快速燃煤监测仪的信号处理与数据分析研究

摘要

煤是传统工业和人民生活最主要的能源资源之一，其需求随工业的发展而加剧。煤质是煤炭分析的主要经济指标之一，当前煤炭仍按煤质或灰分分级，以质论价。不同的产地煤质存在着差异，即使同一产地由于地质结构的不同煤质的差异也很大。
　　 传统的测煤方法灼烧法工序复杂，需要付出大量的人力，给出的结果滞后时间长，不能适应煤产品质量控制要求，对煤资源的充分利用很不利。到目前为止，煤灰分和热值的标准测定方法仍然是灼烧法，但这种方法由于其明显缺点已不能适应现代煤炭加工与利用。如何高效的进行煤炭检测、提高生产效率成了相关企业普遍关注的问题。本课题是针对煤质测定方法进行研究，进而开发一种在线、快速、准确的煤质分析系统。
　　 论文以核辐射煤质测量方法的研究分析为基础，选取了双能量γ射线透射法的作为本次设计的测量方法，同时对快速燃煤监测仪的信号处理与数据分析系统的硬件结构与软件设计进行了详细的阐述，最后根据实际测量中存在的问题，对灰分及热值计算进行了算法改进研究。论文的主要工作内容有：
　　 ①在查阅了大量文献、资料的基础上，分析了核辐射测灰技术的发展现状，选取了双能量γ射线透射法作为本次设计的测量方法。
　　 ②对γ射线与物质的相互作用关系进行了深入研究，建立了数学模型，并用最小二乘法实现了标定。
　　 ③根据煤质测量的要求，设计了快速燃煤监测系统的总体架构。详细阐述快速燃煤监测仪信号处理与数据分析系统的设计过程。同时完成了整个系统的调试工作。
　　 ④根据实际测量中存在的有效测量范围小，测量过程繁琐等问题，进行了灰分及热值计算的算法改进研究。通过仿真实验表明改进后的算法实用性更强，精度更高。
　　 实际应用结果证明，快速燃煤监测仪的信号处理与数据分析系统具有操作方便、应用环境广泛等特点，实现了对煤灰分的精确测量，为煤的综合管理提供了有力的技术保障。