采用单片机的在线颗粒分析仪智能控制系统

BeardRen

摘要:针对国内粉末生产过程中粒度分布检验的滞后性，提出了在线颗粒分析仪智能控制系统设计。通过
% h  [# U$ d, Z* F0 b8 i1 I# {" F控制采样速度和喂料速度实现样品的在线分析，并实现分析数据的实时采集和传输，实现在线监控。实验结果
表明，该系统测试范围达到4 ~300um，可持续工作8小时，延时小于1分钟，测试准确度、重复性均达到在线控
  M% Y/ @: f! ]7 J7 K0 R制的需要。

关键词:智能控制:粒度分析:喂料;单片机
- y" P8 }6 ^  G2 A
2 y7 c& ~% r5 L) _3 t1 d0引言
8 v+ ]4 ], A8 O0 k6 P在. [农业生产和科学研究中很多原料和产品都是以
6 n# a$ A; _# A3 f8 T5 U  T粉体形态存在的，如水泥、碳制品、金属颗粒、磨料
! a' z! W! V. p- B/ Y* R$ v等，粉体加工涉及冶金、化工、医药、食品、文物保护
* e4 {" Y7 n3 k- H: h3 a2 k6 L等诸多领域。粉体检测的第一指标是粒度，粒度分布对
产品的质量和性能起着重要作用，比如水泥的强度和凝
结时间、金属颗粒的生产与烧结质量、各种矿物填料的
4 g" G  E5 M% h4 ^% l质量和性能等都与相应的粒度分布直接相关.因此，在
4 E. K* ~3 v  s- a) A; D/ X粉体生产中如何有效控制和测量粒度分布情况对提高产
$ C5 X% w- ?5 L- J( n% I" @品质量、降低能源消耗、控制环境污染、保护人类健康
$ e! [/ }+ U* |. z9 @& _都具有重要意义“。
粉末生产过程中实时了解颗粒粒度分布对于控制工
( m0 Z( U6 |  s) y: v! P艺、指导生产都是非常重要的。而以往的实验室控制往
/ J7 D3 \2 e( Y往是滞后的，这种离线颗粒检测方法已经越来越不能满
3 U6 W& T2 O8 @3 X足实际需求，实时的在线颗粒分析技术已变得非常迫
8 R6 j/ j  g  D切。目前国内尚无有效的在线测试方法，而国外在线产
品价格均在百万元，因此急需我们研发出自己的经济实
用的在线颗粒分析仪智能控制系统。
系统前端检测方法
" K; g8 T" i5 ?& {2 ]& v目前，国内外常用的粒度测试方法主要有筛分法、
. P7 P$ h$ A0 j" z沉降法、超声波测量法、激光法等。其中，筛分法对小
于44 μ m的颗粒很难测定，沉降法虽使用较广泛，但不仅
- C9 Q" Y+ I% ^0 Q0 m8 f' I8 H, M. X测量时间长，月测量结果常取决于操作人员的技术水
平，这就不能实现对生产的在线实时控制2。itui 超卢波测
量法也存在着对工作环境和传感器要求很高，探头装置
需要经常标定，给维护带来困难等问题。
比较而言，激光衍射法测量速度快，测量过程自动
0 Z  p5 R$ H/ j& g1 B% j: V化程度高，衍射谱仅与颗粒大小有关的优点而得到了广
泛的应用。本分析仪前端检测正是基于这种技术进行工
/ Q1 R) z2 o# f- x. A2 Z1 j作的。这种技术根据夫琅和费衔射原理设计，由氦氖激.
光器发出单色光，经滤波和扩束后获得平行光束，当该平
行光照射到样品窗中的颗粒群时便会产生光的衍射现.
; X+ @; H' C" I- y2 k象，衛射光的强度分布与测量区中被照射的颗粒直径和.
1 ]0 B' }0 q% d  d% N: `% S颗粒数有关，在样品窗的后面放置个由多个同心半圆
环组成的多元光电探测器，将照射到每个环面上的衍射
光能量转换成电信号输出8。
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系统硬件设计
在线颗粒分析仪智能挖制系统是指通过控制采样速
度和喂料速度实现样品的在线分析，并实现分析数据的
0 ^0 R0 s0 P9 u" R. v. n实时采集和传输，实现在线监测。本设计硬件部分包括
两大模块，分别为智能采样控制模块和数据采集传输模
块。智能采样控制模块实现采样电机的可调速采样和喂
料线圈的可调速喂料。
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在线颗粒分析仪智能挖制系统是指通过控制采样速度和喂料速度实现样品的在线分析，并实现分析数据的
2 E/ x$ Q/ H6 v& Y: S- K$ c1 _实时采集和传输，实现在线监测

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