使料通过不同位置的进料口进入插针内部，实现不同深度的料获取；

清除机构，所述清除机构安装在插针上，所述清除机构包括顶板和底板，所述顶板和底板之间固定有多根连接杆，所述顶板的顶部固定有清洁刷，清除机构将检测完成后的料滑出插针，方便下一深度的料进行检测，同时清洁刷在下移的时候对光谱仪检测头的料进行清洁，避免残留影响下一深度的料的成分；

驱动机构，所述驱动机构安装在插针的一侧；

挡料机构，所述挡料机构安装在插针上，所述挡料机构包括连接板和多个挡料板，所述挡料板的顶部固定有限位块，所述连接板的一侧固定有L型限位板一、L型限位板二和L型限位板三，挡料机构将每一深度的料进行单独存放，在需要检测的时候进行依次释放，实现多深度石油焦料的检测。

进一步地，所述深度取料机构还包括固定在框架底部的把手一，所述框架的内壁转动连接有多个滚珠，滚珠减少框架与插针之间的摩擦力，所述插针的两侧开设有滑槽，所述滑槽的内部套设有滑块，所述滑槽的内壁固定有弹簧，所述弹簧另一端与滑块固定连接，所述滑块与框架内壁固定连接。

进一步地，所述深度取料机构还包括转动连接在插针顶部的C型框，所述C型框的顶部固定有把手二，所述C型框的底部固定有两个支撑板。

进一步地，所述清除机构还包括开设在插针顶部的顶板口，所述顶板套设在顶板口的内部，所述插针的底部开设有底板口，所述底板套设在底板口的内部，所述底板的底部固定有移动架。

进一步地，所述清除机构还包括固定在插针一侧的固定板一，所述固定板一的内部转动连接有往复螺杆一，所述往复螺杆一的外部安装有单向齿轮一，所述固定板一的顶部固定有导向杆一，所述导向杆一套设在移动架的内部，所述往复螺杆一螺纹套设在移动架的内部。

进一步地，所述驱动机构包括固定在插针一侧的电机固定板，所述电机固定板的底部固定有电机，所述电机的输出轴端固定有齿轮一，所述齿轮一的一侧与单向齿轮一相啮合。

进一步地，所述挡料机构还包括与连接板一侧固定的移动板，所述插针的一侧固定有固定板二，所述固定板二的一侧转动连接有往复螺杆二，所述往复螺杆二螺纹套设在移动板的外部，所述往复螺杆二的一端外部固定有锥齿轮一，所述插针的一侧固定有L型固定板，所述往复螺杆二转动连接在L型固定板的内部，所述L型固定板的内部转动连接有转轴，所述转轴的一端外部固定有锥齿轮二，所述锥齿轮二的一侧与锥齿轮一相啮合，所述转轴的另一端外部安装有单向齿轮二，所述单向齿轮二的一侧与齿轮一相啮合，所述插针的一侧固定有固定板三，所述固定板三的一侧固定有导向杆二，所述导向杆二套设在移动板的内部，单向齿轮一与单向齿轮二带动轴转动的转向相反。

进一步地，所述电机与光谱仪内的控制器电性连接。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过安装深度取料机构通过插针插入不同的深度，以使料通过不同位置的进料口进入插针内部，实现不同深度的料获取。

2、本发明通过安装清除机构将检测完成后的料滑出插针，方便下一深度的料进行检测，同时清洁刷在下移的时候对光谱仪检测头的料进行清洁，避免残留影响下一深度的料的成分。

3、本发明通过安装挡料机构将每一深度的料进行单独存放，在需要检测的时候进行依次释放，实现多深度石油焦料的检测。

综上所述，该设备设计新颖，操作简单，该设备获取石油焦堆不同深度的石油焦材料，并依次对不同深度的石油焦材料进行检测，检测更加全面，而且不需要人工挖掘不同深度的材料作为样本，更加省时省力，检测效率也非常高。

附图说明

图1为本发明实施例1提出的一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置的第一整体立体结构示意图；

图2为本发明实施例1提出的一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置的深度取料机构的进料口结构示意图；

图3为本发明实施例1提出的一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置的第二整体立体结构示意图；

图4为图1内A处局部放大结构示意图；

图5为图2内B处局部放大结构示意图；

图6为图3内C处局部放大结构示意图；

图7为图1内D处局部放大结构示意图

图8为本发明实施例1提出的一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例2提出的一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置的系统框图。

图中：1、光谱仪；2、安装框；3、插针；4、深度取料机构；41、框架；43、挡板；44、把手一；45、C型框；46、把手二；47、支撑板；48、进料口；5、清除机构；51、顶板；52、底板；53、连接杆；54、清洁刷；55、移动架；56、导向杆一；57、往复螺杆一；58、固定板一；59、单向齿轮一；6、驱动机构；61、电机固定板；62、电机；63、齿轮一；7、挡料机构；71、挡料板；72、固定板二；73、往复螺杆二；74、锥齿轮一；75、转轴；76、锥齿轮二；77、单向齿轮二；78、L型固定板；79、移动板；710、固定板三；711、导向杆二；712、连接板；713、L型限位板一；714、L型限位板二；715、L型限位板三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：参照图1-8：一种基于LIBS技术的石油焦成分分析检测装置，包括光谱仪1，光谱仪1为激光诱导击穿光谱仪，又称LIBS，光谱仪1的外部固定有安装框2，安装框2的一侧固定有插针3；

深度取料机构4，深度取料机构4安装在插针3上，深度取料机构4包括套设在插针3外部的框架41，框架41的顶部固定有多个挡板43，插针3的顶部开设有多个进料口48，深度取料机构4通过插针3插入不同的深度，以使料通过不同位置的进料口48进入插针3内部，实现不同深度的料获取；

清除机构5，清除机构5安装在插针3上，清除机构5包括顶板51和底板52，顶板51和底板52之间固定有多根连接杆53，顶板51的顶部固定有清洁刷54，清除机构5将检测完成后的料滑出插针3，方便下一深度的料进行检测，同时清洁刷54在下移的时候对光谱仪1检测头的料进行清洁，避免残留影响下一深度的料的成分；

驱动机构6，驱动机构6安装在插针3的一侧；

挡料机构7，挡料机构7安装在插针3上，挡料机构7包括连接板712和多个挡料板71，挡料板71的顶部固定有限位块，连接板712的一侧固定有L型限位板一713、L型限位板二714和L型限位板三715，挡料机构7将每一深度的料进行单独存放，在需要检测的时候进行依次释放，实现多深度石油焦料的检测；

深度取料机构4还包括固定在框架41底部的把手一44，框架41的内壁转动连接有多个滚珠，滚珠减少框架41与插针3之间的摩擦力，插针3的两侧开设有滑槽，滑槽的内部套设有滑块，滑槽的内壁固定有弹簧，弹簧另一端与滑块固定连接，滑块与框架41内壁固定连接；

深度取料机构4还包括转动连接在插针3顶部的C型框45，C型框45的顶部固定有把手二46，C型框45的底部固定有两个支撑板47；

清除机构5还包括开设在插针3顶部的顶板口，顶板51套设在顶板口的内部，插针3的底部开设有底板口，底板52套设在底板口的内部，底板52的底部固定有移动架55；

清除机构5还包括固定在插针3一侧的固定板一58，固定板一58的内部转动连接有往复螺杆一57，往复螺杆一57的外部安装有单向齿轮一59，固定板一58的顶部固定有导向杆一56，导向杆一56套设在移动架55的内部，往复螺杆一57螺纹套设在移动架55的内部；

驱动机构6包括固定在插针3一侧的电机固定板61，电机固定板61的底部固定有电机62，电机62的输出轴端固定有齿轮一63，齿轮一63的一侧与单向齿轮一59相啮合；

挡料机构7还包括与连接板712一侧固定的移动板79，插针3的一侧固定有固定板二72，固定板二72的一侧转动连接有往复螺杆二73，往复螺杆二73螺纹套设在移动板79的外部，往复螺杆二73的一端外部固定有锥齿轮一74，插针3的一侧固定有L型固定板78，往复螺杆二73转动连接在L型固定板78的内部，L型固定板78的内部转动连接有转轴75，转轴75的一端外部固定有锥齿轮二76，锥齿轮二76的一侧与锥齿轮一74相啮合，转轴75的另一端外部安装有单向齿轮二77，单向齿轮二77的一侧与齿轮一63相啮合，插针3的一侧固定有固定板三710，固定板三710的一侧固定有导向杆二711，导向杆二711套设在移动板79的内部，单向齿轮一59与单向齿轮二77带动轴转动的转向相反；

电机62与光谱仪1内的控制器电性连接。

实施例2：参照图9：本实施例在实施例1的基础上提供了一种技术方案：包括激光器、多个反光镜、采样组件、光采集器、光谱仪1、数字延时器以及计算机，所述光采集器、光谱仪1、数字延时器以及激光器依次电连接，所述主机与所述光谱仪1电连接，多个所述反光镜和所述采样组件在所述激光器的一侧依次设置，所述激光器产生的脉冲激光经过多个所述反光镜到达所述采样组件，所述光采集器设置在所述采样组件的外侧，用于采集组件发射的光；

所述采样组件包括多个聚焦透镜、采样平台以及连接杆53，多个所述聚焦透镜通过所述连接杆53设置在所述采样平台上，并且多个所述聚焦透镜的焦距各不相同，多个所述聚焦透镜在所述连接杆53上从上往下排布，并且多个所述聚焦透镜能够以所述连接杆53为轴进行转动。

工作原理：手持光谱仪1并启动，将插针3插入需要检测的石油焦料内，插针3插入一定深度后，将把手二46往一侧掰，使把手二46带动C型框45围绕连接点转动，然后C型框45带动支撑板47旋转，支撑板47此时撑住框架41，旋转后支撑板47取消支撑，滑槽内的弹簧在支撑的时候是压缩状态，不支撑后会推动滑块在滑槽内移动，滑块则会带动框架41在插针3上滑动，同时检测人员拉动把手一44带动框架41移动，框架41滑动带动挡板43移动，挡板43在支撑的时候是挡住进料口48的，移动后进料口48打开，多个进料口48对应不同深度的石油焦料，不同进料口48附近的料通过进料口48进入插针3的内部，由多个挡料板71对不同深度的料隔绝，然后人工拔出插针3，然后通过把手二46将支撑板47复位，使框架41复位，使弹簧再次压缩，使进料口48再次被挡住，然后光谱仪1控制电机62带动齿轮一63正转，齿轮一63正转带动单向齿轮二77和单向齿轮一59旋转一定圈数，单向齿轮一59与单向齿轮二77带动轴转动的方向相反，因为单向齿轮的特性，所以单向齿轮二77转动带动转轴75转动的时候，单向齿轮一59自转，转轴75转动带动锥齿轮二76转动，锥齿轮二76带动锥齿轮一74转动，锥齿轮一74带动往复螺杆二73旋转，往复螺杆二73旋转使移动板79推动连接板712移动，连接板712带动L型限位板一713、L型限位板二714和L型限位板三715移动，因为三个L型限位板的宽度不同，所以转一定圈数后L型限位板一713移开解除对第一块挡料板71的限位，所以挡料板71会因为重力的原因下移打开过料口，然后第一层深度的料穿过挡料板71滑向光谱仪1的检测头（下料检测时需要插针3倾斜朝上方便滑料），然后光谱仪1启动对第一深度的石油焦进行检测，检测完毕后控制电机62带动齿轮一63反转，齿轮一63反转使单向齿轮一59带动往复螺杆一57转动，使移动架55下移，移动架55带动与之连接的底板52下移，底板52通过连接杆53带动顶板51和清洁刷54下移，底板52打开一个开口后，料从底板口滑出插针3，清洁刷54下移的时候毛刷对检测头进行清洁，避免残留石油焦，影响下一深度的石油焦检测，往复螺杆一57使底板52和顶板51复位，然后电机62正转继续使第二个挡料板71打开，然后按照上述步骤依次对不同深度的料进行检测，获取石油焦料堆不同深度成分。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。