基于X射线和光纤传感器的煤与矸石分选控制系统研究

摘要

长久以来煤炭一直是中国的主要能源。即便在21世纪的今天，中国煤炭能源所占比重仍然超过60％。因此如何提高煤炭资源的利用率显得至关重要。现阶段，国内外关于选煤方法有诸多研究。最常见的选煤法有重介质选煤法、跳汰选煤法、浮游选煤法以及新型的γ射线识别选煤法。然而这些方法存在成本过高、自然资源消耗大以及环境污染严重等问题。为了解决这些问题，并且提高煤炭的分选效率，本文设计了一种新型的选煤技术——基于X射线和光纤传感器的识别分选技术。本文所提出的选煤技术是以X射线成像技术为基础，并以光纤传感器作为煤和矸石的厚度测装置为辅助;通过煤和矸石在物质组成上的差异以及二者分别对X射线衰减系数的不同这一原理来实现煤和矸石的识别分选。 论文实现了系统硬件环境的搭建，这其中包括X射线源、数据采集卡、探测器、光纤传感器、皮带机和上位机等，并且设计了分选系统的上位机软件。论文中以煤块和矸石为研究对象，通过X射线照射，由探测器采集衰减后的X射线信号，得到煤和矸石的X射线衰减值，并通过光纤位移传感器检测煤和矸石的厚度，将厚度与X射线衰减图像进行数据融合得出识别决策信息，减小了煤和矸石的厚度对识别精确度的影响，与单纯的X射线识别法相比，显著提高了煤和矸石的识别准确率。 本文中所介绍的选煤技术应用前景广阔，并且具有投资少、加工成本低、回收率高、无污染、见效快等特点。同时，该分选系统也可以提高煤和矸石的分选效率。另外，这种方法所用设备简单，节约了选煤成本。

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摘要

第1章绪论

1．1研究背景和意义

1．2常见选煤方法

1．3国内外关于选煤工艺的研究进展

1．4课题研究的主要内容和工作

2．1引言

2．2 X射线源机体组成

2．3 X射线成像技术基础及成像原理

2．3．1 X射线成像技术基础

2．3．2 X射线的成像原理

2．4 X射线在煤与矸石分选控制系统中的识别原理

2．5 X射线强度对灰度值的影响

2．6本章小结

第3章煤与矸石的厚度检测

3．1引言

3．2厚度检测必要性研究

3．3常见的厚度检测方法

3．4光纤传感器的工作原理及分类

3．5反射式光纤位移传感器在系统中的工作原理

3．6煤与矸石的厚度测量方案设计

3．7本章小结

第4章分选系统方案设计

4．1引言

4．2煤与矸石分选控制系统的总体结构

4．3煤与矸石分选控制系统的硬件结构

4．4本章小结

第5章分选系统软件设计

5．1引言

5．2分选系统的上位软件设计说明

5．2．1分选系统软件的模块设计

5．2．2分选系统上位机软件需求

5．3分选系统的识别策略

5．4上位机软件算法流程概述

5．5分选系统上位机软件界面功能设计

5．5．1上位机软件探测器设置界面

5．5．2上位机软件主界面

5．5．3上位机软件射线源设置界面

5．6本章小结

第6章总结与展望

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢