一种模拟在线工况的成分检测设备及方法

技术领域

本发明涉及成分检测领域，特别涉及一种模拟在线工况的成分测量设备及方法。

背景技术

钢铁是以铁、碳为主要成分的合金，其品种和质量都取决于成品中各元素的种类和含量。钢铁生产的基础是持续保证原料或产品的高质量，因此，在钢铁制造过程的各个工艺环节中，如何能够实现对其组成成分的含量进行精确测量和控制，成为钢铁企业确保其产品质量的关键。在整个钢铁生产过程中，对产品成分测量要求的工序众多，几乎每个生产工序均设立了检化验中心来负责该工作。

现有技术都是采用定周期取样配合离线抽检的方法来进行成分测量，其具体过程为：首先进行取样，然后通过风洞运输系统将被测样品送到检化验室，经过样品制备处理后，再进行成分各元素含量的测量，最后通过数据传输系统送回测量结果。而钢铁生产中，现场的调节与控制对实时性要求很高，目前的成分测量方法不仅工序复杂、环境要求较严格，并且耗费人力和时间，严重滞后于实际生产进程，无法满足生产的实时需求，导致无法准确掌控生产过程，使得最终的产品质量也无法保证。因此，能够及时准确反馈检测结果的在线测量方法成为成分检测的研究方向，但是目前并没有能满足对在线成分检测展开研究的试验装置或手段。

发明内容

本发明的目的在于解决目前并没有能满足对在线成分检测展开研究的试验装置或手段。本发明提供了一种模拟在线工况的成分检测设备，可真实还原现场的生产环境，模拟在线工况进行成分测量，使测量结果更加准确；同时能够为后续实施在线测量提供研究基础。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种模拟在线工况的成分检测设备，包括：

工况环境模拟装置，为一密闭容器，用于容纳待检测样品；工况环境模拟装置设置有工况因素控制单元，用于调节工况环境模拟装置内的工况环境以使其达到设定工况条件；工况环境模拟装置上设置有检测窗口；

成分检测装置，其发出的光线能够透过检测窗口对工况环境模拟装置内的检测样品进行检测；

控制单元，与工况因素控制单元及成分检测装置电连接；

设定工况条件与待检测样品实际生产的工况条件相同。

采用上述技术方案，工况环境模拟装置为用于容纳待检测样品的密闭容器，且工况环境模拟装置能够实现调节其内部工况环境至某一设定工况，通过将工况环境模拟装置的工况设定为与待检测样品实际生产时的工况相同，真实还原现场的生产环境，再利用成分检测装置对于样品进行测量，使样品能够在与实际在线相同的工况条件下进行检测，使检测结果更加准确；同时工况环境模拟装置可重复进行工况的条件的不同设定，获取各种工况条件变化下的数据，为后续实施在线测量提供研究基础。

作为一具体实施方式，工况因素控制单元包括分别与控制单元电性连接的温度控制单元、气氛控制单元、真空度控制单元；其中，

温度控制单元用于加热工况环境模拟装置，以使其内部温度达到设定工况条件的温度要求；

气氛控制单元用于向工况环境模拟装置的腔体充入气氛成分，以使工况环境模拟装置内的气氛达到设定工况条件的气氛要求；

真空度控制单元用于抽取工况环境模拟装置内的气体，以使工况环境模拟装置内的真空度达到设定工况条件的真空度要求。

作为一具体实施方式，工况环境模拟装置上设置有进气阀以及出气阀，进气阀和出气阀均与控制单元相连接；其中，

气氛控制单元包括用于储存气氛成分的气体容纳部，气体容纳部通过进气阀与工况环境模拟装置的腔体相连通，

真空度控制单元包括抽吸装置，抽吸装置通过出气阀与工况环境模拟装置的腔体相连通。

作为一具体实施方式，工况环境模拟装置上还设置有泄气阀，泄气阀控制工况环境模拟装置的腔体与外界相连通或断开。

作为一具体实施方式，成分检测装置为激光光谱成分测量设备。

作为一具体实施方式，还包括，

距离测量装置，用于测量成分检测装置与待检测样品之间的距离；

调节装置，成分检测装置设置于调节装置上，调节装置用于带动成分检测装置相对于工况环境模拟装置移动；

其中，距离测量装置及调节装置均与控制单元电连接。

采用上述技术方案，可充分考虑实际检测中检测设备与在线样品之间距离对检测结果的影响，提升检测结果的准确性。同时，在检测过程中可通过调节装置带动距离测量装置移动至不同的位置，实现多组距离与检测数据的对比数据，为提升检测精度以及后续提升检测模型的研究提供充足的数据支撑。

作为一具体实施方式，距离测量装置为激光传感器。

作为一具体实施方式，调节装置包括一升降机构，成分检测装置设置于升降机构上。

一种模拟在线工况的成分测量方法，基于一种模拟在线工况的成分检测设备进行，模拟在线工况的成分检测设备包括：

工况环境模拟装置，为一密闭容器用于容纳待检测样品；工况环境模拟装置上设置有检测窗口；以及，

成分检测装置，其发出的光线能够透过检测窗口对工况环境模拟装置内的检测样品进行检测；

模拟在线工况的成分测量方法包括以下步骤：

将待检测样品放置于工况环境模拟装置内；

依次调节环境模拟装置内的各项工况条件，直至其工况环境达到设定工况条件；

启动成分检测装置，以使成分检测装置发出的光线经过检测窗口对容纳于工况环境模拟装置内的待检测样品进行检测；

检测完成后，依据设定顺序恢复成分检测装置内的各项工况条件以使其内部的工况环境恢复至初始状态；

其中，设定工况条件与待检测样品生产时的实际工况条件相同。

作为一具体实施方式，工况条件包括真空度、气氛以及温度；依次调节工况环境模拟装置内的各项工况条件，直至其工况环境达到设定工况条件，具体包括以下步骤：

对工况环境模拟装置抽真空，以将其内的真空度调节至设定真空度；

再通入设定量的气氛成分至工况环境模拟装置内，以达到设定工况条件的气氛状态及设定工况条件的真空度；

最后调节工况环境模拟装置内的温度至设定工况条件的温度值。

作为一具体实施方式，依据设定顺序恢复成分检测装置内的各项工况条件以使其内部的工况环境恢复至初始状态，包括以下步骤：

降低工况环境模拟装置内的温度至初始温度值；

将工况环境模拟装置的内部与外界相连通，以降低其内真空度，直至恢复至初始真空度和初始气氛状态。

作为一具体实施方式，在启动成分检测装置对容纳于工况环境模拟装置内的待检测样品进行检测之前，模拟在线工况的成分测量方法还包括：调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值。

作为一具体实施方式，模拟在线工况的成分检测设备还包括：

距离测量装置，用于检测成分检测装置与待检测样品之间的距离；

调节装置，成分检测装置设置于调节装置上，调节装置用于带动成分检测装置相对于工况环境模拟装置进行移动；

调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值，包括以下步骤：

通过距离测量装置测量成分检测装置与待检测样品之间的距离；

如果成分检测装置与待检测样品之间的距离不符合要求，则调节装置带动成分检测装置移动，直至成分检测装置与待检测样品之间的距离调整至设定值。

附图说明

图1示出本发明实施例的模拟在线工况的成分检测设备的组成示意图；

图2示出本发明实施例的模拟在线工况的成分测量方法的流程示意图；

图3示出本发明实施例的设置工况条件时的流程图；

图4示出本发明实施例的恢复工况条件时的流程图；

图中：100-模拟在线工况的成分检测设备、110-工况环境模拟装置、111-腔体、112-检测窗口、113-温度控制单元、114-气氛控制单元、115-真空度控制单元、120-成分检测装置、130-调节装置、140-距离测量装置、150-控制单元、200-待检测样品。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

钢铁生产过程是一个复杂的流程工序，不同工序对温度、真空度、气氛环境等这些工况条件会有不同的要求，如RH精炼法(真空循环脱气法)、VD(真空精炼)等炼钢生产过程对温度和真空度均有明确的要求。发明人在实践中发现，钢铁生产过程中，需要进行成分测量的钢铁产品往往处于不同温度、真空度、气氛等环境中，对钢铁产品进行成分测量时，环境条件对测量结果会有较大的影响，为了确保测量结果的准确性和真实性，必须要确保测量时工况环境条件满足实际生产工况要求。

本发明实施例公开了一种模拟在线工况的成分检测设备100，如附图1所示，包括工况环境模拟装置110，成分检测装置120以及控制单元150。

工况环境模拟装置110为内部具有腔体111的密闭容器，用于容纳待检测样品200，工况环境模拟装置110能够模拟钢铁生产过程实际工况条件。工况环境模拟装置110内还设置有置物台用于放置检测样品。进一步，工况环境模拟装置110设置有工况因素控制单元，用于调节工况环境模拟装置110内的工况环境，以使工况环境模拟装置110内的工况环境与待检测样品200实际生产的工况条件相同。即，测量待检测样品200时，工况因素控制单元用于工况条件设置控制，以将工况环境模拟装置110腔体111内的初始状态调节为与待测样品生产在线时的相同工况条件。

本实施例中，初始状态指处于室温环境时的状态。即初始状态时，工况环境模拟装置110内的压力、温度及气氛等条件与其所处的室温环境相同。

控制单元150为一种具有通讯、控制、数据采集等功能的计算机设备，与工况因素控制单元及成分检测装置120电连接，控制单元150用于控制工况条件调节、成分测量并接受结果等。

示例性地，本实施例中，工况因素控制单元包括温度控制单元113、气氛控制单元114及真空度控制单元115，分别用于控制工况环境模拟装置110内部的温度、气氛和真空度等工况条件，实现模拟待检测样品200的实际生产工况环境。即，温度控制单元用于加热工况环境模拟装置，以使其内部温度达到设定工况条件的温度要求。气氛控制单元用于向工况环境模拟装置的腔体充入气氛成分，以使工况环境模拟装置内的气氛达到设定工况条件的气氛要求。真空度控制单元用于抽取工况环境模拟装置内的气体，以使工况环境模拟装置内的真空度达到设定工况条件的真空度要求。在其它实施例中，亦或在不同的样品检测中，工况因素可能包括上述因素中某几种，或者还包括除上述列举外的其它工况因素。

进一步，工况环境模拟装置110的侧壁上设置有进气阀、泄气阀以及出气阀(图中未示出)。进气阀、泄气阀以及出气阀均与控制单元150相连接，控制单元150可控制进气阀、泄气阀以及出气阀的通断。

示例性地，真空度控制单元115包括抽吸装置(如真空泵)以及真空检测部件(如真空表、气压计)，抽吸装置以及真空检测部件均与控制单元150相连接。示例性地，抽吸装置与出气阀相连接，抽吸装置通过出气阀与工况环境模拟装置的腔体相连通。真空检测部件设置于调节工况环境模拟装置110的腔体中，能够检测腔体中真空值并将检测结构传输至控制单元150，以便控制腔体111的真空度。

具体地，调节工况环境模拟装置110腔体111内的真空度时，控制单元150控制出气阀打开，抽吸装置启动，对工况环境模拟装置110内的腔体111进行抽气，同时真空检测部件检测腔体111内的压力，当腔体111内的真空度达到设定值后，则控制单元150控制抽吸装置停止抽吸。可替换地，抽吸装置还可以为微型真空泵、微型气泵、微型抽气泵、微型抽气打气泵等，本实施例中不作限定。另一方面，也可以选择集成有真空检测部件的抽吸装置。

示例性地，温度控制单元113包括加热装置(如感应加热装置)以及温度检测部件(如温度传感器)，加热装置及温度检测部件均与控制单元相连接。示例性地，加热装置为中频感应加热设备，感应加热设备的线圈设置于工况环境模拟装置110内，环绕金属置物台设置，通过控制金属置物台电流大小来控制加热温度。温度检测部件为温度传感器，设置于腔体111内，用于将腔体111内的温度传输至控制单元150，控制单元150控制中频感应加热设备的电流大小，以使实现工况环境模拟装置110腔体111内的温度提升至设定工况的温度。当温度传感器检测到腔体111内的温度提升至设定工况的温度后，控制单元150控制中频感应加热设备停止加热。在其它实施例中，加热装置还可以采用电阻加热等其它加热方式。

示例性地，气氛控制单元114包括用于储存气氛成分的气体容纳部(如气体储存罐)以及流量检测部件(如流量计)(图中未示出)，气体容纳部通过进气阀与工况环境模拟装置110的腔体111相连通，流量检测部件与控制单元150相连通，每一种气氛成分均设置有相应的流量检测部件，当各种气氛成分通入相应的比例，达到设定工况的气氛条件后，控制相应进气阀关闭，停止气氛进气。示例性地，气体容纳部可以为瓶装等形式。气氛成分可能为氩气、氮气等气体，实际检测时，样品需要的气氛成分依据样品实际加工工况中的气氛条件确定。具体地，调整工况环境模拟装置110腔体111内的气氛时，控制单元150控制与各气氛成分的气体容纳相连的进气阀打开，由于腔体111具备一定的真空度，各气氛成分充入腔体111中。此过程中，流量检测部件检测各气氛成分的充入量，各气氛成分达到设定的充入量，并满足设定工况的气氛条件后，控制单元150单元控制各气氛成分进气阀关闭，停止进气。替换性地，在另一实施例中，也可以选用带有流量检测功能的进气阀。

进一步，在充入气氛成分时，真空检测部件同步检测腔体111内的压力，并由抽吸装置动态调整腔体111的真空度，直至腔体111内的真空度和气氛条件均达到设定工况的要求。

泄气阀用于控制工况环境模拟装置110的腔体111与外界相连通或断开。在样品检测完结束，待其它工况(如温度)恢复后，直接打开泄压阀使腔体111与外界环境相通，可使腔体111内的工况环境逐渐恢复至初始状态。

进一步，工况环境模拟装置110上设置有检测窗口112。示例性地，工况环境模拟装置110的上方设置有一安装口，安装口内安装有一透明的检测窗口112，待检测样品200在工况环境模拟装置110内放置的位置与检测窗口112相对应，便于被检测。以及，工况环境模拟装置110上设置有样品取放口(图中未示出)，用于放置或取出样品。示例性地，样品取放口设置于工况环境模拟装置110的侧面或顶端，通过铰接或者扣合的方式与工况环境模拟装置110的侧壁相连接，便于打开取放样品。同时，检测窗口112以及样品取放口与工况环境模拟装置110的侧壁连接处均设置有密封条等密封部件，以保证工况环境模拟装置110的密封性。

继续参照图1，成分检测装置120设置于工况环境模拟装置110的上方，用于检测样品成分，其发出的光线能够透过检测窗口112对工况环境模拟装置110内的检测样品进行检测。示例性地，成分检测装置120为激光光谱成分测量设备，成分检测装置120发出高能脉冲激光，激光通过工况环境模拟装置110上方的检测窗口112照射到检测样品上，使被测对象表面气化成等离子体并激发发光，激发出的光线透过工况环境模拟装置110上方的检测窗口112进入成分检测装置120，成分检测装置120对光谱进行计算分析后得出被测样品各元素成分含量。

由于目前用于成分检测的有电火花直读光谱和X射线荧光光谱等检测技术，存在如需要与被测物表面接触、对样品表面要求较高，样品需要经过多道处理的问题，或者如X射线荧光光谱无法检测原子序数小于11(Na)的轻元素，以及存在辐射危害等问题。本实施例的成分检测装置120采用激光光谱成分测量设备对样品进行成分检测，该检测方式对待检测样品要求低，无需对样品进行复杂的预处理，且几乎没有污染，对样品破坏性小，并且可实现非接触式无损检测。因此，采用激光光谱成分测量设备进行成分检测分析，可以简化程序，降低样品处理成本，缩短检测时间，实现及时反馈。

本实施例的成分检测设备，工况环境模拟装置110为用于容纳待检测样品200的密闭容器，且工况环境模拟装置110能够通过温度控制单元113、气氛控制单元114及真空度控制单元115，实现调节其内部工况环境至某一设定工况。即，一方面，工况环境模拟装置110可设定为与待检测样品200相同的工况条件，使样品能够在与实际在线相同的工况条件下进行检测，因此能够排除检测时工况环境对检测环境的影响，模拟样品在线检测，使检测结果更加准确，提升检测结果的准确性与真实性。另一方面，工况环境模拟装置110可重复进行工况的条件的不同设定，获取各种工况条件变化下的数据，为后续实施在线测量提供研究基础。

进一步，模拟在线工况的成分检测设备100还包括距离测量装置140以及调节装置130，距离测量装置140及调节装置130均与控制单元150电连接，控制单元150控制调节装置130的移动。距离测量装置140用于测量成分检测装置120与待检测样品200之间的距离。示例性地，距离测量装置为非接触式测量距离的激光传感器，可安装于成分检测装置120的下表面，与检测窗口112相对。距离测量装置能够通过检测窗口112检测待测样品与成分检测装置120之间的距离并反馈给控制单元150，控制单元150接收距离测量装置140测量的数据并设定的距离值相比对，来判断样品与成分检测装置120的距离是否符合要求。由于检测窗口112的大小以及样品的大小是有限定的，在其它实施例中，距离测量装置140也可以安装于其它位置，只要能够确定距离测量装置140与成分检测装置120之间的相对位置，同时距离测量装置140能够透检测窗口112测到样品即可。

具体地，待检测样品200与成分检测装置120之间的距离的设定，可根据样品在线检测时实际检测设备与样品之间的距离要求来模拟确定。同时，成分检测装置120与待测样品之间的测量距离会影响测量结果，每一个距离都会对应一个测量值。由此，本实施例还可以实现在检测时，通过多次调整成分检测装置120与待测样品之间的距离，进而测得一组距离与成分值相对应的数据，便于为后续检测精度研究以及在线检测时，检测结果与距离的相关性等问题提供数据参考。

继续参照图1，成分检测装置120设置于调节装置130上，当样品与成分检测装置120的距离不符合要求时，调节装置130能够带动成分检测装置120相对于工况环境模拟装置110移动，以使成分检测装置120与待检测样品200之间的距离调节至设定的检测距离。具体的，调节装置130包括升降机构，成分检测装置120设置于升降机构上。

示例性地，升降机构为电机或马达等驱动装置驱动丝杆转动的结构，成分检测装置120与丝杆螺纹连接，控制单元150控制驱动装置控制丝杆转动，来实现成分检测装置120的上下移动。或者升将机构包括一滑轨以及一滑块，滑块用于连接成分检测装置120，同时滑块由液压杆或气缸驱动移动。另一实施例中，升降机构可为一齿轮齿条结构，齿条部分与成分检测装置120相连接，由齿条转动带动齿条移动，进而实现成分检测装置120的上下移动。在其它实施例中，升降机构还可以为其它能实现上下移动的结构，在此并不做限定。

即，本实施例可以控制成分检测装置120与待检测样品200之间的距离，使其满足模拟在线检测时对距离的设定以及变动要求。且待检测样品200放置在一个能够通过调节温度、真空度、气氛等条件的工况环境模拟装置110，来模拟样品生产的实际工况。同时，成分检测装置120采用激光光谱成分检测装置120，其发出高能脉冲激光照射在被测样品上并激发发光，通过对光谱进行采集、计算和分析，缩短样品处理时间，从而实现模拟在线环境下，样品成分的快速测量与反馈。故本实施例的成分检测设备作为一种成分检测装置时，具有调节方便，样品要求低及检测结果准确等优点，并能够缩短样品检测结果的反馈时间。进一步地，本实施例的成分检测设备也可作为一种研究装置，能够通过不同条件的设定，进行多次试验，为后续开展在线测量提供大量的基础研究数据，为在线测量的实施做准备。

本发明实施例还公开了一种模拟在线工况的成分测量方法，其基于一种模拟在线工况的成分检测设备进行。模拟在线工况的成分检测设备包括工况环境模拟装置以及成分检测装置。具体地，工况环境模拟装置为一密闭容器用于容纳待检测样品，工况环境模拟装置上设置有检测窗口。成分检测装置发出的光线能够透过检测窗口对工况环境模拟装置内的检测样品进行检测。基于上述模拟在线工况的成分检测设备，参照图2，模拟在线工况的成分测量方法包括以下步骤：

放置样品步骤：将待检测样品放置于工况环境模拟装置内。在线取样后，将样品放入工况环境模拟装置中。本实施例中，样品无需经过处理可直接放入工况环境模拟装置内，如在成分检测装置(例如，成分检测装置为激光光谱成分测量设备)对样品无要求的情况下。在另一实施例中，样品可能需依据实际检测的需求进行样品处理。在此不作具体限定。

设置工况步骤：依次调节环境模拟装置内的各项工况条件，直至其工况环境达到设定的工况条件。其中，设定工况条件与待检测样品生产时的实际工况条件相同。即，本实施例的检测方法中，在检测之前，先将环境模拟装置内的工况按顺序调整至与待检测样品实际在线时相同的工况，以使样品在一个与在线相同的工况下进行测量，以提升测量的准确性。且，各工况条件的调节顺序控制必须要按照一定的顺序和要求进行。

示例性地，工况条件包括真空度、气氛以及温度。则依次调节工况环境模拟装置内的各项工况直至其工况环境达到设定工况条件，参照图3，具体包括以下步骤：对工况环境模拟装置抽真空，以将其内的真空度调节至设定真空度。再通入设定量的气氛成分至工况环境模拟装置内，以达到设定工况条件的气氛状态及设定工况条件的真空度。最后调节工况环境模拟装置内的温度至设定工况条件的温度值。

其中，真空度的调节可通过抽吸装置对工况环境模拟装置进行抽气实现，抽吸装置包括但不限于真空泵、微型真空泵、微型气泵、微型抽气泵、微型抽气打气泵等。气氛的调节可通过将容纳各种气氛成分的储存容器与工况环境模拟装置相连通，并分别向工况环境模拟装置通入一定量，使各气氛成分的比例满足设定工况的要求。而温度的调节可通过感应加热、电阻加热等加热方式，将工况环境模拟装置加热至设定工况的温度。工况调节的具体实现方式，本实施例中不作具体限定。

本实施例中，工况设定时按照特定顺序进行，既可以保证样品不被氧化，又可保证样品检测环境与实际在线工况一致，提升检测结果的准确性。具体地，由于工况环境模拟装置的初始环境中有空气，如果工况调节时，不先进行真空度调节，则无法对工况环境模拟装置进行排空，会导致空气影响气氛的纯度。同时温度升高后也会造成被测样品氧化，以致影响检测结果。因此，本实施例的工况设置方式，即先抽真空进行排空再进行气氛及温度的设定，可避免工况环境模拟装置内空气对样品的影响，提升检测结果的准确性。

成分检测步骤：启动成分检测装置，以使成分检测装置发出的光线经过检测窗口对容纳于工况环境模拟装置内的待检测样品进行检测。即，待工况环境模拟装置内的工况调整至与在线工况一致后，启动成分检测装置对样品进行检测。成分检测装置可选择能够满足检测需求的设备，如激光光谱成分测量设备、X射线荧光谱等。

示例性地，成分检测装置为激光光谱成分测量设备，测量时，成分检测装置发出高能脉冲激光，激光通过工况环境模拟装置上方的检测窗口照射到被测样品上，使被测对象表面气化成等离子体并激发发光，激发出的光线透过工况环境模拟装置上方的检测窗口进入成分检测装置，成分检测装置对光谱进行计算分析后得出被测样品各元素成分含量。

工况恢复步骤：检测完成后，依据设定顺序恢复成分检测装置内的各项工况条件以使其内部的工况环境恢复至初始状态。具体地，参照图4，成分测量结束后，将工况环境模拟装置的各工况因素依次恢复至初始状态；即，环境模拟装置内工况条件的复原也必须要按照一定的顺序和要求进行，其顺序为：先降温，再释放真空，最终恢复到室温空气条件。

上述工况条件依据设定顺序恢复，以使成分检测装置内的各项工况条件恢复至初始状态，包括以下步骤：

温度恢复：降低工况环境模拟装置内的温度至初始温度值。具体的降温方式可以为自然冷却至室温。或者自然冷却到某一特定温度值(该特定温度值可以为一个不容易导致检测样品氧化的温度)，再进行充入空气等操作，使工况环境模拟装置内加速冷却到室温。本实施例，对降温到室温的具体方式不作限定。

真空度和气氛恢复：将工况环境模拟装置的内部与外界相连通，以降低其内真空度，直至恢复至初始真空度和初始气氛状态。具体地，工况环境模拟装置上设置有泄压阀，通过打开泄压阀，即可使腔体与室温环境相连通，逐步降低腔体内的真空度，同时使真空度以及气氛条件逐渐恢复至室温状态。

本实施例中，工况恢复时依据顺序进行恢复，可以使样品与在线状态保持一致，同时也可降低对检测装置的损坏，如最大限度避免工况环境模拟装置内的部件被高温氧化。

取出样品步骤：待工况环境模拟装置中的工况回复至初始状态后，操作者可打开工况环境模拟装置，将被测量的检测样品取出。

本发明实施例的成分测量方法，通过将待测样品放置于一个可以调节温度、真空度、气氛等条件的装置中。检测时，先将装置中的工况条件调节至与样品在线时同样的工况，使样品被检测时，处于与样品实际生产时的同等工况下，之后再激光光谱成分检测装置对待测样品进行检测，该方法能够模拟在线工况对样品进行成分检测，提升检测结果的准确性。同时，为在线测量提供一种研究方法，促进在线测量的研究与应用。

进一步，考虑到样品在线检测时，由于现场环境限制，检测设备与在线样品之间的距离可能会不同，为模拟这种距离的变化对测量结果的影响。本实施例的成分检测方法中，在启动成分检测装置对容纳于工况环境模拟装置内的待检测样品进行检测之前，模拟在线工况的成分测量方法还包括：调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值。

示例性地，模拟在线工况的成分检测设备还包括距离测量装置，用于检测成分检测装置与待检测样品之间的距离。调节装置，成分检测装置设置于调节装置上，调节装置用于带动成分检测装置相对于工况环境模拟装置进行移动。则调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值，可采用以下方式进行调节：通过距离测量装置测量成分检测装置与待检测样品之间的距离。如果成分检测装置与待检测样品之间的距离不符合要求，则调节装置带动成分检测装置移动，直至成分检测装置与待检测样品之间的距离调整至设定值，如上，该设定值依据样品实际在线检测时的要求而定。

需说明的是，调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值，在启动检测装置对待检测样品进行检测之前完成即可。即，调节成分检测装置与待检测样品间的距离可在调节工况环境模拟装置至设定工况条件步骤之后进行。

另一方面，为进行在线测量研究，也可通过改变成分检测装置与待检测样品之间的距离，来研究两者之间的距离与检测结果之间的关系。

示例性地，针对设置工况步骤，一具体实施方式中，模拟在线工况的成分检测设备还包括分别用于调整真空度、温度以及气氛的真空度控制单元、温度控制单元以及气氛控制单元。真空度控制单元包括抽吸装置(如真空泵)以及真空检测部件(如真空表、气压计)，抽吸装置通过出气阀与工况环境模拟装置相连通。温度控制单元包括加热装置(如感应加热装置)以及温度检测部件(如温度传感器)，加热装置用于对工况环境模拟装置进行加热。气氛控制单元包括用于储存气氛成分的气体容纳部(如气体储存罐)以及流量检测部件(如流量计)，气体容纳部通过进气阀与工况环境模拟装置相连通。以及与真空度控制单元、温度控制单元以及气氛控制单元均电连接的控制单元，通过控制单元对各工况的调节进行统一控制。则设置工况步骤具体包括以下流程：

真空度调节：对工况环境模拟装置抽真空，以将其内真空度调节至设定真空度。由于实际中不可能实现完全真空状态，本实施例中，设定当真空度达到一定数值即认为达到真空状态，例如真空度为100Pa时，或其它设定的真空值。示例性地，控制单元控制出气阀打开，真空泵启动，对工况环境模拟装置进行抽气，直至其内真空度到设定数值。

气氛调节：再通入设定量的气氛成分至工况环境模拟装置内，以达到设定工况条件的气氛状态及设定工况条件的真空度。即，如上一步骤，待真空度调整至设定值时，开始充入气氛成分气体，气氛充入会对真空度产生影响，进而充入气氛成分的同时，动态调整真空度，使得气氛条件与真空度同时达到设定工况的要求。示例性地，通过控制单元控制进气阀打开，使气氛通入工况环境模拟装置腔体内，多种气体按比例通入，直至满足设定工况条件的气氛条件。在此过程中，真空检测部件检测腔体内的真空度，抽吸装置同步工作调整腔体内的真空度直至达到设定工况的真空度。

进一步，考虑容器的密封性影响，在样品检测过程中，真空度的调节控制也可能为一动态调整过程，本实施例对设定工况条件真空度的具体维持方式不作限定。

温度调节：最后调节工况环境模拟装置内的温度至设定工况条件的温度值。具体地，温度检测部件检测腔体的温度是否达到设定工况的要求，控制单元控制加热装置对腔体进行加热，直至腔体内的温度达到设定工况条件要求的温度后，控制单元控制加热装置停止加热。

在另一具体实施方式中，上述真空度控制单元、温度控制单元以及气氛控制单元设置各工况条件时，可通过分别设置参数，分别控制相应的工况条件，最终达到设定工况的要求。

示例性地，以真空炼钢生产工况为例对上述检测方法进行说明：

首先，将盛有被测钢样的坩埚放入工况环境模拟装置中。再设定成分检测装置与被测样钢之间的距离为0.5米，并由控制单元控制调整装置带动成分检测装置移动，使成分检测装置到被测钢样之间的距离为0.5米。然后，对工况环境模拟装置抽真空度至200Pa，再充入与工况环境模拟装置容积等量的氩气，同时控制工况环境模拟装置内的真空度到65Pa，最后加热至1615℃，完成工况条件设置控制。

之后开启成分检测装置测量钢样的成分数据。测量完毕后，工况环境模拟装置先降温到50℃以下，之后对工况环境模拟装置充入空气，直至工况环境模拟装置内压力为室内压力，完成工况条件的恢复。最后打开工况环境模拟装置取出被测钢样，完成本次测量。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。