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利用石英增强光声光谱技术在2.0μm处实现高灵敏CO2检测的实验研究
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 分类:O433.4[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]量子光学与光量子器件国家重点实验室、山西大学激光光谱研究所,山西太原030006, [2]极端光学协同创新中心、山西大学,山西太原030006, [3]太原紫晶科技有限公司,山西太原030006, [4]山西中条山新型建材有限公司,山西临汾041000
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2012CB921603); 国家自然科学基金项目(61475093,61127017,61178009,61108030,61378047,61275213,61205216); 国家科技支撑计划项目(2013BAC14B01); 山西省高等学校创新人才支持计划项目资助
中文摘要:

水泥质量的优劣直接影响到建筑工程的安全,使用品质合格的水泥材料是保证工程结构质量的必要前提,因此快速检测水泥生料成份对于及时指导调整原料配比和保障水泥产品品质具有重要意义。传统的生料检测需要经过取样、制样、化验等环节,检测结果严重滞后于生产。我们通过产学研协同攻关,研制了一套基于激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术的水泥生料品质在线检测设备,该设备由LIBS光学检测系统和气动取送样系统两部分组成,实现了对水泥生产线上水泥生料品质的实时连续测量,避免了传统的取制样环节,从而大大缩短了化验时间,所测水泥生料成分的实时数据能够及时指导调整水泥原料的配比,保证水泥质量的合格。我们利用该LIBS水泥品质在线检测设备对水泥生产线上生料中的主成分Al_2O_3,CaO,Fe_2O_3,MgO和SiO2进行了定量分析,利用全谱归一化和支持向量机(support vector machine,SVM)对水泥生料建立定标模型,对水泥生料中Al_2O_3,CaO,Fe_2O_3,MgO和SiO_2测量的最大误差分别是0.34%,0.35%,0.07%,0.14%和0.55%。现场实验结果表明,本水泥生料品质激光在线检测设备的测量结果与传统化验法的结果相吻合,测量精度与X射线荧光光谱法(XRF)相接近,从而证实了LIBS可以作为水泥在线检测的一种有前景的方法。

英文摘要:

In engineering construction,cement quality directly affects the safety of construction projects.So it is necessary that we use qualified cement in the engineering structure.It is of great signification that a method detects cement raw material rapidly to adjust the mixture ratio of raw ores to ensure the cement quality.Traditional detection method needs sampling,sample preparation and test,etc.With many procedures,the test results are seriously lagged behind the production process.This paper introduces a set of online analysis equipment to determinate elemental composition of cement powder timely based on laser induced breakdown spectroscopy.This equipment is composed of a LIBS detection system and a pneumatic system.The equipment can achieve the real-time measurement for it needn't sample preparation.Thus,it can guide cement raw material proportioning in time.In this paper,we have quantitatively analyzed the main components of Al_2O_3,CaO,Fe_2O_3,MgO and SiO_2 in the cement raw materials using the full spectrum normalization method as well as the support vector machine.The corresponding maximum absolute errors were 0.34%,0.35%,0.07%,0.14%,and 0.55%,respectively.Results showed that the measurement results of the newly developed LIBS equipment are in accord with those of the conventional chemical method.Furthermore,the measurement precision is in line with X-Ray fluorescence spectrometry.It is confirmed that the LIBS technique could be a prospect method for determination of elemental composition in the cement production industries.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642