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一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置

阅读：583发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，包括主控单元、测量单元、标定单元、准直单元和温控单元，矿浆取样设备就近安装在搅拌桶内，数据分析处理上位软件安装在PC端工控机中；主控单元采用STM32F407ZET6系列作为微处理器；测量单元由X光管、高压电源以及探测器构成；标定单元由检测执行机构及步进电机控制模块构成；准直单元包括准直器和滤光片构成；温控单元由半导体制冷片和微电脑温控器构成；本发明采用以STM32为核心的嵌入式系统以及自带高压供电装置的X光管和进口探测器，其测量精度和稳定性以及核心控制主板的技术先进性可以得到提升，消除因核源的使用带来的不利影响。，下面是一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，包括矿浆取样设备(1)、主控单元(2)、测量单元(3)、标定单元(4)、准直单元(5)、温控单元(6)和数据分析处理上位软件(7)，所述的主控单元(2)、测量单元(3)、标定单元(4)、准直单元(5)和温控单元(6)集成在整个箱体(8)内，所述的矿浆取样设备(1)就近安装在搅拌桶内，所述的数据分析处理上位软件(7)安装在PC端工控机(9)中；所述的主控单元(2)采用STM32F407ZET6系列作为微处理器，主控单元(2)包括STM32F407最小系统以及串口通讯芯片，并由供电单元提供DC5V和DC3.3V电源；所述的测量单元(3)由X光管(301)及其配套的高压电源(302)以及信号处理放大一体式Si-Pin 半导体进口探测器(303)构成；所述的标定单元(4)由标样检测执行机构(401)及步进电机控制模块(402)构成；所述的准直单元(5)包括光路准直器(501)和取样窗口滤光片(502)构成，其中光路准直器(501)由铜管制成，取样窗口滤光片(502)安装在取样窗口(101)内；所述的温控单元(6)由半导体制冷片(601)和微电脑温控器(602)构成，其中半导体制冷片(601)的冷端位于机箱内部，热端位于机箱外部，其中微电脑温控器(602)控制半导体制冷片(601)的启停；所述的矿浆取样设备(1)包括水射器吸浆部分(102)和取样窗口(101)；所述的主控单元(2)中的串口通讯芯片设有两个，分别为MAX3232和MAX3485，主控单元(2)通过RS-232通讯模块与测量单元(3)中的X光管(301)及其配套的高压电源(302)、探测器(302)以及温控单元(6)连接，主控单元(2)还通过RS-485通讯模块与数据分析处理上位软件(7)连接。
2.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述的主控单元(2)还含有USB 接口，主控单元(2)中的STM32F407ZET6微处理器的程序采用keil5软件进行C语言代码编写，编写完成调试无误后再烧录到STM32F407ZET6中。
3.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述的箱体(8)采用左右面板开孔，前方面板可90度开启的设计结构。
4.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述光路准直器(501)和取样窗口滤光片(502)安装在取样窗口(101)前端。
5.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述的标定单元(4)为自动校正装置，并由主控单元(2)来控制标样检测执行机构(401)的运行，标样检测执行机构(401)内设有一个矿样标样块。
6.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述的取样窗口(101)位于箱体(8)的外部。
7.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述测量单元(3)采用低功率X光管(301)与配套的稳流高压电源(302)代替核源。
8.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述的微电脑温控器(602)用于检测机箱内部的温度，并根据X光管(301)以及探测器(302)的稳定工作温度设定机箱温度的合理区间。
9.根据权利要求1所述的用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，其特征在于，所述的数据分析处理上位软件(7)在VB平台上搭建完成，同时舍弃传统采用线性回归方程的数据建模方式，采用基于BP神经网络的方式进行品位数据的分析与建模，同时搭建全新的Matlab数据库平台。

说明书全文

一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置

技术领域

[0001] 本发明涉及现场选矿设备技术领域，特别是一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置。

背景技术

[0002] 目前国内选矿厂检测矿浆品位相对准确的方法是化学分析，传统操作上品位的测量主要通过浮选流程中人工取样、烘干、制样后送至化验室进行化验。虽然测量的精度高，但是实验人员的劳动强度大，从取样、烘干、制样到化验得出品位数据整个流程耗时较长，不能实时得出测量结果，选矿过程的实时调控能力差，导致尾矿回收率低、精矿产品不稳定以及金属的浪费等。并且自动精确检测技术的落后，严重制约了磨选自动控制系统的发展与应用。

[0003] 现有的矿浆品位测量装置大都采用放射源检测的方式，随着芯片技术的飞速发展以及矿山企业和国家有关部门对放射源的管控越来越严格，传统采用核源的在线品位分析仪将逐渐被淘汰。并且目前嵌入式系统的发展日新月异，采用51系列单片机的控制系统也无法胜任品位多数据的处理以及各子系统之间的通讯。

发明内容

[0004] 本发明为了解决上述问题，提供了一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，该装置采用目前市面上较先进的以STM32为核心的嵌入式系统以及自带高压供电装置的X光管和进口探测器X-123，其测量精度和稳定性以及核心控制主板的技术先进性可以得到提升，同时可以完全消除因核源的使用带来的不利影响，以解决上述背景技术提出的问题。

[0005] 为此，根据本发明的一个方面，提供了一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，包括矿浆取样设备、主控单元、测量单元、标定单元、准直单元、温控单元和数据分析处理上位软件，所述的主控单元、测量单元、标定单元、准直单元和温控单元集成在整个箱体内，所述的矿浆取样设备就近安装在搅拌桶内，所述的数据分析处理上位软件安装在PC端工控机中；所述的主控单元采用STM32F407ZET6系列作为微处理器，主控单元包括STM32F407最小系统以及串口通讯芯片，并由供电单元提供DC5V和DC3.3V电源；所述的测量单元由X光管及其配套的高压电源以及信号处理放大一体式Si-Pin 半导体进口探测器构成；所述的标定单元由标样检测执行机构及步进电机控制模块构成；所述的准直单元包括光路准直器和取样窗口滤光片构成，其中光路准直器由铜管制成，取样窗口滤光片安装在取样窗口内；所述的温控单元由半导体制冷片和微电脑温控器构成，其中半导体制冷片的冷端位于机箱内部，热端位于机箱外部，其中微电脑温控器控制半导体制冷片的启停；所述的矿浆取样设备包括水射器吸浆部分和取样窗口；所述的主控单元中的串口通讯芯片设有两个，分别为MAX3232和MAX3485，主控单元通过RS-232通讯模块与测量单元中的X光管及其配套的高压电源、探测器以及温控单元连接，主控单元还通过RS-485通讯模块与数据分析处理上位软件连接。

[0006] 在一些实施方式中，所述的主控单元还含有USB 接口，主控单元中的STM32F407ZET6微处理器的程序采用keil5软件进行C语言代码编写，编写完成调试无误后再烧录到STM32F407ZET6中；其中，主控单元采用STM32F407ZET6系列作为该嵌入式系统的微处理器，系统片内包括STM32F407最小系统、JTAG调试接口、电源供电模块、RS-232与RS-
485通讯模块、标样检测执行机构的步进电机控制模块、温度控制模块、X光管高压电源控制模块以及X荧光探测器控制模块。

[0007] 在一些实施方式中，所述的箱体采用左右面板开孔，前方面板可90度开启的设计结构。

[0008] 在一些实施方式中，所述光路准直器和取样窗口滤光片安装在取样窗口前端。

[0009] 在一些实施方式中，所述的标定单元为自动校正装置，并由主控单元来控制标样检测执行机构的运行，标样检测执行机构内设有一个矿样标样块。

[0010] 在一些实施方式中，所述的取样窗口位于箱体的外部。

[0011] 在一些实施方式中，所述测量单元采用低功率X光管与配套的稳流高压电源代替核源。

[0012] 在一些实施方式中，所述的微电脑温控器用于检测机箱内部的温度，并根据X光管以及探测器的稳定工作温度设定机箱温度的合理区间。

[0013] 在一些实施方式中，所述的数据分析处理上位软件在VB平台上搭建完成，同时舍弃传统采用线性回归方程的数据建模方式，采用基于BP神经网络的方式进行品位数据的分析与建模，同时搭建全新的Matlab数据库平台。

[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0015] 1、本发明提出的一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，采用了以STM32F407ZET6为核心的主控单元，相对于以51单片机为核心的主控单元其数据处理速度与测量精确度得到了提升。

[0016] 2、本发明提出的一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，采用了高压X光管以及信号处理放大一体式Si-Pin半导体进口探测器，相比较于现有的放射源以及正比计数管，其测量元素范围、相邻元素辨识度以及设备安全性得到了提升。

[0017] 3、本发明提出的一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，温控单元采用了半导体制冷片和微电脑温控器，相比较于现有的风扇换气式散热方式，箱体内的温度可以通过计算机进行控制，箱体内各设备可以运行在适宜温度环境，提高仪表装置的运行稳定性与使用寿命。

[0018] 4、本发明提出的一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，箱体的前方面板采用可90度开启的设计结构，设备运行状态观察与零件更换更加方便。附图说明

[0019] 图1为本发明一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置电路原理图；

[0020] 图2为本发明一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置的总体结构图；

[0021] 图3为本发明主控单元电路原理图。

[0022] 图中：1、矿浆取样设备；101、取样窗口；102、水射器吸浆部分；2、主控单元；3、测量单元；301、X光管；302、高压电源；303、探测器；4、标定单元；401、标样检测执行机构；402、步进电机控制模块；5、准直单元；501、光路准直器；502、取样窗口滤光片；6、温控单元；601、半导体制冷片；602、微电脑温控器；7、数据分析处理上位软件；8、箱体；9、PC端工控机。

具体实施方式

[0023] 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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0024] 请参阅图1-2，一种用于选矿生产的矿浆品位测量与分析装置，包括矿浆取样设备1、主控单元2、测量单元3、标定单元4、准直单元5、温控单元6和数据分析处理上位软件7，主控单元2、测量单元3、标定单元4、准直单元5和温控单元6集成在整个箱体8内，矿浆取样设备1就近安装在搅拌桶内，数据分析处理上位软件7安装在PC端工控机9中；主控单元2采用STM32F407ZET6系列作为微处理器，主控单元2包括STM32F407最小系统以及串口通讯芯片，并由供电单元提供DC5V和DC3.3V电源；测量单元3由X光管301及其配套的高压电源302以及信号处理放大一体式Si-Pin半导体进口探测器303构成；标定单元4由标样检测执行机构
401及步进电机控制模块402构成；准直单元5包括光路准直器501和取样窗口滤光片502构成，其中光路准直器501由铜管制成，取样窗口滤光片502安装在取样窗口101内；温控单元6由半导体制冷片601和微电脑温控器602构成，其中半导体制冷片601的冷端位于机箱内部，热端位于机箱外部，其中微电脑温控器602控制半导体制冷片601的启停；矿浆取样设备1包括水射器吸浆部分102和取样窗口101；主控单元2中的串口通讯芯片设有两个，分别为MAX3232和MAX3485，主控单元2通过RS-232通讯模块与测量单元3中的X光管301及其配套的高压电源302、探测器302以及温控单元6连接，主控单元2还通过RS-485通讯模块与数据分析处理上位软件7连接。

[0025] 更为具体地，请参阅2，光路准直器501与取样窗口滤光片502安装在取样窗口101前端，标定单元4为自动校正装置，温控单元6位于机箱箱体8内部，取样窗口101位于机箱箱体8外部，该装置的工作流程如下：

[0026] 首先X光管301发射X光经光路准直器501照射到取样窗口101的矿浆中，矿浆中元素反射X特征荧光经取样窗口滤光片502被半导体探测器303所接收，然后半导体探测器303将接收到信号传输到主控单元2中，最后主控单元2将处理后的信号传输到PC端工控机9中的数据分析处理上位软件7，通过数据分析处理上位软件7做品位数据的处理与展示。

[0027] 请参阅图3，在上述实施例中，主控单元采用STM32F407ZET6系列作为微处理器，2个通讯模块串口芯片分别为1个MAX3232、1个MAX3485，主控单元2通过RS-232通讯模块与测量单元3的X光管301、探测器303及标定单元4、温控单元6连接，主控单元2还通过RS-485通讯模块与数据分析处理上位软件7连接。

[0028] 图3中，STM32F407ZET6：主控芯片微处理器。

[0029] IS62WV51216BLL-55TLI：外部SRAM，ISSI 存储器，存储器容量:8Mbit，内存配置:512Kx 16，访问时间:55ns，电源电压范围:2.5V到3.6V，封装类型:TSOP，针脚数:44，工作温度范围:-40℃到+85℃，SVHC(高度关注物质):No SVHC(19-Dec-2011)，器件标号:62，存储器容量:8Mbit，存储器类型:SRAM，存储器配置:512K x 16，封装类型:TSOP，工作温度敏:-
40℃，工作温度:85℃，芯片标号:62WV51216BLL，表面安装器件:表面安装，逻辑功能号:
62WV51216BLL。

[0030] ATMLH751：EEPROM存储器，8K(1K x 8)，一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储设备，可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程(STM32F407ZET6、IS62WV51216BLL-55TLI、ATMLH751组成STM32F407系列最小单元)。

[0031] A4984SLPT：IC集成电路，步进电机驱动器，双极性，电机类型-AC，DC，半桥(A4984SLPT为标定单元4的步进电机的驱动器)。

[0032] LM2596：开关电压调节器，是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压，封装形式包括标准的5脚TO-220封装(DIP)和5脚TO-263表贴封装(SMD)。

[0033] AMS1117：正向低压降稳压器，在1A电流下压降为1.2V，固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V，具有1％的精度；固定输出电压为1.2V的精度为2％(LM2596、AMS1117为主控芯片的供电单元)。

[0034] MAX3485：用于RS-485与RS-422通信的3.3V，低功耗收发器，每个器件中都具有一个驱动器和一个接收器，半双工(MAX3485为微处理器与PC端通信的通讯芯片)。

[0035] MAX3232：利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能(MAX3232为微处理器与X光管、探测器以及温控单元的通讯芯片)。

[0036] 在上述实施例中，测量单元3采用低功率X光管301与配套的稳流高压电源302代替核源，采用新型信号处理放大一体式Si-Pin半导体进口的探测器303。

[0037] 在上述实施例中，标定单元4采用标样检测执行机构401，在执行装置内有一个矿样标样块，通过主控单元2来控制执行机构的运行。

[0038] 在上述实施例中，准直单元5对机箱箱体8中X射线的光路加装准直机构，消除杂光的干扰；同时在取样窗口101加装取样窗口滤光片502，只让需要测量元素的X特征荧光通过，滤除其他X特征荧光。

[0039] 在上述实施例中，机箱温度调节与控制系统由半导体制冷片601和微电脑温控器602两部分组成，分别起到机箱箱体8降温和温度控制的作用，半导体制冷片601安装于机箱盖板上，冷端位于机箱内部对机箱内部进行降温；热端位于机箱外部，且包含三台风扇，将热量散发到机箱外部，微电脑温控器602可以检测机箱内部的温度，可以根据X光管301以及X荧光的探测器303的稳定工作温度设定机箱温度的合理区间。

[0040] 在上述实施例中，用于数据处理与展示的数据分析处理上位软件7是在VB平台上搭建完成，同时舍弃传统采用线性回归方程的数据建模方式，采用基于BP神经网络的方式进行品位数据的分析与建模，同时搭建全新的Matlab数据库平台。

[0041] 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披露的技术范围内，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。

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